JP5716267B2 - 色材補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、色材補給装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、現像器に収容されている色材の濃度が著しく低下すると、記録用紙に形成される画像の濃度にムラが発生するなど、画像の品質低下が問題となる。例えば特許文献１には、各記録用紙に画像を形成するときに消費される色材の量を記録用紙単位で予測し、予測した量の色材を各記録用紙に対する画像形成時期に合わせて現像器に補給することが開示されている。

特開２００６−２２０９９９号公報

本発明は、複数の画像からなる画像群を複数の記録媒体に形成する場合に、画像の現像を行う現像手段に収容される色材の量が不足するような事態の発生を抑制することを目的とする。

請求項１に係る発明は、複数の記録媒体に形成される画像群の現像に用いられる色材の総量を算出する色材量算出手段と、色材を含む現像剤を用いて現像を行う現像手段に対し、前記色材量算出手段によって算出された量の色材を補給する補給手段であって、前記色材量算出手段によって算出された前記総量の色材を、前記複数の記録媒体への転写を含む画像形成期間中に複数回に分けた補給配分で、前記現像手段に補給する補給手段とを備え、前記補給手段は、前記複数の記録媒体に形成される画像群に単位時間あたりの色材の消費量が補給手段の補給能力を上回る画像が含まれる場合に、当該画像の現像による色材の消費に先立って、当該画像の現像に用いられる色材の少なくとも一部を補給し、前記現像手段において単位時間あたりの現像に用いられる色材の量が、前記補給手段によって単位時間あたりに補給される色材の量よりも少ない場合には、前記色材量算出手段によって算出された量の色材を、前記現像手段において単位時間あたりの現像に用いられる色材の量が、前記補給手段によって単位時間あたりに補給される色材の量よりも多い場合に比べ、多くの回に分けて前記現像手段に補給することを特徴とする色材補給装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の構成において、前記複数の記録媒体に形成される画像群に、単位時間あたりの色材の消費量が補給手段の補給能力を下回る第１の画像、及び、単位時間あたりの色材の消費量が補給手段の補給能力を上回る第２の画像が含まれ、前記第１の画像が前記第２の画像よりも前に現像される場合、前記第１の画像の現像時に、前記第２の画像の現像に用いられる色材の少なくとも一部を補給することを特徴とする色材補給装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の構成において、前記補給手段は、前記色材量算出手段によって算出された量の色材を、単位時間あたりの色材の補給量が均等になるようにし、且つ、前記画像群の現像が開始されてから時間的に連続して、前記現像手段に補給することを特徴とする色材補給装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成において、前記現像手段に収容されている色材の量を測定する測定手段を備え、前記補給手段は、前記測定手段によって測定された色材の量が第１の閾値以上となった場合には色材の補給を停止し、前記測定手段によって測定された色材の量が前記第１の閾値より小さい第２の閾値未満となった場合には色材の補給を再開することを特徴とする色材補給装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の色材補給装置と、画像を保持する像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電させられた前記像保持体に露光を行って静電潜像を形成する静電潜像形成手段と前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像を、前記色材補給装置によって補給された色材を用いて現像する現像手段と、前記現像手段の現像によって得られた複数の画像をそれぞれ対応する複数の記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段によって各記録媒体に転写された画像を当該記録媒体に定着させる定着手段とを備え、前記露光手段は、露光を行うときの光量を、前記現像手段に収容されている現像剤中の色材の濃度に応じた光量とすることを特徴する画像形成装置である。

請求項１，２に係る発明によれば、画像群の現像に要する色材の量を記録媒体毎に算出してこの量の色材を各記録媒体に対する現像時期に合わせて現像手段に補給するときに比べて、現像手段に収容される色材の量が不足するような事態の発生を抑制することができる。
請求項３に係る発明によれば、単位時間あたりの補給量を異ならせた場合と比較して、現像手段に収容される現像剤中の色材の濃度が急激に変化するような事態の発生を抑制することができ、また、時間的に断続して色材の補給を行う場合と比較すると、高濃度の画像が連続して現像されるようなときであっても、現像手段における色材不足の発生を抑制する効果が高い。
請求項４に係る発明によれば、現像手段において単位時間あたりの現像に用いられる色材の量が、補給手段によって単位時間あたりに補給される色材の量よりも少ないことによって、現像手段に収容される現像剤中の色材の濃度が高くなりやすい状況であっても、色材の濃度が急激に高くなるような事態の発生を抑制することができる。
請求項５に係る発明によれば、現像手段に収容される色材の量が、画像群の現像に要する色材の量に比して過剰になるような事態の発生を抑制することができる。
請求項６に係る発明によれば、複数の画像からなる画像群を複数の記録媒体に形成する場合において、画像の形成に要する色材の量を記録媒体毎に算出してこの量の色材を各記録媒体に対する画像の形成時期に合わせて現像手段に補給する場合に比べて、現像手段に収容される色材の量が不足するような事態の発生を抑制しつつ、各画像を各記録媒体に形成することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置１の構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る現像部１６４の構造を示す図である。 同実施形態に係る画像形成装置１の動作を説明するフローチャートである。 同実施形態に係る画像形成、トナー補給、及びトナー濃度の遷移の様子を示す図である。 文書のページ毎にトナー消費量を算出し、そのページ毎のトナー消費量をページ単位のトナー補給量とする場合の、トナー補給、及びトナー濃度の遷移の様子を示す図である。 同実施形態の変形例に係るトナー補給、及びトナー濃度の遷移の様子を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（１）構成
図１は、画像形成装置１の構成を示すブロック図である。
画像形成装置１は、記録媒体の一例である記録用紙に色材の一例であるトナーを用いて画像を形成したり、記録用紙に形成された画像を読み込んだりするために、例えばプリントやスキャン、コピーなどの機能が集約された機器である。この画像形成装置１は、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、画像読取部１５、及び画像形成部１６を備えている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えており、ＣＰＵがＲＯＭや記憶部１２に記憶されているプログラムを実行することによって画像形成装置１の各部を制御する。記憶部１２は、ＨＤ（Hard Disk）などの不揮発性の補助記憶装置であり、各種のプログラムやデータを記憶している。操作部１３は、電源スイッチや複数のキーを備えており、利用者の操作を受け付けてその操作に応じた信号を制御部１１に供給する。表示部１４は、ＶＲＡＭ（Video RAM）、液晶ディスプレイ及び液晶駆動回路を備えており、制御部１１から供給される情報に基づいて、処理の進行状況や利用者に操作を案内する情報などを表示する。画像読取部１５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）により構成される光学系部材を備えており、記録用紙に形成されている画像を光学系部材によって読み取り、読み取った画像を表す画像データを生成する。

画像形成部１６は、感光体ドラム１６１と、帯電部１６２と、露光部１６３と、現像部１６４と、転写部１６５と、定着部１６６とを備えており、画像読取部１５によって生成された画像データや、図示せぬ通信部がホスト装置など外部から受け取った画像データに基づいた画像を記録用紙に形成する。感光体ドラム１６１は、像を保持する像保持体の一例であり、導電性のドラム基体と、このドラム基体の表面にＯＰＣ（Organic Photo Conductor：有機電子写真用感光体）を形成した光導電膜とを備えた、主走査方向が長手方向となる筒状の部材である。なお、主走査方向とは、露光部１６３がポリゴンミラーの回転に伴って露光走査を行うときの走査方向であり、記録用紙の搬送方向（副走査方向）と交差する方向である。この感光体ドラム１６１は、中間転写ベルトと接触した状態を保ちながら、ドラム基体の中心を回転軸として予め決められた周速度で回転する像保持体の一例として機能する。帯電部１６２は、その表面が感光体ドラム１６１の表面に接触した帯電部材であり、感光体ドラム１６１の回転に従って回転しつつ、感光体ドラム１６１の表面を予め決められた極性・電位に帯電させる帯電手段の一例として機能する。露光部１６３は、静電潜像形成手段の一例であり、レーザ発光源やポリゴンミラー等を備え、感光体ドラム１６１の周面に向けて画像変調されたレーザ光を照射して静電潜像を形成する。なお、静電潜像とは、露光された領域の電位と露光されていない領域の電位との差によって形成される潜像である。

転写部１６５は、転写手段の一例であり、中間転写ベルト、支持ロール、一次転写ロール、二次転写ロール及び対向ロールを備えている。中間転写ベルトは、無端のベルト部材であり、その内周面を複数の支持ロールと一次転写ロールと二次転写ロールとによって張架された状態で周回移動させられる。一次転写ロールは、中間転写ベルトを挟んで感光体ドラム１６１と対向した位置に備えられ、感光体ドラム１６１表面に形成されたトナー像を中間転写ベルトの外周面に一次転写する。二次転写ロールは、対向ロールとの間で中間転写ベルトを挟み込む領域において、中間転写ベルトの外周面に転写されているトナー像を記録用紙に二次転写する。定着部１６６は、定着手段の一例であり、記録用紙が搬送される搬送路を挟んで互いに対向する加熱ロール及び加圧ロールを備えている。この定着部１６６は、トナー像が二次転写された記録用紙に対し、加熱ロール及び加圧ロールによって圧力と熱を加えることによってトナー像を記録用紙に定着させる。

図２は、現像部１６４の構造を示す図である。
現像部１６４は、現像手段の一例であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーを収容する収容器Ｃｙ，Ｃｍ，Ｃｃ，Ｃｋと、これらの収容器Ｃｙ，Ｃｍ，Ｃｃ，Ｃｋからそれぞれトナーが供給される現像器Ｄｙ，Ｄｍ，Ｄｃ，Ｄｋとを備える。現像器Ｄｙ，Ｄｍ，Ｄｃ，Ｄｋは、感光体ドラム１６１と対向する予め決められた位置で、感光体ドラム１６１上に形成された静電潜像を現像する。現像器Ｄｙ，Ｄｍ，Ｄｃ，Ｄｋは、夫々ほぼ同一の構成を有しているから、特に区別して説明する必要の無い場合には現像器Ｄと称する。同様に、収容器Ｃｙ，Ｃｍ，Ｃｃ，Ｃｋも夫々ほぼ同一の構成を有しているから、特に区別して説明する必要の無い場合には収容器Ｃと称する。

この現像器Ｄには、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤において磁性体であるキャリアの量に応じて変化する透磁率を測定することで、現像剤に対するトナーの量の割合（以下、トナー濃度という）を算出するトナー濃度センサＤ１３を備えている。このトナー濃度センサＤ１３は、測定手段の一例として機能する。収容器Ｃは、現像器Ｄに着脱自在な部材であり、各色のトナーを収容した、主走査方向に延びる筒状の筐体Ｃ１と、その筐体Ｃ１内に収容された搬送具Ｃ２とを備えている。この搬送具Ｃ２は、例えば針金を筐体Ｃ１の内径に合わせて螺旋状に巻いたものである。この搬送具Ｃ２は、図示せぬモータなどの駆動手段により図中矢印ｉの方向に回転させられることにより、筐体Ｃ１に収容されているトナーを、その筐体Ｃ１の端部に設けられた開口部である排出口Ｃ３へと攪拌しながら搬送する。収容器Ｃの排出口Ｃ３から排出されたトナーは、現像器Ｄの調整室Ｄ１に補給されることになる。

現像器Ｄの調整室Ｄ１は、主走査方向を長手方向とする筒状に形成されている。この調整室Ｄ１においては、収容器Ｃの排出口Ｃ３に通じる調整室入口Ｄ３と、現像室Ｄ２に通じる調整室出口Ｄ４とが、長手方向の両端に形成されている。また、この調整室Ｄ１には、その内部に搬送部材である補給スクリューＤ５が設けられている。補給スクリューＤ５は、図中矢印ｅの方向に回転させられると調整室Ｄ１内のトナーを調整室入口Ｄ３から調整室出口Ｄ４に向けて搬送するための螺旋形状の羽根を有している。この補給スクリューＤ５の大きさ・形状や単位時間あたりの回転数は、調整室Ｄ１内に予め決められた量以上の十分なトナーが存在している場合に、補給スクリューＤ５が１回転すると調整室Ｄ１から現像室Ｄ２に対して予め決められた量のトナーが補給されるように設計されている。

現像器Ｄの現像室Ｄ２には、調整室Ｄ１からトナーが補給され、図示せぬ供給源からキャリアが供給される。この現像室Ｄ２には主走査方向に延びる隔壁Ｄ１１が設けられており、この隔壁Ｄ１１によって、現像室Ｄ２が第１の現像室Ｄ９と第２の現像室Ｄ１０とに区分されている。ただし、この隔壁Ｄ１１において長手方向の一方の端部と他方の端部には、それぞれ孔が設けられており、この孔によって、第１の現像室Ｄ９と第２の現像室Ｄ１０とが通じている。

第１の現像室Ｄ９には、主走査方向に長手方向を有する第１の攪拌スクリューＤ６が設けられている。この第１の攪拌スクリューＤ６は、図中矢印ｆの方向に回転することで、第１の現像室Ｄ９内のトナーとキャリア（以下、これらを現像剤と総称する）を第１の現像室Ｄ９の長手方向の一方の端部から他方の端部に向かう方向に搬送する搬送部材である。また、第２の現像室Ｄ１０には、主走査方向に長手方向を有する第２の攪拌スクリューＤ７及び現像ロールＤ８が設けられている。第２の攪拌スクリューＤ７は、図中矢印ｇの方向に回転することで、第２の現像室Ｄ１０内の現像剤を第２の現像室Ｄ９の長手方向の他方の端部から一方の端部に向かう方向に搬送する搬送部材である。つまり、第１の攪拌スクリューＤ６と第２の攪拌スクリューＤ７とは、それぞれ反対方向に現像剤を搬送することで、現像剤を現像室Ｄ２内で循環させる。また、第１の攪拌スクリューＤ６と第２の攪拌スクリューＤ７は、現像剤を搬送しながら攪拌することで、現像剤を帯電させる。現像ロールＤ８は、内部に固定した状態で配置されたマグネットロールと、そのマグネットロールの外周に回転自在に設けられた現像スリーブとから構成されている。また、現像ロールＤ８は、マグネットロールの磁気吸引力によって現像剤を表面に吸着するとともに、感光体ドラム１６１の表面に形成された静電潜像に対応する領域にトナーを付着させることで現像を行う。

なお、現像器Ｄの近傍に備えられた図示せぬ駆動モータＤ１２は、電気エネルギーを力学的エネルギー（以降、動力と称する）に変換する機器であり、制御部１１から入力される信号に従って動力を発生させる。駆動モータＤ１２が発生させた動力は、ギアやシャフトなどの図示せぬ動力伝達手段により搬送具Ｃ２及び補給スクリューＤ５に伝達される。したがって、制御部１１は、駆動モータＤ１２を制御することで搬送具Ｃ２及び補給スクリューＤ５の駆動（例えば回転時間や回転速度）を制御し、更に、収容器Ｃから現像器Ｄに補給されるトナーの量を制御する補給手段の一例として機能する。また、単位時間当たりに収容器Ｃから現像器Ｄに補給できるトナーの量（以降、補給能力と称する）は、搬送具Ｃ２や補給スクリューＤ５の形状や、駆動モータＤ１２の出力などによって予め決まっており、記憶部１２に記憶されているものとする。なお、制御部１１が駆動モータＤ１２を制御して、収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを供給する状態を補給ＯＮと称し、トナーを補給しない状態を補給ＯＦＦと称する。
以上説明した構成において、制御部１１，筐体Ｃ１、搬送具Ｃ２、調整室Ｄ１及び補給スクリューＤ５は、色材補給装置の一例として機能する。

（２）動作
図３は、画像形成装置１の動作を説明するフローチャートである。
画像形成装置１の制御部１１は、外部から受け取った画像データに基づいた画像を記録用紙に形成する処理（以下、この処理をプリントという）を行うよう指示されたか否かを判断しており（ステップＳ３０１）、プリントの指示がされるまでステップＳ３０１の判断処理を繰り返す（ステップＳ３０１；ＮＯ）。ここで、利用者が操作部１３を操作して例えば複数ページに亘る文書のプリントを指示すると、制御部１１は、プリントの指示がされたことを検知する（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）。そして、制御部１１は、この文書を表す画像を記録用紙に形成するのに用いるトナーの量（以下、トナー消費量という）を算出する。このトナー消費量は、各々の記録用紙の画像を形成することが可能な領域において、各記録用紙に形成される画像を構成する画素群が占める割合（以下、像密度という）に基づいて算出される。例えば、文書が全１０ページであり、そのうち第１ページ目から第５ページまでが像密度１５％であり、第６ページ目から第１０ページまでが像密度８５％である場合、制御部１１は、記録用紙において画像形成可能な面積の１５％を覆うことができるトナーの量の５倍と、記録用紙において画像形成可能な面積の８５％を覆うことができるトナーの量の５倍とを合計し、これをトナー消費量とする。したがって、制御部１１は、現像に用いる色材の総量を算出する色材量算出手段の一例である。現像器Ｄに収容されるトナーの量は、上記のようにして算出されたトナー消費量に相当する量だけ減少することになる。現像器Ｄに収容されているトナーの量が不足すると、記録用紙に形成する画像の濃度にムラが発生するなど、印字品質が低下する問題が発生する。したがって、制御部１１は、トナー消費量に相当するトナーの量を、収容器Ｃから現像器Ｄに補給するトナーの量（以下、トナー補給量という）として特定する（ステップＳ３０２）。このように、制御部１１は、文書のページ毎にトナー消費量を算出し、そのページ毎のトナー消費量をページ単位のトナー補給量とするのではなく、複数ページの文書全体のトナー消費量を算出し、そのトナー消費量を文書全体のトナー補給量とする。

次に、制御部１１は、画像の形成を中止する指示、又は画像の形成を中止しなければならない障害が発生しているか否かを判断する（ステップＳ３０３）。制御部１１は、該当する事象が発生しており、画像の形成を中止する必要が有ると判断すると（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、後続するステップＳ３０４からステップＳ３０７の処理を実施せずに処理を終了する。一方、制御部１１は、該当する事象が発生しておらず、画像の形成を中止する必要が無いと判断すると（ステップＳ３０３；ＮＯ）、画像形成部１６を制御して画像データに応じた画像を記録用紙に形成させる処理を行うとともに、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給させる処理を実施する（ステップＳ３０４）。このとき補給されるトナーは、前述のステップＳ３０２で特定したトナー補給量に相当する量である。したがって、現像器Ｄの内部のトナー濃度は、ステップＳ３０４の処理を実施することにより高くなる。

ここで、画像形成部１６が画像を形成する動作について説明する。まず、露光部１６３は、画像データに応じたレーザ光を、予め決められた電位に帯電している感光体ドラム１６１の表面に照射する。感光体ドラム１６１の表面には、レーザ光の露光量に応じた分の電位が変化することで、静電潜像が形成される。そして、現像部１６４は、感光体ドラム１６１の表面に形成された静電潜像に、静電潜像とは逆の極性に帯電したトナーを転移させることで現像を行う。ここで、感光体ドラム１６１の表面に転移するトナーの量は、露光部１６３における露光量と現像部１６４（より詳細には現像器Ｄ）に収容されるトナーのトナー濃度とに相関していることになる。より具体的には、感光体ドラム１６１の表面に転移するトナーの量は、露光部１６３における露光量が大きければ大きいほど多くなるし、現像器Ｄの収容するトナーのトナー濃度が高ければ高いほど多くなる。したがって、制御部１１は、現像器Ｄのトナー濃度が高ければ露光量を小さくし、現像器Ｄのトナー濃度が低ければ露光量を大きくするように露光部１６３を制御する。つまり、露光部１６３が露光を行うときの光量は、現像器Ｄに収容されているトナーの量に応じた光量となる。

図３の説明に戻る。制御部１１は、予め決められたタイミングで現像器Ｄの内部に配置されたトナー濃度センサＤ１３による検出値を用いて、現像器Ｄのトナー濃度を測定する（ステップＳ３０５）。予め決められたタイミングとは、予め決められた時間毎でもよいし、記録用紙に画像を形成する毎でもよい。次に、制御部１１は、ステップＳ３０５で測定されたトナーの濃度が上閾値以上か未満かを判断する（ステップＳ３０６）。ここで、上閾値とは、現像器Ｄの内部のトナー濃度が高くなることでトナーが飛散して画像形成装置１の内部や記録用紙を汚してしまう現象の発生を抑止するために設けられた閾値であり、記憶部１２に予め記憶されている値である。制御部１１は、ステップＳ３０５で測定されたトナーの濃度が上閾値以上であると判断すると（ステップＳ３０６；ＹＥＳ）、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する動作を一旦停止させる（ステップＳ３１０）。つまり、この上閾値は第１の閾値の一例である。一方、制御部１１は、トナーの補給を一旦停止している間にも、画像形成部１６を制御して、記録用紙に画像を形成し続ける。したがって、現像器Ｄの内部のトナー濃度は、画像を形成する処理にしたがって低下することとなる。

制御部１１は、先述したステップＳ３０５と同様に、予め決められたタイミングで、トナー濃度センサＤ１３による検出値を用いて、現像器Ｄの内部のトナー濃度を測定する（ステップＳ３０９）。そして、制御部は、ステップＳ３０９で測定されたトナーの濃度が、下閾値以上か未満かを判断する（ステップＳ３０８）。ここで、下閾値とは、制御部１１が収容器Ｃにトナーの補給を再開させるか否かを判断するために予め決められたトナー濃度を示す値であり、記憶部１２に記憶されている。制御部１１は、ステップＳ３０９で測定したトナーの濃度が下閾値以上であると判断すると（ステップＳ３０８；ＮＯ）、収容器Ｃにトナーの補給を再開させることなくステップＳ３０９の処理を再び実施する。一方、制御部１１は、トナーの濃度が下閾値未満であると判断すると（ステップＳ３０８；ＹＥＳ）、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃからトナーの補給を再開させるために、ステップＳ３０３以降の処理を再び実施する。つまり、この下閾値は、第２の閾値の一例である。

一方、制御部１１は、ステップＳ３０５で測定されたトナーの濃度が上閾値未満であると判断すると（ステップＳ３０６；ＮＯ）、画像形成部１６による画像を形成する処理、及び、収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する処理がすべて終了しているか否かを判断する（ステップＳ３０７）。制御部１１が、画像形成部１６による画像を形成する処理、及び、収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する処理の何れか一方でも終了していないと判断すると（ステップＳ３０７；ＮＯ）、ステップＳ３０３以降の処理を再び実施する。また、制御部１１が、画像形成部１６による画像を形成する処理、及び、収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する処理の両方とも終了していると判断すると（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）、利用者からの指示に応じた処理を終了する。

次に、図４を用いてステップＳ３０４からＳ３１０の処理における、画像形成、トナー補給、及びトナー濃度の遷移の様子について詳述する。
図４は、画像形成、トナー補給、及びトナー濃度の遷移の様子を示す図である。なお、図４（１）〜（３）の横軸は時間軸であり、この時間軸に付されているＴ４１〜Ｔ４６は、それぞれ各図において同一の時刻を示すものとする。
図４（１）は、記録用紙に形成される画像の像密度と、各画像が記録用紙に形成される時刻との関係を示す図である。制御部１１は、時刻Ｔ４１からＴ４６までに、画像形成部１６を制御して画像データに応じた画像を記録用紙に形成させる。このとき形成される画像は、先述した画像と同様に１５％と８５％の像密度を有しており、それぞれ５枚ずつ記録用紙に形成されるものとする。

次に、図４（２）は、トナーの補給ＯＮ・ＯＦＦの制御と、その制御に要する時間との関係を示す図である。制御部１１は、記憶部１２に記憶されている単位時間あたりの補給能力と、ステップＳ３０２で特定したトナー補給量とから、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給させる時間（以降、補給時間と称する）を算出する。つまり、この補給時間は、トナー補給量に相当するトナーの量が収容器Ｃから現像器Ｄに補給されるのに必要な時間であり、トナー補給量を補給能力で除した値から算出される。このようにして算出された補給時間が、図４（２）の上段に示すように時刻Ｔ４１からＴ４３までの時間であると仮定する。この場合、制御部１１は、時刻Ｔ４１からＴ４３までの間、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給させればよいが、前述したように、現像器Ｄ内のトナー濃度と上閾値及び下閾値との関係に応じて、そのトナー補給の停止と再開を行う必要がある。なお、トナーの補給が開始される時期は、おおよそ図示したＴ４１であるが、より正確には、現像器Ｄにおいて現像のための駆動が開始される時期、つまり、前述した搬送具Ｃ２の回転が開始される時期である。

次に、図４（３）は、現像器Ｄ内のトナー濃度の遷移と、時間との関係を示す図である。この図には、前述した上閾値と下閾値とを示しているが、これらの閾値よりも小さい基準トナー濃度という値がある。この基準トナー濃度は、予め決められた現像器の内部のトナー濃度であり、静電潜像を現像するのに適した濃度の最低値乃至その最低値から幾分低い濃度である。現像器Ｄ内のトナー濃度は、単位時間あたりの補給能力と、単位時間あたりのトナー消費量とによって増減する。つまり、補給能力がトナー消費量より高い場合には、現像器Ｄ内のトナー濃度が高くなり、補給能力がトナー消費量より低い場合には、現像器Ｄ内のトナー濃度が低くなる。ここで、単位時間当たりの補給能力は、像密度が１５％の画像を形成する際のトナー消費量よりも高く、像密度が８５％の画像を形成する際のトナー消費量よりも低いものとした場合、現像器Ｄ内のトナー濃度は図示のように遷移する。以下、より詳細に説明する。

時刻Ｔ４１以降かつＴ４２より前の期間において、制御部１１は、画像形成部１６を制御して像密度１５％の画像を形成する。このとき現像器Ｄ内のトナー濃度は下閾値未満であるから、制御部１１は、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する。この場合、補給能力が、像密度１５％の画像を形成するときのトナー消費量より高いから、現像器Ｄ内のトナー濃度は、時刻Ｔ４１よりも時刻Ｔ４２の方が高くなる。

次に、時刻Ｔ４２において、制御部１１は、トナー濃度センサＤ１３によって現像器Ｄ内のトナー濃度を測定した結果、そのトナー濃度が上閾値に達したことを検知する。この検知結果に応じて、制御部１１は、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する処理を一旦停止させる。つまり、制御部１１が算出した補給時間は、時刻Ｔ４１からＴ４３までの時間であったが、この時刻Ｔ４２の時点で一旦補給が中断することになる。一方、制御部１１は、画像形成部１６を制御して、記録用紙に画像を形成し続けるので、現像器Ｄの内部のトナー濃度は徐々に低下する。さらに時刻Ｔ４３以降かつＴ４４より前の時刻において、制御部１１は、画像形成部１６を制御して像密度８５％の画像を形成するので、現像器Ｄの内部のトナー濃度は、時刻Ｔ４２以降かつＴ４３より前の時刻よりも、急激に低下することになる。

時刻Ｔ４４において、制御部１１は、トナー濃度センサＤ１３によって測定した、現像器Ｄ内のトナー濃度が下閾値に達したことを検知する。この検知結果に応じて、制御部１１は、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する処理を再開させる。ただし、補給能力は、像密度８５％の画像を形成する際のトナー消費量よりも低いから、時刻Ｔ４４以降かつＴ４５より前の時刻において、現像器Ｄ内のトナー濃度は徐々に低下することになる。

時刻Ｔ４１からＴ４２までの時間と、時刻Ｔ４４からＴ４５までの時間を合計すると、制御部１１が算出した補給時間に到達する。したがって、制御部１１は、時刻Ｔ４５において、現像器Ｄに補給されたトナー量がトナー補給量に達したと判断し、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する処理を停止させる。さらに、制御部１１は、画像形成部１６の制御を画像データに応じた全ての画像の形成が完了する時刻Ｔ４６まで続ける。そして、処理終了時刻Ｔ４６におけるトナー濃度と、処理開始時刻（Ｔ４１）のトナー濃度とはいずれも、基準トナー濃度と概ね等しくなる。これは、制御部１１が、トナー消費量に応じたトナーの量をトナー補給量として特定したからである。

なお、図４（３）においては、制御部１１が現像器Ｄ内のトナー濃度に基づいて駆動モータＤ１２と画像形成部１６とを制御する様子について主に説明したが、このとき制御部１１は露光部１６３も制御している。つまり、制御部１１は、現像器Ｄ内のトナー濃度が高ければ露光量を小さくし、現像器Ｄ内のトナー濃度が低ければ露光量を大きくするように露光部１６３を制御する。

ここで、上述した実施形態のように複数ページの文書全体のトナー消費量を算出し、そのトナー消費量を文書全体の現像に要するトナー補給量とするのではなく、文書のページ毎にトナー消費量を算出し、そのページ毎のトナー消費量をページ単位のトナー補給量とする場合について説明する。
図５は、文書のページ毎にトナー消費量を算出し、そのページ毎のトナー消費量をページ単位のトナー補給量とする場合の、トナー補給、及びトナー濃度の遷移の様子を示す図である。なお、図５（１）〜（３）の横軸は時間軸であり、この時間軸に付されているＴ５１ａ〜Ｔ６０ｃは、それぞれ各図において同一の時刻を示すものとする。
図５（１）は、記録用紙に形成される画像の像密度と、各画像が記録用紙に形成される時刻との関係を示す図である。制御部は、時刻Ｔ５１ａ以降かつＴ６０ｂより前の時刻までに、画像形成部を制御してページ毎の画像を記録用紙にそれぞれ形成させる。このとき形成される画像は、１５％と８５％の像密度を有しており、それぞれ５枚ずつ記録用紙に形成されるものとする。例えば、ページＰ１に応じた画像は、１５％の像密度を有しており、時刻Ｔ５１ａ以降かつＴ５１ｂより前の期間に記録用紙に形成される。また、時刻Ｔ５１ｂ以降かつＴ５２ａより前の期間は、記録用紙に画像を形成する期間どうしの合間の期間であり、例えば濃度調整やトナーの補給などの処理が実施される。以下、この記録用紙に画像を形成する合間の期間を、調整期間という。

次に、図５（２）は、トナーの補給ＯＮ・ＯＦＦの制御と、その制御に要する時間との関係を示す図である。
制御部は、ページ毎にトナー消費量を算出し、そのページ毎のトナー消費量をページ単位のトナー補給量とする。また、制御部は、記憶部に記憶されている単位時間あたりの補給能力とページ単位のトナー補給量とから、駆動モータを制御して収容器から現像器にトナーを補給させる補給時間を算出する。ここで、単位時間当たりの補給能力は、像密度が１５％の画像を形成する際のトナー消費量よりも高く、像密度が８５％の画像を形成する際のトナー消費量よりも低いものとする。すると補給時間は、図５（２）の上段のように示される。なお、ページと対応した補給時間の符号「Ｈ」には、各ページとの対応付けを明確にするため、同一の数字を付している。
制御部は、画像形成部を制御して１５％の像密度を有するページＰ１に応じた画像を記録用紙に形成させると同時に、駆動モータを制御して対応するトナー補給量分のトナーを収容器から現像器に補給させる。単位時間当たりの補給能力は、１５％の像密度を有する画像を形成する際のトナー消費量よりも高い。したがって、ページＰ１に応じた補給時間Ｈ１（時刻Ｔ５１ａ以降かつＴ５１ｃより前の期間）は、ページＰ１に応じた画像を記録用紙に形成する時間（時刻Ｔ５１ａ以降かつＴ５１ｂより前の期間）よりも短くなる。
一方、制御部は、画像形成部を制御して８５％の像密度を有するページＰ６に応じた画像を記録用紙に形成させると同時に、駆動モータを制御して対応するトナー補給量分のトナーを収容器から現像器に補給させたとする。単位時間当たりの補給能力は、８５％の像密度を有する画像を形成する際のトナー消費量よりも低い。したがって、ページＰ６に応じた補給時間Ｈ６（時刻Ｔ５６ａ以降かつＴ５６ｃより前の期間）は、ページＰ６に応じた画像を記録用紙に形成する時間（時刻Ｔ５６ａ以降かつＴ５６ｂより前の期間）よりも長くなる。この差分の時間（時刻Ｔ５６ｂ以降かつＴ５６ｃより前の期間）を差分時間という。

次に、図５（３）は、現像器Ｄ内のトナー濃度の遷移と、時間との関係を示す図である。
制御部は、画像を形成する合間である調整時間において、駆動モータを制御してトナーを収容器から現像器に補給させることが出来る。しかし、差分時間が調整時間よりも長い場合においては、トナー消費量が補給能力を上回ってしまうため、トナーの補給が間に合わなくなってしまう。つまり、現像器Ｄ内のトナー濃度は、差分時間が調整時間よりも長い時間（以下、不足補給時間という）だけトナーが補給されていないことになるから、予め決められた基準トナー濃度よりも低くなってしまう。この状態が、トナー不足の状態である。したがって、制御部は、現像器Ｄ内のトナー濃度を予め決められた基準トナー濃度とするために、不足補給時間分の補給を何れかのタイミングで実施させる必要が生じる。なお、図５（３）において制御部は、全てのページの画像が形成された後に、不足補給時間分に応じた量のトナーを補給させているが、画像の形成を中断して不足補給時間分に応じた量のトナーを補給させてもよい。しかし、何れの場合においても制御部は、上記実施形態の動作とは別に、不足補給時間分の補給を実施する必要が生じてしまう。

このように、図５に示した補給方法においては、画像群について順次行われる現像に用いられる色材の量の時間的変化に依存した補給配分で現像器にトナーが補給される。よって、単位時間あたりのトナー消費量が補給能力以下である場合には、現像器内のトナー濃度がおおよそ一定に保たれるが、単位時間あたりトナー消費量が補給能力を上回る場合には、トナー不足が生じてしまう。一方、前述した図４に示した補給方法においては、制御部１１は、画像群に含まれる各画像にそれぞれ対応した色材の量の時間的変化に依存しない補給配分でトナーを現像器Ｄに補給する。よって、単位時間あたりトナー消費量が補給能力を上回る場合であっても、トナーの消費に先立ってトナーが補給される機会が増加し、トナー不足になるような事態の発生が抑制される。また、制御部１１は、現像器Ｄの内部のトナー濃度が上閾値を超えないようにして、トナーの量が過剰になってしまう機会を少なくする。

（３）変形例
（３−１）変形例１
上記実施形態において、制御部１１は、測定されたトナーの濃度が上閾値・下閾値以上か未満かを判断することにより、現像器Ｄの内部のトナーが飛散して画像形成装置１の内部や記録用紙を汚してしまう現象の発生を抑止した。しかし、制御部１１がトナーの濃度を制御する方法はこれに限らない。
例えば、現像器Ｄに収容できるトナーの量が、画像を形成する時間内に収容器Ｃから現像器Ｄに補給できるトナーの量よりも十分に多いものとする。この場合に制御部１１は、画像を形成させる時間内に駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給させ続けたとしても、現像器Ｄの内部のトナー濃度が異常に高くなることがない。つまり、制御部１１は、測定されたトナーの濃度が上閾値以上か未満かを判断する必要がなくなる。また、制御部１１は、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給させ続けるから、測定されたトナー濃度が下閾値以上か未満かを判断して補給の再開を判断する必要がなくなる。したがって、記憶部１２には、上閾値・下閾値の一方または双方を予め記憶する必要が無い。

（３−２）変形例２
上記実施形態において、制御部１１は、トナー濃度センサＤ１３によって現像器Ｄの内部のトナー濃度を測定した。しかし、制御部１１が現像器Ｄの内部のトナー濃度を測定する方法は、これに限らない。
例えば、制御部１１は、画像を形成するのに消費したトナーの量（トナー累積消費量）と、収容器Ｃから現像器Ｄに補給されたトナーの量（トナー累積補給量）とを、それぞれ、画像形成装置１の設置時点やこの装置のリセット時点などの予め決められた時点から累積しておき、それぞれの累積値の差（累積差）を算出する。そして、制御部１１は、算出された累積差に基づいて現像器Ｄの内部のトナー濃度に相当する値を算出してもよい。

（３−３）変形例３
上記実施形態において、制御部１１は、プリントが指示された画像データに応じた画像を記録用紙に形成する際に消費されるトナーの量を、当該指示に応じたプリント処理中に収容器Ｃから現像器Ｄに補給するようにしていた。しかし、制御部１１が収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給する時期はこれに限らない。
例えば、利用者が、それぞれ異なる文書の画像を形成させるべく、複数のプリント処理を画像形成装置１に指示したとする。この場合、制御部１１は、後続するプリント指示に応じた画像形成処理により消費されるトナーの量を、先行するプリント指示に応じたプリント処理中に、収容器Ｃから現像器Ｄに補給するようにしてもよい。

（３−４）変形例４
上記実施形態において、制御部１１は、収容器Ｃから現像器Ｄに補給したトナーの量が、予め求めたトナー補給量に達したか否かを、そのトナー補給量と補給能力とを基にして算出した補給時間によって判断した。しかし、制御部１１が、収容器Ｃから現像器Ｄに補給したトナーの量を測定する方法はこれに限らない。例えば、制御部１１は、調整室Ｄ１に設けた補給スクリューＤ５の回転数をもとに、補給したトナーの量を測定してもよい。

（３−５）変形例５
上記実施形態において、制御部１１は、駆動モータＤ１２を制御して収容器Ｃから現像器Ｄに、上閾値を超えないという条件を満たす限り、連続的にトナーを補給させた。しかし、制御部１１が、収容器Ｃから現像器Ｄにトナーを補給させる方法はこれに限らず、要するに、画像群について順次行われる現像に用いられる色材の量の時間的変化に依存しない補給配分で補給する方法であればよい。
例えば図６（１）に示すように、制御部１１が、現像器Ｄ内のトナー濃度を基準トナー濃度よりも低くならない程度に、補給のＯＮ・ＯＦＦを断続的に繰り返すことで、複数回に分けてトナーを補給するよう制御してもよい。この場合、図６（２）に示すように、トナー補給を連続的に行う場合に比べて、現像部Ｄのトナー濃度の変動が小さくなる。
特に単位時間あたりのトナー消費量が、単位時間あたりの補給能力よりも少ない場合に、制御部１１が、図６のようにすると、トナー不足になりづらい。

１…画像形成装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３…操作部、１４…表示部、１５…画像読取部、１６…画像形成部、１６１…感光体ドラム、１６２…帯電部、１６３…露光部、１６４…現像部、Ｃ…収容器、Ｃ１…筐体、Ｃ２…搬送具、Ｃ３…排出口、Ｄ…現像器、Ｄ１…調整室、Ｄ２…現像室、Ｄ３…調整室入口、Ｄ４…調整室出口、Ｄ５…補給スクリュー、Ｄ６…第１の攪拌スクリュー、Ｄ７…第２の攪拌スクリュー、Ｄ８…現像ロール、Ｄ９…第１の現像室、Ｄ１０…第２の現像室、Ｄ１１…隔壁、Ｄ１２…駆動モータ、Ｄ１３…トナー濃度センサ、１６５…転写部、１６６…定着部。

Claims (5)

1. 複数の記録媒体に形成される画像群の現像に用いられる色材の総量を算出する色材量算出手段と、
   色材を含む現像剤を用いて現像を行う現像手段に対し、前記色材量算出手段によって算出された量の色材を補給する補給手段であって、前記色材量算出手段によって算出された前記総量の色材を、前記複数の記録媒体への転写を含む画像形成期間中に複数回に分けた補給配分で、前記現像手段に補給する補給手段とを備え、
   前記補給手段は、前記複数の記録媒体に形成される画像群に単位時間あたりの色材の消費量が補給手段の補給能力を上回る画像が含まれる場合に、当該画像の現像による色材の消費に先立って、当該画像の現像に用いられる色材の少なくとも一部を補給し、前記現像手段において単位時間あたりの現像に用いられる色材の量が、前記補給手段によって単位時間あたりに補給される色材の量よりも少ない場合には、前記色材量算出手段によって算出された量の色材を、前記現像手段において単位時間あたりの現像に用いられる色材の量が、前記補給手段によって単位時間あたりに補給される色材の量よりも多い場合に比べ、多くの回に分けて前記現像手段に補給することを特徴とする色材補給装置。
2. 前記複数の記録媒体に形成される画像群に、単位時間あたりの色材の消費量が前記補給手段の補給能力を下回る第１の画像、及び、単位時間あたりの色材の消費量が前記補給手段の補給能力を上回る第２の画像が含まれ、前記第１の画像が前記第２の画像よりも前に現像される場合、前記第１の画像の現像時に、前記第２の画像の現像に用いられる色材の少なくとも一部を補給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の色材補給装置。
3. 前記補給手段は、前記色材量算出手段によって算出された量の色材を、単位時間あたりの色材の補給量が均等になるようにし、且つ、前記画像群の現像が開始されてから時間的に連続して、前記現像手段に補給する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の色材補給装置。
4. 前記現像手段に収容されている色材の量を測定する測定手段を備え、
   前記補給手段は、前記測定手段によって測定された色材の量が第１の閾値以上となった場合には色材の補給を停止し、前記測定手段によって測定された色材の量が前記第１の閾値より小さい第２の閾値未満となった場合には色材の補給を再開する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の色材補給装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の色材補給装置と、
   画像を保持する像保持体と、
   前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電させられた前記像保持体に露光を行って静電潜像を形成する静電潜像形成手段と
   前記静電潜像形成手段により形成された静電潜像を、前記色材補給装置によって補給された色材を用いて現像する現像手段と、
   前記現像手段の現像によって得られた複数の画像をそれぞれ対応する複数の記録媒体に転写する転写手段と、
   前記転写手段によって各記録媒体に転写された画像を当該記録媒体に定着させる定着手段とを備え、
   前記露光手段は、露光を行うときの光量を、前記現像手段に収容されている現像剤中の色材の濃度に応じた光量とすることを特徴する画像形成装置。

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