JP5938928B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤に用いられるトナーの補給制御に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体に対して形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。

現像に用いられる現像剤には、磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤は、攪拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。

現像に際しては、画像品質を向上させる目的で感光体上の静電潜像に対するトナーの付着量を適正化する必要がある。
トナーの付着量を適正化するためには、二成分系現像剤に含まれるトナーの濃度を管理することになり、特に、トナーの濃度を目標値に一致させることが重要となる。
現像装置内でトナーの濃度を目標値に一致させるには、濃度が低下した場合にトナーを補給することになるが、トナーが粉体であることから設定された補給量に対して実際に補給されている量を正確に把握することが難しい。
特に、温度や湿度等の環境変動やユーザによる設定の影響を受けると、これに応じたトナーの補給量を調整することが必要となる。

そこで、従来では、トナー濃度をセンサにより検出し、その検出結果に基づいてフィードバック制御等によりトナーの補給制御を行うことが多用されている。
トナー濃度の調整に際しては、トナー濃度を高めるだけでなくこれとは逆にトナー濃度を低くする場合もある。
一般にトナー濃度が低下した場合にこれを改善する目的でトナーの補給を行うように制御することは設計段階においても設定可能な事項であるが、トナーの消費量に関しては設計段階で設定することができないため、ユーザの使用条件にゆだねられることが多い。

例えば、最適条件お変更によりトナー濃度を薄い側に変更する必要がある場合、トナー濃度が設定された薄い濃度となるまでトナーを消費されることは設計段階において想定されておらず、ユーザが画像形成を実行してトナー濃度が低くなるのを待つしかない。
従って、従来のトナー濃度制御、特に、どちらかといえばトナー濃度の低下を補うことを主眼としているトナー補給制御では、最適なトナー濃度、特に、トナー濃度を薄い側に変更する場合も含めて変更することができない。特に、トナー濃度を薄くする際には、画像形成が進行してトナーが消費されるのを待つことになることから、その間の画像品質が不安定となり、所定濃度の画像を得ることができないばかりでなく、得られた画像の品質が劣化するという問題がある。

従来、トナーの補給量を制御する構成としては、画像濃度を検出するセンサを設け、その画像濃度の変化に応じて現像剤中のトナーの過不足を判断し、この判断結果に応じてトナーの補給制御を行う構成が提案されている（例えば、特許文献1）。
また、トナー補給時での補給遅れや過剰な補給を防止するために、画像濃度から割り出されたトナーの補給率に対して所定の係数を乗じた補給量を補給する補給制御の構成も提案されている（例えば、特許文献２）。

上記特許文献に開示されている構成では、いずれもトナー濃度が低下し、換言すればトナーを補給する場合を前提としているものであり、例えば、トナー濃度を薄くする場合に対する検討はなされていない。
従って、前述したように、トナー濃度を薄くする傾向に調整しようとした場合、
画像形成が進行してトナーが消費されるのを待つことになることから、その間の画像品質が不安定となり、所定濃度の画像を得ることができないばかりでなく、得られた画像の品質が劣化するという問題が未だ残されたままである。

本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題に鑑み、トナーを補充してトナー濃度の低下を防止するという設計段階で設定されているトナーの補給制御とは別に、設計段階に設定されている補給制御条件内で、濃度を濃くする側および薄くする側へのトナー濃度の補正を可能にした構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、潜像担持体に形成された静電潜像の可視像処理に用いられる二成分系現像剤を供給可能であって、二成分系現像剤に含まれるトナーの濃度変化に応じてトナーの補給制御が行われる現像装置であって、前記トナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記潜像担持体に形成される画像の情報を取得する画像情報取得手段と、前記トナー濃度検知手段および画像情報取得手段が入力側に接続され、出力側には、前記トナーの補給を行う駆動部が接続されている制御部を備え、前記制御部は、前記画像情報取得手段からの入力に基づきトナー濃度目標値に整合するトナー補給量を決定するＦＦ（フィードフォワード）制御手段と、前記トナー濃度検知手段からのトナー濃度とトナー濃度目標値との差分から前記トナー補給量を決定するＦＢ（フィードバック）制御手段とを備え、前記ＦＦ制御手段からのトナー補給量と前記ＦＢ制御手段からのトナー補給量とを合算して前記トナー補給の駆動部を制御する際に、検知されたトナー濃度と前記トナー濃度目標値との関係において、前記検知されたトナー濃度の方がトナー濃度目標値よりも濃い側に偏差が生じている場合に、前記ＦＢ制御手段により決定されたトナー補給量を対象として停止または減少させるトナー補給制御を行うことを特徴とする現像装置にある。

本発明によれば、検知されたトナー濃度の方が、トナー濃度目標値よりも濃い側に偏差を生じている場合に、それまで進行していたトナーの補充とは逆にトナーの補給を停止または減少させるので、それ以上の補給の進行が抑制されてトナー濃度が増大するのを防止することができる。
これにより、トナー濃度が濃い側に推移することがなくなりトナー濃度目標値と一致させやすくなる。

本発明の実施形態にかかる現像装置を用いる画像形成装置の一例を説明するための模式図である。 図１に示した画像形成装置に用いられる現像装置を含む作像ユニットの構成を説明するための図である。 図２に示した作像ユニットの斜視図である。 図２に示した作像ユニットに設けられている現像装置の要部構成を説明するための図である。 図４に示した現像装置に対するトナー補給に用いられるトナーボトルの構成を示す斜視図である。 図５に示したトナーボトルの分解斜視図である。 図５に示したトナーボトルを複数備えた補給部の構成を示す斜視図である。 図４に示した現像装置へのトナー補給構造を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかる現像装置における制御部の構成を説明するためのブロック図である。 図９に示した制御部に用いられるフィードフォワード制御手段の構成を説明するためのブロック図である。 図９に示した制御部に用いられるフィードバック制御手段の構成を説明するためのブロック図である。 従来のトナー補給制御に関する作用を説明するための線図である。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第１の制御内容を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第２の制御内容に関する作用を説明するための図１２相当の線図である。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第３の制御内容に関する作用を説明するための図１２相当の線図である。 図１５に示した制御内容を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第４の制御内容に関する作用を説明するための図１２相当の線図である。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第５の制御内容に関する作用を説明するための図１２相当の線図である。 図１８に示した制御内容を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第６の制御内容に関する作用を説明するための図１２相当の線図である。 図２０に示した制御内容を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る現像装置で実行される第７の制御内容に関する作用を説明するための図１２相当の線図である。 図２２に示した制御内容を説明するためのフローチャートである。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、画像形成装置の一つであるフルカラープリンタを示しており、このプリンタは、中間転写体として用いられる中間転写ベルト４１の展張面に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。)用の４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成である。

以下、画像形成ユニットの構成について説明する。
図２は、Ｙトナー像を生成するための画像形成ユニット１Ｙの構成を示す概略図である。また、図３は、画像形成ユニット１Ｙの外観を示す斜視図である。
図２，３において、画像形成ユニット１Ｙは、感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙとを有している。感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙは、図３に示すように、画像形成ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを図示しない感光体ユニットに対して着脱することができる。

感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、図示しない除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。帯電手段としての帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図２中、時計回り方向に回転駆動する感光体３Ｙの表面を帯電ローラ６Ｙにより一様帯電させる。

具体的には、図２において、反時計回りに回転駆動する帯電ローラ６Ｙに対して図示しない電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ６Ｙを感光体３Ｙに近接又は接触させることで、感光体３Ｙを一様帯電させる。なお、帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接または接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いてもよい。図２に示すクリーニング装置４Ｙは、詳細を説明しないが、感光体表面に残留するトナーを除去した後、感光体表面への潤滑剤を供給できる構成が用いられている。

帯電装置５Ｙによって一様帯電した感光体３Ｙの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット２０から発せられるレーザー光Ｌによって露光走査されることによりＹ用の静電潜像を担持する。

上述した現像装置７Ｙの構成は図４に示されている。
図４において、現像手段としての現像ユニット７Ｙは、図２や図４に示されるように、現像剤搬送手段としての第１搬送スクリュウ８Ｙが配設された第１剤収容室９Ｙを有している。
現像装置７Ｙには、トナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、現像剤搬送手段としての第２搬送スクリュウ１１Ｙ、現像剤担持体としての現像ロール１２Ｙ、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３Ｙなどが配設された第２剤収容室１４Ｙも設けられている。

循環経路を形成しているこれら２つの剤収容室内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる二成分現像剤である図示しないＹ現像剤が内包されている。
第１搬送スクリュウ８Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、第１剤収容室９Ｙ内のＹ現像剤を図２中、手前側へ搬送する（図４中、矢印Ａで示す方向）。

搬送途中のＹ現像剤は、第１搬送スクリュウ８Ｙの上方に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙによって、第１剤収容室９Ｙにおけるトナー補給口１７Ｙに対向する箇所（以下「補給位置」という。）よりも現像剤循環方向下流側に位置する所定の検出箇所を通過するＹ現像剤のトナー濃度が検知される。
第１搬送スクリュウ８Ｙにより第１剤収容室９Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１８Ｙを経て第２剤収容室１４Ｙ内に進入する。

第２剤収容室１４Ｙ内の第２搬送スクリュウ１１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、Ｙ現像剤を図２中で奥側へ搬送する（図４中、矢印Ｂで示す方向）。このようにしてＹ現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ１１Ｙの図２中上方には、現像ロール１２Ｙが第２搬送スクリュウ１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。

図２において現像ロール１２Ｙは、反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ１５Ｙ内に固定配置されたマグネットローラ１６Ｙを内包した構成とされている。
第２搬送スクリュウ１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。
現像スリーブ１５Ｙの表面と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。

このようなＹトナーの付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。
現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第２搬送スクリュウ１１Ｙ上に戻される。そして、第２搬送スクリュウ１１Ｙにより第２剤収容室１４Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１９Ｙを経て第１剤収容室９Ｙ内に戻る。このようにして、Ｙ現像剤は現像ユニット内を循環搬送される。

図１において、感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト４１に中間転写される。
感光体ユニット２Ｙのドラムクリーニング装置４Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙの表面に残留したトナーを除去する。
これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙの表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
他色用の画像形成ユニット１Ｃ、１Ｍ、１Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上にＣトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト４１上に中間転写される。

図１において、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの図中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザー光Ｌを、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに照射する。
これにより、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上には、それぞれＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌ（図１参照）を、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイを採用したものを用いてもよい。

光書込ユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ及び第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。

第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動すると、第１給紙カセット３１内の一番上の記録紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。
また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動すると、第２給紙カセット３２内の一番上の記録紙Ｐが給紙路３３に向けて排出される。

給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。また、給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。
レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。

図１において、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの上方には、中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動させる転写ユニット４０が配設されている。
転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１のほか、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９なども備えている。

中間転写ベルト４１は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動する。
４つの１次転写ローラ４５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍ、４５Ｋは、このように無端移動する中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の内周面にトナーとは逆極性（本実施形態ではプラス極性）の転写バイアスを印加する。
中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ上の各色トナー像が重なり合うように１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下「４色トナー像」という。）が形成される。

２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。
先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。

中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット４２は、クリーニングブレード４２ａを中間転写ベルト４１のおもて面に当接させており、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
なお、転写ユニット４０の第１ブラケット４３は、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ４８の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。

本実施形態のプリンタは、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第１ブラケット４３を図中反時計回りに少しだけ回転させる。
この回転により、補助ローラ４８の回転軸線を中心にしてＹ用、Ｃ用、Ｍ用の１次転写ローラ４５５Ｙ、４５Ｃ、４５Ｍを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト４１をＹ用、Ｃ用、Ｍ用の感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍから離間させる。そして、４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋのうち、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。
これにより、モノクロ画像形成時にＹ用、Ｃ用、Ｍ用の画像形成ユニットを無駄に駆動させることによるそれら画像形成ユニットの消耗を回避することができる。

図１において、２次転写ニップの上方には、定着手段としての定着ユニット６０が配設されている。
この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。

定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５及び駆動ローラ６６によって張架しながら、図１中反時計回り方向に無端移動する。
この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３の掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。

定着ベルト６４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト６４の表面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。
この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。

２次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録紙Ｐに定着する。

このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。

図１中、転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーをそれぞれ収容する４つのトナー収容器であるトナーボトル７２Ｙ、７２Ｃ、７２Ｍ、７２Ｋが配設されている。
トナーボトル７２Ｙ、７２Ｃ、７２Ｍ、７２Ｋ内の各色トナーは、トナー補給装置７０により、それぞれ、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの現像ユニット７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋに適宜供給される。トナーボトル７２Ｙ、７２Ｃ、７２Ｍ、７２Ｋは、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。

図４に示したように、トナー濃度センサ１０Ｙは、非供給領域としての第１剤収容室９Ｙ内において、供給領域としての第２剤収容室１４Ｙに進入する直前の現像剤のトナー濃度を検知する。また、トナー補給口１７Ｙは、第２剤収容室１４Ｙから第１剤収容室９Ｙ内に進入した直後の現像剤に対してトナーを補給する位置に設けられている。つまり、第１剤収容室９Ｙ内において、トナー濃度検知手段に相当するトナー濃度検知センサ１０Ｙは、トナー補給口１７Ｙよりも下流側の位置で現像剤のトナー濃度を検知する。

図５は、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙを示す斜視図である。同図において、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙは、粉体としての図示しないＹトナーを収容する粉体収容部たるボトル状のボトル部７３Ｙと、粉体排出部たる円筒状のホルダー部７４Ｙとを備えている。

ホルダー部７４Ｙは、図６に示されるように、ボトル状のボトル部７３Ｙの頭部に係合して、ボトル部７３Ｙを回転自在に保持する。ボトル部７３Ｙの内周面には、容器の外側から内側に向けて突出するスクリュウ状の螺旋突起がボトル軸線方向に延在するように形成されている。

図７は、本プリンタにおけるトナー補給装置を示す斜視図である。同図において、トナー補給手段としてのトナー補給装置は、４つのトナーボトル７２Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍを載置するボトル載置台９５、それぞれのボトル部を個別に回転駆動するボトル駆動部９６などを備えている。ボトル載置台９５上にセットされたトナーボトル７２Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍは、それぞれホルダー部をボトル駆動部９６に係合させている。

図７中、矢印Ｘ１で示すように、ボトル駆動部９６に係合しているトナーボトル７２Ｍをボトル載置台９５上でボトル駆動部９６から遠ざける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６から外れる。このようにして、トナー補給装置からトナーボトル７２Ｍを取り外すことができる。

また、トナーボトル７２Ｍが装着されていない状態のトナー補給装置において、図中矢印Ｘ２で示すように、ボトル載置台９５上でトナーボトル７２Ｍをボトル駆動部９６に近づける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６に係合する。
このようにして、トナー補給装置にトナーボトル７２Ｍを装着することができる。他色用のトナーボトル７２Ｋ、Ｙ、Ｃについても、同様の操作を行うことでトナー補給装置に脱着することができる。

トナーボトル７２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋのボトル部７３Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの頭部外周面には、それぞれ図示しないギヤ部が形成されているが、このギヤ部はホルダー部７４Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍに覆い隠されている。但し、ホルダー部７４Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの周面の一部には、ギヤ部を部分的に露出させるための図示しない切り欠きが形成されおり、ギヤ部はこの切り欠きから自らの一部を露出させている。トナーボトル７２Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍのホルダー部７４Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍがボトル駆動部９６に係合すると、ボトル駆動部９６に設けられた図示しないＫ、Ｙ、Ｃ、Ｍ用のボトル原動ギヤが、前述の切り欠きを介してボトル部７３Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍのギヤ部に噛み合う。
そして、ボトル駆動部９６のＫ、Ｙ、Ｃ、Ｍ用のボトル原動ギヤが図示しない駆動系によって回転駆動することで、ボトル部７３Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍがホルダー部７４Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ上で回転駆動される。

図６において、ボトル部７３Ｙがこのようにしてホルダー部７４Ｙ上で回転せされると、ボトル部７３Ｙ内のＹトナーが上述のスクリュウ状の螺旋突起に沿ってボトル底側からボトル頭部側に向けて移動する。そして、粉体を収容する収容体たるボトル部７３Ｙの先端に設けられた図示しないボトル開口を通って、円筒状のホルダー部７４Ｙ内に流入する。

図８は、図示しないトナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図である。
同図において、トナーボトルは、ホルダー部７４Ｙの箇所で破断した横断面が示されている。
上述したように、このホルダー部７４Ｙには、ホルダー部７４Ｙよりも図中奥側に存在している図示しないボトル部が回転駆動することで、ボトル部内のＹトナーが送り込まれてくる。

トナーボトルのホルダー部７４Ｙは、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに係合している。
このホッパ部７６Ｙは、図紙面に直交する方向に扁平な形状に構成され、同図においては、中間転写ベルト４１の手前側に位置している。ホルダー部７４Ｙの底に形成されているトナー排出口７５Ｙと、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに形成されているトナー受入口とは、互いに連通している。

トナーボトルのボトル部からホルダー部７４Ｙに送り込まれたＹトナーは、自重によってホッパ部７６Ｙ内に落とし込まれる。ホッパ部内では、回転可能な回転軸部材７７Ｙに固定された可撓性に富んだ押圧フィルム７８Ｙが回転軸部材７７Ｙとともに回転する。ホッパ部７６Ｙの内壁には、ホッパ部内におけるトナーの有無を検知する圧電素子からなるトナー検知センサ８２が固定されている。

ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等からなる押圧フィルム７８Ｙは、その回転に伴ってＹトナーをトナー検知センサ８２の検知面に向けて押圧する。これにより、トナー検知センサ８２がホッパ部７６Ｙ内のトナーを良好に検知することが可能になる。

トナーボトルのボトル部の回転駆動制御は、このトナー検知センサ８２がＹトナーを良好に検知するようになるように行われる。よって、ボトル部内にトナーが十分に存在している限り、ボトル部からホルダー部７４Ｙを介してホッパ部７６Ｙ内に十分量のＹトナーが落とし込まれて、ホッパ部７６Ｙ内は十分量のトナーで満たされる。
この状態から、ボトル部を頻繁に回転させているにもかかわらず、トナー検知センサ８２によってＹトナーが検知され難くなる状態に変化すると、図示しない制御部は、ボトル部内のＹトナーが残り僅かであるとみなして、「トナーニアエンド」の警報をユーザに報知する。

ホッパ部７６Ｙの下部には、横搬送管７９Ｙが接続されており、ホッパ部７６Ｙ内のＹトナーは、自重によってテーパーを滑り落ちでこの横搬送管７９Ｙ内に落とし込まれる。
横搬送管７９Ｙ内には、トナー補給スクリュウ８０Ｙが配設されており、その回転駆動に伴って、Ｙトナーを横搬送管７９Ｙの長手方向に沿って横搬送する。
横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部には、落下案内管８１Ｙが鉛直方向に延在する姿勢で接続されている。

落下案内管８１Ｙの下端は、現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙのトナー補給口１７Ｙに接続されている。
横搬送管７９Ｙ内のトナー補給スクリュウ８０Ｙが回転すると、横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部まで搬送されたＹトナーが、落下案内管８１Ｙとトナー補給口１７Ｙとを通じて現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙ内に落下する。
これにより、第１剤収容室９Ｙ内にＹトナーが補給される。他色（Ｃ、Ｍ、Ｋ）においても、同様にしてトナーが補給される。

トナー補給量の調整は、図９に示すように、補給制御手段として機能する制御部１００の補給制御部１０２により、トナー補給装置７０のトナー補給部材を駆動する駆動源７１Ｙの駆動タイミング、駆動時間、駆動速度等を制御することで行う。なお、トナー補給部材は、駆動源７１Ｙの駆動力によりトナー補給口１７ＹからＹ現像剤へのトナー供給を調整できるものであれば、公知のものを広く利用できる。

図９は、トナー補給制御を行う制御部の構成を示すブロック図である。
同図において、トナー濃度検出手段１０ＹによるＹ現像剤のトナー濃度の検出結果は、電気信号として後述する制御部１００に送られる。

制御部１００は、演算手段たるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ ＰｒｏＣｅＳＳｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、データ記憶手段であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏＭ ＡＣＣｅＳＳ ＭｅＭｏｒＹ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ ＯｎｌＹ ＭｅＭｏｒＹ）等から構成され、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる。

制御部１００は、本実施形態に関係する構成として、入力側に各トナーの濃度検出手段１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋが接続され、出力側に各色のトナー補給部に設けられている駆動源７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｍ，７１Ｋが接続されている。
制御部１００に備えられたＲＡＭの中には、トナー濃度検出手段１０Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像ユニット７Ｃ、７Ｍ、７Ｋに搭載された各トナー濃度検出手段１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋからの出力電圧の目標値であるＣ用Ｖｔｒｅｆ、Ｍ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータが格納されている。

Ｙ用の現像ユニット７Ｙについては、トナー濃度検出手段１０Ｙからの出力電圧の値とＹ用Ｖｔｒｅｆを比較し、比較結果に応じた量のＹトナーをトナー補給口１７Ｙから供給するように、Ｙ用のトナー補給装置７０の駆動源７１Ｙを制御する。
この制御により、現像に伴うＹトナーの消費によってＹトナー濃度が低下したＹ現像剤に対し、第１剤収容部９Ｙで適量のＹトナーが供給される。
このため、第２剤収容部１４Ｙ内のＹ現像剤のトナー濃度は目標トナー濃度範囲内に維持される。
他色用の現像ユニット７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ内における現像剤についても同様である。なお、本実施形態に係る現像装置により実行されるトナー補給制御は、トナー濃度ムラを打ち消すように行うものであるが、その詳細については後述する。

図９において、補給制御部１０２は、予測データ算出手段として機能する制御部１００の予測データ算出部１０１が算出した予測データに基づいて、トナー補給装置７０がもつ１つの駆動源７１Ｙを制御する。
予測データ算出部１０１では、トナー濃度検出手段１０Ｙの検出結果に基づき、ＲＯＭに記憶されている演算プログラムや演算テーブルを用いて、Ｙ現像剤のトナー濃度の時間変化の予測データが算出される。
補給制御手段として機能する制御部１００の補給制御部１０２は、予測データ算出部１０１が算出した予測データに基づき、後述する単位補給パターンの組み合わせで１つの駆動源７１Ｙの駆動制御を行うことで、トナー濃度ムラを解消する。

制御部１００には、図１０，図１１に示すフィードフォワード制御手段およびフィードバック制御手段が設けられている、以下、これら各制御手段について説明する。
図１０は、フィードフォワード制御手段を説明するためのブロック図であり、同図において、まずトナー濃度目標値と現在のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段からのトナー濃度センサ値とが比較され、センサ計算部に入力される。これが第１の補給量計算部１０３に入力され、必要なトナー補給量を算出する。
また、画像情報や用紙情報など、出力される画像に関係する情報が第２の補給量計算部１０４に入力される。補給量計算部２では画像情報から求められるトナー消費量や消費タイミングから、それを相殺するためのトナー補給量やタイミングを計算する部分である。
この第１の補給量計算部１０３から求められるトナー補給量と第２の補給量計算部１０４からのトナー補給量が合算され、最終的なトナー補給量が求められる。

図１１は、図１０に示した第１の補給量計算部１０３で、ＰＩ制御を用いた場合である。
図１０で示したように、トナー濃度目標値とトナー濃度センサ値の差分がセンサ計算部で計算されて入力される。これをここではトナー濃度目標差分値とする。このトナー濃度目標差分値は値が大きいほど、目標のトナー濃度から現在のトナー濃度が離れているということが分かる。
この時、このトナー濃度目標差分値は分岐してＰ：比例ブロックとＩ：積分ブロックに入力される。Ｐ：比例ブロックでは、トナー濃度目標差分値にゲインを乗算しており、差分値の大きさに応じて値が出力される。

一方、Ｉ：積分ブロックでは、トナー濃度目標差分値の値を計算タイミングごとに累積している。そのため、例え差分値が小さかったとしても、時間が経過するにつれて累積することで値が大きくなるため、目標値に対して確実に追従することができる。このＰ：比例ブロックとＩ：積分ブロックで計算された値は加算され、ＦＢ制御によるトナー補給量として出力される。
ここでは、ＰＩ制御を用いた場合の一つの例について説明したが、その他の構成であっても入力に対する差分そのものと、差分を累積する機能を持たせたものならば良い。

次に、上記制御部において実行される制御手順について説明する。
まず、本実施形態にかかる現像装置において実行される制御（以下、便宜上、トナー補給制御システムともいう）の特徴について説明する。
図１２は、一般的なトナー濃度制御の状態を説明するための線図であり、同図において、符号Ｌ２で示す線はトナー濃度目標値、符号Ｌ１はトナー濃度検知手段によって検知されたトナー濃度を示している。

一般に、トナー補給制御システムの場合、トナーを補給する動作は設計者の判断で自由に行うことができるが、トナーを消費、あるいは、現像器内のトナー濃度を下げるという行為はユーザの資産であるトナーがユーザの意志とは関係なく勝手に使われてしまうこととなるため、設計者側で自由に行うことはできない。
このため、図１２に示すように、トナー濃度の変化に応じてトナーの補給量を調整する制御時には、トナー濃度のドリフト現象が発生し、この現象がそのまま画像品質の悪化に影響する虞がある。

例えば、装置の起動時などにはイニシャライズ処理としてトナー濃度の管理が行われる。
このときには、初期状態として、トナー濃度目標値がＳ１、現状のトナー濃度がＳ２である状態とする。このとき、トナー補給制御システムは、最適なトナー濃度とするために画像情報からのトナー補給量に加え、ＦＢ制御系からの補給で徐々にトナー濃度Ｓ１に近づいてゆくが、近づくものの、トナー濃度Ｓ１に整合した状態で落ち着く、いわゆる、トナー濃度Ｓ１に達して時点でトナー濃度変化が止まることはなく、速度変化でいうところのオーバーランが生じる場合と同じように少しトナー濃度が濃い側に推移する。

その後、ＦＢ制御においてトナー濃度が濃いという判断を行い、調整をすることでトナー濃度Ｓ１に向かっていくが、この場合にも上述したトナー濃度変化と同様に、所定のトナー濃度においてトナー濃度変化が止まることがなく行き過ぎが発生し、ということを繰り返すため線（Ｌ１）のように時間ｔ１後も振動を繰り返してしまう。このトナー濃度の変動はそのまま画像品質の劣化となる。

そこで、次の（１）〜（５）に挙げる手順が設定される。
（１）補給そのものを止める、または減らす。
図１３は、この手順を説明するためのフローチャートであり、同図において、まず補給量計算がスタートし、トナー濃度センサ値とトナー濃度目標値の比較から、現在のトナー濃度が目標値に対して濃いかどうかの判断を行う。薄い場合にはそのまま補給動作を継続する。
しかし、濃度が濃い場合、補給動作を停止する、または減らす。その後、次の補給量計算が存在する場合は再びトナー濃度が濃いかどうかの判定に戻り、次の補給量計算がない場合には終了となる。

図１４は、図１２において説明した手順を用いた場合のトナー濃度制御システムの結果を示す線図である。
図１４において、符号Ｌ４で示す線はトナー濃度目標値、符号Ｌ３で示す線はトナー濃度検知手段によって検知したトナー濃度とする。
図１３のフローチャートに示した手順を適用すれば、トナー濃度目標値であるＳ１に対して、時刻ｔ１で到達した後、トナー濃度がＳ１を下回った場合には補給動作そのものが停止されるため、トナー濃度が濃い側に推移することはなく、図１４において符号Ｌ３で示すようにトナー濃度目標値とトナー濃度が一致した状態となる。

次に上述した手順と別な手順について説明する。
（２）ＦＢ制御手段からの補給を止める、または減らす。
基本的な問題点については、前述と同じであるため省略する。ただし、ここでは、ＦＢ制御手段からの補給量を停止することを考える。
トナー濃度がトナー濃度目標値に対して濃い側に推移した場合にはトナー補給動作そのものを停止することが望ましいことは確かである。ただし、それは出力される画像によって状況または考え方を変える必要がある。この点について図１５を用いて説明すると次の通りである。

図１５において、例えば、写真画像のように、比較的に多めのトナーを消費する画像であった場合、補給動作そのものを停止あるいは減らしてしまうと、その間に写真画像が出力されてトナーが消費される。
すると、トナー濃度は薄い側に推移してしまう。その後に補給動作を繰り返してトナー濃度目標値に到達すると、すぐに補給動作停止あるいは減少となり、再びトナー濃度が薄い側に推移する。
この動作を繰り返してしまうため、符号Ｌ６で示すトナー濃度目標値に対して符号Ｌ５で示すようなトナー濃度変化が振動した挙動となってしまう。

そこで、本制御手順では、図１６に示すように、ＦＢ制御手段からの補給を止める、または減らすようになっている。
つまり、図１６において、まず補給量計算がスタートし、トナー濃度センサ値とトナー濃度目標値の比較から、現在のトナー濃度が目標値に対して濃いかどうかの判断を行う。薄い場合にはそのまま補給動作を継続する。しかし、濃度が濃い場合、ＦＢ制御からの補給動作を停止する、あるいは減らす。その後、次の補給量計算が存在する場合は再びトナー濃度が濃いかどうかの判定に戻り、次の補給量計算がない場合には終了となる。

ＦＢ制御からの補給動作だけを停止、あるいは減らす狙いとしては、画像情報からトナー消費量を計算して補給するトナー補給量は実際にこれから消費されるトナー量であるため、トナー濃度の変動を抑えるためには重要な計算値である。トナー濃度目標値に追従して欲しい要求は、プロセス全体のバランス、例えば現像バイアスの調整など、から求められるため、ＦＢ制御からのトナー補給量を止めることで過補給を防ぎ、かつ、ベタ画像のようにトナー消費量が多い画像が出力されてもトナー濃度目標値に対してトナー濃度が追従することができる。

図１７は、上述した手順によるトナー濃度の変化状態を示す線図である。
図１７において、符号Ｌ８で示す線はトナー濃度目標値、符号Ｌ７で示す線はトナー濃度検知手段によって検知したトナー濃度とする。
図１６に示したフローチャートを適用すれば、トナー濃度目標値であるＳ１に対して、時刻ｔ１で到達した後、トナー濃度が濃い側に推移することはなく、図１７の符号Ｌ７で示す検知されたトナー濃度がトナー濃度目標値と一致した状態となる。

（３）ＦＦ制御手段からの補給を止める、または減らす。
基本的な問題点については、前述と同じであるため省略する。ここでの課題も図１２で示した内容と同じである。
図１８において、図１２の場合と同様に、符号Ｌ１で示す線はトナー濃度目標値、符号Ｌ２で示す線はトナー濃度検知手段によって検知したトナー濃度とする。
何らかの調整が入る時期に相当する装置本体を起動した直後などの場合、初期状態として、トナー濃度目標値がＳ１、現状のトナー濃度がＳ２である状態とする。この時、トナー補給制御システムは最適なトナー濃度とするために画像情報からのトナー補給量に加え、ＦＢ制御系からの補給で徐々にトナー濃度Ｓ１に近づいてゆくが、トナー濃度Ｓ１に達した時点でトナー濃度変化が止まることはなく、少しトナー濃度が濃い側に推移する。
その後、ＦＢ制御においてトナー濃度が濃いという判断を行い、調整をすることでトナー濃度Ｓ１に向かっていくが、これもトナー濃度Ｓ１に達した時点でトナー濃度変化が止まることはなく行き過ぎが発生し、ということを繰り返すため符号Ｌ１で示す線のように、時間ｔ１後も振動を繰り返してドリフト現象が発生してしまう。このトナー濃度の変動はそのまま画像品質の劣化となる。

これに対して、トナー濃度目標値に対して過補給と判断された場合には、補給動作を停止することで図１４に示した場合のようにトナー濃度がトナー濃度目標値に追従することが可能となる。

しかし、トナー濃度目標値への追従性を計算するＦＢ制御では様々な計算を行っている。例えば、過去の偏差を累積して積分するような働きを持つ項が含まれていたとする。これに対して、（１）や（２）で示すようにＦＢ制御からの補給量計算を止めてしまうと、この過去の累積に対する計算などで狂いが生じてしまう可能性がある。

また、ベタ画像など、トナーの消費量が多い画像を出力していた場合、状況によっては（２）のＦＢ制御からのトナー補給量を停止する、あるいは減少させるだけでは不十分である可能性もある。

このようなことから、トナー濃度目標値に対して過補給あるいは振動的な状況を避けるために図１９に示す補給動作の補正を実行する。
図１９のフローチャートを簡単に説明すると次の通りである。
まず、補給量計算がスタートし、トナー濃度センサ値とトナー濃度目標値の比較から、現在のトナー濃度が目標値に対して濃いかどうかの判断を行う。薄い場合にはそのまま補給動作を継続する。

しかし、濃度が濃い場合、ＦＦ制御からの補給動作を停止する、または減らす。ただし、ＦＢ制御からの補給動作はそのまま継続し、ＦＢ制御における計算に連続性を持たせたままとする。その後、次の補給量計算が存在する場合は再びトナー濃度が濃いかどうかの判定に戻り、次の補給量計算がない場合には終了となる。

ＦＦ制御からの補給動作だけを停止する狙いとしては、トナー濃度を変動させる主要因がやはり画像出力だからである。
図１８に示すように、トナー濃度が振動してしまうのは、出力されて消費されたトナー量と、補給されるトナー量のバランスが崩れてしまうことで発生する。

ＦＦ制御ではこのバランスを取るために補給量の計算を行っている。このＦＦ制御での大きな補正量を利用してトナー濃度が濃くなってしまうことを防ぎ、かつ、トナー濃度目標値に対してゆっくりと確実に追従するＦＢ制御の能力を残したままとすることで図２０に示すように、設計者の狙いであるトナー濃度目標値に追従することが可能となる。
なお、図２０において、符号Ｌ１０で示す線はトナー濃度目標値、符号Ｌ９で示す線はトナー濃度検知手段によって検知したトナー濃度とする。

（４）ＦＦ制御手段からの補給から、ＦＢ制御手段から不要とする補給を削る。
基本的な問題点については、前述と同じであるため省略する。ここでの課題も図１２、図１８で示した内容と同じである。

補給動作を停止することで、確かにトナー濃度がトナー濃度目標値よりも濃い側に推移することはない。
しかし、あるタイミングで突然に補給動作を停止する、または減らすことは、状態の急激な変化となり、これが画像品質に影響を及ぼす可能性は高い。そのため、補給動作を単純に停止する、または減らすことは避ける方が望ましい。

そこで、この場合の制御手順としては、補給動作を単純に停止する、または減らすことなく、トナー濃度目標値に対してトナー濃度が濃いと判断した場合に補給量を計算して減らす。このための方法として、補給動作補正手順を図２１に示す。

図２１のフローチャートにおいて、まず補給量計算がスタートし、トナー濃度センサ値とトナー濃度目標値の比較から、現在のトナー濃度が目標値に対して濃いかどうかの判断を行う。薄い場合にはそのまま補給動作を継続する。
しかし、濃度が濃い場合、まずはＦＦ制御からの補給量を計算する。その後、同時でも構わないが、ＦＢ制御からの補給量を計算する。
その後、ＦＦ制御からの補給量からＦＢ制御からの補給量の差分をとる。これはつまり、ＦＦ制御からの補給量から、ＦＢ制御の補給量分を取り除いて減らすことである。その後、補給動作を行う。そして、次の補給量計算が存在する場合は再びトナー濃度が濃いかどうかの判定に戻り、次の補給量計算がない場合には終了となる。

図２１のフローチャートに基づいて動作した場合のトナー濃度変化を図２２に示す。
図２２において、符号Ｌ１２で示す線はトナー濃度目標値、符号Ｌ１１で示す線はトナー濃度検知手段によって検知したトナー濃度とする。
最初の段階で、トナー濃度が薄いＳ２の状態であり、トナー能動目標値はＳ２よりも濃い側のＳ１であったとする。
時間ｔ１までは濃度を濃くする必要があるため、特に何も補正動作が入らないまま補給駆動が行われる。

時間ｔ１に達すると、トナー濃度がトナー濃度目標値に到達する。すると、それ以降は、画像情報から計算されるＦＦ制御の補給量から、ＦＢ制御で計算される補給量を減算し、補正された補給動作が行われる。もし何も補正を行わなかった場合、画像からの補給、ＦＦ制御補給はそのまま継続し、ＦＢ制御で計算された値は補給量を減らす値だったとしても、マイナス補給は現実、行うことが出来ないために、トナー濃度目標値に対して偏差を持ったまま状態が継続してしまう。

一方、図２１のフローチャートで示した方式では、ＦＦ制御からの補給量を、ＦＢ制御からの補給量が逐一、減算し続けるため、最終的にトナー濃度はトナー濃度目標値に追従することができる。

（５）ＦＢ制御手段で積分項の値をクリアする、ＦＢ制御手段で積分項の値を、過去の積分項の値を使って減らす。
基本的な問題点については、前述と同じであるため省略する。ここでの課題も（４）で示した内容と同じである。
補給動作を停止する、または減らすことで、確かにトナー濃度がトナー濃度目標値よりも濃い側に推移することはない。しかし、あるタイミングで突然に補給動作を停止する、または減らすことは、状態の急激な変化となり、これが画像品質に影響を及ぼす可能性は高い。そのため、補給動作を単純に停止する、または減らすことは避ける方が望ましい。この時、何が過補給を発生させてしまうか改めて考えてみる。
ＦＦ制御は、出力される画像情報に基づいて補給量を計算するため、基本的には補給動作をそのまま継続することで問題はない。

一方、ＦＢ制御は、現在のトナー濃度とトナー濃度目標値との差分に応じて補給量を計算する。ここでは目標値への追従性を良くするために積分項を設けることが一般的である。
しかし、過去の偏差を累積する積分項は目標値に近づいた付近では最も補給量を多く持っていることが考えられる。

そこで、この積分項の値に補正を加えることで、急激な変化を避けつつ、トナー濃度をトナー濃度目標値に追従させる補給動作補正の手順を図２３に示す。
図２３のフローチャートにおいて、まず補給量計算がスタートし、トナー濃度センサ値とトナー濃度目標値の比較から、現在のトナー濃度が目標値に対して濃いかどうかの判断を行う。薄い場合にはそのまま補給動作を継続する。
しかし、濃度が濃い場合、ＦＢ制御からの補給量を計算する際、積分項の値を補正する。この補正については、累積した値そのものをクリアしてしまう方法でも良いし、一方、過去の累積値を用いて、現在の累積値を徐々に減算する、という方法を用いても良い。

クリアする場合にはすぐに積分項の影響が低減されるが、クリアということで連続性が失われてしまう懸念がある。一方、過去の累積値を用いて現在の累積値を減算する、などの補正では計算の連続性が保たれるため、全体的な計算に突発的な変化が発生しにくいことが考えられる。ここではクリアや過去の累積値での減算を用いて説明しているが、その他の方法でも良い。
その後、補給動作を行う。そして、次の補給量計算が存在する場合は再びトナー濃度が濃いかどうかの判定に戻り、次の補給量計算がない場合には終了となる。

以上のように、検知されたトナー濃度が濃い側に移行する場合には、トナー濃度変化に追随してトナーの補給量を調整するのではなく、停止あるいは減少することにより、トナー濃度変化がドリフト現象を起こさないようにするという簡単な処理によりその現象が画像濃度に悪影響を及ぼすのを防ぐことが可能となる。

７ 現像装置
１０ トナー濃度検知センサ
７１ 駆動源
１００ 制御部
１０３ 第２の補給量計算部

特開２０１０−０９１７８５号公報 特開２００６−１７１０２３号公報

Claims (5)

1. 潜像担持体に形成された静電潜像の可視像処理に用いられる二成分系現像剤を供給可能であって、二成分系現像剤に含まれるトナーの濃度変化に応じてトナーの補給制御が行われる現像装置であって、
   前記トナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記潜像担持体に形成される画像の情報を取得する画像情報取得手段と、
   前記トナー濃度検知手段および画像情報取得手段が入力側に接続され、出力側には、前記トナーの補給を行う駆動部が接続されている制御部を備え、
   前記制御部は、前記画像情報取得手段からの入力に基づきトナー濃度目標値に整合するトナー補給量を決定するＦＦ（フィードフォワード）制御手段と、前記トナー濃度検知手段からのトナー濃度とトナー濃度目標値との差分から前記トナー補給量を決定するＦＢ（フィードバック）制御手段とを備え、前記ＦＦ制御手段からのトナー補給量と前記ＦＢ制御手段からのトナー補給量とを合算して前記トナー補給の駆動部を制御する際に、検知されたトナー濃度と前記トナー濃度目標値との関係において、前記検知されたトナー濃度の方がトナー濃度目標値よりも濃い側に偏差が生じている場合に、
   前記ＦＢ制御手段により決定されたトナー補給量を対象として停止または減少させるトナー補給制御を行うことを特徴とする現像装置。
2. 前記ＦＢ制御手段は、前記検知されたトナー濃度と前記トナー濃度目標の差分であるトナー濃度目標差分値にゲインを乗算する比例計算の値と、該トナー濃度目標差分値を計算タイミングごとに累積する積分計算の値とを合算するＰＩ制御を行い、
   前記制御部は、前記積分計算によって算出されたトナー補給量の分を削除し、または減少させて前記ＦＢ制御手段により決定されたトナー補給量とすることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記制御部は、前記積分計算値によるトナー補給量を減少させる場合に、前記積分計算によるトナー補給量の過去の累積値を用いて、現在の累積値を徐々に減算することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
4. 潜像担持体に形成された静電潜像の可視像処理に用いられる二成分系現像剤を供給可能であって、二成分系現像剤に含まれるトナーの濃度変化に応じてトナーの補給制御が行われる現像装置であって、
   前記トナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   前記潜像担持体に形成される画像の情報を取得する画像情報取得手段と、
   前記トナー濃度検知手段および画像情報取得手段が入力側に接続され、出力側には、前記トナーの補給を行う駆動部が接続されている制御部を備え、
   前記制御部は、前記画像情報取得手段からの入力に基づきトナー濃度目標値に整合するトナー補給量を決定するＦＦ（フィードフォワード）制御手段と、前記トナー濃度検知手段からのトナー濃度とトナー濃度目標値との差分から前記トナー補給量を決定するＦＢ（フィードバック）制御手段とを備え、前記ＦＦ制御手段からのトナー補給量と前記ＦＢ制御手段からのトナー補給量とを合算して前記トナー補給の駆動部を制御する際に、検知されたトナー濃度と前記トナー濃度目標値との関係において、前記検知されたトナー濃度の方がトナー濃度目標値よりも濃い側に偏差が生じている場合に、
   前記ＦＦ制御手段からのトナー補給量から前記ＦＢ制御からのトナー補給量を減らした分のトナー補給を行うようにトナー補給制御することを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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