JP6289073B2 - 画像形成装置、及び、画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像器にトナーを補給するトナー補給制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、現像器に収容された現像剤中のトナーを消費することによって、画像形成装置に入力された画像情報に基づき画像を形成する。この画像形成装置においては、現像器に収容されている現像剤中のトナーの割合に応じて、画像形成装置により形成される画像の濃度が変化することが知られている。

そのため、従来の画像形成装置には、画像情報に基づき画像が形成されることによって現像器から消費されるトナーの量（トナー消費量）を予測し、現像器内のトナーの割合が目標値となるように、トナー補給量を決定するものがある。ここで、トナー消費量は計算による理論的なものなので、実際に現像器から消費されるトナーの実消費量と前述の決定されたトナー消費量とには若干の誤差がある。つまり、前述の決定されたトナー消費量分のトナーを補給しても、現像器内のトナーの割合が目標値とならない可能性がある。

そこで、現像器内のトナーの割合に基づいて算出した補正量を用いて、トナー消費量に応じたトナー補給量を補正するものが知られている（特許文献１）。

特開平４−３０４４８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、現像器内のトナーの割合が目標値よりも高い状態で、複数の低トナー消費量の画像を形成した後に複数の高トナー消費量の画像を形成する場合、速やかに現像器にトナーが補給されないという問題があった。

現像器内のトナーの割合が目標値よりも高い状態で、複数の低トナー消費量の画像を形成する場合に、前述の補正量はトナーの補給量を抑制するような値となる。つまり、現像器内のトナーの割合が目標値よりも高い状態では、前述の補正量が負の値となる。

そのため、複数の低トナー消費量の画像を形成した後に、高トナー消費量の画像を形成する場合、高トナー消費量の画像に応じて予測されるトナー消費量と補正量とに基づいて算出されるトナー補給量が０以下の値となってしまう。これにより、高トナー消費量の画像が形成され始めて、現像器内のトナーが減少しているにも拘わらず、現像器にトナーが補給されなくなってしまう。

そこで、本発明の目的は、現像器に補給すべきトナー補給量を高精度に制御できる画像形成装置、及び、画像形成装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記現像器にトナーを補給する補給手段と、前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて決定する第１決定手段と、前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算手段と、前記第１決定手段により決定された前記消費量と、前記第１の演算手段により演算された前記差と、前記第２の演算手段により演算された前記累積値とに基づいて補給量を制御するための値を決定し、前記補給手段を前記補給量を制御するための値に基づいて制御する補給制御手段と、前記補給手段による補給が抑制されるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、前記第２の演算手段が前記差を次回累積しないように前記第２の演算手段を制御する演算制御手段と、を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、他の請求項に記載の画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記現像器にトナーを補給する補給手段と、前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて決定する第１決定手段と、前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する第１の演算手段と、前記第１の演算手段により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算手段と、前記第１決定手段により決定された前記消費量と、前記第１の演算手段により演算された前記差と、前記第２の演算手段により演算された前記累積値とに基づいて補給量を制御するための値を決定し、前記補給手段を前記補給量を制御するための値に基づいて制御する補給制御手段と、前記補給手段による補給が抑制されるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、前記第２の演算手段に前記第１の演算手段によって演算された前記差と異なる値を累積させる演算制御手段と、を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、他の請求項に記載の画像形成装置の制御方法は、トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記現像器にトナーを補給する補給手段と、前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する検知工程と、前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する演算工程と、前記差の累積値を更新する更新工程と、前記消費量、前記差、及び、前記累積値に基づいて補給量を制御するための値を決定する補給量決定工程と、前記補給量を制御するための値に基づいて、前記補給手段により前記現像器に補給する補給工程と、を有し、前記補給手段による補給が抑制さえるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、次回の更新工程において前記差を累積しないことを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、他の請求項に記載の画像形成装置の他の制御方法は、トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記現像器にトナーを補給する補給手段と、前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する検知工程と、前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する演算工程と、前記差の累積値を更新する更新工程と、前記消費量、前記差、及び、前記累積値に基づいて補給量を制御するための値を決定する補給量決定工程と、前記補給量を制御するための値に基づいて、前記補給手段により前記現像器に補給する補給工程と、を有し、前記補給手段による補給が抑制されるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、次回の更新工程において前記差を０として更新することを特徴とする。

本発明によれば、現像器に補給すべきトナー補給量を高精度に制御できる。

画像形成装置の概略構成図 画像形成装置に具備された現像器の要部概略図 画像形成装置のトナー補給に係る電気的な構成を示すブロック図 トナー補給制御を表すフローチャート図 比較例１のトナー補給制御を表すフローチャート図 比較例２のトナー補給制御を表すフローチャート図 ベタ画像を連続して形成したときの各パラメータの遷移図 ベタ画像と白地画像とを交互に形成したときの各パラメータの遷移図

（画像形成装置について）
図１は、画像形成装置の概略構成図である。図１において、原稿３１の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子３３に投影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像の濃度に対応したアナログ画像信号を発生する。撮像素子３３から出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで画素毎の濃度に対応した出力レベルを有するデジタル画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送られる。

このパルス幅変調回路３５は入力されるデジタル画像信号に基づき、各画素の濃度に応じた時間幅（時間長）のパルス信号を出力する。パルス幅変調回路３５から出力されたパルス信号は半導体レーザ３６に供給される。半導体レーザ３６はパルス信号の時間幅に基づいてレーザ光を出射する。

半導体レーザ３６から出射されたレーザ光３６ａは回転多面鏡３７によって偏向され、ｆ／θレンズ等のレンズ３８やミラー３９によって感光ドラム４０上に照射される。なお、感光ドラム４０は図中矢印方向へ回転駆動される。回転多面鏡３７により偏向されたレーザ光３６ａは、回転多面鏡３７の回転によって、感光ドラム４０の回転軸と平行な方向（主走査方向）に走査される。

感光ドラム４０は、除電器４１で除電された後、帯電器４２により均一に帯電される。露光装置は、半導体レーザ３６、回転多面鏡３７、レンズ３８、ミラー３９を有する。この露光装置が、デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光３６ａによって感光ドラム４０を露光し、感光ドラム４０上にデジタル画像信号に対応した静電潜像を形成する。現像器４４は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤４３を収容する収容部である。現像器４４は、感光ドラム４０上に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する。記録材担持ベルト４７は、２個のローラ４５、及び４６に架け回されており、記録材４８を担持して図中矢印方向へ搬送する。転写帯電器４９は、感光ドラム４０上に形成されたトナー像を、記録材担持ベルト４７に担持された記録材４８に転写する。

このトナー像が転写された記録材４８は記録材担持ベルト４７から分離されて図示しない定着器へ向けて搬送される。定着器は、ヒータを有する加熱ローラと加熱ローラを押圧する加圧ローラとを備え、トナー像が形成された記録材４８に熱と圧力を加えることによって、記録材４８上のトナー像を記録材４８に定着する。ドラムクリーナ５０は、感光ドラム４０上のトナー像が記録材４８に転写された後、この感光ドラム４０上に残った残留トナーを除去する。

なお、以上の説明において、感光ドラム４０、除電器４１、帯電器４２、現像器４４、転写帯電器４９、及びドラムクリーナ５０を備えた画像形成ステーションが１つの画像形成装置について説明したが、複数の画像形成ステーションを有する画像形成装置であってもよい。例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する４つの画像形成ステーションが、記録材担持ベルト４７の搬送方向に沿って並んで配置されたフルカラーの画像形成装置であってもよい。この構成とする場合、原稿の画像をシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックに色分解し、各画像形成ステーションに対応した色成分毎のトナー像が感光ドラム上に形成される。そして、各画像形成ステーション上の色成分毎のトナー像が、記録材担持ベルト４７に担持された記録材４８に順次転写され、フルカラーのトナー像が形成される。

図２は、現像器４４の要部概略図である。現像器４４は感光ドラム４０に対向して配置されている。現像器４４の内部は、隔壁５１によって現像室５２と撹拌室５３とに区画されている。現像室５２には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現像スリーブ５４内にマグネット５５が固定されている。

現像スリーブ５４に担持された現像剤は規制ブレード５６によって、その層厚が規制される。現像スリーブ５４に担持された現像剤は、現像スリーブ５４の矢印方向への回転に伴い、感光ドラム４０と対向する現像領域を通過することによって、感光ドラム４０に供給される。これによって、感光ドラム４０上の静電潜像が現像される。なお、現像スリーブ５４には電源５７から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加されている。

撹拌スクリュー５８は現像室５２中の現像剤を撹拌すると共にこの現像剤を搬送する。また、撹拌スクリュー５９は、ホッパー６０（図１）のトナー排出口６１から搬送スクリュー６２の回転によって供給されたトナー６３と、撹拌室５３に収容されている現像剤４３とを撹拌し、現像剤中のトナーの割合（以降、トナー濃度と称す。）を均一にする。隔壁５１には現像室５２と撹拌室５３とを相互に連通させる不図示の現像剤通路が形成されている。これにより、撹拌スクリュー５８、及び５９が回転することによって、現像室５２と撹拌室５３とに収容されている現像剤が現像器４４内を循環する。

現像室５２の底壁には、現像器４４に収容されているトナーの量を検知するインダクタンスセンサ２０が配置されている。具体的に述べると、インダクタンスセンサ２０は、現像室５２に収容されている現像剤の透磁率を検出し、現像剤中のトナーの割合に応じた信号を出力する。ＣＰＵ６７がインダクタンスセンサ２０の出力信号に基づいて現像剤中のトナーの量を検知する。

現像室５２に収容されている現像剤は、トナーと磁性を有するキャリアを含んでいる。そのため、現像器トナー濃度が増加すると、現像剤中のキャリアの割合が減少するので、インダクタンスセンサ２０の出力値が減少する。一方、現像器トナー濃度が減少すると、現像剤中のキャリアの割合が増加するので、インダクタンスセンサ２０の出力値が増加する。つまり、インダクタンスセンサ２０は、現像室５２内に蓄積された現像剤中のトナーの割合を検知し、この割合に応じた信号をコントローラ１１００（図３）に出力する。

本実施形態においては、画像形成ステーションが画像情報に基づくトナー像を形成することによって現像器４４から消費されるトナーの消費量と、インダクタンスセンサ２０により検知される現像器トナー濃度とに基づいてトナー補給量が決定される。以下、トナー補給量を決定するトナー補給制御処理について説明する。

図３は画像形成装置のトナー補給に係る電気的な構成を示すブロック図である。ＣＰＵ６７は、トナー補給制御処理を実施するために各部を制御する制御回路である。インダクタンスセンサ２０は図２において説明しているので、ここでの説明を省略する。モータ駆動回路６９は、搬送スクリュー６２を回転駆動するモータ７０を制御する。

カウンタ６６は、画像信号処理回路３４から出力されたデジタル画像信号に基づいて、１ページ分の画像に含まれる画素毎の濃度の総和を計数する。カウンタ６６により計数された画素毎の濃度の総和（以降、ビデオカウント値と称す。）は、画像情報に含まれる１ページ分のトナー像を形成することで現像器４４から消費されるトナーの消費量に相当する。なお、ビデオカウント値を取得する方法は、公知の技術であるので、ここでの説明を省略する。

本実施形態においては、コントローラ１１００が、インダクタンスセンサ２０により出力された出力値と、カウンタ６６により取得されたビデオカウント値とに基づいて、現像器４４に補給すべきトナーの補給量を決定する。さらに、コントローラ１１００は、決定した補給量の累積値が所定値よりも小さい値となるまで、モータ駆動回路６９により搬送スクリュー６２が回転されてホッパー６０（図１）内のトナー６３が現像器４４へ補給される。

（トナー補給制御について）
以下、実施例のトナー補給制御について図４に基づいて説明する。図４は、ＣＰＵ６７の動作を示すフローチャートである。

ＣＰＵ６７は、不図示のインターフェースを介して画像情報が転送されることに応じてトナー補給制御を開始する。ＣＰＵ６７は、カウンタ６６からビデオカウント値が入力されると（Ｓ２０１）、第１補給量決定部１１０１において、ビデオカウント値とトナー補給量との対応関係を示す換算テーブルを参照することによって、ビデオカウント値に基づく第１の補給量を決定する（Ｓ２０２）。

ステップＳ２０１において、カウンタ６６は、画像情報に含まれる少なくとも１ページ以上のトナー像から、ページ毎にビデオカウント値を取得する。そして、カウンタ６６は、画像形成ステーションが各ページのトナー像を形成し始めるタイミングに応じて、対応するページのビデオカウント値をコントローラ１１００へ出力する。つまり、カウンタ６６は、画像形成ステーションによって形成されるべき１ページ分のトナー像に対応したビデオカウント値をコントローラ１１００へ出力する。

コントローラ１１００には、１ページ分のトナー像を形成する前のタイミングにおいて、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄ１が入力される（Ｓ２０３）。ＣＰＵ６７は、差分算出部１１０２により、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄ１と、トナー濃度目標値決定部１１０３から出力される目標値Ｄ１ｒｅｆとの差分ΔＤ１を演算する（Ｓ２０４）。

ここで、ｎページ目のトナー像が形成される場合、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分は式（１）によって演算される。
ΔＤｎ＝Ｄｎ−Ｄｎｒｅｆ ただし、ｎはページ数 …（１）
トナー濃度目標値決定部１１０３は、画像形成装置に設けられた不図示の環境センサにより検知される画像形成装置の周囲の温度や湿度に基づき、目標値Ｄｎｒｅｆを決定する。

ＣＰＵ６７は、第２補給量決定部１１０４により、ｎページ目の画像を形成するタイミングにおける差分ΔＤｎと、後述の累積値ΣΔＤ_ｎ−１とに基づいて第２の補給量を決定する（Ｓ２０５）。本実施形態においては、例えば、第２補給量決定部１１０４が式（２）によって第２の補給量を決定する。
第２の補給量＝（α×ΔＤｎ）＋（β×ΣΔＤ_ｎ−１） …（２）
なお、定数α、及びβは実験によって予め決定されたゲインの値である。本実施形態においては、定数α、及びβを１よりも小さい正の値とする。

前述の累積値ΣΔＤ_ｎ−１とは、１ページ分のトナー像を形成する度にインダクタンスセンサ２０から入力される出力値と、トナー濃度目標値決定部１１０３により出力された目標値とに基づいて演算された値である。この累積値ΣΔＤ_ｎ−１は、後述のステップＳ２０８、又は、Ｓ２０９において決まる。

次いで、ＣＰＵ６７は、補給量合算部１１０５により、第１の補給量と第２の補給量の和を演算し、合算補給量を決定する（Ｓ２０６）。この合算補給量は、後述のステップＳ２１０において補給量バッファ値に加算され、この補給量バッファ値が所定値以上であれば、搬送スクリュー６２がホッパー６０から現像器４４にトナーを補給する補給動作を開始する。

ここで、現像器トナー濃度が目標値よりも高い状態で、トナー消費量が極めて少ない画像を形成する場合、第２の補給量が負の値となり、合算補給量も負の値となってしまう。トナー消費量が極めて少ない画像を連続して形成した場合、１ページ毎に補給量バッファ値に負の値の合算補給量が加算されるので、補給量バッファ値が負の値となってしまう。そして、トナー消費量が極めて少ない画像を連続して形成した後に、トナー消費量が極めて多い画像を形成する場合に、合算補給量が正の値となっているにも拘わらず、補給量バッファ値が所定値以上とならないので補給動作が開始されないという問題が生じてしまう。

そこで、本実施形態においては、現像器トナー濃度が目標値よりも高い状態で、トナー消費量が極めて少ない画像を形成する場合に、補給量バッファ値が低下することを抑制する構成とする。

ステップＳ２０６において合算補給量が決定された後、ＣＰＵ６７は、合算補給量が負の値であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。ＣＰＵ６７は、ステップＳ２０７において合算補給量が負の値であると判定した場合、第２補給量決定部１１０４により差分ΔＤｎを累積値ΣΔＤ_ｎ−１に加算せずに、累積値を維持する（Ｓ２０８）。即ち、ステップＳ２０８において、第２補給量決定部１１０４が累積値ΣΔＤ_ｎ−１を累積値ΣΔＤｎに設定する。

ステップＳ２０８において、ＣＰＵ６７は、差分の累積処理を実施しないので、現像器トナー濃度が目標値よりも高い状態でトナー消費量が極めて少ない画像を連続して形成する場合であっても、補給量バッファ値が低下してしまうことを抑制できる。

一方、ＣＰＵ６７は、ステップＳ２０７において合算補給量が負の値でないと判定した場合、第２補給量決定部１１０４により差分ΔＤｎを累積値ΣΔＤ_ｎ−１に加算する（Ｓ２０９）。即ち、ステップＳ２０９において、第２補給量決定部１１０４が累積値ΣΔＤ_ｎ−１と差分ΔＤｎとの和を累積値ΣΔＤｎに設定する。

ステップＳ２０７において、合算補給量は、第１のタイミングにおいて演算された累積値ΣＤ_ｎ−１に対して、第１のタイミングにおいて演算された差分ΔＤｎを加算して更新するか、又は、加算せずに更新するかを判定する判定値として機能する。ステップＳ２０８、又は、ステップＳ２０９において、第２補給量決定部１１０４が累積値ΣΔＤｎを設定した後、ＣＰＵ６７は、単位補給量演算部１１０６により合算補給量を補給量バッファ値に加算する（Ｓ２１０）。なお、累積値ΣΔＤｎは、次回のトナー補給制御処理が実施され、合算補給量を決定するための演算に用いられる。次回のトナー補給制御処理が実施されるタイミングが第１のタイミングよりも後の第２のタイミングに相当する。

ＣＰＵ６７はステップＳ２１０において演算された補給量バッファ値が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。ステップＳ２１１において、所定値は、例えば、搬送スクリュー６２が１回転することによって補給されるトナーの補給量としている。所定値は１回の補給動作においてホッパー６０から現像器４４に補給されるトナーの量に基づいて予め決められている。なお、所定値は不図示のＲＯＭなどに予め記憶されている。

ＣＰＵ６７は、ステップＳ２１１において補給量バッファ値が所定値以上であると判定した場合にステップＳ２１２へ進み、モータ駆動回路６９へ駆動指令を送信する（Ｓ２１２）。モータ駆動回路６９は駆動指令を受信すると、搬送スクリュー６２を１回転させるように、モータ７０を駆動する。これによって、搬送スクリュー６２がホッパー６０から現像器４４へトナーを供給する。

次いで、ＣＰＵ６７は、補給量バッファ値から所定値を減算し（Ｓ２１３）、ステップＳ２１１へ移行する。つまり、ＣＰＵ６７は、ステップＳ２１１からステップＳ２１３までの処理において、補給量バッファ値が所定値未満となるまで、ホッパー６０から現像器４４へトナーを供給する。

ＣＰＵ６７は、ステップＳ２１１において補給量バッファ値が所定値未満であると判定した場合にトナー補給制御を終了する。

（比較例１）
ここで、従来のトナー補給制御（ＰＩ制御）を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５に示すように、ステップＳ２０１からステップＳ２０６までの処理は、本実施形態と同じであるので、ここでの詳細な説明を省略する。

ＣＰＵ６７はステップＳ２０６において合算補給量を演算した後ステップＳ２１９へ進み、第２補給量決定部１１０４により差分ΔＤｎを累積値ΣΔＤ_ｎ−１に加算する。ステップＳ２１０以降の処理は本実施形態と同じとしたので、ここでの詳細な説明を省略する。

（比較例２）
比較例１と異なる他の従来のトナー補給制御（Ｐ制御）を図６のフローチャートに基づいて説明する。図６に示すように、ステップＳ２０１からステップＳ２０４までの処理は、本実施形態と同じであるので、ここでの詳細な説明を省略する。

ＣＰＵ６７は、ステップＳ２０４において、差分算出部１１０２によりインダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎを演算した後、ステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５において、ＣＰＵ６７は、差分ΔＤｎに所定のゲインαを乗じて第２の補給量とする。次いでＣＰＵ６７はステップＳ２０６へ進み、第１の補給量と第２の補給量の和を演算してステップＳ２１０へ進む。なお、ステップＳ２１０以降の処理は本実施形態と同じであるので、ここでの説明を省略する。

（効果の比較）
以下に本実施形態と比較例１、並びに比較例２のトナー補給制御における効果を比較した結果を説明する。図７は、画像デューティー１００［％］のトナー像を連続して形成し続けた場合における現像器トナー濃度と目標値の比率と、累積値との推移とを示した図である。図７において、実線が本実施形態におけるトナー補給制御、長い破線が比較例１におけるトナー補給制御、短い破線が比較例２におけるトナー補給制御の結果である。

なお、画像デューティーとは、記録材１ページ中におけるトナーが付着される領域の面積の割合である。つまり、１ページ分の記録材の全面にトナー像が形成されれば、画像デューティーが１００［％］であり、１ページ分の記録材にトナー像が形成されなければ、画像デューティーが０［％］である。さらに、画像デューティーが１００［％］のトナー像の濃度値は１．６とした。

また、図７（ｂ）の縦軸（現像器トナー濃度）は、数値が１よりも大きければ現像器トナー濃度が目標値よりも多いことを意味し、数値が１よりも小さければ現像器トナー濃度が目標値よりも少ないことを意味している。図７（ｃ）の縦軸は、インダクタンスセンサ２０の出力値Ｄｎと目標値Ｄｎｒｅｆとの差分ΔＤｎを前回までの差分の累積値ΣΔＤ_ｎ−１に加算した値ΣΔＤｎを示している。

画像形成ステーションが画像デューティー１００［％］のトナー像を形成し続けた場合、トナー像を形成し始めてから５０ページ目のトナー像が形成されるまでの間、現像器トナー濃度が上昇し続けている。これは、搬送スクリュー６２が１回転することによって補給されたトナーの補給量が、画像形成装置の周囲の温度や湿度、搬送スクリューの機械部品の公差や個体差により、予め実験により予測された補給量よりも多かったことを意味している。

このようにトナー補給量に偏差がある場合、比較例２のトナー補給制御においては、現像器トナー濃度が目標値に対して定常偏差を残してしまう。一方、本実施形態や比較例１のトナー補給制御においては、第２の補給量が累積値に基づいて補正されるので、現像器トナー濃度が目標値に収束する。

次に、画像デューティー１００［％］のトナー像を形成している間に、トナー像を形成せずに記録材を通紙させる期間が存在する場合について、図８に基づいて説明する。

図８に示すように、画像デューティー１００［％］のトナー像を５０ページ分形成している間に現像器トナー濃度が目標値に対して上昇する。そして、画像デューティーが１００［％］から０［％］に切り替わっても、図８（ｂ）に示すように、現像器トナー濃度が維持される。これは、画像デューティー０［％］のトナー像を形成しない期間において、現像器４４内のトナーを消費することができないので、現像器トナー濃度を低下させることができないのである。

そして、４００ページ目以降において画像デューティーが０［％］から１００［％］に切り替わると、現像器４４に収容されているトナーが消費されてトナー像が形成される。本実施形態の現像器トナー濃度は、４００ページ目以降に減少し始め、目標値にスムーズに収束している。

一方、比較例１の現像器トナー濃度は、４００ページ目から４５０ページ目にかけて大幅に減少している。これは、５０ページ目から４００ページ目までトナー像を形成していない期間に累積値が過剰に蓄積されてしまったことが理由である。つまり、比較例１のトナー補給制御においては、合算補給量がすぐに補給が必要な値となっていても、補給量バッファ値が所定値以上とならないことで、補給動作が実施されないのである。

また、比較例２においては累積値に基づいて補給量が補正されないので、比較例１のように現像器トナー濃度が大幅に減少することがない。しかし、現像器トナー濃度を目標値に収束させることができない。

実施形態のトナー補給制御においては、累積値が過剰に蓄積されることを防止しており、現像器トナー濃度が比較例１のようなオーバーシュートを起こさずに、目標値に収束させることができる。

また、本実施形態においては、１ページ前のトナー像を形成したときの合算補給量が閾値よりも小さければ、ＣＰＵ６７が第２補給量決定部１１０４により差分の累積値を演算させることを停止する構成とした。しかしながら、この構成は、第２補給量決定部１１０４が累積値に対して差分が加算されないようにする構成であれば他の構成であってもよい。例えば、１ページ前のトナー像を形成したときの合算補給量が閾値よりも小さければ、ＣＰＵ６７が第２補給量決定部１１０４により差分の値を０として累積値を更新させる構成であってもよい。

また、本実施形態においては、画像情報がコントローラ１１００に転送される度にＣＰＵ６７がトナー補給制御処理を実施し、画像形成ステーションが記録材１ページ分のトナー像を形成する前に補給量バッファ値が所定値以上であれば、トナーを補給する構成とした。しかしながら、トナー補給制御処理を実施するタイミングはこの構成に限定されない。

例えば、現像器４４内の撹拌スクリュー５８、及び５９が回転している間、ＣＰＵ６７が所定の時間間隔で図４のトナー補給制御処理を実行する構成としてもよい。この構成とすれば、現像器トナー濃度が目標値を下回る度にホッパー６０から現像器４４にトナーを補給することができるので、画像形成ステーションにより形成されるトナー像の濃度をさらに安定させることができる。

本実施形態のトナー補給制御によれば、現像器トナー濃度をスムーズに目標値に収束することができ、好適な画像形成を常時維持することができる。

２０ インダクタンスセンサ
４４ 現像器
６２ 搬送スクリュー
１１００ コントローラ
１１０１ 第１補給量決定部
１１０２ 差分算出部
１１０４ 第２補給量決定部
１１０５ 補給量合算部

Claims (11)

1. トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、
   前記現像器にトナーを補給する補給手段と、
   前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて決定する第１決定手段と、
   前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する第１の演算手段と、
   前記第１の演算手段により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算手段と、
   前記第１決定手段により決定された前記消費量と、前記第１の演算手段により演算された前記差と、前記第２の演算手段により演算された前記累積値とに基づいて補給量を制御するための値を決定し、前記補給手段を前記補給量を制御するための値に基づいて制御する補給制御手段と、
   前記補給手段による補給が抑制されるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、前記第２の演算手段が前記差を次回累積しないように前記第２の演算手段を制御する演算制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補給制御手段は、前記画像形成手段が記録材１ページ分の画像を形成する度に、前記補給量を制御するための値を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補給制御手段は、前記補給量を制御するための値の累積値が所定値を越えた場合に、前記補給手段を制御して前記現像器へ現像剤を補給させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記閾値は０であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、
   前記現像器にトナーを補給する補給手段と、
   前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて決定する第１決定手段と、
   前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する第１の演算手段と、
   前記第１の演算手段により演算された前記差の累積値を演算する第２の演算手段と、
   前記第１決定手段により決定された前記消費量と、前記第１の演算手段により演算された前記差と、前記第２の演算手段により演算された前記累積値とに基づいて補給量を制御するための値を決定し、前記補給手段を前記補給量を制御するための値に基づいて制御する補給制御手段と、
   前記補給手段による補給が抑制されるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、前記第２の演算手段に前記第１の演算手段によって演算された前記差と異なる値を累積させる演算制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記差と異なる値は０であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記補給制御手段は、前記画像形成手段が記録材１ページ分の画像を形成する度に、前記補給量に関する値を決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記補給制御手段は、前記補給量を制御するための値の累積値が所定値を越えた場合に、前記補給手段を制御して前記現像器へ現像剤を補給させることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記閾値は０であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記現像器にトナーを補給する補給手段と、前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、
    前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する検知工程と、
    前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する演算工程と、前記差の累積値を更新する更新工程と、
    前記消費量、前記差、及び、前記累積値に基づいて補給量を制御するための値を決定する補給量決定工程と、
    前記補給量を制御するための値に基づいて、前記補給手段により前記現像器に補給する補給工程と、を有し、
    前記補給手段による補給が抑制さえるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、次回の更新工程において前記差を累積しないことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
11. トナーを含む現像剤を収容する現像器を備え、前記現像器に収容された前記トナーを用いて、画像情報に基づき画像を形成する画像形成手段と、前記現像器にトナーを補給する補給手段と、前記現像器に収容された前記トナーの量を検知する検知手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、
    前記画像を形成することによって前記現像器から消費される前記トナーの消費量を前記画像情報に基づいて検知する検知工程と、
    前記検知手段により検知された前記トナーの量と目標量との差を演算する演算工程と、
    前記差の累積値を更新する更新工程と、
    前記消費量、前記差、及び、前記累積値に基づいて補給量を制御するための値を決定する補給量決定工程と、
    前記補給量を制御するための値に基づいて、前記補給手段により前記現像器に補給する補給工程と、を有し、
    前記補給手段による補給が抑制されるように前記補給量を制御するための値が減少することで前記補給量を制御するための値が閾値より小さくなった場合に、次回の更新工程において前記差を０として更新することを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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