JP6536089B2 - 画像形成装置及び画像形成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成プログラムに関する。

特許文献１には、現像手段を含み担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該トナー像の濃度を計測する濃度計測手段と、当該画像形成手段に濃度計測用トナー像としてのパッチを形成させ、当該濃度計測手段に当該パッチの濃度を計測させ、当該濃度が所定の目標値となるように現像手段に供給するトナー量を制御する濃度制御動作を所定タイミングで行なう濃度制御手段と、濃度制御動作以外の画像形成動作に基づいて当該パッチの形成条件を補正するパッチ補正手段とを有する画像形成装置が開示されている。

特許文献２には、画像濃度が目標値になるようにトナー供給量を制御する電子写真方式の画像形成装置において、出力する画像の画素値を積算する画素値積算手段と、その積算された画素値に応じて、現像器に供給するトナー量を決定するトナー供給量決定手段と、現像されたトナー量を測定する現像トナー量測定手段と、その測定された現像トナー量に基づいて、前記トナー供給量決定手段によって決定されたトナー供給量を修正するトナー供給量修正手段と、前記画素値積算手段によって積算された画素値を規定値と比較する積算画素値比較手段とを有し、前記現像トナー量測定手段は、前記画素値積算手段によって積算された画素値が前記規定値を超えた場合には、現像トナー量を測定し、超えない場合には、一定の画像出力枚数ごとに現像トナー量を測定することを特徴とする画像形成装置が開示されている。

特開２００５−０１７６３１号公報 特開２０００−１２２３５４号公報

近年、現像器の低コスト化を図り、現像器内のトナーの量を少なく抑える工夫がされるようになってきた。しかし、トナーの消費量に応じてトナーを補充する際、特に、現像器内のトナーの量を少なく抑えた場合には、画像密度が高い画像を連続して印刷するとトナーの補充量がトナーの消費量に追い付かなくなり、トナー濃度が薄くなる場合がある。このような場合には、通常、トナー濃度の補正の頻度を高くする対策が実施されるが、トナー濃度の補正の頻度を高くすると、画像形成の生産性が低下してしまう場合がある。

上記課題を鑑み、本発明は、トナー濃度の補正を行う第２処理のみを行う場合と比較して、形成される画像の画質の向上と画像形成の生産性の向上とを両立させることができる画像形成装置及び画像形成プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置は、像保持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、トナーに磁性キャリアが混合された二成分現像剤を用いて前記静電潜像を現像して可視画像を形成する現像手段と、トナーの補充量に応じて前記現像手段にトナーを補充する補充手段と、前記可視画像の濃度を検出する検出手段と、前記画像情報信号に基づいて算出された次の画像までの画像密度の積算値が予め定めた閾値以上になった場合に、前記画像情報信号に対応した画像の形成を停止せず、前記現像手段へのトナーの補充、及び前記現像手段内のトナーの撹拌を行う第１処理、及び、前記画像情報信号に対応した画像の形成を停止して、前記現像手段へのトナーの補充、前記現像手段内のトナーの撹拌、及び前記像保持体に濃度補正用画像を形成し前記検出手段により検出された前記濃度補正用画像の濃度に応じて前記トナーの補充量を補正する濃度補正処理を行う第２処理、の一方を実施することを決定し制御する制御手段と、を有する。現像手段内のトナーの撹拌を「空回し処理」という場合がある。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記第２処理を実施する際に、連続して形成される複数の画像の画像密度の積算値が、予め定めた閾値未満の場合、前記現像手段へのトナーの補充及び前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行わずに、前記濃度補正処理を行うように制御する。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記制御手段は、前記第１処理の実行頻度が前記第２処理の実行頻度より高くなるように制御する。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、形成される画像の画像密度が高くなる程、前記第２処理の実行頻度が高くなるように制御する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、連続して形成される画像の枚数が多くなる程、前記第２処理の実行頻度が高くなるように制御する。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発明において、前記制御手段は、前記第１処理を実施する際に、前記現像手段に補充されるべきトナーであって前記現像手段に補充されずに残留している残トナーの量が予め定めた閾値以下である場合は、前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行わない。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記第１処理を実施する際に、前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行う空回し時間は、前記残トナーの量に対応する時間である。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記第１処理を実施する際に、前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行う空回し時間が、画像形成の生産性が許容範囲となる予め定めた上限値以上である場合、前記空回し時間は、前記上限値である。

一方、上記目的を達成するために、請求項９に記載の画像形成プログラムは、請求項１から請求項８までのいずれか１項記載の画像形成装置を構成する前記制御手段として機能させる。

請求項１、９に記載の発明によれば、トナー濃度の補正を行う第２処理のみを行う場合と比較して、形成される画像の画質の向上と画像形成の生産性の向上とを両立させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、第２処理において、連続して形成される複数の画像の画像密度の積算値に関わらず、空回し処理を行う場合と比較して、画像形成の生産性の向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、第２処理の実行頻度を第１処理の実行頻度より多くした場合と比較して、画像形成の生産性の向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、形成される画像の画像密度に関わらず、第１処理及び第２処理の実行頻度を固定とした場合と比較して、形成される画像の画質を向上させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、連続して形成される画像の枚数に関わらず、第１処理及び第２処理の実行頻度を固定とした場合と比較して、形成される画像の画質を向上させることができる。

請求項６に記載の発明によれば、第１処理において、現像手段に補充されるべきトナーであって現像手段に補充されずに残留している残トナーの量に関わらず、空回し処理を行う場合と比較して、画像形成の生産性の向上させることができる。

請求項７に記載の発明によれば、空回し処理を行う空回し時間を固定とした場合と比較して、画像形成の生産性の向上させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、空回し処理を行う空回し時間に上限値を設けない場合と比較して、画像形成の生産性の向上させることができる。

実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図（破断側面図）である。 実施形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 実施形態に係る補充期間バッファを示す模式図である。 実施形態に係る第１処理を示す模式図である。 実施形態に係る第２処理を示す模式図である。 実施形態に係る空回し制御処理において第１処理及び第２処理の実行順序の一例を示す模式図である。 実施形態に係るトナー補充指示処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係る空回し制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係る残補充期間と空回し時間との関係の一例を示すグラフである。

［第１実施形態］

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を、電子写真方式を用いた所謂タンデム型のフルカラーの画像形成装置に適用した場合について説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１０の構成を説明する。なお、以下では、黄色をＹ、マゼンタ色をＭ、シアン色をＣ、黒色をＫで表すと共に、各部品を色毎に区別する必要がある場合には、符号の末尾に各色に対応する色符号（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を付して説明する。また、以下では、各構成部品を色毎に区別せずに総称する場合には、符号の末尾の色符号を省略して説明する。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に、図１の矢印Ａの方向に回転する４つの像保持体である感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備えている。また、画像形成装置１０は、帯電バイアスを印加することにより各感光体１２の表面を帯電する帯電器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋを備えている。

また、画像形成装置１０は、帯電された感光体１２の表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、感光体１２上に静電潜像を形成するレーザ出力部１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを備えている。また、画像形成装置１０は、各色の現像剤（トナー）を保持する現像ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを備えている。

また、画像形成装置１０は、図示しない現像バイアス用電源を備えている。そして、画像形成装置は１０、現像ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに現像バイアスを印加することにより、感光体１２上の静電潜像を各色のトナーで現像して感光体１２上にトナー像を形成する現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えている。現像器２０には、補充されたトナーを撹拌する図示しない撹拌部材が設けられていて、現像器２０の内部に排出されたトナーは、トナー濃度が均一化されるように撹拌部材により撹拌される。

また、画像形成装置１０は、トナーが内部に貯蔵され、貯蔵されたトナーを現像器２０Ｙ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｋの各々に補充するトナー補充漕２１Ｙ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｋを備えている。トナー補充漕２１には、一定速度で回転することにより、貯蔵されているトナーを一定の補充速度で排出して現像器２０に補充する図示しないスクリューが設けられている。

また、画像形成装置１０は、感光体１２上の各色のトナー像を中間転写ベルト２２に転写する一次転写器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋを備えている。

また、画像形成装置１０は、記録媒体としての用紙Ｐを収納する用紙収容部２６と、中間転写ベルト２２上のトナー像を用紙Ｐに転写する二次転写装置２８と、を備えている。また、画像形成装置１０は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器３０と、トナー像を用紙Ｐに転写した後に、中間転写ベルト２２の表面に残留するトナーをクリーニングする図示しないベルトクリーナーと、を備えている。また、画像形成装置１０は、各感光体１２の表面をクリーニングする図示しないクリーナーと、各感光体１２の表面の残留電荷を除去する図示しない除電器と、を備えている。

また、画像形成装置１０は、中間転写ベルト２２に転写されたトナー像の濃度を検出する濃度センサ６０を備えている。なお、本実施形態では、濃度センサ６０として、発光素子及び受光素子を有する反射型の光学センサを用いるが、これに限らず、トナー像の濃度を検出可能な従来既知のセンサを適用すればよい。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１０における画像形成工程について説明する。

形成される画像を示す画像情報が入力されると、画像形成装置１０は帯電器１４に帯電バイアスを印加し、感光体１２の表面を負極に帯電する。

一方、画像形成装置１０は、画像情報をＹＭＣＫ各色の画像情報に分解した後、各色の画像情報に基づいた変調信号を、対応する色のレーザ出力部１６に出力する。レーザ出力部１６は、入力された変調信号に従って変調されたレーザ光線Ｌを出力する。

変調されて出力されたレーザ光線Ｌは、各々感光体１２の表面に照射される。感光体１２の表面は帯電器１４により負極に帯電した状態にあるが、感光体１２の表面にレーザ光線Ｌが照射されると、レーザ光線Ｌが照射された部分の電荷が消滅して、感光体１２上にはそれぞれＹＭＣＫ各色の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

感光体１２上に形成された静電潜像が現像器２０に到達すると、図示しない現像バイアス用電源により現像器２０内の現像ロール１８に現像バイアスが印加される。そして、現像ロール１８の周面に保持された各色のトナーが、各々感光体１２の静電潜像に付着し、感光体１２に各色の画像情報に対応したトナー像が形成される。

また、図示しないモータによりローラ３２Ａ〜３２Ｃ、及び二次転写装置２８のバックアップロール２８Ａが回転し、中間転写ベルト２２が一次転写器２４と感光体１２とにより形成される間隙に搬送されて、中間転写ベルト２２が感光体１２に押し当てられる。この際、一次転写器２４により一次転写バイアスが印加されると、感光体１２に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト２２に転写される。この場合、各色のトナー像の中間転写ベルト２２への転写開始位置を一致させるようにローラ３２Ａ〜３２Ｃ、及びバックアップロール２８Ａの回転を制御する。このようにして各色のトナー像を重ね合わせることにより、画像情報に対応したトナー像が中間転写ベルト２２に形成される。なお、図１では、中間転写ベルト２２の搬送方向を矢印Ｂとして示している。

中間転写ベルト２２へトナー像を転写した感光体１２は、クリーナーにより表面に付着した残留トナー等の付着物が除去され、除電器により残留電荷が除去される。

一方、二次転写装置２８は、例えば中間転写ベルト２２を支持するバックアップロール２８Ａ、バックアップロール２８Ａと共に用紙Ｐを挟持する二次転写ロール２８Ｂ、補助ロール２８Ｃを備えている。また、二次転写装置２８は、二次転写ロール２８Ｂ及び補助ロール２８Ｃに張架され、二次転写ロール２８Ｂの回転に追従して用紙Ｐを搬送する二次転写ベルト３４も備えている。そして、二次転写ロール２８Ｂは、中間転写ベルト２２に接触することで、中間転写ベルト２２の搬送に追従して回転する。

また、図示しないモータにより用紙搬送ローラ３６が回転することで、用紙収容部２６内の用紙Ｐがバックアップロール２８Ａと二次転写ロール２８Ｂとにより形成される間隙に搬送される。

そして、用紙Ｐが、トナー像が形成されている中間転写ベルト２２の面と対向した状態でバックアップロール２８Ａと二次転写ロール２８Ｂとの間隙に挟まれる際に、バックアップロール２８Ａに二次転写バイアスが供給される。また、中間転写ベルト２２に形成されたトナー像が用紙Ｐに転写される。そして、用紙Ｐは中間搬送ローラ３８Ａ、３８Ｂにより定着器３０に搬送され、定着器３０により用紙Ｐ上に転写されたトナー像が加熱溶融されて、トナー像が用紙Ｐに定着される。

一方、用紙Ｐへトナー像を転写した中間転写ベルト２２は、ベルトクリーナーにより表面に付着した残留トナー等の付着物が除去される。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１０の電気系の要部構成について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１０は、画像形成装置１０の全体的な動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、及び各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）７２を備えている。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ７０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）７４、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部７６を備えている。

また、画像形成装置１０は、外部装置と通信情報の送受信を行う通信回線Ｉ／Ｆ（Interface）部７８を備えている。また、画像形成装置１０は、画像形成装置１０に対するユーザからの指示を受け付けると共に、ユーザに対して画像形成装置１０の動作状況等に関する各種情報を通知する操作表示部８０を備えている。なお、操作表示部８０は、例えば、プログラムの実行により操作指示の受け付けを実現する表示ボタンや各種情報が表示されるタッチパネル式のディスプレイ、及びテンキーやスタートボタン等のハードウェアキーを含む。

また、画像形成装置１０は、画像形成部８２を備えている。画像形成部８２は、前述した画像形成工程の画像形成に関する各種処理を行う各構成部品を含んで構成されている。

そして、ＣＰＵ７０、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７４、記憶部７６、通信回線Ｉ／Ｆ部７８、操作表示部８０、画像形成部８２、及び濃度センサ６０の各部がアドレスバス、データバス、及び制御バス等のバス８４を介して互いに接続されている。

従って、本実施形態に係る画像形成装置１０は、ＣＰＵ７０により、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７４、及び記憶部７６に対するアクセス、通信回線Ｉ／Ｆ部７８を介した通信情報の送受信を各々行う。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ７０により、操作表示部８０を介した各種情報の取得、及び操作表示部８０に対する各種情報の表示を各々行う。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ８０により、画像形成部８２による画像の形成を行う。更に、画像形成装置１０は、濃度センサ６０による検出値を、トナー像の濃度を示す濃度値として取得する。

ここで、本実施形態では、トナーに磁性キャリアが混合された二成分現像剤を用いてトナー像を形成する。磁性キャリアは、鉄またはフェライトの微粒子磁性粉に樹脂がコーティングされることで形成され、トナーを摩擦し帯電させる役割と、トナーを感光体１２上に搬送する役割とを担っている。そして、トナーは、磁性キャリアとの摩擦で帯電し、感光体１２上に静電的に吸着した後、中間転写ベルト２２に転写される。この際、トナーは消費される一方で、磁性キャリアは回収され再利用されるため、画像形成を繰り返すたびにトナーと磁性キャリアとの混合比が変化し、トナー濃度が変化していく傾向がある。そのため、二成分現像剤を用いてトナー像を形成する場合には、通常、トナー濃度が一定の値となるように現像器２０に補充するトナーの補充量を補正する濃度補正処理を行う。

本実施形態では、この濃度補正処理において濃度センサ６０によりトナー濃度を光学的に検出してトナーの補充量を補正する。具体的には、トナー濃度を補正する際に用いるトナー濃度として予め定めた基準濃度に対応する強度のレーザ光線Ｌを感光体１２に照射することにより、感光体１２にトナー濃度の補正用のトナー像（パッチ）を形成させる。また、中間転写ベルト２２に転写されたパッチのトナー濃度を濃度センサ６０により検出する。そして、濃度センサ６０の検出値と濃度センサ６０の目標値との差分を打ち消すようにトナーの補充量を補正する。

すなわち、検出したトナー濃度が基準濃度より低い場合は、トナー濃度を基準濃度とするための不足分のトナーの量を算出し、トナー像の形成に消費されたトナーを補充するための消費トナー補充量に不足分のトナーの量を加算した値を調整トナー補充量とする。また、検出したトナー濃度が基準濃度より高い場合は、トナー濃度を基準濃度とするための過剰分のトナーの量を算出し、消費トナー補充量から過剰分のトナーの量を減算した値を調整トナー補充量とする。なお、検出した濃度が基準濃度であった場合は、消費トナー補充量をそのまま調整トナー補充量とする。なお、濃度センサ６０は、上述したように、発光素子及び受光素子を有する反射型の光学センサであり、中間転写ベルト２２に光を照射し、その反射率でトナー濃度を判定する。従って、トナー濃度が低い場合は反射率が高いため、濃度センサ６０の検出値は高くなり、トナー濃度が高い場合は照射光が乱反射して濃度センサ６０の検出値は低くなる。すなわち、トナー濃度と濃度センサ６０の検出値との大小関係は逆となる。

そして、トナーの補充量とトナーの補充速度とから求められるトナーの補充期間の間、トナー補充漕２１のスクリューを回転させることにより、トナーの補充量に応じた量のトナーを現像器２０に補充するトナー補充処理を行う。

一方、記憶部７６は、トナーの補充期間を記憶する補充期間バッファ７６ａを現像器２０毎に有している。補充期間バッファ７６ａには、一例として図３に示すように、トナーの補充期間が算出される毎に、算出されたトナーの補充期間を格納する。そして、格納されている補充期間である残補充期間は、トナーの補充を開始してからの経過時間、すなわちトナーの補充量に応じて減少する。

すなわち、残補充期間は、現像器２０に補充されるべきトナーであって、現像器２０に補充されずにトナー補充漕２１に残留している残トナーの量に対応している。図３に示す例では、前回算出された補充期間のうち残存する補充期間（前回の補充期間Ｃ）に、新たに算出されたトナーの補充期間（今回の補充期間Ｄ）を加えた期間が残補充期間として格納される。そして、補充期間バッファ７６ａに残補充期間が格納されている間、残補充期間はトナーの補充量に応じて減少していき、残補充期間が０になるまで、トナー補充処理が継続的に実行される。

画像密度が高い複数の画像を連続して形成する場合等には、トナーの消費量が一時的に多くなるが、トナーの補充速度は一定であるため、トナーの補充がトナーの消費に追い付かず、形成されるトナー像のトナー濃度が薄くなっていく可能性がある。

そこで、本実施形態では、画像形成処理を実行している間、画像の形成を一旦中断し、残補充期間に応じて現像器２０にトナーを補充しつつ、現像器２０内のトナーを撹拌する空回し処理を行うことにより、トナーの補充がトナーの消費に追い付くように制御する。

本実施形態では、画像形成処理を実行している間、残トナーのトナー補充処理及び空回し処理を行う第１処理と、残トナーのトナー補充処理、空回し処理及び上述した濃度補正処理を行う第２処理とを、切り替えつつ実行する空回し制御処理を行う。第１処理は、一例として図４Ａに示すように、画像の形成を一時的に中断し、残補充期間に応じた時間、残トナーのトナー補充処理及び空回し処理を行った後、再び画像の形成を継続する処理である。また、第２処理は、一例として図４Ｂに示すように、画像の形成を停止させ、残補充期間に応じた時間、残トナーのトナー補充処理及び空回し処理を行い、上述した濃度補正処理を行った後、画像の形成を再開する処理である。

上述したように、第１処理では残トナーのトナー補充処理及び空回し処理を行うのみであるのに対し、第２処理ではそれらの処理に加えて濃度補正処理を行うため、形成される画像の画質を向上させるためには、第２処理を多く実施することが好ましい。一方、第２処理では、濃度補正処理を行うために、画像の形成に要する感光体１２のモータ等の駆動を一旦停止させるため、画像の形成の生産性を向上させるためには、第１処理を多く実行することが好ましい。これらの第１処理及び第２処理の利点及び欠点を踏まえ、本実施形態では、第１処理の実行回数、及び第２処理の実行回数を調整することにより、形成される画像の画質の向上、及び画像形成の生産性の向上の双方を実現させる。

本実施形態では、空回し処理を行う際、一例として図５に示すように、第１処理を予め定めた上限回数Ｍだけ行った後、第２処理に切り替えて、第２処理を上限回数Ｎだけ実行し、再度第１処理に切り替える処理を繰り返し行う。なお、本実施形態では、Ｍ＝３、Ｎ＝１とした場合について説明する。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１０のＣＰＵ７０が、用紙Ｐに画像を形成する画像形成処理が実行されるタイミングで開始され、繰り返し実行されるトナー補充指示処理を行う際の処理の流れを、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態では、トナー補充指示処理のプログラムは予め記憶部７６に記憶されているが、これに限らない。例えば、トナー補充指示処理のプログラムが通信回線Ｉ／Ｆ部７８を介して外部装置から受信されて記憶部７６に記憶されても良い。また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたトナー補充指示処理のプログラムがＣＤ−ＲＯＭドライブ等で通信回線Ｉ／Ｆ部７８を介して読み込まれることにより、トナー補充指示処理が実行されるようにしてもよい。

ステップＳ１０１では、画像形成処理において、１枚の画像が形成されたか否かを判定する。ステップＳ１０１で１枚の画像が形成されたと判定した場合（Ｓ１０１，Ｙ）はステップＳ１０３に移行し、１枚の画像が形成されていないと判定した場合（Ｓ１０１，Ｎ）はステップＳ１０１の処理を再び行う。

ステップＳ１０３では、次に形成される画像の画像密度を取得する。本実施形態では、次に形成される画像の画像情報を取得し、画像形成領域の全体の面積に対する、トナーにより描画が行われる面積の割合を表す画像密度を算出する。

ステップＳ１０５では、トナーの補充量を算出する。本実施形態では、次の画像の画像密度から、次の画像の描画に使用されるトナーの量を算出し、算出したトナーの量をトナーの補充量とする。

ステップＳ１０７では、後述する空回し制御処理において第２処理を行ったか否かを判定する。ステップＳ１０７で第２処理を行ったと判定した場合（Ｓ１０７，Ｙ）はステップＳ１０９に移行し、第２処理を行っていないと判定した場合（Ｓ１０７，Ｎ）はステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０５で算出したトナーの補充量を、第２処理（後述するステップＳ２４１参照。）で算出したトナーの補充量の補正量で補正する。

ステップＳ１１１では、トナーの補充量に応じたトナーの補充期間を、補充期間バッファ７６ａに格納する。これにより、現像器２０へのトナーの補充が指示される。なお、ステップＳ１０９でトナーの補充量を補正した場合は、補正後のトナーの補充量に応じたトナーの補充期間を、補充期間バッファ７６ａに格納する。また、補充期間バッファ７６ａに残補充期間が格納されている間、残補充期間はトナーの補充量に応じて減少していき、残補充期間が０になるまで、トナー補充処理が継続的に行われる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１０のＣＰＵ７０が、用紙Ｐに画像を形成する画像形成処理が実行されるタイミングで開始され、繰り返し実行される空回し制御処理を行う際の処理の流れを、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態では、空回し制御処理のプログラムは予め記憶部７６に記憶されているが、これに限らない。例えば、空回し制御処理のプログラムが通信回線Ｉ／Ｆ部７８を介して外部装置から受信されて記憶部７６に記憶されても良い。また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録された空回し制御処理のプログラムがＣＤ−ＲＯＭドライブ等で通信回線Ｉ／Ｆ部７８を介して読み込まれることにより、空回し制御処理が実行されるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、第１処理の実行回数を示す情報、及び画像密度の積算値を、記憶部７６に逐次記憶している。また、本実施形態では、第２処理の実行フラグがオンに設定されているかオフに設定されているか示す情報を、記憶部７６に記憶している。第２処理の実行フラグがオフに設定されている場合は第１処理を実行し、第２処理の実行フラグがオンに設定されている場合は第２処理を実行する。なお、本実施形態では、本トナー補充処理プログラムの実行開始時に、第２処理の実行フラグがオフに設定されている場合について説明する。

はじめに、ステップＳ２０３では、上述したトナー補充指示処理を行う。

ステップＳ２０５では、形成される画像の画像密度の積算値を算出する。本実施形態では、次に形成される画像の画像密度を、記憶部７６に記憶されている画像密度の積算値に加算することにより、画像密度の積算値を算出する。また、算出した積算値を、最新の画像密度の積算値として記憶部７６に記憶する。

ステップＳ２０７では、算出した画像密度の積算値が、第１処理または第２処理を行う必要があるか否かを判定する判定基準である補充可否閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０７で画像密度の積算値が補充可否閾値以上であると判定した場合（Ｓ２０７，Ｙ）はステップＳ２０９に移行し、画像密度の積算値が補充可否閾値より低いと判定した場合（Ｓ２０７，Ｎ）はステップＳ２０３に戻る。

ステップＳ２０９では、第１処理の実行回数が、第１処理の上限回数Ｍ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０９で第１処理の実行回数が第１処理の上限回数Ｍ以上であると判定した場合（Ｓ２０９，Ｙ）は、第２処理を実行するために、ステップＳ２１３に移行する。また、ステップＳ２０９で第１処理の実行回数が第１処理の上限回数Ｍより低いと判定した場合（Ｓ２０９，Ｎ）は、第１処理を実行するために、ステップＳ２１１に移行する。

ステップＳ２１１では、第１処理の実行回数に１を加算して、ステップＳ２１７に移行する。

一方、ステップＳ２１３では、第１処理の実行回数をリセットして０回にする。また、ステップＳ２１５では、第２処理の実行フラグをオンに設定して、ステップＳ２１７に移行する。

ステップＳ２１７では、第２処理の実行フラグがオンに設定されているか否かを判定する。ステップＳ２１７で第２処理の実行フラグがオンに設定されていると判定した場合（Ｓ２１７，Ｙ）はステップＳ２２９に移行し、第２処理の実行フラグがオフに設定されていると判定した場合（Ｓ２１７，Ｎ）はステップＳ２１９に移行する。

ステップＳ２１９では、残補充期間が、残トナーの量が少量であるため撹拌が不要となる残補充期間の範囲の上限値を示す補充可能期間Ｘ０以下であるか否かを判定する。ステップＳ２１９で残補充期間が補充可能期間Ｘ０以下であると判定した場合（Ｓ２１９，Ｙ）はステップＳ２２７に移行し、残補充期間が補充可能期間Ｘ０より長いと判定した場合（Ｓ２１９，Ｎ）はステップＳ２２１に移行する。

ステップＳ２２１では、残トナーの量、すなわち残補充期間に基づいて空回し処理を行う空回し時間を算出する。空回し時間は、現像器２０の内部に排出されたトナーが、トナー濃度が均一化されるように撹拌部材により撹拌される際に必要な時間であり、現像器２０の内部に排出されたトナーの量に応じて決定される。本実施形態では、一例として図８の区間Ｒ１（Ｘ１＞残補充期間＞Ｘ０）に示すように、残補充期間から補充可能期間Ｘ０を引いた差分が大きくなる程、空回し時間が長くなるように、空回し時間を算出する。

ステップＳ２２３では、算出した空回し時間が、画像の形成の生産性が許容範囲となる上限値以上であるか否かを判定する。本実施形態では、この上限値を示す情報が、操作表示部８０により予め入力されて記憶部７６に記憶されている。ステップＳ２２３で空回し時間が上限値以上であると判定した場合（Ｓ２２３，Ｙ）はステップＳ２２５に移行し、空回し時間が上限値より短いと判定した場合（Ｓ２２３，Ｎ）はステップＳ２３３に移行する。

ステップＳ２２５では、一例として図８の区間Ｒ２（残補充期間≧Ｘ１）に示すように、算出した空回し時間を上限値に変更する。これにより、空回し時間に上限が設けられ、画像の形成の生産性が低下することが回避される。なお、残補充期間Ｘ１は、区間Ｒ１において空回し時間が上限値となる残補充期間を表す。

ステップＳ２２７では、一例として図８の区間Ｒ３（Ｘ０≧残補充期間）に示すように、空回し時間を０とする。

一方、ステップＳ２２９では、連続して形成される複数の画像の画像密度の積算値が、空回し処理が必要か否かの判定基準である空回し可否閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、１つの画像形成の実行指示により連続して形成される画像の画像密度が高い程、トナーの消費速度が速くなるのに対し、トナーの補充速度は一定である。そのため、連続して形成される画像の画像密度が高い場合には、空回し処理が必要となる。本実施形態では、空回し可否閾値は、例えば現像器２０の内部に貯蔵可能なトナーの量の１０分の１に対応する画像密度であり、空回し可否閾値を示す情報が予め記憶部７６に記憶されている。

ステップＳ２２９で連続して形成される複数の画像の画像密度の積算値が空回し可否閾値以上であると判定した場合（Ｓ２２９，Ｙ）は、空回し処理を行うために、ステップＳ２３１に移行する。また、ステップＳ２２９で連続して形成される複数の画像の画像密度の積算値が空回し可否閾値より低いと判定した場合（Ｓ２２９，Ｎ）は、空回し処理を不要とし、ステップＳ２３５に移行する。

ステップＳ２３１では、第２処理における濃度補正処理を高精度に行うために、空回し時間を上限値とする。

ステップＳ２３３では、ステップＳ２２１、Ｓ２２５、Ｓ２２７、及びＳ２３１の何れかで設定された空回し時間だけ空回し処理を実施する。空回し処理を実行している間、画像が形成されないためトナーは消費されず、一方で、残トナーの現像器２０へのトナー補充処理が行われる。このように、残トナーのトナー補充処理により、残トナーの少なくとも一部が現像器２０に補充され、空回し処理により、補充されたトナーのトナー濃度が均一化される。

ステップＳ２３５では、第２処理の実行フラグがオンに設定されているか否かを判定する。ステップＳ２３５で第２処理の実行フラグがオンに設定されていると判定した場合（Ｓ２３５，Ｙ）はステップＳ２３７に移行する。また、ステップＳ２３５で第２処理の実行フラグがオンに設定されていないと判定した場合（Ｓ２３５，Ｎ）は本トナー補充処理プログラムの実行を終了する。

ステップＳ２３７では、感光体１２にパッチを形成するように画像形成部８２を制御する。また、ステップＳ２３９では、感光体１２から中間転写ベルト２２に転写されたパッチのトナー濃度を濃度センサ６０により検出する。

更に、ステップＳ２４１では、濃度センサ６０による検出値を用いて、トナーの補充量の補正量を算出する。なお、ここで算出されたトナーの補充量の補正量は、上述したステップＳ１０９でトナーの補充量を補正する際に用いられる。

ステップＳ２４１では、第２処理の実行フラグをオフに切り替え、本トナー補充処理プログラムの実行を終了する。

なお、本実施形態では、第１処理の上限回数Ｍを３回、第２処理の上限回数Ｎを１回とした場合について説明したが、これに限らない。例えば、第２処理の上限回数Ｎを１回とし、第１処理の上限回数Ｍを、各々の用紙Ｐに形成される画像の画像密度が高くなる程、第１処理の上限回数Ｍが少なくなるように設定しても良い。または、各々の用紙Ｐに形成される画像の画像密度が高くなる程、第２処理の実行頻度が高くなるように、第１処理の上限回数Ｍ、及び第２処理の上限回数Ｎを設定しても良い。

また、本実施形態では、第１処理の上限回数Ｍを３回、第２処理の上限回数Ｎを１回とした場合について説明したが、これに限らない。１つの画像形成の実行指示により連続して形成される画像の枚数が少なくなる程、トナー補充漕２１のスクリューのモータのオンオフが頻繁に切り替えられ、残補充期間が少なくなり、トナーの補充が遅延なく行われる。すなわち、連続して形成される画像の枚数が多くなる程、トナーの補充が遅延し易くなる。そのため、例えば、１つの画像形成の実行指示により連続して形成される画像の枚数が多くなる程、第２処理の実行頻度が高くなるように、第１処理の上限回数Ｍ、及び第２処理の上限回数Ｎを設定しても良い。

また、本実施形態では、第１処理の上限回数Ｍを３回、第２処理の上限回数Ｎを１回とした場合について説明したが、これに限らない。例えば、機内温度が高くなるとトナーが劣化し易いことを考慮し、機内温度が高くなる程、第２処理の実行頻度が高くなるように、第１処理の上限回数Ｍ、及び第２処理の上限回数Ｎを設定しても良い。

また、本実施形態では、ステップＳ２３１で第２処理における空回し時間を上限値に設定する場合について説明したが、これに限らない。例えば、第２処理における空回し時間を、ステップＳ２２１と同様に、残補充期間に基づいて算出しても良い。

また、本実施形態では、ステップＳ２０９において、第１処理の実行回数が、第１処理の上限回数Ｍ以上であるか否かを判定する場合について説明したが、これに限らない。ステップＳ２０９で、例えば、第１処理の実行回数の代わりに、形成される画像の画像密度の積算値が予め定めた閾値以上であるか否かを判定しても良い。この場合、形成される画像の画像密度の積算値が予め定めた閾値以上である場合にステップＳ２１３に移行し、第２処理の実行フラグがオンに設定される。また、この予め定めた閾値は、例えば、用紙Ｐに形成される画像の画像密度の平均値に、予め定めた枚数（例えば１０枚）を乗算した値とすると良い。

また、本実施形態では、ステップＳ２０７において、画像密度の積算値が補充可否閾値以上であるか否かを判定する場合について説明したが、これに限らない。ステップＳ２０７で、例えば、画像密度の積算値の代わりに、残補充期間が予め定めた閾値以上であるか否かを判定しても良い。この場合、残補充期間が予め定めた閾値以上である場合にステップＳ２０９に移行し、第１処理又は第２処理が行われる。また、この予め定めた閾値は、例えば、補充可能期間Ｘ０とすると良い。あるいは、残補充期間が予め定めた閾値以下である場合には、第２処理の実行フラグをオンに設定し、第２処理のみが行われるようにしても良い。

また、本実施形態では、第２処理の上限回数Ｎが１回の場合について説明したが、これに限らず、第２処理の上限回数Ｎが２回以上であっても良い。この場合には、ステップＳ２４３において、第２処理の実行回数が上限回数Ｎ以上となった場合に、第２処理の実行フラグをオフに設定すると良い。

また、上記各実施形態では、トナー補充処理の各処理を、プログラムを実行することにより、コンピュータを利用してソフトウェア構成により実現する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、該各処理を、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成の組み合わせによって実現する形態としてもよい。

その他、上記各実施形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１、図２参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

また、上記各実施形態で説明した各種プログラムの処理の流れ（図６、図７参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 画像形成装置
１２ 感光体
１４ 帯電器
１８ 現像ロール
２０ 現像器
２１ トナー補充漕
２２ 中間転写ベルト
２４ 一次転写器
２８ 二次転写装置
３４ 二次転写ベルト
６０ 濃度センサ
７０ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
８０ 操作表示部
Ｐ 用紙

Claims (9)

1. 像保持体に画像情報信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   トナーに磁性キャリアが混合された二成分現像剤を用いて前記静電潜像を現像して可視画像を形成する現像手段と、
   トナーの補充量に応じて前記現像手段にトナーを補充する補充手段と、
   前記可視画像の濃度を検出する検出手段と、
   前記画像情報信号に基づいて算出された次の画像までの画像密度の積算値が予め定めた閾値以上になった場合に、
   前記画像情報信号に対応した画像の形成を停止せず、前記現像手段へのトナーの補充、及び前記現像手段内のトナーの撹拌を行う第１処理、
   及び、
   前記画像情報信号に対応した画像の形成を停止して、前記現像手段へのトナーの補充、前記現像手段内のトナーの撹拌、及び前記像保持体に濃度補正用画像を形成し前記検出手段により検出された前記濃度補正用画像の濃度に応じて前記トナーの補充量を補正する濃度補正処理を行う第２処理、の一方を実施することを決定し制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第２処理を実施する際に、連続して形成される複数の画像の画像密度の積算値が、予め定めた閾値未満の場合、前記現像手段へのトナーの補充及び前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行わずに、前記濃度補正処理を行うように制御する
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第１処理の実行頻度が前記第２処理の実行頻度より高くなるように制御する
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、形成される画像の画像密度が高くなる程、前記第２処理の実行頻度が高くなるように制御する
   請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、連続して形成される画像の枚数が多くなる程、前記第２処理の実行頻度が高くなるように制御する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記第１処理を実施する際に、前記現像手段に補充されるべきトナーであって前記現像手段に補充されずに残留している残トナーの量が予め定めた閾値以下である場合は、前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行わない
   請求項１から請求項５までのいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記第１処理を実施する際に、前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行う空回し時間は、前記残トナーの量に対応する時間である
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記第１処理を実施する際に、前記現像手段内の前記トナーの撹拌を行う空回し時間が、画像形成の生産性が許容範囲となる予め定めた上限値以上である場合、前記空回し時間は、前記上限値である
   請求項７記載の画像形成装置。
9. コンピュータを、請求項１から請求項８までのいずれか１項記載の画像形成装置を構成する前記制御手段として機能させるための画像形成プログラム。

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