JP6818455B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、像担持体上の静電像をトナーとキャリアとを含む現像剤を用いて現像する複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真方式などを用いた画像形成装置として、トナーとキャリアとを主成分とする二成分現像剤（ここでは、単に「現像剤」ともいう。）を用いて像担持体上の静電像を現像することで画像形成（プリント）を行う画像形成装置がある。
このような画像形成装置では、所定の帯電／露光条件で形成された静電像が所定のトナー載り量で現像されるように、現像装置内の現像剤のトナー濃度を調整してトナー帯電量を略一定に保つことが行われる。ここで、「トナー載り量」は、単位面積当たりのトナーの重量である。また、「トナー濃度」は、現像剤の重量に占めるトナーの重量の割合であり、「ＴＤ比」ともいう。また、「トナー帯電量」は、トナーの単位重量当たりの電荷量である。
トナー帯電量を略一定に保つ制御は、概略、次のように行われる。トナー帯電量が減少すると、同じ静電像でもトナー載り量が増えて画像濃度が高まるため、ＴＤ比を下げて現像剤の摩擦機会を増すことにより、トナー帯電量が高められる。一方、トナーの帯電量が増加すると、同じ静電像でもトナー載り量が減って画像濃度が下がるため、ＴＤ比を上げて現像剤の摩擦機会を減らすことにより、トナー帯電量が低下させられる。現像装置に補給用現像剤を補給する補給制御としては、次のものが知られている（特許文献１〜４）。
第１に、現像剤の見かけの透磁率の変化をインダクタンス検知手段により検知することでＴＤ比を測定して補給用現像剤の補給量を調整する制御（インダクタンス制御方式）が知られている（特許文献１）。
第２に、非画像形成時に形成した所定のパッチ画像（基準トナー像）の画像濃度を画像濃度検知手段により検知して、その画像濃度が所定の画像濃度に収束するように補給用現像剤を補給する制御（パッチ検知ＡＴＲ制御方式）が知られている（特許文献２）。なお、ＡＴＲは、Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｉｎｇ（自動トナー補給）を略したものである。
第３に、ビデオカウント手段によりビデオカウント値をカウントしてトナー消費量を計算し、その分の補給用現像剤を補給する制御（ビデオカウント制御方式）が知られている（特許文献３）。ビデオカウント値は、典型的には、露光装置の光源に供給される二値変調された画像全体の現像ドット数の積算値（あるいは画像の濃度に応じた露光時間（露光面積）の積算値）である。
第４に、上記第１、第２、第３の方式を併用して、バランス良く出力画像の画像濃度を安定化させる制御（トリプル制御方式）が知られている（特許文献４）。つまり、ビデオカウント制御を用いてトナー消費量を予測してフィードフォワードでそれに見合う量の補給用現像剤を補給する。また、インダクタンス制御を用いてＴＤ比の目標値（以下、「目標ＴＤ比」ともいう。）に対するズレをフィードバックで補正する。また、パッチ検知ＡＴＲ制御により求められたパッチ画像の画像濃度に応じてインダクタンス制御の目標ＴＤ比を変更する。
特開平０１−１８２７５０号公報 特開平０６−１４９０５７号公報 特開平０５−０２７５２７号公報 特開２０１１−４８１１８号公報
しかしながら、トリプル制御方式を用いても出力画像の画像濃度が変動する場合がある。これは、印字率の低い画像（以下、「低印字率画像」ともいう。）を連続してプリントした直後に、印字率の高い画像（以下、「高印字率画像」ともいう。）を連続してプリントした際に発生しやすい。
つまり、パッチ検知ＡＴＲ制御によるインダクタンス制御の目標ＴＤ比の変更は所定の頻度で行われる。現像装置内の現像剤のトナー帯電量は、低印字率画像の連続プリント中は高くなる傾向があり、高印字率画像の連続プリント中は低くなる傾向がある。そのため、パッチ検知ＡＴＲ制御によって、低印字率画像の連続プリント中は目標ＴＤ比が高めに設定され、高印字率画像の連続プリント中は目標ＴＤ比が低めに設定される傾向がある。しかし、低印字率画像の連続プリントから高印字率画像の連続プリントに切り替わった場合、高めに設定されていた目標ＴＤ比を低めの目標ＴＤ比に変更するのが間に合わなくなることがある。その結果、現像装置内の現像剤のトナー帯電量が過度に低くなって、出力画像の画像濃度が上昇してしまうことがある。
これに対し、高印字率画像のプリント時にパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を上げる方法がある。しかし、上述のような現像装置内の現像剤のトナー帯電量の変化が最も大きくなるのは、低印字率画像の連続プリントから高印字率画像の連続プリントへと切り替わった直後である。その後、一定時間高印字率画像のプリントが連続すると、現像装置内の現像剤のトナー帯電量は安定してくる。そのため、高印字率画像のプリント時に一律にパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を上げると、トナー帯電量が安定しているにも拘わらず必要以上に高頻度にパッチ検知ＡＴＲ制御を実行することになり、生産性とトナー消費の観点から好ましくない。
したがって、本発明の目的は、生産性の低下や無駄なトナー消費を抑制しつつ、低印字率画像のプリントから高印字率画像のプリントに切り替わった際の画像濃度の変動を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数枚の記録材に画像を連続的に形成する連続画像形成ジョブを実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するための補給部と、を有する画像形成部と、前記画像形成部によって形成されたトナー画像の濃度を検出する検出ユニットと、前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量に関する情報に基づいて、前記補給部により前記現像装置に補給すべきトナーの補給量を決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記補給量を補正するためのトナー画像を前記画像形成部に形成させ、前記画像形成部によって形成された当該トナー画像の濃度を前記検出ユニットに検出させ、前記検出ユニットによって検出された当該トナー画像の濃度に基づいて前記補給量を補正するための補正動作を実行する実行部と、を備え、前記実行部は、前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量の増加割合に関わらず、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が第１の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、前記増加割合が所定値以上であるときに、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が前記第１の所定枚数よりも少ない第２の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、前記増加割合は、前記連続画像形成ジョブの第１の期間において第１の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値に対する、前記連続画像形成ジョブの前記第１の期間よりも期間の開始が後である第２の期間において前記第１の枚数よりも少ない第２の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値の増加割合であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明の他の態様によると、複数枚の記録材に画像を連続的に形成する連続画像形成ジョブを実行可能な画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するための補給部と、を有する画像形成部と、前記画像形成部によって形成されたトナー画像の濃度を検出する検出ユニットと、前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量に関する情報に基づいて、前記補給部により前記現像装置に補給すべきトナーの補給量を決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記補給量を補正するためのトナー画像を前記画像形成部に形成させ、前記画像形成部によって形成された当該トナー画像の濃度を前記検出ユニットに検出させ、前記検出ユニットによって検出された当該トナー画像の濃度に基づいて前記補給量を補正するための補正動作を実行する実行部と、を備え、前記実行部は、前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量の増加割合に関わらず、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が第１の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、前記増加割合が第１の所定値以上であり且つ前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値未満であるときに、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が前記第１の所定枚数よりも少ない第２の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、前記増加割合が前記第２の所定値以上であるときに、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が前記第２の所定枚数よりも少ない第３の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、前記増加割合は、前記連続画像形成ジョブの第１の期間において第１の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値に対する、前記連続画像形成ジョブの前記第１の期間よりも期間の開始が後である第２の期間において前記第１の枚数よりも少ない第２の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値の増加割合であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明によれば、生産性の低下や無駄なトナー消費を抑制しつつ、低印字率画像のプリントから高印字率画像のプリントに切り替わった際の画像濃度の変動を抑制することができる。
画像形成装置の概略断面図である。 画像形成部の構成及び制御系の構成を示す模式図である。 原稿読取装置の模式図である。 現像装置の概略断面図である。 比較例１の補給制御のフローチャート図である。 ビデオカウント値からトナー消費量への換算テーブルの説明図である。 ＴＤ比の差分から必要トナー補給量への換算テーブルの説明図である。 比較例１に関する低印字率画像のプリント時の画像濃度変動の説明図である。 比較例１に関する高印字率画像のプリント時の画像濃度変動の説明図である。 比較例１に関する低印字率画像から高印字率画像のプリントに切り替わった場合の画像濃度変動の説明図である。 実施例１の補給制御のフローチャート図である。 実施例１に関する低印字率画像から高印字率画像のプリントに切り替わった場合の画像濃度変動の説明図である。 図１２の例における印字率変化率ΔＶの変動を示すグラフ図である。 濃度補正パッチの説明図である。 濃度補正制御のフローチャート図である。 自動階調補正制御のフローチャート図である。 自動階調補正制御に使用するテストパターンの模式図である。 自動階調補正制御における露光量（現像コントラスト電位）の調整方法の説明図である。 濃度補正パッチを検知して階調補正を行う方法の説明図である。 比較例２に関する低印字率画像から高印字率画像のプリントに切り替わった場合の画像濃度変動の説明図である。 図２０の例における印字率変化率ΔＶの変動を示すグラフ図である。 実施例２の補給制御（濃度補正制御の実行頻度を変更する処理を含む）のフローチャート図である。 実施例２に関する低印字率画像から高印字率画像のプリントに切り替わった場合の画像濃度変動の説明図である。 ファラデー・ケージの模式図である。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することのできる、中間転写方式を採用したタンデム型のプリンタである。
画像形成装置１００は、複数の画像形成部（ステーション）として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて、同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。本実施例では、画像形成部Ｓは、後述する感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、一次転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６などで構成される。図２は、画像形成部Ｓの概略断面図を画像形成部Ｓの制御系のブロック図とともに示している。
トナー像を担持する第１の像担持体としての、ドラム型の感光体である感光ドラム１は、所定の周速度（プロセススピード）で図中矢印Ｒ１方向（反時計回り）に回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に帯電極性が負極性の感光層が形成されて構成されている。また、本実施例では、プロセススピードは３００ｍｍ／ｓｅｃである。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ２によって負極性の所定の暗部電位ＶＤに一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ２には、帯電電源Ｄ３から、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧である帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。帯電処理された感光ドラム１の表面は、画像情報に従って露光手段としての露光装置３によって走査露光され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。
感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置４によってトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。本実施例では、現像装置４は、トナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とが混合された二成分現像剤を用いる。また、本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する（反転現像）。
各画像形成部Ｓの各感光ドラム１と対向するように、トナー像を担持する第２の像担持体としての、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルト２４が配置されている。中間転写ベルト２４は、複数の張架ローラとしてのテンションローラ２７、駆動ローラ２８、及び二次転写対向ローラ２５に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト２４は、駆動ローラ２８が回転駆動されることで、感光ドラム１の周速度と同等の周速度（プロセススピード）で図中矢印Ｒ２方向（時計回り）に回転（周回移動）する。中間転写ベルト２４の内周面側には、各感光ドラム１に対応して、一次転写手段としての一次転写ローラ５が配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト２４を介して感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と中間転写ベルト２４とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１を形成する。上述のように感光ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｔ１において、回転している中間転写ベルト２４上に転写（一次転写）される。一次転写工程時に、一次転写ローラ５には、一次転写電源Ｄ１から、現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト２４上に重ね合わせるようにして順次転写される。
中間転写ベルト２４の外周面側において、二次転写対向ローラ２５と対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ２３が配置されている。二次転写ローラ２３は、中間転写ベルト２４を介して二次転写対向ローラ２５に向けて押圧され、中間転写ベルト２４と二次転写ローラ２３とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２を形成する。上述のように中間転写ベルト２４上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、中間転写ベルト２４と二次転写ローラ２３とに挟持されて搬送される紙などの記録材Ｐに転写（二次転写）される。二次転写工程時に、二次転写ローラ２３には、二次転写電源Ｄ２から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。記録材Ｐは、記録材収納部としてのカセット１９に収納されており、ピックアップローラ２０によってカセット１９から送り出され、分離ローラ２１によって１枚ずつ分離されて、レジストローラ２２へと搬送される。この記録材Ｐが、レジストローラ２２によって、中間転写ベルト２４上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｔ２へと供給される。
トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置２６へと搬送され、定着装置２６によって加熱及び加圧されることによってトナー像が定着（溶融固着）された後に、画像形成装置１００の装置本体から排出（出力）される。
一方、一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー（一次転写残トナー）などの付着物は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト２４上に残留したトナー（二次転写残トナー）などの付着物は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置２９によって中間転写ベルト２４上から除去されて回収される。
本実施例では、各画像形成部Ｓの帯電ローラ２、露光装置３などが像担持体に画像情報に応じた静電像を形成する静電像形成手段を構成する。
図２に示すように、画像形成装置１００は、制御手段としてのＣＰＵ１６、記憶手段としてのＲＡＭ１７及びＲＯＭ１８などを備えたプリンタ制御部１５を有する。プリンタ制御部１５は、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する。
２．露光装置
図２に示すように、本実施例では、露光装置３は、回転ミラー有するレーザースキャナである。プリンタ制御部１５のレーザー光量制御回路３５は、レーザー出力信号に対して所望の画像濃度レベルが得られるように、露光装置３の露光出力を決定する。また、プリンタ制御部１５のパルス幅変調回路１３は、プリンタ制御部１５に接続されたγ補正回路２０９の階調補正テーブル（γＬＵＴ）を用いて生成された駆動信号に従って、露光装置３が出力する二値のレーザー光のパルス幅を決定する。予め求められたレーザー出力信号と画像濃度レベルとの関係に基づいて、所望の画像濃度が得られるレーザー出力信号の情報が、階調補正テーブル（γＬＵＴ）としてγ補正回路２０９に記憶されている。この階調補正テーブル（γＬＵＴ）に則ってレーザー出力信号が決定される。
入力画像信号は、プリンタ制御部１５に送られる。露光装置３は、ＰＷＭ（パルス幅変調）を用いた二値の面積階調により、画像の静電像を帯電処理された感光ドラム１に書き込む。これにより、濃度階調を有する画像記録が行われる。つまり、プリンタ制御部１５のパルス幅変調回路１３は、入力される画素画像信号ごとに、そのレベルに対応した幅（時間幅）のレーザー駆動パルスを形成して出力する。高濃度の画素信号に対しては、より幅の広い駆動パルスを、低濃度の画素画像信号に対しては、より幅の狭い駆動パルスを、中間濃度の画素画像信号に対しては、中間幅の駆動パルスを各々形成する。パルス幅変調回路１３から出力された二値のレーザー駆動パルスは、露光装置３の半導体レーザーに供給される。露光装置３は、半導体レーザーを、パルス幅変調回路１３の出力信号のパルス幅に対応する時間だけ発光させる（出力信号のＨレベルの場合に点灯し、Ｌレベルの場合に消灯する）。したがって、半導体レーザーは、高濃度画素に対しては、より長い時間駆動され、低濃度画素に対しては、より短い時間駆動されることになる。このため、感光ドラム１に形成される静電像のドットサイズ（面積）が、画素の濃度に対応して異なる。露光装置３は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲を露光し、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲を露光する。
３．原稿読取装置
図２に示すように、被複写原稿Ｇは、画像形成装置１００に設けられた原稿読取装置（リーダー部）１０１で読み取られる。原稿読取装置１０１は、ＣＣＤセンサなどの原稿画像を電気信号に変換する光電変換素子を有しており、原稿Ｇのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報にそれぞれ対応した画像信号を出力する。
図３は、原稿読取装置１０１の模式図である。光源１０３が原稿台１０２上に置かれた原稿Ｇに対して光を照射すると、原稿Ｇからの反射光はレンズなどの光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５上に結像されて検知される。光源１０３、光学系１０４、ＣＣＤセンサ１０５などを有して構成される読取部１０９は、図中矢印Ｂ方向に移動させられて、原稿Ｇの全域をスキャンする。これにより、原稿Ｇの全域の画像情報が、スキャンの各ラインに対応するデータ列からなる画像データに変換される。このようにして得られた画像データは、リーダー画像処理部１０８にて画像処理された後に、プリンタ制御部１５に送信され、プリンタ制御部１５において所定の画像処理がなされる。より具体的には、原稿Ｇからの反射光がＣＣＤセンサ１０５上で結像すると、原稿Ｇの情報はＣＣＤセンサ１０５により輝度値として取得される。輝度値は、リーダー画像処理部１０８にて濃度値として換算される（輝度→載り量変換）。リーダー画像処理部１０８は、濃度値変換用のテーブル（ＬＵＴｉｄ＿ｒ）を用いて輝度値を濃度値に換算し、８ｂｉｔの濃度データとしてプリンタ制御部１５に受け渡す。
なお、画像形成装置１００は、画像読取装置１０１において検知され画像データ化された画像情報に応じて画像を形成する複写機としての機能の他、ファクシミリ装置、プリンタとしての機能も有する。つまり、画像形成装置１００は、電話回線（ＦＡＸ）から図示しない受信部（図示せず）を介して受信した画像データに対しても、上述と同様にプリンタ制御部１５にて所定の画像処理を行い、画像を形成することが可能である。また、画像形成装置１００は、外部入力端末３００から図示しないネットワーク（プリンタサーバなど）を介して受信した画像データに対しても、上述と同様にプリンタ制御部１５にて所定の画像処理を行い、画像を形成することが可能である。
４．現像装置
図４は、現像装置４の概略断面図である。現像装置４は、現像容器４０を有する。現像容器４０には、トナーとキャリアとを主成分とする現像剤（二成分現像剤）が収容されている。本実施例では、初期状態（未使用状態）の現像装置４内の現像剤のＴＤ比は８％である。なお、ＴＤ比は、トナー帯電量、キャリア粒径、現像装置４の構造などに応じて適正に調整されるべきものであるので、８％に限定されるものではない。
現像容器４０は、感光ドラム１に対向する位置に開口部を有しており、この開口部から一部が露出するように、非磁性材料で構成された現像剤担持体としての現像スリーブ４１が回転可能に配置されている。現像スリーブ４１の中空部には、磁界発生手段としてのマグネットローラ４２が、現像容器４０に対して固定して配置されている。マグネットローラ４２は、現像スリーブ４１の円周に沿って所定のパターンの複数の磁極を有する円柱状のマグネットで構成されている。摩擦帯電によって表面にトナーを吸着したキャリアは、マグネットローラ４２が発生する磁界によって現像スリーブ４１上に拘束される。現像動作時に、現像スリーブ４１は図中矢印Ａ方向に回転する。現像スリーブ４１は、現像容器４０内の現像剤を層状に保持して搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域に現像剤を供給する。現像スリーブ４１に担持される現像剤の層厚は、現像スリーブ４１に対し近接して対向するように設けられた規制部材４３によって規制される。また、現像動作時に、現像スリーブ４１には、現像電源Ｄ４から、負極性の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧である現像電圧（現像バイアス）が印加される。負極性の直流電圧Ｖｄｃが印加された現像スリーブ４１は、感光ドラム１に形成されている静電像の露光部よりも相対的に負極性になる。そのため、現像剤中の負極性に帯電したトナーが現像スリーブ４１から感光ドラム１上の露光部へと移動する。現像領域を通過した後に現像スリーブ４１上に残っている現像剤は、現像スリーブ４１の回転によって現像容器４０内に回収され、後述する第１攪拌スクリュー４４ａによって搬送されている現像剤に混合される。
現像容器４０内には、現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材としての第１、第２攪拌スクリュー４４ａ、４４ｂが現像スリーブ４１と略平行に配置されている。現像容器４０内の空間は、仕切壁４０ｃによって現像室４０ａと攪拌室４０ｂとの２つの空間に仕切られている。現像スリーブ４１側の空間である現像室４０ａに第１攪拌スクリュー４４ａ、他方の空間である攪拌室４０ｂに第２攪拌スクリュー４４ｂが配置されている。仕切壁４０ｃの長手方向の両端部には、現像室４０ａと攪拌室４０ｂとの間で現像剤を受け渡すために、図示しない開口部が形成されている。第１攪拌スクリュー４４ａは、図４の紙面奥側から手前側に向かって現像剤を搬送しつつ、現像スリーブ４１に現像剤を供給する。第２攪拌スクリュー４４ｂは、図４の紙面手前側から奥側に向かって現像剤を搬送しつつ、後述する現像剤カートリッジ４６から補給された補給用現像剤を、攪拌室４０ｂ内を搬送されている現像剤と混合する。このようにして、第１、第２攪拌スクリュー４４ａ、４４ｂは、現像剤を現像容器４０内で循環させるとともに、トナーとキャリアとを攪拌して摩擦帯電させる。
図４に示すように、現像装置４には、現像剤カートリッジ４６からトナーを含む補給用現像剤が補給される。本実施例では、補給用現像剤にはキャリアは含まれていないが、トナーとキャリアとを含む補給用現像剤を現像装置４に補給する構成としてもよい。現像剤カートリッジ４６は、本実施例では略円筒形のボトルで構成されており、画像形成装置１００の装置本体に設けられている装着部２０を介して、画像形成装置１００の装置本体に対して容易に脱着可能とされている。
現像装置４には、第２攪拌スクリュー４４ｂの近傍の現像容器４０の上壁４０ｄに、現像剤カートリッジ４６からの補給用現像剤を受け入れるための現像剤補給口４５が設けられている。また、現像装置４には、現像剤カートリッジ４６からの補給用現像剤を現像剤補給口４５に搬送する補給部材としての補給スクリュー４７が設けられている。本実施例では、現像剤カートリッジ４６、補給スクリュー４７などによって補給装置（補給部）５０が構成される。
画像形成によって消費された分に相当する量の補給用現像剤が、補給スクリュー４７の回転力と重力によって、現像剤カートリッジ４６から現像剤補給口４５を通して現像容器４０内に補給される。ここで、本実施例では、補給方法としてブロック補給方式を採用している。ブロック補給方式とは、任意の補給量を随時補給するのではなく、予め設定された１ブロックの補給量（本実施例では２００ｍｇ）まで補給を控え、１ブロックの補給量２００ｍｇごとに補給スクリュー４７を１周回転させることで補給を行う方式である。つまり、補給スクリュー４７は、その回転位相によって１周期内で補給量が増減することがある。そのため、安定した補給量を得るためには、常に１周期ごとに補給するブロック補給方式が好ましい。本実施例では、Ａ４サイズで２ブロック補給、Ａ３サイズで４ブロック補給を１枚当たりに補給する最大補給数と設定している。
５．二成分現像剤
トナーは、結着樹脂、着色剤、及び必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子であり、コロイダルシリカ微粉末などの外添剤が外添されていてよい。本実施例では、トナーは、結着樹脂としてポリエステル系樹脂を用いて、粉砕法により製造した、負帯電性のトナーである。トナーの体積平均粒径は、４μｍ以上、８μｍ以下が好ましく、本実施例では５．５μｍである。
トナーの体積平均粒径の測定には、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用いた。また、測定結果から個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。測定方法は次のとおりである。測定試料の電解水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加えた。測定試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行なった後にコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型にセットした。コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型では、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求めた。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得た。
キャリアとしては、表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどの磁性粒子が使用可能であり、これら磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、体積平均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍであり、抵抗率が１×１０７Ωｃｍ以上、好ましくは１×１０８Ωｃｍ以上である。本実施例では、キャリアの体積平均粒径は４０μｍ、抵抗率は５×１０８Ωｃｍである。
キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いて、次のようにして測定した。体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して、それぞれのチャンネルにおける粒子数をカウントした結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とした。また、キャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、１ｋｇの重量の加圧下でセルの両電極間に印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から測定した。
なお、低比重のキャリアとして、フェノール系のバインダー樹脂に磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物を所定の比で混合し、重合法により製造した樹脂キャリアを使用してもよい。このような樹脂キャリアは、一例として、体積平均粒径は３５μｍ、真密度は３．６〜３．７（ｇ／ｃｍ３）、磁化量は５３（Ａ・ｍ２／ｋｇ）である。磁性キャリアの磁化量（Ａ・ｍ２／ｋｇ）は、次のようにキャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置を用いて測定することで求めることができる。円筒状にパッキングしたキャリアを７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッド）の外部磁場中において、キャリアの磁化の強さを測定することにより磁気特性を求めることができる。
６．ファラデー・ケージの説明
トナー帯電量は、ファラデー・ケージ（Ｆａｒａｄａｙ−Ｃａｇｅ）を用いて測定した。図２４は、トナー帯電量の測定に用いたファラデー・ケージの構成の説明図である。ファラデー・ケージは、軸径の異なる金属筒を同軸になるように配置した二重筒を備え、二重筒の内筒内にトナーを取り入れるためのトナー捕集ろ紙（フィルター）９３を備えている。二重筒の内筒９２と外筒９１とは、絶縁部材９４によって絶縁されていて、内筒９２の中に電荷量ｑの帯電粒子を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電気量ｑの金属円筒が存在するのと同様になる。二重筒に誘起された電荷量をＫＥＩＴＨＬＥＹ ６１６ＤＩＧＩＴＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲで測定し、測定された電荷量を内筒中のトナー重量で割ったものをトナー帯電量Ｑ／Ｍとした。
７．補給制御の概要
二成分現像方式は、他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。一方、二成分現像方式では、トナーが消費されることにより現像装置内の現像剤のＴＤ比が変化する。その結果、現像装置内の現像剤のトナー帯電量が変化することで現像特性が変化して、出力画像の画像濃度が変化することがある。そのため、出力画像の画像濃度を略一定に維持するために、現像剤のＴＤ比や画像濃度を検知して、現像装置に過不足無くトナーを補給することが望まれる。前述のように、従来、補給制御として、インダクタンス制御方式、パッチ検知ＡＴＲ制御方式、ビデオカウント制御方式、トリプル制御方式が知られている。
ここで、ビデオカウント方式を単独で用いた場合、実際に補給用現像剤を補給する際の補給量の変動や、補給装置の補給能力のバラツキ（個体差）などによって、ＴＤ比が目標値からずれてくることがある。また、パッチ検知ＡＴＲ制御方式を単独で用いた場合、出力画像の画像濃度の変動を抑制するためには、比較的高い頻度でパッチ検知ＡＴＲ制御を実行することが必要となり、生産性の低下とトナー消費の増大が課題となり得る。
この点、トリプル制御方式によれば、上記３つの方式を併用することで、バランス良く出力画像の画像濃度を安定化させることができる。つまり、インダクタンス制御方式を単独で用いた場合、例えばトナー消費量が多いケースでは、インダクタンス検知手段の検知位置にＴＤ比が低下した現像剤が到達するまでの時間差による検知遅れで、ＴＤ比が予想以上に低下する場合がある。したがって、大枠のトナー消費量をビデオカウント情報に基づいて求め、インダクタンス情報によって補給用現像剤の補給量を補正することが、ＴＤ比の調整精度の向上の観点から好ましい。また、同一のＴＤ比であっても、キャリアの表面へのトナーの付着などによりキャリアの帯電性能がしだいに低下してくることがある。したがって、比較的低い頻度でパッチ検知ＡＴＲ制御を実行して、インダクタンス制御の目標ＴＤ比を変更することが好ましい。
トリプル制御方式では、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を比較的低く（実行間隔を比較的長く）しつつ、トナー消費量が多い場合やキャリアの帯電性能が変化する場合でも、出力画像の画像濃度を安定化させることが可能となる。より具体的には、トリプル制御方式では、比較的低い頻度で実行されるパッチ検知ＡＴＲ制御により検知されたパッチ画像の画像濃度に応じて、インダクタンス制御の目標ＴＤ比が変更される。また、検知された現像装置内の現像剤のＴＤ比を上記変更された目標ＴＤ比へと調整するのに必要な補給用現像剤の補給量が算出される。そして、算出された補給量に対して、ビデオカウント値から予測されるトナー消費量分が加算されて、実際の補給用現像剤の補給量が算出される。
本実施例においても、補給制御としてこのトリプル制御方式を採用している。つまり、次の第１、第２、第３制御手段を組み合わせている。なお、補給制御はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色で実質的に同じであるため、１色に注目して説明する。
第１制御手段（インダクタンス制御方式）：
画像形成装置１００に設けられたトナー濃度センサ１０により検知されるＴＤ比を略一定に保つように補給用現像剤の補給量を設定する制御（トナー濃度制御）である。図２に示すように、現像装置４には、現像装置４内の現像剤のＴＤ比を検知するトナー濃度検知手段（ＴＤ比検知手段）としてのトナー濃度センサ（第二検出ユニット）１０が設けられている。トナー濃度センサ１０は、攪拌室４０ｂ内の現像剤の搬送方向において現像剤補給口４５よりも上流において、攪拌室４０ｂの壁面に設けられている。トナー濃度センサ１０は、現像容器４０内を循環する現像剤のＴＤ比に応じた信号を出力して、プリンタ制御部１５に入力する。本実施例では、トナー濃度センサ１０として、ＴＤ比が高くなることで低下する現像剤の見かけの透磁率の変化を検知してＴＤ比を検知するインダクタンスセンサ（透磁率センサ）を用いる。トナー濃度センサ１０の出力は、ＴＤ比が高くなってキャリアが相対的に減ると低下し、ＴＤ比が低くなってキャリアが相対的に増えると上昇する。プリンタ制御部１５の補給制御部（補給制御回路）３４は、トナー濃度センサ１０によって検知された現像容器４０内の現像剤のＴＤ比（トナー濃度検知信号）と目標ＴＤ比（トナー濃度基準信号）とを比較し、その比較結果に基づいて補給用現像剤の補給を行う。つまり、トナー濃度検知センサ１０によって検知されるＴＤ比が目標ＴＤ比に収束するように、補給装置５０の動作を制御する。なお、目標ＴＤ比は、初期（変更される前）は予めＲＯＭ１８に記憶された初期目標ＴＤ比（初期トナー濃度基準信号）であり、変更後はパッチ検知ＡＴＲ制御により設定されてＲＯＭ１８に記憶された変更後の目標ＴＤ比である。
第２制御手段（パッチ検知ＡＴＲ制御方式）：
画像形成装置１００に設けられた画像濃度センサ（検出ユニット）７により検知されるパッチ画像（基準トナー像）の画像濃度を略一定に保つように補給用現像剤の補給量を設定する制御（トナー帯電量制御）である。図２に示すように、画像形成装置１００には、画像濃度検知手段（トナー載り量検知手段）としての画像濃度センサ７が設けられている。本実施例では、画像濃度センサ７は、感光ドラム１に所定の画像形成条件で形成された中間階調のパッチ画像の画像濃度（トナー載り量）を検知して、その画像濃度に応じた濃度信号を出力して、プリンタ制御部１５に入力する。プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、画像濃度センサ７によって検知されたパッチ画像の画像濃度（画像濃度検知信号）と、予めＲＯＭ１８に記憶されたパッチ画像の基準画像濃度（画像濃度基準信号）とを比較する。そして、その比較結果に基づいてインダクタンス制御における目標ＴＤ比を変更してＲＯＭ１８に記憶させる。画像濃度センサ７は、感光ドラム１の回転方向において現像領域より下流かつ一次転写部Ｔ１より上流において感光ドラム１と対向するように配置されている。本実施例では、画像濃度センサ７は、投光部の光源としてのＬＥＤからの光を感光ドラム７の表面に向けて照射して、感光ドラム１の表面からの正反射光を受光部の受光素子で検知する正反射型の光学センサである。感光ドラム１の表面のトナーが増えると、散乱反射光が増えて正反射光が減少するため、パッチ画像のトナー載り量に応じた画像濃度センサ７の出力信号が得られる。パッチ画像は、記録材Ｐに転写して出力する出力画像の形成時以外の非画像形成時に形成される。非画像形成時としては、連続画像形成中の画像と画像との間（画像間、紙間）の期間、画像形成前の準備動作である前回転動作や前多回転動作の期間、画像形成後の整理（準備動作）である後回転動作の期間などが挙げられる。
第３制御手段（ビデオカウント制御方式）：
プリンタ制御部１５に設けられたビデオカウント処理回路１１により検知される、１枚の記録材Ｐに形成される画像ごとのトナー消費量に見合うように、補給用現像剤の補給量を設定する制御（消費量補充制御）である。本実施例では、画像形成中の画像の露光信号（又は画素ごとの画像情報信号の濃度信号）がビデオカウント処理回路１１によって処理されて、１枚の記録材Ｐに形成される画像ごとのトナー消費量が求められる。ビデオカウント処理回路１１は、画像情報に基づいて現像によるトナー消費量と相関する指標値（ビデオカウント、印字率）を計数する計数手段の一例である。
８．比較例１の補給制御
次に、図５のフローチャートを参照して、後述するパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を変更する処理を組み込まない比較例１の補給制御について説明する。パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を変更する処理を組み込んだ本実施例の補給制御については後述する。
プリンタ制御部１５のビデオカウント処理回路１１は、画像形成が開始されると（Ｓ１０１）、画像形成中の画像のビデオカウント値を算出する（Ｓ１０２）。本比較例（本実施例も同様）では、ビデオカウント値は、プリンタ制御部１５の画像信号処理回路１２の出力をパルス幅変調回路１３がパルス幅変調した出力信号のＨレベルを画素ごとに計数（カウント）した値である。この値を画像のサイズ（原稿紙サイズ、記録材サイズ）全体で積算することにより、１枚の記録材Ｐに形成する画像当たりの現像ドット数に対応するビデオカウント値が算出される。また、ビデオカウント処理回路１１は、ビデオカウント値から１枚の記録材Ｐに形成される画像ごとの印字率を求める。本比較例（本実施例も同様）では、１色についてＡ４サイズの記録材Ｐの片面の全面にベタ画像（印字率１００％の画像）を形成した場合のビデオカウント値を「５１２」とし、例えばビデオカウント値が「２６」の場合の印字率は比率計算で５％と求められる。なお、ビデオカウント値から求められた印字率として処理に供される場合も、説明の便宜上、ビデオカウント値と呼んで説明することがある。
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部（決定部、算出部）３４は、図６の換算テーブルを参照して、算出されたビデオカウント値からトナー消費量、つまり、必要トナー補給量Ｆ（Ｖｃ）（以下、「ビデオカウント制御補給量」ともいう。）を算出する（Ｓ１０３）。図６の換算テーブルは、横軸が１枚の記録材Ｐに形成する画像当たりのビデオカウント値（印字率）、縦軸がビデオカウント制御補給量Ｆ（Ｖｃ）である。図６の変換テーブルは、予めＲＯＭ１８に記憶されている。
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、トナー濃度センサ１０が現像装置４内の現像剤のＴＤ比を検知して出力するトナー濃度検知信号Ｖｓｉｇを取得する（Ｓ１０４）。
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、ＲＯＭ１８に記憶されている目標ＴＤ比を示すトナー濃度基準信号Ｖｔｒｇと得られたＶｓｉｇとを比較して、目標ＴＤ比と実際のＴＤ比との差分であるトナー濃度差分ΔＴＤを算出する（Ｓ１０５）。より具体的には、補給制御部３４は、ΔＴＤ＝Ｖｔｒｇ−Ｖｓｉｇ＜０の場合、目標ＴＤ比に対して実際のＴＤ比が低いと判断する。そして、補給制御部３４は、図７の換算テーブルを参照して、トナー濃度差分ΔＴＤから必要トナー補給量Ｆ（ＴＤ）（以下、「インダクタンス制御補給量」ともいう。）を算出する。一方、補給制御部３４は、ΔＴＤ＝Ｖｔｒｇ−Ｖｓｉｇ≧０の場合、目標ＴＤ比に対して実際のＴＤ比が高いと判断する。そして、図７の換算テーブルを参照して、トナー濃度差分ΔＴＤからインダクタンス制御補給量（過剰トナー量）Ｆ（ＴＤ）を算出する。図７の換算テーブルは、横軸がトナー濃度差分ΔＴＤにＴＤ比感度等調整係数αを掛け合わせた値であり（下記式参照）、縦軸の正方向が必要トナー補給量、負方向が過剰トナー量である。図７の変換テーブルは、予めＲＯＭ１８に記憶されている。したがって、ΔＴＤ＞０の場合は、トナー補給量Ｆ（ＴＤ）は−（マイナス）として算出する。
Ｆ（ＴＤ）＝α×ΔＴＤ＝α×（Ｖｔｒｇ−Ｖｓｉｇ）
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、現像装置４に実際に補給するトナー量（以下、「実トナー補給量」ともいう。）Ｆを、次式により決定する（Ｓ１０６）。なお、次式中のＦ（ＲＥＭＡＩＮ）は、ブロック補給方式を採用しているために前回の補給制御では補給されずに保留されているトナー量（以下、「保留補給量」ともいう。）である。
Ｆ＝Ｆ（ＴＤ）＋Ｆ（Ｖｃ）＋Ｆ（ＲＥＭＡＩＮ）
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、実トナー補給量Ｆを１ブロックの補給量で割ることで、今回の補給制御での補給量を示す整数のブロック補給数Ｂ（Ｃ）と、余りの保留補給量Ｆ（ＲＥＭＡＩＮ）を算出する（Ｓ１０７）。
Ｂ（Ｃ）＝Ｆ／１ブロック補給量（２００ｍｇ）
［整数分が今回の補給量、余りが保留補給量Ｆ（ＲＥＭＡＩＮ）］
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、Ｂ（Ｃ）＞１であれば、そのブロック補給数分だけ補給制御を実行する（Ｓ１０８）。また、１ブロックの補給量に満たない保留補給量Ｆ（ＲＥＭＡＩＮ）分は、次回の補給制御のタイミングに持ち越される。
ところで、本比較例（本実施例も同様）では、連続画像形成（連続画像形成ジョブ）中の所定の頻度（プリント枚数間隔）でパッチ検知ＡＴＲ制御が実行され、目標ＴＤ比（トナー濃度基準信号Ｖｔｒｇ）が変更される。本比較例では、このパッチ検知ＡＴＲ制御による目標ＴＤ比の変更は、Ａ４サイズの横送りの記録材Ｐに対する画像形成（ここでは、単に「プリント」ともいう。）２００枚ごとに行われる。つまり、プリンタ制御部１５は、プリント１枚ごとにパッチ検知ＡＴＲカウンタＣＮＴをカウントアップする（Ｓ１０９）。パッチ検知ＡＴＲカウンタは、ＲＯＭ１８の記憶領域を用いて実現される。そして、プリンタ制御部１５は、パッチ検知ＡＴＲカウンタＣＮＴと、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行タイミングを判断するためのカウンタ閾値ＣＮＴｔｈとを比較して、該実行タイミングが到来したか否かを判断する（Ｓ１１０）。カウンタ閾値ＣＮＴｔｈは予めＲＯＭ１８に記憶されている。本比較例ではＣＮＴｔｈ＝２００である。補給制御部（実行部）３４は、該実行タイミングが到来した場合（カウンタがカウンタ閾値以上の場合）はパッチ検知ＡＴＲ制御を実行し（Ｓ１１０のＹｅｓ）、到来していない場合（カウンタがカウンタ閾値未満の場合）は画像形成を続けさせる（Ｓ１１０のＮｏ）。
プリンタ制御部１５は、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行タイミングが到来したと判断すると、感光ドラム１上に一定面積を有するパッチ画像の静電像を形成させ、これを所定の現像コントラスト電圧によって現像させる（Ｓ１１１）。そして、プリンタ制御部１５は、画像濃度センサ７がパッチ画像を検知して出力する画像濃度検知信号ＳｉｇＤを取得する（Ｓ１１２）。
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、得られたＳｉｇＤと予めＲＯＭ１８に記憶されている画像濃度基準信号ＳｉｇＤｒｅｆとを比較して、新たな目標ＴＤ比を示すトナー濃度基準信号Ｖｔｒｇを算出し、ＲＯＭ１８に記憶させる（Ｓ１１３）。その後、補給制御部３４は、パッチ検知ＡＴＲＡカウンタＣＮＴをゼロにリセットする（Ｓ１１４）。
目標ＴＤ比を示すトナー濃度基準信号Ｖｔｒｇの算出について更に説明する。補給制御部３４は、画像濃度検知信号ＳｉｇＤと画像濃度基準信号ＳｉｇＤｒｅｆとの差分である画像濃度差分ΔＯＤを算出する。補給制御部３４は、ΔＯＤ＝ＳｉｇＤ−ＳｉｇＤｒｅｆ≧０の場合、パッチ画像の画像濃度が低いと判断する。この場合、目標ＴＤ比を高める方向に修正して、画像濃度を高める必要がある。したがって、補給制御部３４は、画像濃度を基準の画像濃度に戻すために必要なトナー濃度基準信号Ｖｔｒｇを、次式により算出する。次式では、画像濃度差分ΔＯＤにＴＤ比感度等調整係数βを掛け合わせて補正を行っている。
Ｖｔｒｇ＝Ｖｔｒｇ＋β＊ΔＯＤ
一方、補給制御部３４は、ΔＯＤ＝ＳｉｇＤ−ＳｉｇＤｒｅｆ＜０の場合、パッチ画像の画像濃度が高いと判断する。この場合、目標ＴＤ比を下げる方向に修正して、画像濃度を下げる必要がある。したがって、補給制御部３４は、画像濃度を基準の濃度に戻すために必要なトナー濃度基準信号Ｖｔｒｇを、次式により算出する。
Ｖｔｒｇ＝Ｖｔｒｇ＋β＊ΔＯＤ
なお、パッチ検知ＡＴＲ制御により得られる目標ＴＤ比が、システムとしてのＴＤ比の許容範囲外にまで至ることを防止するために、例えば目標ＴＤ比に上限値、下限値を設けてもよい。本比較例（本実施例も同様）では、補給制御部３４は、算出された目標ＴＤ比が予めＲＯＭ１８に記憶されている下限値より小さいと判断した場合、目標ＴＤ比はその下限値に設定する。ここで、目標ＴＤ比の下限値は、ＴＤ比が過度に低い場合に発生する画像不良（キャリア付着による白抜け画像など）の発生を指標として求められ、本比較例（本実施例も同様）では初期のＴＤ比８％に対して下限値は６％に設定されている。同様に、補給制御部３４は、目標ＴＤ比が予めＲＯＭ１８に記憶されている上限値より大きいと判断した場合、目標ＴＤ比はその上限値に設定する。ここで、目標ＴＤ比の上限値は、ＴＤ比が過度に高い場合に発生する画像不良（白地部にトナーが現像される所謂かぶりなど）の発生を指標として求められ、本比較例（本実施例も同様）では初期のＴＤ比８％に対して上限値は１２％に設定されている。具体的には、トナー濃度基準信号Ｖｔｒｇが、目標ＴＤ比の上限値を示すＶＬｌｍｔ、目標ＴＤ比の下限値を示すＶＨｌｍｔと比較され、Ｖｔｒｇ＜ＶＬｌｍｔの場合Ｖｔｒｇ＝ＶＬｌｍｔ、Ｖｔｒｇ＞ＶＨｌｍｔの場合Ｖｔｒｇ＝ＶＨｌｍｔに設定される。
本比較例では、トリプル制御方式で補給制御を行うことで、多くの場合バランス良く出力画像の画像濃度を安定化することが可能である。しかし、前述のように低印字率画像を連続してプリントした直後に、高印字率画像を連続してプリントした場合に、出力画像の画像濃度が許容レベル以上に変動する場合がある。
更に説明すると、低印字率画像を連続してプリントした場合、現像装置４内のトナーの入れ替えが少ないために、トナーとキャリアの摩擦帯電が過剰になされ、トナー帯電量が高くなる傾向がある。したがって、比較的低い頻度で実行されるパッチ検知ＡＴＲ制御によってインダクタンス制御の目標ＴＤ比は高く設定される傾向がある。この状況で高印字率画像の連続プリントを実行した場合、多量のトナー消費に伴うトナー補給が高頻度で実行されるため、上記とは逆にトナーとキャリアの攪拌時間が短くなり、トナー帯電量が急速に低下する。このトナー帯電量の低下速度に対して、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度が低い場合、インダクタンス制御の目標ＴＤ比の変更が追従できずトナー帯電量が低下しつづけ、結果として出力画像の画像濃度の上昇が生じる場合がある。つまり、低印字率画像の連続プリント時に目標ＴＤ比が高め設定に変更されているため、高印字率画像の連続プリント時のトナー帯電量の低下は、トナーとキャリアの攪拌時間不足と、目標ＴＤ比の設定が高めであることの２重の要因で促進される。
本比較例では、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度はプリント２００枚ごとである。そのため、低印字率画像の連続プリントから高印字率画像の連続プリントに切り替わった際に、印字率の差分が大きい場合は、パッチ検知ＡＴＲ制御による目標ＴＤ比の変更がトナー帯電量の変化に追従できず、出力画像の画像濃度の変動が顕著になることがある。
図８は、本比較例において、１％印字率画像を初期から１００００枚プリントした場合のトナー帯電量、ＴＤ比、及び出力画像の画像濃度の推移を示すグラフ図である。また、図９は、本比較例において、３０％印字率画像を初期から１００００枚プリントした場合の図８と同様のグラフ図である。
図８、図９に示すように、１％、３０％のいずれの印字率の場合も初期のトナー帯電量は約３５［μＣ／ｇ］である。上述のように、１％印字率の場合（図８）は、現像装置４内のトナーの入れ替えが少ないことによりトナーとキャリアが過帯電する傾向がある。しかし、パッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が上げられることによってトナー帯電量の上昇が抑えられ、結果としてトナー帯電量は３２［μＣ／ｇ］から３８［μＣ／ｇ］の範囲で略一定とすることができている。また、上述のように、３０％印字率の場合（図９）は、多量のトナー消費に伴うトナー補給が高頻度で実行され、トナーとキャリアの攪拌時間の短縮によりトナー帯電量が低下する傾向がある。しかし、パッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が下げられることによってトナー帯電量の低下が抑えられ、結果としてトナー帯電量は３２［μＣ／ｇ］から３８［μＣ／ｇ］の範囲で略一定とすることができている。そして、１％、３０％のいずれの印字率の場合も、トナー帯電量が略一定に制御されているため、出力画像の画像濃度（光学濃度）も初期の１．４０に略一定に保たれている。
一方、図１０は、本比較例において、初期から４０００枚までは１％印字率画像をプリントし、４０００枚から１００００枚までは３０％印字率画像をプリントした場合の、印字率、トナー帯電量、ＴＤ比、及び出力画像の画像濃度の推移を示すグラフ図である。
図１０に示すように、１％印字率画像のプリントの初期から４０００枚までは、図８の場合と同様に、パッチ検ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が上げれることによってトナー帯電量の上昇を抑制できている。その後、４０００枚で印字率が１％から３０％に切り替わった直後に、急激にトナー帯電量が低下する。そして、これを抑制するようにパッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が下げられるが、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度が２００枚に１回であるため、トナー帯電量の低下に追従できず、結果としてトナー帯電量が一時的に２９［μＣ／ｇ］に低下している。その後、パッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が下げられたことによりトナー帯電量は徐々に上昇し、最終的に初期と略同等になっているが、この間に一旦出力画像の画像濃度が１．５８まで上昇し、結果として画像濃度の変動が生じてしまっている。
このように、本比較例では、印字率の変動が大きい場合、パッチ検知ＡＴＲ制御による目標ＴＤ比の変更が追い付かず、出力画像の画像濃度の変動が生じる場合がある。これに対し、単に高印字率画像のプリント時にパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を上げてしまうと、生産性の低下や、トナー消費量の増大を招いてしまう。
なお、図８〜図１０（後述する図１２、図２０、図２３も同様）では横軸のプリント枚数に対するＴＤ比などのデータ点数は、表記の都合上パッチ検知ＡＴＲ制御の結果の全てを示しておらず、適当に間引いて示している。
９．本実施例の補給制御
次に、本実施例における補給制御について説明する。本実施例では、概略、低印字率画像のプリントから高印字率画像のプリントへ切り替わった場合にのみ、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を上げる。これにより、パッチ検知ＡＴＲ制御による目標ＴＤ比の変更をトナー帯電量の変化に追従させ、出力画像の画像濃度の変動を抑制する。一方、印字率が一定の場合や、低印字率画像から高印字率画像に切り替わってから十分な期間にわたりプリントが継続された場合などには、トナー帯電量の変化は少なくなるため、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を下げる（実行頻度を上げる前の頻度に戻す）。
このように、本実施例では、プリンタ制御部１５は、トナー濃度検知手段１０により検知されるトナー濃度が目標値に近づくように補給用現像剤の補給を制御する。それととともに、プリンタ制御部１５は、基準トナー像を形成させて画像濃度検知手段７により検知される基準トナー像の画像濃度に基づいて上記目標値を調整する調整動作（パッチ検知ＡＴＲ制御）を実行させる。そして、プリンタ制御部１５は、所定期間における計数手段１１の計数結果の変化量に関する情報に基づいて調整動作を実行させるタイミングを変更する。プリンタ制御部１５は、上記変化量に関する情報が示す変化量が所定の変化量以上の場合の調整動作の実行頻度を、上記変化量に関する情報が示す変化量が前記所定の変化量未満の場合の調整動作の実行頻度よりも上げる。これにより、トナー帯電量の変化が大きい期間にのみパッチ検知ＡＴＲ制御を十分に高頻度で実行することができ、出力画像の画像濃度の変動を抑えつつ、生産性の低下やトナー消費の増大を抑制することができる。
図１１は、本実施例における補給制御を説明するためのフローチャート図である。なお、煩雑さを避けるため、図１１のＳ２０１とＳ２０２との間には、前述の比較例１における図５のＳ１０２からＳ１０８が省略されている。
画像形成が開始されると（Ｓ２０１）、図５のＳ１０２〜Ｓ１０８が実行される。このとき、プリンタ制御部１５のビデオカウント処理回路１１は、プリント１枚ごとに、ビデオカウント値から印字率を算出すると、直近のプリント１０００枚分の印字率をＲＯＭ１８に逐次更新して記憶させる。この直近のプリント１０００枚分のそれぞれのビデオカウント値を、Ｖ１（１枚前印字率）、Ｖ２（２枚前印字率）・・・・Ｖ１０００（１０００枚前印字率）とする。そして、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、プリント１枚ごとに、直近の印字率Ｖ１〜Ｖ１０を平均化することで、１０枚プリント分の平均印字率（以下、「Ｓ−ＤＵＴＹ」という。）を算出する（Ｓ２０２）。また、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、プリント１枚ごとに、直近の印字率Ｖ１〜Ｖ１０００を平均化することで、１０００枚プリント分の平均印字率（以下、「Ｌ−ＤＵＴＹ」という。）を算出する（Ｓ２０２）。
次に、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、プリント１枚ごとに、Ｓ−ＤＵＴＹとＬ−ＤＵＴＹとから、次式の比率計算によって印字率変化率（以下、単に「変化率」ともいう。）ΔＶを算出する（Ｓ２０３）。
ΔＶ＝Ｓ−ＤＵＴＹ／Ｌ−ＤＵＴＹ
低印字率画像の連続プリントから高印字率画像のプリントに切り替わった場合は、変化率ΔＶは高く算出されることになる。このように、２種類の異なる期間における平均印字率を用いることで、平均印字率の変化分を求めることができる。つまり、現時点以前の異なる第１の期間と第２の期間とにおけるそれぞれの平均印字率が求められる。そして、第１の期間における平均印字率と第２の期間における平均印字率とが比較されて、現時点以前の所定期間における一定以上の平均印字率の変化の有無が判断される。本実施例では、現時点以前の基準時より前の第１の時点から基準時までの第１の期間と、第１の時点より前の第２の時点から基準時までの第２の期間と、におけるそれぞれの平均印字率が求められる。そして、第１の期間における平均印字率の第２の期間における平均印字率に対する比率から、上記所定期間としての第１の期間における一定以上の平均印字率の変化の有無が判断される。この場合、第１の期間、第２の期間は、現像装置４内の現像剤のトナー帯電量を略一定に維持するためにパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を上げる必要がある程度の上記所定期間における平均印字率の変化を把握することができるように適宜設定することができる。典型的には、第１、第２の期間は、インダクタンス制御（トナー濃度制御）を実行する単位、例えば本実施例の場合はプリント枚数を指標として設定される。そして、典型的には、基準時は直近のプリント、第１の時点は直近のプリントから第１の枚数だけ前のプリント、第２の時点は直近のプリントから第１の枚数より多い第２の枚数だけ前のプリントである。ただし、基準時は、直近のプリントに限定されるものではなく、直近のプリントより前のプリントであってもよい。例えば、演算処理にかかる時間などに起因して、基準時は１枚前のプリントなどであってもよい。また、本実施例では、第１、第２の期間は、それぞれ現時点以前の第１、第２の時点から現時点までの期間であり、第１の期間と第２の期間とで重なる期間があるが、第１、第２の期間はそれぞれ重なる期間の無い期間であってもよい。また、本実施例では、第１、第２の期間は、異なる単位長さであるが、第１の期間と第２の期間とが同じ単位長さであってもよい。例えば、１０枚前から今回のプリントまでの第１の期間の平均印字率の、今回のプリントから２０枚前から１１枚前までの第２の期間の平均印字率に対する比率から、第１の期間における一定以上の平均印字率の変化の有無を判断してもよい。この場合も、第１の期間、第２の期間は、上記同様に適宜設定することができる。
なお、本実施例では、平均印字率の変化分を求める方法として、２種類の異なる期間における平均印字率の比率を求めたが、これに限定されるものではない。例えば、平均印字率の変化分を求める方法として、２種類の異なる期間における平均印字率の差分を求めてもよい。例えば、今回のプリントから２０枚前から１１枚前までの第２の期間の平均印字率に対する比率と１０枚前から今回のプリントまでの第１の期間の平均印字率との差分から、第１の期間における一定以上の平均印字率の変化の有無を判断してもよい。この場合も、第１、第２の期間はそれぞれ重なる期間があっても無くてもよく、また第１の期間と第２の期間とが異なる単位長さであっても同じ単位長さであってもよく、上記同様適宜設定することができる。このように、プリンタ制御部１５は、異なる２つの期間のそれぞれにおける計数手段１１の計数結果の平均値を比較して上記変化量に関する情報を求める。このとき、異なる２つの期間のそれぞれにおける計数手段１１の計数結果の平均値の比率又は差分に基づいて上記変化量に関する情報を求めることができる。
そして、本実施例では、プリント１枚ごとに算出される変化率ΔＶに基づいてパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度が決定される（Ｓ２０４〜Ｓ２１７）。本実施例では、変化率ΔＶに応じて、複数のパッチ検知ＡＴＲの実行頻度が設定されている。本実施例では、概略、０≦ΔＶ＜５の場合は比較例１と同様にプリント２００枚ごと、５≦ΔＶ＜１０の場合はプリント５０枚ごと、１０≦ΔＶ＜１５の場合はプリント２０枚ごと、１５≦ΔＶの場合はプリント１０枚ごとの実行頻度となる。本実施例では、斯かる制御に用いるため、変化率ΔＶと比較される複数の印字率変化率閾値（以下、単に「変化率閾値」ともいう。）ΔＶｔｈが設定されている。特に、本実施例では、変化率閾値ΔＶｔｈとして、第１、第２、第３の変化率閾値ΔＶｔｈ１、ΔＶｔｈ２、ΔＶｔｈ３が設定されている。これらの変化率閾値ΔＶｔｈの値及び関係は、ΔＶｔｈ１＝５＜ΔＶｔｈ２＝１０＜ΔＶｔｈ３＝１５となっている。変化率閾値ΔＶｔｈは予めＲＯＭ１８に記憶されている。また、本実施例では、複数のパッチ検知ＡＴＲカウンタが設けられている。特に、本実施例では、パッチ検知ＡＴＲカウンタとして、第１、第２、第３、第４のカウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３、ＣＮＴ４が設けられている。さらに、本実施例では、複数のカウンタ閾値ＣＮＴｔｈが設定されている。特に、本実施例では、カウンタ閾値ＣＮＴｔｈとして、それぞれ上記第１、第２、第３、第４のカウンタと比較される、第１、第２、第３、第４のカウンタ閾値ＣＮＴ１ｔｈ、ＣＮＴ２ｔｈ、ＣＮＴ３ｔｈ、ＣＮＴ４ｔｈが設定されている。本実施例では、ＣＮＴ１ｔｈ＝２００、ＣＮＴ２ｔｈ＝５０、ＣＮＴ３ｔｈ＝２０、ＣＮＴ４ｔｈ＝１０である。以下、Ｓ２０４〜Ｓ２１７について詳しく説明する。
まず、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、Ｓ２０３で算出された変化率ΔＶを、複数の変化率閾値ΔＶｔｈのうち最も値の大きい第３の変化率閾値ΔＶｔｈ３と比較する（Ｓ２０４）。補給制御部３４は、ΔＶｔｈ３よりもΔＶが大きい場合は第４のカウンタＣＮＴ４をカウントアップし（Ｓ２０７）、ΔＶの方が小さい場合はΔＶを２番目に値の大きい第２の変化率閾値ΔＶｔｈ２と比較する（Ｓ２０５）。次に、補給制御部３４は、ΔＶｔｈ２よりもΔＶが大きい場合は第３のカウンタＣＮＴ３をカウントアップし（Ｓ２０８）、ΔＶの方が小さい場合はΔＶを最も値が小さい第１の変化率閾値ΔＶｔｈ１と比較する（Ｓ２０６）。次に、補給制御部３４は、ΔＶｔｈ１よりもΔＶが大きい場合は第２のカウンタＣＮＴ２をカウントアップし（Ｓ２０９）、ΔＶの方が小さい場合は第１のカウンタＣＮＴ１をカウントアップする（Ｓ２１０）。Ｓ２１０の処理は、Ｓ２０７、Ｓ２０８、Ｓ２０９に進んだ場合も全て同様に行われる。
その後、プリンタ制御部１５の補給制御部（実行部）３４は、第１〜第４のカウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３、ＣＮＴ４と第１〜第４のカウンタ閾値ＣＮＴ１ｔｈ、ＣＮＴ２ｔｈ、ＣＮＴ３ｔｈ、ＣＮＴ４ｔｈとをそれぞれ比較する（Ｓ２１１〜Ｓ２１４）。このとき、第４のカウンタ閾値ＣＮＴ４ｔｈから第１のカウンタ閾値ＣＮＴ１へと、変化率ΔＶが大きい場合にカウントアップされるカウンタから小さい場合にカウントアップされるカウンタへと順に閾値と比較される。そして、補給制御部３４は、第１〜第４のカウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３、ＣＮＴ４のいずれか１つでもカウンタ閾値以上の場合は、パッチ検知ＡＴ制御を実行し（Ｓ２１５〜Ｓ２１７）、全てがカウンタ閾値未満の場合は画像形成を続けさせる。
このように、本実施例では、プリント１枚ごとに算出される変化率ΔＶの値の範囲によって計数するカウンタを変え、各カウンタのカウント値を各カウンタに対応する閾値と比較して、１つでも閾値以上のものがあればパッチ検知ＡＴＲ制御を実行する。これにより、変化率ΔＶがプリントごとにばらつく場合でも、変化率ΔＶの値によってパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を一意に決定する場合に比べて頻度が上がり過ぎたり下がり過ぎたりすることなく適切な頻度でパッチ検知ＡＴＲ制御を実行することができる。例えば、０≦ΔＶ＜５の範囲で連続プリントが行われる場合、第１のカウンタＣＮＴ１のみがカウントアップされ、そのカウント値が第１のカウンタ閾値ＣＮＴ１ｔｈ＝２００と比較される。そのため、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度はプリント２００枚ごととなる。また、例えば１５≦ΔＶの範囲で連続プリントが行われる場合は、第４のカウンタＣＮＴ４と第１のカウンタＣＮＴ１がカウントアップされる。そして、それぞれのカウント値が第４のカウンタ閾値ＣＮＴ４ｔｈ＝１０、第１のカウンタ閾値ＣＮＴ１ｔｈ＝２００と比較される。そのため、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度は、通常、プリント１０枚ごととなる。
図１２は、本実施例において、初期から４０００枚までは１％印字率画像をプリントし、４０００枚から１００００枚までは３０％印字率画像をプリントした場合の、印字率、トナー帯電量、ＴＤ比、及び出力画像の画像濃度の推移を示すグラフ図である。また、図１３は、その場合の初期から１００００枚までの変化率ΔＶの推移を示すグラフ図である。
図１２に示すように、比較例１（図１０）の場合と同様、１％印字率画像のプリントの初期から４０００枚までは、パッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が上げられることによってトナー帯電量の上昇を抑制できている。その後、図１３に示すように、４０００枚で印字率が１％から３０％に切り替わった直後に、変化率ΔＶが急激に大きくなって第３の変化率閾値Ｖｔｈ３＝１５を超え、プリント１０枚ごとの高い頻度でパッチ検知ＡＴＲ制御が実行される。これにより、図１２に示すように、速やかに目標ＴＤ比が下げられることによって、トナー帯電量の低下が抑制される。その後、図１３に示すように、変化率ΔＶは緩やかに低下してΔＶ＝１へと収束していき、それに伴ってパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度も低下していき、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度は最終的に元のプリント２００枚ごとに戻される。
表１は、４０００枚で１％印字率画像のプリントから３０％印字率画像のプリントに切り替えた場合の、比較例１と本実施例とのそれぞれにおけるプリント枚数４０００枚目から４５００枚までの間のパッチ検知ＡＴＲ制御の実行回数を示す。
表１に示すように、比較例１では３回のパッチ検知ＡＴＲ制御しか実行されないのに対し、本実施例では８回のパッチ検知ＡＴＲ制御が実行される。これにより、本実施例では、比較例１よりも目標ＴＤ比を速やかに低下させることができる。そのため、比較例１では出力画像の画像濃度が１．５８まで上昇して画像濃度の変動が生じてしまったのに対し、本実施例では出力画像の画像濃度は最大でも１．４７であり、効果的に画像濃度の変動を抑制することができる。
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において実施例１の画像形成装置と同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一符号を付して詳しい説明は省略する。
１．概要
実施例１では、２種類の異なる期間における平均印字率の比率から平均印字率の変化分を求め、その変化分に応じてパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を変更した。しかし、変化率ΔＶが極めて大きい場合は、パッチ検知ＡＴＲ制御によるトナー帯電量の制御だけでは出力画像の画像濃度の変動を抑えることができない場合がある。あるいは、パッチ検知ＡＴＲ制御の結果、目標ＴＤ比が下限値に達してしまい、それ以降は出力画像の画像濃度の変動を抑えることができない場合がある。
本実施例では、変化率ΔＶが所定の閾値以上の場合、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度を変更してトナー帯電量を制御すると共に、感光ドラム１にトナー像を形成する動作の設定を補正する制御の実行頻度を変更して画像濃度を補正する。つまり、プリンタ制御部１５は、上記変化量に関する情報が示す変化量が所定の変化量以上の場合の調整動作（パッチ検知ＡＴＲ制御）及び別の調整動作（濃度補正制御）のそれぞれの実行頻度を、次のようにする。すなわち、上記変化量に関する情報が示す変化量が所定の変化量未満の場合の調整動作及び別の調整動作のそれぞれの実行頻度よりも上げる。
本実施例では、このトナー像を形成する動作の設定（本実施例では露光装置３の露光量）の補正は、パッチ検知ＡＴＲ制御用のパッチ画像とは異なるパッチ画像の画像濃度を画像濃度センサ７で検知した結果に基づいて行う。これによって、印字率の急激な変化があった場合でも、効果的に出力画像の画像濃度の変動を抑えることが可能になる。特に、本実施例では、所定の頻度で所定のパッチ画像を形成し、その画像濃度を検知した結果に基づいて露光装置３の露光量を補正して、ベタ部の画像濃度（最大濃度Ｄｍａｘ）を所定の基準濃度に合わせる制御（濃度補正制御）が実行されている。本実施例では、この濃度補正制御の実行頻度を変化率ΔＶに応じて変更することで、変化率ΔＶが著しく大きく、パッチ検知ＡＴＲ制御によるトナー帯電量の制御だけでは出力画像の濃度の変動を抑えきれない場合でも、該変動を抑制できるようにする。なお、パッチ検知ＡＴＲ制御用のパッチ画像と区別して、濃度補正制御用のパッチ画像を「濃度補正パッチ」ともいい、特に、最大濃度Ｄｍａｘの補正用の濃度補正パッチを「最大濃度パッチ（ベタパッチ）」ともいう。
２．画像濃度センサ
本実施例ではパッチ検知ＡＴＲ制御と、濃度補正制御とで同じ画像濃度センサ７が使用される。つまり、本実施例では、パッチ検知ＡＴＲ制御用のパッチ画像の画像濃度と、濃度補正制御用のパッチ画像の画像濃度と、を検知する画像濃度検知手段は共通化されている。なお、パッチ検知ＡＴＲ制御と濃度補正制御とに使用する画像濃度センサを別個に設けても構わない。
本実施例との関係で、画像濃度センサ７について更に詳しく説明する。本実施例では、画像濃度センサ７は、感光ドラム１上に形成される濃度補正パッチ（基準トナー像）が、画像濃度センサ７の下（光照射位置）を通過するタイミングを見計らって、感光ドラム１からの反射光量を測定する。この測定結果に係る信号は、プリンタ制御部１５に入力される。画像濃度センサ７は、感光ドラム１からの反射光（本実施例では近赤外光）を電気信号に変換する。画像濃度センサ７が出力する０〜５Ｖのアナログ電気信号は、プリンタ制御部１５に設けられた図示しないＡ／Ｄ変換回路により、８ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、プリンタ制御部１５に設けられた図示しない濃度変換回路によって濃度情報に変換される。
例えば、図１４（ｂ）に示すように、感光ドラム１上に形成される濃度補正パッチの画像濃度を面積階調により段階的に変えた場合、その画像の濃度に応じて画像濃度センサ７の出力が変化する。本実施例では、トナーが感光ドラム１に付着していない状態の画像濃度センサ７の出力が５Ｖであり、上述の濃度変換回路には０〜２５５レベルのうち２５５レベルとして読み込まれる。濃度補正パッチの画像濃度が大きくなる（トナーによる面積被覆率が大きくなる）に従い、画像濃度センサ７の出力は小さくなる。本実施例では、画像濃度センサ７の特性に基づき、上述の濃度変換回路には画像濃度センサ７の出力から各色の濃度信号に変換する各色専用のテーブルが予め設定されている。このテーブルは、濃度変換回路の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路は、各色とも、精度よくパッチ画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路は濃度情報をＣＰＵ１６へと出力する。
３．濃度補正パッチ
プリンタ制御部１５は、連続画像形成中に所定の頻度（本実施例では所定のプリント枚数ごと）の画像間（画像の後端と次の画像の先端とに挟まれた非画像領域）に、図１４（ａ）に示すような濃度補正パッチ（本実施例では最大濃度パッチ）を形成させる。つまり、プリンタ制御部１５は、露光装置３を制御して濃度補正パッチの静電像であるパッチ静電像を感光ドラム１形成させ、現像装置４によりこのパッチ静電像を現像させて、濃度補正パッチを形成させる。プリンタ制御部１５は、後述する濃度補正制御を実行して、画像濃度センサ７により検知された濃度補正パッチの画像濃度（本実施例では最大濃度Ｄｍａｘ）が基準濃度に収束するように露光装置３の露光量を補正する。
プリンタ制御部１５には、濃度補正パッチを形成するために、予め設定された画像濃度に対応した信号レベルのパッチ画像信号を発生する、パターンジェネレータ（画像信号発生回路）３３が設けられている。パターンジェネレータ３３からのパッチ画像信号は、パルス幅変調回路１３に供給され、パルス幅変調回路１３が上記の予め設定された画像濃度に対するパルス幅を有するレーザー駆動パルスを発生させる。なお、このパターンジェネレータ３３は、パッチ検知ＡＴＲ用のパッチ画像を形成するためにも用いられるものである。
ここで、本実施例では、パターンジェネレータ３３から生成される画像信号値は、後述する自動階調補正制御の後段で実行される階調補正制御にて補正された階調補正テーブル（γＬＵＴ）を通して決定される。本実施例では、濃度補正パッチは図１４（ａ）に示すような１つの最大濃度パッチ（最大濃度設定の基準トナー像）のみである。しかし、後述するように、図１４（ｂ）に示すような最大濃度パッチを含む複数の階調のパッチ画像（複数の異なる濃度設定の基準トナー像）から構成されていてもよい。
４．濃度補正制御
次に、図１５のフローチャートを参照して、本実施例における濃度補正制御について説明する。なお、濃度補正制御はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色で実質的に同じであるため、１色に注目して説明する。
まず、ＣＰＵ１６は、プリント１枚ごとに濃度補正カウンタＣＮＴｒｔと濃度補正閾値Ｎを比較する（Ｓ３０１）。ＣＰＵ１６は、濃度補正カウンタＣＮＴｒｔが濃度補正閾値Ｎ未満の場合は濃度補正カウンタＣＮＴｒｔをカウントアップする（Ｓ３２０）。濃度補正カウンタは、ＲＯＭ１８の記憶領域を用いて実現される。また、濃度補正閾値Ｎは予めＲＯＭ１８に記憶されている。一方、ＣＰＵ１６は、濃度補正カウンタＣＮＴｒｔが濃度補正閾値Ｎ以上の場合は、濃度補正制御を実行させる。つまり、ＣＰＵ１６は、濃度補正パッチ（本実施例では最大濃度パッチ）を感光ドラム１上に形成させ（Ｓ３０３）、この濃度補正パッチの画像濃度を画像濃度センサ７によって検知させる（Ｓ３０４）。そして、ＣＰＵ１６は、画像濃度センサ７によって検知された濃度補正パッチの画像濃度（以下、「検知濃度」ともいう。）の情報を取得する（Ｓ３０５）。その後、ＣＰＵ１６は、この検知濃度と予め設定された画像濃度の目標値（以下、「濃度ターゲット」ともいう。）とを比較して、露光装置３の露光量（単位面積当たりに単位時間に照射する光量）を補正する制御を実行する（Ｓ３０６〜Ｓ３１８）。本実施例では、濃度ターゲットは、後述する出力画像（記録材Ｐに定着された後のトナー像）を用いた自動階調補正制御時に取得され、ＲＯＭ１８に保存される。そして、ＣＰＵ１６は、濃度補正制御を実行したら、濃度補正カウンタＣＮＴｒｔをゼロにリセットする（Ｓ３１９）。
Ｓ３０６〜Ｓ３１８における露光装置３の露光量の補正について更に説明する。本実施例では、画像濃度センサ７によって検知された最大濃度パッチの画像濃度（検知濃度）と、濃度ターゲットとの差分を求め、この差分を低減するように露光装置３の露光量の補正にフィードバックする。濃度ターゲットとしては、後述する自動階調補正制御により登録された最大濃度Ｄｍａｘを用いる。露光装置３の露光量は、露光装置３の最大出力値を８ｂｉｔでＡＤ変換し、信号値で０〜２５５で表すものとする。
表２は、濃度ターゲットＴＧＴに対して検知濃度Ｄｅｎｓが低く、露光量を上げて画像濃度を濃度ターゲットに合わせる方向の露光量の補正条件を示す。つまり、本実施例では、Ｄｅｎｓ≦ＴＧＴ−４０の場合は、次回以降（次に濃度補正制御を行うまで）の画像形成時の露光量の変更量は＋３とする。同様に、ＴＧＴ−４０＜Ｄｅｎｓ≦ＴＧＴ−３０の場合は＋２、ＴＧＴ−３０＜Ｄｅｎｓ≦ＴＧＴ−２０の場合は＋１とする。
表３は、濃度ターゲットＴＧＴに対して検知濃度Ｄｅｎｓが高く、露光量を下げて画像濃度を濃度ターゲットに合わせる方向の露光量の補正条件を示す。つまり、本実施例では、ＴＧＴ＋４０≦Ｄｅｎｓの場合は、次回以降（次に濃度補正制御を行うまで）の画像形成時の露光量の変更量は−３とする。同様に、ＴＧＴ＋３０≦Ｄｅｎｓ＜ＴＧＴ＋４０の場合−２、ＴＧＴ＋２０≦Ｄｅｎｓ＜ＴＧＴ＋３０の場合は−１とする。
５．自動階調補正制御
次に、図１６のフローチャートを参照して、自動階調補正制御について説明する。自動階調補正制御は、画像形成装置１００の操作部２００（図２）からユーザーなどの操作者が任意に実行させるか、又は予め設定されたタイミングで自動的に実行される。
まず、ＣＰＵ１６は、自動階調補正制御が開始されると（Ｓ４０１）、帯電電圧、転写電圧の調整を行わせる（Ｓ４０２）。その後、ＣＰＵ１６は、図１７（ａ）に示すようなイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の最大濃度（８ｂｉｔＦＦｈ信号）の画像で構成されたテストパターンを、記録材Ｐに形成させて出力させる（Ｓ４０３）。このテストパターンは、各色の最大濃度の画像が、それぞれ露光装置３の露光量が複数段階に変更されて形成されたものである。次に、ユーザーなどの操作者によって上記テストパターンが形成された記録材Ｐが原稿読取装置１０１にセットされ、テストパターンの濃度情報が原稿読取装置１０１によって読み取られてＣＰＵ１６に入力される（Ｓ４０４）。次に、ＣＰＵ１６は、得られた濃度情報に基づいて、次のようにして露光装置３の露光量を決定する（Ｓ４０５）。つまり、図１８は、横軸を露光量、縦軸を検知された濃度として、各色のテストパターンについての露光量と検知された濃度との関係をプロットしたものである。ＣＰＵ１６は、図１８に示すような関係を取得して、予め設定された濃度ターゲットを得るための露光量を演算して求め、その露光量をＲＯＭ１８に記憶させて、最大濃度Ｄｍａｘのための新たな露光量として設定する。
次に、ＣＰＵ１６は、露光量を決定した後に、中間調の階調補正（γＬＵＴ補正）を行う。まず、ＣＰＵ１６は、図１７（ｂ）に示すようなイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の６４階調（８ｂｉｔ信号で０〜ＦＦｈから選択された固定信号値）の画像で構成されたテストパターンを、記録材Ｐに形成させて出力させる（Ｓ４０６）。次に、ユーザーなどの操作者によって上記テストパターンが形成された記録材Ｐが原稿読取装置１０１にセットされ、テストパターンの濃度情報が原稿読取装置１０１によって読み取られてＣＰＵ１６に入力される（Ｓ４０７）。次に、ＣＰＵ１６は、得られた濃度情報に基づいて全濃度領域のエンジンγ特性を取得し、そのエンジンγ特性と予め設定された目標とする階調特性（以下、「階調ターゲット」ともいう。）とから、入力画像信号に対する補正テーブルである階調補正テーブル（γＬＵＴ）を作成する（Ｓ４０８）。
以上の作業が終了すると、記録材Ｐに出力される画像の画像濃度が、全濃度領域で階調ターゲットと合うようになる。したがって、この条件で濃度補正用パッチを感光ドラム１上に形成し、画像濃度センサ７によってその画像濃度を検知することで、検知された濃度が入力信号に対する感光ドラム１上の画像の濃度ターゲットになる。本実施例では、ＣＰＵ１６は、階調補正テーブル（γＬＵＴ）を作成した後に、図１４（ａ）に示すような最大濃度パッチを感光ドラム１上に形成させ（Ｓ４０９）、画像濃度センサ７によってその画像濃度を検知させる（Ｓ４１０）。そして、ＣＰＵ１６は、その検知結果を最大濃度Ｄｍａｘの濃度ターゲットとしてＲＯＭ１８に保存する（Ｓ４１１）。また、ＣＰＵ１６は、階調補正時に行うＬＵＴ補間処理で使用する参照ＬＵＴとして、上述のようにして作成した階調補正テーブル（γＬＵＴ）をＲＯＭ１８に保存する（Ｓ４１２）。そして、ＣＰＵ１６は、自動階調補正制御を終了する（Ｓ４１３）。
６．濃度補正制御の変形例
本実施例では、濃度補正パッチは最大濃度パッチの１個であるため、濃度補正制御において画像濃度センサ７によって検知される画像濃度Ｄｅｎｓは１点である。そして、本実施例ではこの画像濃度Ｄｅｎｓが最大濃度Ｄｍａｘの濃度ターゲットと比較され、露光装置３の露光量が補正される。しかし、濃度補正パッチを複数の階調のパッチ画像で構成し、上記露光量の制御に加えて、補正テーブル（ＬＵＴ）を用いた階調補正制御を行うことで、中間調の濃度も制御することが可能である。つまり、本実施例では、濃度補正制御において補正テーブル（ＬＵＴ）を用いた階調補正は行われず、最大濃度に対する露光装置３の露光量の補正のみ行われる。しかし、濃度補正パッチを複数の階調のパッチ画像から構成して、複数階調分の離散的な濃度データを線形補間することでエンジンγ特性を把握することが可能となる。
図１９は、濃度補正パッチが最大濃度パッチを含む５階調のパッチ画像の場合におけるエンジンγ特性を示す。濃度補正制御において図１９に示すようなエンジンγ特性を把握した後、各入力信号について、後述するように自動階調補正時に作成した濃度ターゲット（階調ターゲット）に対する逆変換処理を行い、補正テーブル（ＬＵＴ）を作成することができる。このとき、実際に補正テーブル（ＬＵＴ）の作成に使用するのは、濃度補正パッチのうち最大濃度以外の階調のパッチ画像の濃度データとする（最大濃度パッチの濃度データは前述の露光量の補正に使用する。）。そして、通常の画像形成時には、この補正テーブル（ＬＵＴ）を介して画像信号が決定される。
このように濃度補正制御で複数の階調のパッチ画像からなる濃度補正パッチを用いる場合、図１６の自動階調補正制御の後段において濃度ターゲット（階調ターゲット）を求める動作は次のようになる。ＣＰＵ１６は、階調補正テーブル（γＬＵＴ）を作成した後に、図１４（ｂ）に示すような各色の１０階調の濃度補正パターン（最大濃度パッチを含む）を感光ドラム１上に形成させ（Ｓ４０９）、画像濃度センサ７にその画像濃度を検知させる（Ｓ４１０）。そして、ＣＰＵ１６は、その検知結果を濃度ターゲット（階調ターゲット）としてＲＯＭ１８に保存する（Ｓ４１１）。
このように、パッチ検知ＡＴＲ制御とは別の調整動作である濃度補正制御は、最大濃度パッチを用いた露光装置３の露光量を調整する動作、又は階調パッチ画像を用いた画像情報における濃度情報を補正する階調補正を行う動作の少なくとも一方であってよい。
７．濃度補正制御の実行頻度の変更
次に、濃度補正制御の実行頻度が変化率ΔＶにかかわらず一定である比較例２と、該実行頻度を変化率ΔＶに応じて変更する本実施例とにおける出力画像の濃度変動について説明する。なお、比較例２では、濃度補正制御の実行頻度が本実施例と異なることを除いて、実質的に本実施例と同様の制御が行われる。
７−１．比較例２
本比較例では、濃度補正閾値ＮをＮ＝２００の定数とする。濃度補正制御（図１６）は、パッチ検知ＡＴＲ制御（図１１）と独立に行われる。そのため、濃度補正閾値ＮをＮ＝２００の定数とした場合、パッチ検知ＡＴＲ制御とは関係なく常にプリント２００枚ごとの一定の頻度で濃度補正制御が実行される。本比較例では、補給制御は図１１を参照して説明した実施例１と同様に行われるので、本比較例においても変化率ΔＶに応じてパッチ検知ＡＴＲ制御の実行頻度が変更される。
図２０は、本比較例において初期から４０００枚までは１％印字率画像をプリントし、４０００枚から１００００枚までは６０％印字率画像をプリントした場合の、印字率、トナー帯電量、ＴＤ比、出力画像の画像濃度、及び露光量の推移を示すグラフ図である。また、図２１は、その場合の初期から１００００枚までの変化率ΔＶの推移を示すグラフ図である。
図２０に示すように、実施例１（図１２）の場合と同様、１％印字率画像のプリントの初期から４０００枚までは、パッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が上げられることによってトナー帯電量の上昇を抑制できている。その後、図２１に示すように、４０００枚で印字率が１％から６０％に切り替わった直後に、変化率ΔＶが急激に大きくなって第３の変化率閾値Ｖｔｈ３＝１５を超え、プリント１０枚ごとの高い頻度でパッチ検知ＡＴＲ制御が実行される。しかし、ここでの変化率ΔＶの変化は、図１３の場合よりも大きい。そのため、図２０に示すように、速やかに目標ＴＤ比を下げてトナー帯電量の低下を抑制しようとしているものの、変化率ΔＶの変化が大きすぎて、目標ＴＤ比を下げることによるトナー帯電量の低下の抑制が間に合っていない。さらに、目標ＴＤ比が下限値である６％に達してしまい、それ以降のトナー帯電量の低下がより激しくなっている。一方、パッチ検知ＡＴＲ制御で抑えられなかった画像濃度の上昇分を、濃度補正制御によって露光装置３の露光量を下げて軽減しているものの、濃度補正制御の実行頻度がプリント２００枚ごとで一定であるため、十分に追いついてない。その結果、出力画像の画像濃度が安定するまでに約７０００枚も要してしまい、その間出力画像の画像濃度が１．５５まで上昇してしまっている。
７−２．本実施例
図２２は、本実施例における補給制御（濃度補正制御の実行頻度を変更する処理を含む）を説明するためのフローチャート図である。本実施例では、概略、５＜ΔＶの場合にカウントアップされる変化率カウンタのいずれかが閾値以上となった場合に、濃度補正カウンタＣＮＴｒｔのカウント値にかかわらず、パッチ検知ＡＴＲ制御に加えて、濃度補正制御も実行される。つまり、本実施例では、パッチ検知ＡＴＲ制御の実行の要否が判断される際に、濃度補正制御の実行の要否も判断される。これによって、本実施例では、濃度補正制御とパッチ検知ＡＴＲ制御とは互いに完全には独立でなくなる。以下、更に詳しく説明する。
図２２のＳ５０１〜Ｓ５１０の処理は、それぞれ図１１のＳ２０１〜Ｓ２１０の処理と同じである。
その後、プリンタ制御部１５の補給制御部３４は、第１〜第４のカウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２、ＣＮＴ３、ＣＮＴ４と第１〜第４のカウンタ閾値ＣＮＴ１ｔｈ、ＣＮＴ２ｔｈ、ＣＮＴ３ｔｈ、ＣＮＴ４ｔｈとをそれぞれ比較する（Ｓ５１１〜Ｓ５１４）。このとき、第４のカウンタ閾値ＣＮＴ４ｔｈから第１のカウンタ閾値ＣＮＴ１へと、変化率ΔＶが大きい場合にカウントアップされるカウンタから小さい場合にカウントアップされるカウンタへと順に閾値と比較される。そして、補給制御部３４は、第２〜第４のカウンタＣＮＴ２〜ＣＮＴ４のいずれか１つが第２〜第４のカウンタ閾値ＣＮＴ２ｔｈ〜ＣＮＴ４ｔｈ以上の場合は、次のようにする。すなわち、パッチ検知ＡＴＲ制御に続いて、濃度補正カウンタＣＮＴｒｔのカウント値にかかわらず濃度補正制御を実行させる（Ｓ５１８〜Ｓ５２１）。なお、補給制御部３４は、このようにして濃度補正制御を実行させた場合、濃度補正カウンタＣＮＴｒｔをゼロにリセットする。一方、第１のカウンタＣＮＴ１が第１のカウンタ閾値ＣＮＴ１ｔｈ以上の場合は、実施例１と同様にパッチ検知ＡＴＲ制御のみを実行する（Ｓ５１５〜Ｓ５１７）。
このように、本実施例では、印字率の変化が大きく、それによってパッチ検知ＡＴＲ制御が実行された場合にのみ、パッチ検知ＡＴＲ制御に加えて濃度補正制御も実行される。
図２３は、本実施例において、初期から４０００枚までは１％印字率画像をプリントし、４０００枚から１００００枚までは６０％印字率画像をプリントした場合の、印字率、トナー帯電量、ＴＤ比、出力画像の画像濃度、及び露光量の推移である。なお、その場合の初期から１００００枚までの変化率ΔＶの推移は、図２１に示したとおりである。
図２３に示すように、実施例１（図１２）や比較例２（図２０）の場合と同様、１％印字率画像のプリントの初期から４０００枚までは、パッチ検知ＡＴＲ制御により目標ＴＤ比が上げられることによってトナー帯電量の上昇を抑制できている。その後、図２１に示すように、４０００枚で印字率が１％から６０％に切り替わった直後に、変化率ΔＶが急激に大きくなって第３の閾値Ｖｔｈ３＝１５を超える。これにより、プリント１０枚ごとの高い頻度でパッチ検知ＡＴＲ制御が実行され、速やかに印字率の変化に伴うトナー帯電量の低下が抑制される。また、パッチ検知ＡＴＲ制御とともに濃度補正制御がプリント１０枚ごとの高い頻度で実行され、比較例２（図２０）に比べて速やかに露光量が下げられる。これにより、比較例２と同様に目標ＴＤ比が下限値である６％に達し、トナー帯電量としては低下しているものの、出力画像の画像濃度としては最大濃度でも１．４５であり安定している。
表４は、４０００枚で１％印字率画像のプリントから６０％印字率画像のプリントに切り替えた場合の、比較例２と本実施例とのそれぞれにおけるプリント枚数４０００枚目から４５００枚までの間のパッチ検知ＡＴＲ制御と濃度補正制御の実行回数を示す。
表４に示すように、比較例２では１０回のパッチ検知ＡＴＲ制御と３回の濃度補正制御が実行されるのに対し、本実施例では１０回のパッチ検知ＡＴＲ制御と１０回の濃度補正制御が実行される。これにより、本実施例ではＴＤ比によるトナー帯電量の制御で抑制しきれなかった画像濃度の変動を、露光装置３の露光量の補正により効果的に抑え、出力画像の画像濃度を安定化させることができる。
［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
上述の実施例では、基準トナー像は感光体上で検知されたが、これに限定されるものではなく、例えば中間転写体（画像転写部材）や記録材に転写されてこれら中間転写体や記録材上で検知されてもよい。
また、上述の実施例では、低印字率画像から高印字画像のプリントに切り替わった際に特に顕著となる出力画像の画像濃度の変動を抑制することに注目して説明した。しかし、本発明に従う制御によれば、所定期間の印字率の変化分に応じてパッチ検知ＡＴＲ制御、更には濃度補正制御の実行頻度を変更することで、高印字率画像から低印字率画像のプリントに切り替わった際の出力画像の画像濃度を抑制することも企図し得る。この場合、低印字率画像から高印字率画像に切り替わったことを判断するための印字率の変化分の閾値と、高印字率画像から低印字率画像に切り替わったことを判断するため印字率の変化分の閾値とは、同じであっても異なっていてもよい。
また、上述の実施例では、補給制御としてトリプル制御方式を採用していたが、ビデオカウントによるフィードフォワード制御での補給用現像剤の補給は本発明においては必須ではない。トナー濃度検知手段により検知されるトナー濃度が目標値に近づくように補給用現像剤を補給し、画像濃度検知手段により検知される基準トナー像の画像濃度に基づいて該目標値を調整するようになっていれば、本発明を適用することができる。
１ 感光ドラム
３ 露光装置
４ 現像装置
７ 画像濃度センサ
１０ トナー濃度センサ
１５ プリンタ制御部
５０ 補給装置
１００ 画像形成装置

Claims (6)

  1. 複数枚の記録材に画像を連続的に形成する連続画像形成ジョブを実行可能な画像形成装置であって、
    像担持体と、前記像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するための補給部と、を有する画像形成部と、
    前記画像形成部によって形成されたトナー画像の濃度を検出する検出ユニットと、
    前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量に関する情報に基づいて、前記補給部により前記現像装置に補給すべきトナーの補給量を決定する決定部と、
    前記決定部によって決定された前記補給量を補正するためのトナー画像を前記画像形成部に形成させ、前記画像形成部によって形成された当該トナー画像の濃度を前記検出ユニットに検出させ、前記検出ユニットによって検出された当該トナー画像の濃度に基づいて前記補給量を補正するための補正動作を実行する実行部と、
    を備え、
    前記実行部は、
    前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量の増加割合に関わらず、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が第１の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、
    前記増加割合が所定値以上であるときに、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が前記第１の所定枚数よりも少ない第２の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、
    前記増加割合は、前記連続画像形成ジョブの第１の期間において第１の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値に対する、前記連続画像形成ジョブの前記第１の期間よりも期間の開始が後である第２の期間において前記第１の枚数よりも少ない第２の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値の増加割合であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 複数枚の記録材に画像を連続的に形成する連続画像形成ジョブを実行可能な画像形成装置であって、
    像担持体と、前記像担持体に形成された静電像をトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するための補給部と、を有する画像形成部と、
    前記画像形成部によって形成されたトナー画像の濃度を検出する検出ユニットと、
    前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量に関する情報に基づいて、前記補給部により前記現像装置に補給すべきトナーの補給量を決定する決定部と、
    前記決定部によって決定された前記補給量を補正するためのトナー画像を前記画像形成部に形成させ、前記画像形成部によって形成された当該トナー画像の濃度を前記検出ユニットに検出させ、前記検出ユニットによって検出された当該トナー画像の濃度に基づいて前記補給量を補正するための補正動作を実行する実行部と、
    を備え、
    前記実行部は、
    前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量の増加割合に関わらず、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が第１の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、
    前記増加割合が第１の所定値以上であり且つ前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値未満であるときに、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が前記第１の所定枚数よりも少ない第２の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、
    前記増加割合が前記第２の所定値以上であるときに、前記画像形成部によってトナー画像が形成された記録材の枚数が前記第２の所定枚数よりも少ない第３の所定枚数に達したことに伴って前記補正動作を実行し、
    前記増加割合は、前記連続画像形成ジョブの第１の期間において第１の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値に対する、前記連続画像形成ジョブの前記第１の期間よりも期間の開始が後である第２の期間において前記第１の枚数よりも少ない第２の枚数の記録材への画像形成で消費されるトナー量の平均値の増加割合であることを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記第２の期間は、前記第１の期間とオーバーラップする期間を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
  4. 前記連続画像形成ジョブにおいて前記画像形成部によって形成されるトナー画像の画像比率に基づいて、前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量を算出する算出部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  5. 前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出する第二検出ユニットを更に備え、
    前記決定部は、前記連続画像形成ジョブにおいて前記複数枚の記録材への画像形成で消費されるトナー量に関する情報、及び、前記第二検出ユニットによって検出された前記現像装置内の現像剤のトナー濃度に基づいて、前記補給部により前記現像装置に補給すべきトナーの補給量を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  6. 前記画像形成部によって形成されたトナー画像が前記像担持体から転写される画像転写部材を更に備え、
    前記検出ユニットは、前記画像転写部材に転写されたトナー画像の濃度を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018060046A (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP7030733B2 (ja) * 2019-02-28 2022-03-07 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP2020144337A (ja) * 2019-03-08 2020-09-10 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01182750A (ja) 1988-01-14 1989-07-20 Konica Corp トナー濃度検出装置
JPH0527527A (ja) 1991-07-18 1993-02-05 Canon Inc 画像形成装置
JPH06149057A (ja) 1992-11-10 1994-05-27 Canon Inc 画像形成装置
JP2002062696A (ja) * 2000-08-16 2002-02-28 Konica Corp 画像形成装置
US6687467B2 (en) * 2002-06-10 2004-02-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method of controlling supply of developing agent to developer
JP4278971B2 (ja) * 2002-12-19 2009-06-17 パナソニック株式会社 画像形成装置
US7881629B2 (en) * 2006-11-10 2011-02-01 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus and image density control method
JP5195014B2 (ja) * 2008-05-14 2013-05-08 株式会社リコー 画像濃度制御装置及び画像形成装置
JP2010197922A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Canon Inc 画像形成装置
JP5473481B2 (ja) * 2009-08-26 2014-04-16 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP5887956B2 (ja) * 2012-01-26 2016-03-16 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置
JP2016018074A (ja) * 2014-07-08 2016-02-01 株式会社リコー 画像形成装置及びトナー飛散量推定方法
JP2016090860A (ja) * 2014-11-06 2016-05-23 株式会社リコー 画像形成装置

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