JPH11202605A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度や湿度といった環境要因の変動にかかわ
らず、適切なトナー濃度制御を行い、現像剤のトナー濃
度を適正範囲内に維持しつつ高品質な画像を形成できる
画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 コピー機１の動作開始時の環境条件が測
定され（Ｓ２）、その測定結果に基づきトナー濃度セン
サ１３の検出値が安定するまでのプリント枚数である初
期制御枚数Ｘが決定される（Ｓ３，Ｓ４）。そして、プ
リント枚数が初期制御枚数Ｘに達するまでは、カウンタ
メモリ２６に基づき算出されるトナーの予測消費量によ
りトナー補給制御を行い（Ｓ５〜Ｓ８，Ｓ１１）、プリ
ント枚数が初期制御枚数Ｘに達した後は、トナー濃度セ
ンサ１３による実測定値と、ドットカウント値から演算
される予測消費量とに基づきトナー補給制御を行うよう
にした（Ｓ９〜Ｓ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体上にトナー
像を形成しこれを記録媒体に転写して画像を形成する画
像形成装置に関する。さらに詳細には、感光体上への静
電潜像の形成をデジタルの画像信号に基づいて行うとと
もに、その静電潜像の現像、すなわちトナー像化を、２
成分系現像剤によりそのトナー濃度を制御しつつ行う画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２成分系現像剤を用いる画像形成装置で
は、画像形成の実行によりトナーが消費されるので、現
像装置にトナー補給装置を付設して、現像剤のトナー濃
度を適正範囲内に維持するようにしている。

【０００３】従来のこのような画像形成装置の一例とし
て、特開平５−２７５９６号公報に記載されたものがあ
る。この画像形成装置では、感光体への静電潜像の書き
込みをデジタル方式で行うこととしてそのデジタルの画
像データに基づいてトナー消費量を予測し、この予測値
に基づいてトナー濃度を制御する機能（ビデオカウント
方式）を備えている。さらに、現像装置内の現像剤のト
ナー濃度を磁気センサで検知し、この検知値に基づいて
トナー濃度を制御する機能（インダクタンス検知方式）
をも備え、これら２つの方式のトナー濃度制御を併用す
るようにしている。具体的には、画像形成装置に電源を
投入してから所定時間内は、トナーの帯電状況が安定し
ておらず磁気センサの検知値が不安定なためビデオカウ
ント方式でトナー濃度制御を行うようにしている。そし
て所定時間が経過して磁気センサの検知値が安定した後
はインダクタンス検知方式に切り換え、単なる予測でな
い実測されたトナー濃度に基づくトナー濃度制御を行う
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の画像形成装置には、次に説明する問題点があっ
た。すなわち、磁気センサが検知する現像剤の見かけの
透磁率は、単にトナーの帯電状況により影響を受けるだ
けでなく、図９に示すように温度や湿度といった環境要
因にも影響されるのである。このため、トナー濃度の検
知値が環境要因に左右されてインダクタンス検知方式に
よるトナー濃度制御が不適切になる場合があった。これ
は特に、前回の動作終了時と動作開始時とで環境要因が
大きく変化している場合に現れやすい。例えば、冬期の
退勤時で暖房がまだ利いている状態で装置が停止され、
翌朝の暖房がまだ利いてこないうちに電源が投入され画
像形成が開始させられたような場合に顕著である。

【０００５】本発明は、従来の画像形成装置が有する前
記した問題点を解決するためになされたものである。す
なわちその課題とするところは、温度や湿度といった環
境要因の変動にかかわらず、適切なトナー濃度制御を行
い、現像剤のトナー濃度を適正範囲内に維持しつつ高品
質な画像を形成できる画像形成装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明は、画像信号に基づいて表面に静電
潜像が形成される感光体と、前記静電潜像上にトナーを
付与してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段
にトナーを補給する補給手段と、前記画像信号に基づい
てトナーの予測消費量を決定する予測手段と、前記現像
手段内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出
手段とを有し、前記感光体上に形成されたトナー像を記
録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であっ
て、画像形成に影響する環境条件を測定する環境測定手
段と、前記予測手段が決定した予測消費量に基づいて前
記補給手段の駆動制御を行う第１補給制御手段と、前記
トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度に基づいて前
記補給手段の駆動制御を行う第２補給制御手段と、前記
第１補給制御手段が前記補給手段の駆動制御を行うべき
初期制御時間を前記環境測定手段が測定した環境条件に
基づいて動作開始時に決定する初期制御時間決定手段と
を有し、動作開始から前記制御実行時間が経過するまで
は前記第１補給制御手段の制御によりトナーを補給しつ
つ画像形成を行い、前記制御実行時間が経過した後は前
記第２補給制御手段の制御によりトナーを補給しつつ画
像形成を行うことを特徴とするものである。

【０００７】この画像形成装置では、動作開始時にま
ず、画像形成に影響する環境条件の測定が環境測定手段
により行われ、その測定結果に基づいて初期制御時間決
定手段により初期制御時間が決定される。画像形成に影
響する環境条件には、温度や湿度等がある。そして、動
作開始から初期制御時間が経過するまでの間は、第１補
給制御手段により補給手段の駆動制御が行われつつ画像
形成が行われる。すなわち、トナーの予測消費量が予測
手段により画像信号に基づいて決定され、この予測消費
量に基づいて補給手段が駆動制御される。動作開始から
初期制御時間が経過するまでの間は、トナー濃度検出手
段の検出値が安定せず信頼性が低いため、これを使った
のでは補給手段の駆動制御がかえって不適切になってし
まうからである。このためこの間は、画像形成の実行に
より消費されるであろう量のトナーが補給手段から現像
手段に補給されつつ、感光体の表面に画像信号に基づい
て静電潜像が形成され、その静電潜像上に現像手段によ
りトナーが付与されてトナー像が形成され、このトナー
像が記録媒体に転写されて画像が形成される。

【０００８】初期制御時間が経過した後は、第２補給制
御手段により補給手段の駆動制御が行われつつ画像形成
が行われる。すなわち、現像手段内の現像剤のトナー濃
度がトナー濃度検出手段により検出され、この検出値に
基づいて補給手段が駆動制御される。トナー濃度検出手
段の検出値が安定した後は、単なる予測制御にすぎない
第１補給制御手段による制御よりも、実測定に基づく第
２補給制御手段による制御の方が高精度だからである。
このためこれ以後は、現像剤のトナー濃度の実際の測定
値をモニタして適正範囲内に維持しつつ、感光体の表面
に画像信号に基づいて静電潜像が形成され、その静電潜
像上に現像手段によりトナーが付与されてトナー像が形
成され、このトナー像が記録媒体に転写されて画像が形
成される。なお、第２補給制御手段による補給手段の駆
動制御は、トナー濃度の検出値のみに基づいて行っても
よく、これに環境条件やトナーの予測消費量を加味して
行ってもよい。

【０００９】第１補給制御手段による補給手段の駆動制
御が行われる初期制御時間は、トナー濃度検出手段の検
出値が安定するまでに要する時間である。これは言い換
えると現像剤中のトナーの帯電状況が安定するまでの時
間であり、温度や湿度といった環境条件に左右されるの
で、動作開始時に初期制御時間決定手段により環境条件
の測定結果に基づいて決定される。なお、初期制御時間
が経過したか否かの判断、言い換えれば第１補給制御手
段による制御から第２補給制御手段による制御への切り
換えは、動作開始からの経過時間そのもので行ってもよ
いし、動作開始以後の画像形成枚数で行ってもよい。

【００１０】さらに本発明においては、前回の動作終了
から動作開始までの待機時間を、初期制御時間決定手段
における初期制御時間の決定のための要因として加えて
もよい。トナーの帯電状況が安定してくるのに要する時
間は、実は一定しておらず待機時間の長短により影響さ
れるからである。例えば、動作終了後すぐに動作を再開
する場合には、トナーの帯電がほとんどそのまま残って
いるので、帯電状況は最初からほぼ安定している。これ
に対し、長期休暇後に初めて電源を投入するような場合
には、トナーの帯電がほとんど消失しているので、帯電
状況の安定までにはかなりの時間を要する。このために
は、動作終了およびその後の動作開始の時刻から待機時
間を算出し、初期制御時間決定手段で環境条件のみなら
ずこの算出値をも加味して初期制御時間を決定するよう
にすればよい。

【００１１】さらには、環境測定手段による環境条件の
測定を、動作終了時と動作開始時との２回行い、待機時
間の前後での環境条件の変化に基づいて、初期制御時間
決定手段における初期制御時間の決定を行うようにして
もよい。

【００１２】なお、動作終了時および動作開始時として
は、画像形成動作そのものの終了時および開始時をもっ
てこれらに充ててもよい。あるいは開始時については、
動作開始を指令する操作がなされたとき（実機でいえば
スタートキーが押下されたとき）としてもよい。もしく
は、画像形成装置の電源がオフされたときおよびオンさ
れたときをもって動作終了時および動作開始時に充てて
もよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実
施の形態は、デジタルの画像信号に基づいて印刷用紙に
フルカラー画像を形成するタンデム式デジタルコピー機
である。

【００１４】（第１の実施の形態）第１の実施の形態に
係るコピー機１は、図１に示すように、原稿画像を読み
取るイメージリーダ部１０２と、読み取った画像を再現
するプリンタ部１０１とに大別される。イメージリーダ
部１０２には、原稿３９を置く原稿台３８と、原稿３９
を露光走査するスキャナ３０と、原稿画像を色分解し電
気信号として取り込むＣＣＤセンサ３１と、画像処理部
３２等とが設置されている。画像処理部３２は、ＣＣＤ
センサ３１が取り込んだ電気信号に対して各種の変換・
補正処理を行った後に、その電気信号をイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）の各再現色の画像データに変換するものである。

【００１５】一方、プリンタ部１０１には、プリントヘ
ッド部１７と、原稿３９に対応する静電潜像が形成され
る感光体ドラム１０と、静電潜像を対応する色のトナー
で可視像化する現像装置１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２
Ｋ（以下、色符号であるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは適宜省略す
る）と、現像後に感光体ドラム１０上に残留したトナー
を除去するクリーニング装置１５と、現像により可視化
されたトナー像を記録紙に転写するための転写ドラム１
６と、記録紙に転写されたトナー像を定着する定着装置
１８等とが配置されている。プリントヘッド部１７は、
信号処理部３２から入力される多値電気信号に対して感
光体および現像特性等の画像再現性に応じた階調補正を
行った後、信号をＤ／Ａ変換して露光データとし、この
露光データに基づき、レーザ光により感光体ドラム１０
を露光するものである。

【００１６】コピー機１の制御系を、図２により説明す
る。この制御系は、制御部２９を中心として構成されて
いる。制御部２９は、公知のＣＰＵを中心に、ＲＯＭ，
ＲＡＭ等を組み合わせて構成されたマイコンである。制
御部２９に組み込まれたＲＯＭには、コピー機１の制御
を実行するために必要な種々のプログラム類や、参照デ
ータ類等があらかじめ準備されて格納されている。ま
た、ＲＡＭには、演算処理の実行中に現れる数値等を一
時的に記憶するとともに、必要に応じて随時読み出すた
めの各種バッファが設けられている。

【００１７】制御部２９の入出力ポートには、スキャナ
３０と、ＣＣＤセンサ３１と、カウンタメモリ２６と、
プリントヘッド１７と、トナー補給モータ１４Ｙ，１４
Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋと、トナー濃度センサ１３Ｙ，１３
Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋと、湿度センサ２２と、温度センサ
２３と、操作・表示パネル２５等とが接続されている。
カウンタメモリ２６は、画像信号処理部３２から送られ
てくる８ビットデータを１レベルごとにカウントし記憶
するものであり、制御部２９により１スキャン分のデー
タが読み出された時点でデータを破棄するようになって
いる。制御部２９がカウンタメモリ２６から読み出すデ
ータは画像濃度情報であり、図５に示すようなヒストグ
ラムとして制御部２９に取得されるようになっている。
そして、このヒストグラムに基づき後述する方法にて１
スキャン分のトナーの予測消費量が算出されるのであ
る。

【００１８】続いて、図１に示すコピー機１の動作につ
いて説明する。まず、イメージリーダ部１０２におい
て、原稿台３８上の原稿３９がスキャナ３０により露光
走査される。この露光走査の反射光がＣＣＤセンサ３１
へ入射して、ここでこの反射光が光電変換され、画素ご
とに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の多値電気信
号として読み取られる。そして、この赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の多値電気信号は画像信号処理部３２
へ送信され、画像信号処理部３２によって、Ａ／Ｄ変
換、濃度変換、色補正処理、ＭＴＦ補正処理等がなされ
る。その後、各種の変換・補正の処理がなされた赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の多値電気信号は、イエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）のいずれか１つの各再現色の画像データに変換さ
れ、これがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に印字データとしてプリン
タ部１０１へ送信される。

【００１９】プリンタ部１０１においては、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）の順に現像が行われる。まずイエロー（Ｙ）につ
いて、プリントヘッド部１７により入力された印字デー
タは、画像再現特性に応じた階調補正がなされた後、Ｄ
／Ａ変換されて露光データとされる。そして、この露光
データに基づきプリントヘッド部１７から、一様に帯電
させられた感光体ドラム１０に対してレーザ光が露光さ
れる。かかる露光により、感光体ドラム１０上に原稿３
９に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、
現像装置１２Ｙにより可視化されトナー像とされる。一
方、トナー像が転写される記録紙は、給紙カセット２０
から最適な用紙サイズのものが給紙されてローラやベル
ト等の搬送デバイスにより転写ドラム１６まで搬送され
る。その後、記録紙は転写ドラム１６に吸着され、その
回転にしたがって搬送される。そして、転写ドラム１６
の回転により転写位置まで搬送された記録紙上に感光体
ドラム１０上のトナー像が転写される。

【００２０】その後、上記した原稿の読み取り、レーザ
露光による静電潜像の形成、現像、転写の各プロセス動
作がイエロー（Ｙ）に続き、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に行われる。そして、各再
現色のトナー像が重ね転写された記録紙は、さらに転写
ドラム１６の回転にしたがって搬送された後、転写ドラ
ム１６から分離されて、定着装置１８へと搬送される。
そして定着装置２８においてトナー像が転写された記録
紙が加熱され、これにより各色に対応したトナー像が溶
融してフルカラー画像にされるとともに、記録紙上に定
着される。画像定着後、記録紙は排紙トレイ１９に排出
される。以上の動作により、１枚分のフルカラーコピー
が行われる。

【００２１】ここで、現像に伴いトナーが消費されてい
くので、現像剤のトナー濃度が適正範囲内に保たれるよ
うに、適宜トナーを補給する必要がある。このため、コ
ピー機１では、トナー濃度センサでのトナー濃度検知に
よる方法とトナー消費量を予測する方法とを併用してト
ナー補給制御を行っている。そこで、コピー機１におけ
るトナー補給制御について、図３に示すフローチャート
を用いて詳細に説明する。

【００２２】（ステップ（以下、単に「Ｓ」と記す）
１）Ｓ１では、プリント指令が入力されたか否かが判定
される。そして、プリント指令が入力されるまでは待機
状態であり（Ｓ１：Ｎｏ）、プリント指令が入力される
と（Ｓ１：Ｙｅｓ）、Ｓ２に進む。

【００２３】（Ｓ２，Ｓ３）Ｓ２では、プリント指令が
入力されたときに、温度センサ２２により測定される温
度Ｔと、湿度センサ２３により測定される湿度Ｈとが、
プリント指令時の温度Ｔ₂ 、湿度Ｈ₂ として制御部２９
に読み込まれ記憶される。また、プリント指令時の時刻
ｔも時刻ｔ₂ として制御部２９に記憶される。そしてＳ
３では、前回のコピー終了時に取得された温度Ｔ₁ 、湿
度Ｈ₁ 、時刻ｔ₁ （後述するＳ１３の処理）との差が次
式により演算される。 ΔＴ＝｜Ｔ₁ −Ｔ₂ ｜ ΔＨ＝｜Ｈ₁ −Ｈ₂ ｜ Δｔ＝｜ｔ₁ −ｔ₂ ｜

【００２４】（Ｓ４）Ｓ４では、トナーの予測消費量に
基づいてトナー補給制御を行うコピー枚数である初期制
御枚数Ｘが、Ｓ３において演算されたΔＴ，ΔＨ，Δｔ
に基づき決定される。初期制御枚数Ｘは、ΔＴ，ΔＨ，
Δｔが大きいと大きな値が設定される。前回のコピー終
了時から環境要因が大きく変化していると、トナー濃度
センサ１３が検出する現像剤の見かけの透磁率が環境要
因に影響を受け、現像剤のトナー濃度を正確に検出する
ことができないからである。逆に、ΔＴ，ΔＨ，Δｔが
小さいと、初期制御枚数Ｘは小さな値が設定される。前
回のコピー終了時から環境要因がほとんど変化していな
いときは、短時間でトナー濃度センサ１３が現像剤のト
ナー濃度を正確に検出できるようになるからである。具
体的には、次の（１）式にしたがって初期制御枚数Ｘが
決定される。 Ｘ＝（ａ＋ｂ）×ｃ （１）

【００２５】（１）式におけるａは、表１に示す温度差
ΔＴにしたがって定まる係数ａ₀ ，ａ₁ ，ａ₂ のいずれ
かである。

【表１】

【００２６】同様に（１）式におけるｂは、表２に示す
湿度差ΔＨにしたがって定まる係数ｂ₀ ，ｂ₁ ，ｂ₂ の
いずれかである。

【表２】

【００２７】同様に（１）式におけるｃは、表３に示す
時間差Δｔにしたがって定まる係数ｃ₀ ，ｃ₁ ，ｃ₂ の
いずれかである。なお、表１の係数α₁ 〜α₃ 、表２の
係数β₁ 〜β₃ 、表３の係数γ₁ 〜γ₃ は、後述する第
２の実施の形態で使用されるものである。

【表３】

【００２８】（Ｓ５）Ｓ５では制御部２９によって、画
像信号処理部３２で処理された８ビットの画像データを
１レベルごとにカウントし記録しているカウンタメモリ
２６から、１スキャン分のドットカウント値が取得され
る。ドットカウント値は、トナーの予測消費量を算出す
るためのものである。

【００２９】（Ｓ６）Ｓ６では、トナーの予測消費量が
算出される。ここで、プリンタ部１０１における階調再
現は本来的には、色の再現範囲を広くできるよう図６に
示すようなリニア再現を狙いとしている。また、本実施
の形態に係るコピー機１においては、感光体ドラム１０
上のトナー付着量と画像濃度の関係は図７に示すような
関係にある。従って、画像濃度レベルと感光体ドラム１
０上のトナー付着量との関係は、図８に示すようなもの
でなければならない。よって図８により、画像濃度レベ
ルごとに１ドット当たり消費されるトナー量を予測でき
る。そして、Ｓ５にて取得されたドットカウント値に、
この１ドット当たり消費されるであろうトナー量をかけ
合わせることにより、各画像濃度レベルごとのトナーの
予測消費量が算出される。これを全画像濃度レベルにつ
いて積算することにより、１スキャン分のトナーの予測
消費量を算出することができるのである。実際の制御に
おいては、図８に示すグラフが制御部２９に付設された
ＲＯＭ内に、表４のような形のテーブルとして記憶され
ており、このテーブルに基づきトナーの予測消費量が算
出される。

【００３０】

【表４】

【００３１】（Ｓ７，Ｓ８）Ｓ７において、１枚分のプ
リントが行われる。そしてＳ８では、プリント枚数が初
期制御枚数Ｘに達したか否かが判定される。プリント枚
数が初期制御枚数Ｘに達している場合（Ｓ８：Ｙｅ
ｓ）、言い換えればトナー濃度センサ１３の検出値が安
定した後には、トナー濃度センサ１３の測定値に基づく
トナー補給制御を行うためにＳ９，Ｓ１０の処理を経て
Ｓ１１へ進む。一方、初期制御枚数Ｘに達していない場
合（Ｓ８：Ｎｏ）には、トナー濃度センサ１３の検出値
が安定していないため、ドットカウント値から算出され
るトナーの予測消費量に基づくトナー補給制御を行うの
でＳ９，Ｓ１０の処理を経ずにＳ１１へ進む。

【００３２】（Ｓ９，Ｓ１０）Ｓ９，Ｓ１０では、トナ
ー濃度センサ１３の測定値に基づくトナー補給制御にお
けるトナー補給量が決定される。すなわち、Ｓ９におい
て各色に対応する現像装置１２に設けられたトナー濃度
センサ１３により、トナー濃度の検出が行われる。そし
て、トナー濃度センサ１３により測定されたトナー濃度
を一定範囲内に保つようにトナー補給制御が行われる。
本実施の形態においては、トナー濃度は制御部２９のＲ
ＯＭに図９に示す湿度６０％時の出力特性（曲線Ｂ）を
通常時の湿度のテーブルデータとして記憶させて、トナ
ー濃度センサ１３の出力電圧から検出するようにし、ト
ナー濃度が６％となるようにトナー補給制御を行ってい
る。

【００３３】（Ｓ１１）Ｓ１１では、ドットカウント値
から算出されたトナーの予測消費量、あるいはトナー濃
度センサ１３の測定値に基づき算出されたトナー補給量
分のトナーが現像装置１２に供給される。実際のトナー
補給制御は、現像装置１２に設けられたトナー補給モー
タ１４の駆動を制御することにより行われる。

【００３４】（Ｓ１２）Ｓ１２では、プリントが終了し
たか否かが判定される。ここで、プリントが終了してい
ない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）には、Ｓ５に戻り、プリント
が終了するまでＳ５〜Ｓ１２の処理が繰り返される。一
方、プリントが終了した場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）には、
Ｓ１３へ進む。なお、「プリントが終了する」とは、Ｓ
１で入力されたプリント指令により指示された指示枚数
分のプリントが完了したことを意味する。

【００３５】（Ｓ１３）Ｓ１３では、温度センサ２３に
より測定されている温度Ｔと、湿度センサ２２により測
定されている湿度Ｈと、プリントが終了した時点におけ
る温度Ｔ₁ と、湿度Ｈ₁ とが制御部２９に読み込まれ記
憶される。また、このときの時刻ｔも時刻ｔ₁ として制
御部２９に記憶される。次回の画像形成時のＳ３におい
てΔＴ，ΔＨ，Δｔを演算するためである。

【００３６】このようにコピー機１におけるトナー補給
制御は、プリント枚数が初期制御枚数Ｘに達するまで
は、ドットカウント値から算出されるトナーの予測消費
量に基づき行われ、プリント枚数が初期制御枚数Ｘに達
した後は、トナー濃度センサ１３による実測定値と、ド
ットカウント値から演算されるトナーの予測消費量とに
基づき行われる。

【００３７】以上、詳細に説明したように本実施の形態
に係るコピー機１によれば、前回の動作終了時の環境条
件に基づきトナー濃度センサ１３の検出値が安定するま
でのプリント枚数である初期制御枚数Ｘが決定される。
そして、初期制御枚数Ｘを基準として、トナーの予測消
費量に基づくトナー補給制御と、トナー濃度センサ１３
による実測定値とトナーの予測消費量とに基づくトナー
補給制御とが切り替えられる。従って、温度や湿度とい
った環境要因の変動にかかわらず、適切なトナー濃度制
御が実行され、現像剤のトナー濃度が適正範囲内に維持
されるので高品質な画像が形成される。

【００３８】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
係るコピー機は、上記第１の実施の形態に係るコピー機
１とコピー機全体の機械的構成を同じくするものであ
り、その相違点はトナー補給の制御方法にある。以下、
このトナー補給の制御方法について図４に示すフローチ
ャートを用いて詳細に説明する。

【００３９】（Ｓ２１，Ｓ２２）Ｓ２１では、電源が投
入されたときに、温度センサ２２により測定される温度
Ｔと、湿度センサ２３により測定される湿度Ｈとが、電
源投入時の温度Ｔ₄ 、湿度Ｈ₄ として検知され制御部２
９に読み込まれ記憶される。また、電源投入時の時刻ｔ
も時刻ｔ₄ として制御部２９に記憶される。そしてＳ２
２では、前回のプリント終了時に取得された温度Ｔ₃ 、
湿度Ｈ₃ 、時刻ｔ₃ （後述するＳ３４の処理）との差が
次式により演算される。 ΔＴ＝｜Ｔ₃ −Ｔ₄ ｜ ΔＨ＝｜Ｈ₃ −Ｈ₄ ｜ Δｔ＝｜ｔ₃ −ｔ₄ ｜

【００４０】（Ｓ２３）Ｓ２３では、ドットカウント値
から算出されるトナーの予測消費量に基づいてトナー補
給制御のみを行う初期制御時間Ｙが、Ｓ２２において演
算されたΔＴ，ΔＨ，Δｔに基づき決定される。初期制
御時間Ｙは、ΔＴ，ΔＨ，Δｔが大きいと大きな値が設
定される。前回の電源オフ状態から今回の電源投入時ま
でに環境要因が大きく変化していると、トナー濃度セン
サ１３が検出する現像剤の見かけの透磁率が環境要因に
影響を受け、現像剤のトナー濃度を正確に検出すること
ができないからである。逆に、ΔＴ，ΔＨ，Δｔが小さ
いと、初期制御時間Ｙは小さな値が設定される。このよ
うに環境要因がほとんど変化していないときは、短時間
でトナー濃度センサ１３が現像剤のトナー濃度を正確に
検出できるようになるからである。具体的には、次の
（２）式にしたがって初期制御時間Ｙが決定される。 Ｙ＝（α＋β）×γ （２） ここで、（２）式におけるαは表１に示す温度差ΔＴに
したがって定まる係数α₀ ，α₁ ，α₂ のいずれかであ
る。また、βは表２に示す湿度差ΔＨにしたがって定ま
る係数β₀ ，β₁ ，β₂ のいずれかである。また、γは
表３に示す時間差Δｔにしたがって定まる係数γ₀ ，γ
₁ ，γ₂ のいずれかである。

【００４１】（Ｓ２４）Ｓ２４では、プリント指令が入
力されたか否かが判定される。そして、プリント指令が
入力されると（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、Ｓ２５に進む。一
方、プリント指令が入力されないとき（Ｓ２４：Ｎｏ）
には、Ｓ３３に進む。

【００４２】（Ｓ２５，Ｓ２６）Ｓ２５では制御部２９
によって、画像信号処理部３２で処理された８ビットの
画像データを１レベルごとにカウントし記録しているカ
ウンタメモリ２６から、１スキャン分のドットカウント
値が取得される。そしてＳ２６にて、取得されたドット
カウンタ値に基づきトナーの予測消費量が算出される。

【００４３】（Ｓ２７，Ｓ２８）Ｓ２７において、１枚
分のプリントが行われる。そしてＳ２８では、コピー機
の動作時間が初期制御時間Ｙに達したか否かが判定され
る。ここで、コピー機の動作時間が初期制御時間Ｙに達
している場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、言い換えればトナー
濃度センサ１３の検出値が安定した後には、トナー濃度
センサ１３の測定値に基づくトナー補給制御を行うため
にＳ２９，Ｓ３０の処理を経てＳ３１へ進む。一方、初
期制御時間Ｙに達していない場合（Ｓ２８：Ｎｏ）に
は、トナー濃度センサ１３の検出値が安定していないた
め、ドットカウント値から算出されるトナーの予測消費
量に基づくトナー補給制御を行うのでＳ２９，Ｓ３０の
処理を経ずにＳ３１へ進む。

【００４４】（Ｓ３１）Ｓ３１では、ドットカウント値
から算出されたトナーの予測消費量、あるいはトナー濃
度センサ１３の測定値に基づき算出されたトナー補給量
分のトナーが現像装置１２に供給される。実際のトナー
補給制御は、現像装置１２に設けられたトナー補給モー
タ１４の駆動を制御することにより行われる。

【００４５】（Ｓ３２）Ｓ３２では、プリントが終了し
たか否かが判定される。プリントが終了していない場合
（Ｓ３２：Ｎｏ）には、Ｓ２５に戻り、指示枚数分のプ
リントが終了するまでＳ２５〜Ｓ３２の処理が繰り返さ
れる。一方、プリントが終了した場合（Ｓ３２：Ｙｅ
ｓ）には、Ｓ２４へ戻り待機状態となる。

【００４６】（Ｓ３３）Ｓ３３では、コピー機の電源が
オフされたか否かが判定される。電源がオフされていな
い場合（Ｓ３３：Ｎｏ）には、Ｓ２４に戻り待機状態と
なる。一方、電源がオフされた場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）
には、Ｓ３４へ進む。

【００４７】（Ｓ３４）Ｓ３４では、温度センサ２２に
より測定されている温度Ｔと、湿度センサ２３により測
定されている湿度Ｈとの電源オフ時における温度Ｔ
₃ と、湿度Ｈ₃ とが制御部２９に読み込まれ記憶され
る。また、このときの時刻ｔも時刻ｔ₃ として制御部２
９に記憶される。次回の画像形成時のＳ２２においてΔ
Ｔ，ΔＨ，Δｔを演算するためである。

【００４８】このようにコピー機におけるトナー補給制
御は、動作開始からの経過時間が初期制御時間Ｙに達す
るまでは、ドットカウント値から算出されるトナーの予
測消費量に基づき行われ、動作開始からの経過時間が初
期制御時間Ｙに達した後は、トナー濃度センサ１３によ
る実測定値と、ドットカウント値から算出されたトナー
の予測消費量とに基づき行われる。

【００４９】以上、詳細に説明したように本実施の形態
に係るコピー機によれば、前回の動作終了時の環境条件
に基づき、トナー濃度センサ１３の検出値が安定するま
でにかかる動作開始からの経過時間である初期制御時間
Ｙが決定される。そして、初期制御時間Ｙを基準とし
て、トナーの予測消費量に基づくトナー補給制御と、ト
ナー濃度センサ１３による実測定値とトナーの予測消費
量とに基づくトナー補給制御とが切り替えられる。従っ
て、温度や湿度といった環境要因の変動にかかわらず、
適切なトナー濃度制御が実行され、現像剤のトナー濃度
が適正範囲内に維持されるので高品質な画像が形成され
る。

【００５０】なお、本実施の形態は単なる例示にすぎ
ず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本
発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改
良、変形が可能である。例えば、上記した実施の形態で
は、初期制御枚数Ｘあるいは初期制御時間Ｙを超えた後
のトナー補給制御をトナー濃度センサ１３およびカウン
タメモリ２６により行っているが、トナー濃度センサ１
３のみで制御することも可能である。また、初期制御枚
数Ｘあるいは初期制御時間Ｙを決定する要因として、温
度と湿度と待機時間を採用しているが、待機時間を採用
せずに温度と湿度のみとしても十分な効果を得ることが
可能である。さらに本発明はフルカラーのコピー機のみ
ならず、モノクロのコピー機やレーザプリンタ等にも適
用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、トナーの予測消費量に基づいてトナーの補給制
御が行われる初期制御時間を、温度や湿度といった環境
条件等に基づいて決定することとしたので、環境要因の
変動等にかかわらず適切なトナー濃度制御を行い、現像
剤のトナー濃度を適正範囲内に維持しつつ高品質な画像
を形成できる画像形成装置が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係るコピー機の全体構成図
である。

【図２】図１のコピー機の制御系を示したブロック図で
ある。

【図３】図１のコピー機におけるトナー補給制御におけ
る処理ルーチンを示したフローチャートである。

【図４】第２の実施の形態に係るコピー機におけるトナ
ー補給制御における処理ルーチンを示したフローチャー
トである。

【図５】カウンタメモリに取り込まれる画像濃度情報の
ヒストグラムである。

【図６】画像濃度に対する画像濃度レベルを示したグラ
フ（狙い）である。

【図７】画像濃度に対する感光体ドラム上に付着するト
ナー量を示したグラフである。

【図８】感光体ドラム上に付着するトナー量に対する画
像濃度レベルを示したグラフである。

【図９】磁気式トナー濃度センサの出力特性を示した図
である。

【符号の説明】

１ コピー機 １０ 感光体ドラム １２ 現像装置 １３ トナー濃度センサ １７ プリントヘッド部 ２２ 湿度センサ ２３ 温度センサ ３０ スキャナ ３１ ＣＣＤセンサ ３２ 画像信号処理部 １０１ プリンタ部 １０２ イメージリーダ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に基づいて表面に静電潜像が形
   成される感光体と、前記静電潜像上にトナーを付与して
   トナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナー
   を補給する補給手段と、前記画像信号に基づいてトナー
   の予測消費量を決定する予測手段と、前記現像手段内の
   現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段とを
   有し、前記感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に
   転写して画像を形成する画像形成装置において、 画像形成に影響する環境条件を測定する環境測定手段
   と、 前記予測手段が決定した予測消費量に基づいて前記補給
   手段の駆動制御を行う第１補給制御手段と、 前記トナー濃度検出手段が検出したトナー濃度に基づい
   て前記補給手段の駆動制御を行う第２補給制御手段と、 前記第１補給制御手段が前記補給手段の駆動制御を行う
   べき初期制御時間を前記環境測定手段が測定した環境条
   件に基づいて動作開始時に決定する初期制御時間決定手
   段とを有し、 動作開始から前記制御実行時間が経過するまでは前記第
   １補給制御手段の制御によりトナーを補給しつつ画像形
   成を行い、前記制御実行時間が経過した後は前記第２補
   給制御手段の制御によりトナーを補給しつつ画像形成を
   行うことを特徴とする画像形成装置。