WO2007091507A1

WO2007091507A1 - 現像剤供給装置、現像剤供給制御方法および現像剤供給制御プログラム

Info

Publication number: WO2007091507A1
Application number: PCT/JP2007/051902
Authority: WO
Inventors: Naoki Takahashi; Kazumasa Hayashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2007-08-16
Also published as: JPWO2007091507A1; CN101379443A; US20090232524A1

Abstract

　一頁の画像の印字中においても二成分現像器のトナー濃度制御を安定に行い、また、複数頁が連続したその一連の印字においてもその間における印字動作の中断頻度を可能な限り少なくする画像形成装置を提供する。画像形成装置において、画像の印字中に計数したその画像の現像に係る画素の数および他の画像情報からトナー消費量を推定してその消費量分のトナーの補給を行う。この際、一頁の印字の途中でそれまでの計数値を取得し、消費量を推定して、その量に基づいて、当該頁の後半の印字動作中にトナー供給を行うものとする。それによって、トナー供給を前倒しで行うことができ、その分のトナー濃度の変動が抑えられる。

Description

明細書

現像剤供給装置、現像剤供給制御方法および現像剤供給制御プログラム技術分野

[0001] 本発明は、現像剤を使用する複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。特に、感光体のような像担持体に形成された静電潜像をトナーと磁性体キャリア（以下、単に「キャリア」という）とからなる二成分現像剤を用いて可視像ィ匕する現像器に対して、その消費したトナーを補給 (現像器へのこの補給を供給とも呼ぶ)して現像器内部のトナー濃度（二成分現像剤におけるトナーの割合)を所定の範囲内の水準に制御する技術に関する。

背景技術

[0002] トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた電子写真装置 (電子写真方式による画像形成装置）においては、その混合比によって出力画像 (装置が形成し出力した画像)の光学濃度（出力画像の光学濃度を画像濃度と呼び、また、光学濃度及び画像濃度を共に単に濃度とも呼ぶ)が影響を受ける。それゆえ、出力画像の濃度を安定化させるために、印字 (文字に限らず図形その他の画像全般の印刷）により消費された量に相当するトナーを現像器に補給して現像剤中のトナー濃度を所定の水準に制御することが不可欠である。そして、このような制御を行う従来のトナー供給装置力例えば特許文献 1に記載されている。

[0003] この特許文献 1に記載された従来のトナー供給装置は、静電潜像の現像により現像器内の変化した現像剤濃度を補正するために、即ち、現像器に供給するトナー量を制御するために、画像信号処理回路の出力信号のレベルを画素毎にカウント (積算)する (この手段を第 1の現像剤濃度制御手段と呼ぶ)ものとしている。

[0004] ここで、特許文献 1の画像形成装置では、同文献の図 1及び図 2のように、当該画像形成装置にその画像形成のための情報として入力された画像データの出力信号レベルを積算し (この積算された数量をビデオカウント数と呼ぶ)、ビデオカウント数に変換してこれを基にトナーの使用量に換算する。これによりその消費量を推定して現像器へトナーの補給を行うことは、現像剤の実際のトナー濃度を直接検出し、それに基づ、てトナーを補給するのとは異なる。その補給はあくまでも推定によるものであることから、現像器へのトナー補給槽からのトナー補給量や、現像器からのトナー消費量についての推定値力の変化が生ずると、また、消費系、補給系の性能変動により、現像器内の現像剤のトナー濃度すなわちトナー粒子とキャリア粒子の混合比が初期設定値 (規定値)より除々にずれてくることを特許文献 1は述べ、このずれを補正しないでおくと、トナー濃度が初期設定値の許容範囲力大きくずれてしまう課題があつたことを指摘している。

[0005] そこで、同文献に示された画像形成装置では、第 2の現像剤濃度制御手段を設け、この第 2の現像剤濃度制御手段を所定のタイミングで、例えば同装置における 1つのコピー動作の終了毎に、或はコピー数が所定枚数に達したとき毎に、或はビデオカウント数が所定値に達したとき毎に、等のタイミングで、作動させて感光体ドラム上に参照用の画像を形成するものとし、これで得られるパッチ状の参照トナー像 (濃度パッチと呼ぶ）に LED等の光源力光を照射し、その反射光を光電変換素子で受光している。このとき、この光電変換素子の出力信号は参照トナー像の濃度に対応するから、結局この出力信号は現像器内の二成分現像剤のトナー濃度に対応する。

[0006] そして、同装置は、現像剤の規定トナー濃度 (初期設定値におけるトナー濃度)と現像器内の実際のトナー濃度とを比較して、光電変換素子によって検出された現像剤の実際のトナー濃度が規定値よりも小である場合には、つまり、トナーが補給不足である場合には、不足分のトナーを現像器に補給する。一方、実際のトナー濃度が規定値よりも大である場合には、つまり、トナーが過剰補給である場合には、出力信号に基づいて現像剤中の過剰トナー量を算出して、その後の原稿による画像形成に際しては、この過剰トナー量が無くなるようにトナーを補給するものとし、例えば、過剰トナー量を相殺するように 1つの画像当りのトナー補給量を算出し、トナーを補給させるとカゝ、過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに画像を形成させ、即ち、トナー無補給で画像を形成して過剰トナー量を消費させる等の制御を行う。

[0007] 特許文献 1では、このように、画像信号処理回路の出力信号のレベルを画素毎にカウントする第 1の現像剤濃度制御手段と共に、参照画像を形成し、その画像濃度を検知して現像器へのトナーの補給についての過不足を制御する第 2の現像剤濃度制御手段を設けることで、第 1の現像剤濃度制御手段のみでは現像器内の現像剤のトナー濃度すなわちトナー粒子とキャリア粒子の混合比が初期設定値 (規定値)より除々にずれてトナー濃度が初期設定値の許容範囲力も大きくずれてしまう課題が解決できることを開示して、る。

特許文献 1 :特許第 3053915号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら上記の従来の画像形成装置においては、その頁の印字が終了した時点で当該頁の印字画素数 (像形成がされた (トナーが付着した)画素の数。単に画素数とも呼ぶ）が確定するので、その後でないとトナー補給が開始されない。そこで、全面ベタ画像 (画像の全面に渡ってその出力画像における色材での被覆率が 100% に近、画像)のような印字率（印字された頁における色材での被覆率)の高、画像を印字すると、現像器内部のトナー濃度が急激に下がるが、トナー供給はその頁の印字終了後または次頁の印字中に行われるので、それまでの間はトナー濃度が低くなつた状態のままとなる。それゆえ、ベタ画像を印字した次の頁は、濃度の低い画像が印字されてしまうことになる。

[0009] すなわち、平常時のトナー濃度が高い場合や、現像器が十分に大きく現像剤の量が十分に多い場合には、現像器内のトナーの量が十分であるので、トナー濃度の低下も小さぐ画像濃度の低下具合も小さい。しかし、近年、装置の小型化が進んできて、る状況にぉ、ては、現像器内部に存在するトナーの量が少なくなつてきて、るので、印字時におけるトナー濃度の変動が大きぐ特にベタ画像を印字すると次頁の印字画像の濃度が下がってしまう。

[0010] また、それを防ぐために、印字した画像の画素数を検出して、画素数の多!、画像を印字したときには、現像器内のトナー濃度の低下を防ぐように、次頁の印字前に消費した分のトナーを補給しょうとすると、その間印字動作が中断することになり、装置の生産性を低下させてしてしまうという課題があった。

[0011] 本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、トナーの適量な供給動作を一頁の画像の印字中においても適切なタイミングで行うことにより画像の印字画質の劣化を防止しながら、併せて複数頁が連続したその一連の印字においてもその間における印字動作の中断頻度を可能な限り少なくした画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0012] 本発明は、上記目的を達成するために、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給装置であって、複数の画素で構成された画像にっヽて画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像において消費

される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段と、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給手段とを含み備え、前記現像剤供給手段は、一の面の画像の形成において、その一の面の内の一部につ V、て推定された前記現像剤消費量に基づく量の現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に前記現像器に補給することを特徴としたものである。

[0013] また、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給装置であって、複数の画素で構成された画像につ!ヽて画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像において消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段と、前記現像剤消費量についての過去の所定の間におけるその平均値その他の平均的な値である平均現像剤消費量を算出する平均現像剤消費量算出手段と、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給手段とを含み備え、前記現像剤供給手段は、一の面の画像の形成期間内では、前記平均現像剤消費量算出手段にて算定された前記平均現像剤消費量に基づく量の現像剤を前記現像器に補給し、そして、その一の面の形成後における現像剤の補給は、前記現像剤消費量推定手段にて推定された前記現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給することを特徴としたものとしてもょ、。

[0014] また、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給にっヽての制御方法であって、複数の画素で構成された画像にっヽて画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数ステップと、一面又はその一部の画像にっ、て、前記画像濃度計数ステップにて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定ステップと、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給ステップとを含み有し、前記現像剤供給ステップは、一の面の画像の形成において、その一の面の内の一部について推定された前記現像剤消費量に基づく量の現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に前記現像器に補給することを特徴としたものとしてもょ、。

[0015] また、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給にっヽての制御方法であって、複数の画素で構成された画像にっヽて画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数ステップと、一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その現像において消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定ステップと、前記現像剤消費量についての過去の所定の間におけるその平均値その他の平均的な値である平均現像剤消費量を算出する平均現像剤消費量算出ステップと、可変量の現像剤を前記現像器に供給して補給する現像剤供給ステップとを含み有し、前記現像剤供給ステップは、一の面の画像の形成期間内では、前記平均現像剤消費量算出ステップにて算定された前記平均現像剤消費量に基づく量の現像剤を前記現像器に補給し、そして、その一の面の形成後における現像剤の補給は、前記現像剤消費量推定ステップにて推定された前記現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給することを特徴としたものとしてもよい。

発明の効果 [0016] 本発明は、このような構成を採用することにより、現像器内部の消費した分のトナーを一頁の画像の印字中における適切なタイミングで補給することができるので、一頁の画像の印字中においてもトナー濃度の変動を極力抑えることができる。特に、大量に消費する場合にも、トナーの供給を遅滞なく行うことができるので、連続で印字する際の画像濃度の低下を防ぎ、またその間における印字動作の中断を抑制することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]第 1の実施例における画像形成装置の概略構成図

[図 2]トナー濃度制御部の一部のブロック図

[図 3]基準パターンの例を説明するための図

[図 4]間欠印字動作時のタイムチャート

[図 5]連続印字動作時のタイムチャート

[図 6]トナー供給動作のフローチャート

[図 7]濃度センサの構成図

[図 8]トナー濃度制御部における積算部の構成について別の例を示すブロック図

[図 9]第 2の実施例における画像形成装置の概略構成図

[図 10]実施例 2でのタイムチャート図

[図 11]実施例 2におけるトナー供給動作のフローチャート

発明を実施するための最良の形態

[0018] 本発明の実施の第 1の形態は、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給装置であって、複数の画素で構成された画像につ！ヽて画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、一面又はその一部の画像にっ、て、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉ、て消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段と、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給手段とを含み備え、前記現像剤供給手段は、一の面の画像の形成において、その一の面の内の一部について推定された前記現像剤消費量に基づく量の現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に前記現像器に補給することを特徴としたものである。例えば、一の面の画像形成の開始から、その面の内の一部の画像形成が行われるまでの時間を計時する手段やライン数を計数する手段を用いて、その一の面の内の一部について前記現像剤消費量を推定する。

[0019] この構成によって、現像剤供給手段を、一の面である一頁の画像の形成において、その一の面の内の一部について推定された現像剤消費量に基づく量のトナーなどの現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に現像器に補給するものとすることで、例えば、一頁の印字動作におけるその半頁の印字がされた時点でトナーの補給を行うとき、その一頁の印字動作が終了した時点で、そのトナーの消費と補給のバランスが半頁分だけの不足ですむので、現像器内部のトナー濃度の変動を従来の略半分に抑えることができる。

[0020] 本発明の実施の第 2の形態は、本発明の実施の第 1の形態において、当該現像剤供給装置に、前記現像剤供給手段での現像剤の供給を制御する現像剤量制御手段をさらに備え、前記現像剤量制御手段は、前記現像剤消費量推定手段にて推定された前記現像剤消費量が予め定められた閾値を超えたときに、前記現像剤供給手段による現像剤の供給を行うように制御することを特徴としたものである。

[0021] この構成によって、現像剤量制御手段を、現像剤消費量推定手段にて推定された現像剤消費量が予め定められた閾値を超えたときに、現像剤供給手段によるトナーなどの現像剤の供給を行うように制御するものとすることで、例えばトナーの消費量が微少であるときのトナーの補給を控えて、補給が過剰になるような可能性を抑え、必要とするときの的確なトナーの補給によって、トナー供給の安定性を高めることができる。

[0022] 本発明の実施の第 3の形態は、本発明の実施の第 2の形態において、前記現像剤量制御手段は、前記現像器内の現像剤の量が予め定められた標準量となるように前記現像剤供給手段が供給する現像剤の量の補正する補正制御をさらに行!、、前記現像剤消費量推定手段が推定した前記現像剤消費量の前回の補正からの集計値を、前記画像の一の面の内の一部についてその形成の終了毎、およびその一の面の形成が終了する毎に求め、求めた集計値が予め定められた閾値を超えた場合に前記補正制御を行うことを特徴としたものである。

[0023] この構成によって、現像剤消費量推定手段が推定した現像剤消費量の集計値を、画像の一の面である一頁の内の一部についてその形成の終了毎に第 1の閾値と比較し、また、その一頁の形成が終了する毎に第 2の閾値と比較して、推定された現像剤消費量の集計値が第 1の閾値を超えたとき又は第 2の閾値を超えたときには、現像器内のトナーなどの現像剤の量が予め定められた標準量となるように現像剤供給手段が供給するトナーの量の補正を行うことで、前述した本発明の実施の第 3の形態におけるトナー供給について、さらに一頁の画像形成後に改めて所定の調節を行って、その安定性をより高めることができる。

[0024] 本発明の実施の第 4の形態は、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給装置であって、複数の画素で構成された画像につ！ヽて画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、一面又はその一部の画像にっ、て、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段と、前記現像剤消費量についての過去の所定の間におけるその平均値その他の平均的な値である平均現像剤消費量を算出する平均現像剤消費量算出手段と、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給手段とを含み備え、前記現像剤供給手段は、一の面の画像の形成期間内では、前記平均現像剤消費量算出手段にて算定された前記平均現像剤消費量に基づく量の現像剤を前記現像器に補給し、そして、その一の面の形成後における現像剤の補給は、前記現像剤消費量推定手段にて推定された前記現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給することを特徴としたものである。

[0025] この構成によって、現像剤供給手段を、一の面の画像の形成期間内では、平均現像剤消費量算出手段にて算定された平均現像剤消費量に基づく量のトナーなどの現像剤を前記現像器に補給するものとすることで、平均現像剤消費量は、過去の印字の履歴が全て反映されており、例えば定まった画像を印字する際におけるその現像剤消費量としての精度が非常に良いので、その一頁の印字動作の途中の時点でのトナーの補給を、その量を適切にして行うことができ、その間のトナー量の過不足誤差を非常に低くすることができる。また、現像剤供給手段を、その一の面の形成後における現像剤の補給では、現像剤消費量推定手段にて推定された現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給するものとすることで、一頁の印字に対して補給すべきトナーの量に誤差に伴う過不足があっても、一頁印字後には、その過不足が適切に修正できる。そして、これらのことが組み合わされて、現像器内部のトナー濃度の変動を、印字中においても、かつ印字後においても非常に低く抑えることができる。

[0026] 本発明の実施の第 5の形態は、本発明の実施の第 4の形態において、前記平均現像剤消費量算出手段は、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定手段が推定した現像剤推定消費量について、過去のそれらの平均値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均値との少なくとも 1つを前記平均現像剤消費量として算出することを特徴としたものである。

[0027] この構成によって、平均現像剤消費量算出手段を、過去の画像形成において現像剤消費量推定手段が推定した現像剤推定消費量にっ、て、過去のそれらの平均値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均値との少なくとも 1つを平均現像剤消費量として算出するものとすることで、平均的な値の算出を簡単'容易に行うことができる。

[0028] 本発明の実施の第 6の形態は、本発明の実施の第 4の形態において、前記平均現像剤消費量算出手段は、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定手段が推定した現像剤推定消費量について、過去のそれらの平均的な値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均的な値とを求め、そして、それらの前記平均的な値に基づ、て、それらの値の変動具合により互、の加重する割合を可変して前記平均現像剤消費量を算定することを特徴としたものである。

[0029] この構成によって、平均現像剤消費量算出手段を、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定手段が推定した現像剤推定消費量にっヽて、過去のそれらの平均的な値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均的な値とを求め、そして、それらの平均的な値に基づいて、それらの値の変動具合により互いの加重する割合を可変して平均現像剤消費量を算定するものとすることで、画像形成装置などの使用環境に応じてそれら 2つの平均的な値を必要に応じ組み合わせて用いることができ、その現像器に対しての現像剤供給のいっそうの最適化を図ることができる。

[0030] 本発明の実施の第 7の形態は、本発明の実施の第 1又は第 4の形態において、前記現像器は、現像剤を攪拌する現像剤攪拌手段を備えており、前記現像剤供給手段は、前記現像材攪拌手段が攪拌を停止する所定時刻以前に、前記現像器への現像剤の補給におけるその供給の動作を終了しまたは中断することを特徴としたものである。

[0031] この構成によって、現像剤供給手段を、現像材攪拌手段が攪拌を停止する所定時刻以前に、現像器への現像剤の補給におけるその供給の動作を終了しまたは中断するものとすることで、攪拌の停止直前に供給された現像剤を十分に攪拌しなヽまま、現像材攪拌手段がその攪拌を停止することを避け、そして、次回の現像が開始した直後における現像剤の攪拌状態を良好にすることができる。

[0032] 本発明の実施の第 8の形態は、本発明の実施の第 1又は第 4の形態において、前記画像濃度計数手段は、現像される画素の数を計数することを特徴としたものである

[0033] この構成によって、画像濃度計数手段を、現像される画素の数を計数するものとすることで、画素の画像濃度が 2値の場合について、画素毎の画像濃度の計数を簡単 •容易に行うことができる。

[0034] 本発明の実施の第 9の形態は、本発明の実施の第 1又は第 4の形態において、前記画像濃度計数手段は、前記画像濃度を、現像に係る複数の画素の並びによるパターンの別に応じ予め定めた係数での加重を行って計数することを特徴としたものである。

[0035] この構成によって、画像濃度計数手段を、画像濃度について、現像に係る複数の画素の並びによるパターンの別に応じ予め定めた係数での加重を行って計数するものとすることで、画像の形状による消費量の多少を含めて現像剤の消費量を算定することができ、現像剤消費量の算定をより綿密に行うことができる。 [0036] 本発明の実施の第 10の形態は、本発明の実施の第 9の形態において、前記画像濃度計数手段は、現像される画素の数と、現像される画素が連続して並んだ画像の部分の端部に位置する画素の数とをそれぞれ計数することを特徴としたものである。

[0037] この構成によって、画像濃度計数手段を、現像される画素の数と、現像される画素が連続して並んだ画像の部分の端部に位置する画素の数とをそれぞれ計数するものとすることで、画像の形状による消費量の多少力現像される画素が連続して並んだ画像の部分の端部とその部分の内部とにお、て顕著なので、現像剤消費量の綿密な算定を簡単'容易に行うことができる。

[0038] 本発明の実施の第 11の形態は、本発明の実施の第 1又は 4の形態において、前記画像濃度計数手段は、前記画像濃度を、その計数に係る画素の現像がされる時点又はその前後近傍の時点において計数することを特徴としたものである。例えば、露光のための信号力も画像の情報を得て、る場合に、露光された部分が現像位置近傍に達するまで、その情報による計数を遅延させる遅延手段を画像濃度計数手段に設ける。

[0039] この構成によって、露光位置へのレーザ光の発射の時点等ではなぐ露光された部分がその現像位置近傍にある時点で計数が行われる。これにより、紙ジャム等で印字動作の途中に異常停止したような場合に、露光後に未現像の領域が生じても、その未現像領域については計数されなくなる。したがって、露光位置へのレーザ光の発射の時点で計数する場合と比べて余計なトナー供給がなくなる。

[0040] 本発明の実施の第 12の形態は、本発明の実施の第 1又は 4の形態に係る現像剤供給装置を備えた画像形成装置である。

[0041] この構成によって、現像器内部の現像剤の濃度の変動を抑えた画像形成装置が実現できる。

[0042] 本発明の実施の第 13の形態は、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給にっヽての制御方法であって、複数の画素で構成された画像について画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数ステップと、一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数ステップにて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定ステップと、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給ステップと、を含み有し、前記現像剤供給ステツプは、一の面の画像の形成において、その一の面の内の一部について推定された前記現像剤消費量に基づく量の現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に前記現像器に補給することを特徴とした現像剤供給制御方法である。

[0043] この構成によって、現像剤供給を、一の面である一頁の画像の形成において、その一の面の内の少なくとも一部について推定された現像剤消費量に基づく量のトナーなどの現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に現像器に補給するものとすることで、例えば、一頁の印字動作におけるその半頁の印字がされた時点でトナーの補給を行うとき、その一頁の印字動作が終了した時点で、そのトナーの消費と補給のノ《ランスが半頁分だけの不足ですむので、現像器内部のトナー濃度の変動を従来の略半分に抑えることができる。

[0044] 本発明の実施の第 14の形態は、本発明の実施の第 13の形態において、当該現像剤供給制御方法は、前記現像剤供給手段での現像剤の供給を制御する現像剤量制御ステップをさらに有し、前記現像剤量制御ステップは、前記現像剤消費量推定ステップにて推定された前記現像剤消費量が予め定められた閾値を超えたときに、前記現像剤供給ステップによる現像剤の供給を行うように制御することを特徴としたものである。

[0045] この構成によって、現像剤量制御を、現像剤消費量推定ステップにて推定された現像剤消費量が予め定められた閾値を超えたときに、現像剤供給ステップによるトナーなどの現像剤の供給を行うように制御するものとすることで、例えばトナーの消費量が微少であるときのトナーの補給を控えて、補給が過剰になるような可能性を抑え、必要とするときの的確なトナーの補給によって、トナー供給の安定性を高めることができる。

[0046] 本発明の実施の第 15の形態は、本発明の実施の第 14の形態において、前記現像剤量制御ステップは、前記現像器内の現像剤の量が予め定められた標準量となるように前記現像剤供給手段が供給する現像剤の量の補正する補正制御をさらに行、、前記現像剤消費量推定ステップが推定した前記現像剤消費量の前回の補正からの集計値を、前記画像の一の面の内の一部についてその形成の終了毎、およびその一の面の形成が終了する毎に求め、求めた集計値が予め定められた閾値を超えた場合に前記補正制御を行うことを特徴とした現像剤供給制御方法である。

[0047] この構成によって、現像剤消費量推定ステップで推定した現像剤消費量の集計値を、画像の一の面である一頁の内の一部についてその形成の終了毎に第 1の閾値と比較し、また、その一頁の形成が終了する毎に第 2の閾値と比較して、推定された現像剤消費量が第 1の閾値を超えたとき又は第 2の閾値を超えたときには、現像器内のトナーなどの現像剤の量が予め定められた標準量となるように現像剤供給ステップで供給するトナーの量の補正を行うことで、前述した本発明の実施の第 12の形態におけるトナー供給について、さらに一頁の画像形成後に改めて所定の調節を行って、その安定性をより高めることができる。

[0048] 本発明の実施の第 16の形態は、現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給にっヽての制御方法であって、複数の画素で構成された画像について画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数ステップと、一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その現像におヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定ステップと、前記現像剤消費量につ!、ての過去の所定の間におけるその平均値その他の平均的な値である平均現像剤消費量を算出する平均現像剤消費量算出ステップと、可変量の現像剤を前記現像器に供給して補給する現像剤供給ステップとを含み有し、前記現像剤供給ステップは、一の面の画像の形成期間内では、前記平均現像剤消費量算出ステップにて算定された前記平均現像剤消費量に基づく量の現像剤を前記現像器に補給し、そして、その一の面の形成後における現像剤の補給は、前記現像剤消費量推定ステップにて推定された前記現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給することを特徴とした現像剤供給制御方法である。

[0049] この構成によって、現像剤供給を、一の面の画像の形成期間内では、平均現像剤消費量算出ステップにて算定された平均現像剤消費量に基づく量のトナーなどの現像剤を前記現像器に補給するものとすることで、平均現像剤消費量は、過去の印字の履歴が全て反映されており、例えば定まった画像を印字する際におけるその現像剤消費量としての精度が非常に良いので、その一頁の印字動作の途中の時点でのトナ一の補給を、その量を適切にして行うことができ、その間のトナー量の過不足誤差を非常に低くすることができる。また、現像剤供給を、その一の面の形成後における現像剤の補給では、現像剤消費量推定ステップにて推定された現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給するものとすることで、一頁の印字に対して補給すべきトナーの量に誤差に伴う過不足があっても、一頁印字後には、その過不足が適切に修正できる。そして、これらのことが組み合わされて、現像器内部のトナー濃度の変動を、印字中においても、かつ印字後においても非常に低く抑えることができる。

[0050] 本発明の実施の第 17の形態は、本発明の実施の第 16の形態において、前記平均現像剤消費量算出ステップは、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定ステツプが推定した現像剤推定消費量について、過去のそれらの平均値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均値との少なくとも 1つを前記平均現像剤消費量として算出することを特徴とした現像剤供給制御方法である。

[0051] この構成によって、平均現像剤消費量算出を、過去の画像形成において現像剤消費量推定ステップで推定した現像剤推定消費量につ!ヽて、過去のそれらの平均値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均値との少なくとも 1つを平均現像剤消費量として算出するものとすることで、平均的な値の算出を簡単'容易に行うことができる。

[0052] 本発明の実施の第 18の形態は、本発明の実施の第 16の形態において、前記前記平均現像剤消費量算出ステップは、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定ステップが推定した現像剤推定消費量につ!、て、過去のそれらの平均的な値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均的な値とを求め、そして、それらの前記平均的な値に基づ、て、それらの値の変動具合により互、の加重する割合を可変して前記平均現像剤消費量を算定することを特徴とした現像剤供給制御方法である。

[0053] この構成によって、平均現像剤消費量算出を、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定ステップで推定した現像剤推定消費量につ!ヽて、過去のそれらの平均的な値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均的な値とを求め、そして、それらの平均的な値に基づいて、それらの値の変動具合により互いの加重する割合を可変して平均現像剤消費量を算定するものとすることで、画像形成装置などの使用環境に応じてそれら 2つの平均的な値を必要に応じ組み合わせて用いることができ、その現像器に対しての現像剤供給のいっそうの最適化を図ることができる。

[0054] 本発明の実施の第 19の形態は、本発明の実施の第 13又は 16の形態において、前記画像濃度計数ステップは、前記画像濃度を、その計数に係る画素の現像がされる時点又はその前後近傍の時点において計数することを特徴とした現像剤供給制御方法である。

[0055] この構成によって、露光位置へのレーザ光の発射の時点等ではなぐ露光された部分がその現像位置近傍にある時点で計数が行われる。これにより、紙ジャム等で印字動作の途中に異常停止したような場合に、露光後に未現像の領域が生じても、その未現像領域については計数されなくなる。したがって、露光位置へのレーザ光の発射の時点で計数する場合と比べて余計なトナー供給がなくなる。

[0056] 本発明の実施の第 20の形態は、本発明の実施の第 13又は 16の形態に係る現像剤供給制御方法における手順を現像剤供給装置に実行させるための現像剤供給制御プログラムである。

[0057] この構成によって、現像器内部の現像剤の濃度の変動を抑えた現像剤供給装置又は画像形成装置が実現できる。

[0058] 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

(実施例 1)

図 1は、本発明に係る第 1の実施例としての現像剤供給装置を備え、書類の複写機能などを有した画像形成装置 (本装置と呼ぶ)の概略構成図を示す。

[0059] 図 1において、この画像形成装置は、大きく分けて、入力された画像データを処理する画像信号処理部、画像信号処理部で処理された画像データに基づヽて感光体を露光するために発生された光をその感光体へ導くレーザ光学系部、電子写真プロセスにより可視画像を形成する画像形成部、本発明に係る現像剤供給装置であって画像形成部の現像器にトナーを供給するトナー供給機構部およびトナー供給機構部を制御するトナー濃度制御部 1から構成される。

[0060] そして、それぞれはさらに次のとおり構成される。

[0061] 画像信号処理部は、入力された画像データに対して後述する各種の補正処理を行う画像信号処理回路 2および処理された画像データに基づいてレーザ駆動信号を生成するレーザ駆動回路 3から構成される。

[0062] レーザ光学系部は、レーザ駆動信号に基づいて発光するレーザ 4と、レーザ 4から発したレーザ光を掃引する回転多面鏡 5と、掃引された光を導くいわゆる fZ Θレンズ等のレンズ系 6と、導かれた光を感光体ドラム 7上へ指向させるミラー 8とから構成される。

[0063] 画像形成部は、電子写真プロセスを実現するものであり感光体ドラム 7を中心として、感光体ドラム 7の表面を一様に帯電させる帯電器 9と、帯電後レーザ光学系部によつて露光されてできた静電潜像にトナーを付着させて可視像ィ匕する現像器 10と、支持ローラ 11および 12で支持される中間転写ベルト 13上に可視像となったトナー像を転写する第 1転写器 14と、記録紙 15を搬送する搬送ローラ 16と、中間転写ベルト 13 上のトナー像を搬送ローラ 16で搬送されてくる記録紙 15に転写する第 2転写ローラ 1 7と、中間転写ベルト 13に転写されずに感光体ドラム 7上に残ったトナーを除去するクリーナ 18と、感光体表面に残っている残留電荷を除去する除電器 19とから構成される。

[0064] ここで、トナー像が転写された記録紙 15は、その後図示しない定着器によって熱と圧力を加えられ定着した後、本装置外に排出される。

[0065] また、現像器 10には、内部に収容されているトナーとキャリア力もなる現像剤を感光体ドラム 7の表面に付着させる現像スリーブ 20と、現像剤の混合比が均一になるように撹拌しながら現像器 10の内部を循環させる撹拌スクリュー 21および 22とを備えている。 [0066] また、中間転写ベルト 13の近傍には、中間転写ベルト 13上のトナー像の濃度を検出する濃度センサ 23が設置されて、る。

[0067] トナー濃度制御部 1およびトナー供給機構部は、現像プロセスにより感光体ドラム 7 に付着するトナーによって現像器 10内部のトナーの比率が低下することを防ぐために、必要に応じて現像器 10にトナーを供給する。

[0068] ここで、トナー濃度制御部 1は、入力された画像データからその画像の特性を検出する画像特性検出部 24と、画像特性検出部 24で検出された数値情報を積算して記憶する積算部 25と、積算部に記憶されている数値に基づいて消費したと思われるトナー量を推定する消費量推定部 26と、推定した消費量分のトナーを補給するために必要なトナー供給モータ 27の駆動時間を演算する供給量演算部 28と、これらを制御するトナー供給制御部 29とからなる。

[0069] また、トナー供給機構部は、トナー溜め 30から現像器 10にトナーを搬送する搬送スクリュー 31と、搬送スクリュー 31を駆動するトナー供給モータ 27と、トナー供給モータ 27の回転を搬送スクリュー 31に伝達するギア列 32と、供給量演算部 28で算出された駆動時間の間だけトナー供給モータ 27に駆動信号を出力するモータ駆動回路 33 とからなる。

[0070] なお、上記の各制御部等は、図示しな!、CPU (マイクロプロセッサ）によってそれぞれの動作が制御される構成として!/、る。

[0071] 以上の構成による画像形成装置において、その動作を次に説明する。

[0072] まず、画像形成の動作について述べる。

[0073] 最初に、入力された画像データは画像信号処理回路 2に入る。ここでは、スキュー補正と!/、つた画像の傾き補正に必要な画像処理を施される。画像信号処理回路 2は、処理した画像データを後段のレーザ駆動回路 3と画像特性検出部 24へ出力する。

[0074] ここで、レーザ駆動回路 3は、処理された画像データに基づいてレーザ 4を発光させるためのレーザ駆動信号を生成する。レーザ 4は、レーザ駆動回路 3が生成した駆動信号に基づいて発光する。そして、発光した光は、回転多面鏡 5、レンズ系 6およびミラー 8を経て感光体ドラム 7の表面を走査する。

[0075] このとき、感光体ドラム 7は、所定のタイミングで図中に示した矢印の方向に回転している。

[0076] 続いて、画像形成における電子写真プロセスをその順番に述べる。

[0077] まず、帯電器 9が、感光体ドラム 7の表面を一様な電位に帯電させる。

[0078] 次に、一様な電位に帯電している感光体ドラム 7の表面をレーザ光学系部力も照射される光で走査し、露光して、処理された画像データに対応した静電潜像を形成する。

[0079] その後、トナー粒子とキャリア粒子が混合した二成分現像剤を用いた現像器 10が、感光体ドラム 7上の静電潜像にトナーを付着させ可視像ィ匕する。ここで、現像器 10の内部では、撹拌スクリュー 21および 22が回転することで、トナーとキャリアが均一に混ざった状態になっている。

[0080] 以上までの流れで、感光体ドラム 7の表面に、処理された画像データに対応したトナー像が形成される。

[0081] 一方、支持ローラ 11および 12は、前述の露光のタイミングに合わせてその駆動が開始されている。そして、支持ローラ 11および 12が駆動されてそれぞれ自転すると、それに懸架されて、る中間転写ベルト 13がそれらの自転に連れられて図中の矢印の方向に回転する。

[0082] 以上のような状態において、第 1転写器 14は、回転している中間転写ベルト 13上に感光体ドラム 7上のトナー像を転写する。

[0083] 次に、第 2転写ローラ 17は、回転している中間転写ベルト 13上のトナー像を、搬送ローラ 16によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙 15に転写する。記録紙 15に転写されたトナー像は、この時点では記録紙 15の上に載っているだけであるので、その後、図示しない定着器で加熱および圧接され、定着されてから本装置外に排出される。

[0084] その後、クリーナ 18は、転写した後の感光体ドラム 7上に残っている残留トナーを除去する。それから、除電器 19が感光体ドラム 7上の残留電荷を除電して、一連の電子写真プロセスが完了する。

[0085] なお、ここでは、単色の画像形成装置の例を用いて説明して、るが、多色画像形成装置またはカラー画像形成装置の場合には、感光体ドラムおよび現像器を含むプロセス要素がカラーの構成色の数だけ並び、中間転写ベルト 13の上に各色のトナー像を重畳して画像を形成することになる。

[0086] 次に、本装置におけるトナー供給動作につ!、て述べて!/、く。

[0087] 前述の画像信号処理回路 2で画像処理された画像データは、画像特性検出部 24 にも入力される。そして、画像特性検出部 24は、その入力'処理された画像データに基づいてその画像の特性を検出する。具体的には、 1枚 (頁面）の画像における印字画素数 (印字がされる、すなわち現像がされる画素の数。単に画素数とも呼ぶ）、及びエッジ数、並びに所定のパターンに合致した旨の信号 (この信号の数をパターンマツチング数と呼ぶ)を積算部 25に出力する。印字画素はレーザ 4の駆動信号に基づいて定めることができる。

[0088] ここで、エッジ数とは、外形を矩形とした 1画素の 4辺の内、エッジとなっている辺の数である。従って、例えば、一面全ての画素が孤立点である場合には、エッジ数は画素数の 4倍となる。

[0089] また、主走査方向のエッジと副走査方向のエッジとは分けてカウントする。

[0090] 次に、積算部 25は、画素数、エッジ数およびパターンマッチング数をそれぞれ積算し記憶する。そして、トナー供給制御部 29によって消費量推定部 26は、積算部 25内部に記憶されている、その時までに印字した画像の特性情報 (画像特性情報と呼ぶ。本実施例では画素数、エッジ数及びパターンマッチング数）を、印字中の所定のタイミングで読み出す。

[0091] ここで、積算部 25には、入力'処理された画像データに応じて、その画素数、エッジ数および所定のパターンに一致した回数が積算されるが、その積算値は、 1頁の印字が開始する時にクリアされ、 1頁の印字中は積算されるものである。さらに、積算部 25は、印字中にもその読み出しが可能であり、読み出した時点で入力 '処理された画像データに対するその時までのそれぞれの積算値が取得可能である。本実施例では、トナー供給制御部 29によって消費量推定部 26は、 1頁の半分を印字した時点で一度、積算部 25で計数されている積算値を読み出し、更にその 1頁の印字が終了した時点で、再度積算部 25の積算値を読み出すものとしている（頁の半分を印字したときに読み出した積算値を半頁積算値と呼び、頁の印字が終了したときに読み出した積算値を全頁積算値と呼ぶ)。

[0092] また、半頁積算値を読み出すタイミングは、トナー供給制御部 29が、印字を開始してから半頁の画像データの処理が終了するまでに相当する時間を計時して決定する

[0093] 次に、トナー供給制御部 29によって消費量推定部 26は、まず積算部 25から読み出した半頁積算値に基づ!/、て、半頁分の印字にお!、て消費したトナーの量 (消費トナー量と呼ぶ)を推定する。具体的には、消費トナー量は、画像特性情報のそれぞれの積算値に所定の係数を乗じて加算したものである。ここで、この所定の係数は、あらかじめ実験的に求めた値である。また、この消費量推定部 26でも半頁毎に算出を行うものとし、半頁積算値に基づいて算出する半頁推定消費量と、全頁積算値に基づいて算出する全頁推定消費量との 2種類を算出する。

[0094] 次に、供給量演算部 28は、推定した量 (消費トナー量)のトナーを補給するのに必要な、トナー供給モータ 27の駆動時間を算出する。

[0095] ここで、トナー溜め 30内部に収容されているトナーは、トナー供給モータ 27が駆動する搬送スクリュー 31が回転することによって内部を搬送されて、現像器 10の内部に落下する。そして、トナー供給モータ 27はステッピングモータを使用しており、最大パルスレートを固定にしておけば、総ノルスによって搬送され現像器 10に供給されるトナー量は一意的に定まる。よって供給量演算部 28は、供給すべきトナー量からトナー供給モータの総パルス数を算出し、モータ駆動回路 33に出力する。なお、トナ一供給モータ 27の駆動開始および停止時にパルスレートを段階的に変化させるいわゆるスローアップおよびスローダウン動作をさせる場合にも、その変化の傾きを一定にしておけば総ノルス数と供給トナー量は相関が取れる。

[0096] また、モータ駆動回路 33は、入力される総パルス数によって対応する時間だけトナ一供給モータ 27を駆動する。そして、トナー供給モータ 27は、ギア列 32を通して搬送スクリュー 31を回転させ、所定の量のトナーを現像器 10に供給する。

[0097] また、ここでも半頁毎に算出を行うものとし、半頁推定消費量と全頁推定消費量のそれぞれについて、補給に必要なパルス数を算出する。

[0098] 図 2は、トナー濃度制御部 1の一部のブロック図を示す。 [0099] 図 2において、画像特性検出部 24は、画像の印字画素数を検出するピクセル検出回路 34と、画素が主走査方向のエッジであるかどうかを検出する主走査エッジ検出部 35と、同様に副走査方向のエッジであるかどうかを検出する副走査エッジ検出回路 36と、ある 1つの画素及びそれを中心とする周囲の画素力成る複数の画素があらかじめ設定されている基準パターン 38と一致することを検出するパターン検出回路 37と力らなる。

[0100] また積算部 25は、ピクセル検出回路 34の検出数をカウントするピクセルカウンタ 39 と、ピクセルカウンタ 39の値を一時的に記憶するピクセルレジスタ 43と、主走査エツジ検出回路 35の検出数をカウントする主走査エッジカウンタ 40と、主走査エッジカウンタ 40の値を一時的に記憶する主走査エッジレジスタ 44と、副走査エッジ検出回路 36の検出数をカウントする副走査エッジカウンタ 41と、副走査エッジカウンタ 41の値を一時的に記憶する副走査エッジレジスタ 45と、パターン検出回路 37の検出数を力ゥントするパターンカウンタ 42と、パターンカウンタ 42の値を一時的に記憶するパターンレジスタ 46とから構成される。

[0101] 以上の構成のトナー濃度制御部 1について、その動作は次のとおりである。

[0102] 図 1における画像信号処理回路 2で処理された画像データは、画像特性検出部 24 のピクセル検出回路 34、主走査エッジ検出回路 35、副走査エッジ検出回路 36およびパターン検出回路 37に並列に入力される。

[0103] ここで、主走査エッジ検出回路 35、副走査エッジ検出回路 36およびパターン検出回路 37に入力される画像データは、ある 1つの画素とそれを中心とする周囲の画素とから成る複数画素の画像データである。すなわち、主走査エッジ検出回路 35に入力されるのは、当該中心画素及びその左右の画素の画像データであり、副走査エツジ検出回路 36に入力されるのは当該中心画素及びその上下の画素の画像データである。また、パターン検出回路 37に入力されるのは、当該中心画素を中心とするサィズが 3 X 3画素の画像データである。このサイズは、あら力じめ設定されている基準パターン 38のサイズによって定まる。

[0104] 続ヽて、画像データが入力された画像特性検出部 24におヽて、そのピクセル検出回路 34、主走査エッジ検出回路 35、副走査エッジ検出回路 36およびパターン検出回路 37からそれぞれ出力される検出信号は、それぞれの条件に適合したときにハイレベル (デジタル電気信号における高電位）となる。

[0105] すなわち、ピクセル検出回路 34は、当該中心画素が印字画素 (像形成がされる（トナ一が付着する)画素)であるときにハイレベルの検出信号を出力し、それ以外のときにはローレベル (デジタル電気信号における低電位）のままとなる。

[0106] また、主走査エッジ検出回路 35は、当該中心画素が主走査方向のエッジであるかどうかを検出する。つまり、当該中心画素が印字画素であり、かつその左右のいずれかの画素が非印字画素 (像形成がされなヽ（トナーが付着しな、)画素）のときにハイレベルの検出信号を出力する。このとき、その左右の画素が共に非印字画素の時もあり得るので、検出信号は 2ビット必要となる。

[0107] また、同様に、副走査エッジ検出回路 36は、当該中心画素が印字画素であり、つその上下のいずれかの画素が非印字画素のときにハイレベルの検出信号を出力する。このときも、その上下の画素が共に非印字画素の時もあり得るので、検出信号は 2ビット必要である。

[0108] また、パターン検出回路 37は、当該中心画素及びその周囲の画素の印字画素の配置が、あらかじめ設定されている基準パターン 38と一致したときに検出信号を出力する。なお、検出信号の情報量 (必要とするビット数）は、基準パターンの個数によつて決められる。

[0109] 図 3は、本実施例で使用する基準パターン 38を示す。ここで、本実施例では当該中心画素を中心として最大 3 X 3画素を参照するものとし、図 3における黒が印字画素を、白が非印字画素を、斜線がどちらでもよいことを示す。

[0110] 図 3の（a)ないし (d)から分力るように、ここでは当該中心画素が局所的な角力どうかを検出している。そして、基準パターン 38が 4種なので、 0から 4までの信号を出力する必要があるため、検出信号には最低 3ビット必要となる。なお、このように基準パターンが決まっており、変更することのない場合には、 3 X 3画素の最大 9画素の画像信号カゝら組合せ論理回路で構成してもよヽ。

[0111] 再び図 2において、画像特性検出部 24で生成されたそれぞれの検出信号は、積算部 25の対応するカウンタに入力される。ここで、積算部 25において、そのピクセルカウンタ 39、主走査エッジカウンタ 40、副走査エッジカウンタ 41およびパターンカウンタ 42は、印字開始直前に各カウンタの値がクリアされ、その後、画像データが画像信号処理回路 2へ入力されてその 1頁分の画像の印字中はそれぞれの対応した検出信号を各カウンタに積算する。そして、それぞれの後段のピクセルレジスタ 43、主走査エッジレジスタ 44、副走査エッジレジスタ 45およびパターンレジスタ 46は、それぞれに対応するカウンタの値をその 1頁分の印字終了時にラッチして記憶する。

[0112] その後、積算部 25のピクセルレジスタ 43、主走査エッジレジスタ 44、副走査エッジレジスタ 45およびパターンレジスタ 46の各値は、後段の消費量推定部 26に入力され、それによつて消費量推定部 26が今回の印字で消費したと思われるトナー量を推定する。

[0113] ここで、その推定の処理自体は、それぞれのレジスタの値の関数として定義され、具体的にはそれぞれのレジスタの値に、所定の係数を乗じて総和をとつたものとしている。すなわち、ピクセルレジスタ 43に格納されている値を Cpix、主走査エッジレジスタ 44に格納されて!、る値を Cem、副走査エッジレジスタ 45に格納されて!、る値を Ces、そしてパターンレジスタ 46に格納されている値を Cpatとして、トナー消費量 Tc onは以下の式を用いて算出するものとして、る。

[0114] Tcon=Kl X Cpix+K2 X Cem+K3 X Ces+K4 X Cpat

ここで、係数である Kl、 Κ2、 Κ3および Κ4は、あらかじめ、実験により定めている。

[0115] 以上で、印字によるトナー消費量が推定できるので、本装置は、次に、その消費した分のトナーを補給する。このとき、供給量演算部 28は、補給すべきトナー量から必要なモータ駆動時間を算出する。また、モータ駆動回路 33は、供給量演算部 28が算出した駆動時間に基づいて、モータ駆動信号を生成する。

[0116] トナー濃度制御部 1の動作は以上のとおりである。

[0117] 引続き、本装置におけるトナー供給動作について、タイムチャートを用いて説明する。

[0118] 図 4および図 5は、印字動作時のタイムチャートを示す。ここで、図 4は、断続的に 2 頁の画像を印字するいわゆる間欠印字動作時のタイムチャートを示し、図 5は、連続して 2頁の画像を印字する連続印字動作時のタイムチャートを示す。 [0119] 図 4において、本装置は、 1頁目の印字の途中で半頁積算値 (半頁積算値 1)を取得し、半頁推定消費量およびその分のトナーの補給に必要なパルス数を算出して、半頁供給動作 (半頁供給 1)に入る。その後、 1頁の印字を終了した時点で全頁積算値 (全頁積算値 1)を取得し、全頁推定消費量および供給パルス数を算出するが、印字終了後すぐに現像器の駆動を停止するので、トナー供給動作は行わない。このとき、算出する消費量は、全頁積算値に基づいて算出される消費量から、すでに補給した半頁積算値に基づいて算出した消費量を差し引いた量である。ここで算出した量のトナーの供給は、次回の印字動作時に行われる。これは、現像器が駆動していない状態でトナーを供給すると、攪拌が行われないので現像器内部のトナー濃度に濃度むらが生じるゆえ、トナー供給は必ず現像器が駆動状態にあるときに行われるようにしているからである。

[0120] その後、時間が経過して 2頁目の印字が開始されると、まず、本装置は、前回の印字動作で消費した分のトナーを補給する。そして、半頁の印字が終了した時点で、今回の半頁積算値を取得し、半頁推定消費量を算出して半頁供給動作 (半頁積算値 2 )に入る。その後、 2頁目の印字が終了した時点で取得する 2頁目の全頁積算値に基づくトナーの供給は、次回の印字動作に繰り越す。

[0121] このように、本装置は、 1頁を前半と後半に分け、前半に消費したと推定する量のトナ一の補給を後半の印字動作中に行い、後半に消費したと推定する量のトナーの補給は、次回の印字動作の前半で行う。このときのトナー供給モータの駆動パルス信号 (パルスが出力される期間の状態模式)をトナー供給パルス信号 1に示す。これにより、トナーの消費とその分の補給とのタイミングを、従来の 1頁分の遅延から半頁分の遅延に短縮することができるため、現像器 10内のトナー濃度の変動をほぼ半分に抑えることができる。

[0122] ここで、トナーの供給動作を印字動作の終了と同じタイミングで終了させているのは、供給されたトナーが現像器 10の内部で十分に攪拌されるようにするためである。すなわち、通常、印字動作が終了しても、現像器 10は引続きさらに数秒程度駆動されるものとしているので、その間に、既に供給されたトナーが現像器 10内部の攪拌スクリューで十分に攪拌されるようにトナーの供給動作の終了タイミングを前述のとおり設定している。このようにトナーの供給動作は、攪拌スクリューの停止する所定時刻以前に終了しまたは中断する。

[0123] 次に、図 5にタイムチャートを示した連続印字動作時においても、基本的な動作は前述した間欠印字動作時の場合と同じである。ただし、連続印字動作においては、 1 頁目と 2頁目の間で現像器 10が停止することはないので、本装置は、 1頁目の後半に消費したと推定する量のトナーの補給を、 1頁目の印字終了後の全頁積算値を取得して全頁推定消費量を算出した時点で開始させる。連続印字動作を行うか否かによって、開始させるタイミングを切り替えるようにすればよい。なお、最終頁の後半で消費したと推定するトナーの補給を次回の印字動作に繰り越す点は同じである。

[0124] なお、ここでは、トナー供給モータ 27にはステッピングモータを用い、一定のパルスレートで駆動するものとして、駆動するパルスの数で供給するトナーの量を制御するものとした。しかし、これに限るものではなぐ例えば、現像器 10内部のトナー濃度のむらを抑える目的で、トナー供給時間をできる限り長くするために、最大パルスレートを変えて、供給するトナーの量を制御することも可能である。この場合のトナー供給モータの駆動パルス信号 (パルスが出力される期間の状態模式)を、図 4および図 5のそれぞれにおいて、トナー供給パルス信号 2として示す。この場合、トナー供給時間を一定にして、最大パルスレートを変えることで、単位時当たりの供給量ひいては総供給量を制御することになるが、単位時間当たりの供給量を比較的少なくできるので、現像器 10内のトナー濃度むらを抑えられる。

[0125] また、本実施例では、積算値の読み取りタイミングを得るために、印字開始力もの経過時間を計時して取得するようにした力これに限るものではない。画像のラスタ (ライン)数を数えることができるようハードウェアに組み込まれて、るラインカウンタを用いて、所定のライン数、例えば 1頁の総ライン数の半分を計数したときに積算値を取得するようにしてもよい。さらに、本実施例では、 1頁を 2分割して積算値を取得するようにしたが、 3分割またはそれ以上に分割してもよい。また、分割する際に、それらは等分でなくてもよい。さらに、環境要因やトナーの特性などによって分割数を異ならせるようにしてもよい。

[0126] また、消費量推定部 26が、積算部 25からの積算値を印字開始力も時系列的に読み出し、読み出した積算値に対して消費トナー量を逐次算出するようにしてもよい。 1 頁の印字が終わるまでに、消費トナー量が予め定められた閾値を超えたとき、供給量演算部 28が、その閾値に対応する駆動時間をモータ駆動回路 33に出力し、モータ駆動信号を生成する。消費トナー量が閾値を超えてモータ駆動信号が生成された場合、積算値はー且クリアされ、新たな積算が開始される。その積算は 1頁の印字が完了するまで継続される。 1頁の印字が完了するまでに消費トナー量のトナーが完全に補給された場合には、 1頁の印字が完了した時点での積算値に基づいて消費トナー量が推定され、その消費トナー量を次の印字に繰り越すため、推定された消費トナー量が、次の印字開始時の消費トナー量の初期値に設定される。 1頁の印字が完了するまでに消費トナー量のトナーが完全に補給されなかった場合には、その残りの量と 1頁の印字が完了した時点での積算値に基づく消費トナー量とを加算した量が、次の印字開始時の消費トナー量の初期値に設定される。

[0127] また、例えばトナーの消費量が微少であるとき、トナーの補給を控えるようにしてもよい。トナーの消費量が微小の場合、その補給動作により過剰にトナーが与えられる可能性がある。これを防ぐため、推定された消費量が予め定められた閾値を超えたときに、現像剤の供給を行うことができる。閾値を超えないときは、現像剤の供給を行わない。

[0128] また、本実施例では、積算値として取得した分の消費量を推定して補給するようにした。しかし、半頁積算値に基づいて推定した消費量を 2倍にした予測を行って、頁の後半の印字時に補給してもよい。そのときには、全頁積算値を取得して全頁推定消費量を算出した時点で、すでに補給を行った量との精算を行うことで予測による誤差をなくすことができる。

[0129] 以上、印字動作毎のタイムチャートによって、トナー供給動作について説明した。

[0130] 次に、本装置のトナー供給動作を、フローチャートを用いて説明する。

[0131] 図 6は、このトナー供給動作のフローチャートを示す。

[0132] 図 6において、本装置は、その処理を開始すると、印字動作について、まず、 CPU によっての印字指示（SI)があるまで待機する。そして、印字指示があると、図示しな V、用紙搬送制御部および画像形成プロセス制御部にぉ、て、印字動作が開始される（S2)。その後、 1頁の印字動作が終了すると印字終了処理が行われる（S3)。一方、その画像形成プロセスと並行して、トナー濃度制御部が、現像器 10内部のトナ一濃度制御動作を行う。

[0133] トナー濃度制御部は、まず、印字動作が開始されて、現像器 10が駆動されると、前回の印字動作によるトナー補給量に不足分があるかどうかを判断し (S4)、もし補給すべきトナー量があればその供給を開始する（S5)。この供給動作は、実際の印字動作に力かる時間の略半分の時間で終了するように設定する（S6)。補給すべきトナー量がなければ、この時間はなしとして、トナー供給動作が行われないようにする。

[0134] その後、印字動作が半分終了した時点、すなわち画像データが半分流れて半頁分の画素数およびその他のカウンタの計数が行われた時点で、各カウンタの値を読み出す (S7)。これらの値が、それぞれの半頁計数値となる。これらの半頁計数値に基づいて、半頁分のトナー消費量を推定する (S8)。ここで推定した値が、半頁分のトナ一推定消費量となる。半頁分のトナー推定消費量が算出されると、速やかにそれだけの量のトナー供給を開始する（S9)。ここでも、 S5から S6までと同様に、概ね半頁分の印字動作時間でトナー供給を行い、印字動作が終了する時間に合せてトナー供給を終了する（S10)。

[0135] その後、 1頁分の印字が終了した時点で当該頁の計数が全て完了するので、ここで全てのカウンタの値を読み出す (Sl l)。ここで読み出した各カウンタ値は、それぞれの 1頁分の計数値である全頁計数値である。これらの全頁計数値に基づいて、 S8と同様にして全頁分のトナー消費量を推定する（S12)。ここから、 S8において半頁計数値に基づいて推定したトナー消費量を差し引くことで、頁の後半部分で消費したと推定するトナー量、すなわち、 1頁で消費したと推定した量力まだ補給していない量を算出する（S13)。この差分の量のトナーは、次回の印字動作の前半において供給する。

[0136] 以上が、 1頁分の印字動作におけるトナー供給制御動作である。引続き印字すべき画像がある場合は、以上の処理を繰り返し行うことになる。

[0137] ところで、トナー供給量として算出した値は、あくまで推定値であるので、どうしても誤差が発生することは避けられない。そして、たとえ、 1回の供給における誤差は小さくとも、それが累積されていくことで、無視できない誤差に膨らんでいく可能性がある。よって、この累積誤差をキャンセルするための手段が必要となる。以下に、本実施例におけるその累積誤差をキャンセルするための濃度補正処理について説明する。

[0138] まず、濃度補正処理を行うためには、何らかの方法で現像器 10内のトナー濃度を検出することが必要となる。従来は、トナーとキャリアの混合比が変わると現像剤の透磁率が変わることを利用して、現像器 10の内部に透磁率センサを設置して検出を行つていた。しかし、この透磁率センサは比較的高価な部品であるゆえ、し力もカラー画像形成装置になるとシアン、マゼンタ、イェローおよび黒の 4つの現像器で画像形成を行うので、透磁率センサも 4個必要となりコストアップの要因となっていた。そこで、直接現像器内部の現像剤濃度を検出するのではなぐ予め定められた枚数の印字動作が行われたとき、所定のノターンで現像されたトナー像の濃度を検出することで現像器内部のトナー濃度を間接的に検出する方法がとられることもある。この場合、感光体ドラム 7上に濃度検出用のパターンを形成し、感光体ドラム近傍に設置した発光素子と受光素子力もなる安価な濃度センサを用いて検出を行う。そして、この場合においてさらに、コストを低減するため、感光体ドラム上のトナー像を検出するのではなぐ中間転写体上のトナー像を検出することもある。これは、カラー画像形成装置においては、感光体ドラム上で検出しょうとすると 4個の濃度センサが必要となるのに対し、中間転写体上のトナー像の検出では濃度センサが各色について共用できるからである。本実施例においても、中間転写ベルト上で濃度検出を行う。

[0139] 図 7は、その濃度センサの構成図を示す。図 7に示す濃度センサは、赤外光を発する発光素子 47と、当該赤外光を受光する受光素子 48および 49から構成される。ここで、発光素子 47は所定の入射角を持って中間転写ベルト 13に赤外光を照射する位置に取り付けられており、入射角と同じ反射角を持って対向する位置に直接反射光を受光する受光素子 48が位置している。一方、散乱光を受光する受光素子 49は、直接反射光が入らなヽ位置に配置されて、る。

[0140] このような構成において、濃度センサの動作を次に述べる。

[0141] 発光素子 47は、中間転写ベルト 13が回って、その上に濃度パッチ 50が形成されている位置になると所定の入射角をもって赤外光を照射する。照射された光は、濃度ノツチ 50すなわち所定のパターンで形成されたトナー像で反射する。反射する光のうち、直接反射した光は入射角と同じ反射角を受光素子 48に入射する。一方、トナ一像の表面で乱反射した光の一部が散乱光として受光素子 49に入射する。受光素子 48および 49のどちらで検出するかは、検出する色によって変える。すなわち、シァン、マゼンタ、イェローの 3色は、散乱光によって濃度検出する。これらについては、中間転写ベルト 13上のトナー濃度が高くなると、それだけトナーの付着量も多くなるのでそれだけ散乱光成分の光量も多くなり、受光素子 49の出力も高くなるからである。一方、黒については直接反射光を利用する。黒トナーは光を吸収してしまうので、散乱光成分の光は殆ど検出できなくなるからである。ここで、一般的に、中間転写べルトは黒で、その表面は比較的高い反射率を持っている。それゆえ、トナーがのっていないときには直接反射光の光量は多ぐまたトナー付着量が増えてくると、散乱光成分が増えて直接反射光成分が減ってくるので、受光素子 48のレベルで黒トナーの濃度が検出できるのである。

[0142] 次に、このような濃度センサを用いた濃度補正処理の手順について述べる。

[0143] その処理の手順としては、所定の枚数の印字動作が行われたことなどを契機にして、まず中間転写ベルト 13に濃度パッチ 50を形成し、その後、中間転写ベルト 13が回転して濃度センサ 23の位置に濃度パッチ 50が来たときに前述したように濃度検出を行う。ここで、検出された濃度とあらかじめ基準濃度の現像剤が入った状態で検出した濃度の差が累積誤差に相当する。よって、検出した濃度からトナー量の過不足を算出し、不足している場合には強制的に補給する。逆に多すぎる場合には、次回の印字から多すぎる分のトナー量を消費するまで供給しないようにする。

[0144] ここで、このような手順の濃度補正を行うことで、印字毎の消費量推定誤差の累積がキャンセルされ、予め定められた標準量に現像器内のトナー量を補正することができるが、その一方で、この濃度補正処理は、一般的に使用者の意思に関わらず行われるので、トナーを余分に消費したり、場合によっては連続印字中に印字が待たされたりするとヽぅ不利益も生じうる。

[0145] そこで、この補正処理は、できる限り行わない、または極力頻度を減らすことができれば、より望ましいので、本装置では、補正処理を、所定の枚数の印字動作が行われたときに行うのではなぐ濃度補正処理を行ってからのトナー消費量の推定値を積算し、トータルの消費量推定値が所定量を超えたときに行うものとしている。

[0146] 例えば、 1頁の半分を印字した時点で、消費量推定値の前回の補正からの集計値を求め、更にその 1頁の印字が全て終了した時点でもその集計値を求める。そして、求めた集計値を予め定められた閾値と比較し、求めた集計値がその閾値を超えて!/ヽる場合、濃度補正処理を実行する。

[0147] そうすることで、比較的誤差の少ない印字率の低い画像を印字するときには、濃度補正処理の間隔を広げることができ、さらに、トナーを大量に消費して誤差が累積したときには、濃度補正処理の間隔を狭くすることができて、現像器内のトナー濃度を様々な場合にぉ、て安定に制御することができるものとして、る。

[0148] なお、上述の累積誤差によって、消費量推定部 26が積算部 25から積算値を取得するタイミングを調整するようにしてもょ、。

[0149] 以上、濃度補正処理について説明した。

[0150] ところで、これまでに説明してきた動作は、通常の正常な印字動作におけるものである。しかし、実際には、ごくまれではあっても、記録紙の異常搬送いわゆる紙ジャム等に因り、装置が印字動作の途中で異常停止することもありうる。そのようなとき、感光体ドラム 7において、露光はされていても、現像は未だされていない（トナーが未だ転写されてヽなヽ)領域が存在することもある。

[0151] すなわち、積算部 25の入力元であって画素数の検出を行う画像特性検出部 24には、レーザ駆動回路 3にてレーザ駆動信号とされる画像データと同じデータ信号が流れているので、画素数の検出は、感光体ドラム 7周面上の露光位置へレーザ光を当該画素について発射する時点で行われる。一方、現像は、感光体ドラム 7と現像器 1 0の現像スリーブ 20が対向した現像位置にぉ、て行われるので、自転する感光体ドラム 7周面上の係る画素についての露光された部分がその現像位置に至った時点で、現像器 10内のトナーがその露光された部分に付着することで初めて消費される。

[0152] このようなことから、感光体ドラム 7周面における露光位置と現像位置との間の領域力露光はされていても現像には至っていない領域、すなわち、画素数の検出はされて、てもトナーの消費には至って!/、な、露光未現像領域となっており、画像特性検出部 24が出力する画素数には、この露光未現像領域についての印字画素数も含まれている。従って、紙ジャム等で印字動作の途中に異常停止したような場合には、この露光未現像領域についての印字画素数は、検出はされているがトナーは消費されて、な、ものなので、その分のトナーがその後のトナー供給動作にぉ、て余分に供給されること〖こなる。

[0153] このようなトナーの過供給を防ぐために、積算部 25の構成を図 2中に示した構成に代えて図 8に示した構成 (このように構成されたものを図 2中に示した積算部 25と特に区別するときには第二の積算部 50とも呼ぶ）としてもよい。つまり、第二の積算部 50 は、積算部 25の一類型であって、上述の露光未現像領域に係るトナーの過供給を無くすためのものである。

[0154] 図 8は、第二の積算部 50の構成を示すブロック図である。

[0155] 図 8において、積算部 25におけるものと同様のカウンタ（39〜42)とレジスタ（43〜 46)との間に、 4つのデータ（信号）のそれぞれについてバッファ（51〜54)及び積算カウンタ（55〜58)が設けられている。そして、各カウンタ（39〜42)は、 1ライン分のカウント (積算。積算カウンタにおける積算と区別するためこの説明の範囲においてはカウントと呼ぶ）を行うたびにそのカウント値をバッファ（51〜54)に格納した後リセッ卜する。

[0156] このような構成において、各カウンタ（39〜42)が 1ラインごとにカウントした値を、各カウンタがバッファ（51〜54)に格納していき、その後、トナー濃度制御部 1が、そのカウントがされた該当のラインが現像位置に来たのに同期して、各積算カウンタ（55 〜58)に積算させる。ここで、その積算の時と該当のラインが現像位置に来た時とは、同時であることが好ましいが、実用上ほぼ同時とみなせる程度のその前後近傍の時点でもよい。そして、その積算の時は、感光体ドラム 7の露光位置へレーザ光を発射した時点から、係る露光された部分がその現像位置に至る時間（自転する感光体ドラム 7の外周面上における所定距離の移動に力かる時間に当たる）分だけの遅延をなすタイマーなどの遅延手段によって得ることができる。

[0157] このようなバッファ（51〜54)及び積算カウンタ（55〜58)によって、画素数の積算を、そのタイミングを遅延させて、露光位置へのレーザ光の発射の時点ではなぐ露光された部分がその現像位置に至った時点で行うことができるので、上記の露光未現像領域が実質的になくなつたものとみなせる。従って、紙ジャム等で印字動作の途中に異常停止したような場合にも、積算された画素数はトナーの消費がされたものなので、その後のトナー供給動作において、トナーが、前述したように余分に供給されるようなことはない。

[0158] 以上述べてきたような構成 '動作により、画像形成装置において、印字動作が終了した時点で、トナーの消費と補給のバランスが、半頁分だけの不足ですむので、現像器 10内部のトナー濃度の変動を従来の略半分に抑えることができ、また、濃度補正処理を加えて、様々な場合にぉ、ても安定した濃度の画像を得ることができる。

[0159] なお、本実施例では、簡単のため単色の画像形成装置として説明したが、多色のカラー画像形成装置においても、各色独立に本トナー濃度制御装置を備えることで実現可能である。

[0160] また、本実施例では、積算部 25は、画像特性検出部 24が検出した印字画素ゃェッジ等の数を計数し、積算するものとしたが、画素がそのデータとして印字に係る濃度の情報を有する場合 (画素データがいわゆる多値である場合)、画像特性検出部 2 4が検出した印字画素やエッジ等におけるその濃度の情報 (多値データ)を、それぞれのカウンタが計数し、積算するものとしてもよい。

(実施例 2)

次に、本発明の第 2の実施例について説明する。本実施例では、その画像形成装置 (本装置と呼ぶ）は、実施例 1の画像形成装置の構成に加えてさらに、トナー濃度制御部 1に、本装置が印字した画像に対するトナー消費量データベースを備える。

[0161] 図 9は、本実施例における画像形成装置の概略構成図を示す。

[0162] 図 9において、トナー消費量データベース 61は、頁毎のトナー消費量の履歴を記憶しておき、本装置は、印字動作を行う毎に、最初からのトナー消費量の平均値 (平均トナー消費量と呼ぶ）と、直近 5頁のトナー消費量の平均値 (直近トナー消費量と呼ぶ)とを逐次算出する。

[0163] 電子写真の画像形成プロセスについては、実施例 1と同じである。

[0164] 以下に本構成の画像形成装置の動作について説明する。 [0165] 図 10は、本実施例におけるタイムチャート図を示す。

[0166] それぞれの初期値として、トナー消費量データベース 61には、予め、標準環境いわゆる NN環境 (温度 23度、湿度 50%環境）において 5%原稿（印字率が 5%の画像の原稿）を印字したときの平均的なトナー消費量が格納されて、る。

[0167] 図 10において、本装置は、 1頁目の印字時には、トナー消費量データベース 61に記憶されている、平均トナー消費量を供給量 1として供給する。その後、 1頁目の印字が終了した時点で 1頁目の積算値 1が取得できるので、その値に基づいて推定消費量を算出する。その後、算出された推定消費量の値は、トナー消費量データべ一ス 61に送られる。

[0168] そして、トナー消費量データベース 61に送られた推定消費量の値は、平均トナー消費量を更新するのに用いられる。具体的には、平均トナー消費量の更新値を Tav e、これまでの平均トナー消費量を Told、現在までの印字枚数を Pcount、今回の推定消費量を Tnowとすると、

Tave= ( (ToldX (Pcount— 1) +Tnow) /Pcount

で算出される。

[0169] また、推定消費量の値は、同時に、直近 5頁の直近トナー消費量 Tretの算出にも用いられる。ここで、直近トナー消費量 Tretは、最近 5頁分のトナー消費量の平均値であり、本装置が印字する度にその平均の対象が更新されるものとしており、その時の 6頁前より以前の推定消費量の値は破棄される。

[0170] なお、本装置では、直近トナー消費量は使用せず、平均トナー消費量を用いて、前倒しでトナーの供給を行うものとしている。

[0171] その後、本装置は、 1頁目で算出した推定消費量と 1頁目の印字動作時に供給した更新前の平均トナー消費量との差分は次回の印字時にその過不足を精算する。そして、 2頁目の印字時に供給される供給量 2は、

、 now— οΐά) + ave

と算出される。

[0172] このように、本装置は、印字動作を行うたびに、トナー消費量データベース 61の値を更新し、その更新した値を用いて次回の印字動作時における供給量を前もって算出しておくものとしている。

[0173] 次に、印字動作毎に行うトナー供給動作についてフローチャートを用いて説明する

[0174] 図 11は、本実施例におけるトナー供給動作のフローチャート図を示す。

[0175] 図 11において、本装置は、その処理を開始すると、印字動作について、まず、 CP Uによっての印字指示（S21)があるまで待機する。そして、印字指示があると、図示しな、用紙搬送制御部および画像形成プロセス制御部にぉ、て、印字動作が開始される（S22)。その後、 1頁の印字動作が終了すると印字終了処理が行われる（S23 )。一方、その画像形成プロセスと並行して、トナー濃度制御部が、現像器 10内部のトナー濃度制御動作を行う。

[0176] トナー濃度制御部は、まず、印字動作が開始されて、現像器 10が駆動されると、過去に推定したトナー消費量の履歴が記憶されているトナー消費量データベースを参照して、平均トナー消費量を算出する (S24)。その後、算出した分だけの量を供給する（S25)。この供給動作は、実際の印字動作が終了するまでに完了させる（S26)

[0177] その後、 1頁分の印字が終了した時点で当該頁の計数が全て完了するので、ここで全てのカウンタの値を読み出す (S27)。ここで読み出した各カウンタ値は、それぞれの 1頁分の計数値である全頁計数値である。これらの全頁計数値に基づいて、全頁分のトナー消費量を推定する (S28)。ここで推定したトナー推定消費量は、トナー消費量データベースに記憶され（S29)、データベースの内部では、平均トナー消費量が再計算される。そして、ここで推定したトナー推定消費量と、既に補給を行った平均トナー消費量との差分を算出する（S30)。このとき、平均トナー消費量の方が多ければ、トナーの過補給であるので、次回の印字動作において平均トナー消費量からこの差分の分を差し引いて補給する。逆にトナー推定消費量の方が多ければ、補給が不足しているので、次回の印字動作時には平均トナー消費量にこの差分を加算して補給する。

[0178] 以上が、 1頁分の印字動作におけるトナー供給制御動作である。引続き印字すべき画像がある場合は、以上の処理を繰り返し行うことになる。 [0179] なお、本実施例では、平均トナー消費量を用いて補給量を算出したが、その代わりにトナー消費量データベース 61に記憶されて、る直近トナー消費量の値を用いて補給量を算出してもよい。さらには、所定の割合でこれらを併合させてもよい。平均トナ一消費量は、過去の印字の履歴が全て反映されており、定まった画像を印字する際には非常に精度が良くなる。一方、非常に異なった画像を次々に印字させるような使い方では、直近トナー消費量を用いた方が精度の向上が期待できる。さらに、両方を所定の割合で併合させる場合において、その割合について、固定の分配率をあらかじめ設定してもよいし、使用者が自由に設定できるようにしてもよい。又は、取得した積算値力算出した推定消費量の変動具合から、割合を自動的に変更するようにしてもよい。このことによって、例えば、 1頁当たりの推定消費量の変動が少ない場合には、定形の文書を印字することが多いと考えられるので、自動的に平均トナー消費量の割合を高めることで、推定精度が向上させることができる。

[0180] また、本実施例では、トナー消費量データベース 61に記憶する平均トナー消費量および直近トナー消費量の値を、印字動作を行うたびに逐次更新するようにしたが、処理を簡単にするため、あら力じめ平均的なトナー消費量を決めて、固定値として使用するよう〖こしてもよい。その場合にも、消費すると予想される量のトナーを前倒しで供給することで、現像器内部のトナー濃度の変動を抑えるという本発明の効果が損なわれることはない。

[0181] また、直近トナー消費量を算出する際に、本実施例では直近 5頁分のトナー消費量の平均値としたが、その頁の数は他の頁数であってもよい。

[0182] また、平均トナー消費量を算出するときに、本実施例ではこれまでの全消費量を計算するようにしたが、概ねの平均値を求めるために、簡単にしてもよい。この場合、平均トナー消費量の更新値 Taveは、例えば

(Told X O. 9) + (Tnow X 0. 1)

とすることで、今回算出した推定消費量を平均トナー消費量の更新値に反映することができる。

[0183] また、本実施例では、簡単のため単色の画像形成装置として説明した力多色の力ラー画像形成装置においても、各色独立に本トナー濃度制御装置を備えることで実現可能である。

産業上の利用可能性

本発明に係るトナー濃度制御装置、トナー濃度制御方法およびトナー濃度制御プログラムは、主に二成分現像方式の電子写真プロセスを利用した画像形成装置において、そのトナー供給量を制御することで装置内のトナー濃度の変動を抑えることができ、所定の画質を維持することができる。さらに、二成分現像方式に限らず、一成分現像方式や、また粉体、液体その他の現像剤を用いて可視画像を形成する他の画像形成装置にも適用することが可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給装置であって、

複数の画素で構成された画像について画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、

一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段と、

可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給手段と、を含み備え、

前記現像剤供給手段は、一の面の画像の形成において、その一の面の内の一部につ 1、て推定された前記現像剤消費量に基づく量の現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に前記現像器に補給することを特徴とした現像剤供給装置。

[2] 前記現像剤供給手段での現像剤の供給を制御する現像剤量制御手段をさらに備え、

前記現像剤量制御手段は、前記現像剤消費量推定手段にて推定された前記現像剤消費量が予め定められた閾値を超えたときに、前記現像剤供給手段による現像剤の供給を行うように制御することを特徴とした請求項 1記載の現像剤供給装置。

[3] 前記現像剤量制御手段は、前記現像器内の現像剤の量が予め定められた標準量となるように前記現像剤供給手段が供給する現像剤の量の補正する補正制御をさらに行!、、前記現像剤消費量推定手段が推定した前記現像剤消費量の前回の補正からの集計値を、前記画像の一の面の内の一部についてその形成の終了毎、およびその一の面の形成が終了する毎に求め、求めた集計値が予め定められた閾値を超えた場合に前記補正制御を行うことを特徴とした請求項 2記載の現像剤供給装置

[4] 現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給装置であって、

複数の画素で構成された画像について画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数手段と、一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定手段と、

前記現像剤消費量についての過去の所定の間におけるその平均値その他の平均的な値である平均現像剤消費量を算出する平均現像剤消費量算出手段と、可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給手段と、を含み備え、

前記現像剤供給手段は、一の面の画像の形成期間内では、前記平均現像剤消費量算出手段にて算定された前記平均現像剤消費量に基づく量の現像剤を前記現像器に補給し、そして、その一の面の形成後における現像剤の補給は、前記現像剤消費量推定手段にて推定された前記現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給することを特徴とした現像剤供給装置。

[5] 前記平均現像剤消費量算出手段は、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定手段が推定した現像剤推定消費量について、過去のそれらの平均値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均値との少なくとも 1つを前記平均現像剤消費量として算出することを特徴とした請求項 4記載の現像剤供給装置。

[6] 前記平均現像剤消費量算出手段は、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定手段が推定した現像剤推定消費量につ!、て、過去のそれらの平均的な値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均的な値とを求め、そして、それらの前記平均的な値に基づ、て、それらの値の変動具合により互、の加重する割合を可変して前記平均現像剤消費量を算定することを特徴とした請求項 4記載の現像剤供給装置。

[7] 前記現像器は、現像剤を攪拌する現像剤攪拌手段を備えており、

前記現像剤供給手段は、前記現像材攪拌手段が攪拌を停止する所定時刻以前に、前記現像器への現像剤の補給におけるその供給の動作を終了しまたは中断することを特徴とした請求項 1又は 4記載の現像剤供給装置。

[8] 前記画像濃度計数手段は、現像される画素の数を計数することを特徴とした請求項 1又は 4記載の現像剤供給装置。

[9] 前記画像濃度計数手段は、前記画像濃度を、現像に係る複数の画素の並びによるパターンの別に応じ予め定めた係数での加重を行って計数することを特徴とした請求項 1又は 4記載の現像剤供給装置。

[10] 前記画像濃度計数手段は、現像される画素の数と、現像される画素が連続して並んだ画像の部分の端部に位置する画素の数とをそれぞれ計数することを特徴とした請求項 9記載の現像剤供給装置。

[11] 前記画像濃度計数手段は、前記画像濃度を、その計数に係る画素の現像がされる時点又はその前後近傍の時点において計数することを特徴とした請求項 1又は 4記載の現像剤供給装置。

[12] 請求項 1又は 4記載の現像剤供給装置を備えた画像形成装置。

[13] 現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給にっ、ての制御方法であって、

複数の画素で構成された画像について画素毎の画像濃度を計数する画像濃度計数ステップと、

一面又はその一部の画像にっ、て、前記画像濃度計数ステップにて計数されたその画像の計数値に基づき、その画像の現像にぉ、て消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定ステップと、

可変量の現像剤を前記現像器に補給する供給を行う現像剤供給ステップと、を含み有し、

前記現像剤供給ステップは、一の面の画像の形成において、その一の面の内の一部について推定された前記現像剤消費量に基づく量の現像剤を、その一の面の画像の形成の期間内に前記現像器に補給することを特徴とした現像剤供給制御方法。

[14] 前記現像剤供給手段での現像剤の供給を制御する現像剤量制御ステップをさらに有し、

前記現像剤量制御ステップは、前記現像剤消費量推定ステップにて推定された前記現像剤消費量が予め定められた閾値を超えたときに、前記現像剤供給ステップによる現像剤の供給を行うように制御することを特徴とした請求項 13記載の現像剤供給制御方法。

[15] 前記現像剤量制御ステップは、前記現像器内の現像剤の量が予め定められた標準量となるように前記現像剤供給手段が供給する現像剤の量の補正する補正制御をさらに行!ヽ、前記現像剤消費量推定ステップが推定した前記現像剤消費量の前回の補正からの集計値を、前記画像の一の面の内の一部についてその形成の終了毎、およびその一の面の形成が終了する毎に求め、求めた集計値が予め定められた閾値を超えた場合に前記補正制御を行うことを特徴とした請求項 14記載の現像剤供給制御方法。

[16] 現像剤を消費する現像器を具備して紙その他の記録媒体に画像の形成を行う画像形成装置に対し、その画像の形成の際に前記現像剤を前記現像器に供給する現像剤供給にっ、ての制御方法であって、

一面又はその一部の画像について、前記画像濃度計数手段にて計数されたその画像の計数値に基づき、その現像にぉヽて消費される現像剤の量である現像剤消費量を推定する現像剤消費量推定ステップと、

前記現像剤消費量についての過去の所定の間におけるその平均値その他の平均的な値である平均現像剤消費量を算出する平均現像剤消費量算出ステップと、可変量の現像剤を前記現像器に供給して補給する現像剤供給ステップと、を含み有し、

前記現像剤供給ステップは、一の面の画像の形成期間内では、前記平均現像剤消費量算出ステップにて算定された前記平均現像剤消費量に基づく量の現像剤を前記現像器に補給し、そして、その一の面の形成後における現像剤の補給は、前記現像剤消費量推定ステップにて推定された前記現像剤消費量と既に補給した量との差分を加減して供給することを特徴とした現像剤供給制御方法。

[17] 前記平均現像剤消費量算出ステップは、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定ステップが推定した現像剤推定消費量につ!ヽて、過去のそれらの平均値と

、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均値との少なくとも 1つを前記平均現像剤消費量として算出することを特徴とした請求項 16記載の現像剤供給制御方法。

[18] 前記前記平均現像剤消費量算出ステップは、過去の画像形成において前記現像剤消費量推定ステップが推定した現像剤推定消費量にっ、て、過去のそれらの平均的な値と、それらのうち最近の所定の間におけるもののみの平均的な値とを求め、そして、それらの前記平均的な値に基づいて、それらの値の変動具合により互いの加重する割合を可変して前記平均現像剤消費量を算定することを特徴とした請求項 16記載の現像剤供給制御方法。

[19] 前記画像濃度計数ステップは、前記画像濃度を、その計数に係る画素の現像がされる時点又はその前後近傍の時点において計数することを特徴とした請求項 13又は 16記載の現像剤供給制御方法。

[20] 請求項 13又は 16記載の現像剤供給制御方法における手順を現像剤供給装置に実行させるための現像剤供給制御プログラム。