(57)【要約】【課題】装置の大型化やコストを高騰させずにトナー濃度ムラを解消する。【解決手段】像担持体上に画像情報に応じた潜像を形成する光書込ユニットと、二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送スクリューと、搬送路上の予め定められた補給箇所で二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給装置と、像担持体上に形成された潜像を二成分現像剤により現像する現像ユニットと、画像情報を取得する画像情報取得部２１０３と、第１フィルタと第１フィルタより高精度な第２フィルタとのいずれかを用いて画像情報にフィルタ演算を行うことによりトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出し、算出したトナー補給量のトナーを補給するようにトナー補給装置を制御する補給制御部２１０２と、を備えた。【選択図】図１６
2010217335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、
前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、
前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、
前記画像情報を取得する取得手段と、
前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段と、
前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段のいずれかを用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出手段と、
算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記画像情報を少なくとも主走査方向で分割した分割単位で前記画像情報を取得し、
前記補給量算出手段は、前記分割単位ごとに、前記分割単位の主走査方向の位置に応じて予め定められた前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段のいずれか一方を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補給量算出手段は、前記主走査方向の位置が前記搬送路の上流側である前記分割単位に対して前記第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、前記主走査方向の位置が前記搬送路の下流側である前記分割単位に対して前記第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補給量算出手段は、処理速度を優先することが指定された場合に前記第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、画質を優先することが指定された場合に前記第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補給量算出手段は、カラー画像を形成する場合に前記第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、モノクロ画像を形成する場合に前記第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記補給量算出手段は、前記トナー補給手段を制御する補給制御周期に応じて予め定められた前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段のいずれか一方を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記取得手段は、前記画像情報を少なくとも主走査方向で分割した分割単位で前記画像情報を取得し、
前記補給量算出手段は、前記分割単位の個数に応じて予め定められた前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段のいずれか一方を用いて前記トナー補給量を算出すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項８】
回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、
前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、
前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、
前記画像情報を少なくとも主走査方向で分割した分割単位で前記画像情報を取得する取得手段と、
前記分割単位のうち予め定められた第１分割単位に対して、前記第１分割単位で取得された前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段と、
前記分割単位のうち第１分割単位以外の前記分割単位である第２分割単位に対して、前記第２分割単位で取得された前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段と、
前記第１分割単位に対して前記第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、前記第２分割単位に対して前記第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出手段と、
算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記第１フィルタ手段は、前記分割単位の主走査方向の位置に応じて予め定められた第１分割単位に対して、前記第１分割単位で取得された前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能であること、
を特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１フィルタ手段は、前記分割単位の主走査方向の位置が前記搬送路の上流側である予め定められた第１分割単位に対して、前記第１分割単位で取得された前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能であること、
を特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、を備えた画像形成装置で実行される画像形成方法であって、
取得手段が、前記画像情報を取得する取得ステップと、
補給量算出手段が、前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段と、前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段とのうち、いずれかを用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出ステップと、
補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１２】
回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、を備えた画像形成装置で実行される画像形成方法であって、
取得手段が、前記画像情報を少なくとも主走査方向で分割した分割単位で前記画像情報を取得する取得ステップと、
補給量算出手段が、前記分割単位のうち予め定められた第１分割単位に対して、前記第１分割単位で取得された前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、前記分割単位のうち第１分割単位以外の前記分割単位である第２分割単位に対して、前記第２分割単位で取得された前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出ステップと、
補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潜像担持体上の潜像を二成分現像剤により現像することで得られるトナー像を記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現像装置（現像手段）内を現像剤循環搬送路に沿って循環搬送される二成分現像剤が画像形成によりトナーを消費すると、その消費分のトナーがトナー補給手段により二成分現像剤に補給される。このトナー補給の際に採用される従来のトナー補給方法としては、次のような２つの補給方法が知られている。
【０００３】
第１の方法では、例えば、潜像担持体上に露光装置（潜像形成手段）が潜像形成する際に用いる画素書込情報（画像情報）から、その潜像を現像することで消費すると予想されるトナー消費量を算出する。そして、算出したトナー消費量に見合った量のトナーを一括してまたは一定間隔で断続的に二成分現像剤に補給する。
【０００４】
また、第２の方法では、現像装置内で二成分現像剤を循環搬送するための搬送スクリュー（現像剤搬送手段）上の所定箇所（所定の検出箇所）にトナー濃度センサ（トナー濃度検出手段）を設ける。そして、このトナー濃度センサで上記所定の検出箇所におけるトナー濃度を測定し、そのトナー濃度が目標トナー濃度となるように、トナーを一括してまたは一定間隔で断続的に二成分現像剤に補給する。
【０００５】
しかし、いずれのトナー補給方法も、トナーを一括してまたは一定間隔で断続的に二成分現像剤へ補給するものであった。このため、現像装置内を循環搬送される二成分現像剤の循環方向のトナー濃度ムラ（以下、単に「トナー濃度ムラ」という。）を解消することは困難であった。以下、図面を参照して詳しく説明する。
【０００６】
図３０は、現像剤循環搬送路に沿って二成分現像剤を循環搬送する現像装置の一例を示す説明図である。
【０００７】
この現像装置では、２本の搬送スクリュー８，１１により図中矢印Ａで示す方向に二成分現像剤が循環搬送される。現像剤循環搬送路のうち第２搬送スクリュー１１が設置された部分には現像ロール１２が対向しており、この部分では二成分現像剤が現像ロール表面に汲み上げられ、かつ、現像領域を通過した二成分現像剤が戻される。また、現像剤循環搬送路のうち第２搬送スクリュー１１が設置された部分には、その上部にトナー補給口１７が設けられ、このトナー補給口１７を介して図示しないトナー補給手段によりトナーが補給される。また、図中Ｂに示す箇所は、トナー濃度センサによりトナー濃度ムラを測定する測定箇所である。
【０００８】
図３１は、トナーを一括して二成分現像剤へ補給する場合のトナー補給とトナー濃度ムラとの関係を示すグラフである。図３２は、トナーを一定間隔で断続的に二成分現像剤へ補給する場合のトナー補給とトナー濃度ムラとの関係を示すグラフである。
【０００９】
これらのグラフで細実線で示す波形（消費波形）は、トナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて所定の潜像を現像した後の二成分現像剤について、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサによりトナー濃度を測定した結果を示す波形である。すなわち、この消費波形は、現像後に生じるトナー濃度ムラの一例を示している。
【００１０】
また、点線で示す波形（補給波形）は、トナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤に対してそれぞれの方法でトナー補給を行った後の二成分現像剤について、上記トナー濃度センサによりトナー濃度を測定した結果を示す波形である。なお、図３２の二点鎖線で示す各波形は、断続的に行われる各トナー補給の個別補給波形を示すものであり、二点鎖線で示す各個別補給波形を合成した波形が点線で示す補給波形となる。
【００１１】
また、太実線で示す波形は、消費波形と補給波形とを合成したものであり、所定の潜像を現像した後の二成分現像剤についてそれぞれの補給方法によりトナー補給を行った後のトナー濃度ムラを示すものである。
【００１２】
図３１および図３２の太実線で示すように、トナーを一括して二成分現像剤に補給する方法（上記第１の方法）や、トナーを一定間隔で断続的に二成分現像剤に補給する方法（上記第２の方法）では、トナー補給後の二成分現像剤でトナー濃度ムラが存在することがわかる。
【００１３】
特に、実際の画像形成における消費波形は、形成する画像によって、具体的には現像対象となる潜像の位置や大きさ等によって変化するため、一定でない。そのため、従来の補給方法のように、消費波形の違いに関わらず消費分のトナーを一定のタイミングおよび一定の速度で補給する場合には、トナー補給後の二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することはできない。
【００１４】
この点についてさらに説明する。図３０に示した現像装置では、第２搬送スクリュー１１により搬送される二成分現像剤は、現像ロール１２による現像剤搬送方向に対して直交する方向へ現像剤循環搬送路に沿って搬送され、現像ロール１２の表面に担持されて現像領域へ搬送される。そして、現像領域で現像に寄与した後、再び現像剤循環搬送路へ戻され、第２搬送スクリュー１１により搬送される。
【００１５】
潜像担持体上で潜像の位置が偏在していると、現像後の二成分現像剤にはトナーを多く消費する部分とトナーをほとんど消費していない部分とが存在しうる。そして、そのような状態の二成分現像剤が現像剤循環搬送路へ戻されることになる。この場合、現像剤循環搬送路に戻された後の二成分現像剤にはトナー濃度ムラが発生する。しかも、そのトナー濃度ムラの状態は、潜像担持体上における潜像の偏在状況によって変わってくる。
【００１６】
図３３は、潜像担持体上における潜像の偏在状況と、トナー濃度ムラの状態との関係を示す説明図である。なお、図中矢印Ａは、第２搬送スクリュー１１による二成分現像剤の搬送方向を示す。また、図中矢印Ｃは、潜像担持体の表面移動方向を示す。
【００１７】
同図の上部は、記録材上に形成された３つの画像パターンを示す。同図の下部は、各画像パターンにそれぞれ対応する潜像をトナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて現像した後の二成分現像剤について、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサによりトナー濃度を測定したときの測定結果（消費波形）を示すグラフである。
【００１８】
同図に示すように、潜像担持体上における潜像の偏在状況によって、消費波形すなわちトナー濃度ムラの状態が変わってくることがわかる。なお、図中左に描かれた画像パターンと図中右に描かれた画像パターンとを比較すると、後者の方が前者よりも消費波形がブロードになっている。これは、トナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される位置からトナー濃度センサによる測定箇所Ｂまでの現像剤搬送距離が後者の方が長く、搬送スクリューによる攪拌を多く受けることによる違いである。すなわち、後者の方が、トナーを消費した二成分現像剤の部分がトナー濃度センサの測定箇所Ｂへ搬送されるまでに搬送スクリューによる攪拌を多く受けているため、前者よりもトナー濃度ムラが幾分解消された結果、消費波形がブロードになったものである。
【００１９】
図３４は、潜像担持体上における潜像の位置と、トナー濃度ムラの状態との関係を更に詳しく示した説明図である。
【００２０】
同図には、第２搬送スクリュー１１による二成分現像剤の搬送方向で互いに異なる３つの位置に潜像が形成された３つの画像パターンと、潜像担持体表面移動方向で互いに異なる２つの位置に潜像が形成された２つの画像パターンとが描かれている。なお、一部の画像パターンは重複している。また、いずれの画像パターンも画像面積は同じである。
【００２１】
また、同図の下部は、上記３つの画像パターンそれぞれに対応する潜像をトナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて現像した後に、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサにより二成分現像剤のトナー濃度を測定したときの測定結果（消費波形）を示すグラフである。また、同図の左部は、上記２つの画像パターンそれぞれに対応する潜像をトナー濃度ムラがない状態の二成分現像剤を用いて現像した後に、トナー補給を行わずに上記トナー濃度センサにより二成分現像剤のトナー濃度を測定したときの測定結果（消費波形）を示すグラフである。
【００２２】
第２搬送スクリュー１１による二成分現像剤搬送方向で互いに異なる位置に同一面積の潜像を形成した場合、同図の下部に示すように、各画像パターンに対応する消費波形は、そのピーク時期および半値幅（ブロード状態）および最小トナー濃度が異なる。これは、上述したように、トナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される位置からトナー濃度センサによる測定箇所Ｂまでの現像剤搬送距離の違いによるものである。詳しくは、ピーク時期の違いは、単純に、トナーを消費した二成分現像剤の部分がトナー濃度センサによる測定箇所Ｂへ到達するまでの時間の違いによるものである。また、半値幅（ブロード状態）および最小トナー濃度の違いは、トナーを消費した二成分現像剤の部分がトナー濃度センサによる測定箇所Ｂへ到達するまでに受けた攪拌の量の違いによるものである。
【００２３】
一方、潜像担持体表面移動方向で互いに異なる位置に同一面積の潜像を形成した場合、同図の左部に示すように、各画像パターンに対応する消費波形は、そのピーク時期が異なるだけでその半値幅（ブロード状態）および最小トナー濃度に違いはない。これは、各画像パターンは、いずれもトナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される位置が同じであり、トナー濃度センサによる測定箇所Ｂまでの現像剤搬送距離に違いはないためである。したがってトナー濃度センサによる測定箇所Ｂへ到達するまでに受ける攪拌量に違いは生じない。すなわち、半値幅（ブロード状態）および最小トナー濃度に違いは発生しない。しかし、トナーを消費した二成分現像剤の部分が現像剤循環搬送路に戻される時期が異なるため、ピーク時期に違いが生じる。
【００２４】
以上のように、消費波形は、潜像担持体上における潜像の大きさはもとより、潜像の位置によっても変わってくるので、実際の画像形成では一定にならない。そのため、従来の補給方法では、現像装置内に存在する二成分現像剤全体の平均トナー濃度を目標トナー濃度に維持することはできても、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することはできない。
【００２５】
特許文献１には、画像データの濃度分布をヒストグラム解析し、その解析結果に基づいて複数のトナー補給口から補給量を互いに独立して制御できる構成により現像装置内のトナー濃度ムラを抑えるというトナー補給方法が提案されている。この方法によれば、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することも可能である。
【００２６】
また、特許文献２では、画像データを有限個の区画に分割し、各区画内のドット数に基づいて各区画に対応したトナー補給手段からトナーを補給する構成により、現像装置内のトナー濃度ムラを抑えるというトナー補給方法が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、特許文献１に記載されたトナー補給方法では、トナー濃度ムラを解消するために、複数のトナー補給口から補給量を互いに独立して制御できる構成が必要である。具体的には、特許文献１の実施例では、６つのトナー補給口から補給量を互いに独立して同時に制御できる構成を採用しており、実際にはこの程度の数のトナー補給口に対して同時に独立した補給制御ができる構成がなければトナー濃度ムラを解消することができない。
【００２８】
複数のトナー補給口それぞれに対して独立した補給制御を同時に行うためには、各トナー補給口からトナーを補給するためのトナー補給部材を駆動する駆動源をトナー補給口ごとに個別に備えることが必要となる。そのため、トナー補給用の駆動源が１つだけである従来の一般的な装置に比べて、複数の駆動源の配置スペースが必要となるので装置が大型化するという問題や、駆動源複数個分の部品コストがかかるためコストが高騰するという問題があった。
【００２９】
なお、特許文献２のトナー補給方法も、複数のトナー補給口を独立して制御することが必要であるため、特許文献１と同様の問題が生じる。
【００３０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化やコストを高騰させることなく、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することができる画像形成装置および画像形成方法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】
【００３１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、前記画像情報を取得する取得手段と、前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段と、前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段と、前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段のいずれかを用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出手段と、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、前記画像情報を、前記画像情報を少なくとも主走査方向で分割した分割単位で取得する取得手段と、前記分割単位のうち予め定められた第１分割単位に対して、前記第１分割単位で取得された前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段と、前記分割単位のうち第１分割単位以外の前記分割単位である第２分割単位に対して、前記第２分割単位で取得された前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段と、前記第１分割単位に対して前記第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、前記第２分割単位に対して前記第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出手段と、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、を備えた画像形成装置で実行される画像形成方法であって、取得手段が、前記画像情報を取得する取得ステップと、補給量算出手段が、前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段と、前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段とのうち、いずれかを用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出ステップと、補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明は、回転または移動する像担持体上に画像情報に応じた光ビームを照射して潜像を形成する潜像形成手段と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を搬送路上で循環させて搬送する搬送手段と、前記搬送路上の予め定められた補給箇所で前記二成分現像剤にトナーを補給可能なトナー補給手段と、前記像担持体上に形成された潜像を前記二成分現像剤により現像する現像手段と、を備えた画像形成装置で実行される画像形成方法であって、取得手段が、前記画像情報を、前記画像情報を少なくとも主走査方向で分割した分割単位で取得する取得ステップと、補給量算出手段が、前記分割単位のうち予め定められた第１分割単位に対して、前記第１分割単位で取得された前記画像情報にフィルタ演算を行うことにより、前記画像情報に応じた潜像を現像することによる前記搬送路上の特定箇所での前記二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給量を算出可能な第１フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出し、前記分割単位のうち第１分割単位以外の前記分割単位である第２分割単位に対して、前記第２分割単位で取得された前記画像情報に前記第１フィルタ手段より高精度なフィルタ演算を行うことにより前記トナー補給量を算出可能な第２フィルタ手段を用いて前記トナー補給量を算出する補給量算出ステップと、補給制御手段が、算出された前記トナー補給量のトナーを前記補給箇所で補給するように前記トナー補給手段を制御する補給制御ステップと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、画像情報に応じたトナー補給量を指示する波形を出力するフィルタを用いて、トナー濃度の時間変化を無くすようなトナー補給動作を決定し、決定したトナー補給動作でトナー補給量を制御することができる。このため、装置の大型化やコストを高騰させることなく、二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消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】
【００３６】
【図１】図１は、実施形態１に係るプリンタを示す概略構成図である。
【図２】図２は、プロセスユニットの構成を示す概略図である。
【図３】図３は、プロセスユニットの外観を示す斜視図である。
【図４】図４は、現像剤循環搬送路周辺の現像ユニット構成を示す説明図である。
【図５】図５は、トナー補給制御を行う機構の機能ブロック図である。
【図６】図６は、画像情報取得部が取得する画像情報の流れを示す図である。
【図７】図７は、スキャナ補正部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、プリンタ補正部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、画像情報取得領域の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、画像情報取得領域の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態１におけるトナー補給装置の補給基礎パターンを示すグラフである。
【図１２】図１２は、基本消費波形と基本補給波形との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、任意消費波形Ｋと補給波形との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、画像情報取得領域の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、変形例のプリンタ補正部の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、実施形態２のトナー補給制御を行う機構の機能ブロック図である。
【図１７】図１７は、分割した領域と、トナー補給波形および消費波形の関係を示す図である。
【図１８】図１８は、逆位相フィルタと他の波形との関係を示す説明図である。
【図１９】図１９は、逆位相フィルタ（補給信号）、補給波形及び逆位相波形の関係を示す説明図である。
【図２０】図２０は、画像情報と、主走査方向の領域毎の消費波形に対する各逆位相フィルタを示す説明図である。
【図２１】図２１は、制御サンプリング周期と擬似インパルス信号との関係の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、画像情報から逆位相フィルタを用いて補給量を算出する場合の説明図である。
【図２３】図２３は、補給波形と消費波形との関係を示す図である。
【図２４】図２４は、消費波形に対する逆位相フィルタのインパルス応答例を示す図である。
【図２５】図２５は、消費波形に対する逆位相フィルタのインパルス応答例を示す図である。
【図２６】図２６は、消費波形に対する逆位相フィルタのインパルス応答例を示す図である。
【図２７】図２７は、消費波形に対する逆位相フィルタのインパルス応答例を示す図である。
【図２８】図２８は、消費波形と補給波形とを重ね合わせた結果の一例を示す図である。
【図２９】図２９は、消費波形と補給波形とを重ね合わせた結果の一例を示す図である。
【図３０】図３０は、現像剤循環搬送路に沿って二成分現像剤を循環搬送する現像装置の一例を示す説明図である。
【図３１】図３１は、トナーを一括して二成分現像剤へ補給する場合のトナー補給とトナー濃度ムラとの関係を示すグラフである。
【図３２】図３２は、トナーを一定間隔で断続的に二成分現像剤へ補給する場合のトナー補給とトナー濃度ムラとの関係を示すグラフである。
【図３３】図３３は、潜像担持体上における潜像の偏在状況と、トナー濃度ムラの状態との関係を示す説明図である。
【図３４】図３４は、潜像担持体上における潜像の位置と、トナー濃度ムラの状態との関係を更に詳しく示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００３８】
（実施形態１）
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
【００３９】
まず、本実施形態１に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態１に係るプリンタを示す概略構成図である。
【００４０】
このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。）用の４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
【００４１】
図２は、Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット１Ｙの構成を示す概略図である。図３は、プロセスユニット１Ｙの外観を示す斜視図である。このプロセスユニット１Ｙは、感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙとを有している。感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙは、図３に示すように、プロセスユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを感光体ユニット２Ｙに対して着脱することができる。
【００４２】
感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、図示しない除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。帯電手段である帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図２中時計回り方向に回転駆動する感光体３Ｙの表面を帯電ローラ６Ｙにより一様帯電させる。具体的には、図２中反時計回りに回転駆動する帯電ローラ６Ｙに対して図示しない電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ６Ｙを感光体３Ｙに近接又は接触させることで、感光体３Ｙを一様帯電させる。なお、帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いてもよい。帯電装置５Ｙによって一様帯電した感光体３Ｙの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット２０から発せられるレーザー光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
【００４３】
図４は、現像ユニット内を二成分現像剤が循環する現像剤循環搬送路周辺の現像ユニット構成を示す説明図である。現像手段である現像ユニット７Ｙは、図２や図４に示すように、現像剤搬送手段としての第１搬送スクリュー８Ｙが配設された第１剤収容部９Ｙを有している。また、現像剤搬送手段としての第２搬送スクリュー１１Ｙ、現像剤担持体としての現像ロール１２Ｙ、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３Ｙなどが配設された第２剤収容部１４Ｙも有している。これら２つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる二成分現像剤である図示しないＹ現像剤が内包されている。第１搬送スクリュー８Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、第１剤収容部９Ｙ内のＹ現像剤を図２中手前側（図４中矢印Ａの方向）へ搬送する。そして、第１搬送スクリュー８Ｙにより第１剤収容部９Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１８Ｙを経て第２剤収容部１４Ｙ内に進入する。
【００４４】
第２剤収容部１４Ｙ内の第２搬送スクリュー１１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、Ｙ現像剤を図２中奥側（図４中矢印Ａの方向）へ搬送する。このようにしてＹ現像剤を搬送する第２搬送スクリュー１１Ｙの図２中上方には、現像ロール１２Ｙが第２搬送スクリュー１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。この現像ロール１２Ｙは、図２中反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ１５Ｙ内に固定配置されたマグネットローラ１６Ｙを内包した構成となっている。第２搬送スクリュー１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ１５Ｙの表面と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第２搬送スクリュー１１Ｙ上に戻される。そして、第２搬送スクリュー１１Ｙにより第２剤収容部１４Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１９Ｙを経て第１剤収容部９Ｙ内に戻る。このようにして、Ｙ現像剤は現像ユニット内を循環搬送される。
【００４５】
ここで、消費されたトナーを補給するトナー補給制御の概要について説明する。図５は、トナー補給制御を行う機構の機能ブロック図である。本実施形態１では、パーソナルコンピュータや画像読取装置からの画像データ（画像情報）を取得する画像情報取得手段としての画像情報取得部１０３が制御部１００に設けられている。画像情報取得部１０３は、取得した画像情報を予測データ算出手段としての予測データ算出部１０１へ送る。予測データ算出部１０１は、受信した画像情報から、当該画像情報に基づく潜像を現像することでトナーを消費した現像剤に生じる測定箇所Ｂでのトナー濃度の時間変化（予測データ）を算出する。
【００４６】
なお、本実施形態１では、パーソナルコンピュータや画像読取装置から画像情報を入力し、その画像情報に基づいて予測データの算出を行うが、光書込ユニット２０から発せられるレーザー光の数（ドット数）をカウントした情報を画像情報とし、その画像情報に基づいて予測データの算出を行うようにしてもよい。
【００４７】
補給制御手段として機能する補給制御部１０２は、予測データ算出手段として機能する制御部１００の予測データ算出部１０１が算出した予測データに基づいて、トナー補給手段としてのトナー補給装置７０がもつ１つの駆動源７１Ｙを制御する。ここで、予測データ算出部１０１は、画像情報に基づき、ＲＯＭに記憶されている演算プログラムや演算テーブルを用いて、測定箇所ＢにおけるＹ現像剤のトナー濃度の時間変化の予測データを算出する。そして、補給制御部１０２は、予測データ算出部１０１が算出した予測データに基づき、後述する各種の基本補給パターンの組み合わせで１つの駆動源７１Ｙの駆動制御を行うことで、トナー濃度ムラを解消する。なお、本実施形態１におけるトナー補給制御は、トナー濃度ムラを打ち消すように行うものであるが、その詳細については後述する。
【００４８】
次に、感光体３Ｙ上にＹトナー像を形成した後の処理についてさらに説明する。感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト４１に中間転写される。感光体ユニット２Ｙのドラムクリーニング装置４Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙの表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙの表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にＣトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト４１上に中間転写される。
【００４９】
プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図１中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザー光Ｌを、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上には、それぞれＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイを採用したものを用いてもよい。
【００５０】
光書込ユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ及び第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図１中反時計回りに回転駆動すると、第１給紙カセット３１内の一番上の記録紙Ｐが、カセットの図１中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図１中反時計回りに回転駆動すると、第２給紙カセット３２内の一番上の記録紙Ｐが給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図１中下側から上側に向けて搬送される。また、給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
【００５１】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図１中上方には、中間転写ベルト４１を張架しながら図１中反時計回りに無端移動させる転写ユニット４０が配設されている。転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１のほか、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図１中反時計回りに無端移動する。４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋは、このように無端移動する中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の内周面にトナーとは逆極性（本実施形態１ではプラス極性）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、
その無端移動に伴ってＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上の各色トナー像が重なり合うように１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下「４色トナー像」という。）が形成される。
【００５２】
２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００５３】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット４２は、クリーニングブレード４２ａを中間転写ベルト４１のおもて面に当接させており、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
【００５４】
なお、転写ユニット４０の第１ブラケット４３は、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ４８の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。本実施形態１のプリンタは、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第１ブラケット４３を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ４８の回転軸線を中心にしてＹ用、Ｃ用、Ｍ用の１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト４１をＹ用、Ｃ用、Ｍ用の感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍから離間させる。そして、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのうち、Ｋ用のプロセスユニット１Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にＹ用、Ｃ用、Ｍ用のプロセスユニットを無駄に駆動させることによるそれらプロセスユニットの消耗を回避することができる。
【００５５】
２次転写ニップの図中上方には、定着手段としての定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５及び駆動ローラ６６によって張架しながら、図１中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３の掛け回し箇所には、図１中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。
【００５６】
定着ベルト６４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト６４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。２次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録紙Ｐに定着する。
【００５７】
このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００５８】
転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーをそれぞれ収容する４つのトナー収容器であるトナーカートリッジ７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋが配設されている。トナーカートリッジ７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋ内の各色トナーは、トナー補給装置７０により、それぞれ、プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像ユニット７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに適宜供給される。トナーカートリッジ７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋは、プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
【００５９】
次に、画像情報取得部１０３が取得する画像情報の詳細について図６を用いて説明する。なお、説明の便宜上、同図は、プリンタの機能に加えてコピー機能、スキャナ機能等を含むＭＦＰとして画像形成装置を実現した場合の画像情報の流れを示している。まずコピーの画像フローについて説明する。
【００６０】
原稿を読み取る場合、エンジン部６１０内の読み取りユニット６１１が、セットされた原稿から画像情報を読取る。そして、読み取りユニット６１１は、ＲＧＢに色分解されたデータとして読み取った画像情報をスキャナ補正部６１２に送る。なお、エンジンコントローラ６１６は、エンジン部６１０内の各構成部の処理を制御する。
【００６１】
図７は、スキャナ補正部６１２の詳細な構成を示すブロック図である。同図に示すように、スキャナ補正部６１２は、スキャナガンマ補正を行うスキャナγ処理部６１２ａと、フィルタ処理を行うフィルタ処理部６１２ｂと、変倍処理を行う変倍処理部６１２ｃと、色補正処理を行う色補正処理部６１２ｄとを備えている。これらの各処理により、ＲＧＢの色信号（画像情報）はＣＭＹＫの色信号（画像情報）に変換される。
【００６２】
図６に戻り、変倍後のＣＭＹＫ各色８ビット（４×８ビット）の色データ（画像情報）は、固定長に圧縮するカラー多値データ圧縮器６１３によって各色ｎビット（ｎ≦８）の色データ（画像情報）に変換される。
【００６３】
カラー多値データ圧縮器６１３で圧縮後のＣＭＹＫの画像情報は、汎用バス６２０を通ってプリンタコントローラ６０４に送られる。プリンタコントローラ６０４は、各色毎に独立した半導体メモリ６０５を有し、送られた画像情報を蓄積するようになっている。
【００６４】
蓄積された画像情報は随時ハードディスク（ＨＤＤ）６０６に書き込まれる。これはプリントアウト時に用紙がつまり、印字が正常に終了しなかった場合でも、再び原稿を読み直すのを避けるため、または、電子ソートを行うためである。また、読み取った原稿をハードディスク６０６に蓄積しておき、必要なときに再出力するように構成してもよい。
【００６５】
画像情報を出力する場合、ハードディスク６０６内の画像情報は、一度半導体メモリ６０５に展開され、次に汎用バス６２０をとおりエンジン部６１０に送られる。送られた画像情報は、エンジン部６１０内の固定長で画像を伸張するカラー多値データ伸張器６１４により再びＣＭＹＫ８ビットの画像情報に変換される。そして、変換後の画像情報は、プリンタ補正部６１５に送られる。
【００６６】
図８は、プリンタ補正部６１５の詳細な構成を示すブロック図である。同図に示すように、プリンタ補正部６１５は、ＣＭＹＫの各色に対してプリンタガンマ補正を行うプリンタγ処理部６１５ａと、プロセスユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの特性に応じた中間調処理を行う中間調処理部６１５ｂとを備えている。中間調処理が行われた画像情報は、光書込ユニット２０でレーザー光に変調されて転写紙に出力される。
【００６７】
以上はコピー処理の場合であるが、プリンタ処理の場合はプリンタコントローラ６０４が半導体メモリ６０５上に直接ビットマップイメージ（画像情報）を描画する。ビットマップデータである画像情報は、汎用バス６２０を通り、カラー多値データ伸張器６１４とプリンタ補正部６１５を経由せずに光書込ユニット２０に直接送られて印字される。
【００６８】
光書込ユニット２０に送られる前のＣＭＹＫ２ビット×４チャンネルの画像情報は、画像情報取得部１０３に送られる。このように、画像情報取得部１０３は、階調処理後の画像情報を取得する。階調処理後の画像情報は、作像エンジンの能力に合わせてビット数が減らされている。このため、画像情報を計数するときの演算量が少なくて済む。
【００６９】
なお、画像情報取得部１０３は、主走査方向の画像情報の有効範囲（主走査有効範囲）、および、副走査方向の画像情報の有効範囲（副走査有効範囲）の少なくとも一方で範囲を分割した領域ごとに画像情報を取得する。図９は、画像情報取得領域の一例を示す図である。
【００７０】
同図に示すように、画像情報は、画像情報に並走して主走査有効範囲を表す信号ＸＬＧＡＴＥと、（副走査有効範囲）を表す信号ＸＦＧＡＴＥと、画素クロック（図示せず）とが送られている。例えば、各信号がアサートされてからの画素クロックをカウントすることにより、２次元平面上（同図の画像情報取得領域）のいずれの部分の画素が送られているか特定できるようになっている。
【００７１】
なお、画像情報取得領域を分割する領域のサイズは、後述するようにセンサの分解能やノイズの影響あるいはトナー補給装置７０の微小量補給性能などにより制限されるが、出力する画像のサイズに依存するものではない。そのため、図１０に示すように印刷するときの転写紙のサイズによらず、分割する領域のサイズを常に一定にする。これにより、演算量を抑えつつトナー濃度の安定化に対する最大限の効果を得ることができる。
【００７２】
画像情報取得部１０３は、ＸＦＧＡＴＥがネゲートされた時に各領域の画像情報を予測データ算出部１０１に渡す。現像ユニット内の現像剤の移流速度が遅い画像形成装置で、転写紙の副走査方向の長さが短い場合には、ＸＦＧＡＴＥがネゲートされた後に補給すべきトナー量を計算し、トナー補給装置７０によりトナー補給を行うように構成しても、次のトナー消費に間に合って補給を行うことができる。なお、トナー補給量の計算方法の詳細については後述する。
【００７３】
次に、補給制御部１０２が駆動源７１を駆動制御するときに用いる基本補給パターンについて説明する。基本補給パターンは、予め実験等を行うことで得ることができる。以下、基本補給パターンの具体的な作成手順について説明する。
【００７４】
まず、第１剤収容部９Ｙにおける上記トナー補給口１７Ｙよりも現像剤循環方向下流側に位置する測定箇所Ｂ（図４参照）を通過するＹ現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを配置する。
【００７５】
そして、最初に、トナー補給装置７０によるトナー補給動作の基礎パターン（以下「補給基礎パターン」という。）を測定する。図１１は、本実施形態１におけるトナー補給装置７０の補給基礎パターンを示すグラフである。
【００７６】
各波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５は、トナー濃度ムラがない状態のＹ現像剤に対し、１回の駆動源７１Ｙの駆動動作（以下「補給動作」という。）により補給されるトナー量（以下「単位補給量」という。）が互いに異なる５つの補給パターンでトナー補給を行ったときに、トナー濃度センサにより測定箇所Ｂでのトナー濃度の時間変化を検出した結果を示す波形（以下「補給基礎波形」という。）である。なお、補給基礎波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５の順に、単位補給量が多くなる。また、単位補給量は、１回の補給動作における駆動源７１Ｙの駆動時間や駆動速度を変更することで変動させることができる。
【００７７】
次に、感光体表面移動方向に対して直交する方向（以下「感光体軸方向」という。）について感光体３Ｙの表面を複数の領域に分割し、各領域にトナー濃度検出用の単位面積に相当する同一の単位画像の潜像をそれぞれ形成し、各潜像をトナー濃度ムラがない状態のＹ現像剤を用いてそれぞれ現像した後のＹ現像剤を、トナー補給を行わずに測定箇所Ｂのトナー濃度センサでトナー濃度の時間変化（基本消費波形）を測定する。なお、基本消費波形を求める際のトナー濃度検出用の単位面積としては、画像情報の１ドット面積が理想ではあるが、現実的にはセンサの分解能やノイズの影響あるいはトナー補給装置７０の微小量補給性能などにより制限されるので、これらを考慮してなるべく小さく設定可能なトナー濃度検出用の単位面積を決定するのがよい。また、感光体３Ｙの表面を上述したように複数の領域に分割する場合の分割間隔は、トナー濃度検出用の単位面積に応じて適宜設定される。このようにして測定される基本消費波形は、図３０の下部に記載したグラフのようになる。ただし、図３０の下部のグラフに描かれているのは、上述した複数の領域のうち、その両端に位置する２つの領域と中央に位置する１つの領域だけである。
【００７８】
図３０の下部に示すグラフで、感光体表面上の感光体軸方向位置が互いに異なる３つの潜像についての基本消費波形を互いに比較すると、半値幅（ブロード状態）および最小トナー濃度とが互いに異なっている。これは、潜像を現像してトナーを消費したＹ現像剤部分が現像剤循環搬送路に戻される位置から測定箇所Ｂまでの距離が互いに異なることにより、戻されたＹ現像剤が測定箇所Ｂまで搬送される間に第１搬送スクリュー８Ｙから受ける攪拌量が違うことによるものである。
【００７９】
なお、感光体表面移動方向における互いに異なる位置に形成した各潜像を現像した後の消費波形は、上述したように、そのピーク時期が異なるだけでその半値幅（ブロード状態）および最小トナー濃度に違いはない。よって、感光体軸方向の同一位置に形成された潜像についての基本消費波形を把握していれば、感光体表面移動方向における互いに異なる位置に形成した潜像についての消費波形は、当該基本消費波形の位相を所定時間だけ進ませるまたは遅らせるだけで得ることができる。したがって、感光体軸方向について感光体３Ｙの表面を分割した各領域の単位画像の潜像についての各基本消費波形を測定するだけで、感光体３Ｙ上の全位置に形成される潜像についての消費波形を把握することができる。
【００８０】
次に、各基本消費波形Ｋｎによるトナー濃度ムラを打ち消す基本補給波形をそれぞれ求める。図１２は、ある基本消費波形Ｋｎと、その基本消費波形Ｋｎによるトナー濃度ムラを打ち消す基本補給波形Ｊｎ’とを示すグラフである。
【００８１】
基本消費波形Ｋｎと、各補給基礎波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５とから、基本消費波形Ｋｎを打ち消すような波形を各補給基礎波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５を組み合わせて作成し、その波形を基本補給波形Ｊｎ’として求める。このようにして求めた基本補給波形Ｊｎ’となるようなトナー補給動作を行えば、当該基本消費波形Ｋｎに対応する潜像を現像したことによるトナー濃度ムラを、少なくとも上記測定箇所Ｂでは解消することができる。そして、各基本補給波形Ｊｎ’を構成する補給基礎波形Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５の組み合わせにそれぞれ対応するトナー補給動作（トナー補給量の制御パターン）が、各基本補給パターンとなる。
【００８２】
次に、本実施形態１におけるトナー補給制御の具体的内容について説明する。図１３は、図中上部に記載した任意の画像を形成したときにおける任意消費波形Ｋと、その任意消費波形Ｋによるトナー濃度ムラを打ち消す補給波形Ｊとを示すグラフである。
【００８３】
実際の画像形成時に任意の画像を形成する際、その画像情報が制御部１００の予測データ算出部１０１に送られる。予測データ算出部１０１では、この画像情報に基づく潜像を感光体３Ｙ上の各位置に分解し、各分解潜像に対応する基本消費波形Ｋｎを得る。このようにして得た各基本消費波形Ｋｎを合成したものは、同図に示す任意消費波形Ｋに近似した波形（予測値）、すなわち、当該画像情報に基づく潜像を現像した現像剤が測定箇所Ｂを通過するときのトナー濃度の時間変化を示す消費波形に近似したものとなる。
【００８４】
なお、基本消費波形Ｋｎを求める際の単位画像は、分解した領域に対応する単位面積内の各画素で画素値が最大となる画像である。本実施形態１では、上述のように画素値は２ビット（０〜３）の値を取る。したがって、単位面積内に画素値が最大値より小さい画素が含まれる場合は、それに応じて予測値を変更する必要がある。すなわち、予測データ算出部１０１は、まず分割した領域内の各画素の画素値の平均値を算出し、算出した平均値の最大画素値（例えば３）に対する割合を基本消費波形Ｋｎに乗じて得られる波形を合成して予測データを算出する。なお、画素値の平均値を最大画素値で除算した値の代わりに、画素値が０でない画素数を単位面積内の総画素数で除算した値を用いるように構成してもよい。
【００８５】
このように、予測データ算出部１０１は、所定の演算プログラムを実行することで、上述したメカニズムに基づき、画像情報から、その画像情報に基づく潜像を現像した現像剤が測定箇所Ｂを通過するときのトナー濃度の時間変化である任意消費波形Ｋの分解成分である複数の基本消費波形Ｋｎの組み合わせを、予測データとして算出する。
【００８６】
このようにして予測データ算出部１０１が算出した予測データ（複数の基本消費波形Ｋｎの組み合わせのデータ）は、補給制御部１０２に送られる。補給制御部１０２は、これらの基本消費波形Ｋｎにそれぞれ対応した複数の基本補給波形Ｊｎ’を組み合わせることで、同図に示すように、任意消費波形Ｋが示すトナー濃度ムラを打ち消すような補給波形Ｊ、すなわち、任意消費波形Ｋの逆位相となる波形に近い補給波形Ｊを作り出すことができる。したがって、補給制御部１０２は、予測データに基づき、その複数の基本消費波形Ｋｎの組み合わせに対応する基本補給波形Ｊｎ’の組み合わせを求める。次に、求めた基本補給波形Ｊｎ’の組み合わせに対応するように、予めＲＡＭに記憶しておいた各種基本補給パターンを組み合わせることで、その予測データに対応するトナー補給動作（トナー補給パターン）を決定する。
【００８７】
なお、予測データ算出部１０１と同様に、補給制御部１０２は、分割した領域内の各画素の画素値の平均値を最大画素値で除算した値を基本補給波形Ｊｎ’に乗じて得られる波形を組み合わせてトナー補給パターンを求めることによりトナー補給動作を決定する。
【００８８】
そして、補給制御部１０２は、決定したトナー補給動作（トナー補給パターン）で駆動源７１Ｙの駆動制御を行う。このようなトナー補給動作により得られる補給波形は、各基本補給パターンによる基本補給波形Ｊｎ’を合成したものとなるので、同図に示す補給波形Ｊとなる。したがって、任意消費波形Ｋが示すトナー濃度ムラは、このようなトナー補給制御により、同図の太い実線で示すように測定箇所Ｂでは十分に解消されることになる。
【００８９】
また、本実施形態１では、上述のように画像情報取得部１０３が画像情報取得領域を複数に分割した領域に相当する分割単位で画像情報を取得する。そして、このように分割された画像情報それぞれに基づき、上述のようなトナー補給制御を実行することができる。このため、画像情報を分割せずに一括して取得し、取得した画像情報を元にトナーの補給量を算出する方法と比較すると、より高精度にトナー補給量を算出することが可能となる。
【００９０】
（変形例１）
上述の実施形態では、図９に示すように画像情報取得領域の主走査方向および副走査方向の両方で画像情報を分割している。これに対し、副走査方向のみで領域を分割して画像情報を取得するように構成してもよい。図１４は、このように構成した場合の画像情報取得領域の一例を示す図である。このような構成により分割数を少なくすることができるため、トナー補給量を決めるための演算量を低減することが可能となる。
【００９１】
また、上述の実施形態では、画像情報取得部１０３は、ＸＦＧＡＴＥがネゲートされた時に各領域の画像情報を予測データ算出部１０１に渡していた。これに対し、光書込ユニット２０による書き込みが行われて、書き込まれた部分の画像情報の取得が終わったら即座に予測データ算出部１０１に画像情報を渡すように構成してもよい。図１４は、このように構成した場合の画像情報の取得の様子も示している。
【００９２】
すなわち、同図のように画像情報取得領域を領域１〜領域４の４つに分割した場合は、各領域の画像情報の取得が完了した時点で、取得した領域ごとの画像情報が予測データ算出部１０１に送出される。
【００９３】
このような構成により、現像剤の移流速度が速い場合であっても、所定の条件を満たせば消費されたトナーの補給を遅れなく実施可能となる。
【００９４】
（変形例２）
上述の実施形態では、図８に示すようにプリンタ補正部６１５内の中間調処理部６１５ｂで階調処理後の画像情報が画像情報取得部１０３に出力されていた。これに対し、プリンタガンマ補正を行う前の画像情報を画像情報取得部１０３に出力するように構成してもよい。図１５は、このように構成した本変形例のプリンタ補正部２０１５の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本変形例ではγ変換前の画像情報が画像情報取得部１０３に送られている。γ変換前の画像情報は、画像情報の値と最終画像の濃度値とが対応している。濃度値とトナー消費量とは比例するので、γ変換前の画像情報を用いることで、消費されるトナー量をより正確に求め、濃度の安定した画像形成装置を得ることができる。
【００９５】
このように、本実施形態１にかかる画像形成装置では、現像を行ったことにより特定箇所で生じるトナー濃度の時間変化の予測データを算出し、この予測データに基づいて所定の補給箇所でのトナー補給量を調整する。二成分現像剤は現像剤循環搬送路を循環しているので、その二成分現像剤のトナー濃度ムラは特定箇所を通過する二成分現像剤のトナー濃度の時間変化として把握することができる。そして、このようなトナー濃度の時間変化の予測値である予測データに基づいて、特定箇所を通過する二成分現像剤のトナー濃度の時間変化を無くすように所定の補給箇所でのトナー補給量を調整するので、少なくとも特定箇所における二成分現像剤のトナー濃度ムラを解消することができる。
【００９６】
また、本実施形態１の補給制御手段の制御対象は、トナー補給手段がもつ１つ（単一）の駆動源である。そのため、トナー濃度ムラを打ち消すために必要なトナー補給用の駆動源は１つで済む。したがって、トナー濃度ムラを打ち消すために駆動源が複数必要となる特許文献１および２に記載の装置等がもつ装置の大型化やコストの高騰の問題は発生しない。
【００９７】
また、本実施形態１では、分割された画像情報それぞれに基づいてトナー補給量を算出し、トナー補給制御を実行することができるため、より高精度な制御を実現できる。
【００９８】
（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１の予測データ算出部１０１が算出する予測データに対して補給波形を用いて分解を行う方法と同等の効果を得る方法として、後述するように補給波形を事前に考慮して消費波形に対して逆位相となる補給波形を生成するトナー補給量を指示する逆位相フィルタを用いることにより、補給結果が予測データの逆位相となるための制御サンプリング周期（補給制御周期）毎の補給量を画像情報より直接的に算出する。
【００９９】
図１６は、実施形態２のトナー補給制御を行う機構の機能ブロック図である。同図に示すように、実施形態１と同様に、パーソナルコンピュータや画像読取装置からの画像データ（画像情報）を取得する画像情報取得手段としての画像情報取得部２１０３が制御部２１００に設けられている。
【０１００】
第１フィルタ手段、第２フィルタ手段、補給量算出手段および補給量制御手段として機能する補給制御部２１０２は、画像情報から直接補給量を算出する逆位相フィルタ（図示せず）を備えている。画像情報取得部２１０３は、取得した画像情報に応じた擬似インパルス信号（後述）を逆位相フィルタへ送る。逆位相フィルタは、受信した擬似インパルス信号から、補給結果が逆位相波形となる補給パターンを生成し、画像情報に基づく補給パターンにより、制御サンプリング周期毎の補給量を算出する。なお、本実施形態２でも、パーソナルコンピュータや画像読取装置からの画像情報を入力し、その画像情報に基づいて補給量の算出を行うが、光書込ユニット２０から発せられるレーザー光の数（ドット数）をカウントした情報を画像情報とし、その画像情報に基づいて補給量の算出を行うようにしてもよい。
【０１０１】
上記逆位相フィルタは、予め実験等を行うことで得ることができる。以下、逆位相フィルタの作成手順について説明する。
【０１０２】
まず、第１剤収容部９Ｙにおける上記トナー補給口１７Ｙよりも現像剤循環方向下流側に位置する測定箇所Ｂ（図４参照）を通過する現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを配置する。そして、トナー補給口１７Ｙよりトナーの補給を行い、測定箇所Ｂのトナー濃度センサでトナー濃度の時間変化（補給波形）を測定する。このように測定して測定される補給波形は、図１７（ｂ）に示したグラフのようになる。また、本実施形態２で補給波形は代表的な補給量でトナーの補給をした際に生じる１パターンのみを単位補給波形として計測している。
【０１０３】
次に、感光体表面移動方向に対して直交する方向（以下「主走査方向」という）について感光体３の表面を複数の領域に分割し、各領域にトナー濃度検出用の単位面積に相当する同一の単位画像の潜像をそれぞれ形成する。そして、各潜像をトナー濃度ムラがない状態の現像剤を用いてそれぞれ現像した後の現像剤を、トナー補給を行わずに測定箇所Ｂのトナー濃度センサでトナー濃度の時間変化（消費波形）を測定する。
【０１０４】
ここで、消費波形を求める際のトナー濃度検出用の単位面積としては、画像情報の１ドット面積が理想ではある。ところが、現実的にはセンサの分解能やノイズの影響あるいはトナー補給装置７０の微小量補給性能などにより制限される。よって、これらを考慮してなるべく小さく設定可能なトナー濃度検出用の単位面積を決定するのがよい。例えば、画像情報の分解能が低い場合やコントローラの処理速度に制限のある場合には、単位面積の最小単位を印刷用紙１枚全部として、消費波形の振幅を印刷１枚毎のトータル画像面積として近似しても良い。
【０１０５】
また、感光体３Ｙの表面を上述したように複数の領域に分割する場合の分割間隔は、トナー濃度検出用の単位面積に応じて適宜設定される。
【０１０６】
このようにして測定される消費波形は、同図（ｂ）に示したグラフのようになる。ただし、同図（ｂ）に描かれている消費波形のグラフは、同図（ａ）に示す上述した複数の領域の領域Ａだけについてのものである。
【０１０７】
上述したようにして求めた補給波形および消費波形から図１８の関係を満たすような逆位相フィルタを構築する。同図に示す逆位相フィルタの縦軸は、制御サンプリング周期毎の補給量指示値（トナー量［ｍｇ］やモータ駆動時間換算値［ｍｓｅｃ］など）である。また、逆位相フィルタの横軸は、制御サンプリング周期（逆位相フィルタのグラフに示される棒と棒との間が１サンプル周期であり、通常固定値であって例えば２００［ｍｓｅｃ］など）である。
【０１０８】
ここで、図１８を図１９を用いて簡単に説明すると次のようになる。任意の画像面積率の消費を１回行うと、画像面積率に応じた擬似インパルス信号が逆位相フィルタに与えられる。なお、画像面積率とは、単位面積内での画素値が０でない画素の割合を表す。画素値が２値（０または１）の場合は、画像面積率は画素値の平均値に相当する。画素値が多値（例えば０〜３）の場合は、画像面積率の代わりに画素値の平均値を最大画素値で除算した値を用いればよい。以下では、画像面積率を用いる場合を例に説明する。
【０１０９】
逆位相フィルタは、この擬似インパルス信号により制御サンプリング周期毎にインパルス応答を作成し、インパルス応答の振幅に従って補給量を指示する逆位相波形が作成される。この逆位相波形により指示された補給量を補給することにより、逆位相波形は消費波形の逆位相であるので、消費波形を打ち消すこととなる。
【０１１０】
また、消費波形と補給波形とにタイムラグが生じる場合には、逆位相フィルタの前後に時間遅れ要素を別途設けるなどしても良い。
【０１１１】
図２０（ａ）に示すような画像情報を基に主走査方向を領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区分けした感光体３の表面に形成される画像の主走査方向の領域毎の最小単位面積での各消費波形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対する各逆位相フィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを上述した手法により作成すると同図（ｂ）に示すようなものになる。
【０１１２】
ここで、画像位置や画像面積が変化したとき、トナー補給量は最小単位面積の逆位相フィルタの出力結果（基本補給量）の重ね合わせによって求めることができ、任意の逆位相波形を作ることができる。つまり、逆位相フィルタは、任意の時刻に任意の振幅の擬似インパルス信号を入力すると、以降入力振幅に比例した振幅の出力を自動的に行う。上記主走査方向の各領域での逆位相フィルタの形状や個数はあくまでも１つであり、逆位相フィルタに別々の擬似インパルス信号を順次入力していくと、それらが自動的に入力振幅に比例し、またタイムラグ分ずらして重ね合わせた逆位相波形を出力する。
【０１１３】
また、実際の画像面積率が最小単位面積よりも小さい場合は、逆位相フィルタに与える擬似インパルス信号の振幅を、最小単位面積に対する画像面積率倍したものとする。これによって、逆位相フィルタの出力値は自動的に最小単位面積に対する画像面積率倍に変更される。
【０１１４】
画像情報取得部２１０３は、制御サンプリング周期間に副走査方向に分割された領域が複数存在する場合には、それらの各領域単独の場合に相当する振幅を全て足し合わせた値（合計値）を、逆位相フィルタに与える擬似インパルス信号の振幅の値とする。図２１は、制御サンプリング周期と擬似インパルス信号との関係の一例を示す図である。
【０１１５】
同図に示すように、同じ主走査方向の領域について、同一制御サンプリング周期間に副走査方向の位置の異なる領域の画像面積率に応じた振幅Ｓｋｂ、Ｓｋｃが得られた場合、逆位相フィルタに与える擬似インパルス信号の振幅はＳｋｂ＋Ｓｋｃとなる。これにより、制御サンプリング周期と副走査方向の分割サイズの関係によらず、画像情報を失わずに制御サンプリング周期毎の補給量を計算することができる。
【０１１６】
次に、図２２に示す画像情報から逆位相フィルタを用いて消費波形に対して逆位相となる逆位相波形を算出し、算出した逆位相波形に基づいた補給量でトナー補給することで測定箇所Ｂにおけるトナー濃度ムラを解消するする場合について説明を行う。
【０１１７】
ユーザーが同図に示す画像情報に基づいた印刷を行うと、画像情報取得部２１０３によって感光体３の表面における主走査方向の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ毎に各最小単位面積の位置での画像面積率が算出される。そして、画像情報取得部２１０３により印刷のタイムラグを考慮して、画像面積率に応じた振幅の擬似インパルス信号が主走査方向の領域毎の各逆位相フィルタに与えられる。各逆位相フィルタは、この擬似インパルス信号により制御サンプリング周期毎にインパルス応答を生成し、インパルス応答の振幅に従って補給量を指示する主走査方向の領域毎の消費波形に対して補給結果が逆位相波形となる補給パターンを算出する。このように算出した主走査方向の領域毎の補給量（基本補給量）は制御サンプリング周期毎に合計され、補給結果が測定箇所Ｂを通過する、トナー補給を行わないときの現像剤のトナー濃度の時間変化の予測データの逆位相となる補給量が算出される。
【０１１８】
なお、補給制御部２１０２は、逆位相フィルタにより生成された補給量に、主走査方向の領域ごとに予め定めた個別の重みを乗じた値を合計してトナー補給量を算出するように構成してもよい。これにより、同じ画像に対するトナー消費量が、逆位相フィルタを作成した際に想定しているトナー消費量と一定の割合で異なるような場合、その差異を主走査方向の領域毎に調整することが可能となる。
【０１１９】
この補給量を基にして補給制御部２１０２によってトナー補給動作を制御されたトナー補給装置７０が制御サンプリング周期毎に所定の補給量でトナーを補給する。この補給に係る主走査方向の領域毎の逆位相波形を重ね合わせた波形が消費波形の逆位相波形であるので、上記補給量に応じてトナー補給装置７０がトナー補給を行うことにより、上記画像情報に基づいて印刷を行ったときの消費波形を打ち消すことができる。よって、測定箇所Ｂにおけるトナー濃度ムラを十分に解消することができる。
【０１２０】
逆位相フィルタは、例えばＦＩＲフィルタおよびＩＩＲフィルタのいずれとしても求めることができる。しかし、通常、それらの間には逆位相フィルタとしての精度や演算量には差異がある。以下に一例を示し、説明する。
【０１２１】
図２３は、補給波形と消費波形との関係を示す図である。図２３のように、補給波形と、位置の異なる分割領域の消費波形１及び消費波形２が得られたものとする。なお、分割領域とは、例えば図９に示すように画像情報取得領域を複数に分割した領域を意味する。
【０１２２】
このとき、それぞれの消費波形に対する逆位相フィルタを、ＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタとして作成する。ＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタ演算は、制御周期Ｔで離散化された時間ｔ（ｎ）＝ｎＴにおける入出力をそれぞれｕ（ｔ）、ｙ（ｔ）として、以下の（１）式で表すものとする。
ｙ（ｔ）＝
［｛    Ｂ１          ＋Ｂ２＊ｑ＾−１＋・・・＋Ｂａ＊ｑ＾（−ａ＋１）｝／
｛１＋Ｆ１＊ｑ＾−１＋Ｆ２＊ｑ＾−２＋・・・＋Ｆｂ＊ｑ＾−ｂ｝］×
ｕ（ｔ−ｋ＊Ｔ）  ・・・（１）
【０１２３】
ここでａ，ｂ，ｋは、ａ≧１，ｂ≧０，ｋ≧０である整数値をとる。また、ｑは位相シフト演算子であり、関数ｆ（ｔ）に対して（ｑ＾−ｍ）ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ−ｍ＊Ｔ）である。
【０１２４】
（１）式でｂ＝０であれば、ＦＩＲフィルタである。また、（１）式でａ＝２，ｂ＝２，ｋ＝０であれば、ＩＩＲフィルタである。
【０１２５】
ａ，ｂ，ｋを与えれば、例えば最小二乗法などによりフィルタの係数Ｂ１，・・・，Ｂａ、Ｆ１，・・・，Ｆｂを求めることができる。消費波形１および消費波形２に対して、ＦＩＲフィルタ及びＩＩＲフィルタである逆位相フィルタを求めると、それぞれのインパルス応答は、例えば図２４〜図２８のようになる。さらに、これらのフィルタの、補給信号に対する応答波形と消費波形とを重ね合せた結果は、例えば図２８および図２９のようになる。
【０１２６】
なお、図２４および図２５は、それぞれ消費波形１に対するＦＩＲおよびＩＩＲの逆位相フィルタのインパルス応答例を表す。また、図２６および図２７は、それぞれ消費波形２に対するＦＩＲおよびＩＩＲの逆位相フィルタのインパルス応答例を表す。さらに、図２８および図２９は、それぞれ図２３の消費波形１および消費波形２と補給波形とを重ね合わせた結果を表す。
【０１２７】
例えば、消費波形２については、図２９に示すように、ＩＩＲフィルタに比べてＦＩＲフィルタの方が、より精度の良い逆位相フィルタとなっている。しかし、図２６に示すように、この場合のフィルタのタップ数として４０程度が必要となる。これは、１回のフィルタ演算に４０回程度の積和演算を要することを意味する。他方、ＩＩＲフィルタはａ＋ｂ＝４回の積和演算で済むため、このＩＩＲフィルタの精度が許容される場合には、ＩＩＲフィルタを採用することは、演算速度の面でメリットがある。
【０１２８】
作成したＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタの精度や速度上のメリットとデメリットは、設計時に得られる。このため、実使用時の精度と速度の要求に応じて、設計したＦＩＲフィルタとＩＩＲフィルタの逆位相フィルタのうち、いずれか一方のフィルタを用いてフィルタ演算を実行するように切り換えればよい。
【０１２９】
そこで、本実施形態２では、図２２に示すように、ＩＩＲフィルタ（第１フィルタ手段）およびＦＩＲフィルタ（第２フィルタ手段）の２種類の逆位相フィルタを備え、いずれか一方の逆位相フィルタを用いてフィルタ演算を実行する。なお２種類の逆位相フィルタはＦＩＲフィルタおよびＩＩＲフィルタに限られるものではない。精度および処理速度が相互に異なる複数の逆位相フィルタであればあらゆる組み合わせの複数のフィルタを用いることができる。例えば、タップ数を制限したＦＩＲフィルタと、タップ数を制限しないＦＩＲフィルタとの２つの逆位相フィルタを用いてもよい。この場合、前者は後者と比較して処理速度が高速だが精度が低くなる。
【０１３０】
なお、図２２のＩＩＲフィルタ内に記載されたＮｕｍ＿＊（ｑ）およびＤｅｎ＿＊（ｑ）（＊＝Ａ〜Ｄ）は、それぞれＩＩＲフィルタを定義する分子係数および分母係数を表す。
【０１３１】
本実施形態では、分割領域の主走査方向の位置ごとに、逆位相フィルタとしてＦＩＲフィルタおよびＩＩＲフィルタを用意しておき、補給制御部２１０２が、いずれの逆位相フィルタを用いてフィルタ演算を実行するかを、独立に切り換えられるようにする。これを模式的に示したものが図２２である。
【０１３２】
図２８および図２９に例示するように、ＦＩＲフィルタおよびＩＩＲフィルタのいずれも、同一の補給波形に対して同様の手法でフィルタを求めても、消費波形の違いにより、逆位相フィルタとしての精度には通常は差が生じる。
【０１３３】
そこで、補給制御部２１０２は、例えば、ＩＩＲフィルタの精度が悪い領域のみＦＩＲフィルタで計算を行い、それ以外はＩＩＲフィルタで計算を行う。これにより、必要最小限の演算量で主走査方向の分割領域全体での、逆位相補給の精度を確保することができる。なお、補給制御部２１０２が、領域ごとの精度の設計指針に応じてフィルタを切り替えるように構成してもよい。例えば主走査方向の中央付近の精度を重視するという設計指針があれば、主走査方向の中央付近の分割領域のみをＦＩＲフィルタで計算するように構成してもよい。
【０１３４】
また、分割領域それぞれに対してＦＩＲフィルタおよびＩＩＲフィルタを備えるのではなく、ＦＩＲフィルタおよびＩＩＲフィルタのうち、分割領域ごとに予め定められた逆位相フィルタを備えるように構成してもよい。例えば、分割領域の主走査方向の位置ごとに最適な逆位相フィルタを事前に選択し、当該分割領域の逆位相フィルタとして備えるように構成してもよい。
【０１３５】
（変形例３）
通常、主走査方向の現像剤循環搬送路の下流に位置する分割領域の消費によるトナー濃度の変動は、より上流側に位置する分割領域の消費によるトナー濃度変動よりも、測定箇所Ｂに早く到達する。このため、機器の構成によっては、分割領域の画像情報を得たと同時にトナー補給を行っても時間的に間に合わない場合がある。これは、図２３の消費波形１ように、分割領域の消費波形の立ち上がりに対して、補給波形の立ち下がりが遅れているような状態が該当する。
【０１３６】
このような場合に、根本的に誤差のない逆位相フィルタを作成することはできない。しかし、ＩＩＲフィルタに対して、ＦＩＲフィルタは各時間でのインパルス応答を独立に制御でき、生成できる逆位相補給パターンの自由度が高いため、原理的にＩＩＲフィルタ同等以上に精度の良いフィルタを得られる。また、特に前述のように補給波形の方が遅れる場合には精度の差が大きくなる傾向がある。
【０１３７】
そこで、本変形例では、分割領域の主走査方向の位置が、現像材循環搬送路の下流側であるか上流側であるかに応じて逆位相フィルタを切り替える。例えば、主走査方向の位置が現像剤循環搬送路の下流に位置する分割領域ではＦＩＲフィルタを用い、上流側ではＩＩＲフィルタを用いる。
【０１３８】
ＦＩＲフィルタを用いる領域とＩＩＲフィルタを用いる領域との境界は、シミュレーション等により事前に求めればよい。例えば、ランダムな画像情報に対して、消費波形と、ＩＩＲフィルタによる逆位相波形とをシミュレーションで求め、両者の適合率が所定の閾値を下回る領域でＦＩＲを用いることにしても良い。または、より単純に、消費波形および補給波形それぞれについて、変動の絶対値が一定以上になる時間を算出し、補給波形に対して算出された時間が、消費波形に対して算出された時間より、所定の閾値以上先行していないならば、ＦＩＲを用いることにしても良い。
【０１３９】
また、分割領域の主走査方向の位置が、現像材循環搬送路の下流側であるか上流側であるかに応じて事前に最適な逆位相フィルタを選択し、選択した逆位相フィルタを、当該分割領域の逆位相フィルタとして備えるように構成してもよい。
【０１４０】
（変形例４）
本変形例では、画質が重視される場合には、逆位相フィルタにＦＩＲフィルタを用い、速度が重視される場合には、ＩＩＲフィルタを用いるように切り換える。なお、変形例３のように、画質が重視される場合および速度が重視される場合それぞれに対して、ＦＩＲフィルタを使用する分割領域と、ＩＩＲフィルタを使用する分割領域との境界を決めておき、分割領域ごとにフィルタを切り換えるように構成しても良い。
【０１４１】
この切り換えは、例えば、ユーザにより高画質を要求するようなモードが選択された場合は、画質が重視されるとし、それ以外は速度が重視されるとして行う。
【０１４２】
（変形例５）
本変形例では、形成する画像がカラー画像かモノクロが増加に応じて逆位相フィルタを切り替える。例えば、カラー画像形成時に各版でのＦＩＲフィルタの演算を行うのに十分な時間が確保できないならばＩＩＲフィルタを用いる。また、モノクロ画像形成時にはＫ版だけ演算を行えばよいため、演算時間が確保できるならばＫ版でＦＩＲフィルタを用いるように切り換える。
【０１４３】
（変形例６）
補給制御周期が短くなった場合には、単に許容できる演算時間が短くなるだけでなく、同じ長さの時間の補給パターンを表現する場合ためのＦＩＲフィルタの次数が増加する。すなわち、補給制御周期にほぼ反比例するＦＩＲフィルタの次数が必要となる。本変形例では、補給制御周期に応じて逆位相フィルタを切り替える。例えば、補給制御周期が短くなり、ＦＩＲフィルタの演算を行うのに十分な時間が確保できない場合には、ＩＩＲフィルタを使用するように切り換える。例えば、補給制御部２１０２が、指定された補給制御周期と所定の閾値とを比較し、補給制御周期が閾値より短い場合にＩＩＲフィルタを使用するように切り替える。
【０１４４】
このように、本変形例によれば、線速が速く、ＦＩＲフィルタでの算出には演算時間が不足するような場合であっても、ＩＩＲフィルタで算出できる場合にはＩＩＲフィルタを逆位相フィルタとして選択し、逆位相のトナー補給によりトナー濃度変動を抑えることができる。
【０１４５】
（変形例７）
本変形例では、主走査方向の分割領域の分割数に応じて逆位相フィルタを切り替える。一般に分割数が多くなると演算時間が増加するため、例えば、分割数が所定の閾値より小さい場合にＦＩＲフィルタを用い、分割数が所定の閾値以上の場合にＩＩＲフィルタを用いるように切り替える。分割数の閾値は、ＦＩＲフィルタを用いた時の演算量が演算量に関する所定の閾値を上回るときの分割数として事前に求めておけばよい。
【０１４６】
以上のように、本実施形態によれば、トナー補給制御における速度と精度の要求に対して、補給量の算出においてＦＩＲフィルタを用いるか、ＩＩＲフィルタを用いるかを切り換えることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ  プロセスユニット
３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ  感光体
７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ  現像ユニット
８Ｙ  第１搬送スクリュー
９Ｙ  第１剤収容部
１１Ｙ  第２搬送スクリュー
１２Ｙ  現像ロール
１４Ｙ  第２剤収容部
１７Ｙ  トナー補給口
２０  光書込ユニット
４０  転写ユニット
５０  ２次転写ローラ
６０  定着ユニット
７０  トナー補給装置
７１Ｙ  駆動源
７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋ  トナーカートリッジ
１００、２１００  制御部
１０１  予測データ算出部
１０２、２１０２  補給制御部
１０３、２１０３  画像情報取得部
６０４  プリンタコントローラ
６０５  半導体メモリ
６０６  ハードディスク
６１０  エンジン部
６１１  読み取りユニット
６１２  スキャナ補正部
６１３  カラー多値データ圧縮器
６１４  カラー多値データ伸張器
６１５、２０１５  プリンタ補正部
６１６  エンジンコントローラ
６２０  汎用バス
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４８】
【特許文献１】特開平１１−２１９０１５号公報
【特許文献２】特開２００６−１７１１７７号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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