(57)【要約】【課題】テストパターンを用いたトナー濃度推定方法及び装置、並びにそれを用いたトナー供給方法及び装置を提供する。【解決手段】トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知し、テストパターンの階調による検知された光反射特性の変化率からトナーの濃度を推定するトナー濃度推定方法である。これにより、温度や湿度などの外部的な要因の変動に影響を受けずに、正確にトナーの濃度を推定することが可能である。【選択図】 図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階と、
（ｂ）前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率を計算する段階と、
（ｃ）前記計算された変化率から前記トナーの濃度を推定する段階と、を含むことを特徴とするトナー濃度推定方法。
【請求項２】
前記テストパターンは、現像器の中間転写ベルトに形成されることを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項３】
前記トナーを用いて前記複数階調のテストパターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項４】
前記（ｂ）段階は、
前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化に関する線形式を生成する段階と、
前記生成された線形式の勾配を用いて前記変化率を計算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項５】
前記（ｃ）段階は、
既定の光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を用いて、前記計算された変化率に対応する前記トナーの濃度を推定することを特徴とする請求項１に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項６】
前記推定されたトナーの濃度に関する情報を前記トナーを供給する現像器に設けられた記録媒体に保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項７】
前記光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報は、前記記録媒体に保存されることを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項８】
前記保存されたトナーの濃度に関する情報及び前記計算された変化率を用いて、前記光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を補正する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のトナー濃度推定方法。
【請求項９】
（ａ）トナーの消耗量及び供給量を用いて前記トナーの濃度を推定する段階と、
（ｂ）前記（ａ）段階で推定されたトナーの濃度が設定範囲を外れる場合、前記トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階と,
（ｃ）前記検知された光反射特性の前記テストパターンの階調による変化率から前記トナーの濃度を推定する段階と、
（ｄ）前記（ｃ）段階で推定されたトナーの濃度によって、前記トナーを供給する段階と、を含むことを特徴とするトナー供給方法。
【請求項１０】
前記トナー供給方法は、
前記（ａ）段階で推定されたトナーの濃度が設定範囲内である場合、前記（ａ）段階で推定されたトナーの濃度に関する情報を現像器に設けられた記録媒体に保存し、前記  （ｃ）段階で推定されたトナーの濃度が前記設定範囲内である場合、前記（ｃ）段階で推定されたトナーの濃度に関する情報を前記記録媒体に保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のトナー供給方法。
【請求項１１】
前記保存されたトナーの濃度に関する情報を用いて、現在トナーの濃度を設定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のトナー供給方法。
【請求項１２】
前記トナー供給方法は、
（ｅ）前記（ａ）段階で推定されたトナーの濃度が前記設定範囲内である場合、前記トナーを用いて形成された所定階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階と、
（ｆ）前記検知された光反射特性を基準値と比較した結果によって、トナー供給を制御する段階と、をさらに含み、
前記基準値は、基準濃度に対する所定階調のテストパターンの光反射特性であることを特徴とする請求項９に記載のトナー供給方法。
【請求項１３】
前記（ｆ）段階は、
前記検知された光反射特性と前記基準値との差を計算する段階と、
既定の前記基準値との差に対応するトナー供給量に関する情報を用いて、前記計算された差によって前記トナーの供給を制御する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のトナー供給方法。
【請求項１４】
（ａ）トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階と、
（ｂ）前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率を計算する段階と、
（ｃ）前記計算された変化率から前記トナーの濃度を推定する段階と、を含むことを特徴とするトナー濃度推定方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知するセンサー部と、
前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率から前記トナーの濃度を推定する濃度推定部と、を備えることを特徴とするトナー濃度推定装置。
【請求項１６】
前記トナーを用いて前記複数階調のテストパターンを形成するテストパターン形成部をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載のトナー濃度推定装置。
【請求項１７】
既定の光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を保存する保存部をさらに備え、
前記濃度推定部は、前記光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を用いて、前記計算された変化率に対応する前記トナーの濃度を推定することを特徴とする請求項１５に記載のトナー濃度推定装置。
【請求項１８】
前記保存部は、
前記トナーを供給する現像器に設けられ、前記推定されたトナー濃度に関する情報を保存し、前記保存されたトナーの濃度に関する情報及び前記計算された変化率を用いて、前記光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を補正することを特徴とする請求項１７に記載のトナー濃度推定装置。
【請求項１９】
トナーの消耗量及び供給量を測定する測定部と、
前記測定部で測定された結果を用いて、前記トナーの濃度を推定する第１濃度推定部と、
前記トナーを用いて前記複数階調のテストパターンを形成するテストパターン形成部と、
前記形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知するセンサー部と、
前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率から前記トナーの濃度を推定する第２濃度推定部と、
前記第１濃度推定部及び第２濃度推定部で推定された前記トナーの濃度によって、前記トナーの供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項２０】
前記制御部は、
第１濃度推定部で推定された前記トナーの濃度が設定範囲内である場合、前記第１濃度推定部で推定された前記トナーの濃度によって前記トナーの供給を制御し、前記第１濃度推定部で推定された前記トナーの濃度が前記設定範囲を外れる場合、前記第２濃度推定部で推定された前記トナーの濃度によって前記トナーの供給を制御することを特徴とする請求項１９に記載のトナー供給装置。
【請求項２１】
前記テストパターン形成部は、前記トナーを用いて所定階調のテストパターンを形成し、
前記センサー部は、前記形成された所定階調のテストパターンの光反射特性を検知し、
前記制御部は、前記検知された所定階調のテストパターンの光反射特性を基準濃度に対する所定階調のテストパターンの光反射特性と比較した結果によって、前記トナーの供給を制御することを特徴とする請求項１９に記載のトナー供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分現像剤を使用する転写写真方式による画像形成装置に係り、特に、二成分現像剤でトナーの濃度を一定に維持するために、トナー濃度を推定する方法及び装置、並びにこれを用いてトナーの濃度が一定に維持されるように、トナーを供給するトナー供給装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二成分現像剤を使用する画像形成方式において、均一な濃度の画像を形成するためには、現像器内部のトナーの濃度を６〜１０％の範囲で維持する必要がある。したがって、現像器内部にトナー濃度センサーを装着して、トナーの濃度を一定レベルに維持する方法があった。しかし、トナー濃度センサーは、高価であるため、トナー濃度センサーを使用せずに現像器内部のトナー濃度を一定に維持するための方法として、出力画像のドット数を計算してトナー消費量を測定し、測定されたトナー消費量だけ現像器にトナーを供給する方法が考案された。しかし、トナーの消耗量は、ドット数以外に、現像電圧、温度、湿度など、多様な要因によって変動するので、トナー消耗量を測定するにあたって誤差が発生する。
【０００３】
これを解決するために、中間転写ベルト（ＩＴＢ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｂｅｌｔ）上に、トナーの濃度を測定するためにテストパターンを形成し、反射型光学センサーでテストパターンの濃度を測定して、各現像器内部のトナー濃度を予測する方法が考案された。テストパターンとは、トナーの濃度を推定するために形成される所定のサイズ及び間隔のトナー画像をいう。この方法は、トナー濃度センサーを使用せず、テストパターンの濃度を用いて現像剤のトナー濃度を比較的に正確に制御できるという長所があるが、現像剤のトナー濃度以外に温度や湿度の変化または帯電電圧の変化などの外部的な要因によってテストパターンの濃度が変動する場合に、その原因を把握することが困難である。したがって、現像剤のトナー濃度が設定範囲内であるのにもかかわらず、テストパターンの濃度として推定されるトナーの濃度は、設定範囲から外れたと認識されるので、現像剤のトナー濃度を変更して、テストパターンの濃度が一定に維持されるようにトナーを供給し続けるか、または長時間供給しない。これにより、トナーが過供給または過不足状態となって、トナーの飛び散り、現像剤の漏れ、現像剤駆動トルクの増加など、２次的な問題点が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、トナーで形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を測定してトナーの濃度を推定するので、温度や湿度などの外部的な要因が変動する場合にも正確に現像器内部のトナーの濃度を推定できるトナー濃度推定方法及び装置を提供することである。
【０００５】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、外部的な要因が変動してテストパターンの光反射特性が変動する場合にも、正確にトナーの濃度を推定してトナー濃度の異常状態を感知でき、異常状態である場合、トナーが過供給または過不足されないようにトナーを供給して、トナーの濃度を一定に維持させうるトナー供給方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記技術的課題を解決するための本発明によるトナー濃度推定装置は、トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階、前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率を計算する段階、及び前記計算された変化率から前記トナーの濃度を推定する段階を含むことが望ましい。
【０００７】
また、前記トナー濃度推定方法は、前記トナーを用いて前記複数階調のテストパターンを形成する段階をさらに含むことが望ましく、前記（ｂ）段階は、前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化に関する線形式を生成する段階、及び前記形成された線形式の勾配を用いて前記変化率を計算する段階を含むことが望ましく、前記（ｃ）段階は、既定の光反射特性の変化率に対応する前記トナーの濃度に関する情報を用いて、前記計算された変化率に対応するトナーの濃度を推定することが望ましい。
【０００８】
前記他の技術的課題を解決するための本発明によるトナー供給方法は、（ａ）トナーの消耗量及び供給量を用いてトナーの濃度を推定する段階、（ｂ）前記（ａ）段階で推定された前記トナーの濃度が設定範囲を外れる場合、前記トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階、（ｃ）前記検知された光反射特性の前記テストパターンの階調による変化率から前記トナーの濃度を推定する段階、及び（ｄ）前記（ｃ）段階で推定された前記トナーの濃度によってトナーを供給する段階を含むことが望ましい。
【０００９】
また、前記トナー供給方法は、（ｅ）前記（ａ）段階で推定された前記トナーの濃度が前記設定範囲内である場合、前記トナーを用いて形成された所定階調のテストパターンの光反射特性を検知する段階、及び（ｆ）前記検知された光反射特性を基準値と比較した結果によって、前記トナーの供給を制御する段階をさらに含み、前記基準値は、基準濃度に対する所定階調のテストパターンの光反射特性であることが望ましい。
【００１０】
前記さらに他の技術的課題を解決するための本発明によるトナー濃度推定装置は、トナーを用いて形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知するセンサー部、及び前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率から前記トナーの濃度を推定する濃度推定部を備えることが望ましい。
【００１１】
また、前記トナー濃度推定装置は、前記トナーを用いて前記複数階調のテストパターンを形成するテストパターン形成部をさらに備えることが望ましく、既定の光反射特性の変化率に対応する前記トナーの濃度に関する情報を保存する保存部をさらに備え、前記濃度推定部は、前記光反射特性の変化率に対応する前記トナーの濃度に関する情報を用いて、前記計算された変化率に対応する前記トナーの濃度を推定することが望ましい。
【００１２】
前記さらに他の技術的課題を解決するための本発明によるトナー供給装置は、トナーの消耗量及び供給量を測定する測定部、前記測定部で測定された結果を用いて前記トナーの濃度を推定する第１濃度推定部、前記トナーを用いて前記複数階調のテストパターンを形成するテストパターン形成部、前記形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知するセンサー部、前記テストパターンの階調による前記検知された光反射特性の変化率から前記トナーの濃度を推定する第２濃度推定部、及び前記第１濃度推定部及び第２濃度推定部で推定された前記トナーの濃度によって、前記トナーの供給を制御する制御部を備えることが望ましい。
【００１３】
また、前記トナー供給装置において前記テストパターン形成部は、前記トナーを用いて所定階調のテストパターンを形成し、前記センサー部は、前記形成された所定階調のテストパターンの光反射特性を検知し、前記制御部は、前記検知された所定階調のテストパターンの光反射特性を基準濃度に対する所定階調のテストパターンの光反射特性と比較した結果によって、前記トナーの供給を制御することが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるトナー濃度推定方法及び装置は、光反射特性から直接トナーの濃度を推定するものではなく、光反射特性の変化率からトナーの濃度を推定するので、温度や湿度、帯電電圧の変動など、外部的な要因によって光反射特性の測定値が変動する場合にもトナーの濃度を正確に推定することを可能にする。
【００１５】
また、本発明によるトナー供給方法及び装置は、テストパターンの光反射特性の変化率を用いて正確にトナーの濃度を推定するので、外部的な要因によってテストパターンの光反射特性が変動する異常状態を感知でき、異常状態でもトナーが過供給または過不足されないようにして、トナーの濃度を一定に維持することを可能にする。
【００１６】
また、本発明によるトナー供給方法及び装置は、所定階調のテストパターンを用いてトナー消耗量及び供給量の測定誤差を補償して、異常状態ではない場合にも、トナーの濃度を一定に維持することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付された図面を参考にして、本発明によるトナー濃度推定方法及び装置と本発明によるトナー供給方法及び装置を説明する。
【００１８】
まず、図１を参照して本発明が適用される画像形成装置のシステムを説明する。図１は、本発明が適用される二成分現像剤を使用する電子写真方式画像形成装置の概略的な構成を示す図である。画像信号形成部１０で画像データに該当する画像信号を生成して露光部１１に印加すれば、露光部１１は、画像信号によって感光体１２に光を走査して静電潜像を形成する。現像器１３は、トナーカートリッジ（図示せず）からトナーを供給され、攪拌ローラ１４及び搬送ローラ１５を用いて、供給されたトナーを感光体１２に形成された静電潜像に供給して現像潜像を生成し、転写部１６は、形成された現像潜像を中間転写ベルト（ＩＴＢ）１７に転写する。中間転写ベルト１７に転写された現像潜像をさらに印刷媒体に転写して印刷画像を形成し、定着部１８ａ、１８ｂで定着させた後に排出する。
【００１９】
ＣＴＤ（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｄｅｐｔｈ）センサー１９は、中間転写ベルト１７に形成されたテストパターンの光反射特性を検知するが、テストパターンとは、トナーの濃度を推定するためにトナーを用いて形成されるトナー画像形態のパッチを意味し、光反射特性とは、テストパターンに走査された光に対する反射光の特性をいう。光反射特性には、正反射特性および乱反射特性がある。正反射特性とは、走査された光に対する正反射率であり、乱反射特性とは、走査された光に対する乱反射率である。ＣＴＤセンサーは、テストパターンに走査された光の反射光を受光し、受光した反射光を電気エネルギーの形態に変換して出力する光電素子の一種である。
【００２０】
走査された光の正反射率を検知する光電素子の出力値は、テストパターンの階調が高いか、トナーの濃度が高いほど小さくなり、走査された光の乱反射率を検知する光電素子の出力値は、テストパターンの階調が高いか、トナーの濃度が高いほど大きくなる。
【００２１】
ここで、テストパターンの階調とは、テストパターンに転写されたトナーの階調であって、テストパターンの全体面積に該当するピクセルにトナーが転写された割合であり、全てのピクセルにトナーが転写された場合は、Ｆｕｌｌ  Ｓｏｌｉｄ、すなわち１００％の階調であり、そのうち７５％または５０％のピクセルにのみトナーが転写された場合は、それぞれ７５％または５０％の階調である。テストパターンを生成する場合、テストパターンの階調に対する反射率が正確に検知されるためには、テストパターンに該当するピクセルのうち、トナーが転写されるピクセルが均一に分布されるようにトナーを転写しなければならない。以下、本発明によるトナー濃度推定方法及び装置を説明する。
【００２２】
まず、図２を参照して本発明による複数階調のテストパターンを用いたトナー濃度推定装置を説明する。図２は、本発明の一実施形態による複数階調のテストパターンを用いたトナー濃度推定装置であって、テストパターン形成部２０、センサー部２１、濃度推定部２２、及び保存部２３を備える。
【００２３】
テストパターン形成部２０は、トナーを用いて複数階調のテストパターンを形成する。カラー画像形成装置の場合、複数のトナーのうち一つのトナーに対する複数階調別のテストパターンを生成するか、または複数のトナーそれぞれに対する複数階調のテストパターンを連続して生成してもよい。前述したように、テストパターンの階調は、テストパターンの濃度または明度であり、転写されたトナーの比率によって変化する。例えば、１００％、９０％、８０％、７０％、５０％、及び２０％の６種の階調に該当するテストパターンを形成する場合を考慮する。これは、説明のための一例であり、その他のさまざまな階調に該当するテストパターンを形成してもよい。図３は、本発明の一実施形態によってトナーを用いて形成された複数階調のテストパターンを示す図である。１００％３０、９０％３１、８０％３２、７０％３３、５０％３４、及び２０％３５に該当するテストパターンが一定のサイズ及び間隔で形成されたことが示されている。
【００２４】
センサー部２１は、形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する。センサー部２１は、光を電気エネルギーに変換して出力するＣＴＤセンサーのような光電素子を備えうる。ＣＴＤセンサーは、中間転写ベルトに形成されたテストパターンに光を走査し、走査された光の反射光を受光する。そして、受光された光を電気エネルギーに変換し、変換された電気エネルギーの大きさによって電圧または電流を出力する。したがって、ＣＴＤセンサーの出力値、例えば出力電圧は、受光された反射光の強度によって変わる。  
【００２５】
図４Ａないし図４Ｃは、図３に示す複数階調のテストパターンの光反射特性をＣＴＤセンサーで検知した結果を示すグラフである。
【００２６】
図４Ａないし図４Ｃは、トナーの濃度がそれぞれ６％、８％、及び１０％である場合に、それぞれ形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知した結果を示すグラフである。図４Ａないし図４Ｃは、図３に示された複数階調のテストパターンが最高階調のテストパターン、すなわち１００％に当たるテストパターン３０からＣＴＤセンサーを順次に過ぎながら測定された出力電圧を示す。したがって、経時的に１００％(３０)、９０％(３１)、８０％(３２)、 ７０％(３３)、５０％(３４)、及び２０％(３５)に当たるテストパターンに対応する出力電圧が測定される。例えば、図４Ａで参照符号４１で表示された部分は、１００％に当たるテストパターン３０に対応する出力電圧であり、参照符号４２で表示された部分は、９０％に当たるテストパターン４１に対応する出力電圧であり、参照符号４３で表示された部分は、８０％に当たるテストパターン４２に対応する出力電圧である。同様に、参照符号４４、４５、４６は、それぞれ７０％(３３)、５０％(３４)、及び２０％(３５)に当たるテストパターンに対応する出力電圧である。図４Ａないし図４Ｃを参照すれば、トナーの濃度によって変化の程度は異なるが、テストパターンの階調が低くなるほどＣＴＤセンサーの出力電圧値が増加することが分かる。例えば、図４Ａを参照すれば、参照符号４１、４２、４３、４４、４５、及び４６に行くほどＣＴＤセンサーの出力電圧値が増加することが分かる。これは、テストパターンの正反射率を測定した結果であるためである。テストパターンに転写されたトナー量が多いほど走査された光の正反射率は低くなり、転写されたトナー量が少ないほど走査された光の正反射率が高くなる。したがって、テストパターンの階調が低くなるほど転写されたトナー量が少なくなるので、反射される光量が増加してＣＴＤセンサーの出力電圧が増加する。
【００２７】
また、トナーの濃度に従って、テストパターンの階調によるＣＴＤセンサーの出力電圧値の増加率が変わる。トナーの濃度が高いほどテストパターンの階調に対するＣＴＤセンサーの出力電圧値の増加率が小さくなることが観察できる。図５は、トナーの濃度別にテストパターンの階調に対するＣＴＤセンサーの平均出力電圧の変化を示すグラフであって、三角形で表示された値は、トナーの濃度が６％である場合にテストパターンの階調に対するＣＴＤセンサーの平均出力電圧であり、四角形で表示された値及び円形で表示された値は、それぞれトナーの濃度が８％及び１０％の場合にテストパターンの階調に対するＣＴＤセンサーの平均出力電圧である
【００２８】
濃度推定部２２は、センサー部２１で検知されたテストパターンの光反射特性を用いて、形成されたテストパターンの階調による光反射特性の変化率を計算し、計算された変化率を用いてトナーの濃度を推定する。テストパターンの階調によるテストパターンの光反射特性の変化は、線形式に近似して表現されうる。図５に示すように、本発明の一実施形態によれば、形成されたテストパターンの階調によるＣＴＤセンサーの出力電圧の平均値の変化に関する線形式を生成しうる。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、トナーの濃度が６％である場合、テストパターンの階調に対するＣＴＤの平均出力電圧の変化率、すなわち勾配は、−２．６７３９であり、トナーの濃度が８％である場合は、−２．１９４３、トナーの濃度が１０％である場合は、−１．６１４を有する。このように、トナーの濃度によってテストパターンの階調に対する光反射特性の変化率、すなわち、テストパターンの階調に対するＣＴＤセンサーの平均出力電圧を近似化した線形式の勾配が異なり、この勾配とトナーの濃度との間に相関関係がある点を用いて、逆にテストパターンの階調に対する光反射特性の変化率からトナーの濃度を推定することも可能である。
【００３０】
望ましくは、テストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を予め設定し、既定のテストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を用いて、計算されたテストパターンの階調による光反射特性の変化率からトナーの濃度を推定できる。このテストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報は、ルックアップテーブルの形態でメモリなどに保存されうる。
【００３１】
保存部２３は、推定されたトナーの濃度に関する情報を保存する。これは、現像器が画像形成装置に最初に装着されるか、取り替えるか、または現像器の動作が停止した状態で再動作するようになった場合に、保存部２３に保存されたトナーの濃度に関する情報を用いて、現在トナーの濃度を設定するためである。したがって、保存部２３は、現像器１３と共に設けられることが望ましい。
【００３２】
また、保存部２３は、テストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度についての情報を保存することができる。このとき、保存部２３は、保存されたテストパターンの濃度及び計算されたテストパターンの階調による光反射特性の変化率を用いて、前記テストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度についての情報を補正できる。すなわち、現像器１３が画像形成装置に装着されれば、複数階調のテストパターンを生成し、形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知して、検知された光反射特性のテストパターンの階調に対する変化率を計算する。テストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を用いて計算した変化率からトナーの濃度を推定し、この推定されたトナーの濃度と保存部２３に保存されたトナーの濃度とに、所定誤差範囲を逸脱する差が発生する場合、計算された光反射特性の変化率から保存されたトナーの濃度と同じトナーの濃度が推定されるように、テストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を補正する。これは、現像器が画像形成装置に最初に装着されるか、取り替えて他の画像形成装置に最初に装着される場合、特に、製造された後に使われない現像剤の場合は、製造当時の基準濃度を維持しているため、保存部に保存されたトナーの濃度に関する情報が正確なトナーの濃度に関する情報であるので、計算された光反射特性の変化率から保存部に保存されたトナーの濃度が推定されるように、トナー画像の階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を補正するので、連続してトナーの濃度を推定する場合、推定値の信頼性を確保することを可能にする。
【００３３】
次に、本発明によるトナー濃度推定方法を説明する。図６は、本発明の一実施形態による複数階調のテストパターンを用いたトナー濃度推定方法のフローチャートである。
【００３４】
第６０段階で、トナー濃度推定装置は、トナーを用いて複数階調のテストパターンを形成する。このとき、形成されるテストパターンの階調及びその数は、多様に設定できる。
第６１段階で、トナー濃度推定装置は、形成された複数階調のテストパターンに光を走査し、走査された光の反射光を受光して、受光された反射光の強度による電圧を出力する。
第６２段階で、トナー濃度推定装置は、テストパターンの階調による出力電圧の変化に関する線形式を生成し、生成された線形式の勾配を用いてテストパターンの階調による出力電圧の変化率を計算する。
【００３５】
第６３段階で、トナー濃度推定装置は、現像器が初めて装着されたか否かを判断する。現像器が初めて装着された場合、第６４段階で保存されたトナーの濃度及び計算された勾配を用いて、既定のテストパターンの階調による出力電圧の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を補正する。
【００３６】
現像器が初めて装着されたものではない場合、第６５段階で、トナー濃度推定装置は、既定のテストパターンの階調による出力電圧の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を用いて、計算された変化率からトナーの濃度を推定する。
【００３７】
第６６段階で、トナー濃度推定装置は、推定されたトナーの濃度をトナーを供給する現像器に設けられた記録媒体に保存する。
本発明によるトナー濃度推定方法及び装置は、外部要因が変動する場合、テストパターンの光反射特性に関するＣＴＤセンサーの出力電圧の測定値は変動しうるが、各階調のテストパターンごとにＣＴＤセンサーの出力電圧が変化する幅は、ほとんど一定であるという点を用いて、テストパターンの階調による光反射特性の変化率を用いてトナーの濃度を推定する。したがって、本発明では、テストパターンの光反射特性から直接トナーの濃度を推定するものではなく、相対的テストパターンが階調による光反射特性の変化率からトナーの濃度を推定するので、温度や湿度の変化またはその他の外部的な要因に大きく影響を受けず、現像器内部のトナーの濃度を正確に測定できる。以下、本発明によるトナー供給装置及び方法を説明する。
【００３８】
まず、図７を参照して本発明によるトナー供給装置を説明する。図７は、本発明の一実施形態によるトナー供給装置のブロック図であって、測定部７０、テストパターン形成部７１、センサー部７２、第１濃度推定部７３、第２濃度推定部７４、制御部７５、保存部７６、及びカウント部７７を備える。
【００３９】
測定部７０は、トナーの消耗量及び供給量を測定する。本発明の一実施形態によれば、測定部７０は、出力画像のドット数を計算し、このドット数から画像のカバレージを計算して、出力された画像によるトナー消耗量を測定できる。ここで、画像のカバレージは、出力された画像のドット数を印刷用紙全体に該当するドット数で割った比率をいう。したがって、測定部７０は、印刷用紙全体に該当するドット数及び各カラー別に出力画像のカバレージによるトナー消耗量を予め保存することが望ましい。
【００４０】
図８Ａは、本発明の一実施形態によって測定された出力画像のカバレージによるトナー消耗量を示すグラフである。図８Ａに示すように、出力画像のカバレージによるトナー消耗量は、線形的に増加し、トナーのカラーごとに出力画像のカバレージによるトナー消耗量の増加率が異なる。カラー画像が出力された場合、測定部７０は、出力された画像の各カラー別ドット数を計算して、このドット数から画像のカバレージを計算し、計算されたカバレージによる各カラー別トナー消耗量を測定できる。
【００４１】
また、測定部７０は、トナー供給モータの動作時間によってトナーの供給量を計算できる。図８Ｂは、本発明の一実施形態によって測定されたトナー供給モータの動作時間によるトナーの供給量に関するグラフである。測定部７０は、トナー供給モータの動作時間によるトナー供給量を予め保存することが望ましい。
【００４２】
第１濃度推定部７３は、測定部７０で測定されたトナー消耗量及び供給量を用いてトナーの濃度を推定する。二成分現像剤で現像器内部のキャリアの量は、一定であるので、トナーの消耗量及びトナーの供給量を用いて現像器内部のトナー濃度を推定しうる。
【００４３】
但し、出力画像のカバレージによるトナー消耗量及びトナー供給モータの動作時間によるトナー供給量は、温度、湿度などの外部要因によって変動できるので、前記のような方法でトナーの濃度を推定し、トナーを供給すれば、画像形成装置の出力枚数が増加することによって、トナー消耗量及び供給量の測定誤差が累積されてトナー濃度が設定範囲を逸脱しうる。したがって、一定枚数を出力した以後には、実際テストパターンを用いて測定誤差を補償する必要がある。
【００４４】
テストパターン形成部７１、センサー部７２、及び第２推定部７４は、このような測定誤差を補償できるように、所定階調のテストパターンを生成してトナーの供給量を補正し、また、第１濃度推定部で推定されたトナーの濃度が設定範囲から外れて異常状態にある場合、複数階調のテストパターンを生成して正確なトナー濃度を推定するので、トナーの濃度が異常状態にある場合にも、トナーが過供給または過不足されずに一定の濃度が維持されるようにする。
【００４５】
テストパターン形成部７１は、トナーを用いて所定階調のテストパターンまたは複数階調のテストパターンを形成する。形成されるテストパターンの階調は、予め設定されることが望ましい。図９は、本発明の一実施形態によってイエロー９０、マゼンタ９２、シアン９４、及びブラック９６の順に形成された所定階調のテストパターンである。本発明の一実施形態では、カラー画像形成装置でテストパターン形成部７１が所定階調のテストパターンを形成する場合、あらゆるカラーの所定階調のテストパターンが一度に形成されるようにしたが、その他に多様な応用が可能であり、テストパターンの階調も０％から１００％まで多様に設定してもよい。
【００４６】
テストパターン形成部７２は、第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が設定範囲を外れる場合、複数階調のテストパターンを形成する。図３は、本発明の一実施形態によって形成された複数階調のテストパターンである。前述の本発明によるトナー濃度推定装置で説明した通りであるので、説明を省略する。
【００４７】
センサー部７２は、形成された複数階調のテストパターンの光反射特性を検知する。テストパターンの光反射特性は、光電素子の一種であるＣＴＤセンサーを用いて検知できる。また、センサー部７４は、形成された所定階調のテストパターンの光反射特性を検知する。図９のようにカラー別に形成された所定階調のテストパターンを検知する場合は、各カラー別テストパターンの光反射特性による電圧が出力され、図３のように一つのカラーの階調別に形成されたテストパターンを検知する場合は、テストパターンの階調による光反射特性による電圧が出力される。
【００４８】
第２濃度推定部７４は、階調別テストパターンを検知して出力されたＣＴＤセンサーの出力電圧を用いて、トナーの濃度を推定する。第２濃度推定部７４でトナーの濃度を推定する方法は、前述した本発明によるトナー濃度推定装置の濃度推定部２２でトナーの濃度を推定する方法と同様であるので、説明を省略する。
【００４９】
制御部７５は、第１濃度推定部７３及び第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度によってトナーの供給を制御する。制御部７５は、第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が設定範囲内である場合は、第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度によってトナー供給を制御し、第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が設定範囲を外れる場合、すなわち、トナーの濃度が異常状態にある場合は、第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度によってトナー供給を制御することが望ましい。
【００５０】
本発明の一実施形態によって、制御部７５が第１濃度推定部７３で推定された濃度によってトナーを供給する方法は、次の通りである。制御部７５は、第１濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度が設定範囲内である場合、測定部７０で測定されたトナー消耗量だけトナーを供給して、現像器内部のトナーの濃度を一定に維持する。このとき、制御部７５は、測定部７０で測定されたトナー供給モータの動作時間によるトナー供給量を用いて、測定されたトナー消耗量だけトナーを現像器に供給しうる。
【００５１】
本発明の一実施形態によって、第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が設定範囲を外れる場合、すなわち、異常状態にある場合に、制御部７５が第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度によってトナーの供給を制御する方法は、次の通りである。第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が設定範囲を逸脱したと判断されれば、第２濃度推定部７４でトナーの濃度を再推定する。再推定した結果、トナーの濃度が設定範囲内であると判断される場合、これは、外部的な要因によって、例えば、温度や湿度、帯電電圧、バイアス電圧などの変動によって、出力された画像の濃度が変動したのであり、現像器内部のトナーの濃度が実際に変動したものではないことが分かる。したがって、この場合は、第２濃度推定部７４でトナーの濃度を推定した結果、現像器内部のトナーの濃度が設定範囲内にある場合であるので、測定部７０で測定されたトナーの消耗量だけトナーを供給できる。すなわち、正常状態と同じ方法でトナーの供給を制御できる。
【００５２】
しかし、第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度が設定範囲を外れる場合は、実際に現像器内部のトナーの濃度がその他の外部要因によって変動した場合であるので、現像器内部のトナーの濃度が設定範囲内に維持されるように、トナー供給を制御する必要がある。したがって、制御部７５は、第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度が設定範囲を超える場合は、トナーの濃度が設定範囲内になるまでトナーの供給を中断し、第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度が設定範囲以下である場合は、トナーの濃度が設定範囲内になるまでトナーを供給しうる。トナーの濃度が設定範囲内になるまで画像出力を中断し、トナーの濃度が設定範囲内である場合にのみ画像を出力するので、均等な濃度を有する画像を形成することが可能である。
【００５３】
このように、本発明によるトナー供給装置は、トナー濃度センサーを使用せず、トナー消耗量及び供給量を用いてトナーの濃度を推定してトナーを供給する方法において、トナー消耗量及び供給量を用いて推定されたトナーの濃度が異常状態にある場合、階調別テストパターンを生成して、外部的な要因に影響を受けない方法でトナーの濃度を正確に推定し、これによってトナーを供給するので、異常状態でもトナーの濃度が設定範囲を逸脱せず、一定に維持されるようにするので、トナーの飛び散り、現像剤の漏れ、現像剤駆動トルクの増加などの問題を避けることができる。
【００５４】
しかし、第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が設定範囲内であると判断される場合にも、第１濃度推定部７３で利用するトナーの消耗量及び供給量に測定誤差が発生するので問題となる。したがって、本発明の一実施形態によるトナー供給装置は、一定枚数を出力した後、所定階調のテストパターンを生成して測定部７０の測定誤差を補償できる。以下、テストパターン形成部７１で生成した所定階調のテストパターンを用いて、制御部７５で測定部７０の測定誤差を補償する方法を説明する。
【００５５】
制御部７５は、テストパターン形成部７１で形成された所定階調を有するテストパターン（以下、補正用テストパターンという）の光反射特性を基準値と比較した結果によってトナーの供給を制御する。ここで、基準値とは、画像形成装置で予め設定したトナーの基準濃度に対する補正用テストパターンの光反射特性をいう。本発明の一実施形態によれば、制御部７５は、検知された光反射特性と基準値との差を計算し、既定の基準値との差に対応するトナー供給量についての情報を用いて、計算された基準値との差によってトナーの供給を制御できる。
【００５６】
例えば、補正用テストパターンの光反射特性をＣＴＤセンサーで検知する場合、補正用テストパターンの階調は一定なので、補正用テストパターンの光反射特性は、補正用テストパターンの形成に使われたトナーの濃度によって変動する。すなわち、補正用テストパターンの正反射特性を検知する場合であれば、トナーの濃度が高くなるほどＣＴＤセンサーの出力電圧が低下し、テストパターンの乱反射特性を検知する場合であれば、トナーの濃度が高くなるほどＣＴＤセンサーの出力電圧が上昇する。
【００５７】
本発明の一実施形態では、補正用テストパターンの正反射特性をＣＴＤセンサーを用いて検知する場合を考慮する。テストパターンの正反射特性を検知する場合、テストパターンに付着されたトナーの量が多いほど正反射される光量が減少するので、出力電圧が減少する。例えば、トナーの基準濃度が９％であり、この基準濃度に該当するトナーが生成した７０％階調を有するテストパターンのＣＴＤセンサーの出力電圧が１Ｖである場合、７０％階調を有するテストパターンのＣＴＤセンサーの出力電圧が１Ｖより高い場合は、このテストパターンを生成したトナーの濃度が基準濃度の９％より低いものであり、１Ｖより低い場合は、テストパターンを生成したトナーの濃度が基準濃度の９％より高いものであることが分かる。このように、補正用テストパターンを検知した結果と基準濃度に対する検知結果の基準値との間に差が生じる場合は、現像器内部のトナーの濃度と基準濃度とに差があることであるので、制御部７５は、現像器内部のトナーの濃度を基準濃度に維持させるために、トナーの供給量を補正してトナーの供給を制御する。
【００５８】
本発明の一実施形態によれば、制御部７５は、ＣＴＤセンサーの出力電圧と基準値との差によるトナー供給量の対応関係を予め保存し、センサー部７２で検知された補正用テストパターンのＣＴＤセンサー出力電圧と基準濃度に該当するＣＴＤセンサーの出力電圧、すなわち基準値との差を計算し、その差に該当するトナーの供給量によって現像器にトナーを供給する。図１０は、本発明の一実施形態によって、補正用テストパターンの光反射特性と基準値との差によって、トナー供給量を制御するためのテーブルを示す参考図である。左側のインデックスＩＤＸ欄には、補正用テストパターンの光反射特性と基準値との差が記載されており、右側の追加されるトナー供給時間欄には、補正用テストパターンの光反射特性と基準値との差によって、各カラー別に変動するトナーモータの動作時間、すなわち、供給時間が記載されている。
【００５９】
左側のインデックスＩＤＸ値が正数である場合は、補正用テストパターンのＣＴＤセンサーの出力電圧が基準値より大きい場合であるので、トナーの濃度が基準濃度より低い場合である。したがって、トナー供給モータの動作時間を増加させて、トナーの濃度を基準濃度に増加させる。一方、インデックスＩＤＸ値が負数である場合は、トナーの濃度が基準濃度より高い場合であるので、トナー供給モータの動作時間を減少させて、トナーの濃度を基準濃度に低下させる。このような対応関係テーブルをメモリに保存し、保存された対応関係を用いて検知された補正用テストパターンの光反射特性と基準値との差によって、トナー供給モータの動作時間を制御するので、トナーの供給量を補正できる。
【００６０】
保存部７６は、前記第１推定部で推定されたトナーの濃度が設定範囲内である場合、前記第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度を保存し、前記第１濃度推定部７３で推定されたトナーの濃度が前記設定範囲を外れる場合、前記第２濃度推定部７４で推定されたトナーの濃度を保存する。また、保存部７６は、第２濃度推定部７４で利用するテストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を保存することができる。本発明の一実施形態によれば、第１濃度推定部７３は、現像器が画像形成装置に初めて装着されるか、取り替えて新たに装着された場合、保存部７６に保存されたトナーの濃度に関する情報を用いて、現在のトナーの濃度を設定し、設定されたトナーの濃度及び測定部７０で測定されたトナーの消耗量及び供給量を用いて、トナー濃度供給装置でさらに正確なトナーの濃度を推定することを可能にする。
【００６１】
また、現像器が画像形成装置に初めて装着された場合、保存部７６は、保存されたトナーの濃度及び第２濃度推定部７４で計算された光反射特性の変化率を用いて、テストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応するトナーの濃度に関する情報を補正することが望ましい。
【００６２】
カウント部７７は、画像形成装置の出力枚数をカウントし、カウントされた出力枚数が既定の所定値になれば、テストパターン形成部７１は、補正用テストパターンを生成し、センサー部７２は、形成された補正用テストパターンの光反射特性を検知し、制御部７５は、検知された補正用テストパターンの光反射特性を基準値と比較した結果によって、測定部７０の測定誤差が補償できるようにトナーの供給量を補正してトナーの供給を制御する。
【００６３】
次に、図１１を参照して本発明のよるトナー供給方法を説明する。図１２Ａないし図１２Ｃは、本発明の一実施形態によるトナー供給方法のフローチャートである。
【００６４】
第１１０段階で、トナー供給装置は、現像器内の記録媒体に保存されたトナーの濃度を現在トナーの濃度に設定する。
【００６５】
第１１１段階で、トナー供給装置は、画像を出力し、出力枚数をカウントする。
【００６６】
１１２段階で、トナー供給装置は、トナーの消耗量を用いてトナーの濃度を推定する。図１２Ａは、１１２段階でトナーの消耗量を用いてトナーの濃度を推定する方法をさらに具体的に示すフローチャートである。
【００６７】
第１２４段階で、トナー供給装置は出力画像のドット数をカウントし、第１２５段階で、カウントされたドット数を用いてトナーの消耗量を測定する。出力された画像がカラー画像である場合、各カラー別ドット数をカウントして、各カラー別トナー消耗量を測定する。本発明によるトナー供給装置で説明したように、トナー供給装置は、出力画像のドット数をカウントし、このドット数から画像のカバレージを計算して、出力された画像によるトナー消耗量を測定できる。ここで、画像のカバレージは、出力された画像のドット数を印刷用紙全体に該当するドット数で割った比率である。図９Ａに示すように、、画像のカバレージによるトナーの消耗量は、線形関係を有する。トナー供給装置は、このような線形関係を用いて、計算された出力画像のカバレージからトナーの消耗量を測定できる。
第１２６段階で、トナー供給装置は、測定されたトナー消耗量を用いてトナーの濃度を推定する。一般的に、現像器のキャリア量は変化しないので、消耗されたトナー量を用いて変化されたトナーの濃度を推定しうる。
【００６８】
第１１３段階で、トナー供給装置は、１１２段階で推定されたトナーの濃度が設定範囲内であるか否かを判断する。設定範囲とは、画像形成装置で画像を形成するにあたって、トナーが維持しなければならない濃度範囲を意味し、トナーの種類及び画像形成装置の種類によって異なって設定されうる。
【００６９】
第１１３段階でトナーの濃度が設定範囲内であると判断される場合、第１１４段階で、トナー供給装置は、トナー供給モータを駆動して、１１２段階で測定されたトナーの消耗量だけ現像器にトナーを供給する。本発明の一実施形態によるトナー供給方法では、トナー供給モータの動作時間を制御するので、トナーの供給量を制御できる。図９Ｂに示すように、トナー供給モータの動作時間とトナーの供給量とは、線形関係を有する。トナー供給装置は、このような線形関係を用いて、測定されたトナーの消耗量によってトナー供給モータの動作時間を設定し、設定された動作時間の間にトナー供給モータを動作させるので、測定された消耗量だけトナーを供給できる。
【００７０】
第１１５段階で、トナー供給装置は、第１１１段階でカウントされた出力枚数が所定枚数となったかを判断する。所定枚数は、ユーザによって設定でき、設定された枚数ごとに所定階調のテストパターンを用いて、トナーの供給量を補正するために設定された値である。出力枚数が所定枚数ではない場合は、第１１７段階に進んで画像の出力を続けるかどうか判断し、出力枚数が所定枚数となったと判断された場合は、１１６段階で、トナー供給装置は、トナーを用いて形成された所定階調を有するテストパターンを用いてトナーの供給を制御する。
【００７１】
図１２Ｂは、１１６段階でトナーを用いて形成された所定階調のテストパターンを用いて、トナーの供給を制御する方法をさらに具体的に示すフローチャートである。
第１２７段階で、トナー供給装置は、トナーを用いて所定階調のテストパターンを形成し、形成されたテストパターンの光反射特性を検知する。
【００７２】
第１２８段階で、トナー供給装置は、検知された特性を、基準濃度を有するトナーによって形成された補正用テストパターンの光反射特性、すなわち、基準値と比較する。光反射特性とは、走査された光に対する正反射特性または乱反射特性であり、これは、反射された光を受光して電気エネルギーに変換するＣＴＤセンサーなどを用いて検知できる。ここで、基準値とは、第１１０段階で設定される。例えば、ＣＴＤセンサーを用いてテストパターンの光反射特性を検知する場合、検知された光反射特性は、補正用テストパターンのＣＴＤセンサーの出力電圧に該当し、基準濃度を有するトナーによって形成された補正用テストパターンの光反射特性とは、基準濃度を有するトナーによって形成された補正用テストパターンに対するＣＴＤセンサーの出力電圧に該当する。
【００７３】
第１２９段階で、トナー供給装置は、第１２８段階で比較された結果を用いて、トナーの供給量を補正する。本発明の一実施形態によれば、トナー供給装置は、第１２８段階で検知された光反射特性と基準値との差を計算し、第１２９段階で既定の基準値との差に対応するトナー供給量に関する情報を用いて、計算された基準値との差によってトナーの供給を制御できる。前述したように、図１０は、本発明の一実施形態によって、補正用テストパターンの光反射特性と基準値との差によって、トナー供給を制御するための基準値との差によるトナー供給モータの動作時間の補正量に関するテーブルである。本発明の一実施形態によるトナー供給方法では、図１０に示すテーブルのような基準値との差に対応するトナー供給量に関する情報をメモリなどに保存し、保存された情報を用いて第１２８段階で計算された基準値との差に対応するトナー供給量によって、トナー供給モータの動作時間を制御して、トナーの濃度を基準濃度に維持させうる。
【００７４】
第１１６段階で、トナー供給の制御が終了した後、第１１７段階でトナー供給装置は、画像の出力を進行し続けるかどうかを判断する。画像の出力を進行し続ける場合は、第１１１段階に進んで次の画像を出力し、出力枚数をカウントする。画像を出力を中断する場合、トナー供給装置は、第１１８段階で、現在推定されたトナーの濃度を現像器内の記録媒体に保存し、画像の出力を中断する。
【００７５】
次に、第１１３段階で推定されたトナーの濃度が設定範囲を逸脱したと判断される場合を説明する。この場合、１１９段階で、トナー供給装置は、複数階調のテストパターンを用いてトナーの濃度を再推定する。これは、現像器内部のトナーの濃度が実際に変更されたか否かを判断するために、複数階調のテストパターンを用いてさらに正確に現像器内部のトナーの濃度を推定するための過程である。１１２段階でトナーの濃度を推定する方法は、現像器内部のトナーの濃度が変動しない場合にも、温度や湿度、その他の多様な環境変化によって画像の濃度が変動して正確な現像器内部のトナーの濃度を推定できないが、１１９段階でトナーの濃度を推定する方法は、その他の環境変化に比較的に影響を受けず、正確に現像器内部のトナーの濃度を測定できるためである。
【００７６】
図１２Ｃは、１１９段階でトナーを用いて形成された複数階調のテストパターンを用いて、トナーの濃度を推定する方法をさらに具体的に示すフローチャートである。
【００７７】
第１３０段階で、トナー供給装置は、トナーを用いて複数階調のテストパターンを形成し、形成されたテストパターンの光反射特性を検知する。本発明の一実施形態によれば、トナー供給装置は、形成された複数階調のテストパターンに光を走査し、走査された光の反射光を受光して、受光された反射光の強度による電圧を出力するので、テストパターンの光反射特性を検知できる。
【００７８】
第１３１段階で、トナー供給装置は、形成されたテストパターンの階調による光反射特性の変化率を計算する。本発明の一実施形態によれば、トナー供給装置は、テストパターンの階調による出力電圧の変化に関する線形式を生成し、生成された線形式の勾配を用いてテストパターンの階調による光反射特性の変化率を計算できる。
【００７９】
第１３２段階で、トナー供給装置は、計算された変化率によってトナーの濃度を推定する。本発明の一実施形態によって、第１３１段階でトナー供給装置が、テストパターンの階調による出力電圧の変化に関する線形式を生成し、この線形式の勾配を用いて光反射特性の変化率を計算する場合、第１３２段階では、既定のテストパターンの階調による光反射特性の変化率に対応する出力電圧の勾配に対応するトナーの濃度に関する情報を用いて、第１３１段階で計算された変化率からトナーの濃度を推定できる。
【００８０】
第１３０ないし第１３１段階の細部的な説明は、図６に示す本発明によるトナー濃度推定方法と同様であるので省略する。
【００８１】
第１２０段階で、１１９段階で推定されたトナーの濃度が設定範囲内であるか否かを判断する。推定されたトナーの濃度が設定範囲内である場合は、現像器内部のトナーの濃度が正常状態の場合であるので、第１１４段階に進んで既存の方式通りにトナーを供給する。しかし、推定されたトナーの濃度が設定範囲を逸脱したと判断される場合は、１１９段階で推定されたトナーの濃度によってトナーの供給を制御する。
【００８２】
第１２１段階で、推定されたトナーの濃度が設定範囲以上であるかまたは以下であるかを判断する。設定範囲以上であると判断されれば、第１２２段階で、トナー供給装置は、現像器内部のトナーの濃度が設定範囲内になるまでトナーの供給を中断し、現像器内部のトナーの濃度が設定範囲以下であると判断されれば、第１２３段階で、トナー供給装置は、現像器内部のトナーの濃度が設定範囲内になるまでトナーを供給する。
【００８３】
第１２２及び１２３段階を通じて、現像器内部のトナーの濃度が設定範囲内に維持されるように、トナーの供給を制御した後、トナー供給装置は、第１１７段階に進んで、画像の出力を続けるかどうかを判断し、判断結果によって画像を出力を進行させるかまたは中断する。
【００８４】
以上、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲で定義された本発明の思想及び範囲を外れず、これより多様に変形または変更して実施可能である。従って、本発明の今後の実施形態の変更は本発明の技術を逸脱できない。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明が適用される電子写真方式の画像形成装置の概略的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるトナー濃度推定装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によって複数階調のテストパターンを示す参考図である。
【図４Ａ】図３に示す複数階調のテストパターンの光反射特性をＣＴＤセンサーを用いて検知した結果を示すグラフである。
【図４Ｂ】図３に示す複数階調のテストパターンの光反射特性をＣＴＤセンサーを用いて検知した結果を示すグラフである。
【図４Ｃ】図３に示す複数階調のテストパターンの光反射特性をＣＴＤセンサーを用いて検知した結果を示すグラフである。
【図５】図４Ａないし図４Ｃに示すテストパターンの階調によるＣＴＤセンサーの平均出力電圧の変化をトナーの濃度別に示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態によるトナー濃度推定方法のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態によるトナー供給装置のブロック図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態によって測定された出力画像のカバレージによるトナー消耗量を示すグラフである。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態によって測定されたトナー供給モータの動作時間によるトナーの供給量に関するグラフである。
【図９】本発明の一実施形態によって各カラーごとにトナーで形成された所定階調のテストパターンを示す参考図である。
【図１０】本発明の一実施形態によって、所定階調のテストパターンの光反射特性と基準値との差に対応する補正の必要なトナー供給量に関するテーブルを示す参考図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるトナー供給方法のフローチャートである。
【図１２Ａ】図１１に示す１１２段階のさらに詳細なフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１１に示す１１６段階のさらに詳細なフローチャートである。
【図１２Ｃ】図１１に示す１１９段階のさらに詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
１０  画像信号形成部
１１  露光部
１２  感光体
１３  現像器
１４  攪拌ローラ
１５  搬送ローラ
１６  転写部
１７  中間転写ベルト
１８  定着部
１９  ＣＴＤセンサー
２０、７１  テストパターン形成部
２１、７２  センサー部
２２  濃度推定部
２３、７６  保存部
７０  測定部
７３  第１濃度推定部
７４  第２濃度推定部
７５  制御部保存部
７７  カウント部
【図１】
2008033256.tif 000003
【図２】
2008033256.tif 000004
【図３】
2008033256.tif 000005
【図４Ａ】
2008033256.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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