(57)【要約】【課題】  例えばモノクロモードでのプリントが継続していても、安定化制御を実行し、いつトナー消費の異なるカラーモードに切り換わっても安定した画像を得られ、なおかつ、安定化制御実行によるカラートナー補給の不足も生じず、安定した画像品質を得られる画像形成装置及びそのトナー補給方法を提供する。【解決手段】  安定化制御を行う画像形成装置において、安定化制御の履歴に基づいてトナーの強制補給の実施を判定するトナー強制補給判定手段と、その判定結果に基づいて、安定化制御の終了後にトナーの強制補給を実施するトナー強制補給手段とを有する画像形成装置、及びそのトナー補給方法。【選択図】        図４
2007057929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナーパターン像を形成し、前記トナーパターン像、あるいは転写された前記トナーパターン像を検知することにより、形成する画像の安定化制御を行う画像形成装置において、
前記安定化制御時のトナー消費に関する情報に基づき、トナーの強制補給を行うかどうかを判定するトナー強制補給判定手段と、
前記トナー強制補給判定手段の判定結果に基づいて、前記安定化制御の動作終了後にトナーの強制補給を実施するトナー強制補給手段とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記安定化制御は、
モノクロモードの画像形成が続いている期間においても、カラートナーにより形成された前記トナーパターン像を用いて行われるものであり、
前記トナー強制補給判定手段は、
モノクロモードの画像形成が続いている期間において、前記安定化制御が所定回数以上行われた場合に、カラートナーの強制補給を行うように判定する
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】
前記安定化制御の履歴に基づき、トナーの強制補給量を設定するトナー強制補給量設定手段を有し、
前記トナー強制補給手段は、
前記トナー強制補給量設定手段により設定されたトナー補給量に基づき、トナーの強制補給を実施する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
像担持体上にトナーパターン像を形成し、前記トナーパターン像、あるいは転写された前記トナーパターン像を検知することにより、形成する画像の安定化制御を行う画像形成装置のトナー補給方法において、
前記安定化制御時のトナー消費に関する情報に基づき、トナーの強制補給を行うかどうかを判定するトナー強制補給判定工程と、
前記トナー強制補給判定工程の判定結果に基づいて、前記安定化制御の動作終了後にトナーの強制補給を実施するトナー強制補給工程とを備える
ことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項５】
前記安定化制御は、
モノクロモードの画像形成が続いている期間においても、カラートナーにより形成された前記トナーパターン像を用いて行われるものであり、
前記トナー強制補給判定工程は、
モノクロモードの画像形成が続いている期間において、前記安定化制御が所定回数以上行われた場合に、カラートナーの強制補給を行うように判定する
ことを特徴とする請求項４に記載のトナー補給方法。
【請求項６】
前記安定化制御の履歴に基づき、トナーの強制補給量を設定するトナー強制補給量設定工程を備え、
前記トナー強制補給工程は、
前記トナー強制補給量設定工程により設定されたトナー補給量に基づき、トナーの強制補給を実施する
ことを特徴とする請求項４または５に記載のトナー補給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びそのトナー補給方法に関する。詳しくは、像担持体上にトナーパターン像を形成し、前記トナーパターン像、あるいは転写された前記トナーパターン像を検知することにより、形成する画像の安定化制御を行う画像形成装置及びそのトナー補給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー画像を形成する方式として現在主流となりつつあるものの一つに、四本の感光体ドラムを、記録媒体搬送ベルトや中間転写ベルト（以下、「転写ベルト」という）の搬送方向あるいは周回方向に沿って並列に配置し、各感光体ドラム表面に、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック（以下、これらの各再現色をそれぞれＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋと表記する）の各色のトナー像をそれぞれ形成し、前記転写ベルトあるいは記録媒体上に、形成されたトナー像を順次多重転写することによりフルカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式がある。
【０００３】
上記タンデム方式の画像形成装置においては、もちろんフルカラー画像だけでなくモノクロ画像を形成することも可能である。モノクロ画像の形成に際しては、従来Ｍ、Ｃ、Ｙの三本の感光体ドラム表面には画像を形成せず、Ｋの感光体ドラム表面のみに画像を形成して行う方法が一般的である。従ってモノクロ画像形成においては、Ｍ、Ｃ、Ｙのカラートナーの現像も転写も行われない。
【０００４】
さて、一般に画像形成装置においては、機内環境（温度、湿度等）の変化などに対応して常時適切な画像が形成できるようにしたり、上記タンデム型の画像形成装置においては、各色ごとの画像形成位置のずれを補正するためなどの目的で、感光体ドラム表面や、転写ベルト上などにトナーによるパターン像を形成して、当該パターン像を光電センサ等を用いて検出し、検出結果に基づいて種々の画像形成条件を決定する、いわゆる画像安定化制御が行われている。
【０００５】
上記画像安定化制御としては、感光体ドラム表面に形成されたパターン像を検出して行うものと、感光体ドラム表面に形成したパターン像を転写ベルトに転写した後に、転写されたパターン像を検出して行うものとがある。転写ベルトにパターン像を転写しないと行えない制御として、例えばパターン像の位置を検出することにより、四本の感光体ドラム間に生じる画像形成位置のずれを検知し、検知結果に応じて四本の感光体ドラム間における画像形成位置の補正を行ういわゆるレジスト補正などがある。
【０００６】
一方、パターン像のトナー付着量を検出した結果に基づいて現像バイアス電圧や感光体ドラム表面の露光量等を調整し、常時適切な画像濃度を得るために行う制御（以下、「画像濃度安定化制御」という）については、感光体ドラム表面に形成されたパターン像のトナー付着量を検出することによっても行うことができるが、一般には、転写ベルトに転写したパターン像のトナー付着量を検出した方が、より精度の高い制御を行うことが可能である。感光体ドラム表面に形成されたパターン像のトナー付着量を検出して行った場合には、転写ベルトに転写する際の転写効率の変化を制御に反映させることができないからである。
【０００７】
一般に画像形成においては、画像形成を続けて行くにつれて現像剤中のトナーが消費され、トナー濃度が低下していく。現像剤のトナー濃度は画像濃度に大きく影響するため、現像に伴い自動的にトナーの補給が行われる。画像濃度安定化の制御を行うに当たっては、このトナー補給をどのように制御するかも重要な課題となる。
【０００８】
トナー濃度を一定に保つために、現像器中のトナー濃度を検知するセンサを用いて、所定時間内のトナー濃度の変化を算出し、トナー補給量制御の条件を設定する技術が提示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、トナー濃度を制御するだけでは画像濃度を安定化するのに十分ではない。様々な環境や耐久条件、プロセス条件の変動により画像濃度は影響を受ける。これらに対応するため、前述のようにパターン像のトナー付着量を検出し、露光量やバイアス条件以外に、制御目標としてのトナー濃度を変更し、その目標トナー濃度達成のためにトナー補給量制御を行う技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
このようなトナー補給を制御する画像濃度安定化制御においては、さらに画像条件によるトナー消費量の違いも考慮しなければならない。すなわち、形成する画像によって、トナー消費の多い場合や少ない場合が生じてくる。特に影響が大きいケースとして、前述のカラー画像とモノクロ画像の違いがある。カラー画像の形成においては、各色のトナーを消費するが、モノクロ画像の形成においては、モノクロのトナーだけしか消費しない。
【００１１】
モノクロ画像を形成しているときでも、いつカラー画像形成に切り換わるか分からないため、カラー画像についての画像安定化制御も行っておき、切り換え時に安定化制御を不要にする技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
しかしながら、前述のようにトナー補給を制御する画像濃度安定化制御においては、トナー補給動作に反映できなければ意味がない。モノクロ画像を形成中でもカラー画像に関する安定化制御は可能であるが、その安定化動作自体によりカラートナーを消費する。一方、実際に行っているのはモノクロトナーしか消費しないモノクロ画像形成であり、その間補給制御がかかるのは、モノクロトナーだけである。モノクロ画像形成中はカラートナーの補給は行われず、従って、安定化動作によって消費した分のトナー濃度低下が対処されないままになってしまう。
【００１３】
そうした状況でカラー画像形成に切り換わると、画像濃度が不足し、良好な画像品質が得られない場合が生じてくる可能性がある。
【特許文献１】特開平５−１００５７３号公報
【特許文献２】特開平５−１５８３４８号公報
【特許文献３】特開２００１−５３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のように、モノクロの画像形成を継続した場合、その間も画像安定化制御を行うことができるが、その動作自体によりカラートナーを消費する。一方モノクロ画像形成が継続しているため、カラートナー補給は行われず、従って補給量制御も効かない。
【００１５】
結果としてモノクロ画像形成からカラー画像に切り替わった時点で良好な画像品質が得られない場合が生じてくる可能性がある。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、プリントモードに関わらず、安定化制御実行時のトナー消費の状況に応じて、トナー強制補給の必要性を判断し、必要ならばトナー強制補給を実施することにより、いつトナー消費の異なるプリントモードに切り換わっても安定した画像品質を得られる画像形成装置及びそのトナー補給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００１８】
（１）  像担持体上にトナーパターン像を形成し、前記トナーパターン像、あるいは転写された前記トナーパターン像を検知することにより、形成する画像の安定化制御を行う画像形成装置において、前記安定化制御時のトナー消費に関する情報に基づき、トナーの強制補給を行うかどうかを判定するトナー強制補給判定手段と、前記トナー強制補給判定手段の判定結果に基づいて、前記安定化制御の動作終了後にトナーの強制補給を実施するトナー強制補給手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（２）  前記安定化制御は、モノクロモードの画像形成が続いている期間においても、カラートナーにより形成された前記トナーパターン像を用いて行われるものであり、前記トナー強制補給判定手段は、モノクロモードの画像形成が続いている期間において、前記安定化制御が所定回数以上行われた場合に、カラートナーの強制補給を行うように判定することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００２０】
（３）  前記安定化制御の履歴に基づき、トナーの強制補給量を設定するトナー強制補給量設定手段を有し、前記トナー強制補給手段は、前記トナー強制補給量設定手段により設定されたトナー補給量に基づき、トナーの強制補給を実施することを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
【００２１】
（４）  像担持体上にトナーパターン像を形成し、前記トナーパターン像、あるいは転写された前記トナーパターン像を検知することにより、形成する画像の安定化制御を行う画像形成装置のトナー補給方法において、前記安定化制御時のトナー消費に関する情報に基づき、トナーの強制補給を行うかどうかを判定するトナー強制補給判定工程と、前記トナー強制補給判定工程の判定結果に基づいて、前記安定化制御の動作終了後にトナーの強制補給を実施するトナー強制補給工程とを備えることを特徴とするトナー補給方法。
【００２２】
（５）  前記安定化制御は、モノクロモードの画像形成が続いている期間においても、カラートナーにより形成された前記トナーパターン像を用いて行われるものであり、前記トナー強制補給判定工程は、モノクロモードの画像形成が続いている期間において、前記安定化制御が所定回数以上行われた場合に、カラートナーの強制補給を行うように判定することを特徴とする（４）に記載のトナー補給方法。
【００２３】
（６）  前記安定化制御の履歴に基づき、トナーの強制補給量を設定するトナー強制補給量設定工程を備え、前記トナー強制補給工程は、前記トナー強制補給量設定工程により設定されたトナー補給量に基づき、トナーの強制補給を実施することを特徴とする（４）または（５）に記載のトナー補給方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、プリントモードに関わらず、安定化制御実行時のトナー消費の状況に応じて、トナー強制補給の必要性を判断し、必要ならばトナー強制補給を実施することにより、いつトナー消費の異なるプリントモードに切り換わっても安定した画像品質を得られる画像形成装置及びそのトナー補給方法を提供することができる。例えば、モノクロモードでのプリントが継続されている場合でも、その間の安定化制御実行履歴に基づき、安定化制御実行時のカラートナーの強制補給の実行要否を判断し、実施することにより、いつトナー消費の異なるカラーモードでのプリントに切り換わっても安定した画像品質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る画像形成装置とそのトナー補給方法の実施の形態を、画像形成装置の一例としてのタンデム型フルカラー複写機（以下、「複写機」という）に適用した場合を例として、以下、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（複写機の全体構成）
図１は、本実施の形態における複写機の主要構成例を示す概略断面図である。同図に示されるように、この複写機１は、画像読取部１０、画像形成部２０、及び制御部１００を含んでいる。
【００２７】
画像読取部１０は、不図示の原稿ガラス板上に載置された原稿の画像を、スキャナ１１を移動させて読み取る公知のものであって、スキャナ１１に設置された露光ランプの照射により得られた原稿画像は、光学系により結像され、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の三種類の波長の光にそれぞれ対応したＣＣＤイメージセンサ１２によりＡＤ変換され、原稿に対応したＲ、Ｇ、Ｂの各画像データが得られる。
【００２８】
得られた各色成分ごとの画像データは、制御部１００において各種のデータ処理を施され、更にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各再現色（以下、各再現色に関連する構成部分の番号に、このＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する）の画像データに変換される。変換された画像データは制御部１００内の画像メモリ１００ａに各再現色ごとに格納され、記録媒体Ｐの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋを露光するレーザダイオード（不図示、以下、「ＬＤ」と表記する）の駆動信号となる。
【００２９】
画像形成部２０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、中間転写ベルト４１が張架されてなる中間転写部４０と、中間転写ベルト４１に対向してその周回方向上流側（以下、単に「上流側」という）から周回方向下流側（以下、単に「下流側」という）に沿って所定間隔で配置されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋとからなる。
【００３０】
他に、矢印Ｂ方向に沿った記録媒体Ｐの搬送経路上には、中間転写部４０の二次転写位置へ記録媒体Ｐを給送する給紙部７０と、中間転写部４０の二次転写位置の、記録媒体搬送方向下流側に配置された定着部８０とがある。
【００３１】
図２は、本実施の形態における複写機の画像形成部２０の構成例を示す概略断面図である。以下、画像形成部２０については、図２を参照する。
【００３２】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋにおいて、露光走査部６０Ｙ〜６０Ｋは、それぞれ上記制御部１００から出力された駆動信号を受けてレーザ光を発するＬＤ（不図示）や、このレーザ光を偏向して感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋ上を主走査方向に露光走査させるためのポリゴンミラー（不図示）等を備えている。また画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋは、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋと、その周囲に配設された帯電チャージャ５２Ｙ〜５２Ｋ、現像器５３Ｙ〜５３Ｋ、転写チャージャ５４Ｙ〜５４Ｋ及びクリーナ５５Ｙ〜５５Ｋなどからなる。
【００３３】
感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋは、前記露光を受ける前にクリーナ５５Ｙ〜５５Ｋで表面の残存トナーが除去され、不図示のイレーサランプに照射されて除電された後、帯電チャージャ５２Ｙ〜５２Ｋにより一様に帯電されており、このように帯電した状態で上記レーザ光により露光を受けると、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋの表面に静電潜像が形成される。
【００３４】
現像器５３Ｙ〜５３Ｋには、それぞれの色のトナーをそれぞれ所定のトナー濃度で含有する二成分の現像剤が入っており、各静電潜像は、それぞれ各色の現像器５３Ｙ〜５３Ｋにより各色のトナーで現像される。これにより感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋの表面にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像がそれぞれ形成され、各転写位置において中間転写ベルト４１の裏面側に配設された転写チャージャ５４Ｙ〜５４Ｋの作用により、矢印Ａ方向に周回している中間転写ベルト４１上に順次転写されていく。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が、周回してくる中間転写ベルト４１上の同じ位置に重ね合せて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
【００３５】
各色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト４１は、さらに周回して、中間転写ベルト４１が対向する二次転写ローラ４２と当接して転写ニップ部を形成する位置までやってくる。この転写ニップ部には、中間転写ベルト４１の周回と同期して記録媒体Ｐが給送されてきており、転写ニップ部で中間転写ベルト４１上の多重転写された各色のトナー像が記録媒体Ｐに転写される。なお４９は、記録媒体Ｐへの転写後、中間転写ベルト４１上に残存したトナーを除去するクリーニングブレードである。
【００３６】
各色のトナー像が多重転写された記録媒体Ｐは、矢印Ｂ方向に定着部８０まで搬送される。定着部８０の定着ローラ８１は内部にヒータを備え、制御部１００により、ヒータへの通電が制御される。記録媒体Ｐは、定着ローラ８１により高温で加圧され、その表面のトナー粒子が記録媒体表面に融着して定着された後、排紙トレイ８２上に排出される。
【００３７】
制御部１００は、上記のような通常の画像形成動作の制御を行う以外に、画像安定化制御のタイミングや内容などの制御も行う。画像安定化制御の構成及び処理内容については次に述べる。
【００３８】
（安定化制御）
一般に画像形成装置では、環境変化、経時変化等による画質の変動に対して、常時適切な画像が形成できるように、画像安定化制御が行われている。安定化制御として実施されるのは、カブリマージン制御、光量制御、最大濃度制御、ガンマ補正制御、レジスト制御などであり、所定のシステム速度や露光量、現像バイアス、帯電電位などのプロセス条件を設定後、感光体表面や中間転写ベルト上などにトナーによるパターン像を形成し、当該パターンをセンサを用いて検出し、検出結果に基づいて上記のような画像形成条件を調整する。また、トナー濃度を算出し、トナー補給の制御を行う。
【００３９】
本実施形態にかかる複写機の例においては、図１あるいは図２に示すように、中間転写ベルト４１上に転写されたトナーパターン像を、ＩＤＣ（Ｉｍａｇｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ４３で検出する構成にしている。ＩＤＣセンサは、画像濃度を検知するセンサであり、光学式、超音波式、磁気式、その他周知のセンサを用いることができる。
【００４０】
安定化制御は、定期的に実施される。本実施形態にかかる複写機例においては、カラープリントの場合、２００枚プリント毎、モノクロプリントの場合、１００枚プリント毎に実施するものとした。但し、実施の頻度は異なっても実施する安定化制御は共通である。モノクロプリントが１００枚に達した時点、カラープリントが２００枚に達した時点、何れの場合であっても、プリントモードには関係なく、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ、すべての色について安定化制御（トナーパターン像の形成）が行われる。
【００４１】
安定化制御時に用いるトナーパターン形成のための試験画像は、予めデータとして保持する検出用のパッチパターン画像を用いる。モノクロ、カラー何れのプリントモードでも、安定化制御の動作は基本的に共通なので、同一のパッチパターン画像を使用すればよい。
【００４２】
安定化制御の基本的なパターンは次のようになる。
（１）制御する内容に基づき適切な検出用パッチパターン画像を設定する。
（２）設定したパッチパターン画像に基づき、実際に画像形成する。
（３）画像形成されたパッチパターンのトナー像の濃度をＩＤＣセンサ４３で検出する。
（４）検出した画像濃度情報などから、制御に必要な情報を算出する。
（５）求めた情報に従い、目的の制御を行う。
【００４３】
トナー補給により画像濃度を安定化制御する場合については、詳細を後述する。
【００４４】
図３は、安定化制御として実施する内容と順序の例を概略的に示すフローの例である。図３を用いて安定化制御で実施する制御項目と順序を説明する。
【００４５】
安定化制御を開始すると、まずステップＳ１１でカブリマージンの制御を行う。これは画像の地肌カブリの制御である。所定の原稿地肌濃度以上になったときに作成画像がカブリ始めるように、環境変化や経時変化による変動分を調整するものである。地肌カブリ制御用の検出画像パターンを現像し、ＩＤＣセンサ４３の検出結果に基づき、制御する因子と制御量を設定する。
【００４６】
次いでステップＳ１２で、光量制御を行う。これは画像形成のときの露光量の制御である。光量を調整することにより、画像濃度の再現性を調整する。光量制御用の検出画像パターンを現像し、ＩＤＣセンサ４３の検出結果に基づき、制御量を設定する。
【００４７】
ステップＳ１３では、最大濃度制御を行う。これは、画像中に形成され得る最大濃度が、設定された上限の濃度となるように制御するものである。最大濃度制御用の検出画像パターンを現像し、ＩＤＣセンサ４３の検出結果に基づき、制御する因子と制御量を設定する。
【００４８】
ステップＳ１４では、ガンマ補正制御を行う。これは環境変化や経時変化による画像の階調性の変動を補正するものである。画像の入力と出力濃度の関係をプロセス条件などにより補正するように制御する。ガンマ補正制御用の検出画像パターンを現像し、ＩＤＣセンサ４３の検出結果に基づき、制御する因子と制御量を設定する。
【００４９】
ステップＳ１５はレジスト補正制御である。これは、多色のトナー像の重ね合わせなど、画像としての位置のずれなどを補正するものである。次のステップＳ１６も中間転写ベルト４１に残存した安定化制御時に転写したトナーの除去動作である。
【００５０】
一般的な画像安定化のフローについて述べてきたが、次に、画像形成時に行われる一般的なトナー補給制御について詳しく述べる。本実施形態例における安定化制御でのトナー消費に対するトナー補給制御については、トナー強制補給という呼称で、画像形成時に行われる一般的なトナー補給と区別し、その詳細は後述する。
【００５１】
（画像形成時に行われる一般的なトナー補給制御）
次に、画像形成時に行われる一般的なトナー補給制御の構成例について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態における制御部１００の機能の内、画像形成時に行われる一般的なトナー補給制御と、後述する安定化制御でのトナー消費に対するトナー補給制御、すなわちトナー強制補給の制御に関わる部分を示した機能ブロック図の例である。
【００５２】
まず画像形成時に行われる一般的なトナー補給制御に関わる部分を説明するが、これは安定化制御のうち画像濃度安定化制御のみが関わっており、そこでトナー補給量が設定される。一方、後述する安定化制御時のトナー消費に対するトナー強制補給制御に関しては、トナーパターン像を使用するすべての安定化制御動作が関わってき、そのすべての安定化制御動作でトナーが消費される。
【００５３】
図４に示した画像濃度安定化制御部１０１は、ＣＰＵやタイマ、カウンタ、メモリなどを含んでおり、画像濃度に関わる各機能ブロックと接続し、トナー補給による画像濃度の安定化制御の動作全体を制御する機能を有している。１０２はトナー付着量検出部であり、ＩＤＣセンサ４３により検出された画像濃度からトナー付着量を算出する。このトナー付着量に基づいて、画像濃度安定化制御部１０１は、画像濃度を安定化させるべくトナー補給の制御を行うのである。
【００５４】
１１１から１１３は、通常のプリント時に動作するトナー補給の制御に関わる機能ブロックであり、従来より行われているトナー補給制御を示す。
【００５５】
１１１は、トナー補給量算出条件記憶部であり、適切なトナー補給量を算出するために必要なプロセス条件や環境条件、耐久条件、画像条件などを一時記憶して、必要時に画像濃度安定化制御部１０１に提供する。１１２は、トナー補給量算出部であり、画像濃度安定化制御部１０１の指示により、トナー付着量や必要な条件に関する情報に基づき、画像濃度確保のために適切なトナー補給量を算出し、画像濃度安定化制御部１０１に提供する。１１３は、トナー補給部であり、画像濃度安定化制御部１０１より、適切なトナー補給量に基づいた指示を受け、トナー補給動作を実行する。
【００５６】
１２１から１２３は、安定化制御時に動作するトナー強制補給の制御に関わる機能ブロックであり、後述する。
【００５７】
上記のように、従来、トナー補給による画像濃度の安定化制御は、トナー付着量の算出に始まり、トナー補給量算出のための各条件に基づいて、トナー補給量を算出し、プリント時にそれに従ったトナー補給を行うことになる。つまり、安定化制御時に設定されたトナー補給量設定に基づいて、トナー補給動作自体は、通常の画像形成時に定常的に行われるものである。
【００５８】
図５は、トナー補給量の設定に至る画像濃度安定化制御時の処理例のフローチャートである。図５を用いて、一般的なトナー補給制御におけるトナー補給量の設定に至る処理の流れを説明する。
【００５９】
まず、ステップＳ２１では、画像濃度検出用のパッチパターン画像を用いた画像濃度検出を行う。ここで各パッチ画像の濃度が採取される。
【００６０】
トナー補給による画像濃度安定化制御のための、検出用のパッチパターン画像の例を図６に示す。図６において、４４は、画像濃度安定化のためのトナー付着量検出用のパッチパターン画像であり、１Ｃから３Ｃがシアン色のパッチ画像、１Ｙから３Ｙがイエロー色のパッチ画像、１Ｍから３Ｍがマゼンタ色のパッチ画像、１Ｋから３Ｋがブラック色のパッチ画像である。
【００６１】
パターン画像４４が現像され、各色のトナー像になり、中間転写ベルト４１上に転写され、図のパターン画像４４上に示したパターン走行方向に従って、中間転写ベルト４１が、すなわちその上の各パッチ画像が走行すると、各パッチ画像は順次、ＩＤＣセンサ４３を通過し、各パッチ画像の濃度がＩＤＣセンサ４３で検出される。ここでは、２個のＩＤＣセンサで各パッチ画像の濃度を並行して検出するようにしている。
【００６２】
図５に戻り、各パッチ画像の濃度が採取されると、次いでステップＳ２２では、トナー付着量検出部１０２により、各パッチ画像の濃度に対応するトナー付着量が算出される。これはトナーの色材別に、それぞれ付着量と濃度の関係を予めデータ化しておけばよい。トナー自体の特性が変化しない限り、他の条件により関係が変化することは考えにくいからである。
【００６３】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２で求めたトナー付着量からトナーの帯電量を算出する。トナー帯電量とトナー付着量の関係は、環境条件や、プロセス条件により変動するので、プロセス条件に関するデータＤ１、環境条件に関するデータＤ２などを、トナー補給量算出条件記憶部１１１より読み出して用いる。
【００６４】
ステップＳ２４では、ステップＳ２３で求めたトナー帯電量から現像剤のトナー濃度を算出する。トナー帯電量とトナー濃度の関係も、耐久条件などにより変動するので、データＤ３などを、トナー補給量算出条件記憶部１１１より読み出して用いる。
【００６５】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で求めたトナー濃度からトナーの消費量を推測する。これも、プロセス条件など以外に、画像条件により変動するので、画像条件データＤ４などを、トナー補給量算出条件記憶部１１１より読み出して用いる。
【００６６】
このようにして、トナー補給量算出部１１２は、トナー消費量の推測値を求め、ステップＳ２６でそれに応じたトナー補給量を設定する。
【００６７】
これで安定化制御としてのトナー補給量の設定まで終了したわけであるが、さらに画像濃度安定化制御部１０１は、これに基づいてトナー補給部１１３に指示を出し、安定化制御時ではなく、通常のプリント時のトナー補給動作が、この安定化制御時に設定されたトナー補給量に基づいて行われることになる。
【００６８】
この場合、通常のプリント時に使用されたトナーが補給されることになる。すなわち、モノクロモードでプリントがなされればモノクロトナーのみが補給の対象となる。
【００６９】
（モノクロモードでの安定化制御の問題）
上述したのは従来よりのトナー補給制御であるが、このように定期的に安定化制御を実施し、プリント時のトナー補給量を制御していく方式は、状況によってはトナー補給が間に合わないケースも出てくる。
【００７０】
例えば、ＦＡＸでの連続プリントなど、モノクロモードでプリントが継続されている間に、安定化制御が行われるような場合である。通常のカラーモードの場合、Ｙ、Ｍ、ＣのカラートナーとＫのモノクロトナーとすべてを使用するが、モノクロモードの場合、Ｋのモノクロトナーのみが使用され、Ｙ、Ｍ、Ｃのカラートナーは全く使用されることがない。
【００７１】
しかしながら、Ｋのモノクロトナーしか使用しないモノクロモードでプリントが継続されていても、いつカラープリントが行われるか予測できないため、安定化制御時にはカラープリントも含めて制御が行われる。すなわちモノクロモードでプリントが継続されていても、安定化制御時にはカラートナーも消費される。
【００７２】
なお、安定化制御時にカラートナー消費されるのは、上述した画像濃度安定化制御時だけではない。カブリマージン制御、光量制御、ガンマ補正制御など、トナーパターン像を作成して制御するすべての安定化制御の動作時にカラートナーが消費される。
【００７３】
この場合、安定化制御の動作中以外（通常のプリント時）は、モノクロプリントなのでカラートナーの補給の制御自体行われない。従ってモノクロモードが長期間続いて、その間に安定化制御が何回か実施されることになると、カラートナーが消費されるにもかかわらず補給されないので、安定化制御の度に少しずつカラートナーの濃度が下がっていくということが生じてくる。
【００７４】
従って、画像濃度の安定化という点から見ると、モノクロプリントが継続してはいるものの、急にカラープリントに切り換わったような場合、カラートナーの補給が追いつかず、画像品質の低下を招くことになってしまうこともあり得る。
【００７５】
こういった問題に対して、本実施形態例では、通常のプリント時に行う画像濃度安定化制御としての一般的なトナー補給以外に、例えばモノクロプリントが継続した場合に、安定化制御により消費したカラートナーに対して、ある設定条件になれば強制補給を行うといったトナー強制補給の制御を設けている。このトナーの強制補給の制御に関して、上記のモノクロプリントが継続した場合のカラートナー強制補給制御を例にして、以下に説明する。
【００７６】
（安定化制御でのトナー消費に対するトナー強制補給制御）
図４は、前述のように、本実施の形態における制御部１００の機能の内、画像形成時に行われる一般的なトナー補給制御と、安定化制御でのトナー消費に対するトナー強制補給制御に関わる部分を示した機能ブロック図の例である。安定化制御でのトナー消費に対するカラートナー強制補給制御の構成例について説明する。
【００７７】
１２１から１２３は、安定化制御時に動作するトナー強制補給の制御に関わる機能ブロックである。また画像濃度安定化制御部１０１は、トナー強制補給の制御にも関わる。
【００７８】
１２１は、トナー強制補給判定手段として機能するトナー強制補給判定部である。強制補給判定部１２１は、画像濃度安定化制御部１０１の指示により、安定化制御を行っているときに、それまでの安定化制御の履歴、特にトナーの消費履歴に基づいてトナー強制補給の必要性を判定する。１２１ａは、安定化制御時のトナー強制補給判定のためのカウンタであり、カラートナーの消費履歴についての情報を提供する。
【００７９】
１２２は、トナー強制補給量設定手段として機能するトナー強制補給量算出部である。トナー強制補給量算出部１２２は、それまでの安定化制御時のトナーの消費量を推測して、適切なトナー強制補給量を算出し、画像濃度安定化制御部１０１に提供する。
【００８０】
１２３は、トナー強制補給手段として機能するトナー強制補給部である。トナー強制補給部１２３は、画像濃度安定化制御部１０１より、適切なトナー強制補給量に基づいた指示を受け、画像濃度安定化制御時にトナーの強制補給を実行する。
【００８１】
安定化制御で消費したカラートナーに対する強制補給の制御は、概略次のような手順となる。
（１）安定化制御時に、カラートナーの強制補給が必要な段階に達したかを判定する。
（２）カラートナー消費量を推測し、補給すべきトナー量を算出する。
（３）必要な場合は、適切なタイミングでカラートナーの強制補給を実施する。
【００８２】
図７を用いて、安定化制御時のカラートナーの強制補給制御処理の例について説明する。図７は、安定化制御時のカラートナー強制補給に関わる判定処理例の流れを示すフローチャートである。安定化制御終了時にトナー強制補給の判定処理を開始するが、その中の実行判定に基づくトナー強制補給処理の実施ついては、後の図８の説明で述べる。
【００８３】
カラートナー強制補給判定は、図４のトナー強制補給判定部１２１が行う。ステップＳ３１では、トナー強制補給判定部１２１の備えるトナー強制補給判定のカウンタ１２１ａをチェックする。
【００８４】
判定は、トナー強制補給判定カウンタ（以下、判定カウンタと呼称する）１２１ａの示すカウント数に基づき行われる。判定カウンタ１２１ａのカウント数にアクセスする処理は次の三つの場合だけである。
（ａ）ステップＳ３９に示したように、カラープリントを実施するとカウンタは０となる。
（ｂ）ステップＳ３５に示したように、安定化制御時にカラートナーの強制補給を実施するとカウンタは０となる。
（ｃ）ステップＳ３８に示したように、カラートナーの強制補給を実施することなく安定化制御を終了するとカウンタは１アップする。
【００８５】
従って判定カウンタ１２１ａをチェックした時点において、最後にカラープリントを実施、あるいはトナー強制補給を実施してから、何回安定化制御が行われたかをカウント数は示す。安定化制御で消費されるトナー量は予め設定できるので、安定化制御の回数から消費したトナー量を推測することができる。
【００８６】
従って、補給の必要な許容範囲としての消費トナー量に基づき許容できる安定化制御回数を設定しておけば、それと判定カウンタ１２１ａのカウント数を比較することにより、トナー強制補給が必要かどうかの判定を行うことができる。
【００８７】
ステップＳ３２では、判定カウンタ１２１ａのカウント数を所定のカウント数と比較して、トナー強制補給が必要かどうかの判定を行っている。このステップＳ３２がトナー強制補給判定工程として機能する。
【００８８】
所定のカウント数に達した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）は、必要であると判定し、ステップＳ３３を実行する。所定のカウント数に達していない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）は、必要でないと判定し、ステップＳ３６を実行する。
【００８９】
トナー強制補給量算出は、図４のトナー強制補給量算出部１２２が行う。ステップＳ３２でトナー強制補給が必要と判定された場合、トナー強制補給量設定工程として機能するステップＳ３３では、所定カウントに相当するカラートナー消費量の推測値からカラートナー強制補給量を算出する。
【００９０】
トナー消費量はカウント数から推測するのではなく、実際にＩＤＣセンサ４３から求めたトナー付着量を用いて推測してもよい。その場合、カラートナー付着量と消費量との関係を記憶しておき、安定化制御の度に消費したトナー量を積算し、許容限界としての所定値を超えるかどうかで判定してもよい。
【００９１】
カラートナー強制補給実施は、図４のトナー強制補給部１２３が行う。トナー強制補給工程として機能するステップＳ３４では、ステップＳ３３で求めたトナー補給量に基づき、トナー強制補給を実施する。実施の方法については後で図８を用いて説明する。
【００９２】
次いでステップＳ３５では、判定カウンタ１２１ａをクリア（０に）する。これはトナー強制補給を実施したということで、カウンタを初期化するものである。これで、次の安定化制御で処理開始されるまで、トナー強制補給に関する一連の処理を終える。
【００９３】
ステップＳ３２でトナー強制補給が必要でないと判定された場合、ステップＳ３６では、カラートナー強制補給量を算出する必要はない。しかし、前述のように、トナー消費量をカウント数から推測するのではなく、実際にＩＤＣセンサ４３から求めたトナー付着量を用いて推測するようにするならば、カラートナー消費量の推測値から算出した必要なトナー補給量を記憶しておき、安定化制御の度に積算して利用してもよい。
【００９４】
ステップＳ３７では、トナー強制補給を実施しないという判定なので、特に何も実施することはない。
【００９５】
次いでステップＳ３８では、判定カウンタ１２１ａを１アップする。これはトナー強制補給を実施しなかった安定化制御回数が一回増えたということで、カウンタ数を１増やすものである。これで、次の安定化制御で処理開始するまで、トナー強制補給に関する一連の処理を終える。
【００９６】
図８を用いて、安定化制御終了時のトナー強制補給の実施方法について説明する。図８は、安定化制御時のトナー強制補給の実施の流れの一例を示すフローチャートである。
【００９７】
図７のステップＳ３２の実行判定を受けて、まずステップＳ４３を実行する。
【００９８】
ステップＳ４３では、現像器を動かすために、カラーの仮想用紙を作成し、登録する。実際には作像しないが、作像領域幅に合わせてＡ４Ｙ用紙にするのが適当である。これはただ単に現像器を動かすためだけの見かけの操作である。
【００９９】
次いでステップＳ４４では、ステップＳ４３の仮想用紙に基づいて現像器を駆動する。現像器が駆動することによって、自動的にトナー補給が実行される。トナー補給制御は通常プリント時と同様に行えばよい。トナー補給量は、図７のステップＳ３３で求めたトナー補給量に基づく。
【０１００】
ステップＳ４５では、仮想用紙の制御を終了したかどうかを判定する。終了すれば（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、トナー強制補給処理を終了し、図７へ戻り、ステップＳ３５へ進むことになる。まだ終了していなければ（ステップＳ４５：ＮＯ）、ステップＳ４４へ戻り、終了するまで現像器駆動、すなわちトナー補給処理を継続する。
【０１０１】
（モノクロモードでの安定化制御時のトナー強制補給）
図９を用いて、モノクロモードでの安定化制御によりカラートナー補給が不十分になる問題に対する、カラートナーの強制補給による対策状況について説明する。図９は、カラーモード、あるいはモノクロモードでのプリントが繰り返された場合の状況を、プリント枚数軸に対して図示したものである。
【０１０２】
図９（ａ）は通常のカラープリントが継続的に行われているケースである。この場合、プリント２００枚毎に安定化制御が行われる。横軸２００ａがプリント枚数を示し、２０１ａがカラープリントの２００枚毎の区切り、すなわち安定化制御の実施タイミングを示す。
【０１０３】
２０２ａと２０３ａは、それぞれトナー強制補給の実施の有無と、判定カウンタ１２１ａのカウント数を示しているが、判定カウンタ１２１ａのカウント数は常に０であり、所定カウント数（この場合５回とする）に満たず、トナー強制補給も実施されていない。
【０１０４】
２０４ａと２０５ａは、それぞれモノクロトナー濃度とカラートナー濃度の変化を模擬的に示したものであり、両者とも正常に制御されており、両者の特徴は基本的に変わらない。
【０１０５】
この図９（ａ）ではモノクロトナーもカラートナーも通常プリント時に消費され、かつ補給され、特に安定化制御時のトナー消費の影響が現れてくることはない。
【０１０６】
図９（ｂ）はモノクロプリントが継続的に行われた後、通常のカラープリントが継続的に行われているケースである。この場合、前半のモノクロプリントが継続している期間において、カラートナー濃度に安定化制御時のトナー消費の影響が現れてくる。
【０１０７】
モノクロプリントの場合は、プリント１００枚毎に安定化制御が行われる。横軸２００ｂがプリント枚数を示し、２０１ｂは、前半のモノクロプリントでは１００枚毎の、後半のカラープリントでは２００枚毎の区切り、すなわち安定化制御の実施タイミングを示す。
【０１０８】
２０２ｂと２０３ｂは、それぞれトナー強制補給の実施の有無と、判定カウンタ１２１ａのカウント数を示しているが、判定カウンタ１２１ａのカウント数はモノクロプリントの間は安定化制御の度に一回ずつ増加していっている。しかし、一旦カラープリントに切り換わると即０になり、カラープリントの間はカウント数０を維持する。従って所定カウント数５回に達することはなく、この場合もトナー強制補給は実施されていない。
【０１０９】
２０４ｂと２０５ｂはモノクロトナー濃度とカラートナー濃度の変化を模擬的に示したものである。２０４ｂのモノクロトナーは、図９（ａ）の通常のカラープリントが継続的に行われているケース（２０４ａ）と変わらない。
【０１１０】
しかし２０５ｂのカラートナーについては、前半のモノクロプリントが継続している期間は、判定カウンタ１２１ａのカウント数が増加するのと対応して、１００枚毎の安定化制御が実施される度に、少しずつカラートナーの濃度が低下している。
【０１１１】
このため、画像濃度の安定化という点から見ると、モノクロプリントが継続してはいるものの、急にカラープリントに切り換わったような場合、カラートナーの補給が追いつかず、画像品質の低下を招くことになってしまうことも考えられる。
【０１１２】
しかしながら、ここでは所定カウント数以内、すなわちトナー濃度低下が許容範囲内にある内にカラープリントに切り換わることにより、トナー補給が始まり、トナー濃度も速やかに回復している。
【０１１３】
図９（ｃ）はモノクロプリントが継続的に行われているケースである。この場合、プリント１００枚毎に安定化制御が行われるが、モノクロプリント時にはトナー補給されないカラートナーにおいて、特に安定化制御時のトナー消費の影響が現れてくる。
【０１１４】
モノクロプリントの場合、プリント１００枚毎に安定化制御が行われる。横軸２００ａがプリント枚数を示し、２０１ａがモノクロプリントの１００枚毎の区切り、すなわち安定化制御の実施タイミングを示す。
【０１１５】
２０２ｃと２０３ｃは、それぞれトナー強制補給の実施の有無と、判定カウンタ１２１ａのカウント数を示しているが、判定カウンタ１２１ａのカウント数は、モノクロプリントが継続しているため、安定化制御の度に一回ずつ増加していっている。また当然その間、トナー強制補給も実施されていない。
【０１１６】
この図の場合、初期にトナー強制補給が実施されたとして示しているが、その後判定カウンタ１２１ａのカウント数は、増えていく一方であり、所定カウント数５回に達した後の最初の安定化制御時にトナー強制補給が実施され、判定カウンタ１２１ａのカウント数が０に復帰している。
【０１１７】
２０４ｃと２０５ｃはモノクロトナー濃度とカラートナー濃度の変化を模擬的に示したものであるが、２０５ｃのカラートナーについては、モノクロプリントが継続している期間は、判定カウンタ１２１ａのカウント数が増加するのと対応して、１００枚毎の安定化制御が実施される度に、少しずつカラートナーの濃度が低下している。
【０１１８】
しかしながら、判定カウンタ１２１ａのカウント数が所定カウント数５回に達すると、安定化制御時にトナー強制補給が実施されるため、すなわちトナー濃度低下が許容範囲限界に来てトナー強制補給が実施されることにより、かなり低下したトナー濃度も速やかに回復している。
【０１１９】
このように安定化制御時にトナー強制補給の制御を行うことにより、モノクロプリントが続き、カラートナーが不足し始めるような状況でも、常に許容範囲内のトナー濃度を確保でき、いつカラープリントに切り換わっても安定したカラー画像濃度が得られるようにすることができる。
【０１２０】
なお、本実施形態例では、タンデム方式のフルカラー複写機を例にして説明したが、本発明を適用する画像形成装置は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、これらの複合機など、種別を問わない。またその現像方式、転写方式、その他画像形成のプロセス条件も様々な変形が可能である。
【０１２１】
判定カウンタのカウント数判定やパッチ画像など、画像濃度の安定化制御に関わる各設定条件も、本実施形態で提示した以外にも設定可能である。
【０１２２】
本発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に則る限り、様々な変更された形態もその範囲に許容されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本実施の形態に係る複写機の主要構成例を示す概略断面図である。
【図２】図１における画像形成部２０の構成例を示す概略断面図である。
【図３】安定化制御として実施する内容と順序の例を概略的に示すフローチャートである。
【図４】図１における制御部１００の機能の内、トナー補給による画像濃度の安定化制御に関わる部分の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】トナー補給による画像濃度安定化制御時の、トナー補給量の設定に至る処理例の流れを示すフローチャートである。
【図６】画像濃度安定化制御のための、検出用のパッチパターン画像の例を示す図である。
【図７】安定化制御時の、カラートナー強制補給の判定処理例の流れを示すフローチャートである。
【図８】安定化制御時の、トナー強制補給の実施の流れの一例を示すフローチャートである。
【図９】カラーモード、あるいはモノクロモードでのプリントが繰り返された場合の状況変化の例を、プリント枚数軸に対して図示したものである。
【符号の説明】
【０１２４】
１  複写機
１０  画像読取部
２０  画像形成部
４０  中間転写部
４１  中間転写ベルト
４２  二次転写ローラ
４３  ＩＤＣセンサ
４４  トナー付着量検出用のパッチパターン画像
４９  クリーニングブレード
５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ  画像プロセス部
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ  感光体ドラム
５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋ  帯電チャージャ
５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ  現像器
５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ  転写チャージャ
５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｋ  クリーナ
６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ  露光走査部
７０  給紙部
８０  定着部
８１  定着ローラ
８２  排紙トレイ
１００  制御部
１００ａ  画像メモリ
１０１  画像濃度安定化制御部
１０２  トナー付着量検出部
１１１  トナー補給量算出条件記憶部
１１２  トナー補給量算出部
１１３  トナー補給部
１２１  トナー強制補給判定部
１２１ａ  トナー強制補給判定カウンタ
１２２  トナー強制補給量算出部
１２３  トナー強制補給部
【図１】
2007057929.tif 000003
【図２】
2007057929.tif 000004
【図３】
2007057929.tif 000005
【図４】
2007057929.tif 000006
【図５】
2007057929.tif 000007
【図６】
2007057929.tif 000008
【図７】
2007057929.tif 000009
【図８】
2007057929.tif 000010
【図９】
2007057929.tif 000011