(57)【要約】【課題】現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置を備え、また入力した画像情報から画素数を取得し、トナー濃度検出装置と画素の情報からトナーの補給量を算出する画像形成装置において、トナーの補給過多や補給不足とならない補給制御を可能にした画像形成装置を提供すること。【解決手段】現像装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋに一度に補給するトナー補給量の上限値を入力画像の情報量、例えば、入力画像の画像面積、画素などに応じて変化させることとした。【選択図】図１
2007156411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される２成分現像剤により静電潜像を現像する画像形成装置において、
現像装置へのトナー補給量の上限値を書き込み画素数に基づき算出することを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される２成分現像剤により静電潜像を現像する画像形成装置において、
現像装置へのトナー補給量の上限値を書き込み画素数と上記書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出することを特徴とした画像形成装置。
【請求項３】
像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される２成分現像剤により静電潜像を現像する画像形成装置において、
現像装置へのトナー補給量を、書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出することを特徴とした画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
現像装置へのトナー補給量を、書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出することを特徴とした画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の画像形成装置において、
現像装置内のトナー濃度検出値からトナーの補給量を算出し、このトナー濃度検出値から算出したトナーの補給量を入力画像の画像面積率に連動させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の画像形成装置において、
体積平均粒経が４０μｍ以下の小粒径のキャリアを使用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置において、
上記書き込み画素数とトナー補給量上限値の関係を、書き込み画素数が多い時には、トナー補給量上限値を下げる方向に算出することを特徴とした画像形成装置。
【請求項８】
請求項７記載の画像形成装置において、
上記書き込み画素数が所定値以上の場合、トナー補給量上限値を固定値とすることを特徴とした画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８何れかに記載の画像形成装置において、
上記書き込み画素数とトナー補給量上限値の関係を、書き込み画素数が少ない時には、トナー補給量下限値を上げる方向に算出することを特徴とした画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
上記書き込み画素数が所定値以下の場合、トナー補給量上限値を固定値とすることを特徴とした画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の画像形成装置は、高速化・高画質化の傾向にあり、とりわけ画像濃度の高安定性について非常に注目されるようになってきている。画像濃度を安定化させるためにはトナー補給の最適な制御が必要であり、現在、その制御方法が重要な課題である。
トナー補給制御で補給量を算出する手段としては、大きくはセンサ値よりトナー濃度を擬似的に算出し補給する方法（センサ補給制御）と、書き込み画素数，もしくは画像面積率などの書き込み情報からトナーの消費量を換算しその分を補給する方法（画素補給制御）の２つがある。
【０００３】
この画素補給制御では出力画像の分（消費したトナーの分）だけトナーを補給するという制御方法であるため、比較的精度良くトナー補給量を算出することができる利点があるが、実際に現像されるトナー量は、画像データのライン画像比率／ベタ画像比率，更にはライン画像であっても、縦ライン画像比率，横ライン画像比率などが誤差要因となり、これが複数枚分のプリントで徐々に累積するため、単に画像面積率に比例した補給制御（画素比例制御）だけでは、画像濃度を一定に制御することが難しい。
【０００４】
一方、センサ補給制御としては、現像器内の現像剤の透磁率がトナー濃度により変化することを利用した濃度センサなどを用いた補給制御方法が知られているが、この制御方法では、多くの従来技術に記載されている通り現像剤の空撹拌によるセンサ出力低下、長期放置によるセンサ出力上昇などの変動要因があるために、この誤差分が濃度変動に対し無視できないほどに大きかった場合、これを何も上限リミット処理等の補正を行わず、そのまま補給してしまうと濃度変動となってしまう。
【０００５】
そのため、トナー補給制御方法としては、画素補給制御とセンサ補給制御とを組み合わせた制御方法が一般的である。
しかし、この画素補給制御とセンサ補給制御の両立制御でも、補給量が変動してしまうことがある。例えば、画像濃度の高い画像（高画像面積）などを出力したときには画素補給制御とセンサ補給制御の両方からトナーを一気に補給しようとする制御がはたらく。このとき、補給量が多くなりすぎる場合があり、補給過多によるトナー飛散等の障害が発生してしまう。
【０００６】
一例として、レーザスキャナやＬＥＤアレイなどを用いてデジタル潜像を形成するタイプの画像形成装置では、１ページ当たりの画像情報信号における印字画素数の累計値から１ページ当たりのトナー消費量が比較的正確に推定でき、この推定された消費量に対応してトナー補給量を決定する方式の自動トナー補給制御が行われるとき、かかる自動トナー補給制御中に印字比率が８０％を超えるような高印字比率画像を一枚〜数枚出力すると、一気にトナーが供給され、トナーが十分に帯電できないまま現像に供されることがあり、カブリやトナー飛散発生の原因となるとされ、このような従来技術を背景に、一回のトナー補給で供給するトナー補給量の上限値及び下限値を定め、計算された補給量が上限値を超えた場合は超過量を、下限値に至らない場合はその補給量を次回のトナー補給量に繰り越すという制御を行う現像剤濃度制御の例がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この公知制御技術は、高印字比率画像の補給量に基づき補給量の上限を決定しているため、高印字比率画像の補給時に生じる不具合に対しては有効な手段となり得るが、上限値を画像印字率に関わらず一意（固定値）に決めてしまっているため、低印字比率画像の補給時側で、補給量過多による不具合が生じることが十分に予想される。
これは、補給すべきトナー量（＝印字による消費量）は画像面積率に比例することを考えると、先に述べた誤差要因，変動要因，及び実際の補給量ばらつき等を考慮した上で設定される補給量の上限値も、ある程度は画像面積率に比例させるのが妥当との考えに基づく。
【０００８】
一方、トナー補給制御に関し、トナー像の形成によって消費されるトナー消費量に基づき取得されるトナー補給量が予め規定された補給下限値を上回り、かつ、このトナー制御量が１回の補給動作で補給するトナー量の上限値である補給上限値を上回る場合には、補給上限値分のトナーを補給し、トナー像の形成によって消費されるトナー消費量に基づき取得されるトナー補給量が予め規定された補給下限値を上回り、かつ、このトナー補給量が補給上限値を下回る場合にはこのトナー補給量を補給する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２には、画像データに基づいて取得される平均トナー濃度変化量に応じてトナー補給上限値が適宜設定される旨の開示がある。
【０００９】
それ以外にも画素補給制御において、出力画像がライン画像とベタ画像とで画素は同じだが、トナーの消費量が異なるため、ライン画像が多いとトナー消費量がベタ画像より多くなる。これは、ライン画像では潜像のエッジ効果によりベタ部に比べトナーの付着量が増えてしまうからである。
【００１０】
また、近年の画像形成装置では高画質化のため現像剤の小粒径化が進んでいる。とりわけ２成分現像においてキャリアの小粒径化は現像剤の流動性を悪くしてしまう。そのため、補給用トナーが入ってきても混ざりにくく、少しでも多めにトナーが補給されるとキャリアと混ざらないトナーが発生し、トナー飛散を引き起こし画像品質を損なう可能性が高い。すなわち、現像剤の小粒径化では、より適切な補給制御が必要となってくる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−３１６１４４号公報
【特許文献２】特開２００５−７７６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、トナーの補給過多や補給不足とならない補給制御を可能にした画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を達成するため請求項１にかかる発明は、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される２成分現像剤により静電潜像を現像する画像形成装置において、現像装置へのトナー補給量の上限値を書き込み画素数に基づき算出することとした。
請求項２にかかる発明は、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される２成分現像剤により静電潜像を現像する画像形成装置において、現像装置へのトナー補給量の上限値を書き込み画素数と上記書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出することとした。
請求項３に係る発明は、像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置から供給される２成分現像剤により静電潜像を現像する画像形成装置において、現像装置へのトナー補給量を、書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出することとした。
請求項４にかかる発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、現像装置へのトナー補給量を、書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出することとした。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の画像形成装置において、現像装置内のトナー濃度検出値からトナーの補給量を算出し、このトナー濃度検出値から算出したトナーの補給量を入力画像の画像面積率に連動させることとした。
請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の画像形成装置において、
体積平均粒経が４０μｍ以下の小粒径のキャリアを使用することとした。
請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成装置において、上記書き込み画素数とトナー補給量上限値の関係を、書き込み画素数が多い時には、トナー補給量上限値を下げる方向に算出することとした。
請求項８にかかる発明は、請求項７記載の画像形成装置において、上記書き込み画素数が所定値以上の場合、トナー補給量上限値を固定値とすることとした。
請求項９にかかる発明は、請求項１乃至８何れかに記載の画像形成装置において、上記書き込み画素数とトナー補給量上限値の関係を、書き込み画素数が少ない時には、トナー補給量下限値を上げる方向に算出することとした。
請求項１０にかかる発明は、請求項９記載の画像形成装置において、上記書き込み画素数が所定値以下の場合、トナー補給量上限値を固定値とすることとした。
【発明の効果】
【００１４】
この発明では、トナーの補給過多や補給不足とならない補給制御を可能にした画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を図面に基づいて説明する。
［例１］画像形成装置の全体構成例
図１は本発明をタンデム中間転写方式のフルカラー複写機に適用した例を示す全体構成図である。
このフルカラー複写機は装置本体１００、装置本体１００を載せる給紙テーブル２００、複写装置本体上１００に取り付けるスキャナ３００、スキャナ３００上に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００、等から構成されている。
【００１６】
装置本体１００の中央には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの色用の画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｋを横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０が構成されている。タンデム画像形成装置２０の各画像形成ユニットは、それぞれＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色トナー像が形成される感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋを有している。
【００１７】
タンデム画像形成装置２０の上方には、露光装置２１が設けられている。露光装置２１は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。各色の画像情報に応じてレーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され各色の感光体に照射される。
【００１８】
タンデム画像形成装置２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設置されている。中間転写ベルト１０は、図示例では３つの支持ローラ１４、１５０、１６０に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能であり、支持ローラ１４は中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５０間には、各色の感光体から中間転写ベルトにトナー像を転写する一次転写手段として一次転写ローラ６２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋが中間転写ベルトを間に挟んで各感光体に対向するように設けられている。
【００１９】
矢印で示す回転方向であって第３の支持ローラ１６０の下流には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。中間転写ベルト１０の材質としてはポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしてもよい。
【００２０】
中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２が配置されている。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６０に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては中間転写ベルト１０と同様の材料を用いることができる。
【００２１】
２次転写装置２２の横には、転写材上の画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成である。上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写材をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。
【００２２】
なお、図示例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム画像形成装置と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。このフルカラー複写機を用いてコピーをおこなうときは、ＡＤＦの原稿台３０上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ４００を開いてスキャナのコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押さえる。
【００２３】
不図示の操作部のスタートスイッチを押すと、ＡＤＦ４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行させる。第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２４】
その後、操作部でのモード設定、あるいは操作部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。
【００２５】
フルカラーモードが選択された場合には、各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体の表面が帯電装置である帯電ローラ１６Ｙ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｋにより一様に帯電される。そして、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。
【００２６】
各潜像は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋが回転することにより各色の現像装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋで各色のトナーで現像される。ここで、各現像装置に対しては、トナータンク、トナーボトルなど（図示省略）のトナー貯蔵部からトナー補給装置（図示省略）を経て適宜トナーが補給されるようになっている。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト１０上にフルカラー画像を形成する。
【００２７】
一方、給紙テーブル給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙テーブル４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して本体内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写材を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写材上にトナー像を転写する。
【００２８】
トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材に定着された後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写位置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００２９】
白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５０が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋから離間させる。ブラックの感光体４０Ｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、感光体４０Ｋの表面が帯電ローラ１６Ｋにより一様に帯電され、ブラックの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、ブラックのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｋ以外の３色の感光体、現像装置は停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
【００３０】
一方、給紙カセット４４から転写材が送り出され、レジストローラ４９で一時送りを停止されてから、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで送り出される。２次転写装置２２でトナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００３１】
この画像形成装置の作像条件について以下に明記する。
感光体直径            ：６０ｍｍ
感光体回転速度            ：２８２ｍｍ/ｓｅｃ
感光体−現像ローラ間距離  ：０．３ｍｍ
現像剤容量            ：３８０ｇ
トナー粒径            ：７μｍ
キャリア粒経            ：３５μｍ
【００３２】
本画像形成装置では現像装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋにそれぞれトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置を備え、図示しない制御装置は本画像形成装置と接続された外部機器或いは読み取りセンサ３６で読み込まれた画像情報を入力し、この入力された画像情報から画素数を取得し、上記トナー濃度検出装置と上記取得した画素の情報から、現像装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋに対し各色のトナータンク、ボトルなどから補給されるべきトナーの補給量を算出する。
【００３３】
本例では、画像濃度を安定化させるために、上記制御装置に以下のような制御技術を適用した。本画像形成装置では補給制御方式として、入力画像の画像情報量、例えば、画素数から補給量を算出する画素補給制御とセンサでトナー濃度を検知し、トナー濃度の変動分から補給量を算出するセンサ補給制御の２つの制御方法を組み合わせた制御方式を導入している。
【００３４】
式で表すとトータルの補給量Ｈ［ｍｇ]は、画素補給制御における補給量Ｐ＿Ｐｘｌ［ｍｇ]とセンサ補給制御における補給量Ｐ＿Ｖｔ［ｍｇ］の和として（１）式のように算出される。  
Ｈ=Ｐ＿Ｐｘｌ  ＋  Ｐ＿Ｖｔ  ・・・・・（１）
ここで、Ｐ＿ＰｘｌとＰ＿Ｖｔの内容は以下のように表される。
Ｐ＿Ｐｘｌ＝(Ｍ／Ａ)  ×  Ｐｘｌ  ×  α１  ・・・・・（２）
Ｍ／Ａ：単位面積当たりのトナー付着量目標値［ｍｇ／ｃｍ２］
Ｐｘｌ：入力画像の画像面積［ｃｍ２］
α１  ：補給係数１
Ｐ＿Ｖｔ＝（センサ感度）×（Ｖｔｎｏｗ−Ｖｔｒｅｆ）×  α２  ・・・（３）          Ｖｔｎｏｗ  ：現在のトナー濃度を表すセンサ出力値[Ｖ]
Ｖｔｒｅｆ  ：目標となるトナー濃度のセンサ出力値[Ｖ]
α２        ：補給係数２
【００３５】
（２）式において、(Ｍ/Ａ)は中間転写ベルト上の単位面積あたりのトナー付着量目標値であり、Ｐｘ１は入力画像データから算出された画素数[ｄｏｔ]のデータを[ｃｍ２]単位に変換した値、α１は機械の補給性能に対して画素補給量を補正する補正係数（固定値）である。
【００３６】
（３）式において、Ｖｔｎｏｗは今現在のトナー濃度をセンサで検出したときの検出値であり、Ｖｔｒｅｆは目標となるトナー濃度に相当する。また、センサ感度はトナー濃度に対するセンサの出力値であり、単位は［ｗｔ％／Ｖ］である。補給係数α２はα１と同様に機械の補給性能に対してセンサ補給量を補正する補正係数（固定値）である。
【００３７】
請求項１に関する発明は一度に現像装置に補給するトナー補給量の上限値を書き込み画素数，もしくは画像面積率に応じて変化させることに特徴がある。
【００３８】
本例では、（１）式で表される補給量に対して、画素補給制御によるトナー補給量に連動した補給量上限値を設定した。今回補給量上限値は（２）式で表される画素補給分の１２０％までとし、以下のような式で表すことができる。
【００３９】
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．２  ×  Ｐ＿Ｐｘｌ  ・・・・（４）
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ  ：補給量の上限値［ｍｇ］
【００４０】
これにより、画像面積の異なる場合においても過補給で画像濃度が変動するのを防止することが可能となった。実際の効果を確かめるため、（ケース１）上限値なしで補給制御を行った場合、（ケース２）上限値を固定値で設定した場合、（ケース３）上限値を画素補給値から算出した場合、つまり画素補給量に連動した補給量上限値で設定した場合、で各々実験を行い、その出力画像の画像濃度を測定した。
【００４１】
ここでの確認方法として、図２に示したように画像面積率を変えたデータを出力するようにした。図２（ａ）は画像面積率５％、図２（ｂ）は画像面積率１０％、図２（ｃ）は画像面積率２０％、図２（ｄ）は画像面積率５０％、図２（ｅ）は画像面積率１００％の画像出力状態を模視的に示している。
出力画像：図２の画像出力データ一覧（画像面積率：５％、１０％、２０％、５０％、１００％）
各画像面積率での出力データでの画像出力枚数：３枚
また、各補給計算式での設定値α１＝１．０５、α２＝１５０、センサ感度＝３．０［ｗｔ％/Ｖ］を使用している。ただしα１、α２は機械条件に応じて異なる値が入ってもよい。
【００４２】
各画像面積率での出力データで実際に出力した画像に関して画像濃度（ＩＤ）を測定したものを図３に表で、図４にグラフで示す。図３、図４において、「リミットなし」は上記（ケース１）、「リミット固定」は上記（ケース２）、「リミット画素連動」は上記（ケース３）にそれぞれ対応する。
【００４３】
理想的には、異なる何れの画像面積率の画像を出力しても同じ画像濃度が得られることが望ましい。上記各ケースと各画像面積率の組み合わせ毎に画像濃度のバラツキをみるため、ＭＡＸ−ＭＩＮ（最大値−最小値）を算出して比較したところ、ケース３の上限値を画素補給値から算出した場合、つまり画素補給量に連動した補給量上限値で設定した場合において最も画像濃度が安定していることが確認できた。
【００４４】
［例２］
請求項３に関する発明について説明する。本例は、出力する画像中のライン画像（線画）の比率に応じてトナーの補給量を変化させるもので、出力画像をライン部とベタ部に分解してライン画像の比率を算出し、その比率に応じて現像装置へのトナー補給量を変化させる。その場合において、一度に補給する補給量の上限値を画像情報に応じて変化させるのが請求項３の発明であり、例えば、ライン部は少し補給量を多くするというものである。以下に説明する。
【００４５】
出力画像の画像データは、画像処理でのエッジ検出により、ライン部データ（エッジ部／文字部）Ｐｘｌ＿ｌｉｎｅとベタ部（写真画像部）Ｐｘｌ＿ｂｅｔａとに分けることができる。  
ここで、上記（２）式の画素補給制御式は以下のように変更する。
Ｐ＿Ｐｘｌ＝Ｍ  ×  Ｐｘｌ  ×  α１  ×  α３    ・・・（５）
ここで、ベタ／ライン比率による補給量補正量として、α３を算出する。
α３  ＝Ｐｘｌ＿ｂｅｔａ／（Ｐｘｌ＿ｂｅｔａ＋Ｐｘｌ＿ｌｉｎｅ）
＋  Ｃｏｅｆ＿Ｂｌ×  Ｐｘｌ＿ｌｉｎｅ／（Ｐｘｌ＿ｂｅｔａ＋Ｐｘｌ＿            ｌｉｎｅ）  ・・・（６）
Ｃｏｅｆ＿Ｂｌ：ベタ／ライン比（ベタとラインの付着量比率）
このように、請求項３に関する発明では、現像装置へのトナー補給量の上限値を書き込み画素数と上記書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出する。
【００４６】
請求項２に関する発明では、（５）式で表される補給量に対して、画素補給制御によるトナー補給量に連動した補給量上限値を設定する。今回補給量上限値は（５）、（６）式を適用して求められた画素補給分の１２０％までとし、以下のような式で表すことができる。
【００４７】
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．２  ×  Ｐ＿Ｐｘｌ  ・・・・（４）'
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ  ：補給量の上限値［ｍｇ］
すなわち、現像装置へのトナー補給量の上限値を書き込み画素数と上記書き込み画素数に占めるライン画像（線画）の画素数との比率に基づき算出している。
【００４８】
（ケース４）：比較のため上記（５）、（６）式に基づかず上記（２）式を用いたトナーの補給制御（上記ケース３に相当する画素補給制御式によるトナーの補給制御）で画像を出力し、そのときのベタ部の画像濃度を測定した。
（ケース５）：上記（５）、（６）式に基づいた本発明にかかるトナーの補給制御（ベタ／ライン比の補給制御）でＣｏｅｆ＿Ｂｌ＝１．３として画像を出力し、そのときのベタ部の画像濃度を測定した。
画像は各ケース共、１０枚リピートで出力し、上記ベタ／ライン比の補給制御が無いときと有るときでのリピートでの画像濃度変動を比較した。
【００４９】
その比較結果が図５、図６である。図５、図６において上記ケース４を「ベタ／ライン補正なし」、上記ケース５を「ベタ／ライン補正あり」と表記した。
上記各ケース毎に画像濃度のバラツキをみるため、ＭＡＸ−ＭＩＮ（最大値−最小値）を算出して比較したところ、上記ケース５に相当する「ベタ／ライン補正あり」において最も画像濃度が安定していることが確認できた。この結果、ベタ／ライン比の補正を入れることで、画像パターンによるバラツキを抑えた補給制御が実現可能であることが確認できた。
【００５０】
［例３］
請求項５に関する発明について説明する。本例は、現像装置１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋ内のトナー濃度検出値からトナーの補給量を算出し、このトナー濃度検出値から算出したトナーの補給量を入力画像の画像面積率に連動させる。具体的には、上記（３）式のセンサ補給制御において、補給係数α２を出力画像の画像面積率に連動させることにより、センサ補給制御による補給量も最適化を行うものである。
【００５１】
ここで、補給係数α２の値は出力画像面積Ｐｘｌを転写紙サイズＳで割った値に比例させるようにする。Ｐｘｌ／Ｓの値は出力画像の転写紙に対する画像面積率に相当する。
本発明では、センサ補給量に画像面積率をかけ合わせることで、出力画像に適した補給量補正を実現した。
【００５２】
α２＝  Ｐｘｌ／Ｓ  ×  α４   ・・・（７）
Ｓ    ：転写紙サイズ[ｃｍ２]
α４  ：補給係数４（固定値）
【００５３】
ここで、実際の効果を確かめるため、［例１］で図２〜図４の結果を得たときの例に準じて画像面積率：５％、１０％、２０％、５０％、１００％について画像出力評価を行った。（７）式でα４には１５０（係数）を使用しているが、この値は機械に応じて変わることがある。
（ケース６）：補給係数α２を出力画像の画像面積率に連動させない。つまり、トナー濃度検出値から算出したトナーの補給量を入力画像の画像面積率に連動させない場合であって、図７、図８において、「α４なし」と表示したケースである。
（ケース７）：補給係数α２を出力画像の画像面積率に連動させる。つまり、トナー濃度検出値から算出したトナーの補給量を入力画像の画像面積率に連動させる場合であって、図７、図８において、「α４あり」と表示したケースである。
【００５４】
上記各ケースと各画像面積率の組み合わせ毎に画像濃度のバラツキをみるため、ＭＡＸ−ＭＩＮ（最大値−最小値）を算出して比較したところ、ケース７の補給係数α２を出力画像の画像面積率に連動させる。つまり、トナー濃度検出値から算出したトナーの補給量を入力画像の画像面積率に連動させる場合において最も画像濃度が安定していることが確認できた。
この結果から、本発明の制御を追加することで、特に画像面積率の低い領域での画像濃度安定性が向上し、画像濃度のバラツキがさらに改善することが確認できた。
【００５５】
［例４］
請求項６に関する発明について説明する。本例では、高画質化のために現像剤に小粒径キャリアを使用する。キャリアが小粒径化することで、現像剤の嵩密度が高くなる。現像剤の嵩密度とは単位体積あたりの現像剤の充填率に相当する。キャリアが小粒径化することにより余分な空間が少なくなるため、嵩密度は高くなってくる。しかし、その分、現像剤の密閉度が高くなり、現像剤と補給用トナーとが混ざりにくいという弊害が発生する。
しかし、これまで述べた例１〜例３における本発明にかかる補給制御において、体積平均粒経が４０μｍ以下の小粒径のキャリアを使用しても安定した画像濃度を提供することが可能であり、高画質化の要求を満足した。
【００５６】
以上の例において、出力画像で画像面積率やライン比率が変っても、過補給状態が発生するのを防止し、安定した画像濃度を提供する画像形成装置の実現が可能となった。また、高画質・高安定化を提供する画像形成装置の実現が可能となった。
【００５７】
［比較例］
以下に本発明に関連して先行技術との比較例を述べる。先行技術では、出力画像の画素に応じてトナー補給量の上限値を決めているものがある。先行技術が出力画素の平均値、累計値から補給量の上限を決めているのに対して、本発明では、常に画像出力時もしくはその直前の画像の画素から補給量上限を決めている点が相違する。
【００５８】
トナー補給制御の最適な制御方法は、消費したトナー分だけ補給することである。ただし、実際には計算どおりに補正量を供給することは困難であり、過補給になるのを避けるため通常、補給量に上限処理を設けている。この上限処理で使用する上限値を固定値とした場合、トナー消費量が多い画像のときには補給不足になり、逆にトナー消費量が少ない画像のときは補給過多になり、画像濃度変動が生じてしまう。
【００５９】
この上限処理を出力画素の平均値から求めた場合、同じような画像面積率の画像ばかり出力する場合にはよいが、出力する画像の画像面積率が大きく変化するような場合、固定値にしたときと同じように供給不足、供給過多が発生してしまう。特にフルカラー画像を出力する機械においては、出力する画像で画像面積率の変動が大きく変化する。
【００６０】
例えば、カラーの画総面積率は低いエクセルデータなどを出力していた後、画像面積率の高いフルカラーの地図などを出力すると、画像面積率の低い状態で補給量上限値が設定されているため、補給不足になり、画像濃度変動が発生してしまう。図９に一例を示す。  
【００６１】
特に近年ではユニットの小型化により、現像剤の量も少なめにしているため、補給不足や補給過多により画像濃度変動やトナー飛散などが発生しやすくなっている。かかる不具合を発生させないためにも、画像出力時に最適な補給量及び補給上限値を設定するには「画像面積率の平均値や累計値などから補給時間の上限値を決めるのではなく、常時、出力画像の画像面積率に応じて補給上限値を算出する必要がある。
【００６２】
［例５］
請求項７に関する発明を説明する。本例は、画像面積が大きくなり現像器内のトナーが多く画像として使用され、フレッシュなトナーがトナー補給装置から補給される際、トナーが現像器内で充分に帯電されなくなる。その状況下では、トナーの帯電量が下がり画像へのトナー付着量が増加し、結果として画像濃度が上がる状態となる。この現象があるため、トナー補給量は画像面積が大きい時は画像面積とトナー補給量の上限値の関係を上限値が下がる方向にして、トナー補給量を抑える必要がある。
【００６３】
具体的には、前記［例１］のトナー補給量の上限値の式を入力画像の画像面積が大きくなるにつれて上限値の増加分を抑えるものである。
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．２×Ｐ＿Ｐｘｌ            （Ｐ＿Ｐｘｌ＜３１２）
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．０×Ｐ＿Ｐｘｌ＋６２．４    （Ｐ＿Ｐｘｌ≧３１２）  ・・・（４）’’
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ：補給量の上限値［ｍｇ］
【００６４】
このように、画像面積がある所定の値を超えた時に、画像面積と補給量上限値の関係を変えて、画像面積あたりの補給量上限値を下げることにより、画像濃度の上昇を抑えることができる。
【００６５】
［例６］
請求項８に関する発明を説明する。本例は、［例５］に加え、現像器内へさらに多くのトナーが補給されると、現像器内のトナーがキャリアと混合されないまま現像スリーブ上に移送され、画像上にそのまま塊として落ちてしまう現象、いわゆるトナー落ちを防止するもので、所定以上の補給量を制限することで対処される。
具体的には、「例５」の補給量上限式を、
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．２×Ｐ＿Ｐｘｌ            （Ｐ＿Ｐｘｌ＜３１２）
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．０×Ｐ＿Ｐｘｌ＋６２．４    （Ｐ＿Ｐｘｌ≧３１２）
但し、Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＞５６０の時はＨ＿ｌｉｍｉｔ＝１１００  ・・・（４）'''
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ：補給量の上限値［ｍｇ］とする。
【００６６】
上記（４）'''の条件が加わることで、トナー落ちを抑えることができる。また、トナー落ちが発生するほどのトナー補給を行うと、帯電されないままのトナーが多くなるため、画像濃度が上昇してしまう。そのため、（４）'''式の条件を加えることで、トナー補給量を制限し、補給トナーの帯電量を所定以上の値に安定させることが可能となり、画像濃度の上昇も抑えられる。
【００６７】
［例７］
請求項９、１０に関する発明を説明する。本例は、画像面積が小さくトナーが消費されない条件において、現像器内に滞留するトナーが消費されないまま攪拌され続けると、トナーの帯電量が上がり画像へのトナー付着量が低下し、結果としては画像濃度が下がる状態となる。［例１］に示す補給量の上限値の式のままでは、補給量が少なく制限されるため、画像濃度が低下する。
【００６８】
そこで、トナーが消費されにくい画像面積が小さい条件では、トナー補給量の上限値を画素に対して高めに設定する必要がある。また、トナーを全く消費していない条件下においても、現像剤が攪拌され続けるため、帯電量の増加を抑えるために一定量のトナー補給をした方がよいことがある。具体的には、「例６」の補給量上限式を、
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．２×Ｐ＿Ｐｘｌ          （Ｐ＿Ｐｘｌ＜３１２）
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＝１．０×Ｐ＿Ｐｘｌ＋６２．４  （Ｐ＿Ｐｘｌ≧３１２）
但し、Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＜１０の時はＨ＿ｌｉｍｉｔ＝１０  
Ｈ＿ｌｉｍｉｔ＞５６０の時はＨ＿ｌｉｍｉｔ＝１１００  ・・・（４）''''
として、Ｈ＿ｌｉｍｉｔの下限を底上げすることでトナーを全く消費していない時、トナーの消費が少なすぎる場合においても一定量のトナー補給が可能となり、画像濃度低下を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】画像形成装置の概略構成を示した断面図である。
【図２】出力画像の画像面積率を例示した図である。
【図３】条件を異ならせて画像形成したときの画像濃度を比較した表である。
【図４】図３の表をグラフ化して示した図である。
【図５】条件を異ならせて画像形成したときの画像濃度を比較した表である。
【図６】図５の表をグラフ化して示した図である。
【図７】条件を異ならせて画像形成したときの画像濃度を比較した表である。
【図８】図５の表をグラフ化して示した図である。
【図９】画像濃度低下発生条件を例示した比較例の説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋ  現像装置
【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】
2007156411.tif 000009
【図８】
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【図９】
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