JP5376291B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の循環経路に沿って搬送している現像剤を現像剤担持体の移動する表面に担持して現像に寄与させた後、現像剤担持体の表面から循環経路に戻す構成の現像手段を用いる画像形成装置に関するものである。

この種の現像手段としては、特許文献１に記載の現像装置が知られている。その現像装置を図１に示す。同図において、現像装置９００は、トナー及び磁性キャリアを含有する図示しない現像剤をケーシング内で循環搬送するための循環経路や、現像ロール９１０などを有している。循環経路は、互いに短手方向に並ぶように配設された第１剤収容室９０１と第２剤収容室９０３とを具備している。循環経路の一部となっている第１剤収容室９０１内に収容されている現像剤は、第１搬送スクリュウ９０２の回転駆動により、室内空間の長手方向に沿って図中矢印Ａの向きで搬送される。この第１剤収容室９０１と、これに隣接している第２剤収容室９０３とは、長手方向の両端部でそれぞれ連通している。第１搬送スクリュウ９０２の回転駆動に伴って第１剤収容室９０１内における図中矢印Ａ方向の端部まで搬送された現像剤は、連通部を通過して第２剤収容室９０３内に進入する。そして、第２剤収容室９０３内において、第２搬送スクリュウ９０４の回転駆動によって矢印Ａ方向とは正反対の矢印Ｂ方向に搬送される。その後、第２剤収容室９０３における矢印Ｂ方向の端部まで搬送されると、連通部を通って第１剤収容室９０１内の矢印Ａ方向の最上流部に進入する。このようにして、現像剤は第１剤収容室９０１及び第２剤収容室９０３の中で循環搬送される。

第２剤収容室９０３の短手方向の側方には、現像ロール９１０が配設されている。この現像ロール９１０は、回転駆動する非磁性パイプからなる現像スリーブと、この現像スリーブの内部に回転不能に収容される図示しないマグネットローラとを具備している。そして、マグネットローラの発する磁力により、第２剤収容室９０３内の現像剤を回転する現像スリーブの表面に担持して、現像スリーブと図示しない感光体とが対向する現像領域に搬送する。その後、スリーブ表面上を現像剤で現像を行った後、スリーブ表面の現像剤を第２剤収容室９０３内に戻す。この現像剤は現像に寄与したことでトナー濃度を低下させている。図示しない制御部は、画像情報に基づいて画像の画素数を算出した結果に基づいて、その画像の現像の際に消費するトナー消費量を予測し、その結果に応じた時間だけ、図示しないトナー補給手段を駆動する。これにより、第１剤収容室９０１の現像剤搬送方向の上流側端部付近に設けられたトナー補給口９１５を通じて、第１現像剤収容室９０１内のトナーにトナーを補給して現像剤のトナー濃度を回復させている。このようなトナー補給においては、トナー濃度センサによって現像剤のトナー濃度の低下を検知してからトナー補給を行う構成よりも迅速にトナー濃度の回復を図ることができる。
特開平９−１６０３６４号公報

しかしながら、複数枚の記録紙に対して画像を連続的に出力する連続画像形成動作においては、各頁の画像面積率が大きく異なっていると、次に説明する理由により、現像剤のトナー濃度を安定化させることが困難になる。即ち、搬送中の現像剤が現像ロール９１０によって汲み上げられることのない第１剤収容部９０１内では、現像に伴うトナー消費によるトナー濃度変動が、消費時からかなり遅れて発生し始める。例えば、画像を１頁分だけ出力した場合、出力直後には、その画像の現像に寄与した現像剤の殆どがまだ第２剤収容部９０３内にある。そして、その後の第２搬送スクリュウ９０４の回転に伴って、少しずつ第１剤収容部９０１内に進入していき、第１剤収容部９０１内の現像剤のトナー濃度を少しずつ低下させていく。現像領域で現像に寄与した現像剤の殆どが第１剤収容部９０１内に進入するまでには、比較的長時間を要するので、１頁分の出力に起因する第１剤収容部９０１内の現像剤のトナー濃度変動が長時間に渡って続くことになる。にもかかわらず、トナー補給については、１頁分の消費量に相当する補給動作を短時間のうちに行っている。すると、画像面積率の高い頁を出力した直後には、第１剤収容部９０１に対して、内部の現像剤のトナー濃度がまだ十分に低下しないうちに多量のトナーを補給することになるので、第１剤収容部９０１内の現像剤のトナー濃度を狙いよりも高くしてしまう。その後、画像面積率の低い頁の出力を行うと、第１剤収容部９０１に対して少量のトナー補給しか行わないにもかかわらず、先の頁の出力でトナー濃度を大きく低下させた現像剤を第２剤収容部９０３から第１剤収容部９０１進入させる。すると、第１剤収容部９０１内の現像剤のトナー濃度を狙いよりも低くしてしまう。これらの結果、現像剤のトナー濃度を安定化させることが困難になるのである。

本発明は以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像情報に基づくトナー補給手段の駆動制御により、従来よりも循環経路内の現像剤のトナー濃度を安定化させることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、画像情報を取得する画像情報取得手段と、該画像情報に基づいて該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を所定の循環経路に沿って搬送しながら、該循環経路における現像剤担持体との対向領域である供給領域に存在する現像剤を該現像剤担持体の移動する表面に担持して該現像剤担持体と該潜像担持体との対向領域である現像領域に搬送し、該現像領域で現像剤のトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像し、且つ該現像領域で現像に寄与した現像剤を該表面移動に伴って該循環経路の該供給領域に戻す現像手段と、該循環経路内における該供給領域とは異なる領域である非供給領域の所定位置に設けられたトナー補給口を通じて、該非供給領域内にトナーを補給するトナー補給手段と、該画像情報に基づいて該トナー補給手段の駆動を制御してトナー補給量を調整する補給制御を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、所定の画像面積率の画像が現像された場合に供給領域通過後の所定位置で発生する現像剤のトナー濃度の経時変動を示す基準波形を記憶しており、上記画像情報に基づいて１頁分の画像の現像に起因して発生するトナー濃度変動の波形を予測し、予測結果に基づいて前記トナー濃度変動を打ち消すトナー補給量変動パターンとなる上記トナー補給手段の駆動制御パターンを構築しながら、該駆動制御パターンに基づいて該トナー補給手段の駆動を制御し、且つ、複数頁に渡る画像形成動作を連続的に行う連続画像形成動作では、各頁についてそれぞれ上記画像情報に基づく該駆動制御パターンを順次構築していき、先行する頁の画像情報に基づいて構築した駆動制御パターンのうち、既にトナー補給手段の駆動制御に反映した分を除く未消化分に対し、後続の頁の画像情報に基づいて構築した駆動制御パターンを合成する処理、あるいは、連続画像形成動作では、先行する頁の画像情報に基づいて構築した該トナー補給量変動パターンを該駆動制御パターンに変換して該トナー補給手段の駆動制御に用いながら、後続の頁の画像情報に基づいて構築した該トナー補給量変動パターンを、先行する頁の該トナー補給量変動パターンのうち、該駆動制御パターンに未変換分の箇所に合成し、合成後の該トナー補給量変動パターンを該駆動制御パターンに変換して該トナー補給手段の駆動制御に用いる処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記連続画像形成動作にて、各頁についてそれぞれ用紙のサイズ及び搬送方向に応じたアルゴリズムを選択して上記駆動制御パターン又はトナー補給量変動パターンを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記現像手段の駆動を停止する際に、上記駆動制御パターンの未消化分、あるいは上記トナー補給量変動パターンから上記駆動制御パターンへの未変換分がある場合には、未消化分のパターン箇所、あるいは未変換分のパターン箇所をデータ記憶手段に記憶し、該現像手段の駆動再開時に、未消化分のパターン箇所に基づく上記トナー補給手段の駆動制御を行うか、あるいは未変換分のパターン箇所を駆動制御パターンに変換しながら該駆動制御パターンに基づく上記トナー補給手段の駆動制御を行うように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、トナー補給手段の駆動制御を行っている最中に現像手段の駆動速度を変更した場合には、変更前後の駆動速度差に応じて上記駆動速度パターンあるいはトナー補給量変動パターンを補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか画像形成装置において、上記トナー補給手段の駆動開始から停止までの駆動時間に下限値を設け、上記駆動制御パターンとして、該下限値以上の駆動時間を確保する条件で該トナー補給手段の駆動を入切するものを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、上記トナー補給手段を所定時間だけ駆動する前又は駆動した後に所定時間だけ停止させるパターンを１つの駆動制御単位とし、且つ上記駆動制御パターンとして、該駆動制御単位に従って該トナー補給手段の駆動を入切するものを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、上記トナー補給手段の連続駆動時間が所定値に達した場合には、該トナー補給手段の駆動を一時中断した後、駆動再開時には、上記駆動制御パターンのうち、駆動中断時に対応するパターン箇所を、駆動中断時よりも後の期間に対応するパターン箇所に合成したパターンで該トナー補給手段の駆動を制御するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、上記画像情報に基づいて上記画像面積率の移動平均値を求め、その結果に基づいて、単位画像面積率あたりのトナー補給量を補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。

これらの発明においては、出力画像の画像情報に基づいて、現像剤の循環経路内における、現像剤担持体への供給領域を通過した後の現像剤に発生すると予測されるトナー濃度変動を打ち消し得すトナー補給量変動パターンとなるトナー補給手段の駆動制御パターンを構築する。既に述べたように、一般に、１頁分の画像を出力すると、循環経路の非供給領域では、画像の出力に伴うトナー消費によるトナー濃度変動が比較的長時間に渡って続くことになるため、前述の駆動制御パターンは、比較的長時間に渡ってトナー補給手段の駆動を制御するためのパターンになる。すると、連続画像形成動作では、先行する頁の出力に起因するトナー濃度変動を打ち消すためのトナー補給手段の駆動制御を、後続の頁の出力時にまで及んで実施する必要が出てくる。そこで、各頁についてそれぞれ画像情報に基づく駆動制御パターンの構築を個別に順次行っていき、先行する頁の画像情報に基づいて構築した駆動制御パターンの未消化分に対し、後続の頁の駆動制御パターンを順次合成しながら、合成後の駆動制御パターンに基づいてトナー補給手段の駆動を制御する。あるいは、先行する頁の画像情報に基づいて構築した該トナー補給量変動パターンを該駆動制御パターンに変換して該トナー補給手段の駆動制御に用いながら、後続の画像情報に基づいて構築した該トナー補給量変動パターンを、先行する頁の該トナー補給量変動パターンのうち、該駆動制御パターンに未変換分の箇所に合成し、合成後の該トナー補給量変動パターンを該駆動制御パターンに変換して該トナー補給手段の駆動制御に用いる。このような制御により、各頁の出力にそれぞれ起因してそれぞれ比較的長期間に渡って発生するトナー濃度変動に順次追従させてトナー補給量を変動させて、トナー補給口の位置で現像剤のトナー濃度に応じた量のトナーを補給することが可能になるので、従来よりもトナー濃度を安定化させることができる。

以下、本発明を、画像形成装置としての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について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図２は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。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。

図３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。また、図４は、プロセスユニット１Ｙの外観を示す斜視図である。これらの図において、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４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を図示しない感光体ユニットに対して着脱することができる。

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。帯電手段としての帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図３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３において、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。

図５は、現像ユニット７Ｙ内を示す分解構成図である。現像手段としての現像ユニット７Ｙは、図３や図５に示すように、現像剤搬送手段としての第１搬送スクリュウ８Ｙが配設された第１剤収容室９Ｙを有している。また、現像剤搬送手段としての第２搬送スクリュウ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剤収容室１４Ｙも有している。循環経路を形成しているこれら２つの剤収容室内には、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搬送スクリュウ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剤収容室９Ｙ内のＹ現像剤を図３中の手前側（図５中矢印Ａの方向）へ搬送する。そして、第１搬送スクリュウ８Ｙにより第１剤収容室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剤収容室１４Ｙ内に進入する。

第２剤収容室１４Ｙ内の第２搬送スクリュウ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３中奥側（図５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搬送スクリュウ１１Ｙの図２中上方には、現像ロール１２Ｙが第２搬送スクリュウ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３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搬送スクリュウ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搬送スクリュウ１１Ｙ上に戻される。そして、第２搬送スクリュウ１１Ｙにより第２剤収容室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剤収容室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。

図６は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図示の制御部１００は、演算手段たるＣＰＵ（Central Processing Unit）、データ記憶手段であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成され、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる。先に示した図２において、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２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。

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。

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。

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ボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋが配設されている。トナーボトル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。トナーボトル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。

図７は、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙを示す斜視図である。同図において、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙは、粉体としての図示しないＹトナーを収容する粉体収容部たるボトル状のボトル部７３Ｙと、粉体排出部たる円筒状のホルダー部７４Ｙとを備えている。ホルダー部７４Ｙは、図８に示すように、ボトル状のボトル部７３Ｙの頭部に係合して、ボトル部７３Ｙを回転自在に保持する。ボトル部７３Ｙの内周面には、容器の外側から内側に向けて突出するスクリュウ状の螺旋突起がボトル軸線方向に延在するように形成されている。

図９は、本プリンタにおけるトナー補給装置を示す斜視図である。同図において、トナー補給手段としてのトナー補給装置は、４つのトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍを載置するボトル載置台９５、それぞれのボトル部を個別に回転駆動するボトル駆動部９６などを備えている。ボトル載置台９５上にセットされたトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍは、それぞれホルダー部をボトル駆動部９６に係合させている。図中矢印Ｘ１で示すように、ボトル駆動部９６に係合しているトナーボトル７２Ｍをボトル載置台９５上でボトル駆動部９６から遠ざける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６から外れる。このようにして、トナー補給装置からトナーボトル７２Ｍを取り外すことができる。また、トナーボトル７２Ｍが装着されていない状態のトナー補給装置において、図中矢印Ｘ２で示すように、ボトル載置台９５上でトナーボトル７２Ｍをボトル駆動部９６に近づける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６に係合する。このようにして、トナー補給装置にトナーボトル７２Ｍを装着することができる。他色用のトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃについても、同様の操作を行うことでトナー補給装置に脱着することができる。

トナーボトル７２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの頭部外周面には、それぞれ図示しないギヤ部が形成されているが、このギヤ部はホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに覆い隠されている。但し、ホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの周面の一部には、ギヤ部を部分的に露出させるための図示しない切り欠きが形成されおり、ギヤ部はこの切り欠きから自らの一部を露出させている。トナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍのホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍがボトル駆動部９６に係合すると、ボトル駆動部９６に設けられた図示しないＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが、前述の切り欠きを介してボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍのギヤ部に噛み合う。そして、ボトル駆動部９６のＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが図示しない駆動系によって回転駆動することで、ボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍがホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ上で回転駆動される。

先に示した図７において、ボトル部７３Ｙがこのようにしてホルダー部７４Ｙ上で回転せしめられると、ボトル部７３Ｙ内のＹトナーが上述のスクリュウ状の螺旋突起に沿ってボトル底側からボトル頭部側に向けて移動する。そして、粉体を収容する収容体たるボトル部７３Ｙの先端に設けられた図示しないボトル開口を通って、円筒状のホルダー部７４Ｙ内に流入する。

図１０は、図示しないトナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図である。同図において、トナーボトルは、ホルダー部７４Ｙの箇所で破断した横断面が示されている。上述したように、このホルダー部７４Ｙには、ホルダー部７４Ｙよりも図中奥側に存在している図示しないボトル部が回転駆動することで、ボトル部内のＹトナーが送り込まれてくる。トナーボトルのホルダー部７４Ｙは、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに係合している。このホッパ部７６Ｙは、図紙面に直交する方向に扁平な形状に構成され、同図においては、中間転写ベルト４１の手前側に位置している。ホルダー部７４Ｙの底に形成されているトナー排出口７５Ｙと、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに形成されているトナー受入口とは、互いに連通している。トナーボトルのボトル部からホルダー部７４Ｙに送り込まれたＹトナーは、自重によってホッパ部７６Ｙ内に落とし込まれる。ホッパ部内では、回転可能な回転軸部材７７Ｙに固定された可撓性に富んだ押圧フィルム７８Ｙが回転軸部材７７Ｙとともに回転する。ホッパ部７６Ｙの内壁には、ホッパ部内におけるトナーの有無を検知する圧電素子からなるトナー検知センサ８２が固定されている。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等からなる押圧フィルム７８Ｙは、その回転に伴ってＹトナーをトナー検知センサ８２の検知面に向けて押圧する。これにより、トナー検知センサ８２がホッパ部７６Ｙ内のトナーを良好に検知することが可能になる。トナーボトルのボトル部の回転駆動制御は、このトナー検知センサ８２がＹトナーを良好に検知するようになるように行われる。よって、ボトル部内にトナーが十分に存在している限り、ボトル部からホルダー部７４Ｙを介してホッパ部７６Ｙ内に十分量のＹトナーが落とし込まれて、ホッパ部７６Ｙ内は十分量のトナーで満たされる。この状態から、ボトル部を頻繁に回転させているにもかかわらず、トナー検知センサ８２によってＹトナーが検知され難くなる状態に変化すると、図示しない制御部は、ボトル部内のＹトナーが残り僅かであるとみなして、「トナーニアエンド」の警報をユーザーに報知する。

ホッパ部７６Ｙの下部には、横搬送管７９Ｙが接続されており、ホッパ部７６Ｙ内のＹトナーは、自重によってテーパーを滑り落ちでこの横搬送管７９Ｙ内に落とし込まれる。横搬送管７９Ｙ内には、トナー補給スクリュウ８０Ｙが配設されており、その回転駆動に伴って、Ｙトナーを横搬送管７９Ｙの長手方向に沿って横搬送する。

横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部には、落下案内管８１Ｙが鉛直方向に延在する姿勢で接続されている。この落下案内管８１Ｙの下端は、現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙのトナー補給口１７Ｙに接続されている。横搬送管７９Ｙ内のトナー補給スクリュウ８０Ｙが回転すると、横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部まで搬送されたＹトナーが、落下案内管８１Ｙとトナー補給口１７Ｙとを通じて現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙ内に落下する。これにより、第１剤収容室９Ｙ内にＹトナーが補給される。他色（Ｃ，Ｍ，Ｋ）においても、同様にしてトナーが補給される。

このように、トナー補給スクリュウ８０Ｙの回転駆動によってトナーを補給する構成では、補給分解能がそれほど高くない。図１１は、同じ補給動作を行ったときのトナー補給量の波形を各動作で重ねたグラフである。図示のように、同じ補給動作を行っても、各補給動作におけるトナー補給量が大きくばらつくことがわかる。補給量のばらつきは、１回あたりの補給動作時間が短くなるほど顕著となる。また、補給量は、ある周期をもってばらつくこともある。たとえば、図１２は、トナー補給スクリュウ８０Ｙの回転回数と１回転あたりのトナー補給量との関係を示すグラフであるが、この場合、スクリュウ４回転毎に補給量が一次的に大きく上昇する。

そこで、本プリンタにおいては、トナー補給装置の駆動時間に下限値Ｂを設け、その下限値Ｂ以上の駆動時間を確保する条件でトナー補給装置の駆動を入切するようになっている。このような補給により、各補給動作での補給量のばらつきを抑えることができる。なお、下限値Ｂを設ける具体的な方法については、後に詳述する。

本プリンタにおいて、トナー補給装置の駆動速度については、単位時間あたりの必要補給量にかかわらず、一定にしている。単位時間あたりの補給量については、駆動の入切の頻度によって調整するようになっている。単位時間あたりの必要補給量が比較的多い期間では入切の頻度を高くするのに対し、必要補給量が比較的少ない期間では入切の頻度を低くするのである。このような入切の制御を行う条件で、高画像面積率の画像を連続して出力すると、図１４の上段に示すように、ある程度の長時間に渡る連続駆動が発生する場合がある。しかしながら、本プリンタでは、補給動作が時間Ｅだけ連続すると、トナーのなだれ込みが発生するおそれがでてくる。このなだれ込みとは、先に図１０に示したホッパ部７６Ｙに対してボトル部から新たなトナーが多量に送り込まれてきてトナー粒子間に多量の空気を介在させるようになることから、トナーの流動性が著しく高まって、横搬送菅７９Ｙ内のトナー補給スクリュウ８０Ｙのらせん空間をトナーが自重によって勝手に流れてしまう現象である。なだれ込みが発生すると、トナーが勝手に補給されてしまう。

そこで、本プリンタにおいては、図１３の下段に示すように、補給動作の駆動時間に上限値Ｅを設けている。そして、この上限値Ｅを超える連続駆動が予定された場合には、図示のように、上限値Ｅだけ連続駆動した後、中断期間Ｆを設けてから、残りの駆動（予定Ｄ−上限値Ｅ）を行うようになっている。このようにすることで、トナーのなだれ込みの発生を抑えることができる。

ここで、従来の画像形成装置におけるトナー補給制御について説明しておく。図１４は、従来の画像形成装置におけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャートである。同図において、ｔ１は、Ａ４サイズの記録紙の出力に要する時間を示している。従来のトナー補給制御では、先行する頁の出力画像の画像面積率に基づいてトナー消費量を予測すると（時点Ａ）、次の頁の出力時間内で、先行する頁のトナー消費量に相当するトナー補給を全て行っていた。たとえ、先行する頁において、Ａ４サイズの記録紙に全面黒ベタ（画像面積率＝１００％）という最大限の出力ドット数で画像を出力したとしても、図示のように、その出力による多量のトナー消費に相当するトナー補給を、次の頁の出力時に一気に行っていた。しかしながら、先行する頁の出力によるトナー消費に起因するトナー濃度変動は、第１剤収容室９Ｙ内において、その後、数頁に渡る出力のときまで発生するので、従来のトナー補給は、第１剤収容室９Ｙ内で発生するトナー濃度変動の波形を相殺するような補給量変動でトナーを補給するものではなかった。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
本プリンタの補給制御部１０２は、出力する各頁についてそれぞれ、画像面積率に基づいて、トナー補給装置の駆動制御パターンを構築する。この際、頁の出力に伴って発生するトナー濃度変動（供給領域としての第２剤収容室１４Ｙを通過した後の現像剤に発生すると予測されるトナー濃度変動）に対して、それを打ち消すことのできる補給量変動が得られるようにする。このような駆動制御パターンを構築するために、予めの実験により、画像面積率が１００［％］である黒ベタ画像を出力したときのトナー濃度変動の波形（以下、基準消費波形という）をトナー濃度センサによって実際に測定しておく。この基準消費波形とは逆位相の関係となる波形が、１００［％］の画像面積率の黒ベタ画像の出力に伴うトナー濃度変動を完全に打ち消すことができるトナー補給量の変動波形（以下、基準相殺波形という）である。１００［％］の画像面積率の黒ベタ画像を出力した際には、基準相殺波形と同じ補給量変動でトナーを補給すれば、出力に伴って発生するトナー濃度変動をトナー補給によって完全に相殺することができる。画像面積率が８０％であれば、基準相殺波形とは位相が同じで且つ振幅が基準相殺波形の８０％である波形の補給量変動でトナー補給を行うことで、トナー濃度変動を相殺することができる。そこで、基準相殺波形の振幅を出力画像の画像面積率に応じた高さに変換して、画像面積率に対応する相殺用波形を得るためのＡＮＣフィルタ回路を構築しておく。

図１５は、実施形態に係るプリンタにおけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャートである。同図においても、ｔ１は、Ａ４サイズの記録紙の出力に要する時間を示している。補給制御部１０２は、先行する頁の出力において、画像面積率を把握すると、ごく短時間のうちに立ち上がり及び立ち下がりとを出現させる矩形状の擬似インパルス信号を出力する。この擬似インパルス信号の振幅については、画像面積率に応じた大きさとする。このような擬似インパルス信号を上述したＡＮＣフィルタ回路に通すと、基準相殺波形の振幅を画像面積率に対応する高さに変換した相殺用波形がＡＮＣフィルタ回路（図１６参照）から出力される。トナー補給装置として補給分解能に優れたものを用いる場合には、その相殺用波形に従ってトナー補給装置の駆動を制御すれば、トナー濃度変動を完全に打ち消すことのできるトナー補給量変動を発生させることが可能である。しかしながら、上述したように、本プリンタのトナー補給装置の補給分解能はそれほど高くないので、相殺用波形そのままに対応する駆動制御を行うことができない。そこで、相殺用波形を積分していき、積分値が上述した下限値Ｂ以上なる毎に、その積分値での駆動の入切を１回立ち上げるような駆動の入切パターンを、駆動制御パターンとして求める。この駆動制御パターンは、図示のように、次頁以降の複数頁に渡って続けられるものである。

図１７は、トナー補給装置の駆動時間の下限値Ｂを説明するためのタイミングチャートである。補給制御部（１０２）は、同図において、所定のサンプリング周期に従ってトナー濃度センサからの出力Ｖｔ値を取得し、取得結果に基づいて、ＡＮＣフィルター回路から相殺用波形を出力する。そして、この相殺用波形について、サンプリング周期毎の必要補給動作時間を順次決定していきながら、決定値を順次加算していく（Ａ１、Ａ２、Ａ３）。同時に、決定値の累積Ａと、上述した下限値Ｂとを比較し、累積Ａが下限値Ｂ以上になった時点で、下限値Ｂと同じ駆動時間でトナー補給装置の駆動を入切を１回立ち上げるようなパターンで駆動制御パターンを構築していく。これにより、各駆動において下限値Ｂ以上の駆動時間を確保している。下限値Ｂと同じ駆動時間での駆動の入切の立ち上がりを決定したら、累積Ａを、累積Ａと下限値Ｂとの差分の値に変更した後、再び累積を計算していく。つまり、累積Ａと下限値Ｂとの差分については、以降の累積に繰り越す。

なお、上述した基準消費波形は、例えばＡ４サイズであれば、図１８に示すような全面ベタ画像（画像面積率＝１００％）が出力されたときのものであるが、１００％未満の画像面積率の場合には、紙面上における画素分布にかかわらず、図１９に示すような全面ハーフトーン画像を出力したものとみなす。具体的には、図１９の全面ハーフトーン画像は、画像面積率が５０％である。画像面積率５０％の画像としては、図示のような全面ハーフトーン画像の他に、文字画像、図２０に示すようなトナー搬送方向の一部領域に局在する一部ベタ画像、図２１に示すような紙搬送方向の一部領域に局在する一部ベタ画像などがある。それら文字画像や一部ベタ画像を全て、図１９に示すような全面ハーフトーン画像とみなすのである。

図２２は、連続画像形成動作時におけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャートである。補給制御部１０２は、連続画像形成動作時には、各頁についてそれぞれ、画像面積率に応じた振幅の擬似インパルス信号の出力により、第１剤収容室９Ｙ内の現像剤に発生すると予測されるトナー濃度変動を打ち消し得る相殺用波形をＡＮＣフィルタ回路から出力しながら、それに対応する駆動制御パターンを構築していく。そして、図示のように、先行する頁の画像面積率に基づいて構築した駆動制御パターンのうち、既に駆動制御に反映した分を除く未消化分に対し、後続の頁に基づいて構築した駆動制御パターンを合成する。

図示のように、１頁分の画像を出力すると、第１剤収容室内では、画像の出力に伴うトナー消費によるトナー濃度変動が比較的長時間に渡って続くことになるため、各頁の駆動制御パターンは、比較的長時間に渡ってトナー補給装置の制御するためのパターンになる。すると、先行する頁の出力に起因するトナー濃度変動を打ち消すためのトナー補給装置の駆動制御を、後続の頁の出力時にまで及んで実施する必要がある。そこで、各頁についてそれぞれ駆動制御パターンの構築を個別に順次行っていき、先行する頁の駆動制御パターンの未消化分に対し、後続の頁の駆動制御パターンを順次合成しながら、合成後の駆動制御パターンに基づいてトナー補給装置の駆動を制御するのである。このような制御により、各頁の出力にそれぞれ起因してそれぞれ比較的長期間に渡って発生するトナー濃度変動に順次追従させてトナー補給量を変動させて、トナー補給口の位置で現像剤のトナー濃度に応じた量のトナーを補給することが可能になる。

なお、各駆動制御パターンは、それぞれ複数の矩形状パルス信号を並べたものであるが、各駆動制御パターンを単純に重畳していくと、矩形パルス信号の振幅を増やしてしまうことになる。しかし、上述したように、本プリンタでは、駆動速度のコントロールによる補給量の調整を実施しておらず、駆動速度については一定にしているので、矩形パルス信号の振幅を増加させたような制御を実施することができない。そこで、先行する頁の駆動制御パターンに後続の頁の駆動制御パターンを合成するときに、矩形パルス信号同士の重なりが発生する場合には、それらの矩形パルス信号の位置を前後にずらして、重なりを回避する。

先行する頁の駆動制御パターンの未消化分に対し、後続の頁の駆動制御パターンを順次合成しながら、合成後の駆動制御パターンに基づいてトナー補給装置の駆動を制御する代わりに、ＡＮＣフィルタ回路を次のように構成してもよい。即ち、後続の頁に対応する擬似インパルス信号が入力されると、その後の出力を、先行する頁に対応する擬似インパルス信号に基づいて構築していた相殺用波形のうち、まだ出力していない波形箇所を、後続の擬似インパルス信号に基づく相殺用波形の合成によって補正するように、ＡＮＣフィルタを構成する。つまり、図２２に示した合成語の波形を出力するように、ＡＮＣフィルタを構成してもよいのである。

これまで、使用する記録紙のサイズや搬送方向が変化しないことを前提として説明してきたが、実際には、記録紙のサイズや搬送方向が変化する。例えば、あるときは、Ａ４サイズの記録紙を短手方向に沿って横搬送するのに対し、別のタイミングでは、Ａ４サイズの記録紙を長手方向に沿って縦搬送したり、全く異なるサイズの記録紙を横搬送したりすることがある。図２３は、記録紙のサイズ及び搬送方向と、黒ベタ画像出力時（画像面積率＝１００％）のトナー濃度変化波形との関係を示す模式図である。同図に示すように、画像面積率が１００％である黒ベタ画像を、互いにサイズや搬送方向の異なる記録紙に出力すると、トナー濃度の変動波形がそれぞれ異なってくる。これは、上述した基準消費波形が、記録紙のサイズや搬送方向に応じて異なってくることを示している。よって、図２４に示すように、記録紙のサイズや搬送方向に応じて、互いに異なるＡＮＣフィルタ回路を用いる必要がある。

そこで、本プリンタにおいては、複数種類の定形サイズについて、サイズや搬送方向に応じた複数のＡＮＣフィルタ回路を設けている。そして、各頁の出力時にそれぞれ、画像面積率に応じた擬似インパルス信号を生成すると、複数のＡＮＣファイルタ回路のうち、出力頁のサイズ及び搬送方向に対応する１つに対してだけ出力する。例えば、互いに異なるサイズとして、１枚目にサイズＡを出力した後、２枚目にサイズＢを出力した態様を例にすると、図２５や図２６に示すように、１頁目のサイズＡの出力時には擬似インパルス信号をＡＮＣフィルタＡに対してだけ出力するのに対し、２頁目のサイズＢの出力時には擬似インパルス信号をＡＮＣフィルタＢに対してだけ出力する。それぞれのＡＮＣフィルタの出力側は並列接続されている。つまり、各頁についてそれぞれ、用紙のサイズ及び搬送方向に応じたアルゴリズム（ＡＮＣフィルタ）を選択して駆動制御パターンを構築するようになっている。

連続画像形成動作で最終頁を出力した後や、１枚出力用の画像形成動作で１枚だけの頁を出力した後には、所定時間の空運転動作が行われた後に、各機器の駆動が停止する。このとき、トナー補給装置の全ての駆動制御パターンを消化できてきればよいのであるが、先行する頁でのトナー消費に起因するトナー濃度変動が後続のかなりの頁に及ぶ場合には、消化し切れない場合がある。この場合、消化し切るまで空運転を延長すると、迅速なプリントジョブ停止を妨げてしまう。一方、プリントジョブの開始時には、画像形成開始に先立って、所定時間の空回し運転時間を設けるのが一般的である。プリントジョブ終了時に、駆動制御パターンの一部を消化し切らないまま各機器の駆動を停止しても、プリントジョブ開始時の空回し運転時に残りの分を消化することが可能である。そこで、本プリンタにおいては、プリントジョブ終了時に駆動制御パターンの未消化分がある場合には、未消化分のパターン箇所をデータ記憶手段に記憶し、次回のプリントジョブ開始時に、そのパターン箇所に基づくトナー補給装置の駆動制御を行うように、補給制御部１０２を構成している。たとえば、プリントジョブ終了時に、予定している全ての駆動制御パターンを実行すると、図２７に示すタイミングチャートのようになるとする。このタイミングチャートにおいて、時点Ａ２が本来のプリントジョブ終了タイミングであるが、このときには、まだ駆動制御パターンの全てを消化し切れていない。このような場合には、図２８に示すように、時点Ａ２でプリントジョブを終了するとともに、時点Ａ２以降の駆動制御パターン箇所をデータ記憶手段に記憶しておく。そして、次回のプリントジョブ開始時に、その駆動制御パターン箇所を消化するのである。

なお、後続頁の出力が発生した場合に駆動制御パターンを補正する代わりに、ＡＮＣフィルタ回路から図２２に示した合成後の波形が出力されるように、ＡＮＣフィルタ回路の出力波形を補正するようにした場合には、時点Ａ２における未出力分の波形をＡＮＣフィルタ回路に記憶させておけばよい。具体的には、プリントジョブを終了した時点でＡＮＣフィルタ回路にジョブ終了信号を入力する。このジョブ終了信号が入力された時点で、出力を一時中断して未出力分の波形をＡＮＣフィルタに記憶させておく。その後、次のプリントジョブ命令がなされて、プリントジョブを開始した時点で、ＡＮＣフィルタ回路に対してジョブ開始信号を入力し、この入力とともに、それまで記憶させておいた未出力分の波形をＡＮＣフィルタから出力させる。

本プリンタは、ユーザーからの命令に応じて、２つのプリント速度モード（高速プリント及び低速プリント）を切り替えるようになっている。プリント速度、即ちプロセス線速が異なると、現像ユニット内の搬送スクリュウの回転速度も異なってくるので、上述した基準消費波形や相殺用波形が異なってくる。そして、駆動制御パターンも異なってくるが、一方のプロセス線速における駆動制御パターンを、線速差に応じて、もう一方のプロセス線速における駆動制御パターンに変換することが可能である。たとえば、低速プリントモードにおける駆動制御パターンが図２９に示すようなパターンであるとする。このような駆動制御パターンを構築してすぐに、それを消化し始める前に、高速プリントモードに切り替わったとする。この場合、構築した駆動制御パターンを高速プリントモード用のパターンに補正してから実行する必要がある。ここで、高速プリントモードのプロセス線速が、低速プリントモードの１．５倍であるとする。この場合、図３０に示すように、低速プリントモード用に構築した駆動制御パターン内の各矩形状パルス信号の時間軸上での位置を、線速比と同じ１．５倍にすることで、その駆動制御パターンを高速プリントモード用のものに補正することが可能である。そこで、補給制御部１０２は、途中でプリント速度が切り替えられた場合には、駆動制御パターンにおける未消化箇所について、各矩形状パルス信号の時間軸上の位置を線速比に応じて補正するようになっている。つまり、プリント速度モードの変更に伴って現像ユニットの駆動速度を変更した場合には、変更前後の駆動速度差に応じて駆動速度パターンを補正するように、補給制御部１０２を構成している。

なお、後続頁の出力が発生した場合に駆動制御パターンを補正する代わりに、ＡＮＣフィルタ回路から図２２に示した合成後の波形が出力されるように、ＡＮＣフィルタ回路の出力波形を補正するようにした場合には、次のようにすればよい。即ち、ＡＮＣフィルタからの出力波形を駆動線速差に応じて補正すればよい。

次に、実施形態に係るプリンタの各変形例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各変形例に係るプリンタの構成は、実施形態と同様である。
［第１変形例］
第１変形例に係るプリンタは、以下に述べる点の他が、実施形態と同様の構成になっている。即ち、図３１に示すように、上述した駆動時間の下限値Ｂと、これに続くＧの停止時間との組合せを１つの駆動制御単位とし、この駆動制御単位に従ってトナー補給装置の駆動を入切する。下限値Ｂの後に必ず停止時間Ｇを入れると、駆動制御単位をどんなに長く繰り返しても上述したトナーのなだれ込みが発生しないことが実験によって判明している。よって、トナーのなだれ込みを回避することができる。

［第２変形例］
連続画像形成動作中には、出力画像の画像面積率の平均的な値が変化すると、トナー補給装置のトナー補給能力が変化してしまう。図３２は、連続画像形成動作におけるトナー補給装置のトナー補給能力と平均画像面積率との関係を示すグラフである。図示のように、本プリンタでは、連続画像形成動作中における平均画像面積率が高くなるほど、トナー補給能力が高くなっていることがわかる。このようなトナー補給能力の差が生ずるのは、次に説明する理由による。即ち、平均画像面積率が高くなるほど、消費されるトナーの量が多くなる。このため、現像ユニット内の現像剤のトナー濃度を一定に維持するために必要なトナー補給量も増加する。トナー補給量が増加するとトナー補給装置の駆動回数が増加して、駆動動作間のインターバルが短くなる。すると、先に図１０に示したホッパ部７６Ｙに対して短時間のうちに多量のトナーが補給されて、ホッパ部７６Ｙ内でのトナーの流動性が増加する。そして、これにより、なだれ込みが発生し始めてしまう。逆に、平均画像面積率が低いと、ホッパ部７６Ｙ内のトナーの流動性が著しく低下して、単位駆動時間あたりのトナー補給量が低下する。以上のようにして、平均画像面積率に応じてトナー補給能力が変化してしまうと、トナー濃度を安定化させることが困難になってしまう。

そこで、本プリンタは、連続画像形成動作においては、出力画像の面積率の移動平均値を求め、その結果に基づいて、単位画像面積率あたりのトナー補給量を補正するようになっている。
図３３は、補給制御部１０２によって実施されるトナー補給量補正処理の処理フローを示すフローチャートである。補給制御部１０２は、まず、注目頁における出力画像の画像面積率[％]：Ｘ（ｉ）を取得する（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。次に、注目頁よりも前の所定数分の頁における画像面積率と、注目頁の画像面積率Ｘ（ｉ）とに基づいて、画像面積率の移動平均値を算出する。たとえば、「移動平均値Ｍ（ｉ）＝（Ｍ（ｉ−1）×(Ｎ−１)＋Ｘ（ｉ））/Ｎ」という公式に基づいて、移動平均値を算出させるようにすればよい。この公式において、Ｍ（ｉ）は画像面積率の移動平均の現在値を示している。また、Ｍ（ｉ−１）は画像面積率の移動平均の前回値を示している。また、Ｎは累積枚数を示している。また、Ｘ（ｉ）は、今回の画像面積率［％］を示している。なお、Ｍ（ｉ）、Ｘ（ｉ）は色ごとに個別に算出する。移動平均値を用いる理由は、出力画像の画像面積率の履歴を把握するためである。例えば、画像面積率の移動平均値が高い場合には高画像面積率の画像が連続して出力している場合であるため、トナー補給能力が増加していることになる。

次に、予めデータ記憶手段に記憶している補正係数特定用のデータテーブルを参照して、画像面積率の移動平均値に応じた補正係数αを特定する。このデータテーブルの一例を次の表１に示す。

画像面積率の移動平均値が高くなるほどトナー補給装置のトナー補給能力が上昇することを考慮して、移動平均値が高くなるほど、小さな値の補正係数αを選択するようになっている。このように、移動平均値がたかまるにつれて、小さな補正係数αを選択することができるものであれば、たとえば、次の表２、表３のようなデータテーブルであってもよい。

次に、上述した擬似インパルス信号の振幅（高さ）：Ｘａ（ｋ）を算出する。このとき、「振幅：Ｘａ（ｋ）＝画像面積率Ｘ（ｉ）／１００×β×α」という公式を用いる。この公式において、βは、画像面積率Ｘ（ｉ）が１００［％］である場合の振幅を示している。また、αは上述した補正係数を示している。なお、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色で図３２に示した特性が異なる場合には、色毎に個別の補正係数αを算出する。この場合、「振幅：Ｘａ（ｋ）＝画像面積率Ｘ（ｉ）／１００×β×α×色補正係数」という公式を用いるとよい。

数値の具体的な例としては、例えば画像面積率８０［％］の画像を連続で出力している場合には、画像面積率の移動平均値が８０［％］になる。そして、表１のデータテーブルに基づいて、補正係数αとして０．８５が特定される。画像面積率Ｘ（ｉ）が１００［％］である場合の振幅βが１である場合には、「擬似インパルス信号の振幅Ｘａ（ｋ）＝０．８×１×０．８５」という演算により、疑似インパルス信号の振幅Ｘａが０．６８と求められる。この振幅Ｘａが採用されることで、単位画像面積率あたりのトナー補給量が補正される。これにより、平均画像面積率の変化に起因するトナー補給能力の変化によるトナー補給量の不適切化を回避することができる。

［第３変形例］
第３変形例に係るプリンタにおいては、リボルバ現像装置により、カラー画像を現像するようになっている。具体的には、軸線方向を水平方向に沿わせる姿勢で配設されたドラム状のリボルバ現像装置を具備している。このリボルバ現像装置は、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ用の現像ユニットを回転支持体内に保持しており、回転支持体が９０°回転する毎に、異なる色の現像ユニットを、感光体との対向位置に移動する。このように、リボルバ現像装置の回転支持体の回転角度に応じて、現像ユニットを切り替えながら、感光体上に順次形成されるＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙ用の潜像をＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙトナー像に順次現像していく。これらＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙトナー像は、中間転写体に重ねあわせて転写されていく。

リボルバ現像ユニットは、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ用のトナーカートリッジを着脱可能に保持しており、回転支持体が回転軸を中心にして回転するのに伴って、その回転軸を中心にしてそれらトナーカートリッジを公転させる。この公転を利用して、各トナーカートリッジ内からトナーを排出せしめて、トナー一時貯留部に貯留し、トナー一時貯留部内からは、回転部材の回転駆動によってトナーを現像ユニット内に供給するようになっている。このような構成では、リボルバ現像ユニットが所定の回転角度位置で停止したまま、所定色の現像を長時間続けると、その色のトナー一時貯留部内のトナー貯留量が徐々に減少していく。すると、高画像面積率の単色画像を連続印刷すると、リボルバ現像装置の回転によるトナーカートリッジからトナー一時貯留部へのトナー供給量よりも、トナー一時貯留部から現像ユニットへのトナー補給量が多くなって、トナー一時貯留部内に空間が生じる。これにより、トナー一時貯留部内のトナー嵩密度が低下すると、単位時間あたりのトナー補給量が低下する。つまり、平均画像面積率が高くなるにつれて、トナー補給装置のトナー補給能力が低下するのである。

表４に、本プリンタにおける補正係数特定用のデータテーブルの一例を示す。

画像面積率の移動平均値が高くなるほどトナー補給装置のトナー補給能力が低下することを考慮して、移動平均値が高くなるほど、大きな値の補正係数αを選択するようになっている。このように、移動平均値がたかまるにつれて、大きな補正係数αを選択することができるものであれば、たとえば、次の表５、表６のようなデータテーブルであってもよい。

特許文献１に記載の現像装置を示す概略構成図。 実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタにおけるＹトナー像を生成するためのプロセスユニットの構成を示す拡大概略図。 同プロセスユニットの外観を示す斜視図。 同プロセスユニットの現像ユニットを示す分解平面図。 同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。 Ｙ用のトナーボトルを示す斜視図。 同トナーボトルをボトル部とホルダー部とに分解した状態を示す斜視図。 同プリンタのトナー補給装置を示す斜視図。 同トナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図。 同プリンタのトナー補給装置で繰り返し同じ補給動作を行ったときのトナー補給量の波形を各動作で重ねたグラフ。 同トナー補給装置におけるトナー搬送スクリュウの回転回数と１回転あたりのトナー補給量との関係を示すグラフ。 同トナー補給装置の連続駆動時間の上限値（Ｅ）を説明するためのタイミングチャート。 従来の画像形成装置におけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 実施形態に係るプリンタにおけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 ＡＮＣフィルタ回路を示す部分ブロック図。 同トナー補給装置の駆動時間の下限値（Ｂ）を説明するためのタイミングチャート。 全面黒ベタが出力されたＡ４サイズ紙を示す模式図。 全面５０％ハーフトーンが出力されたＡ４サイズ紙を示す模式図。 トナー搬送方向の上流側半分にだけ黒ベタが出力されたＡ４サイズ紙を示す模式図。 紙搬送方向の上流側半分にだけ黒ベタが出力されたＡ４サイズ紙を示す模式図。 連続画像形成動作時におけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 記録紙のサイズ及び搬送方向と、黒ベタ画像出力時のトナー濃度変化波形との関係を示す模式図。 互いに異なる基準消費波形とＡＮＣフィルタ回路との関係を示す模式図。 １枚目と２枚目とで異なる記録紙を使用した場合における疑似インパルス信号の入力態様を説明する回路図。 １枚目と２枚目とで異なる記録紙を使用した場合におけるトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 プリントジョブ後半のトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 前回のプリントジョブ終了時のトナー補給制御と、今回のプリントジョブ開始時のトナー補給制御との関係を説明するためのタイミングチャート。 ジョブ開始から終了まで１つの線速だけでプリントジョブを行った場合のトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 ジョブの途中で線速を切りかえた場合のトナー補給制御を説明するためのタイミングチャート。 第１変形例に係るプリンタの駆動制御単位を説明するためのグラフ。 連続画像形成動作におけるトナー補給装置のトナー補給能力と平均画像面積率との関係を示すグラフ。 第２変形例に係るプリンタの補給制御部によって実施されるトナー補給量補正処理の処理フローを示すフローチャート。

符号の説明

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ：プロセスユニット
３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ：感光体（潜像担持体）
７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ：現像ユニット（現像手段）
８Ｙ：第１搬送スクリュウ
９Ｙ：第１剤収容室（循環経路の一部）
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ：トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
１１Ｙ：第２搬送スクリュウ
１２Ｙ：現像ロール（現像剤担持体）
１４Ｙ：第２剤収容室（循環経路の一部）
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：トナーボトル
１００：制御部
１０１：予測データ算出部
１０２：補給制御部（制御手段）
１０３ 画像情報取得部

Claims (10)

1. 潜像を担持する潜像担持体と、
   画像情報を取得する画像情報取得手段と、
   該画像情報に基づいて該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   トナー及びキャリアを含有する現像剤を所定の循環経路に沿って搬送しながら、該循環経路における現像剤担持体との対向領域である供給領域に存在する現像剤を該現像剤担持体の移動する表面に担持して該現像剤担持体と該潜像担持体との対向領域である現像領域に搬送し、該現像領域で現像剤のトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像し、且つ該現像領域で現像に寄与した現像剤を該表面移動に伴って該循環経路の該供給領域に戻す現像手段と、
   該循環経路内における該供給領域とは異なる領域である非供給領域の所定位置に設けられたトナー補給口を通じて、該非供給領域内にトナーを補給するトナー補給手段と、
   該画像情報に基づいて該トナー補給手段の駆動を制御してトナー補給量を調整する補給制御を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、
   所定の画像面積率の画像が現像された場合に供給領域通過後の所定位置で発生する現像剤のトナー濃度の経時変動を示す基準波形を記憶しており、上記画像情報に基づいて１頁分の画像の画像面積率を算出し、算出結果及び前記基準波形に基づいて前記画像の現像に起因して発生するトナー濃度変動の波形を予測し、予測結果に基づいて前記トナー濃度変動を打ち消すトナー補給量変動パターンとなる上記トナー補給手段の駆動制御パターンを構築しながら、該駆動制御パターンに基づいて該トナー補給手段の駆動を制御し、且つ、複数頁に渡る画像形成動作を連続的に行う連続画像形成動作では、各頁についてそれぞれ上記画像面積率に基づく該駆動制御パターンを順次構築していき、先行する頁の上記画像面積率に基づいて構築した駆動制御パターンのうち、既にトナー補給手段の駆動制御に反映した分を除く未消化分に対し、後続の頁の上記画像面積率に基づいて構築した駆動制御パターンを合成する処理、あるいは、連続画像形成動作では、先行する頁の上記画像面積率に基づいて構築した該トナー補給量変動パターンを該駆動制御パターンに変換して該トナー補給手段の駆動制御に用いながら、後続の頁の上記画像面積率に基づいて構築した該トナー補給量変動パターンを、先行する頁の該トナー補給量変動パターンのうち、該駆動制御パターンに未変換分の箇所に合成し、合成後の該トナー補給量変動パターンを該駆動制御パターンに変換して該トナー補給手段の駆動制御に用いる処理を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記連続画像形成動作にて、各頁についてそれぞれ用紙のサイズ及び搬送方向に応じたアルゴリズムを選択して上記駆動制御パターン又はトナー補給量変動パターンを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   上記現像手段の駆動を停止する際に、上記駆動制御パターンの未消化分、あるいは上記トナー補給量変動パターンから上記駆動制御パターンへの未変換分がある場合には、未消化分のパターン箇所、あるいは未変換分のパターン箇所をデータ記憶手段に記憶し、該現像手段の駆動再開時に、未消化分のパターン箇所に基づく上記トナー補給手段の駆動制御を行うか、あるいは未変換分のパターン箇所を駆動制御パターンに変換しながら該駆動制御パターンに基づく上記トナー補給手段の駆動制御を行うように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、
   トナー補給手段の駆動制御を行っている最中に現像手段の駆動速度を変更した場合には、変更前後の駆動速度差に応じて上記駆動速度パターンあるいはトナー補給量変動パターンを補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れか画像形成装置において、
   上記トナー補給手段の駆動開始から停止までの駆動時間に下限値を設け、上記駆動制御パターンとして、該下限値以上の駆動時間を確保する条件で該トナー補給手段の駆動を入切するものを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   上記トナー補給手段を所定時間だけ駆動する前又は駆動した後に所定時間だけ停止させるパターンを１つの駆動制御単位とし、且つ上記駆動制御パターンとして、該駆動制御単位に従って該トナー補給手段の駆動を入切するものを構築するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   上記トナー補給手段の連続駆動時間が所定値に達した場合には、該トナー補給手段の駆動を一時中断した後、駆動再開時には、上記駆動制御パターンのうち、駆動中断時に対応するパターン箇所を、駆動中断時よりも後の期間に対応するパターン箇所に合成したパターンで該トナー補給手段の駆動を制御するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   上記画像情報に基づいて上記画像面積率の移動平均値を求め、その結果に基づいて、単位画像面積率あたりのトナー補給量を補正するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８の画像形成装置において、
   上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８の画像形成装置において、
    上記移動平均値が所定値以上である場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を増加させる一方で、所定値を下回る場合には、単位画像面積率あたりのトナー補給量を低下させる補正を実施するように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。