JPH04296782A - トナー補給制御方法及びその方法を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】電子写真方式で形成した潜像をト
ナー像として可視像化する、複写機、ファクシミリ、プ
リンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、現像器へ
のトナー補給に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置、例えば２成分系
現像剤を用いるものでは、所望の画像濃度を得るために
現像器内の現像剤のトナー濃度を一定に維持すべく、ト
ナー消費に応じて現像器へトナーを補給する必要がある
。この為に、画像データに基づいて画像を形成する画像
形成装置においては、画像のドット総数とトナー消費量
との間に比例関係が成立することを前提に、画像データ
に基づいてトナーの消費量を演算し、この演算で得られ
たトナー消費量に見合うトナーを現像器に補給するもの
が知られている（例えば、特開昭６０−２５６１６８号
公報、特開昭６２ー１０９０７８号公報、特開昭６２−
１１６９７３号公報、特開平１−１０８０７０号公報参
照）。そして、このトナー消費量に見合うトナーを現像
器に補給するにあたっては、補給用トナー収容部から現
像器へトナーを補給する、例えば補給ローラの回転駆動
時間をトナー消費量に応じて制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、複写動作の
継続によりホッパー等のトナー収容部内の補給用トナー
の残量が減少していくと、該残量が充分多いときと同じ
トナー補給機構の駆動条件、例えば補給ローラの回転駆
動時間では、トナー収容部から現像器へ補給されるトナ
ー量（以下、トナー補給量という）が減少していく。例
えば図１８は、縦軸に補給ローラの回転３０秒間当たり
のトナー補給量を取り、横軸にトナーホッパー内のトナ
ー残量を取って、トナーホッパー内の残量とトナー補給
量との関係を示したものである。この図中の領域Ａにお
いてはトナー補給量と補給ローラの回転時間との間には
リニアな関係が成立し、３００ｍｇ／秒の安定したトナ
ー補給が行なわれるが、トナーホッパー内のトナー残量
が少なくなっている領域Ｂにおいては、この関係がくず
れてトナー補給量がトナー残量の減少で急激に少なくな
っている。従って、この領域Ｂのようにトナーホッパー
内のトナー残量が減少しているにもかかわらず、領域Ａ
における単位時間当たりのトナー補給量を前提にして、
トナー補給機構を駆動制御する場合には、トナー補給不
足による現像器内のトナー濃度低下、ひいては画像濃度
の低下を生じてしまうという問題点が残されていた。又
、このようなトナー収容部自体を装置本体に対して脱着
可能な例えばトナーカートリッジで構成し、トナー残量
がなくなった時点で、空のトナーカートリッジを取り出
して廃棄し、新たなトナーカートリッジを装着する画像
形成装置においては、トナーカートリッジ内のトナー残
量の有無を検出する素子を省略するために、現像器内の
トナー濃度センサー等によるトナー濃度の検出結果を利
用している。即ち、このようなトナー濃度の検出によっ
て、現像器内のトナー濃度が所定のトナー濃度に低下し
た場合に、所定時間又は、所定回数のトナー補給動作を
実行し、これでも検出されたトナー濃度が所定濃度以上
に上昇しない場合に、トナーカートリッジ内のトナーが
無くなったものと判断している。このような、トナーカ
ートリッジ内のトナー残量の有無検出を行なっているも
のにおいて、上記の領域Ｂのようにトナーカートリッジ
内のトナー残量が減少しているにもかかわらず、領域Ａ
における単位時間当たりのトナー補給量を前提にして、
上記トナー補給動作を実行し、最終的な補給用トナーの
有無の判断を行なう場合には、補給用トナーが残ってい
る時点で補給用トナーが残っていないと判断し、トナー
カートリッジ交換の指示を出して、まだ補給用トナーが
残っているトナーカートリッジを廃棄してしまう恐れが
あるという問題点も残っていた。尚、上記の特開昭６２
−１１６９７３号公報には、現像器内に配設したトナー
濃度検出手段により検出したトナー濃度が所定範囲内の
場合に、画像データに基づいてトナーの消費量を演算し
、この演算で得られたトナーの消費量に見合うトナーを
現像器に補給し、検出したトナー濃度が該所定範囲より
も薄い濃度の場合に画像データが全黒としての補給時間
で所定回数トナーを補給し、この補給を所定回数実行し
てもトナー濃度が該所定範囲に復帰しない時にトナー無
し表示（トナーニアエンド表示）を行なうことが記載さ
れている。これにおいては、１つのスレッシュレベルし
か存在しないので、該スレッシュレベルを比較的低いト
ナー濃度に設定する場合にはトナー濃度がかなり薄くな
ってからでないとトナー補給量を増加させることが出来
ず、逆に、該スレッシュレベルを比較的高いトナー濃度
に設定する場合にはトナー濃度が多少低下しただけでト
ナー補給量を増加させて適正トナー濃度よりも高いトナ
ー濃度になってしまう等の不具合が残っていた。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、トナー収容部内の補
給用トナーの残量が少なくなったときも、トナー補給量
を適切に制御し、これにより、トナー補給量不足による
画像濃度低下を防止でき、又、トナー収容部を装置本体
に脱着可能な容器で構成して、現像器内のトナー濃度検
出結果に基づいて、該容器を交換指示する場合にも、該
容器内の補給トナーを使い切ることが出来るトナー補給
制御方法及びその方法を用いた画像形成装置を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、画像領域内の画像データを用いて感光
体上のトナー付着領域の総面積を演算し、該総面積に応
じた量のトナーを現像器に補給し得る第１補給モードと
、該現像器に所定量のトナーを補給し得る第２補給モー
ドと、該現像器に該所定量よりも多いトナーを補給し得
る第３補給モードとを設け、現像剤のトナー濃度に基づ
いて、検出されるトナー濃度が所定の第１濃度範囲内で
ある場合に該第１補給モードを選択し、該トナー濃度が
該第１濃度範囲より低濃度である所定の第２濃度範囲内
である場合に該第２補給モードを選択し、該トナー濃度
が該第２濃度範囲より低濃度である所定の第３濃度範囲
内である場合に該第３補給モードを選択することを特徴
とするものである。

【０００６】

【作用】本発明は、現像剤のトナー濃度が所定の第１濃
度範囲内である場合には、画像領域内の画像データを用
いて感光体上のトナー付着領域の総面積を演算して該総
面積に応じて現像器へトナーを補給し得る第１補給モー
ドを選択し、これにより、トナー消費量にほぼ応じたト
ナーを現像器内へ補給する。そして、トナー収容部の補
給用トナーの残量が減少してトナー補給機構の補給動作
当たりのトナー補給量が減少し、トナー濃度が第２濃度
範囲内になった場合には、現像器に所定量のトナーを補
給し得る第２補給モードを選択し、これにより、トナー
収容部の補給用トナーの残量が減少している状態でも画
像濃度を維持するのに充分な量のトナーを補給する。更
に、トナー濃度が低下して第３濃度範囲内になった場合
には、第２補給モードでのトナー補給量よりも多い量の
トナーを補給し得る第３補給モードを選択し、これによ
り、トナー収容部内の補給用トナーを使い切るようにす
るものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置の一例であるデ
ジタル写真機に適用した一実施例について説明する。こ
のデジタル複写機は原稿読取手段である読取装置（スキ
ャナー）と読み取られた原稿情報を紙に複写するための
一連のプロセスを実行する複写装置（プリンター）とか
ら構成される。読取装置としては、例えば、コンタクト
ガラスの下方に配置された原稿照明用のランプを有する
移動光学系でコンタクトガラス上の原稿を副走査し、原
稿の下表面で原稿画像の濃度に応じて反射され光をミラ
ー及びレンズを介して一次元イメージセンサーに入射し
、この一次元イメージセンサーによって、原稿画像上の
主走査方向の一ラインを検出するしながら、移動光学系
の副走査によって原稿の二次元画像を読み取るようなも
のを用いることが出来る。

【０００８】本実施例における複写装置の機構部の概略
構成を図１に示す。図１において、感光体ドラム１の周
囲には帯電チャージャ２、図示しない書き込みユニット
、現像ユニット４、転写分離ユニット５、クリーニング
ユニット６、除電装置７などが備えられている。感光体
ドラム１の表面は、先ず帯電チャージャ２によって生じ
るコロナ電流によって一様に高電位に帯電される。この
表面に書き込みユニットからのレーザー光が照射され、
その光の強度に応じて帯電電位が変化し、レーザー光の
照射の有無に応じた電位分布が形成される。書き込みユ
ニットには、レーザー光の光源として半導体レーザー（
以下、書込ＬＤという）を備え、それが発するレーザー
光を、回転多面境、レンズ、ミラー等の光学系を通して
感光体ドラム１の表面に照射し、この回転多面鏡は電気
モータによって高速で定速回転駆動することによって感
光体上での主走査を行なうものを用いることが出来る。 そして、制御装置で記録すべき画素単位の位置信号（記
録有り／記録無し）を、各々の画素位置が回転多面鏡の
回転位置と同期するように書込ＬＤに印加し、画像の各
走査位置で、その画素の濃度（記録有り／記録無し）に
応じてレーザー光がオン／オフ制御する。これにより、
感光体ドラム１上に形成される電位分布は、原稿画像の
濃淡に対応し静電潜像を構成する。この静電潜像は、書
き込みユニットよりも下流に配置された現像ユニット４
で供給されるトナーによって可視像化される。この現像
ユニット４は、感光体上にトナーを供給する現像ローラ
２０を備えた現像器２１とこの現像器２１に補給するト
ナーを収容したトナーホッパ２２とから構成され、トナ
ーホッパ２２内にはトナー搬送用のアジテータ２３と補
給ローラ２４が設けられている。一方、図示しないカセ
ットから繰り出された転写紙は、レジストローラ９を介
して感光体ドラム１の表面に送り込まれ、転写分離ユニ
ット５でトナー像が転写された後に感光体ドラム１表面
から分離される。トナー像の転写がされた転写紙は、図
示しない定着装置を通過するときにトナー像が定着され
、図示しない排紙トレイに排紙される。そして、現像ユ
ニット４と転写分離ユニット５との間の感光体ドラム１
表面には、感光体表面からの反射光の光量を検出する光
学センサ２５が設けられている。

【０００９】図２にディジタルカラー複写機の電装部の
概略構成を示す。読取装置１０のハウジング内には、読
取制御回路２０、読取駆動装置３０、画像読取回路４０
及び画像処理回路５０が収容され、又、複写装置９０の
ハウジング内には、読み取られた原稿情報を記憶する記
憶手段である画像情報記憶装置６０、複写回路７０、シ
ステム制御装置６１、システム制御装置６１にキー入力
を行なう操作手段である操作装置８０が収容されている
。この情報記憶装置６０は画像メモリ部６２と上記シス
テム制御装置６１とからなっている。そして、読取制御
回路２０、複写回路７０に含まれている書込駆動制御回
路７１、操作装置８０は、システム制御回路６１と信号
線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で接続されており、互いにデータ伝
送を行なっている。

【００１０】上記読取制御回路２０はシステム制御回路
６１からＬ１を介して信号を受け、スキャナモータ３１
の回転数制御、蛍光灯３２のヒータコントロール、蛍光
灯３２の点灯指示、原稿サイズ検知用のフィルタソレノ
イド３３のコントロール及びスキャナ電源冷却ファン制
御等を行なう。上記画像読取回路４０は原稿からの反射
光を８０ｄｐｉのアナログ信号に変換するＣＣＤ４１か
らの信号を奇数（ＯＤＤ）、偶数（ＥＶＥＮ）に分けて
増幅する増幅器４２（一画素あたりの時間が非常に短い
ため、増幅器の性能から２つに分ける）、増幅器４２か
らのＯＤＤ，ＥＶＥＶ信号をシリアルのアナログ信号に
合成するスイッチング素子４３、スイッチング素子４３
からのアナログ信号を画像処理回路５０からの蛍光灯３
２の明るさの変動を補正するための増幅度指示データＡ
ＧＣにより増幅する可変増幅器４４、可変増幅器４４か
らのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコン
バータ４５等を備えている。画像処理回路５０は画像読
取回路４０から送られてくる画像信号を処理するために
５つのゲートアレイ５１乃至５５、クロック発生回路５
６、ＲＯＭ５７、ＲＡＭ５８等を備えている。ゲートア
レイ５１が光量検知、シェーディング補正、タイミング
コントロール、コマンドコントロール、データ編集・出
力、ＣＣＤドライブクロック発生等、ゲートアレイ５２
が主走査方向の変倍、ゲートアレイ５３が中間調処理、
２値化処理、原稿サイズ検知、ゲートアレイ５４が文字
・中間調分離、中抜き編集、ゲートアレイ５５がマーク
エリア検出を夫々担当する。画像メモリ部６２はメモリ
基板とメモリコントロール基板とで構成されている。シ
ステム制御回路６１はシステムの全体コントロールと画
像データの読み出し、書込の指示を行なう。このシステ
ム全体のコントロールにはシステムのレディ状態監視、
転写紙サイズ・残量の検知、原稿読取や給紙スタート指
示、スキャナー複写モードやプリンター複写モードの制
御等が含まれ、画像データの読み出し、書込の指示を行
なうに当たってはメモリの残量の把握を行なっている。 複写回路７０には画像メモリ部６２からの画像データを
受信するラインドライバ回路７２、ラインドライバ回路
７２からの画像データ信号を増幅するレーザドライバ回
路７３、レーザドライバ回路７３によって駆動される半
導体レーザ（ＬＤ）７４、読出駆動制御回路７５、書込
駆動制御回路７１、駆動装置７６等が備えられている。 操作装置８０は各種情報を表示する表示器や入力キーが
設けられた操作パネル８１と操作制御回路８２が備えら
れている。

【００１１】図３は上記書込駆動制御回路の詳細な構成
を示したものである。３９０には給紙装置のアクチュエ
ータ群（ピックアップソレノイド，給紙クラッチ，トレ
イロックソレノイド、上昇モータ）とシリアルパラレル
レシーバ等が含まれ、ＣＰＵ７０３の出力ポートに接続
されている。入力用ゲートアレイ７０１に接続されてい
るセンサ群３９０ａは給紙装置内のセンサ群（用紙サイ
ズ検知センサ、ペーパーエンド検知センサ、トレイセッ
ト検知センサ、接続検知センサ）が含まれている。ビデ
オコントローラ８００には変換テーブル８０１が接続さ
れており、又、ビデオデータ（ＶＩＤＥＯ　　ＤＡＴＡ
）も入力される。このビデオコントローラ８００は図７
に示すようにＣＰＵ８１０の一部として構成されており
、このＣＰＵ８１０の入力ポートから外部からのビデオ
データ（ＥＸＴＥＲＮＡＬ　　ＶＩＤＥＯ　　ＤＡＴＡ
）を読み込み、Ｐ−ＲＯＭからなる変換テーブル８０１
に出力する構成にしている。入力用ゲートアレイ７０２
に接続されているセンサ群７０５には、給紙搬送用の各
種センサ、本体ドアオープン検知センサ、光学センサ（
アナログ）等が含まれ、書込ＬＤフィードバック出力（
アナログ）や書込同期検知信号も入力用ゲートアレイ７
０２に入力される。又、出力用ゲートアレイ７０６に接
続されているアクチュエータ群７０７には、給紙搬送用
の各種クラッチ、メイン駆動モータ、クリーニングブレ
ードソレノイド、トナー補給ソレノイド、回転多面鏡用
モータ、定着ヒータ、帯電用高圧電源回路、転写用高圧
電源回路、除電ランプ、光学センサ２５（図１参照）等
が含まれ、光学センサ２５のＬＤ出力調整出力もこの出
力ゲートアレイ７０６から出力される。

【００１２】次に本実施例におけるトナー補給制御につ
いて説明する。本実施例においては、画像領域内の画像
データを用いて感光体上のトナー付着領域の総面積を演
算し、又、感光体上のトナー付着領域の単位面積当たり
のトナー付着量を検出する。そして、検出したトナー付
着量（以下、検出トナー付着量という）から、現像剤の
トナー濃度が、図１（ｂ）に示すような、第１濃度範囲
、第２濃度範囲、第３濃度範囲のいずれの範囲内のもの
になるかを判断し、該トナー濃度が第１濃度範囲内であ
れば、この単位面積当たりのトナー付着量と該総面積と
に基づいて現像器へトナーを補給する補給ローラの回転
駆動時間を演算する。そして、該トナー濃度が第２濃度
範囲内であれば、トナーホッパ２２のトナー残量が減少
している状態でも、画像濃度を維持するのに充分な量の
トナーを補給すべく、補給ローラ２４の回転駆動時間を
固定値である２秒間に設定する。又、該トナー濃度が第
３濃度範囲内であればトナーホッパ２２内のトナーを使
い切るために、補給ローラ２４の回転駆動時間を固定値
である４秒間に設定するものである。

【００１３】先ず、トナー付着領域の総面積の演算につ
いて説明する。従来から、感光体上の黒データに対応す
る部分（以下、ドットという）にトナーが付着し、この
黒データの個数がトナーの消費量に関連することを利用
して、現像器中のトナー濃度（以下、トナー濃度という
）を一定に制御するために１枚の画像中の黒データの総
数を演算してこの黒データの総数に基づいてトナーの補
給量を求めることが提案されている。これは、１ドット
当たりのトナー付着量が一定であるという前提で、１枚
の画像中の総ドット数により１枚の画像を形成するに当
たってのトナー消費量を求めるものである。しかしなが
ら、１ドット当たりのトナー付着量は、１ドットの書込
を行なうに当たっての光量等の書込条件やトナー濃度に
よって異なる。例えば、図４のグラフは、縦軸にドット
が単位面積である１ｃｍ２に密集したと仮定した場合の
、この単位面積当たりのトナー付着量を取り、横軸に書
込ＬＤのパルス幅を取って、トナー濃度が３．２％，２
．５％１．８％のそれぞれの場合について上記単位面積
当たりのトナー付着量を示したものである。同図の横軸
の下方には黒データの具体的な多値データ（以下、ＬＤ
多値データという）と書込ＬＤのパルス幅との対応を示
している。この図から判るように、同じトナー濃度の現
像剤で現像した１ドットでも、書込ＬＤのパルス幅（黒
データの具体的な多値データによって決定される）によ
ってトナー付着量が異なり、又、書込ＬＤのパルス幅が
同じである１ドットでも、トナー濃度によってトナー付
着量が異なる。更に、この例では、ＬＤ多値データと書
込ＬＤのパルス幅とが比例関係にないことも相俟って、
ＬＤ多値データとトナー付着量の関係はリニアでもなく
、例えば、ＬＤ多値データ０００１のトナー付着量はＬ
Ｄ多値データ１１１１のトナー付着量の１／１６の量に
相当していない。従って、一般的には、トナー付着量は
ＬＤのパルス幅とトナー濃度で決定され、対応関係を規
定する関数Ｆを用いて下式（１）の様に表現することが
出来る。 　　（トナー付着量）＝Ｆ〔（ＬＤ多値データ），（ト
ナー濃度データ）〕　　　　…（１）この関数Ｆで表わ
される対応関係は、例えば、以下の様にして求めること
が出来る。

【００１４】図５は、縦軸にＬＤ多値データを取り、横
軸１に上記単位面積当たりのトナー付着量を取って、実
験で求めた、トナー濃度２．５％の場合のＬＤ多値デー
タと単位面積当たりのトナー付着量との対応曲線ａを表
したグラフである。この横軸１の下方にある横軸２は、
トナー付着量に対応する消費データの値を読み取るため
のものである。この横軸２において、ＬＤ多値データ１
１１１に対応する単位面積当たりのトナー付着量の最大
値（点ｂで示す値）に対応する横軸２上の点ｂ´の目盛
を例えば１５に、トナー付着量０に対応する横軸２上の
点ａ´の目盛を例えば０に夫々設定し、且つ、この点ｂ
´（１５）とａ´（０）の間を当間隔に分割して目盛を
取る。この縦軸、横軸２及び上記対応曲線ａを用いて、
ＬＤ多値データに対応する横軸２の目盛を読んで、トナ
ー濃度２．５％の場合のＬＤ多値データと消費データ（
多値データ）との対応関係として下表１に示す対応関係
を得ることが出来る。ここで、ＬＤ多値データ１１１１
に対応する単位面積当たりのトナー付着量の最大値（点
ｂで示す値）に対応する横軸２上の点ｂ´の目盛を１５
にしているが、これに限られるものではなく、この例よ
りも更に単位面正当たりのトナー付着量を精度を良く検
出したい場合には１５よりも大きな定数を用いれば良く
、逆にこれより精度を落して検出する場合には小さい定
数を用いれば良い。他のトナー濃度についても、上記対
応曲線ａに代え、各トナー濃度について実験で求めたＬ
Ｄ多値データと単位面積当たりのトナー付着量との対応
曲線を用い、且つ、ＬＤ多値データ１１１１に対応する
単位面積当たりのトナー付着量の最大値（点ｂで示す値
）に対応する横軸２上の点ｂ´の目盛を、これと上記の
トナー濃度２．５％の場合の目盛（１５）との比率が、
このトナー濃度の場合のトナー付着量の最大値と上記の
トナー濃度２．５％の場合の最大値との比率と同じにな
るように設定して、同様にしてＬＤ多値データと消費デ
ータ（多値データ）との対応関係を得る。

【００１５】

【００１６】ところで、この例においては、ＬＤ多値デ
ータと単位面積当たりのトナー付着量との対応曲線の形
が、図４に示すように各トナー濃度で、大きくは異なっ
ていないので、各トナー濃度における消費データ間の比
率（例えばトナー濃度２．５％の場合の、１５：１５：
１４：１３：１１：１０：８：７：６：４：…）が、表
２に示すように、各トナー濃度間で同じになるように近
似することが出来る。この表２中に例示した定数Ｍｉ，
Ｍｊはトナー濃度１．８％，３．２％の場合の単位面積
当たりのトナー付着量の最大値と上記のトナー濃度２．
５％の場合の単位面積当たりのトナー付着量の最大値と
の比率である。

【００１７】

【００１８】即ち、この例においては、上式（１）の、
特別の場合として、下式（２）の様に関数ＭＡと関数Ｆ
１の積として近似して表わすことが出来る。 　　（トナー付着量）＝ＭＡ〔（トナー濃度データ）〕
・Ｆ１〔（ＬＤ多値データ）〕　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…（２）ここで、関数Ｆ１は１ドットの書込条件
としての書込ＬＤのパルス幅を変化させる（例えばＬＤ
多値データ００００〜１１１１に応じてパルス幅を０な
いし５０ｎｓｅｃに変化させる）ことにより、感光体上
の電位及び１ドットの面積が変化することに基づく、ト
ナー付着量の変化に関するものである。この感光体上の
電位変化は１ドット当たりのトナー付着量を変化させる
点で１ドットの面積の変化と同じであるので、両者の変
化を合わせて１ドット当たりのトナー付着面積の変化と
して取り扱うことが出来る。従って、上記消費データは
、トナー付着面積に関するデータとして取り扱うことが
出来る。一方、関数ＭＡは上記の単位面積当たりのトナ
ー付着量、即ちトナー付着率を表すものとして取り扱う
ことが出来る。

【００１９】そこで、この例においては、従来のように
単に黒データの総数を演算して１枚の画像におけるトナ
ー消費量を求めるのに代え、上記関数Ｆ１に相当する対
応関係及び関数ＭＡに相当する対応関係を実験で求めて
おいて、この関数Ｆ１に相当する対応関係を用いて１枚
の画像中の１ドット毎にＬＤ多値データを消費データに
変換し、この消費データの１枚の画像における総和を演
算して、１枚の画像におけるトナー付着面積の総和を求
める一方、トナー濃度を検出してこのトナー濃度から関
数ＭＡに相当する対応関係を用いてトナー付着率を求め
、トナー付着面積の総和にトナー付着率を掛けて１枚の
画像におけるトナー消費量を求める。

【００２０】先ず、画像データを用いたトナー付着面積
の総和を求める演算について説明する。図６はこの為の
、ＬＤ多値データから消費データへの変換、カウント回
路を示すものである。この回路は、主にＬＤ多値データ
から消費データへの変換を行なう為の変換テーブル８１
０、消費データをカウントしてトナー付着面積の総和を
演算する為の、加算器８１１、位どり用のフリップフロ
ップ８１２、カウンター８１３等から構成されている。 この加算器８１１、位どり用のフリップフロップ８１２
、カウンター８１３等は、ビデオコントローラ８００（
図２参照）内に構成されいる。又、変換テーブル８１０
は前述のように図７に示すビデオコントローラ８００が
構成されているＣＰＵ８１０に接続されているＰ−ＲＯ
Ｍ８０１で構成されている。そして、外部ビデオデータ
してビデオコントローラ８００（ＣＰＵ８０１）に入力
されたＬＤ多値データが、ビデオコントローラ８００（
ＣＰＵ８０１）から変換テーブル８１０に出力され、こ
の変換テーブル８１０からの消費データがビデオコント
ローラ８００（ＣＰＵ８０１）に入力されてカウントが
実行される。

【００２１】図６において、先ず変換テーブル８１０よ
りＬＤ多値データが消費データに変換され、初段のフリ
ップフロップ８１４でラッチされ、次に加算器８１１に
データが送られる。加算器８１１は入力されたデータと
前回の残りのデータとの和を計算し、その結果をキァリ
ーとして次段のカウンターへ出力する。この加算器８１
１は入力の消費データ（多値データレベル）により性能
が決定される。例えば、消費データが３〜４値の場合に
は２ビットと２ビットを用い、５値〜８値の場合は３ビ
ットと３ビットを用い、更に、９値〜１６値の場合には
４ビットと４ビットを用いる。このようにデータが何ビ
ットかにより加算器８１１の大きさを決める。図８はキ
ャリーが出るタイミングを示すタイミングチャートであ
り、消費データが４ビットデータ（００００〜１１１１
）の場合の例である。カウンターはキャリーが入力され
る毎にカウントをインクリメントし、このキャリーをカ
ウントして、消費データの総和としてトータルのトナー
付着面積データを求める。そして、このカウンターは有
効画像領域の書込期間中ＯＮ状態になる信号ＦＧＡＴＥ
のＯＮ状態のときのみカウントアップし、これがＯＦＦ
状態に立ち下がるときにクリアされる。又、カウンタの
出力はＦＧＡＴＥの立ち下がり時にフリップフロップに
ラッチされ、これをＣＰＵが読み込む。ここで読み込ま
れるトナー付着面積データは上位８ビットで表される。

【００２２】以上により、ＬＤ多値データに応じた１ド
ット当たりのトナー付着領域の大小を加味したトナー付
着領域の総面積を求めることが出来る。尚、この例の構
成では、変換テーブルの入力がコードデータでも、２値
データ（００００または１１１１）でも同様にカウント
を行なうことが出来る。

【００２３】尚、この例においては、消費データの総和
を、ＬＤ多値データ１１１１の消費データに換算し、換
算後の上位８ビットをＣＰＵで読み込んでトナー付着面
積データとしている。ここで例えばＡ３サイズ（４２０
×２９７）の場合には、ドット総数が下式（１）より１
１１０１１０００００００１０１００００１１１１０Ｂ
であることから上位８ビットは０ｅＣＨとなり、画像デ
ータの総和は、各端部２ｍｍを除くと、下式（２）より
１１１００１１０１００１１１１１１００１１１１０１
Ｂとなり上位８ビットは０ｅ６Ｈとなり、これより、Ｃ
ＰＵに読み込まれるトナー付着面積データが０ｅ６Ｈで
ある場合は、Ａ３（端部より２ｍｍを除く）全面にＬＤ
多値データ１１１１で書込が行なわれた画像に相当する
。 （ドット総数）＝４２０×（４００／２５．４）×２９
７×（４００／２５．４）　　　　　　　　　　　　　
　＝３０９３５５８２（ドット）　　　　　　　　　　
　　　　＝１１１０１１０００００００１０１００００
１１１１０Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（１）（画像データ総和）＝（４２０−４）×（４００
／２５．４）×（２９７−４）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　×（４００／２５．４）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　＝３０２２８２８５（ドッ
ト）　　　　　　　　　　　　　　＝１１１００１１０
１００１１１１１１００１１１１０１Ｂ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　…（２）

【００２４】図９は、
ＣＰＵによる上記フリップフロップにラッチされている
カウンタの出力の読取制御のフローチャートである。ス
テップ１でフリップフロップにラッチされているカウン
タの出力であるトナー付着面積データ（ＬＤＣＮＴ）を
読み込む。このＬＤＣＮＴは上記のように上位８ビット
しか読み取れないため、ステップ２で読み込んだＬＤＣ
ＮＴが０か如何かを判断し、０の場合にはステップ３で
レジスタＬＤＣＮＴにＬＤＣＮＴデータとして１を格納
した後、ステップ４でこのＬＤＣＮＴデータをレジスタ
ＬＤＯＮＣＴに格納する。逆に０でない場合には、その
まま読み込んだＬＤＣＮＴをレジスタＬＤＯＮＣＴに格
納する。

【００２４】次にトナー付着率の演算の為のトナー濃度
の検出について説明する。本実施例におけるトナー濃度
の検出は、直接に現像器内のトナー濃度を検出するので
はなく、所定の静電潜像（以下、基準パターン潜像とい
う）を感光体上に形成し、この基準パターン潜像を現像
器で現像して得られた顕像（以下、基準パターントナー
像という）の光学濃度を検出し、この検出した光学濃度
から現像器内のトナー濃度を算出するものである。具体
的には以下のようにして検出される。先ず、非画像部領
域に画像部の書込と同一のレーザー光により感光体上に
基準パターンを書き込んで基準パターン潜像を形成する
。この基準パターン潜像を感光体の回転により現像装置
に搬送して現像した後、光学センサ２５に対向させる。 光学センサ２５の受光部がＯＮし、非パターン部（感光
体地肌部）を受光素子で読み取り、基準パターントナー
像部も同様にして読み取る。この際、現像装置内のトナ
ー濃度が薄いほど基準パターントナー像に付着するトナ
ー量が少く、逆にトナー濃度が濃いほど基準パターント
ナー像に付着するトナー量が多いことを利用してトナー
濃度を検出する。ここで、地肌部も検出するのは、地肌
部の検出値と基準パターントナー像部の検出値の比を取
ることによって、感光体ドラムの偏心や光学センサ２５
のトナー汚れによる影響を相殺するためである。以下、
感光体地肌部読み取りの光学センサ出力を出力ＶＳＧ、
基準パターントナー像部読み取りの光学センサ出力を出
力ＶＳＰという。

【００２５】次に、地肌部や基準パターントナー像部の
検出出力が異常値の場合の制御について説明する。光学
センサ２５の表面にトナー、紙粉等が経時的に付着する
とセンサ出力が低下し、充分なＳＮ特性が得られなくな
って、トナー濃度の誤検知を生じてしまい、この結果、
過剰なトナー補給等による急激なトナー濃度の変動やト
ナー濃度の狙いのトナー濃度から大きく外れてしまう、
トナー濃度の暴走が発生する恐れがある。上述の様に、
出力ＶＳＧと基準パターントナー像部の検出出力ＶＳＰ
（以下出力ＶＳＰという）の比を用いたり、光学センサ
２５の出力調整を実行することは、このような事態の発
生を防止することに寄与するが、これにも限界があって
トナー等の付着が多量になると対応出来ずに、上記の不
具合が発生してしまう。そこで、この例においては、光
学センサ２５の出力が予め設定しておいた範囲内に無い
場合には、異常であると判断し、その出力はトナー濃度
の算出に用いずに、これに代えて、予め設定しておいた
データを用いてトナー濃度を算出する。具体的には、出
力ＶＳＧが２．５よりも小さいか、又は、出力ＶＳＰが
２．５Ｖ以上である場合に、異常であると判断して予め
設定しておいたデータを用いてトナー濃度を算出する。

【００２６】以上の光学センサ２５の検出出力が異常の
場合の制御を含む、光学センサ２５の検出出力の読取の
具体的制御について、図１０を用いて説明する。先ず、
ステップ１で光学センサ２５による感光体地肌部と基準
パターントナー像部の検出が終了したか否かを判断し、
検出が終了したら、ステップ２，３で光学センサ２５の
検出出力が異常か否かの判断等を実行する。検出出力が
異常か否かの判断は上記の基準によってステップ２、ス
テップ３で行なう。そして、異常であると判断した場合
にはステップ８に進んで、予め設定しておいた適正値で
あるＶＳＧ４．０ボルト，ＶＳＰ０．２５ボルトをレジ
スタＶＳＧ，レジスタＶＳＰに格納する。次に、ステッ
プ４，５で最新の出力ＶＳＧ，ＶＳＰが格納されるレジ
スタＤＶＧＮＥＷ，ＤＶＰＮＥＷの内容を、１回前の検
出に係る出力ＶＳＧ，ＶＳＰが格納されるレジスタＤＶ
ＧＯＬＤ，ＤＶＰＯＬＤに更新して格納した後、ステッ
プ６，７で今回の検出に係る前記レジスタＶＳＧ，ＶＳ
Ｐの内容を上記レジスタＤＶＧＮＥＷ，ＤＶＰＮＥＷに
更新して格納する。これにより、出力ＶＳＰ，ＶＳＧの
読み込みを完了する。

【００２７】次に上記のレジスタＤＶＧＮＥＷ，ＤＶＰ
ＮＥＷに格納された出力ＶＳＧ，ＶＳＰを用いたトナー
濃度の演算について説明する。この例においては、出力
ＶＳＧ（Ｖ）と出力ＶＳＰ（Ｖ）の比ＶＳＰ／ＶＳＧと
、現像装置内のトナー濃度との間に、図１１の第１象限
に示すような一定の関係がある。よって、この関係を例
えばデータテーブルとしてＲＡＭに記憶しておき、光学
センサ２５での出力ＶＳＧ，ＶＳＰ読取後にＶＳＰ／Ｖ
ＳＧでこのデータテーブルをルックアップして現像器２
１のトナー濃度を求める。

【００２８】この図１１の第２象限は、横軸に前述の単
位面積有りのトナー付着量を取って、トナー濃度と単位
面積当たりのトナー付着量との対応特性を示したもので
あり、この特性より、前記式（２）中の関数ＭＡ、即ち
トナー濃度とトナー付着率との対応関係を求めることが
出来る。このトナー濃度とトナー付着率との対応関係を
データテーブルに記憶しておく。

【００２９】ここで、この例においては、黒ベタ画像の
ようにトナー消費量が多い画像を形成した場合、後述す
るようにこのトナー消費量に応じてトナーを補給するの
で、良好な画像を得る上で充分なトナー帯電を行なうた
めの現像器２１の現像剤撹拌能力を一時的に越える量の
トナーを補給することがある。このような量のトナーを
補給した直後に光学センサ２５による基準パターントナ
ー像の読取を行なう（その為の基準潜像の現像を行なう
）と、現像剤（キャリア）とトナーの撹拌不足により一
時的なトナー帯電不足で、適正なトナー帯電量の場合に
比して基準潜像へのトナー付着量が少なくなる。この為
、基準パターントナー像の光学濃度が適正なトナー帯電
量で現像した場合に比べて薄くなり、図１２に示すよう
に、光学センサ２５の出力ＶＳＰが高くなってしまう。 この図１２は横軸にセンサ読取タイミング直前のコピー
動作に係る画像の面積率（｛トナー付着面積／Ａ３（４
２０×２９７）面積｝×１００％）を取り、縦軸にその
センサ読取時の出力ＶＳＰを取って、実際のトナー濃度
が１．８％，２．０％，２．７％の場合について、セン
サ読取タイミング直前のコピー動作に係る画像の面積率
とそのセンサ読取時の出力ＶＳＰとの関係を示したもの
である。いずれのトナー濃度においても、面積率が大き
くなるにつれて出力ＶＳＰが高くなっていることが判る
。そこで、光学センサ読取タイミングの直前の画像形成
に係る画像の消費データの総和、即ちトナー付着面積の
総和が一定値以上の場合は、読み取ったＶＳＰを図１３
に示すように補正する。尚、光学センサ読取タイミング
の直前の画像形成に係る画像の消費データの総和、即ち
トナー付着面積の総和のみならず、複数枚前からのトナ
ー付着面積の総和を用いて読み取ったＶＳＰを補正する
ようにしても良い。

【００３０】図１３は横軸にセンサ読取タイミング直前
のコピー動作に係るトナー付着面積データから求める上
記面積率を取り、縦軸にＶＳＰデータの補正ビット数を
取ったものである。この補正ビット数の１ビットは光学
センサ２５出力の約０．０２Ｖに相当する（５Ｖ／２５
５）。この補正ビット数は、予め実験で求めておくもの
である。このＶＳＧデータの補正によって、正確なトナ
ー濃度（充分な撹拌動作後のトナー濃度）を求めること
が可能になる。

【００３１】以上のトナー濃度の演算、及び前記トナー
付着率ＭＡを求める演算についての具体的制御について
図１４を用いて説明する。先ず、ステップ１でレジスタ
ＤＶＰＮＥＷから読み出した出力ＶＳＰを、レジスタＤ
ＶＧＮＥＷから読み出した出力ＶＳＧを用いて、出力Ｖ
ＳＧが４．０ボルトのときのＶＳＰデータに変換してレ
ジスタＡに格納する。ここで、出力ＶＳＧが４．０Ｖの
ときのＶＳＰデータに換算する為に、出力ＶＳＰに定数
２０４を掛けているのは、前述のように光学センサ２５
のデータが８ビット，上限５Ｖのアナログポートから読
み込まれることによる（２５５×４Ｖ÷５Ｖ＝２０４）
。次に、ステップ２でこのＶＳＰデータ値である４０よ
りも大きいか否かを判断し、これよりも大きい場合には
、レジスタＡを４０に補正する（ステップ３）。これは
、上記ＶＳＰデータ、即ち出力ＶＳＰとＶＳＧの比から
トナー濃度を求める為のデータテーブルの大きさの関係
から、ＶＳＰデータが４０以上のものは一括してＶＳＰ
データ４０として近似するものである。次に、ステップ
４，５でＶＳＰデータが０か否かを判断し、０である場
合には１に補正した後に（ステップ５）、０でない場合
にはそのまま次に進む。これも上記データテーブルの大
きさの関係から近似するものである。そして、ステップ
６乃至１０で、ＬＤＣＮＴを用いて、前述の図１３に示
すＶＳＰデータの補正を行なう。ここで、ＬＤＣＮＴ１
８４が上記画像の面積率８０％に、ＬＤＣＮＴ１３８が
同６０％に、ＬＤＣＮＴ６９が同３０％に夫々対応して
いる。又、フローチャート中には示していないが、ステ
ップ９乃至１１の減算処理の結果が１よりも小さくなっ
た場合には１とする。次に、ステップ１２でＶＳＰデー
タを用いて、ＶＳＰデータ、即ち出力ＶＳＰと出力ＶＳ
Ｇの比とトナー濃度との対応が記憶されているデータテ
ーブルを検索して、トナー濃度データを読み取り、これ
をレジスタＡに格納した後、ステップ１３でレジスタＤ
ＢＴＤＥＮに格納する。次に、ステップ１４でレジスタ
Ａに格納されているトナー濃度データを用いて、トナー
濃度と前述のトナー付着率との対応が記憶されているデ
ータテーブルを検索して、トナー付着率データを読み取
り、これをレジスタＡに格納した後、ステップ１５でレ
ジスタＡのデータをレジスタＤＢＴＮＭＡに格納する。

【００３２】以上により求めた１枚の画像についてのト
ナー付着面積とトナー付着率を用いて、この１枚の画像
で消費されるトナー消費量を演算する。具体的には、上
記のトナー付着面積データとトナー付着率データとの積
を演算して１枚の画像形成当たりのトナー消費量を求め
る。

【００３３】次に、トナー補給量の演算について説明す
る。理想的にはトナー補給量が上記の演算によって求め
たトナー消費量と一致するようにトナー補給機構の駆動
条件を制御すれば、トナー濃度が一定に保たれるはずで
あるが、実際は前述のようにトナー補給機構の機械間の
バラツキや環境変動によって演算したトナー補給量と実
際に補給されるトナーの量とが必ずしも一致しないこと
に加え、この例においては以下の理由によっても狙いの
トナー濃度からのずれが生じてしまう。即ち、この例に
おいては、現像器２１の現像剤のトナー濃度を感光体１
上に形成した基準潜像を現像して得た基準パターントナ
ー像の光学濃度にを検出することによって求めているの
で、基準パターントナー像を形成するためにトナーが消
費され、且つ、クリーニング装置６による基準パターン
トナー像のクリーニング負担も生じる。このため、上記
の様に１０枚の画像形成毎にトナー濃度の検出を行ない
、検出後の１０枚の画像形成中は、検出したトナー濃度
を用いて求めたトナー付着率ＭＡと画像形成動作毎に演
算して求めたトナー付着面積の総和とから、１枚の画像
形成当たりのトナー消費量を演算する。しかし、このト
ナー濃度の検出後の１０枚の画像形成の間にもトナー濃
度が変化していることから、上記のトナー消費量と実際
のトナー消費量とに誤差が生じ、この結果、トナー濃度
が狙いのトナー濃度から外れてしまう。

【００３４】そこで、本実施例においては、最新のトナ
ー濃度検出結果に加えて、この最新のトナー濃度検出に
係るトナー濃度と前回のトナー濃度検出に係るトナー濃
度ととを比較することで、そのトナー濃度の推移も考慮
して、トナー補給量を決定し、これにより、仮に実際の
トナー濃度が狙いのトナー濃度からはずれた場合には、
速やかに狙いのトナー濃度に収束させるようにする。

【００３５】即ち、最新のトナー濃度検出結果から、検
出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも高い場合にはト
ナー補給量をトナー消費量よりも少なくし、逆に検出ト
ナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低い場合にはトナー
補給量をトナー消費量よりも多くするという観点と、最
新の検出トナー濃度よりも前回の検出トナー濃度の方が
低い場合（トナー濃度が低下傾向にある場合）にはトナ
ー補給量をトナー消費量よりも多くし、逆に最新の検出
トナー濃度よりも前回の検出トナー濃度の方が高い場合
（トナー濃度が上昇傾向にある場合）にはトナー補給量
をトナー消費量よりも少なくするという観点とから、ト
ナー補給量を決定する。

【００３６】そして、以上の観点からトナー補給量を決
定する為に、この例ではトナー補給量演算上の変数ＧＡ
ＩＮを用いている。以下、この例における変数ＧＡＩＮ
について具体的に説明する。変数ＧＡＩＮはトナー補給
量とトナー消費量の比率に相当し、これが１．０の場合
にトナー補給量とトナー消費量が等しくなる。そして、
最新の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低い場
合に、この変数ＧＡＩＮを１．０よりも大きくしてトナ
ー濃度を上昇させ、且つ、この上昇分を上記のトナー濃
度の推移を考慮して決定するようにする。同様に、最新
の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも高い場合に
、この変数ＧＡＩＮを１．０よりも小さくしてトナー濃
度を低下させ、且つ、この低下分を上記のトナー濃度の
推移を考慮して決定するようにする。

【００３７】この変数ＧＡＩＮの具体的な値は、現像器
２１の特性やトナー補給方式によって異なりってくるも
ので、実験的に求めておくものである。以下、その一例
を示す。最新の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度より
も低く、且つ、前回の検出トナー濃度も狙いのトナー濃
度よりも低い場合のＧＡＩＮの値を１．４乃至２．３、
最新の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低く、
且つ、前回の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも
高い場合のＧＡＩＮの値を１．３乃至３．０、最新の検
出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも高く、且つ、前
回の検出トナー濃度が狙いのトナー濃度よりも低い場合
のＧＡＩＮの値を０．５乃至０．８、最新の検出トナー
濃度が狙いのトナー濃度よりも高く、且つ、前回の検出
トナー濃度も狙いのトナー濃度よりも高い場合のＧＡＩ
Ｎの値を０．６乃至１．０の範囲で設定する。具体的に
は、下表３の様に設定する。尚、下表３中の縦方向のＡ
＝０〜４が最新の検出トナー濃度に対応し、横方向のテ
ーブル１〜５が前回の検出トナー濃度に対応する。この
Ａ＝０〜４及びテーブル１〜５は、具体的制御を示す図
１５及び図１６のフローチャート中に示すように、検出
したトナー濃度の区分に対応している。この内テーブル
１〜５は、夫々のＡの区分からＧＡＩＮのデータを検索
するデータテーブルに対応している。

【００３８】図１５及び図１６を用いて、ＧＡＩＮを求
める具体的制御について説明する。先ず、ステップ１で
前述の図１４のフローチャート中のステップ１と同様に
、レジスタＤＶＰＮＥＷから読み出した出力ＶＳＰを、
レジスタＤＶＧＮＥＷから読み出した出力ＶＳＧを用い
て、出力ＶＳＧが４．０ボルトのときのＶＳＰデータに
変換してレジスタＡに格納し、ステップ２でこれをレジ
スタＤＢＰＮＥＷに格納する。このレジスタＤＢＰＮＥ
Ｗへの格納前に、前述の図１４のフローチャート中のス
テップ６〜１１の補正処理を行なっても良い。次いで、
ステップ３，４で同様に、レジスタＤＶＰＯＬＤから読
み出した出力ＶＳＰを、レジスタＤＶＧＯＬＤから読み
出した出力ＶＳＧを用いて、出力ＶＳＧが４．０ボルト
のときのＶＳＰデータに変換してレジスタＡに格納し、
これをレジスタＤＢＰＯＬＤに格納する。そして、ステ
ップ５〜１３で先ず上記レジスタＤＢＰＯＬＤから読み
出した前回検出時のＶＳＰデータを用いて、上記表３中
の何れのデータテーブルを用いるかを選択する。次いで
、ステップ１４〜１９で上記レジスタＤＢＰＮＥＷから
読み出した最新の検出時のＶＳＰデータを用いて、上記
表３中のＡの区分を決定する。そして、ステップ２３で
、この決定された区分Ａを用いて上記の様に選択された
データテーブルを検索し、検索したＧＡＩＮデータをレ
ジスタＡに格納し、ステップ２４でこれをレジスタＤＢ
ＧＡＩＮに格納する。

【００３９】以上により求めたＧＡＩＮ等を用いたトナ
ー補給量演算を、図１７に示す。図１７において、先ず
、ステップ１で前述のレジスタＤＢＰＮＥＷ（図１５中
の第２ステップ参照）から読み出した所定のＶＳＰデー
タが前述の第１濃度範囲である０．６Ｖ以上か否かを判
断する。該ＶＳＰデータが０．６Ｖ以上でなければ、ス
テップ２でニアエンドカウンタに０をセットして、ステ
ップ３で該ＶＳＰデータが前述の第２濃度範囲である０
．５５Ｖ以上（且つ、０．６ボルト未満）か否かを判断
する。該ＶＳＰデータが０．５５Ｖ以上でなければ（即
ち、前述の第１濃度範囲であれば）ステップ４でレジス
タＤＢＴＮＭＡから読み出したトナー付着率データとレ
ジスタＬＤＣＮＴから読み出したトナー付着面積データ
の積を演算してトナー消費データ求め、これをレジスタ
ＤＢＡＤＤＴに格納し、ステップ５でこのレジスタＤＢ
ＡＤＤＴから読み出した上記トナー消費データに上記レ
ジスタＤＢＧＡＩＮから読み出したＧＡＩＮデータを掛
けてトナー補給量データを求め、レジスタＤＢＡＤＤＬ
／Ｈに格納する。これにより、第１補給モードとして、
感光体上のトナー付着領域の総面積と、トナー付着率と
から求めたトナー消費量に応じたトナー補給量になるト
ナー補給動作時間に設定する。尚、この例では、トナー
補給量を１枚当たりのトナー消費量データであるＤＢＡ
ＤＤＴとＧＡＩＮの積で求めるが、これに代え、下式（
３）によって求めても良い。 　　ＤＢＡＤＤＴ＋（１−ＧＡＩＮ）×Ａ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３
）但し、Ａは定数 この式（３）の演算においても、検出トナー濃度やトナ
ー濃度の推移に対応して、トナー消費量とトナー補給量
に差を設け、狙いのトナー濃度に近付ける動作を行なう
。一方、上記ステップ３で上記ＶＳＰデータが０．５５
Ｖ以上（ステップ１より０．６Ｖより小さい）であると
判断すると、ステップ６でレジスタＤＢＡＤＤＬ／Ｈに
固定値である２秒を格納する。これにより第２補給モー
ドとして、感光体上のトナー付着領域の総面積に無関係
に現像器内のトナー濃度を上昇させ得る長めのトナー補
給動作時間に設定する。尚、第２補給モードとしてこの
２秒のような固定値を補給動作時間に設定するのに代え
、上記の第１補給モードにおけるトナー補給動作時間（
ステップ４，５）に所定の固定値を加算した値を補給動
作時間に設定したり、第１補給モードにおけるトナー補
給動作時間を所定倍した値に設定したり、更にはこれら
のいずれかの値を画像領域（又は転写紙）のサイズ各に
変更しても良い。又、ステップ１で上記ＶＳＰデータが
０．６Ｖ以上であると判断すると、ステップ７でレジス
タＤＢＡＤＤＬ／Ｈである４秒を格納する。これにより
第３補給モードとして、ホッパー内の補給トナーを残さ
ない為の、上記第２補給モードにおける補給動作時間よ
りも長い補給動作時間に設定する。そして、ステップ８
でニアエンドカウンタをインクリメントし、ステップ９
で該ニアエンドカウンタの内容が所定カウント値ｎ以上
か否かを判断する。該内容がｎ以上でなければそのまま
メインフローに戻り、ｎ以上であればステップ１０でト
ナーニアエンド表示を行なう。

【００４０】次に、トナー補給動作について説明する。 このトナー消費量に応じてトナーを補給する。補給トナ
ー量の設定は、補給ローラ２４の回転駆動時間によって
設定する。１枚の画像当たりのトナー消費量は、前述の
ようにトナー消費面積とトナー付着率との積であり、具
体的に表わすと下式（４）のようになる。 　　（トナー消費量）＝ＬＤＣＮＴ×２１７×ＭＡ×１
／（４００／２．５４）２　　　　　　　　　　　　　
　　　　　≒ＬＤＣＮＴ×ＭＡ×６５５／１２４　　　
　　　　　　　　　…（４）ここで、（トナー消費量）
の単位はｍｇ、ＬＤＣＮＴ×２１７の単位はドット、Ｍ
Ａの単位はｍｇ／ｃｍ２、１／（４００／２．５４）２
の単位はｃｍ２／ドットである。尚、ＬＤＣＮＴに２１
７を掛けているのは、前述のようにトナー付着面積デー
タＬＤＣＮＴを上位８ビットで表現しているためである
。一方、この例におけるトナー補給はクラッチの駆動に
よる補給ローラ２４を回転して行なっており、図１８に
示すように単位時間当たりのトナー補給量が安定してい
る領域Ａにおいては３００ｍｇ／秒のトナー補給が行な
われる。この図１８は、縦軸に３０秒間当たりのトナー
補給量を取り、横軸にトナーホッパー２２内のトナー残
量を取って、トナーホッパー２２内の残量とトナー補給
量との関係を示したものである。そして、上記の第１補
給モードにおけるトナー補給量は、上記トナー消費量に
ＧＡＩＮを掛けて求めて、これを補給時間（補給ローラ
２４の回転時間）に換算すると、下式（５）の様になる
。 　　（補給時間）＝（トナー消費量）×ＧＡＩＮ×１／
３００　　　　　　　　　　　　　　≒ＬＤＣＮＴ×Ｍ
Ａ×１３１／１２４×６０　　　　　　　　　　…（５
）この（補給時間）の単位は秒である。この補給時間だ
け、上記クラッチをＯＮしてトナーの補給を行なう。 尚、上述のフローチャート中においては、上記の単位系
を合わせるための定数処理（×１３１，１２４×６０等
）は省略している。

【００４１】尚、画像形成動作の駆動源（ドラム１、レ
ジストローラ９を駆動するモータ）と現像装置４の駆動
源（マグローラ、補給ローラ２４を駆動するモータ）が
独立に備えている場合には、各記録紙の給送の任意のタ
イミングで補給用の電磁クラッチを補給量データである
ＤＢＡＤＤＬ，ＤＢＡＤＤＨに対応する時間分ＯＮする
。これにより、トナーホッパー２２内のアジテータ２３
と補給ローラ２４を駆動して現像器２１内にトナーを補
給する。又、上記の駆動源が同一の場合には、記録時か
感光体１上のトナー像を転写し終えたタイミングよりト
ナー補給動作を行なうことが駆動源の負荷変動に伴う画
像劣化を防止するために好ましい。

【００４２】以上、本実施例においては、所定枚数毎に
基準トナー像を光学センサで検出してトナー濃度ＴＣ´
を求め、必要に応じて直前のコピーに係るトナー付着面
積データの総和ＬＤＣＮＴでこれを補正してトナー濃度
ＴＣを得る。このＴＣで、単位面積当たりのトナー付着
率ＭＡを算出してレジスタに格納する。又、このＴＣと
前回の検出に係るＴＣとを比較して、トナー濃度の推移
から変数ＧＡＩＮを算出してレジスタに格納する。そし
て、コピー毎にカウントしたＬＤＣＮＴにレジスタから
読み出したＭＡ及びＧＡＩＮを掛けてトナー補給量を算
出して、コピー毎にトナーを補給する。これにより、狙
いのトナー濃度に収束させることが出来、安定した現像
装置４の顕像化能力が得られる。そして、トナーホッパ
２２内のトナー残量が少なくなり、補給ローラ２４の回
転時間に対しトナー補給量が減少してトナー濃度が薄く
なると、所定量のトナーを補給し得る補給ローラ回転時
間に速やかに切換え、これにより、トナー消費量の少な
い原稿等をコピーして上記のＭＡ及びＧＡＩＮを用いた
トナー補給量の設定のままでは薄くなったトナー濃度を
濃くするのに充分なトナーを補給出来ずに薄いトナー濃
度のままになるのを防止することが出来る。そして、こ
れでもトナー濃度が上昇せずに更に薄くなっていった場
合には更に長い補給ローラ回転時間に切換え、これによ
り、トナーホッパ２２内のトナーを使い切ることが出来
る。

【００４３】尚、図１９は、上記実施例における、各制
御の実行のタイミングや、各演算結果の利用関係を、コ
ピー動作のタイミングを基準にして示すしたものである
。同図中、「△」はセンサチェックタイミングを示し、
画像形成装置のメインスイッチＯＮ後１枚目とその後１
０枚ごとに設定する。このタイミングで光学センサ２５
で感光体１上のパターンを読取り、出力ＶＳＧ，出力Ｖ
ＳＰを得る。「ＴＣ´」はトナー濃度算出を示し、出力
ＶＳＧ，出力ＶＳＰの出力比より現像器２１内のトナー
濃度（ＴＣ）を算出する。「ＴＣ」はトナー濃度補正を
示し、これはセンサチェックタイミング直前の記録紙の
トナー付着面積（ＬＤＣＮＴ）をチェックし、一定値以
上（付着量が多い場合、現像器２１の撹拌が不十分な状
態となるため）の場合、トナー濃度をＴＣ´よりも濃い
値に補正する。補正後のトナー濃度をＴＣとする。「Ｍ
Ａ」はトナー付着率算出を示し、これは同一プロセス条
件でもトナー濃度により感光体１上の単位面積当たりの
トナー付着量が異なるので、ＴＣの値よりデータテーブ
ルで付着率ＭＡを求める。「ＬＤＣＮＴ」はトナー付着
面積の算出を示し、これは画像データ（多値データ等）
からデータテーブルを用いてトナー付着面積に変換し、
記録紙当たりのトータルのトナー付着面積ＬＤＣＮＴを
求める。「ｕＴ．」はトナー消費量の算出を示し、付着
率ＭＡとトナー付着面積ＬＤＣＮＴの積としてトナー消
費量ｕＴ．を算出する。「ＧＡＩＮ」は変数ＧＡＩＮの
算出を示し、検出したＶＳＧ，ＶＳＰと前回検出したＶ
ＳＧ，ＶＳＰを比較し、狙いのトナー濃度ＴＣ（ＶＳＧ
，ＶＳＰ）になる様に補給量を加減するための変数ＧＡ
ＩＮを求める。「ＡＤＤＴ」はトナー補給量算出を示し
、消費されたトナー量ｕＴ．と変数ＧＡＩＮの積として
トナー補給量を算出する。以上の流れで記録紙毎にトナ
ー補給量を求めてトナー補給を実行する。但し、変数Ｇ
ＡＩＮはセンサチェックタイミング毎に変更する。

【００４４】以上、本実施例においては、感光体１上の
単位面積当たりのトナー付着量であるトナー付着率を検
出するために、光学センサ２５を用いて現像器２１内の
現像剤のトナー濃度を検出しているが、これに代え、現
像器２１内にトナー濃度センサを設けても良い。又、上
記トナー濃度を所定枚数ごとに検出しているが、これに
代え、毎回検出しても良い。更に、光学センサ２５の出
力が所定範囲内にないときに、予め設定されているデー
タテーブルの値を読み出し（図１０のフローチャート中
のステップ５及び図１４のサブルーチンＣＨＫＶ）、こ
の値を光学センサ２５の出力に対応するデータ（ＶＳＧ
データ，ＶＳＰデータ）に代る代用データとして用いて
トナー付着率を算出し（図１８のフローチャート）、こ
のトナー付着率とトナー付着面積とに基づいてトナー補
給量を演算し、これにより、第２補給量演算手段を構成
しているが、これに代え、光学センサ２５の出力が所定
範囲内にないときに、光学センサ２５の出力に対応する
トナー付着率のデータに代る代用データとして用いる値
をデータテーブルに予め設定しておき、光学センサ２５
の出力が所定範囲内にないときに、このデータテーブル
からトナー付着率のデータに代る代用データを読み出し
、この代用データとトナー付着面積とに基づいてトナー
補給量を演算するようにしても良い。又、上記実施例に
おいては、前述のように上式（１）の特別の場合として
上式（２）が成立する例であったが、このような式（２
）が成立せず、この結果、１ドット当たりのトナー消費
量を画像の多値データとトナー濃度の両者を用いて消費
データに変換する必要が有る場合には、画像の多値デー
タから消費データを検索する為のデータテーブルをトナ
ー濃度毎に設ければ良い。そして、この為のトナー濃度
データは、毎回トナー濃度を検出することによって得て
も良いし、上記実施例の様に所定間隔でトナー濃度を検
出する場合には、最新のトナー濃度を用いても良い。更
に、上記実施例は、書込ＬＤのパルス幅によってトナー
付着面積が異なることから画像の多値データから消費デ
ータに変換し、この消費データの１枚の画像当たりの総
和で１枚の画像当たりのトナー付着面積を求めているが
、書込ＬＤのパルス幅は一定であっても、画像における
ドットの密集状況によってトナー付着量が変化する場合
、例えば、現像におけるエッジ効果でトナー付着量の増
大が生じるほどにドット間の距離が接近しているかどう
かによってトナー付着量が変化する場合にも、このよう
なドット間の距離とトナー付着量との関係を予め求めて
おいて、この関係を画像の多値データから消費データへ
の変換テーブルにして用い、画像の多値データから一旦
消費データに変換し、この消費データの１枚の画像当た
りの総和で１枚の画像当たりのトナー付着面積を求める
。 又、上記実施例においては、各種のデータテーブルを用
いているが、この内演算式で置き換えられるものは、演
算式に置き換え、データテーブルの検索に代え、この演
算式の演算処理を実行しても良い。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、現像剤のトナ
ー濃度が所定の第１濃度範囲内である場合には、画像領
域内の画像データを用いて感光体上のトナー付着領域の
総面積を演算して該総面積に応じて現像器へトナーを補
給し得る第１補給モードを選択し、これにより、トナー
消費量にほぼ応じたトナーを現像器内へ補給する。そし
て、トナー収容部の補給用トナーの残量が減少してトナ
ー補給機構の補給動作当たりのトナー補給量が減少し、
トナー濃度が第２濃度範囲内になった場合には、現像器
に所定量のトナーを補給し得る第２補給モードを選択し
、これにより、トナー収容部の補給用トナーの残量が減
少している状態でも画像濃度を維持するのに充分な量の
トナーを補給することが出来る。更に、トナー濃度が低
下して第３濃度範囲内になった場合には、第２補給モー
ドでのトナー補給量よりも多い量のトナーを補給し得る
第３補給モードを選択し、これにより、トナー収容部内
の補給用トナーを使い切るようにすることが出来る。 又、請求項２の発明によれば、請求項１の発明において
、上記第３補給モードを所定回数連続して選択した場合
にトナーニアエンドの表示を行なうので、トナー収容部
内のトナーを使い切った後にトナー収容部の交換等を報
知することが出来る。更に、請求項３の発明によれば、
画像領域内の画像データを用いて感光体上のトナー付着
領域の総面積を演算する面積演算手段と、該面積演算手
段の演算結果に応じた量のトナーを補給するためのトナ
ー補給機構駆動条件を設定する第１補給量設定手段と、
該第１補給量設定手段により設定されるトナー補給機構
駆動条件よりも多量のトナーを補給するためのトナー補
給機構駆動条件を設定する第２補給量設定手段と、該第
２補給量設定手段により設定されるトナー補給機構駆動
条件よりも多量のトナーを補給するためのトナー補給機
構駆動条件を設定する第３補給量設定手段と、現像剤の
トナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー
濃度検出手段により検出されるトナー濃度が所定の第１
濃度範囲内である場合に該第１補給量設定手段を選択し
、該トナー濃度が該第１濃度範囲より低濃度である所定
の第２濃度範囲内である場合に該第２補給量設定手段を
選択し、該トナー濃度が該第２濃度範囲より低濃度であ
る所定の第３濃度範囲内である場合に該第３補給量設定
手段を選択する選択手段とを設けたので、トナー収容部
の補給用トナーの残量が減少している状態でも画像濃度
を維持するのに充分な量のトナーを補給することが出来
、更に、トナー収容部内の補給用トナーを使い切るよう
にすることが出来る画像形成装置を提供することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例に係るデジタル複写
機の感光体周辺の概略構成図、（ｂ）は該複写機のトナ
ー補給制御を説明するための説明図。

【図２】同複写機の電装部の構成を示すブロック図

【図
３】図２の書込駆動制御回路の構成を示すブロック図。

【図４】同複写機の、書込ＬＤのパルス幅とトナー付着
量との関係を示す特性図。

【図５】同複写機の、ＬＤ多値データとトナー着量との
関係を示す特性図。

【図６】同複写機の、トナー付着面積の演算の用のカウ
ンタ回路の構成図。

【図７】同カウンタ回路が構成されているＣＰＵと周辺
回路とを示す回路図。

【図８】同カウンタ回路についてタイミングチャート。

【図９】同複写機の、トナー付着量データの読み込み制
御のフローチャート。

【図１０】同複写機の、光学センサ出力の読み込み制御
のフローチャート。

【図１１】同光学センサの特性図。

【図１２】光学センサ検出直前の画像形成に係る画像の
面積率と出力ＶＳＰとの関係を示す特性図。

【図１３】同光学センサの出力の補正ビット数と面積率
との関係を示すグラフ。

【図１４】同複写機の、光学センサ出力補正及びトナー
付着量算出の制御のフローチャート。

【図１５】同複写機の、変数ＧＡＩＮ算出の制御のフロ
ーチャートの一部分。

【図１６】同複写機の、変数ＧＡＩＮ算出の制御のフロ
ーチャートの図１５に示した残りの部分。

【図１７】同複写機の、トナー補給量算出の制御のフロ
ーチャート。

【図１８】同複写機のトナー補給機構の特性図。

【図１９】同複写機の、各種制御の実行タイミングを示
すタイミングチャート。

【符号の説明】

１　　　　　　感光体ドラム　　　　　　　　　　　　
，　　４　　　　　　現像装置 ６　　　　　　クリーニング装置　　　　　　　　，　
　２１　　　　現像器２２　　　　トナーホッパー　　
　　　　　　　　，　　２３　　　　アジテータ ２４　　　　補給ローラ　　　　　　　　　　　　　　
，　　２５　　　　光学センサ ８００　　ビデオコントローラ　　　　　　，　　８０
１　　Ｐ−ＲＯＭ（変換テーブル） ８１１　　加算器　　　　　　　　　　　　　　　　　
　，　　８１３　　カウンタ ８１５　　ラッチ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像領域内の画像データを用いて感光体上
   のトナー付着領域の総面積を演算し、該総面積に応じた
   量のトナーを現像器に補給し得る第１補給モードと、該
   現像器に所定量のトナーを補給し得る第２補給モードと
   、該現像器に該所定量よりも多いトナーを補給し得る第
   ３補給モードとを設け、現像剤のトナー濃度に基づいて
   、検出されるトナー濃度が所定の第１濃度範囲内である
   場合に該第１補給モードを選択し、該トナー濃度が該第
   １濃度範囲より低濃度である所定の第２濃度範囲内であ
   る場合に該第２補給モードを選択し、該トナー濃度が該
   第２濃度範囲より低濃度である所定の第３濃度範囲内で
   ある場合に該第３補給モードを選択することを特徴とす
   るトナー補給制御方法。
2. 【請求項２】上記第３補給モードを所定回数連続して選
   択した場合にトナーニアエンドの表示を行なうことを特
   徴とする請求項１のトナー補給制御方法。
3. 【請求項３】画像領域内の画像データを用いて感光体上
   のトナー付着領域の総面積を演算する面積演算手段と、
   該面積演算手段の演算結果に応じた量のトナーを補給す
   るためのトナー補給機構駆動条件を設定する第１補給量
   設定手段と、該第１補給量設定手段により設定されるト
   ナー補給機構駆動条件よりも多量のトナーを補給するた
   めのトナー補給機構駆動条件を設定する第２補給量設定
   手段と、該第２補給量設定手段により設定されるトナー
   補給機構駆動条件よりも多量のトナーを補給するための
   トナー補給機構駆動条件を設定する第３補給量設定手段
   と、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
   と、該トナー濃度検出手段により検出されるトナー濃度
   が所定の第１濃度範囲内である場合に該第１補給量設定
   手段を選択し、該トナー濃度が該第１濃度範囲より低濃
   度である所定の第２濃度範囲内である場合に該第２補給
   量設定手段を選択し、該トナー濃度が該第２濃度範囲よ
   り低濃度である所定の第３濃度範囲内である場合に該第
   ３補給量設定手段を選択する選択手段とを設けたことを
   特徴とする画像形成装置。