JP2003195623A

JP2003195623A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003195623A
Application number: JP2001392528A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Ota; 克哉太田; Sakushiro Tanaka; 作白田中; Masatake Hayashi; 昌毅林; Eijiro Masaki; 栄次郎正木
Original assignee: Kyocera Corp; Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Corp; Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】１成分系の現像剤としてのトナーを用いて、
適切な制御状態を得ることのできる画像形成装置を提供
すること。【解決手段】本複写機１のＣＰＵ２は、メモリ２０
と、画像データを取り込む画像データ取込部２１と、取
り込んだ画像データの印字率を積算する印字率積算部２
１ａとを備え、この印字率の積算値に基づいてトナーの
消費量を算出し、同印字率の積算値が所定値を超えたと
きに前記トナー消費量の算出値よりも小さい割合でのト
ナー補給を行うように制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、プ
リンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナー単体からなるいわゆる１成
分系の現像剤を使用する複写機では、トナーの現像部内
での沈み込み等を防止するために、トナーを同現像部内
で適当に攪拌しつつ循環している。そして、この攪拌さ
れつつ循環されるトナーのレベルを検出するために圧電
センサを設けて、この圧電センサがＬｏｗ電圧を出力す
るとトナーホッパからのトナー補給動作を実行し、Ｈｉ
電圧を出力するとそのトナー補給動作を停止するように
ＯＮ−ＯＦＦ制御を行っていた。

【０００３】ところが、このＯＮ−ＯＦＦの頻度が高く
なると安定した制御状態が得られず、例えば圧電センサ
の反応速度に起因するオーバーシュートが生じやすくな
って、現像部内のトナーが過剰となるオーバートナー状
態となってしまうことがあった。このオーバートナー状
態を回避するために、例えばトナー消費量の予測値に基
づくトナー補給を行うことが考えられる。

【０００４】そのような例として、トナーとキャリアと
からなるいわゆる２成分系の現像剤を使用する複写機で
は、画像の印字率に基づく現像剤濃度制御を行う技術が
知られている（特開2000-214672号公報、特開2000-2277
08号公報、特開2000-37902号公報、特許2937392号公
報、特許315134号公報参照）。しかし、いずれもトナー
消費量の予測値を、直接トナー補給の制御に使用するも
のではない。

【０００５】例えば、特開2000-214672号公報に開示さ
れた技術では、現像装置中のトナー濃度を検知するトナ
ー濃度センサと、転写ドラム上に形成した基準トナー像
の画像濃度を検知する画像濃度センサとを設けている。
そして、入力画像の印字率に基づいてトナーの消費量の
予測値を演算し、このトナー消費量の予測値に基づい
て、画像濃度センサの検知結果による比較的精密なトナ
ー補給制御と、トナー濃度センサの検知結果による比較
的精密でないトナー補給制御とのいずれか或いは双方を
使用するべきかを判断するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記従来技
術では、トナー消費量の予測値を、直接トナー補給の制
御に使用せず、画像濃度センサとトナー濃度センサによ
る両トナー補給制御の切換判断に使用しているにすぎな
い。すなわち、もともとトナー消費量の予測値に基づく
トナー補給の制御は、必ずしも現実のトナー消費量に対
応していないことから、画像濃度センサによるトナー補
給制御はいうにおよばず、トナー濃度センサによるトナ
ー補給制御と比べてもさらに精密でないものであり、そ
れゆえにトナー消費量の予測値を直接トナー補給に使用
することは困難であった。しかしながら、２成分系の現
像剤を使用する複写機における、トナー濃度制御（Ｔ／
Ｄ制御）では、多少オーバートナー状態となっていたと
しても、なお、その最大許容範囲でトナーを取り込むこ
とができたことから、トナー消費量の予測値に基づくト
ナー補給制御を、画像濃度センサやトナーセンサによる
トナー補給制御の補助的機能として使用することができ
た。

【０００７】これに対し、上記最大許容範囲のない、１
成分系の現像剤を使用する複写機では、現像部内がオー
バートナーとなった場合には、即機械を停止せざるをえ
ない事態となる。したがって、従来、１成分系の現像剤
を使用する複写機に、トナー消費量の予測値に基づくト
ナー補給の制御を適用することは、上記２成分系の現像
剤を使用する複写機に比べてさらに困難であった。特
に、トナー消費量の予測値の１００％付近でトナー補給
を実行したのでは、その精密な制御が困難であるため、
現像部内がオーバートナーとなって、オーバーフロー状
態となりやすい。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するもので、そ
の目的とするところは、１成分系の現像剤を使用する画
像形成装置に、トナー消費量の予測値に基づくトナー補
給制御を適用しても、適切な制御状態が得られるように
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
１成分系の現像剤としてのトナーを用いて、画像データ
に基づく画像形成を行う画像形成装置であって、現像部
内のトナーレベルを検出するトナー検出手段と、この検
出値に基づいて、トナーホッパから現像部へのトナー補
給を実行するように制御する第１の補給制御手段と、画
像データの印字率に基づいて、トナー消費量を算出する
トナー消費量算出手段と、この算出値よりも小さい割合
で、トナーホッパから現像部へのトナー補給を実行する
ように制御する第２の補給制御手段と、を備えたことを
特徴とするものである。ここで、画像データの印字率と
は、画像データに含まれる文字、記号、図形等の占める
割合をいう。

【００１０】この構成によれば、現像部内のトナーレベ
ルがトナー検出手段により検出され、この検出値に基づ
いて、トナーホッパから現像部へのトナー補給を実行す
るように制御されるとともに、画像データの印字率に基
づいて、トナー消費量が算出され、この算出値よりも小
さい割合で、トナーホッパから現像部へのトナー補給を
実行するように制御されるので、トナー検出手段の検出
値のみによるトナー補給を行った場合に比べて、より安
定した制御状態が容易に得られる。また、トナー検出手
段の反応速度に起因するオーバーシュートが生じにくく
なるので、現像部内のトナーが過剰となるオーバートナ
ー状態が容易に回避される。なお、トナー補給量の不足
分は、前記トナー検出手段の検出値に基づくトナー補給
により充足されるが、その量は僅かで済むので、さらに
オーバーシュートしにくくなる。

【００１１】前記第２の補給制御手段によるトナー補給
の開始条件は、前記第１の補給制御手段によるトナー補
給の開始条件よりもゆるやかに設定されていることとす
ることが好ましい。その場合には、トナーレベルの検出
値に基づくトナー補給よりもトナー消費量の予測値に基
づくトナー補給が開始されやすくなるので、前記トナー
検出手段の反応速度に起因するオーバーシュートがさら
に生じにくくなり、現像部内のオーバートナー状態が確
実に回避されるようになる。前記第２の補給制御手段に
よるトナー補給の開始条件としては、例えば印字率積算
値の設定値を小さくすることなどを含み、前記第１の補
給制御手段によるトナー補給の開始条件としては、例え
ばトナー検出手段による検出位置を下げることなどを含
む。

【００１２】例えば請求項２記載の発明のように、前記
第２の補給制御手段により制御されるトナー補給の割合
は、トナー消費量の算出値の約８０〜９０％であること
とすればよい。なお、この下限値としての約８０％は、
トナー検出手段による安定した制御状態を確保するよう
に決定されるものであり、前記上限値としての約９０％
は、トナー検出手段の反応速度に起因するオーバーシュ
ートによって、現像部内がオーバートナー状態とならな
いように決定されるものである。

【００１３】請求項３記載の発明のように、前記第２の
補給制御手段は、前記第１の補給制御手段がトナー補給
の実行を制御している間は、トナー補給を重ねて実行し
ないように制御することとすれば、両トナー補給が同時
に実行されて現像部内がオーバートナー状態となる事態
が確実に回避される。

【００１４】ところで、トナー検出手段としての圧電セ
ンサがＬｏｗ電圧を出力した場合には、その出力が瞬間
的なノイズや、イレギュラーな誤検出である可能性を考
慮して、０〜５秒程度のセンサ出力の無視時間を設ける
ことがある。この無視時間は、圧電センサの反応時間
（Ｈｉ→Ｌｏｗ、或いは、Ｌｏｗ→Ｈｉの切り替わりに
要する時間）が１．５〜２秒程度であることに対応させ
たものである。

【００１５】この場合、現像部内の全体としてはトナー
が不足していないにも拘わらず、圧電センサ前でのみト
ナーが不足する、いわゆる空洞化現象が生じることがあ
った。この空洞化現象は、例えば使用中にトナーホッパ
から随時新規にトナーを補給するような複写機におい
て、現像部内を長期間トナーが循環する間に、トナーの
流動性が悪化して、圧電センサ近傍に発生しやすくなる
ものであるが、その発生のメカニズムとしては、例えば
攪拌及び循環用のパドル上部材の回転動作により、圧電
センサにトナーを押し付けるように作用し、次の瞬間に
は圧電センサ前からそのトナーを掬い取るように作用す
ることによって発生するものと考えられる。かかる空洞
化現象は、トナーの流動性が低下すると発生する傾向が
ある。そして、一旦発生した空洞化現象は、同パドル上
部材の回転動作により、トナーが圧電センサ前に順次送
り込まれてくることによって解消するものと考えられ
る。

【００１６】ところが、圧電センサの反応時間（Ｈｉ→
Ｌｏｗ、或いは、Ｌｏｗ→Ｈｉの切り替わりに要する時
間）が１．５〜２秒程度であるのに対し、前記空洞化現
象による誤検出のＬｏｗ電圧の出力は、１桁以上長い時
間で発生するため、前記無視時間ではこの誤検出を防止
することができない。その結果、現像部内の全体として
はトナーが不足していないにも拘わらず、同現像部内へ
のトナー補給動作が実行されて、同現像部内に上記オー
バートナー状態が発生するおそれがあった。

【００１７】そこで、請求項４記載の発明のように、前
記第１の補給制御手段は、現像部内のトナー検出手段ま
わりでトナーの搬送動作によって一旦発生した空洞化現
象が同搬送動作によって解消されるまでの時間を超えて
同トナー検出手段が低レベルを検出した場合にトナー補
給を実行し、この実行状態でトナー検出手段が高レベル
を検出した場合に前記トナー補給を停止するように制御
することとすれば、前記空洞化現象によるトナー検出手
段の誤検出が防止される。その結果、現像部内の全体と
してトナーが不足していない場合には、同現像部内への
トナー補給動作が実行されることがなくなり、同現像部
内にオーバートナー状態が発生するおそれがなくなる。

【００１８】例えば請求項５記載の発明のように、前記
空洞化現象の発生から解消までの時間は７５秒以上であ
ることとすればよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態に係る
複写機の概略構成を示す模式図である。

【００２０】図１に示すように、この複写機（画像形成
装置の一例）１では、複写機本体１０１内において、帯
電部１０２により図中のＡ方向に回転する感光体ドラム
１０３が一様に帯電され、原稿読取部１０４により読み
取られた原稿画像に基づくレーザ走査ユニット（ＬＳ
Ｕ）１０５からのレーザビームにより感光体ドラム１０
３上に静電潜像が形成され、現像部１０６により静電潜
像にトナーが付着してトナー像が形成される。一方、用
紙が給紙機構２００から感光体ドラム１０３に向けて搬
送され、転写ローラ１０８により前記感光体ドラム１０
３表面のトナー像が用紙に転写される。そして、感光体
ドラム１０３から分離された用紙は定着ローラ対１０９
に搬送され、ここでトナー像が定着された用紙は、その
まま（或いは、スイッチバック部１１０で反転されて両
面コピーされた後に）、排出ローラ対１１１により排出
部１１２に排出される。

【００２１】なお、１１３は感光体ドラム１０３上の残
留トナー等を除去するクリーニング部、１１４は現像部
１０６に補給されるトナーを貯蔵するトナーホッパであ
る。また、トナーは１成分系の現像剤を構成している。

【００２２】以下、現像部について詳述する。図２は現
像部の詳細構成を示す斜視図であって、（ａ）は全体
図、（ｂ）はトナーセンサまわりの拡大図である。ま
た、図３は図２におけるＢ-Ｂ線断面図である。

【００２３】現像部１０６は、前記感光体ドラム１０３
上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する他
に、画像濃度の調整をも行うものであって、例えば図２
（ａ）に示すように、手前側から奥側に延びる直尺かつ
箱状の本体１０６０を有している。

【００２４】そして、本体１０６０の長手方向と直角方
向に区画されかつ両端が連通する攪拌室１０６１，１０
６２内にそれぞれ攪拌機１０６３，１０６４が回転自在
に設けられており、攪拌室１０６２に沿って長尺の現像
ローラ１０６５が回転自在に並設されている。攪拌機１
０６３，１０６４は、現像ローラ１０６５とともに、図
示しないメインモータにより回転駆動されるようになっ
ている。

【００２５】ここで、現像ローラ１０６５は、図３に示
すように、感光体ドラム１０３に対向配置されるが、そ
の内部には、永久磁石１０６５ａが回転不可能に設けら
れている。この永久磁石１０６５ａにより現像ローラ１
０６５上に後述するトナー薄層が形成される。また、図
２（ａ）における攪拌室１０６１の手前側上部には前記
トナーホッパ１１４から図示しない補給手段を使用して
トナーが補給されるトナー補給口１０６６が形成されて
いる。

【００２６】このトナー補給口１０６６から攪拌室１０
６１内に補給されたトナーが攪拌機１０６３の回転駆動
により適宜攪拌されつつ、奥側の連通部分から攪拌室１
０６２内に送り込まれる。攪拌室１０６２に送り込まれ
たトナーはさらに攪拌機１０６４の回転駆動により適宜
攪拌されつつ、手前側の連通部分から攪拌室１０６１内
に戻される。

【００２７】このようにしてトナーは両室１０６１，１
０６２内を攪拌されつつ循環されることにより搬送され
るが、このトナーの一部は、攪拌室１０６２内におい
て、回転駆動される現像ローラ１０６５上に前記永久磁
石１０６５ａにより吸着されかつブレード１０６５ｂで
規制されて形成されるトナー薄層となり、感光体ドラム
１０３上の静電潜像に適宜付着させられることにより消
費される。

【００２８】攪拌室１０６１の側壁の適所には、トナー
センサ１０６７が配設されており、トナーセンサ１０６
７により、同室１０６１内のトナーレベルを検出するよ
うになっている。このトナーセンサ１０６７は、例えば
圧電素子で構成された圧電センサであり、トナーレベル
の高／低に応じてそれぞれＨｉ／Ｌｏｗ電圧を出力する
ものである。トナーレベルは、トナーセンサ１０６７に
よる出力（検出値）に応じてトナーホッパ１１４からの
トナーがトナー補給口１０６６を介して攪拌室１０６１
に補給されることにより制御されるようになっている。

【００２９】画像濃度の調整方法は、現像バイアス電圧
を変化させると、感光体ドラム１０３上の静電潜像への
トナーの付着量が変化し、ひいては画像濃度が変化する
（バイアス電圧が高くなるほどコピー濃度は淡くなる）
ことを利用するものである。

【００３０】また、攪拌機１０６３は、図２（ｂ）に示
すように、前記攪拌室１０６１の前後両端から回転自在
に軸支された回転軸１０６３ａにトナー循環用のスクリ
ュー１０６３ｂと、トナー攪拌用のパドル１０６３ｃと
が互いに干渉しない位置でそれぞれ固定されており、さ
らにパドル１０６３ｃのトナーセンサ１０６７のセンサ
面１０６７ａに対向する部分にはクリーニング用の弾性
板１０６３ｄがその回転により同センサ面１０６７ａに
当接可能となるように突設されている。なお、攪拌機１
０６４は、前記弾性板は備えていないが、その他の点で
攪拌機１０６３と同様の構成であるので、その詳細説明
は省略する。

【００３１】そして、攪拌機１０６３において、前記メ
インモータにより回転軸１０６３ａがＣ方向に回転駆動
されると、スクリュー１０６３ｂ、パドル１０６３ｃ及
び弾性板１０６３ｄが同方向に回転する。このとき、パ
ドル１０６３ｃが、図３に示すように、トナーセンサ１
０６７に接近する方向にあるときには、パドル１０６３
ｃはその近接する側の面（表面）でもってトナーセンサ
１０６７のセンサ面１０６７ａにトナーを押し付けるよ
うに作用する。

【００３２】一方、パドル１０６３ｃが、さらに回転し
て、トナーセンサ１０６７から離間する方向にあるとき
には、パドル１０６３ｃは前記表面でもってトナーセン
サ１０６７のセンサ面１０６７ａからトナーを掬い取
り、その離間する側の面（裏面）でもって同センサ面１
０６７ａにトナーのない空洞を形成するように作用する
（いわゆる空洞化現象の発生）。

【００３３】この空洞は、スクリュー１０６３ｂの回転
によって、上流側から順次搬送されてくるトナーによっ
て埋められる結果、消滅する（いわゆる空洞化現象の消
滅）。すなわち、この空洞化現象は、攪拌機１０６３の
パドル１０６３ｃとスクリュー１０６３ｂとの回転のタ
イミングにより周期的に発生し、消滅するものである。
この空洞化現象の発生から消滅までの時間（以下、第１
の所定時間という。）は、実機を用いた下記実験によれ
ば７５秒以上であり、上述したようにトナーセンサ１０
６７として圧電素子を使用したときの同センサの反応時
間（１．５〜２秒程度）に比べてはるかに長い時間であ
ることが分かった。

【００３４】以下、実機により４０００枚のプリントを
行って確認した結果を示す。

【００３５】第１の所定時間＝０秒では、現像部１０６
の各所でトナーがオーバーフロー状態となった。また、
現像ローラ１０６５とブレード１０６５ｂとの間でトナ
ー凝集が発生した。さらに、感光体ドラム１０３上にト
ナー薄層が形成されず、画像の現像されない、いわゆる
白帯現象が発生した。

【００３６】第１の所定時間＝６０秒では、現像部１０
６の各所でトナーがオーバーフロー状態となった。ま
た、現像ローラ１０６５まわりのトナーの流動性が悪化
し、感光体ドラム１０３上にトナー薄層が形成されず、
前記白帯現象が発生した。

【００３７】第１の所定時間＝７５秒以上では、良好な
結果が得られた。すなわち、現像部１０６でトナーがオ
ーバーフロー状態とならず、現像ローラ１０６５まわり
のトナーの流動性が良くなり、かつ、感光体ドラム１０
３上にトナー薄層が形成されて、前記白帯現象も発生し
なくなった。

【００３８】図４は現像部まわりの制御系の構成を示す
ブロック図であって、この現像部１０６まわりの制御系
は、制御手段としてのＣＰＵ２を中心に、メインスイッ
チ１０７、原稿読取部１０４、トナーセンサ１０６７、
表示パネル１０４１、メインモータ１７０１等が接続さ
れている。メインモータ１７０１は、前記感光体ドラム
１０３、現像部１０６の攪拌機１０６３，１０６４や現
像ローラ１０６５等を適当なギヤ列等を介して回転駆動
するものである。

【００３９】ＣＰＵ２は、メモリ２０と、原稿読取部１
０４で読み取った画像データを取り込む画像データ取込
部２１と、この取り込んだ画像データの印字率を積算す
る印字率積算部２１ａと、この印字率の積算値に基づい
てトナーの消費量を算出するトナー消費量算出部（トナ
ー消費量算出手段）２２と、前記印字率の積算値が所定
値（例えば４０％）を超えたか否かを判断する印字率判
断部２３と、後述するトナー補給モードＡ，Ｂを切り換
るためのフラグがＯＮか否かを判断するフラグ判断部２
３ａと、トナーセンサ１０６７の各検出値を所定周期で
サンプリングするサンプリング部２４と、サンプリング
されたトナーセンサ１０６７の検出値がＬｏｗ電圧であ
るか否かを判断するＬｏｗ判断部２５と、Ｌｏｗ電圧で
あると判断された場合にこのＬｏｗ電圧が第１の所定時
間継続しているか否かを判断するＬｏｗカウンタ部２６
と、前記印字率の積算値が所定値を超えたと判断された
ときに前記トナー消費量の算出値よりも小さい割合（以
下、第２の補給量という。）でトナー補給動作を実行さ
せる第２の補給制御手段としての機能、及び、前記カウ
ント値が第１の所定時間継続していると判断された場合
にトナーホッパ１１４から現像部１０６へのトナーの補
給を前記トナー消費量の算出値（以下、第１の補給量と
いう。）で実行させる第１の補給制御手段としての機能
からなるトナー補給制御部２７と、このトナー補給の実
行開始から第２の所定時間内にトナーセンサ１０６７の
検出値がＨｉ電圧となったか否かを判断するＨｉ判断部
２８と、この検出値が第２の所定時間内にＨｉ電圧とな
らなかったと判断された場合に「トナーエンプティ」を
表示パネル１０４１上に表示する表示制御部２９とを備
えている。

【００４０】ここで、印字率は、画像データに含まれる
文字、記号、図形等の占める割合をいうが、印字率積算
部２１ａは、例えば転写紙１枚分の画像データに含まれ
る黒画素数をいわゆるビデオカウントすることにより、
印字率を累積し、また、トナー消費量算出部２２は、メ
モリ２０に予め記憶された印字率の積算値とトナーの消
費量との関係に、前記カウントされた印字率の積算値を
適用することによって、トナー消費量を算出し、このト
ナー消費量に基づいて前記第２の補給量を算出する。さ
らに、トナー補給制御部２７は、一旦トナー補給動作を
開始した場合には、所定の条件下でそのトナー補給動作
を停止させる。

【００４１】なお、各要素２１〜２９は、例えばメモリ
２０から読み出されてＣＰＵ２内に構築される各種実行
プログラムによって具現化される。第２の補給量は、ト
ナー消費量の算出値に対して８０〜９０％程度に設定さ
れるが、この下限値としての約８０％は、トナーセンサ
１０６７による安定した制御状態を確保するように決定
されるものであり、前記上限値としての約９０％は、ト
ナーセンサ１０６７の反応速度に起因するオーバーシュ
ートにより、現像部１０６内のトナーが過剰となるオー
バートナー状態とならないように決定されるものであ
る。

【００４２】第１の所定時間は、現像部１０６内のトナ
ーセンサ１０６７まわりでトナーの攪拌及び循環動作に
よって一旦発生したトナーの空洞化現象が両動作によっ
て解消されるまでの時間であって、上記したように、実
験により求められるが、ここではその第１の所定時間と
して予定された時間が予めメモリ２０に記憶されている
ものとする。

【００４３】第２の所定時間は、トナーホッパ１１４に
トナーがあれば、そのトナーが現像部１０６のトナー補
給口１０６６を介して補給され始めて、現像部１０６内
で攪拌されつつ循環される間に、徐々に現像部１０６内
のトナーレベルが高くなって、トナーセンサ１０６７が
Ｈｉ電圧を出力するようになるまでの時間であるが、こ
こではその予定時間（例えば９０秒）が予めメモリ２０
に記憶されているものとする。

【００４４】また、前記Ｌｏｗ／Ｈｉ電圧についても、
予めメモリ２０に記憶しておいたそれぞれの設定値（設
定値１，２）を基準として判断されるものとする。

【００４５】以下、現像部まわりの動作を詳述する。図
５は現像部まわりの動作を示すフローチャート、図６は
トナー補給モードＡでの動作を示すフローチャート、図
７はトナー補給モードＢでの動作を示すフローチャート
である。ここで、トナー補給モードＡは、前記トナー補
給制御部２７の第２の補給制御手段としての機能により
画像データに含まれる印字率の積算値に基づくトナー補
給制御を行うためのモードであり、トナー補給モードＢ
は、同トナー補給制御部２７の第１の補給制御手段とし
ての機能によりトナーセンサ１０６７の検出値に基づく
トナー補給制御を行うためのモードである。

【００４６】図５において、まずメインスイッチ１０７
がＯＮされることにより、複写機１の電源が投入される
と、初期設定がなされる（ステップＳ１０）。この初期
設定では、例えばフラグがＯＦＦである等の各種デフォ
ルトの設定等が行われる。そして、しばらくすると、コ
ピー可能な状態となって、トナー補給モードＡ，Ｂがパ
ラレルに実行される。

【００４７】（トナー補給モードＡ）このトナー補給モ
ードＡでは、図６に示すように、まず原稿読取部１０４
で読み込んだ画像データが画像データ取込部２１で取り
込まれる（ステップＳ２１）。この取り込まれた画像デ
ータの印字率の積算値が印字率積算部２１ａで算出され
る（ステップＳ２２）。

【００４８】ついで、トナー消費量算出部２２で、印字
率の積算値からトナー消費量が算出され（ステップＳ２
３）、このトナー消費量から第２の補給量が算出される
（ステップＳ２４）。

【００４９】そして、印字率判断部２３で、印字率の積
算値が４０％以上となったか否かが判断される（ステッ
プＳ２５）。ここで、印字率の積算値が４０％未満であ
ると判断されると、ステップＳ２１に戻る。一方、印字
率の積算値が４０％以上となったと判断されると、トナ
ー補給制御部２７により前記第２の補給量でのトナー補
給が開始される（ステップＳ２６）。このトナー補給で
は、トナーホッパ１１４から図示しない補給手段によっ
て現像部１０６のトナー補給口１０６６にトナーが送り
まれることによりその補給が行われる。なお、この場
合、トナー補給量が不足するので、トナーレベルは徐々
に低下する。

【００５０】ついで、フラグ判断手段２３ａでフラグが
ＯＮか否かが判断される（ステップＳ２７）。そして、
フラグがＯＮでないと判断されると、ステップＳ２１に
戻る。一方、フラグがＯＮであると判断されると、トナ
ー補給制御部２７の働きにより第２の補給量でのトナー
補給が停止されてから（ステップＳ２８）、リターンす
る。前記ステップＳ２７でフラグがＯＮであるか否かを
判断するのは、トナー補給モードＡでトナー補給が実行
されている間に、後述するトナー補給モードＢでのトナ
ー補給が重ねて実行されることにより、トナーが過補給
となるのを防止するためである。ただし、最初のループ
では、フラグがＯＦＦとなっているから、ステップＳ２
７では、フラグがＯＮでないと判断される。

【００５１】そして、このフラグがＯＮであると判断さ
れない限り、前記ステップＳ２１〜Ｓ２６が繰り返され
て、トナー補給モードＡでのトナー補給が実行される。
このトナー補給モードＡによるトナー補給の開始条件
は、上記のように例えば印字率累積値のしきい値を４０
％程度と小さくすることなどによって、その開始がされ
やすいように設定されており、一方、トナー補給モード
Ｂによるトナー補給の開始条件は、例えばトナーセンサ
１０６７による低レベル（Ｌｏｗ）の検出位置を低くす
ることなどによって、その開始がされにくいように設定
されている。すなわち、本実施形態では、トナー補給モ
ードＡによるトナー補給の開始条件は、トナー補給モー
ドＢによるトナー補給の開始条件よりもゆるやかに設定
されており、これによりトナーセンサ１０６７の検出値
に基づくトナー補給よりもトナー消費量の予測値に基づ
くトナー補給が開始されやすくなるので、トナーセンサ
１０６７の反応速度に起因するオーバーシュートが生じ
にくくなり、現像部１０６内のオーバートナー状態が確
実に回避される。

【００５２】（トナー補給モードＢ）このトナー補給モ
ードＢでは、図７に示すように、サンプリング部２４に
より、所定周期でトナーセンサ１０６７の出力（以下、
Ｖｔという。）のサンプリングが行われる（ステップＳ
３１）。所定周期はいわゆるエリアジングを起こさない
ように設定されるものであって、本実施形態では例えば
５０ｍｓとされている。

【００５３】ついで、Ｌｏｗ判断部２５により、Ｖｔが
Ｌｏｗ電圧であるか否かが判断される（ステップＳ３
２）。この判断は、上述したように、予めメモリ２０に
記憶しておいた設定値１を基準になされる。例えばＶｔ
と設定値１とを比較して、Ｖｔが設定値１よりも小さい
ときに、そのＶｔはＬｏｗ電圧であると判断され、Ｖｔ
が設定値１以上のときに、そのＶｔはＬｏｗ電圧でない
と判断される。

【００５４】ここでＶｔがＬｏｗ電圧でないと判断され
ると、前記ステップＳ３１に戻るが、ＶｔがＬｏｗ電圧
であると判断されると、Ｌｏｗカウント部２６により、
そのＶｔが９０秒間継続しているか否かが判断される
（ステップＳ３３）。この判断は、例えばステップＳ３
２でＶｔがＬｏｗ電圧であると判断された回数がカウン
トされ、このカウント数が連続して１８００（＝９０÷
０．０５）に達したときに、Ｖｔが９０秒間継続してい
ると判断され、カウントがその途中で中断されたとき
に、Ｖｔが９０秒間継続していないと判断される。そし
て、Ｖｔが９０秒間継続していないと判断されると、前
記ステップＳ３１に戻るが、Ｖｔが９０秒間継続してい
ると判断されると、フラグがＯＮとされてから（ステッ
プＳ３４）、次のステップＳ３５に進む。

【００５５】このステップＳ３５では、トナー補給制御
部２７により、第１の補給量にてトナー補給が実行され
る。このトナー補給中には、トナー不足によるコピー不
良を回避するため、コピー不能な状態とされるのが好ま
しい。

【００５６】そして、Ｈｉ判断部２８により、前記トナ
ー補給の実行が開始してから９０秒経過するまでの間に
ＶｔがＨｉになったか否かが判断される（ステップＳ３
６）。この判断は、上述したように、予めメモリ２０に
記憶しておいた設定値２を基準になされる。例えばＶｔ
と設定値２とを比較して、前記トナー補給の実行が開始
してから９０秒経過するまでの間にＶｔが設定値２より
も小さいままであるときに、この９０秒経過後にそのＶ
ｔはＨｉ電圧になっていないと判断され、前記トナー補
給の実行が開始してから９０秒経過するまでの間にＶｔ
が設定値２以上となったときに、そのＶｔはＨｉ電圧に
なっていると判断される。

【００５７】ここで、ＶｔがＨｉになっていると判断さ
れると、トナー補給制御部２７による第１の補給量での
トナー補給が停止され（ステップＳ３７）、フラグをＯ
ＦＦにしてから（ステップＳ３７ａ）、ステップＳ３１
に戻るが、このときコピー不可能な状態となっていれ
ば、再度コピー可能な状態とされる。

【００５８】一方、ＶｔがＨｉになっていないと判断さ
れると、この場合もトナー補給制御部２７による第１の
補給量でのトナー補給が停止される（ステップＳ３
８）。ただし、このときにコピー不可能な状態となって
いれば、その状態は維持されるものとする。

【００５９】そして、表示制御部２９により、表示パネ
ル１０４１上に「トナーエンプティ」の表示がなされて
から（ステップＳ３９）、リターンし、両モードＡ，Ｂ
における一連の作業が終了する。この表示により、ユー
ザにトナーホッパ１１４の交換が促されるので、ユーザ
はタイミングよくそのトナーホッパ１１４を交換するこ
とができる。

【００６０】以上のように、本実施形態によれば、取り
込んだ画像データに含まれる印字率が積算され、この印
字率の積算値に基づいてトナーの消費量が算出され、前
記印字率の積算値が４０％を超えたときに前記第２の補
給量でのトナー補給動作が行われるように制御されるの
で、トナーセンサ１０６７の検出値のみによるトナー補
給を行った場合に比べて、より安定した制御状態が容易
に得られる。また、トナー検出手段の反応速度に起因す
るオーバーシュートが生じにくくなるので、現像部内の
トナーが過剰となるオーバートナー状態が容易に回避さ
れる。このときのトナー補給量の不足分は、前記トナー
センサ１０６７の検出値に基づくトナー補給により充足
されるが、その量は僅かで済むので、さらにオーバーシ
ュートしにくくなる。

【００６１】また、現像部１０６内のトナーセンサ１０
６７まわりで攪拌及び循環動作によって一旦発生したト
ナーの空洞化現象が両動作によって解消されるまでの第
１の所定時間を超えて同トナーセンサ１０６７が低レベ
ルを検出した場合にトナー補給動作が開始し、トナーセ
ンサ１０６７が高レベルを検出した場合にトナー補給動
作を停止するように制御されるので、前記空洞化現象に
よる誤検出が防止される。その結果、現像部１０６内の
全体としてトナーが不足していない場合には、同現像部
１０６内へのトナー補給動作が実行されることがなくな
り、同現像部１０６内のオーバートナー状態が発生する
おそれがなくなる。

【００６２】なお、上記実施形態では、印字率の積算値
のしきい値である所定値を４０％としているが、この値
は、経験的に設定されたものであり、必ずしも一定値と
する必要もない。また、上記実施形態では、印字率の累
積値は、例えば転写紙１枚分の画像データごとから逐次
算出した値を用いているが、数枚分の画像データからの
印字率の累積値を平均して用いてもよい。

【００６３】また、上記実施形態では、フラグのＯＮで
トナー補給モードＡから同モードＢへの切り換えを行っ
ているが、フラグのＯＦＦで同切り換え動作を行うよう
にしてもよいし、さらに別の情報（例えばステップＳ３
３のＹＥＳ信号）を用いて同切り換え動作を行うように
してもよい。

【００６４】また、上記実施形態では、空洞化現象が発
生して消滅するまでの第１の所定時間は、トナーの流れ
方によって多少なりとも変化するものである。したがっ
て、上述した９０秒にはこの変化を見込んで安全サイド
に設定している。

【００６５】また、上記実施形態では、トナーセンサ１
０６７は圧電センサであるので、圧電センサの反応時間
（Ｈｉ→Ｌｏｗ、或いは、Ｌｏｗ→Ｈｉの切り替わりに
要する時間）が１．５〜２秒程度である。これに対し、
前記空洞化現象による誤検出のＬｏｗ電圧の出力は、１
桁以上長い時間で発生するため、従来例における０〜５
秒程度の無視時間では回避不能であった空洞化現象によ
る誤検出が確実に防止される。ただし、トナーセンサ１
０６７として、透磁率センサ等の他種類のセンサを使用
してもよいのはもちろんである。その場合には、反応時
間がさらに短いことが多いので、上記と同様の時間設定
で足りるものと考えられる。

【００６６】また、上記実施形態では、複写機を用いて
説明しているが、これに限られず、本発明は、ファクシ
ミリやプリンタなど、電子写真方式の画像形成装置に適
用することができる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１，２記載の発明によれば、トナ
ー検出手段の検出値のみによるトナー補給を行った場合
に比べて、より安定した制御状態を得ることができる。
また、トナー検出手段の反応速度に起因するオーバーシ
ュートが生じにくくなるので、現像部内がオーバートナ
ー状態となるのを防止できる。なお、トナー補給量の不
足分は、前記トナー検出手段の検出値に基づくトナー補
給により充足されるが、その量は僅かで済むので、さら
にオーバーシュートしにくくなる。

【００６８】請求項３記載の発明によれば、両トナー補
給が同時に実行されて現像部内がオーバートナー状態と
なる事態を確実に防止できる。

【００６９】請求項４，５記載の発明によれば、前記空
洞化現象によるトナー検出手段の誤検出が防止される。
その結果、現像部内の全体としてトナーが不足していな
い場合には、同現像部内へのトナー補給動作が実行され
ることがなくなり、同現像部内にオーバートナー状態が
発生するおそれがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る複写機の概略構成を
模式的に示す図である。

【図２】複写機の現像部の詳細構成を示す斜視図であっ
て、（ａ）は全体図、（ｂ）はトナーセンサまわりの拡
大図である。

【図３】図２におけるＢ-Ｂ線断面図である。

【図４】現像部まわりの制御系を示すブロック図であ
る。

【図５】現像部まわりの動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】トナー補給モードＡでの動作を示すフローチャ
ートである。

【図７】トナー補給モードＢでの動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１複写機（画像形成装置）１０１複写機本体１０３感光体ドラム１０４１表示パネル１０６現像部１０６３，１０６４攪拌機１０６５現像ローラ１０６７トナーセンサ（トナー検出手段）２ＣＰＵ（制御手段）２０メモリ２１画像データ取込部２１ａ印字率積算部２２トナー消費量算出部（トナー消費量算出手段）２３印字率判断-------------------------------部２３ａフラグ判断部２４サンプリング部２５Ｌｏｗ判断部２６Ｌｏｗカウンタ部２７トナー補給制御部（第１，第２の補給制御手段）２８Ｈｉ判断部２９表示制御部

フロントページの続き (72)発明者田中作白大阪市中央区玉造１丁目２番28号京セラミタ株式会社内 (72)発明者林昌毅大阪市中央区玉造１丁目２番28号京セラミタ株式会社内 (72)発明者正木栄次郎大阪市中央区玉造１丁目２番28号京セラミタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DB01 DD07 DE07 EA06 2H077 AA11 AB03 AC02 DA08 DA10 DA36 DA57 DB02 DB10 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１成分系の現像剤としてのトナーを用い
て、画像データに基づく画像形成を行う画像形成装置で
あって、現像部内のトナーレベルを検出するトナー検出手段と、この検出値に基づいて、トナーホッパから現像部へのト
ナー補給を実行するように制御する第１の補給制御手段
と、画像データの印字率に基づいて、トナー消費量を算出す
るトナー消費量算出手段と、この算出値よりも小さい割合で、トナーホッパから現像
部へのトナー補給を実行するように制御する第２の補給
制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記第２の補給制御手段により制御され
るトナー補給の割合は、トナー消費量の算出値の約８０
〜９０％であることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項３】前記第２の補給制御手段は、前記第１の
補給制御手段がトナー補給の実行を制御している間は、
トナー補給を重ねて実行しないように制御することを特
徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記第１の補給制御手段は、現像部内の
トナー検出手段まわりでトナーの搬送動作によって一旦
発生した空洞化現象が同搬送動作によって解消されるま
での時間を超えて同トナー検出手段が低レベルを検出し
た場合にトナー補給を実行し、この実行状態でトナー検
出手段が高レベルを検出した場合に前記トナー補給を停
止するように制御することを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】前記空洞化現象の発生から解消までの時
間は７５秒以上であることを特徴とする請求項４記載の
画像形成装置。