JP2005077622A

JP2005077622A - 画像形成装置および複写装置

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Publication number: JP2005077622A
Application number: JP2003306606A
Authority: JP
Inventors: Mugijirou Uno; 麦二郎宇野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP4185834B2

Abstract

【課題】補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制する。
【解決手段】電子写真方式を用いて画像データに基づくトナー像を形成するトナー像形成手段に対してトナーを補給するトナー補給手段を備える画像形成装置であって、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（ステップＳ３のＹ）、かつ、このトナー補給量が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（ステップＳ４のＹ）、補給上限値分の量のトナーを補給し、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（ステップＳ３のＹ）、かつ、このトナー補給量が補給上限値を下回る場合には（ステップＳ４のＮ）このトナー補給量分のトナーを補給するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置および複写装置に関する。

従来では、電子写真方式の画像形成装置においては、予め取得したトナー補給時間とトナー補給量との関係を近似する近似式を用いて、トナー補給量に対するトナー補給時間を決定し、このトナー補給時間に応じてトナー補給量を制御するようにしたものがある。

しかし、このような画像形成装置においては、補給するトナー量が少ないとトナーの補給が不安定となり、同一のトナー補給時間で補給されたにも拘わらず、補給されたトナー量にバラツキが生じてしまうことがある。このような事態は、例えば、トナー消費量の少ない画像を多く通紙した等に発生し、補給されるトナー量が不安定なため形成された画像濃度が変動してしまうという不具合を発生させる。

また、従来では、補給（消費）したトナー量に基づくデータ（トナー補給（消費）量データ）を用いてトナーエンド・ニアエンドを判定するような画像形成装置がある。このような画像形成装置においては、上述した不具合が発生していると、トナーエンド・ニアエンドの判定をする場合に正確なトナー補給（消費）量を把握することができず、トナーエンド・ニアエンドの誤判定してしまうことがある。

この対策として、画像が記録されるシート材１枚毎にトナーを補給させるのではなく、計算で求めた補給量を閾値まで溜め一度に補給させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２６８３４５公報

ところが、特許文献１に記載された技術では、黒地率の高い画像を出力させる場合は問題ないが、黒地率の低い画像を出力させる場合に、以下に説明するような不具合が発生することがある。

すなわち、従来の画像形成装置では、例えば５００枚分等、複数枚分の画像を形成することができる量のトナーを一度に補給してしまうため、この５００枚分の画像を形成する間での濃度ムラや地汚れが発生してしまうことがある。

このような異常画像の発生原因としては、複数枚分の画像を形成することができる量のトナーを一度に補給することで現像剤中に含有されるトナー濃度が急激に上昇するにも拘わらず、形成すべき画像における黒地率が低いためにトナー濃度が高い状態がいつまでも続いてしまうという点が挙げられる。また、複数枚分の画像を形成することができる量のトナーを一度に補給することによりトナーの攪拌不足が生じ、トナーの帯電量が充分に立ち上がっていない状態になってしまうという点を挙げることができる。

しかしながら従来の画像形成装置では、この対策として一度に補給するトナー量を少なくしてしまうと、黒字率の高い画像が連続した場合のトナー補給が追従せずに、濃度低下を起こしてしまう。

本発明の目的は、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制することである。

請求項１記載の発明の画像形成装置は、電子写真方式を用いて画像データに基づくトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段に対してトナーを補給するトナー補給手段と、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トナー補給量を取得する補給量取得手段と、前記トナー補給量が予め規定された補給下限値を上回るか下回るかを判断する不足判断手段と、前記トナー補給量が前記補給下限値を上回る場合に、このトナー補給量が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か下回るかを判断する過剰判断手段と、前記トナー補給量が前記補給上限値を上回る場合には前記補給上限値分の量のトナーを補給し、前記トナー補給量が前記補給上限値を下回る場合にはこのトナー補給量分のトナーを補給するように前記トナー補給手段が補給するトナー量を制御する補給制御手段と、を具備する。

したがって、補給するトナー量が不安定になりがちな補給下限値から、過剰な量のトナーが供給されることにより地汚れ等が発生しやすくなる補充上限値までの範囲でトナー補給が行なわれる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記トナー補給量が前記補給下限値を下回る場合に、このトナー補給量を不足トナー量として記憶領域に累積記憶する記憶手段を具備し、前記補給量取得手段は、前記トナー消費量と累積記憶された前記不足トナー量とを加算することで前記トナー補給量を取得する。

したがって、トナー消費量と累積記憶された不足トナー量とを加算したトナー補給量が補給下限値を超過した場合にはトナー補給が行なわれる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、画像データに基づいて形成されるトナー像の黒地部分がシート状の記録媒体の１枚当たりに占める割合である黒地率と、この画像データに基づいてトナー像が形成される記録媒体の枚数とに基づき、１枚当たりの記録媒体に形成されるトナー像の平均的な黒地率である平均黒地率を取得する平均黒地率取得手段と、前記平均黒地率に応じて前記補給上限値を設定する補給上限値設定手段と、を具備する。

したがって、例えば、黒地率が高い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を大きく設定し、黒地率が低い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を小さく設定することにより、トナー像を形成する度に変動するトナー消費量に応じて、補給するトナー量を追従させることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記トナー像形成手段におけるトナー濃度を取得するトナー濃度取得手段と、画像データに基づく一連のトナー像形成動作に際しての前記トナー濃度の変化量と、この画像データに基づいてトナー像が形成される記録媒体の枚数とに基づき、１枚当たりの記録媒体に対するトナー像形成動作に際しての前記トナー濃度の変化量である平均トナー濃度変化量を取得する平均トナー濃度変化量取得手段と、前記平均トナー濃度変化量に応じて前記補給上限値を設定する補給上限値設定手段と、を具備する。

請求項５記載の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記トナー像形成手段におけるトナー濃度を取得するトナー濃度取得手段と、前記トナー補給量が前記補給下限値を上回る場合に取得される前記トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回るか下回るかを判断する濃度判断手段と、を具備し、前記記憶手段は、前記トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回る場合に累積記憶した前記不足トナー量をクリアする。

したがって、トナー補給量が補給下限値を上回っていても、例えば、画像形成装置の環境条件が変化してトナー像形成手段におけるトナー濃度が変化する等によって、トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回る場合には、記憶領域に累積記憶した不足トナー量がクリアされる。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一に記載の画像形成装置において、前記トナー補給手段は、前記トナー像形成手段に対して重合トナーを補給する。

したがって、表面形状が滑らかであることに起因する重合トナーでの摩擦帯電性を向上させ、重合トナーを用いたトナー像形成に際しての地汚れ等の不具合の発生を低減することができる。

請求項７記載の発明の複写装置は、原稿画像を読み取る画像読取装置と、読み取った原稿画像に基づく画像データに応じた画像形成動作を行なう請求項１ないし６のいずれか一に記載の画像形成装置と、を具備する。

したがって、請求項１ないし６のいずれか一に記載の発明の作用を奏する複写装置を得ることが可能になる。

請求項１記載の発明の画像形成装置によれば、補給するトナー量が不安定になりがちな補給下限値から、過剰な量のトナーが供給されることにより地汚れ等が発生しやすくなる補充上限値までの範囲でトナー補給が行なわれるので、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、トナー消費量と累積記憶された不足トナー量とを加算したトナー補給量が補給下限値を超過した場合にはトナー補給が行なわれるので、トナー消費量のみに基づいて取得されるトナー補給量が補給下限値に対して不足している場合にも、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の画像形成装置において、例えば、黒地率が高い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を大きく設定し、黒地率が低い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を小さく設定することにより、トナー像を形成する度に変動するトナー消費量に応じて、補給するトナー量を追従させることができるので、トナー像を形成する度にトナー消費量が変動した場合にも、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１または２記載の画像形成装置において、例えば、黒地率が高い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を大きく設定し、黒地率が低い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を小さく設定することにより、トナー像を形成する度に変動するトナー消費量に応じて、補給するトナー量を追従させることができるので、トナー像を形成する度にトナー消費量が変動した場合にも、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の画像形成装置において、トナー補給量が補給下限値を上回っていても、例えば、画像形成装置の環境条件が変化してトナー像形成手段におけるトナー濃度が変化する等によって、トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回る場合には、記憶領域に累積記憶した不足トナー量がクリアされるので、画像形成装置の環境条件が変化して、累積した不足トナー量を加味する程のトナー量が不必要になった場合のトナーの過補給を防止し、過剰なトナーが飛散し地汚れ等の不具合の発生を防止することができる。

請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一に記載の画像形成装置において、表面形状が滑らかであることに起因する重合トナーでの摩擦帯電性を向上させ、重合トナーを用いたトナー像形成に際しての地汚れ等の不具合の発生を低減することができるので、粉砕トナーと比較して、特に、トナー過補給状態での地汚れが発生し易い重合トナーを用いた場合にも、地汚れを抑制した高品質のトナー像を形成することができる。

請求項７記載の発明の複写装置によれば、請求項１ないし６のいずれか一に記載の発明の効果を奏する複写装置を得ることができる。

本発明を実施するための最良の一実施の形態について図１ないし図５を参照して説明する。本実施の形態は、電子写真方式の画像形成装置への適用例を示す。

図１は、本発明を実施するための最良の一実施の形態の画像形成装置を示す縦断面図である。本実施の形態の画像形成装置１は、図１に示すように、シート状の記録媒体であるシート・ＯＨＰフィルム等の複数のシート材２を積層保持するシートバンク３と、画像を形成する画像形成ユニット４と、内部に搬入されたシート材２の表裏を反転させて搬出するスイッチバック装置５とを備えている。

まず、シートバンク３について説明する。シートバンク３は、シート材２を収納するシートカセット６を多段に備える。各シートカセット６には、各シートカセット６に積層保持されるシート材２を１枚ずつに分離給送する給紙機構７が、それぞれ設けられている。多段に備えるシートカセット６の一端側は、画像形成ユニット４が備えるシート材搬送路８へ連通されている。

次に、画像形成ユニット４について説明する。画像形成ユニット４の本体ケース９の中には、シートバンク３からトナー像形成手段としてのプリンタエンジン１０、定着部１１を経由して排紙スタッカ部１２またはスイッチバック装置５に至るシート材搬送路８が形成されている。

プリンタエンジン１０は、感光体１３を備えている。この感光体１３の周囲には、感光体１３表面を一様に帯電する帯電器１４、画像データに基づき感光体１３表面を露光走査する露光器１５、感光体１３表面にトナーを付着させる現像器１６、感光体１３表面に付着するトナー（トナー像）をシート材に転写する転写器１７、および、感光体１３表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置１８等が設けられている。

露光器１５は、レーザ光源（図示せず）、走査用の回転多面鏡、ポリゴンモータ、ｆθレンズ（いずれも符号を省略する）等によって構成される走査光学系１９を備えている。

現像器１６は、図２に示すように、現像器１６のトナーを収容するケース２０を備えている。ここで、図２は現像器１６を示しており、（ａ）は全体を示す説明図、（ｂ）は断面図である。このケース２０内には、ケース２０内のトナーを攪拌するパドル２１が設けられている。パドル２１の一端側はケース２０外に設けられた給紙現像モータ２２に連結されたギア機構２２ａが連結されている。パドル２１は、給紙現像モータ２２を回転させることによって回転駆動され、ケース２０内のトナーを攪拌する。ケース２０内には、ケース２０内のトナー濃度に応じて出力が変化する図示しないトナー濃度センサが設けられている。

現像器１６のケース２０には、現像器１６の内側と外側とを連通させるトナー受け入れ口２３（図４参照）と、トナーボトル３０（図３参照）の装着に際してのピン４２（後述）の移動軌跡に干渉する位置に位置付けられたＰＣＵ突起部４３（図３参照）と、が設けられている。このＰＣＵ突起部４３は、トナーボトル３０の装着に際してのピン４２の移動方向に対して、移動方向に沿って斜めに傾斜している。

現像器１６のケース２０内には、本体ケース９に設けられたトナー補給手段としてのトナー補給機構２４からトナーが補給される。

定着部１１は、加圧ローラと加熱ローラ（いずれも符号を省略する）とを備えており、トナー像が転写されたシート材２に対して加熱および加圧することで、転写されたトナー像をシート材２に定着させる。

次に、スイッチバック装置５について説明する。スイッチバック装置５のケース２５は、図１に示すように、本体ケース９に対して、図１中右側に取り付けられている。

ケース２５内には、画像形成ユニット４から供給されたシート材２を反転させて、再度画像形成ユニット４に給紙するための用紙反転機構２６が設けられている。用紙反転機構２６は、用紙反転通路２７や、この用紙反転通路２７中でシート材２を搬送する複数のローラ２８および切替爪２９等を備えている。用紙反転通路２７の一端はプリンタエンジン１０よりシート材搬送方向上流側でシート材搬送路８に連通し、用紙反転通路２７の他端はプリンタエンジン１０よりシート材搬送方向下流側でシート材搬送路８に連通している。

ここで、トナー補給機構２４について図３を参照して説明する。図３は、トナー補給装置２４を示しており、（ａ）は全体の概略構成、（ｂ）および（ｃ）はその一部を示している。トナー補給機構２４は、図３に示すように、トナーを収容するトナーボトル３０と、トナーボトル３０に収容されたトナーをトナーボトル３０外へ供給する供給機構３１とを備えている。

トナーボトル３０内には、重合トナーが収容されている。重合トナーは、水溶液中で顔料とワックス粒子を結合させる乳化重合樹脂粒子を化学反応させ加熱形成することによって製造されるトナーである。

トナーとしては、粉砕処理で製造された粉砕トナーもあるが、この粉砕トナーは細分化に限度がある。また、粉砕の過程でトナー粒子の形状が揃わず、ドットの品質向上が困難となる傾向がある。

これに対し、重合トナーは、粉砕トナーとは正反対の製法で製造されているため、トナー粒子の極小化と均一化を実現することができる。また、重合トナーは、トナー粒子中にワックス粒子が混合されているためオイルを使わずに出力でき、例えば、カラープリンタにおいての不具合とされる表面のギラツキを抑えることができるという利点を有している。

トナーボトル３０は、収容するトナーを排出するための開口３２と、この開口３２を開放可能に閉塞するキャップ３３とを備えている。

供給機構３１は、トナーボトル３０の開口３２を開放／閉塞するようにキャップ３３を変位可能なチャック３４と、トナーボトル３０の開口３２を開放／閉塞するようにチャック３４を変位させるセットレバー３５とを備えている。セットレバー３５は、支軸３６を中心として回動可能に設けられており、図３（ａ）に示す閉塞位置または図３（ｂ）に示す開放位置に選択的に位置付けられる。チャック３４は、図３（ａ）に示す閉塞位置に位置付けられたセットレバー３５を支軸３６を中心として回動させて図３（ｂ）に示す開放位置に位置付けることによりトナーボトル３０の開口３２を開放させる。チャック３４および開口３２は、トナー補給機構２４が備えるカバー３７によって覆われている。これにより、チャック３４を変位させトナーボトル３０の開口３２を開放／閉塞させた場合にもトナーが周囲に飛散することはない。

トナー補給機構２４のカバー３７には、カバー３７の内側と外側とを連通させる供給口３８と、この供給口３８を選択的に開放／閉塞するシャッタ機構３９とが設けられている。

シャッタ機構３９は、供給口３８を開放する開放位置と供給口３８を閉塞する閉塞位置とに変位可能に設けられたシャッタ４０と、このシャッタ４０を閉塞位置に位置付けるように付勢するスプリング４１と、現像器１６側へ向けて突出するピン４２とを有している。トナーボトル３０の装着に際し、ピン４２は、トナーボトル３０の装着に際してのトナーボトル３０のスライドに伴ってＰＣＵ突起部４３に当接し、斜面に沿って変位する。すなわち、トナーボトル３０の装着に際してトナーボトル３０を挿入すると、スプリング４１の付勢力に抗いながら、ピン４２がＰＣＵ突起部４３に沿って図３（ｃ）中上方にスライドされ、このピン４２のスライドによってシャッタ４０が開放位置に位置付けられる。

また、トナー補給機構２４は、装着位置に装着された状態のトナーボトル３０に係合する係合ピン４４と、この係合ピン４４を回転させるボトル駆動モータ４５とを備えている。トナーボトル３０内に収容されたトナーは、トナーボトル３０が装着された状態でボトル駆動モータ４５を回転させることにより、開口３２からカバー３７内を経由して供給口３８から現像器１６へ向けて排出される。供給口３８から排出されたトナーは、トナー受け入れ口２３を介して現像器１６に補給される。以降、本実施の形態では、この一連の動作をトナー補給動作とする。本実施の形態では、ボトル駆動モータ４５の駆動時間を調整することによって、トナー補給動作によって供給されるトナー量（トナー供給量）を調整することができる。

加えて、特に図示しないが、画像形成装置１は、画像形成装置１が備える各部を駆動制御する制御系を備えている。制御系は、ＣＰＵや記憶手段としての各種メモリをバスライン接続することによって構成されるマイクロコンピュータを主体として実現されている。制御系は、例えば、トナー濃度センサからの出力に基づいて、ケース２０内のトナー濃度を取得する。ここに、トナー濃度取得手段が実現される。

制御系におけるメモリには、後述するトナー補給処理を実行可能とする制御プログラム等が格納されている。メモリには、後述するトナー補給処理に際して計算した不足トナー量Ｔｎｒ２が格納される記憶エリアが確保されている。メモリには、トナー補給装置が安定して補給することができる最低のトナー補給量（トナー補給最低量）ＴｎｒＬおよび１回のトナー補給動作によって供給するトナー補給量の上限値ＴｎｒＭ等が格納されている。本実施の形態では、トナー補給最低量ＴｎｒＬが補給下限値であり、トナー補給量の上限値ＴｎｒＭが補給上限値である。メモリには、後述するトナー補給処理を１枚のシート材に画像を形成する毎に行なったり複数枚の画像を形成する毎に行なったりといったように、画像形成枚数に対するトナー補給動作の実行頻度を決定するモードが設定されるモード設定エリアが確保されている。

さらに、画像形成装置１は、例えば、パーソナルコンピュータ等の外部装置から送信された画像データや、各種の設定コマンド等を受け付ける図示しないＩ／Ｆを備えている。モード設定エリアにおける設定モードは、例えば、このＩ／Ｆを介して外部装置から設定コマンドを送信することによって任意に設定することができる。

このような画像形成装置１では、Ｉ／Ｆを介して画像データを受信すると、以下に説明するような画像形成動作を行う。公知の技術であるため説明を省略するが、画像形成動作に際しては、帯電器１４により一様に帯電させた感光体１３表面を、受信した画像データに基づき露光走査することで感光体１３表面に静電潜像を形成し、この静電潜像に対して現像器１６からトナーを供給することで顕像化したトナー像を、転写器１７によってシート材２に転写した後、転写したトナー像を定着部１１で定着させることによって、画像データに基づく画像をシート材２に形成する。

画像形成装置１では、現像器１６におけるトナー量に応じて、以下に説明するトナー所給処理を適宜行なうことにより現像器１６へトナーを補給する。

次に、画像形成装置１が実行するトナー補給処理について説明する。図５は、本実施の形態の画像形成装置１が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。本実施の形態では、例えば、トナー濃度センサによって検知されるケース２０内のトナー濃度が所定濃度以下になった場合にトナー補給処理を実行する。

トナー補給処理では、まず、トナー補給機構２４が消費したトナー量（トナー消費量）Ｔｎｒ１を取得する（ステップＳ１）。

続いて、メモリを参照し、メモリに記憶されている不足トナー量Ｔｎｒ２と、ステップＳ１で取得したトナー補給量Ｔｎｒ１とを合計したトナー補給量Ｔｎｒを取得する（ステップＳ２）。ここに、補給量取得手段としての機能が実現される。

メモリを参照して、トナー補給量Ｔｎｒとトナー補給最低量ＴｎｒＬとを比較し、トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給最低量ＴｎｒＬよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。ここに、不足判断手段としての機能が実現される。

トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給最低量ＴｎｒＬよりも大きいと判断した場合には（ステップＳ３のＹ）、メモリを参照して、トナー補給量Ｔｎｒとトナー補給上限値ＴｎｒＭとを比較し、トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給上限値ＴｎｒＭよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４）。ここに、過剰判断手段としての機能が実現される。

トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給上限値ＴｎｒＭよりも大きいと判断した場合には（ステップＳ４のＹ）、上述したトナー補給動作を行ってトナー補給上限値ＴｎｒＭ分の量のトナーを補給する（ステップＳ５）。ここに、補給制御手段としての機能の一部が実現される。

また、トナー補給量Ｔｎｒからトナー補給上限値ＴｎｒＭを減算した値を新たな不足トナー量Ｔｎｒ２として、メモリにおける不足トナー量Ｔｎｒ２を更新する（ステップＳ６）。

そして、メモリにおけるモード設定エリアを参照して、１枚のシート材２に画像形成動作を行う毎にトナーの補給を行なうか否かを判断する（ステップＳ７）。

１枚のシート材２に画像形成動作を行う毎にトナーの補給を行なう設定であると判断した場合には（ステップＳ７のＹ）そのまま処理を終了し、１枚のシート材２に画像形成動作を行う毎にトナーの補給を行なう設定ではないと判断した場合には（ステップＳ７のＮ）、ステップＳ４に進む。

一方、ステップＳ４において、トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給上限値ＴｎｒＭよりも大きくないと判断した場合には（ステップＳ４のＮ）、トナー補給量Ｔｎｒ分の量のトナーを補給する（ステップＳ８）。ここに、補給制御手段としての機能の一部が実現される。

また、ステップＳ３で、トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給最低量ＴｎｒＬよりも大きくないと判断した場合には（ステップＳ３のＮ）、取得したトナー補給量Ｔｎｒを新たな不足トナー量Ｔｎｒ２として、メモリにおける不足トナー量Ｔｎｒ２を更新する（ステップＳ９）。

このように、補給するトナー量が不安定になりがちなトナー補給最低量ＴｎｒＬ（補給下限値）から、過剰な量のトナーが供給されることにより地汚れ等が発生しやすくなるトナー補給上限値ＴｎｒＭ（補充上限値）までの範囲でトナー補給が行なわれるので、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

また、トナー消費量と累積記憶された不足トナー量Ｔｎｒ２とを加算したトナー補給量Ｔｎｒが補給下限値を超過した場合にトナー補給が行なわれるので、トナー消費量のみに基づいて取得されるトナー補給量Ｔｎｒが補給下限値に対して不足している場合にも、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、トナー濃度センサによって検知されるトナー濃度が所定濃度以下になった場合にトナー補給処理を実行するようにしたが、トナー補給処理の実行タイミングはこれに限るものではなく、例えば、上述したトナー補給処理は、１枚のシート材２に対する画像形成動作を行う毎に実行するようにしてもよい。また、連続して複数枚のシート材に対して画像形成動作を行う場合には、連続する一連の画像形成動作が終了したタイミングで実行するようにしてもよい。

ところで、形状や表面状態が複雑な凹凸を有する粉砕トナーを用いて画像形成動作を行う場合、トナー同士またはトナーと現像剤との摩擦帯電が効率良く行われ、トナーが過剰に補給された状態であっても、比較的地汚れし難い。また、粉砕トナーでは、図６（ａ）に示すように、トナー粒子１００表面の凹凸における凹部１００ａにトナーの帯電を補助する機能を果たす添加剤１０１が付着し易く、さらに摩擦帯電が効率良く行われる。

これに対し、本実施の形態のように、表面状態が滑らかな重合トナーを用いる場合、トナー粒子１０２が摩擦帯電し難く、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示す粉砕トナーと比較して、トナー粒子１０２の表面に添加剤１０１が付着し難い傾向があるが、本実施の形態では、表面形状が滑らかであることに起因する重合トナーでの摩擦帯電性を向上させ、重合トナーを用いたトナー像形成に際しての地汚れ等の不具合の発生を低減することができる。これによって、粉砕トナーと比較して、特に、トナー過補給状態での地汚れが発生し易い重合トナーを用いた場合にも、地汚れを抑制した高品質のトナー像を形成することができる。

次に、本発明を実施するための別の実施の一形態について図７を参照して説明する。本実施の形態は、図１と同様の構成を有する画像形成装置１であって、上述した実施の形態が実行するトナー補給処理とは異なるトナー補給処理を実行する画像形成装置１への適用例を示す。なお、上述した実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。以下、同様とする。

特に図示しないが、本実施の形態の画像形成装置１が備えるメモリには、画像形成動作を行う画像の黒地率と、画像形成動作を行うシート材の枚数（出力累積枚数）とをそれぞれ累積して記憶する記憶エリアが確保されている。黒地率とは、単一のシート材に形成される画像が占める黒地部分の割合を示す。なお、画像データに基づく画像形成動作が複数枚のシート材に亘って行われる場合、黒地率は、一連の画像形成動作において、シート毎の黒地率を一連の画像データに亘って累積した値である。この記憶エリアにおける記憶データは、書き換え可能に記憶されている。

また、特に図示しないが、本実施の形態の画像形成装置１が備えるメモリには、平均黒地率とトナー補給上限値ＴｎｒＭとを対応付けて記憶するトナー補給上限値テーブルが確保されている。ここで、トナー補給上限値ＴｎｒＭとは、１回のトナー補給動作に際して現像器１６に供給するトナー量の上限値を示す。

図７は、本発明を実施するための別の実施の形態の画像形成装置１が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。本実施の形態のトナー補給処理は、ステップＳ１においてトナー補給装置が消費したトナー量（トナー消費量）Ｔｎｒ１を取得した後、平均黒字率Ｄｒａｖｅを取得する（ステップＳ１０）。ここに、平均黒地率取得手段としての機能が実現される。

ステップＳ１０においては、メモリにおける記憶エリアを参照し、記憶エリアに記憶されている黒地率と出力累積枚数とに基づき、（平均黒字率Ｄｒａｖｅ）＝（黒地率）／（出力累積枚数）で示される演算を行なうことにより平均黒字率Ｄｒａｖｅを取得する。

そして、トナー補給上限値テーブルを参照して、ステップＳ１０で取得した平均黒字率Ｄｒａｖｅに基づき、対応するトナー補給上限値ＴｎｒＭを取得する（ステップＳ１１）。ここに、補給上限値設定手段としての機能が実現される。

以降、図５に示す処理と同様の処理を実行する。

ここで、例えば、トナー補給上限値ＴｎｒＭが一律に設定されている場合、黒地率が少ない画像データに基づく画像形成動作のように、黒地率が多い画像データに基づく画像形成動作と比較して必要とするトナー量が少なくて済む画像形成動作であるにも拘わらず、トナーが過剰に補給されてしまうことが懸念される。

これに対し、本実施の形態では、画像データに基づいて取得される平均黒地率Ｄｒａｖｅに応じてトナー補給上限値ＴｎｒＭが適宜設定されるため、例えば、黒地率が少ない画像データに基づく画像形成動作のように、黒地率が多い画像データに基づく画像形成動作と比較して必要とするトナー量が少なくて済む画像形成動作に際しては、供給するトナー量も少なくすることができるので、トナーが過剰に補給されてしまうことによりトナー過多となって、シート材に形成した画像に地汚れが発生する等の不具合の発生を抑制することができる。

すなわち、本実施の形態のように、例えば、黒地率が高い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を大きく設定し、黒地率が低い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を小さく設定することにより、トナー像を形成する度に変動するトナー消費量に応じて、補給するトナー量を追従させることができるので、トナー像を形成する度にトナー消費量が変動した場合にも、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、平均黒字率Ｄｒａｖｅに基づくトナー補給上限値ＴｎｒＭをトナー補給上限値テーブルを参照して取得するようにしたが、これに限るものではなく、平均黒地率とトナー補給上限値ＴｎｒＭとの関係を示す関数をメモリに格納しておき、平均黒字率Ｄｒａｖｅに基づくトナー補給上限値ＴｎｒＭを演算によって適宜取得するようにしてもよい。

次に、本発明を実施するためのまた別の実施の一形態について図８を参照して説明する。本実施の形態は、図１と同様の構成を有する画像形成装置１であって、上述した実施の形態が実行するトナー補給処理とは異なるトナー補給処理を実行する画像形成装置１への適用例を示す。

特に図示しないが、本実施の形態の画像形成装置１が備えるメモリには、画像形成動作の開始から終了までの間で現像器１６において変化したトナー濃度の量（トナー濃度変化量）と、画像形成動作を行うシート材の枚数（出力累積枚数）とをそれぞれ累積して記憶する記憶エリアが確保されている。ここで、トナー濃度変化量とは、単一のシート材２に対する画像形成動作に際してのトナー濃度の変化量を示す。なお、画像データに基づく画像形成動作が複数枚のシート材２に亘って行われる場合、トナー濃度変化量は、一連の画像形成動作において、シート材２毎のトナー濃度の変化量を一連の画像データに亘って累積した値である。この記憶エリアにおける記憶データは、書き換え可能に記憶されている。

また、特に図示しないが、本実施の形態の画像形成装置１が備えるメモリには、平均トナー濃度変化量とトナー補給上限値ＴｎｒＭとを対応付けて記憶するトナー補給上限値テーブルが確保されている。ここで、トナー補給上限値ＴｎｒＭとは、１回のトナー補給動作に際して現像器１６に供給するトナー量の上限値を示す。

図８は、本発明を実施するためのまた別の実施の形態の画像形成装置１が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。本実施の形態のトナー補給処理は、ステップＳ１においてトナー補給装置が消費したトナー量（トナー消費量）Ｔｎｒ１を取得した後、平均トナー濃度変化量ΔＶｔａｖｅを取得する（ステップＳ２０）。ここに、平均トナー濃度変化量取得手段としての機能が実現される。

ステップＳ２０においては、メモリにおける記憶エリアを参照し、記憶エリアに記憶されているトナー濃度変化量と出力累積枚数とに基づき、（平均トナー濃度変化量ΔＶｔａｖｅ）＝（トナー濃度変化量）／（出力累積枚数）で示される演算を行なうことにより平均トナー濃度変化量ΔＶｔａｖｅを取得する。

そして、トナー補給上限値テーブルを参照して、ステップＳ２０で取得した平均トナー濃度変化量ΔＶｔａｖｅに基づき、対応するトナー補給上限値ＴｎｒＭを取得する（ステップＳ２１）。ここに、補給上限値設定手段としての機能が実現される。

以降、図５に示す処理と同様の処理を実行する。

このように、本実施の形態では、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ΔＶｔａｖｅに応じてトナー補給上限値ＴｎｒＭが適宜設定されるため、例えば、黒地率の多い画像データに基づく画像形成動作が連続する等によって、平均トナー濃度変化量ΔＶｔａｖｅが低くなった場合には、供給するトナー量も少なくすることができるので、トナーが過剰に補給されてしまうことによりトナー過多となって、シート材に形成した画像に地汚れが発生する等の不具合の発生を抑制することができる。

すなわち、例えば、黒地率が高い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を大きく設定し、黒地率が低い画像データに基づく画像形成頻度が高い場合には補給上限値を小さく設定することにより、トナー像を形成する度に変動するトナー消費量に応じて、補給するトナー量を追従させることができるので、トナー像を形成する度にトナー消費量が変動した場合にも、補給するトナー量を正確に管理し、補給されるトナー量のばらつきの発生を抑制して、画質の向上を図ることができる。

次に、本発明を実施するためのさらに別の実施の一形態について図９を参照して説明する。本実施の形態は、図１と同様の構成を有する画像形成装置１であって、上述した実施の形態が実行するトナー補給処理とは異なるトナー補給処理を実行する画像形成装置１への適用例を示す。

特に図示しないが、本実施の形態の画像形成装置１が備えるメモリには、現像器１６における狙いのトナー濃度値（トナー濃度制御狙い値）Ｖｅｒｆが格納されている。このトナー濃度制御狙い値Ｖｅｒｆは、画像形成動作に際して、地汚れやかすれ等の不具合を発生させない理想的なトナー濃度である。

図９は、本発明を実施するためのさらに別の実施の形態の画像形成装置１が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。ステップＳ３で、トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給最低量ＴｎｒＬよりも大きいと判断した場合には（ステップＳ３のＹ）、メモリを参照して、トナー濃度制御狙い値Ｖｅｒｆとトナー濃度センサの検出結果に基づいて取得される現状のトナー濃度Ｖｔとを比較し、トナー濃度制御狙い値Ｖｅｒｆに現状のトナー濃度Ｖｔが到達しているか否かを判断する（ステップＳ３０）。ここに、濃度判断手段としての機能が実現される。

トナー濃度制御狙い値Ｖｅｒｆに現状のトナー濃度Ｖｔが到達していないと判断した場合には（ステップＳ３０のＹ）、ステップＳ４に進み、必要量のトナーを補給する。

一方、トナー濃度制御狙い値Ｖｅｒｆに現状のトナー濃度Ｖｔが到達していると判断した場合には（ステップＳ３０のＮ）、トナー補給量Ｔｎｒを０として（ステップＳ３１）、処理を終了する。

ところで、画像形成装置が設置されている環境が変化した場合等には、必要とするトナー補給量が異なることがある。

本実施の形態では、現像器１６におけるトナー濃度Ｖｔが、トナー濃度制御狙い値Ｖｅｒｆに対して小さい場合に限ってトナーの補給が行なわれるため、トナーが過剰に補給されてしまうトナー過多によって、シート材２に形成した画像に地汚れが発生することを、画像形成装置が設置されている環境の変化に応じて抑制することができる。

すなわち、トナー補給量Ｔｎｒがトナー補給最低量ＴｎｒＬを上回っていても、例えば、画像形成装置１の環境条件が変化してケース２０内におけるトナー濃度が変化する等によって、トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回る場合には、記憶エリアに累積記憶した不足トナー量がクリアされるので、画像形成装置１の環境条件が変化して、累積した不足トナー量を加味する程のトナー量が不必要になった場合のトナーの過補給を防止し、過剰なトナーが飛散し地汚れ等の不具合の発生を防止することができる。

次に、本発明のまたさらに別の実施の一形態について図１０を参照して説明する。本実施の形態は、複写装置への適用例を示す。

図１０は、本発明のまたさらに別の実施の一形態の複写装置を示す縦断面図である。本実施の形態の複写装置５０は、図１０に示すように、上述した各種実施の形態の画像形成装置１と、この画像形成装置１の上側に設けられた画像読取装置としてのスキャナ装置５１とを備えている。

本実施の形態の画像形成装置１は、上述した各種実施の形態の画像形成装置１であれば、いずれの形態の画像形成装置１を用いることも可能である。

スキャナ装置５１は、スキャナユニット５２と、スキャナユニット５２の上側に配置されたＡＤＦ(Auto Document Feeder：自動原稿送り装置)５３とを有している。

公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、ＡＤＦ５３は、原稿載置台に５４載置された原稿をコンタクトガラス５５上に送り出すとともに、画像の読み取りが終了した原稿を原稿排紙台５６に排紙する原稿搬送機構５７を備えている。

コンタクトガラス５４は、スキャナユニット５２におけるケーシング５８の上面に設けられている。このコンタクトガラス５５の下側には、照明ランプ５９とミラー６０とが搭載された第１走行体６１と、ミラー６２，６３が搭載された第２走行体６４とが、図示しないモータによって副走査方向に２：１の速度比で移動可能に設けられている。ミラー６０，６２，６３からの反射光路上には、結像レンズ６５を介してＣＣＤ６６が配置されている。

このような複写装置５０では、スキャナユニット５２で読み取った画像データに基づき、画像形成装置１において画像形成動作を行う。

これにより、上述した各種実施の形態の効果を奏し、品質の良好な画像を複写することができる。

本発明を実施するための最良の一実施の形態の画像形成装置を示す縦断面図である。現像器を示しており、（ａ）は全体を示す説明図、（ｂ）は断面図である。トナー補給装置を示しており、（ａ）は全体の概略構成を示す斜視図、（ｂ）および（ｃ）はその一部を示す斜視図である。トナーボトルをセットした状態でのトナー補給動作を示す説明図である。本実施の形態の画像形成装置が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。トナー粒子に対する添加剤の付着状態を示しており、（ａ）は粉砕トナーの場合を示す説明図、（ｂ）は重合トナーの場合を示す説明図である。本発明を実施するための別の実施の形態の画像形成装置が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。本発明を実施するためのまた別の実施の形態の画像形成装置が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。本発明を実施するためのさらに別の実施の形態の画像形成装置が実行するトナー補給処理を概略的に示すフローチャートである。本発明のまたさらに別の実施の一形態の複写装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１画像形成装置
１０トナー像形成装置
２４トナー補給手段
５０複写装置
５１画像読取装置

Claims

電子写真方式を用いて画像データに基づくトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段に対してトナーを補給するトナー補給手段と、
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トナー補給量を取得する補給量取得手段と、
前記トナー補給量が予め規定された補給下限値を上回るか下回るかを判断する不足判断手段と、
前記トナー補給量が前記補給下限値を上回る場合に、このトナー補給量が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か下回るかを判断する過剰判断手段と、
前記トナー補給量が前記補給上限値を上回る場合には前記補給上限値分の量のトナーを補給し、前記トナー補給量が前記補給上限値を下回る場合にはこのトナー補給量分のトナーを補給するように前記トナー補給手段が補給するトナー量を制御する補給制御手段と、
を具備する画像形成装置。
前記トナー補給量が前記補給下限値を下回る場合に、このトナー補給量を不足トナー量として記憶領域に累積記憶する記憶手段を具備し、
前記補給量取得手段は、前記トナー消費量と累積記憶された前記不足トナー量とを加算することで前記トナー補給量を取得する請求項１記載の画像形成装置。
画像データに基づいて形成されるトナー像の黒地部分がシート状の記録媒体の１枚当たりに占める割合である黒地率と、この画像データに基づいてトナー像が形成される記録媒体の枚数とに基づき、１枚当たりの記録媒体に形成されるトナー像の平均的な黒地率である平均黒地率を取得する平均黒地率取得手段と、
前記平均黒地率に応じて前記補給上限値を設定する補給上限値設定手段と、
を具備する請求項１または２記載の画像形成装置。
前記トナー像形成手段におけるトナー濃度を取得するトナー濃度取得手段と、
画像データに基づく一連のトナー像形成動作に際しての前記トナー濃度の変化量と、この画像データに基づいてトナー像が形成される記録媒体の枚数とに基づき、１枚当たりの記録媒体に対するトナー像形成動作に際しての前記トナー濃度の変化量である平均トナー濃度変化量を取得する平均トナー濃度変化量取得手段と、
前記平均トナー濃度変化量に応じて前記補給上限値を設定する補給上限値設定手段と、
を具備する請求項１または２記載の画像形成装置。
前記トナー像形成手段におけるトナー濃度を取得するトナー濃度取得手段と、
前記トナー補給量が前記補給下限値を上回る場合に取得される前記トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回るか下回るかを判断する濃度判断手段と、
を具備し、
前記記憶手段は、前記トナー濃度が所定トナー濃度狙い値を上回る場合に累積記憶した前記不足トナー量をクリアする請求項２記載の画像形成装置。
前記トナー補給手段は、前記トナー像形成手段に対して重合トナーを補給する請求項１ないし５のいずれか一に記載の画像形成装置。
原稿画像を読み取る画像読取装置と、
読み取った原稿画像に基づく画像データに応じた画像形成動作を行なう請求項１ないし６のいずれか一に記載の画像形成装置と、
を具備する複写装置。