JP2008009233A

JP2008009233A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2008009233A
Application number: JP2006181086A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hino; 敏夫日野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】１回当りのトナー補給量を変動させずに現像器内へのトナーの過補給を防止する。
【解決手段】現像器３４の現像時間をカウントする現像剤カウンタ８２のカウント値が既定値ごとに（ステップ１０８）、トナー補給カウンタ８４からカウント値ｂ（トナー補給回数）、現像剤を交換してからの現像時間を累積カウントする現像剤使用カウンタ８０のカウント値ｘ及びメモリから予め記憶してあるトナー補給周期表を読取り（ステップ１１０）、トナー補給周期Ｔを決定する（ステップ１１２）。トナー濃度センサの検出値が既定電圧以上になる（ステップ１２０で肯定）と、決定したトナー補給周期Ｔで、トナー補給指示（所定時間トナー補給モータ７２の駆動信号）を出力する（ステップ１３０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置にかかり、特に像担持体上に形成された潜像を現像剤により現像する画像形成装置に関する。

一般に、現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサとして、透磁率センサが知られている。透磁率センサは、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤の透磁率がそのトナー濃度に応じて変化することを利用し、現像器内での現像剤の透磁率を検出し、検出結果に基づいてトナー濃度を検出する。現像剤を用いた画像形成装置では、印字率の低い（低トナー消費）印刷（低印字率印刷）を長時間行った場合や間欠印刷を多く行った場合、現像剤内のトナーの入替わりが少ないため、現像器駆動による撹拌ストレス（撹拌圧力）により、キャリアにトナーが固着（フィルミング）したり、トナー表面の外添剤が剥がれたりして、現像剤の流動性が悪化する場合がある。現像剤の流動性が悪化すると、透磁率センサにより、トナー濃度が正確に検出できなくなり、不正確なトナー濃度に基づいてトナーを補給することになるため、トナーの過補給が生じる。トナーの過補給は、印字濃度の変動を招き、印字品質が悪化（印字かぶり、カスレ）するので、低印字率印刷が連続した場合に、トナーを強制的に排出することによりトナーの入替りを促進することも行われているが、ランニングコストがアップしたり、トナー排出モードに移行するため、画像形成装置の印刷稼働効率が低下する。

また、上記の問題を解決するために、１回当りのトナー補給量を増減する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この画像形成装置では、低印字率印刷が連続した場合、トナーを強制的に排出せずに、１回当りのトナー補給量を減少することで、トナーの過補給を防止することが可能である。
特開２００５−１２１６８２号公報

しかしながら、１回当りのトナー補給量を増減する場合、例えば、１回当りのトナー補給量が一定であることを前提として、クリーニングブレード等の消耗品の寿命を、トナー補給回数により検出する画像形成装置では、消耗品の寿命が実際の寿命より短命化と判断されてしまう。

本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、１回当りのトナー補給量を変動させずに現像器内へのトナーの過補給を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像を現像剤により現像する現像装置と、駆動されたときに前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、予め定められた現像時間及び現像剤が交換されてからの現像時間の積算値を計数する現像時間計数手段と、前記現像剤のトナー濃度が予め定められた濃度以下の場合に、前記現像時間計数手段で計数した前記予め定められた現像時間中に前記現像装置が消費したトナー量と、前記現像時間計数手段で計数した前記積算値とに基づいて、前記積算値が長くなるに従って長くなり、かつ前記消費したトナー量が少なくなるに従って長くなる周期で前記補給装置が所定時間間欠駆動されるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の画像形成装置では、現像剤のトナー濃度が予め定められた濃度以下の場合に、予め定められた現像時間中に現像装置が消費したトナー量と、現像時間の積算値とに基づいて、積算値が長くなるに従って長くなり、かつ消費したトナー量が少なくなるに従って長くなる周期で補給装置が所定時間間欠駆動される。積算値が長くなるに従って長くなる周期で補給装置が間欠駆動されるため、経時変化による、現像剤の汚れ等により現像剤の流動性が悪化して現像剤中のトナー濃度の検出精度が下がり、レスポンスが悪化した場合でも、長い周期でトナーが補給されるので、トナーが過剰に補給されるのを防止することができる。また、消費したトナー量が少なくなるに従って長くなる周期で補給装置が間欠駆動されるため、消費したトナー量が少ない場合でも長い周期でトナーが補給されるのでトナーの過剰補給を防止することができる。このように本発明の画像形成装置では、トナー補給周期を変動させているので、現像剤の流動性が悪化した場合でも、１回当りのトナー補給量を変動させることなく、トナーの過補給を防止することができる。従って、印字濃度の変動を防止し、印字品質を安定化できる。

現像装置が消費したトナー量は、前記補給装置の駆動回数により検出したり、潜像の面積を検出し算出した印字率により検出したりすることが可能である。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、現像器内にトナーを補給する周期を変動させて、トナーの過補給を防止しているため、印字濃度の変動を防止し、印字品質を安定化することができる、という効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成を示す図である。画像形成装置１０は、連続紙１１に高速で画像形成するタンデム型プリンタである。

画像形成装置１０では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像をそれぞれ連続紙１１に順次転写し、各色トナー画像を重ね合わせるプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下、プリント部１２Ｙ〜Ｋと言う）が搬送方向上流側から順に配置されている。このプリント部１２Ｙ〜Ｋの搬送方向上流側には、連続紙１１をプリント部１２Ｙ〜Ｋに搬送する用紙搬送部１４が設けられている。また、プリント部１２Ｙ〜Ｋの搬送方向下流側には、プリント部１２Ｙ〜Ｋで転写された未定着トナー画像を連続紙１１に定着させる定着部１６、定着部１６を通過した連続紙１１を排紙する排紙部１７が設けられている。

なお、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

用紙搬送部１４は、連続紙１１が巻き掛けられたメインドライブロール１８を備えている。メインドライブロール１８は、ステッピングモータである用紙搬送モータ（図示せず）で駆動され、画像形成装置１０全体を制御する制御部（図３の９０）が、この用紙搬送モータのパルス数を制御することにより連続紙１１の送り量を制御する。

また、用紙搬送部１４のメインドライブロール１８の搬送方向上流側には、連続紙１１が巻き掛けられたアイドルロール１９Ａ、１９Ｂが設けられ、メインドライブロール１８の搬送方向下流側には、連続紙１１が巻き掛けられたアイドルロール１９Ｄが配設されている。また、アイドルロール１９Ｅがメインドライブロール１８に圧接されている。このアイドルロール１９Ｅとメインドライブロール１８とが連続紙１１を狭持搬送する。

アイドルロール１９Ａとアイドルロール１９Ｂとの間には、搬送ガイド２６と、アライニングロール２７とが配設されている。搬送ガイド２６には、連続紙１１が巻き掛けられるＵ字状の曲面と、連続紙１１の幅方向（搬送方向と直交する方向）の一端部をガイドするガイドリブ（図示せず）とが形成されている。

また、アライニングロール２７は、アイドルロール１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｄ、１９Ｅよりも格段にロール幅が狭く、回転軸が連続紙１１の搬送方向に対して斜めに交差したロールで、連続紙１１の幅方向一端部に当接して連続紙１１を幅方向の一端側へ押付ける。これによって、連続紙１１の幅方向一端部がガイドリブ（図示せず）に突き当てられ、連続紙１１のスキューが補正される。

なお、メインドライブロール１８、アイドルロール１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｄ、１９Ｅ、用紙搬送モータ（図示せず）、搬送ガイド２６、及びアライニングロール２７は、直接、又は支持部材を介して用紙搬送フレーム２２に支持されている。また、用紙搬送フレーム２２は基台２３に支持されている。

また、プリント部１２Ｙ〜Ｋは、感光体２２を備え、この感光体２２の周りにはそれぞれ、感光体２２の回転方向（図１に示す矢印Ａ方向）の順に転写ロール２４、クリーニング装置２８、帯電器３０、ＬＥＤ３２、及び現像器３４が配設されている。プリント部１２Ｙ〜Ｋは、それぞれ感光体２２、クリーニング装置２８、帯電器３０、及びＬＥＤ３２を支持するプリントフレーム３８Ｙ〜Ｋを備えている。隣り合うプリントフレーム３８Ｙ〜Ｋ同士の連結は、各プリントフレーム３８Ｙ〜Ｋを昇降可能に支持する基台４０同士をボルトとナット（共に図示せず）で連結し、各プリントフレーム３８Ｙ〜Ｋを連結板（図示せず）を介して位置決めしてネジ止めすることによって行われる。また、プリントフレーム３８Ｙを支持する基台４０は、用紙搬送フレーム２２を支持する基台２３に連結されている。

転写ロール２４は、感光体２２の上面に当接し、感光体２２と共に連続紙１１を狭持搬送し、この際に現像器３４によって感光体２２上に形成されたトナー像を連続紙１１に転写させる。

帯電器３０は、感光体２２の表面を帯電させ、ＬＥＤ３２は、画像データに基づいて発光が制御され、感光体２２の表面をライン露光して潜像を形成する。そして、現像器３４は、感光体２２の表面に形成された潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する。また、クリーニング装置２８は、連続紙１１に転写されずに感光体２２の表面に残留した未転写残留トナーを掻き落して除去する。

現像器３４の詳細を図２に示す。現像器３４内には、磁性体キャリアとトナーとを含む現像剤（図示せず）が収納されている。現像器３４には、感光体２２の軸方向に沿って３本の現像マグネットロール４１、４２、４３が配設されており、現像マグネットロール４１、４２の近傍には、現像マグネットロール４２の軸方向に沿ってコンベアロール４４が配設されている。また、現像器３４の下部には、現像マグネットロール４１、４２、４３の軸方向に沿って、２本の撹拌スクリュー４７、４８及びプレ撹拌スクリュー４９が配設されている。

撹拌スクリュー４８の下部には、トナー濃度センサ７０が設置されており、現像剤のトナー濃度を検出して、制御部（図３の９０）へ検出信号を出力するようになっている。そして、トナー濃度センサ７０の検出濃度が規定値以下となる毎に、制御部（図３の９０）によってトナー補給モータ７２を制御し、トナー補給モータ７２を規定時間駆動させてトナー補給ローラ７４を駆動させ、トナー補給装置６８から現像器３４内へ規定量のトナーを補給する。トナー補給ローラ７４により補給されたトナーは、プレ撹拌スクリュー４９及び撹拌スクリュー４８を経て、撹拌スクリュー４８へ搬送される。これにより、現像器３４内に充填されたトナーと磁性キャリアとを撹拌して帯電させ、且つむら無く混合している。

そして、コンベアロール４４の周囲に磁性体キャリアを吸着させ、磁気ブラシを形成させて、磁気ブラシの穂にトナー成分を静電的に付着して、上部の感光体２２の周囲に配設された現像マグネットロール４１、４２、４３にそれぞれトナー成分を供給する。

一方、定着部１６は、複数、例えば８本のフラッシュランプ４８を備えた定着装置５２、アイドルロール５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｄ、及び排紙ロール５６を備えている。アイドルロール５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｄ、定着装置５２、及び排紙ロール５６は搬送方向に沿って順に配設されており、これらは、搬送方向と直交する方向の両端部が定着フレーム５８によって支持されている。

アイドルロール５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｄは、連続紙１１の画像形成面の裏面側に配設されており、アイドルロール５４Ｄは、アイドルロール５４Ｂの上方に配設されている。このため、アイドルロール５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｄに巻き掛けられた連続紙１１は表裏反転され画像形成面を上向きにして搬送される。

定着装置５２は、画像形成面を上向きにして搬送される連続紙１１の画像形成面側に配設されており、連続紙１１の画像形成面にフラッシュ光を照射させる。これによって、連続紙１１上の未定着トナーが加熱されて溶融し、その後、凝固して連続紙１１に定着する。

そして、排紙ロール５６は、連続紙１１のトナー定着済み領域を画像形成装置１０から排紙するが、定着装置５２を通過した連続紙１１は、一旦定着部１６から排出されて排紙部１７を通過した後に、定着部１６に戻り、排紙ロール５６によって画像形成装置１０の外部へ排紙される。

排紙部１７には、搬送方向に沿って順にアイドルロール５９Ａ、張力付与ロール６０、搬送手段としてのサブドライブロール６１、アイドルロール５９Ｂ、搬送ガイド６２、アライニングロール６３、及びアイドルロール５９Ｄが配設されており、これらは搬送方向と直交する方向の両端部が直接、又は支持部材等を介して排紙フレーム６５に支持されている。この排紙フレーム６５は、プリントフレーム３８Ｋ及び定着フレーム５８に連結されている。

サブドライブロール６１は、アイドルロール５９Ａの上方に配設されており、アイドルロール５９Ａ及びサブドライブロール６１に巻き掛けられた連続紙１１は方向転換されて上方へ搬送される。また、アイドルロール５９Ｂは、サブドライブロール６１に圧接されており、サブドライブロール６１の回転に従動して回転し、サブドライブロール６１と共に連続紙１１を狭持搬送する。

また、アイドルロール５９Ａとサブドライブロール６１との間には張力付与ロール６０が配設されており、連続紙１１はアイドルロール５９Ａと張力付与ロール６０との間、及び張力付与ロール６０とサブドライブロール６１との間を蛇行して搬送されている。

張力付与ロール６０は、主走査方向の両端部をアーム（図示せず）によって揺動可能に支持されている。また、このアームは、バネ等の付勢手段（図示せず）によって連続紙１１側へ付勢されており、これによって、連続紙１１に張力が付与されている。

また、アームの位置はセンサ（図示せず）によって検出されており、アームの位置が常に定位置に位置するように、サブドライブロール６１の回転数が制御される。

また、サブドライブロール６１の搬送方向下流側には、搬送ガイド６２と、アライニングロール６３とが配設されている。搬送ガイド６２及びアライニングロール６３は、用紙搬送部１４に配設された搬送ガイド２６及びアライニングロール２７と同様の構成で、連続紙１１のスキューを補正する。

そして、搬送ガイド６２の搬送方向下流側にはアイドルロール５９Ｄが配設されている。連続紙１１は、このアイドルロール５９Ｄに巻き掛けられ、定着部１６の排紙ロール５６へ向けて方向転換される。

本実施の形態に係る画像形成装置１０の制御系のブロック図を図３に示す。なお、ここでは、ＹＭＣＫ４色のうち１色のみを代表させて図示した。

制御部９０は、図示しないＣＰＵ、後述する処理を実行するためのプログラム等を予め記憶したＲＯＭ及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータで構成される。制御部９０には、現像器３４に備えられた、現像時間を計数する現像剤カウンタ８０、現像剤が交換されてからの現像時間の積算値を計数する現像剤使用カウンタ８２及びトナー濃度センサ７０が接続されている。また、制御部９０には、トナー補給器６８に備えられた、現像器３４にトナーを補給した回数を計数するトナー補給カウンタ８４、トナー補給周期（トナー補給開始から次回の補給開始まで）Ｔをカウントする周期カウンタ８６、予め通常印刷時のトナー補給周期Ｔ_１や後述するトナー補給周期表等を記憶するメモリ８８及びトナー補給ローラ７４を駆動するためのトナー補給モータが接続されている。

制御部９０には、ユーザインターフェイス９２が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示が入力されると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。更に、制御部９０には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、ネットワークラインを介して画像データが入力される。ユーザインターフェイス９２から画像形成を開始する指示が入力されると、制御部９０は、現像器３４及びトナー補給器６８の制御を実行する。

次に、本実施の形態の画像形成装置１０において実行される制御ルーチンの処理の流れを図４を参照して説明する。図４に示す処理は、例えばユーザインターフェイス９２から印刷を実行する指示が制御部９０に入力されたときに実行される。

まず、制御部９０に印刷指示が入力されるとステップ１００では、現像器３４内の現像剤が交換されたか否かを判断する。前回本処理の実行後から今までの間に現像剤が交換された場合はステップ１０２で、現像剤使用カウンタ８０のカウント値ｘをリセットし、ステップ１００で否定判断の場合はステップ１０４で、現像剤使用カウンタ８０を起動する。ステップ１０２またはステップ１０４の処理により現像剤使用カウンタ８０は一定時間経過毎にカウント値ｘをカウントアップする。

次のステップ１０６では、現像剤カウンタ８２を起動する。これにより現像剤カウンタ８２は一定時間経過毎にカウント値ａをカウントアップする。カウントアップする一定時間としては、画像形成装置１０が連続紙１１単位長さ、例えば所定サイズの用紙１枚分の長さ（例えば１１インチ（Ａ４サイズ））分送るのに要する時間等を用いることができる。現像剤使用カウンタ８０をカウントアップする一定時間と同じにして、同一タイミングでカウントアップするようにしても良いし、現像剤使用カウンタ８０とカウントアップする一定時間と異なるようにしても良い。

次のステップ１０８では、現像剤カウンタ８２のカウント値ａが既定値（例えば、２０００枚分の搬送に相当する値）に達したか否かを判断する。肯定判断の場合は、ステップ１１０において、トナー補給カウンタ８４のカウント値ｂ、現像剤使用カウンタ８０のカウント値ｘ及び、メモリ８８に予め記憶してあるトナー補給周期表を読取る。トナー補給周期表は、トナー補給回数（カウント値ｂ）と、現像剤を交換してからの現像時間の累積値（カウント値ｘ）、及び補給周期の関係を示したものである。

トナー補給周期表の１例を表１に示す。

ここでは、通常印刷時（低印字率印刷時以外）のトナー補給周期Ｔ_１を４ｓとしている。なお、一回当りのトナー補給量を一定としてあるので、トナー補給回数により、補給したトナー量を演算することができる。本実施の形態では、この補給したトナー量を消費したトナー量とみなしている。なお、説明の便宜上、トナー補給回数（トナー消費量）と平均印字率Ｉ_０との関係を表１に併記しているが、本実施の形態では、平均印字率Ｉ_０は、メモリ８８に記憶しなくてよい。平均印字率Ｉ_０は、消費したトナー量と、現像剤カウンタ８２のカウント値ａ（の規定値）から得られる。表１に示すように、トナー補給回数が少ないほど、平均印字率Ｉ_０の値は小さく、低印字率であるので、本実施の形態の説明では、トナー補給回数が少ない場合を低印字率印刷の場合という。

トナー消費量（カウント値ｂ）が小さくなるのに応じて、より低印字率印刷になるので、トナー補給周期Ｔは長くなり、また、現像剤を交換してからの現像時間の累積値（カウント値ｘ）が大きくなるのに応じて、経時変化による汚れ等により現像剤の流動性が悪くなるので、トナー補給周期Ｔは長くなる。

カウント値ｂが６以上の場合は、通常印刷時以上の印字率なので、カウント値にかかわらず、トナー補給周期Ｔはトナー補給周期Ｔ_１としている。カウント値ｂが５〜４の場合は、まだ印字率がさほど低くないので、カウント値ｘが０≦ｘ＜１２０ｋのときは、トナー補給周期Ｔをトナー補給周期Ｔ_１としているが、カウント値ｘが１２０ｋ≦ｘのときは、カウント値ｂに応じてトナー補給周期Ｔが長くなるように定めている。カウント値ｂが３〜２の場合は、低印字率印刷であるので、トナー補給周期Ｔは、カウント値ｘが大きくなるのに対応して長くなるように定めている。カウント値ｂが１及び０の場合は、低印字率の度合いが激しいので、トナー補給周期Ｔは、カウント値ｘが０≦ｘ＜４０ｋのときは、トナー補給周期Ｔ_１としているが、カウント値ｘが４０ｋ≦ｘのときは、カウント値ｘが大きくなるのに対応して長くなるようにかつ、カウント値ｂが３〜２の場合よりも長い周期となるように定めている。

また、カウント値ｘが小さい場合（０≦ｘ＜４０ｋの場合）は、カウント値ｂの大きさにかかわらずトナー補給周期はトナー補給周期Ｔ_１と同一としている。カウント値ｘが４０ｋ≦ｘ＜１２０ｋの場合は、カウント値ｂが４以上のときは、印字率がさほど低くないか、通常印刷時以上なので、トナー補給周期はトナー補給周期Ｔ_１と同一とし、カウント値ｂが３及び２の場合は、低印字率なのでトナー補給周期Ｔを長くし、カウント値ｂが１及び０の場合は、更に長くなるよう定めている。カウント値ｘが大きい場合（１２０ｋ≦ｘの場合）は、経時変化による流動性の悪化が激しいところに、さらに低印字率印刷による流動性の悪化が加わるため、トナー補給周期Ｔは、カウント値ｂが小さくなる（低印字率印刷になる）のに対応して長くなるように定めている。このように、トナー補給カウンタ８４のカウント値ｂと、現像剤使用カウンタ８０のカウント値ｘとにより、トナー補給周期Ｔを変動させている。

なお、トナー補給周期Ｔの具体的な数値（時間）は、例えば、現像剤の特性等により異なるため、上記に説明した、カウント値ｂ、カウント値ｘ、及びトナー補給周期Ｔの関係を維持していれば、これに限らず、予め実験等により定めておけばよい。

ここで、図５を参照してトナー濃度センサ７０の検出精度の低下について説明する。図５は、現像剤中のトナー濃度とトナー濃度センサ７０の検出値（出力電圧）との関係の一例を示している。トナー濃度センサ７０の出力が既定電圧以上の場合が、現像剤中のトナー濃度が既定濃度以下であって、トナー補給を行う場合を示している。直線Ｌ_１が、通常印刷時を示しており、印字率がより低くなるほど、また、低印字率での印刷時間が長くなるほど現像剤の流動性は悪化し、直線Ｌ_１が、直線Ｌ_２、Ｌ_３のように、トナー濃度センサ７０の出力値が下がる方向（矢印Ｂ方向）へ変化する。この変化は、現像剤を交換してからの現像時間が長い（カウント値ｘが大きい）ほど、激しくなり、トナー濃度センサ７０の検出精度の低下も激しくなる。また、検出精度の低下に伴い、レスポンスも悪化する。特に、現像剤中のトナー濃度が低い場合ほど、検出精度の低下は激しくなる。

さらに、トナー濃度センサ７０の検出精度が低下した場合におけるトナー補給とトナー濃度センサ７０の検出値との関係について図６を参照して説明する。比較のために通常印刷の場合（Ａ）及び低印字率印刷時に通常印刷と同じトナー補給周期Ｔ_１でトナーを補給した場合（Ｂ）を合わせて図６に示す。既定電圧より上の領域（既定電圧以上）がトナー補給ＯＮの場合であり、下の領域がトナー補給ＯＦＦの場合である。矢印Ｃ、Ｃ’、Ｃ’’は１回のトナー補給を表しており、トナー補給量は全て同量である。

通常印刷の場合の図６（Ａ）では、トナー濃度センサ７０の検出値が既定値を超えると、トナー補給周期Ｔ_１で所定時間トナー補給Ｃ_１を実行する。これにより、規定量のトナーが現像剤に補給されるが、まだ、トナー濃度センサ７０の検出値が既定電圧を超えている（トナー濃度が低い）ので、次いでトナー補給周期Ｔ_１でトナー補給Ｃ_２を実行する。トナー補給Ｃ_１、Ｃ_２により、現像剤のトナー量が増加したため、増加量に応じてトナー濃度センサ７０の検出値は下がる。そして、現像剤の使用（現像）により、現像剤中のトナー量が減少すると検出値は増加していき、既定電圧を越えると再びトナー補給を実行する処理を繰返す。

一方、図６（Ｂ）では、トナー濃度センサ７０の検出値が既定値を超えると、トナー補給周期Ｔ_１でまず、所定時間トナー補給Ｃ’_１を実行する。次いで図６（Ａ）と同様にトナー補給周期Ｔ_１でトナー補給Ｃ’_２を実行するが、トナー濃度センサ７０の検出精度が低下して、レスポンスが悪化しているため、検出値はまだ規定値を超えているので、トナー補給Ｃ’_３、さらにはトナー補給Ｃ’_４を実行する。図６（Ａ）に示すように、２回のトナー補給で充分なところを図６（Ｂ）では、トナー補給を４回実施している。そのため２回分の補給（トナー補給Ｃ’_３、Ｃ’_４）の分が過補給された（トナー濃度センサ７０の検出値が大きく下がった）状態になる。

一方、本実施の形態において低印字率印刷の場合（Ｃ）では、低印字率印刷の場合の本実施の形態のトナー補給周期Ｔ_２（通常より長い周期）でトナー補給Ｃ’’_１を実行し、さらにトナー補給Ｃ’’_２を実行する。トナー濃度センサ７０のレスポンスの悪化に応じたトナー補給周期Ｔ_２でトナーを補給しているので、トナー補給を２回実行することにより、トナー濃度センサ７０の検出値は、既定電圧以下になる。従って、トナーを過補給することがない。このように、本実施の形態では、低印字率印刷の場合、トナー補給周期を長くすることによって、トナーの過補給を防止することができる。

トナー補給周期Ｔについて図７を参照して説明する。図７（Ａ）は、既定のトナー補給周期Ｔ_１の場合であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、低印字率印刷の場合である。トナー補給モータ駆動信号（トナー補給指示信号、詳細は後述）がハイの場合がＯＮに対応し、トナーが補給され、ローの場合がＯＦＦに対応し、トナーの補給停止状態である。図７（Ｂ）は、トナー補給周期Ｔ_１の２倍の周期Ｔ_２でトナーを補給する。トナー補給時間は一定なので、トナーの補給を停止している時間が長くなる。図７（Ｃ）では、（Ｂ）よりも例えば、低印字率の度合いが高い（より低印字率）の場合であり、現像剤の流動性が悪化している場合である。この場合、トナー補給周期Ｔ_１の３倍の周期Ｔ_３でトナーを補給しているので、トナーの補給を停止している時間がさらに長くなる。このように本実施の形態では、次回のトナー補給までトナー補給を停止している時間を長くすることにより、トナー補給周期Ｔを既定のトナー補給周期Ｔ_１よりも長くしている。

そこで、次のステップ１１２では、読取ったカウント値ｂ、カウント値ｘ及びトナー補給周期表から、トナー補給周期Ｔを決定し、メモリ８８に記憶する。なお、メモリ８８には既定のトナー補給周期Ｔ_１が予め記憶してあるので、トナー補給周期Ｔ_１をトナー補給周期Ｔに変更し、記憶する。次のステップ１１４では、現像剤カウンタ８２及びトナー補給カウンタ８４のカウント値ａ、ｂをリセットし、ステップ１１６へ進む。

ステップ１１６では、トナー濃度センサ７０の検出値を読取る。本実施の形態では、トナー濃度センサ７０の一例として、透磁率センサを用いているが、トナー濃度センサ７０はこれに限らず、例えば、光学検知センサ等、現像剤中のトナー濃度を検出できるものならばよい。

次のステップ１１８では読取ったトナー濃度センサ７０の検出値が既定電圧値以上か否かを判断する。否定判断の場合は、ステップ１０８に戻り、現像剤カウンタのカウント値ａが既定値毎にトナー補給周期Ｔの決定を繰返し、肯定判断の場合はステップ１２０へ進む。

ステップ１２０では、周期カウンタ８６が起動中か否かを判断する。起動中の場合は、肯定され、ステップ１２６へ進み、否定判断の場合は、ステップ１２２へ進み、トナー補給モータ７２にトナー補給指示（トナー補給モータ駆動信号を所定時間）を出力し、トナー補給カウンタ８４のカウント値ｂをカウントアップする。これにより、トナー補給モータ７２は、所定時間トナー補給ローラ７４を駆動し、トナー補給ローラ７４により所定量のトナーが現像器３４内に供給され、現像剤中に混入する。次のステップ１２４では、周期カウンタ８６を起動し、ステップ１２６へ進む。

ステップ１２６では、メモリ８８からトナー補給周期Ｔを読取り、次のステップ１２８では、周期カウンタ８６のカウント値を読取って、トナー補給周期Ｔが経過したか否かを判断する。未だトナー補給周期Ｔを経過していない場合は、否定判断となり、ステップ１０８に戻り、トナー補給周期Ｔを経過した場合は、肯定されステップ１３０へ進む。

ステップ１３０では、ステップ１２２と同様に、トナー補給モータ７２にトナー補給指示を出力する。このように、トナー濃度センサ７０の検出値を読取った結果、既定電圧以上でも、まだトナー補給周期Ｔが経過していない場合は、ステップ１２８で否定判断となるので、トナー補給を実行せず、トナー補給周期Ｔが経過した場合のみトナーを補給する。さらに、トナー補給カウンタ８４のカウント値ｂをカウントアップし、ステップ１３２へ進み、周期カウンタ８６をリセットする。

次のステップ１３４では、印刷を終了するか否かを判断する。印刷を終了するか否かの判断は、例えば、所定枚数の印刷を終了した場合や、ユーザインターフェイス９２から印刷終了の指示が入力したか否かにより判断する。否定判断の場合はステップ１０８に戻り、現像剤カウンタのカウント値ａが既定値毎にトナー補給周期Ｔの決定を繰返す。一方、肯定判断の場合は、ステップ１３６へ進み、現像剤使用カウンタ８０のカウントアップを一時停止し、本処理を終了する。現像剤使用カウンタ８０のカウントアップを一時停止することにより、次回本処理を実行するときは、今回本処理を終了した時点のカウント値ｘの続きよりカウントを開始する。これにより、現像剤使用カウンタ８０のカウント値は、現像剤が交換されてからの現像時間（現像剤の使用時間）が累積カウントされる。

なお、本実施の形態では、トナー濃度センサ７０から検出値を読取る周期は変化させずに、トナーを補給する周期のみを変化させているが、トナー濃度センサ７０を読取る周期を変化させるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、現像剤使用カウンタ８０と現像剤カウンタ８２とを別個に備えているが、例えば、現像剤使用カウンタ８０を設けずに、現像剤カウンタ８２のカウント値ａをメモリ等に累積記憶してもよい。

また、本実施の形態では、画像形成装置１０を高速で画像形成するタンデム型プリンタとしているが、これに限らず、トナーを含む現像剤を用いて現像する現像装置を備えた画像形成装置であればよい。

このように、本実施の形態の画像形成装置では、現像剤を交換してからの現像時間（現像剤使用カウンタのカウント値）とトナー補給回数とに基づいて、現像剤を交換してからの現像時間が長くなるに従って長くなり、トナー補給回数が少なくなるに従って長くなる周期でトナーを補給しているので、現像剤の流動性が悪化した場合でも、トナーの過補給を防止することができる。これにより、印字濃度の変動を防止し、印字品質を安定化できる。

また、本実施の形態の画像形成装置では、１回当りのトナー補給量を変動させないので、トナー補給回数に基づいて消耗品の寿命を判断する場合でも、消耗品の寿命が短命化することがない。

さらに、本実施の形態の画像形成装置では、低印字率印刷の場合に、トナーを強制的に排出する必要がないので、トナーの消費量が抑えられる。また、トナーを強制的に排出するモードに移行することが無いため、画像形成装置の印刷稼働効率が低下しない。

［第２の実施の形態］
本実施の形態では、予め印字率と消費したトナー量との関係を得ておくことにより、印字率（露光ドット数）の検出を消費したトナー量の検出としている。本実施の形態は、第１の実施の形態と略同様の構成であるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る制御系のブロック図を図８に示す。第１の実施の形態のトナー補給カウンタ８４に変わって、露光ドット数検出部９４及び印字率積算メモリ９６が制御部９０に接続している。

本実施の形態において実行される制御ルーチンの処理の流れを図９に示す。まず、制御部９０に印刷指示が入力されるとステップ１００では、現像器３４内の現像剤が交換されたか否かを判断し、肯定されるとステップ１０２へ進み、現像剤使用カウンタ８０のカウント値ｘをリセットし、ステップ１００で否定されるとステップ１０４で、現像剤使用カウンタ８０を起動する。次のステップ１０６では、現像剤カウンタ８２を起動し、ステップ２００へ進む。

ステップ２００では、露光ドット数検出部９４に露光ドット数読取を指示する。これにより、露光ドット数検出部９４は、潜像を形成するために露光したドット数（文字、記号、図形等のドット数）を画像データから読取ることで露光ドット数を検出する。そこで、この露光ドット数を露光ドット数検出部９４から読取り、次のステップ２０２では、予め定めてある１ページ当りの全ドット数で割ることにより、１ページ当りの印字率Ｉａを算出し、印字率積算メモリ９６に、既に印字率積算メモリ９６に記憶している積算印字率Ｉｚとの積算値（Ｉｚ＝Ｉｚ＋Ｉａ）を積算回数と共に記憶する。

次のステップ１０８では、現像剤カウンタ８２のカウント値ａが既定値に達したか否かを判断し、否定されるとステップ１１６へ進み、肯定されるとステップ２０４へ進む。

ステップ２０４では、印字率積算メモリ９６から積算印字率Ｉｚ及び積算回数を読取って、平均印字率Ｉを算出する。次のステップ２０６では、現像剤使用カウンタ８０のカウント値ｘ及びメモリ８８に予め記憶してあるトナー補給周期表を読取る。トナー補給周期表は、平均印字率Ｉと、現像剤を交換してからの現像時間の累積値（カウント値ｘ）、及び補給周期の関係を示したものである。

トナー補給周期表の１例を表２に示す。

なお、本実施の形態では、トナー補給回数（カウント値ｂ）は、メモリ８８に記憶しなくてよい。

平均印字率Ｉが３．６８％以上の場合が、表１のカウント値ｂが６以上の場合に対応し、印字率が通常印刷時以上の場合である。また、平均印字率Ｉが２．７６≦Ｉ＜３．６８％の場合が、表１のカウント値ｂが５の場合に対応し、平均印字率Ｉが２．１４≦Ｉ＜２．７６の場合が、表１のカウント値ｂが４の場合に対応し、平均印字率Ｉが１．５３≦Ｉ＜２．１４の場合が、表１のカウント値ｂが３の場合に対応し、平均印字率Ｉが０．６２≦Ｉ＜１．５３の場合が、表１のカウント値ｂが２の場合に対応し、平均印字率ＩがＩ＜０．６２の場合が、表１のカウント値ｂが１及び０の場合に対応しており、平均印字率Ｉと、現像剤を交換してからの現像時間の累積値（カウント値ｘ）、及び補給周期の関係は、第１の実施の形態のトナー補給回数（カウント値ｂ）と、現像剤を交換してからの現像時間の累積値（カウント値ｘ）、及び補給周期の関係と同様である。

そこで、次のステップ２０８では、トナー補給周期表から、トナー補給周期Ｔを決定し、メモリ８８に記憶し、次のステップ２１０では、現像剤カウンタ８２のカウント値ａをリセットする。

次のステップ１１６では、トナー濃度センサ７０の検出値を読取り、次のステップ１１８では、検出値が既定電圧以上か否かを判断し、否定されるとステップ２００に戻り、肯定されるとステップ１２０へ進む。ステップ１２０では、周期カウンタ８６が起動中か否かを判断し、肯定されるとステップ１２６へ進み、否定されるとステップ２１２へ進み、トナー補給指示を出力し、次のステップ１２４で、周期カウンタ８６を起動し、ステップ１２６へ進む。

ステップ１２６では、メモリ８８からトナー補給周期Ｔを読取り、次のステップ１２８では、周期カウンタ８６のカウント値を読取って、トナー補給周期Ｔが経過したか否かを判断する。否定されるとステップ２００に戻り、肯定されるとステップ２１４へ進む。

ステップ２１４では、ステップ２１２と同様に、トナー補給指示を出力し、ステップ１３２へ進み、周期カウンタ８６をリセットする。次のステップ１３４では、印刷を終了するか否かを判断し、否定されるとステップ２００に戻り、肯定されるとステップ１３６へ進み、現像剤使用カウンタ８０のカウントアップを一時停止し、本処理を終了する。

このように本実施の形態の画像形成装置では、現像剤を交換してからの現像時間と印字率とに基づいて、現像剤を交換してからの現像時間が長くなるに従って長くなり、印字率が低くなるに従って長くなる周期でトナーを補給しているので、現像剤の流動性が悪化した場合でも、トナーの過補給を防止することができる。これにより、印字濃度の変動を防止し、印字品質を安定化できる。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置では、現像剤を交換してからの現像時間とトナー消費量とに基づいて、現像剤を交換してからの現像時間が長くなるに従って長くなり、トナー消費量が少なくなるに従って長くなる周期でトナーを補給しているので、現像剤の流動性が悪化した場合でも、トナーの過補給を防止することができる。これにより、印字濃度が安定化でき、印字被りを防止できる。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要構成を示す図である。第１の実施の形態に係る現像器を説明する説明図である。第１の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。第１の実施の形態に係る画像形成装置で実行される制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。トナー濃度センサの検出精度の低下を説明する説明図である。トナー補給とトナー濃度センサの検出値との関係を説明する説明図である。トナー補給周期を説明する説明図である。第２の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。第２の実施の形態に係る画像形成装置で実行される制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０画像形成装置
３４現像器
６８トナー補給器
７０トナー濃度センサ
８０現像剤使用カウンタ
８２現像剤カウンタ
８４トナー補給カウンタ
８６周期カウンタ
９０制御部

Claims

像担持体上に形成された潜像を現像剤により現像する現像装置と、
駆動されたときに前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、
予め定められた現像時間及び現像剤が交換されてからの現像時間の積算値を計数する現像時間計数手段と、
前記現像剤中のトナー濃度が予め定められた濃度以下の場合に、前記現像時間計数手段で計数した前記予め定められた現像時間中に前記現像装置が消費したトナー量と、前記現像時間計数手段で計数した前記積算値とに基づいて、前記積算値が長くなるに従って長くなり、かつ前記消費したトナー量が少なくなるに従って長くなる周期で前記補給装置が所定時間間欠駆動されるように制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置。
前記現像装置が消費したトナー量を、前記補給装置の駆動回数により検出する請求項１に記載の画像形成装置。
前記潜像の面積を検出して印字率を算出する印字率算出手段を更に備え、前記現像装置が消費したトナー量を、前記印字率算出手段により算出した印字率により検出する請求項１に記載の画像形成装置。