JP2008145982A - 現像装置、画像形成装置、トナー補給方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】現像器のトナー濃度を常に適正な状態に維持し、良好な印刷画像を得られるようにする。
【解決手段】現像装置は、潜像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像ユニット２２、現像ユニット２２にトナーを補給するトナーホッパー３１、トナー濃度センサー９２、印刷する画像からトナー消費量を算出するピクセルカウント部１２０とトナー消費量算出部１３０、トナー消費量を積算するトナー消費量カウンタ１４２、および第１のトナー補給モードとして、積算トナー消費量に基づきトナーホッパー３１によるトナー補給動作を制御するトナー濃度制御部１４０を備える。トナー濃度制御部１４０は、第１のトナー補給モードの継続した実行量に基づき、トナー濃度調整処理が必要と判定した場合に、非現像時に現像ユニット２２の攪拌部材を作動させた後に、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度に基づきトナーホッパー３１のトナー補給動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタあるいはファクシミリ等の画像形成装置に備えられ、現像剤としてニ成分現像剤を使用する現像装置、画像形成装置、トナー補給方法、プログラムおよび記録媒体に関するものである。

従来、複写機、プリンタあるいはファクシミリ等の、現像剤にトナーを使用して印刷を行う電子写真方式の画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、例えば特許文献１に記載されているように、感光体を帯電器により帯電させ、この感光体に印刷画像に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置がトナーにより現像し、トナー像とする。その後、このトナー像は感光体から用紙上に転写され、用紙上のトナー像は定着装置により用紙に定着される。

画像形成装置がニ成分現像剤を使用するものである場合、上記の現像装置は、現像槽内にトナーとキャリアとからなるニ成分現像剤を収容している。現像動作により現像槽内のトナーが消費されると、現像槽へはトナー補給装置、例えばトナーホッパーからトナーが補給される。この場合、現像槽内のトナー濃度は、現像槽に設けられた透磁率センサーからなるトナー濃度センサーにて監視されており、トナー濃度が規定濃度から低下すると、規定濃度となるようにトナーホッパーのトナー補給動作が制御される。

また、現像槽内には現像剤を攪拌する、例えば攪拌スクリューもしくは攪拌ローラからなる攪拌部材が設けられている。現像槽内の現像剤は、攪拌部材にて攪拌されることにより帯電量が増加する一方、攪拌されずに放置されていると放電により帯電量が減少する。

ここで、現像槽の攪拌部材は画像形成装置による印刷動作が開始されると回転を開始し、現像剤を攪拌する。これにより、現像槽のトナーの帯電量は、図６に示すように、印刷動作の開始当初は少なく、連続印刷により印刷枚数が増加するに従って増加し、印刷枚数が所定枚数に達すると安定する。このため、トナー濃度センサーによる現像槽内のトナー濃度の検出は、連続印刷枚数が所定枚数に達するまではトナー濃度を正確に検出することができない。

そこで、従来の現像装置では、トナーホッパーから現像槽へのトナー補給を、現像槽におけるトナーの帯電量の安定前は第１のトナー補給モードにて行い、現像槽におけるトナーの帯電量の安定後は第２のトナー補給モードにて行うように、トナー補給モードを切り替えている。第１のトナー補給モードは、例えば、印刷される画像からトナー消費量を計算し、そのトナー消費量を補う量のトナーを補給するようにしたものである。第２のトナー補給モードは、上記トナー濃度センサーにて検出される現像槽のトナー濃度が適正濃度となるようにトナー補給を行うものである。

例えば、特許文献１では、ニ成分現像剤を使用する構成において、画素画像信号の各画素の出力レベルを積算することによって得られたビデオカウント数に基づいてトナーを補給する第１のトナー補給モード、および透磁率センサーにて検出されるトナー濃度に基づいてトナーを補給する第２のトナー補給モードを備えている。そして、コピー動作開始時には第１のトナー補給モードを使用し、ニ成分現像剤の見かけの透磁率が安定した場合に第２のトナー補給モードによるトナー補給に切り替えるようになっている。

一方、特許文献２では、ニ成分現像剤を使用する構成において、トナー濃度センサーの検出値から求められるトナー補給量を、トナーの消費量に影響する画像形成領域の大きさ、装置内の温度、装置内の湿度、感光体ドラムの駆動回数および転写回数等をパラメータとするトナーの減少条件に基づいて補正するようになっている。
特開平５−２７５９６（平成５年２月５日公開） 特開平８−１４６７５１（平成８年６月７日公開）

上記特許文献１に記載の構成では、印刷画像からトナー消費量を計算し、そのトナー消費量を補う量のトナーを補給する第１のトナー補給モードと、トナー濃度センサーにて検出される現像槽のトナー濃度に基づいてトナー補給を行う第２のトナー補給モードとを切り替えている。基本的には、トナー濃度センサーにより現像槽のトナー濃度を安定に検出できる状態になれば、第２のトナー補給モードのみによりトナー補給を制御するようになっている。

上記第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの切り替えは、例えば連続印刷枚数が規定枚数を超えるか否かにより行うことができる。すなわち、攪拌部材は印刷動作に伴って回転駆動されるので、連続印刷枚数が規定枚数を超えれば、規定枚数を超える連続印刷期間中の攪拌部材の回転により、現像剤は十分に攪拌され、トナーの帯電量は安定域に到達したものと見なすことができる。したがって、連続印刷枚数が規定枚数を超えるまでは第１のトナー補給モードによるトナー補給を行い、連続印刷枚数が規定枚数を超えてからは第２のトナー補給モードによるトナー補給を行うようにしておけばよい。

しかしながら、連続印刷枚数が１０枚以下となるようなジョブが続いた場合、それらジョブを行っている期間中は第１のトナー補給モードによるトナー補給、すなわちトナー消費量の予測値に基づくトナー補給が継続して行われ、第２のトナー補給モードによるトナー補給、すなわちトナー濃度センサーの実測値に基づくトナー補給は行われない。このため、現像槽内の目標とするトナー濃度に対する現像槽内の実際のトナー濃度のずれが大きくなる恐れがあるという問題点を有している。

したがって、本発明は、現像槽（現像器）のトナー濃度を常に適正な状態に維持し、これにより良好な印刷画像を得ることができる現像装置、画像形成装置、トナー補給方法、プログラムおよび記録媒体の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の現像装置は、トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器と、この現像器にトナーを補給するトナー補給器と、前記現像器内における現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーと、画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出するトナー消費量算出手段と、前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量を求める積算トナー消費量算出手段と、第１のトナー補給モードとして、前記積算トナー消費量に基づいて前記トナー補給器によるトナー補給動作を制御するトナー濃度制御手段とを備えている現像装置において、前記第１のトナー補給モードの継続した実行量に基づいて、トナー濃度調整処理が必要か否かを判定する判定手段を備え、前記トナー濃度制御手段は、前記判定手段にて前記トナー濃度調整処理が必要と判定された場合に、前記トナー濃度調整処理として、現像動作が行われていない非現像時に、前記攪拌部材を作動させた後に、前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき前記トナー補給器のトナー補給動作を制御することを特徴としている。

また、本発明のトナー補給方法は、トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器に対するトナー補給動作を、第１のトナー補給モードとして、画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出し、前記トナー消費量を積算して求めた積算トナー消費量に基づいて制御するトナー補給方法において、前記第１のトナー補給モードの継続した実行量に基づいて、トナー濃度調整処理が必要か否かを判定し、前記判定において前記トナー濃度調整処理が必要と判定された場合に、前記トナー濃度調整処理として、現像動作が行われていない非現像時に、前記攪拌部材を作動させた後に、前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき前記トナー補給動作を制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、第１のトナー補給モードにおいて、画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量が前記画像から算出され、前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量が求められ、この積算トナー消費量に基づいて、現像器に対するトナー補給動作が制御される。また、第１のトナー補給モードの継続した実行量に基づいて、トナー濃度調整処理が必要か否かが判定され、この判定においてトナー濃度調整処理が必要と判定された場合に、トナー濃度調整処理として、現像動作が行われていない非現像時に、攪拌部材を作動させた後に、トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき現像器へのトナー補給動作が制御される。

ここで、第１のトナー補給モードでは、例えば積算トナー消費量が所定量に達した場合に、その所定量の積算トナー消費量を補うようにトナーが補給される。また、上記の第１のトナー補給モードの継続した実行量とは、例えば第１のトナー補給モードを継続して行った場合の実行回数や実行時間であり、具体的には例えば画像の現像枚数（印刷枚数）である。また、トナー濃度調整処理において、トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づく現像器へのトナー補給動作は、現像器内のトナー濃度が適正値となるように制御される。

上記のように、トナー濃度調整処理を行う構成によれば、第１のトナー補給モードが継続して行われたために、すなわちトナー消費量の予測に基づくトナー補給動作が継続して行われたために、現像器内のトナー濃度が適正値（目標値）から大きくずれる事態を防止することができる。これにより、現像器内のトナー濃度を常に適正な状態に維持し、良好な印刷画像を得ることができる。

上記の現像装置は、前記第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの切り替えタイミングを検出する検出手段を備え、前記トナー濃度制御手段は、前記切り替えタイミングが検出された場合に、第２のトナー補給モードとして、前記トナー濃度センサーにより検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給器によるトナー補給動作を制御する構成としてもよい。

上記の構成によれば、検出手段は、第１のトナー補給モードと第２のトナー補給モードとの切り替えタイミングを検出し、トナー濃度制御手段は、検出手段にて前記切り替えタイミングが検出された場合に、第２のトナー補給モードとして、トナー濃度センサーにより検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給器によるトナー補給動作を制御する。

ここで、現像剤は十分に攪拌されることにより帯電量が安定し、攪拌が不十分な状態では帯電量が不安定である。この帯電量が不安定な状態では、トナー濃度センサーの検出結果に基づくトナー濃度制御は不正確となる。したがって、第１のトナー補給モードと第２のトナー補給モードとの切り替えタイミングは、現像器内の現像剤の帯電量が安定するタイミングであり、例えば現像動作に伴って駆動される現像器の攪拌部材の連続駆動時間が所定時間に到達するタイミングに設定される。

上記の現像装置において、前記トナー濃度制御手段は、前記第１のトナー補給モードにおいて、前記積算トナー消費量が所定値に到達した場合に、その積算トナー消費量を補う量のトナーを前記トナー補給器から前記現像器に補給させるものであり、前記トナー濃度調整処理において、前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度が適正値よりも高い場合に、前記積算トナー消費量算出手段による積算トナー消費量の値を少なくする方向に修正させる構成としてもよい。

上記の構成によれば、トナー濃度調整処理において、トナー濃度センサーの検出トナー濃度が適正値よりも高い場合、積算トナー消費量算出手段による積算トナー消費量の値は少なくする方向に修正される。したがって、トナー濃度調整処理が行われた後に、第１のトナー補給モードが行われた場合、積算トナー消費量はトナー補給器から現像器にトナー補給を行うための所定値に到達し難くなる。これにより、現像器内のトナー濃度は、適正値よりも高い状態から適正値に近づく方向に修正され易くなる。なお、上記修正は、トナー濃度センサーにて検出された検出トナー濃度のうち、トナー濃度の適正値を超える分に相当するトナー量を差し引く処理を行うことが好ましい。

上記の現像装置において、前記検出手段は、第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの前記切り替えタイミングを画像の連続現像枚数が所定枚数に到達したか否かにより検出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、検出手段は、第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの切り替えタイミングを画像の連続現像枚数が所定枚数に到達したか否か、例えば連続現像枚数（連続印刷枚数）が１１枚に到達したか否かにより検出する。したがって、上記切り替えタイミングを正確かつ容易に行うことができる。

なお、連続現像であるか否かは、一つの現像を行ってから次の現像を行うまでの時間が所定時間以内かどうかによって判定することができる。例えば、一つのジョブにおいて複数枚の画像の現像を行う場合には、短い時間の間隔で次々に現像を行うことになるので、連続現像と見なすことができる。

上記の現像装置において、前記判定手段は、第１のトナー補給モードの継続した前記実行量を画像の現像枚数として前記判定動作を行う構成としてもよい。

上記の構成によれば、判定手段は、第１のトナー補給モードの継続した実行量を画像の現像枚数、例えば現像枚数（印刷枚数）が２００枚以上であるか否かにより、トナー濃度調整処理が必要か否かを判定する。したがって、トナー濃度調整処理が必要か否かの判定処理を正確かつ容易に行うことができる。

以上のように、本発明のトナー濃度調整処理を行う構成によれば、第１のトナー補給モードが継続して行われたために、すなわちトナー消費量の予測に基づくトナー補給動作が継続して行われたために、現像器内のトナー濃度が適正値（目標値）から大きくずれる事態を防止することができる。これにより、現像器内のトナー濃度を常に適正な状態に維持し、良好な印刷画像を得ることができる。

図２は本実施の形態における画像形成装置を備えた複合機１の概略の縦断面図である。この複合機１は、原稿送り装置（以下、ＳＰＦ：Single Pass Feederと称する）２と画像形成装置３を備えている。

画像形成装置３は、ＳＰＦ２によって搬送された原稿をスキャンして得られた画像データ、あるいは外部から入力された画像データに応じて、記録用紙（シート）にモノクロ画像を形成するものである。この画像形成装置３は、スキャナ部（原稿読取装置）１１、プリンタ部１２および給紙部１３を備えている。

プリンタ部１２は、光書込ユニット２１、現像ユニット（現像器、現像装置）２２、トナーホッパー（トナー補給器、現像装置）３１、トナー供給容器３２、感光体（潜像担持体）２３、帯電器２４、クリーナユニット２５、転写ユニット２６、定着ユニット２７、用紙搬送路２８、排紙トレイ２９および手差しトレイ３０を備えている。給紙部１３は、給紙カセット４１および大容量給紙（ＬＣＣ）４２を備えている。これら給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２は画像形成に使用する記録用紙を収容している。

スキャナ部１１は、上面にガラスからなる原稿載置台５１を備え、この原稿載置台５１の下方に光源ホルダー５２、ミラー群５３およびＣＣＤ（撮像装置）５４を備えている。このスキャナ部１１では、ＳＰＦ２から送られてくる原稿をスキャンする場合、光源ホルダー５２およびミラー群５３を原稿載置台５１の一端側の位置に静止させる。この場合、ＳＰＦ１から原稿が搬送されてくると、光源ホルダー５２の光源から原稿に光が照射され、原稿からの反射光がミラー群５３を介してＣＣＤ５４に結像され、ＣＣＤ５４により電子的な画像データに変換される。このような動作を行うため、スキャナ部１１の上面の一端部には、読取窓が形成されている。

プリンタ部１２において、帯電器２４は、感光体２３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。なお、画像形成装置３では、チャージャ型の帯電器２４を用いているが、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器を用いることもできる。

光書込ユニット２１は、高速印字処理に対応するために、２つのレーザ照射部６１ａ，６１ｂを備えた２ビーム方式を採用しており、照射タイミングの高速化に伴う負担が軽減されている。この光書込ユニット２１は、入力された画像データに応じてレーザ照射部６１ａ，６１ｂからレーザ光を照射する。このレーザ光は、ミラー群６２ａ，６２ｂ介して、均一に帯電されている感光体２３に照射され、感光体２３を露光する。これにより、感光体２３の表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

現像ユニット２２は、感光体２３に対向配置されており、感光体２３の表面に形成された静電潜像を黒トナーにより顕像化する。クリーナユニット２５は、現像・画像転写後に感光体２３の表面に残留したトナーを除去・回収する。

転写ユニット２６は、静電潜像が有する電荷と逆極性の電界を印加することにより、感光体２３の表面に形成されたトナー像を記録用紙上に転写する。例えば、静電潜像が（−）極性の電荷を有している場合には（＋）極性の電界を印加する。転写ユニット２６は、転写ベルト（搬送ベルト）７１、駆動ローラ７２、従動ローラ７３および転写ローラ７４を備えている。転写ローラ７４は、感光体２３と転写ベルト７１との接触部に設けられ、転写電界を印加する。

転写ローラ７４は、感光体２３のトナー像を記録用紙上に転写するための上記電界を発生する。なお、転写ローラ７４は、弾性支持された導電性ローラからなる。転写ローラ７４が弾性を有することにより、感光体２３と転写ベルト７１とが線接触ではなく所定の幅（転写ニップ）を有する面接触とすることができ、用紙へのトナー像の転写効率が向上している。

転写ユニット２６は、さらに、除電ローラ７５、クリーニングユニット７６、除電機構７７およびテンションローラ７８を備えている。除電ローラ７５は、転写領域において上記電界により与えられた電荷を記録用紙から除去するために、転写領域の下流側に設けられている。これにより、次工程への用紙の搬送を円滑に行うことができる。クリーニングユニット７６は転写ベルト７１のトナー汚れを除去し、除電機構７７は転写ベルト７１を除電する。除電機構７７としては、除電を接地により行うもの、あるいは積極的に上記転写電界の極性とは逆極性の電界を印加するもののいずれであってもよい。テンションローラ７８は転写ベルト７１にテンションを与えるものである。

定着ユニット２７は、記録用紙上に転写されたトナー像を加熱して溶融させ記録用紙上に定着させる。この定着ユニット２７は、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２とを備え、加熱ローラ８１は熱源を内蔵し、加圧ローラ８２は加熱ローラ８１に対して所定圧で圧接されている。

排紙トレイ２９には、画像が印刷された記録用紙が排出される。なお、この排紙トレイ２９に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等）もしくは複数段排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。

給紙カセット４１および大容量給紙カセット４２は、画像形成に使用する記録用紙（シート）を収容するためのものである。高速印刷処理のため、プリンタ部１２の下方に配置された給紙カセット４１は定型サイズの記録用紙を各々５００〜１５００枚収納可能である。他方、画像形成装置３の筐体外部に配置された大容量給紙カセット４２は、複数の種類の記録用紙を多量に収納可能なものである。手差しトレイ３０は、不定型サイズの記録用紙を給紙するためのものである。

図３は、図２に示した複合機１における感光体２３の回りの構成を示す概略の模式図である。図２３に示すように、現像ユニット２２は、現像槽９１に透磁率センサーからなるトナー濃度センサー９２を備え、現像槽９１の内部に現像ローラ９３および攪拌ローラ（攪拌部材）９４を備えている。また、現像槽９１の内部にはトナーとキャリアとからなるニ成分現像剤（図示せず）が収容されている。

現像ローラ９３は、現像槽９１内のトナーを感光体２３に形成された静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を現像する。攪拌ローラ９４は、現像槽９１内においてトナー濃度を均一とするため、および現像剤を帯電させるために、現像剤を攪拌する。

トナーホッパー３１は、攪拌ローラ９５とトナー補給用スクリュー９６とを備えている。トナー攪拌ローラ９５はトナーホッパー３１内においてトナーを攪拌し、トナー補給用スクリュー９６は回転動作によりトナーホッパー３１内のトナーを現像ユニット２２に補給する。このトナー補給用スクリュー９６は、回転量（回転時間）を制御することによりトナー補給量を正確に制御可能となっている。

また、トナーホッパー３１には、図２に示したトナー供給容器３２からトナーが供給される。トナー供給容器３２は、例えば、カートリッジ式であり、円筒形のボトル形状を有し、回転しながら内部のトナーをトナーホッパー３１に供給する。

図３の構成において、感光体２３は帯電器２４により所定電位に帯電され、この感光体２３には、光書込ユニット２１から、例えばスキャナ部１１による読取画像に応じてレーザ光が照射され、読取画像（原稿画像）に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット２２の現像ローラ９３から供給されるトナーにより現像され、トナー像となる。このトナー像は転写ベルト７１と感光体２３との間に搬送される記録用紙に転写ローラ７４により転写される。記録用紙に転写されたトナー像は、その後、定着ユニット２７に送られ、ここで記録用紙に定着された後、複合機１から排出される。

また、トナーホッパー３１ではトナー補給用スクリュー９６が回転することにより現像ユニット２２に対するトナー補給が行われる。トナーホッパー３１から現像ユニット２２に補給されたトナーは、現像槽９１内において攪拌ローラ９４により攪拌されてキャリアと混合され、この攪拌により帯電量が増加する。

図１は、本実施の形態の複合機１が備える、トナーホッパー３１から現像ユニット２２へのトナー補給を制御するための構成を示すブロック図である。図１に示すように、複合機１は、画像処理部１１０、ピクセルカウント部（トナー消費量算出手段）１２０、トナー消費量算出部（トナー消費量算出手段）１３０、トナー濃度センサー９２、トナー濃度制御部(トナー濃度制御手段)１４０、トナーホッパー３１および現像ユニット２２を備えている。

画像処理部１１０は、従来周知の構成であり、例えばスキャナ部１１にて読み取られた原稿画像の画像信号に所定の画像処理を施して出力画像信号とし、光書込ユニット２１へ出力する。

図４はピクセルカウント部１２０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ピクセルカウント部１２０は、カウント部１２１、重み付け演算部１２２、重み付け計数テーブル１２３および積算部１２４を備えている。

カウント部１２１は、入力された多値画像（例えば１６階調または２５６階調などの多階調の画像）の階調をピクセルごとにカウントする。例えば、各ピクセルの信号値が０〜１５の何れかの値をとる１６階調の多階調画像の場合、カウント部１２１は、それぞれのピクセルについて、階調が０〜１５の何れであるかをカウントする。

重み付け演算部１２２は、カウント部１２１によってピクセルごとにカウントされた階調値に対して、ピクセルごとに重み付けを行う。具体的には、重み付け演算部１２２は、ピクセルごとに、階調値に対応する重み付け係数を重み付け係数テーブル１２３から取得するとともに、取得した重み付け係数を階調値に掛け合わせて、ピクセルカウント値を求める。このピクセルカウント値は、ピクセルごとのトナー消費量を示す指標である。重み付け係数テーブル１２３は、階調値と重み付け係数との対応関係を示すものである。このようにして、ピクセルカウント部１２０では、カウント部１２１、重み付け演算部１２２および重み付け係数テーブル１２３により、ピクセルごとのピクセルカウント値を求めている。

積算部１２４は、ピクセルごとに求められたピクセルカウント値の全ピクセルに亘る積算を行う。すなわち、積算部１２４は、重み付け演算部１２２により階調値に重み付け係数を掛け合わせたピクセルカウント値を、入力された多値画像の全てのピクセルについて積算し、総ピクセルカウント値を算出する。この場合、積算部１２４は、１枚の画像のピクセルカウント値を積算して求める。

トナー消費量算出部１３０は、ピクセルカウント部１２０で求められたピクセルカウント値（階調データのカウント値）の積算値から、１枚の画像を印刷する場合のトナー消費量を算出する。

トナー濃度制御部１４０は、トナー消費量算出部１３０から得られるトナー消費量、トナー濃度センサー９２にて検出されるトナー濃度、および積算した印刷枚数に基づいてトナーホッパー３１から現像ユニット２２へのトナー補給を制御する。

すなわち、トナー濃度制御部１４０は、複合機１での連続印刷枚数（現像ユニット２２での連続現像する画像の枚数）が所定枚数未満の場合には、トナー消費量算出部１３０にて算出されたトナー消費量に基づくトナー補給制御（第１のトナー補給モード）を行う。すなわち、トナー濃度制御部１４０は、第１のトナー補給モードにおいて、トナー消費量算出部１３０にて算出されるトナー消費量（以下、算出トナー消費量と称する）がトナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６における１秒間の回転によるトナー補給量に達するごとに、トナー補給用スクリュー９６を１秒間回転させる。

また、トナー濃度制御部１４０は、複合機１での連続印刷枚数（現像ユニット２２での連続現像する画像の枚数）が所定枚数（例えば１１枚）以上の場合には、トナー濃度センサー９２にて検出されるトナー濃度に基づくトナー補給制御（第２のトナー補給モード）を行う。

第２のトナー補給モードにおいて、トナー濃度センサー９２によるトナー濃度の検出は、０．５秒間に１５回行われ、その平均値を取って現像槽９１内のトナー濃度として決定される。このトナー濃度の決定動作は、１秒間に２回の割合で、印刷動作中（現像動作中）継続して行われる。

さらに、トナー濃度制御部１４０は、連続印刷枚数が所定枚数（例えば１１枚）未満の印刷ジョブを継続して行った結果、その積算印刷枚数が所定枚数（例えば２００枚）以上となった場合に、トナー濃度センサー９２の検出結果に応じて、トナーホッパー３１から現像槽９１へのトナー補給制御（トナー濃度調整処理）を行う。

図５は複合機１における連続印刷枚数とトナーの帯電量との関係を示す表であり、図６はその関係を示すグラフである。図５および図６から分かるように、連続印刷枚数が１１枚に達するとトナーの帯電量がほぼ安定している。したがって、連続印刷枚数が１１枚に達して現像槽９１での現像剤の攪拌が適切に行われている場合、トナー濃度センサー９２によるトナー濃度の検出は通常ほぼ安定すると考えられる。そこで、本実施の形態において、上記所定枚数は１１枚（原稿画像１１枚の印刷）としている。なお、連続印刷は、一つの印刷を終了してから次の印刷を開始するまでの時間が３秒以内の場合を連続印刷と見なしている。

本実施の形態の画像形成装置３において、トナー濃度センサー９２にて検出される現像槽９１内のトナー濃度の適正値は６％となっている。なお、一例として、検出トナー濃度が６％のときにおけるトナー濃度センサー９２の出力電圧は２．５Ｖである。したがって、トナー濃度制御部１４０は、トナー濃度センサー９２の出力電圧が２．５Ｖよりも高くなった場合にトナー補給を開始させ、同出力電圧が２．５Ｖよりも低くなった場合にトナー補給を停止させる。また、トナー濃度センサー９２の出力電圧は、トナー濃度センサー９２の制御電圧を変更することにより変化する。そこで、トナー濃度センサー９２の制御電圧は、検出トナー濃度が６％のときのトナー濃度センサー９２の出力電圧が２．５Ｖとなるように設定する。また、このような調整を行うために、複合機１は温度センサー（図示せず）および湿度センサー（図示せず）を備えている。上記のような環境変化に伴うトナー濃度センサー９２の出力電圧のずれは、現像剤のキャリアが経時変化した場合にも生じるので、そのような場合にもトナー濃度センサー９２の制御電圧の調整が行われる。なお、トナー濃度センサー９２の上記制御電圧の調整は、トナー濃度制御部１４０が行うようにしてもよい。

図７は、図１に示したトナー濃度制御部１４０の構成を示すブロック図である。図７に示すように、トナー濃度制御部１４０は、上述した第１のトナー補給モードおよび第２のトナー補給モードによるトナー補給制御、並びにトナー濃度調整処理を行うために、トナー補給判定部（トナー濃度制御手段、判定手段、検出手段、積算トナー消費量算出手段）１４１、トナー消費量カウンタ(積算トナー消費量算出手段)１４２、印刷枚数カウンタ（検出手段）１４３、トナーホッパー制御部（トナー濃度制御手段）１４４および現像ユニット制御部(トナー濃度制御手段)１４５を備えている。

トナー消費量カウンタ１４２は、トナー消費量算出部１３０から得られるトナー消費量を積算する。印刷枚数カウンタ１４３は、画像形成装置３での印刷枚数（現像ユニット２２にて現像された画像の枚数）を積算する。トナー補給判定部１４１は、画像形成装置３での連続印刷枚数が所定枚数に到達したか否かに応じて、第１のトナー補給モードと第２のトナー補給モードとの何れを行うかを判定する。また、連続印刷の終了後において、積算印刷枚数に基づき、トナー濃度調整処理を行うか否かを判定する。具体的には、積算印刷枚数が２００枚以上である場合にはトナー濃度調整処理が必要と判定する一方、積算印刷枚数が２００枚未満である場合にはトナー濃度調整処理が不要と判定する。また、これら各モードおよび処理において、トナーホッパー３１から現像ユニット２２へのトナー補給動作を行うか否か等について判定する。

なお、上記の積算印刷枚数のしきい値を２００枚としているのは次に理由による。例えば、Ａ４サイズの用紙に黒ベタで印刷を行った場合、ピクセルカウントによるトナー濃度（Ｔ／Ｄ）とトナー濃度センサー（透磁率センサー）９２にて検出されるトナー濃度（Ｔ／Ｄ）との最大誤差が±１．５％程度（トナー量にして８００ｍｇ程度）になるのは、約２００枚の印刷行った後である。そして、その程度の誤差の範囲内でトナー補給の要否を判定するのが良好なトナー濃度を維持する上で好ましいからである。

ここで、本実施の形態における、第１および第２のトナー補給モードでのトナー補給量とトナー消費量カウンタ１４２の積算値との関係、およびトナー濃度調整処理におけるトナー濃度センサー９２での検出トナー濃度とトナー消費量カウンタ１４２の修正値との関係について説明する。

本実施の形態において、第１および第２のトナー補給モードでは、トナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６を１秒間回転させてトナーホッパー３１から現像槽９１にトナー補給を行う。トナー補給用スクリュー９６の１秒間の回転により補給されるトナー量は４５０ｍｇである。このトナー量は、ピクセルカウント部１２０でのピクセルカウント値に換算すれば、１９１，６５０，０００に相当する。

また、トナー濃度（Ｔ／Ｄ）が適正値（６％）である場合の現像槽９１内のトナー量は９００ｇであり、初期のトナー濃度（Ｔ／Ｄ）は６％に設定され、そのときのトナー消費量カウンタ１４２は０に設定されている。したがって、図８に示すように、印刷の開始と同時にトナー消費量をトナー消費量カウンタ１４２が積算していき、カウント値が−１９１，６５０，０００に達した時点で、トナー補給用スクリュー９６の１秒間の回転により４５０ｍｇのトナー補給が行われ、トナー消費量カウンタ１４２が０にリセットされる。

また、トナー濃度調整処理では、第１のトナー補給モードが継続して行われた結果、印刷枚数カウンタ１４３のカウント値が２００枚に達すると、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度に基づくトナー濃度の制御を行われる。

例えば、トナー濃度センサー９２による検出トナー濃度（Ｔ／Ｄ）が５．９５％であった場合、トナー濃度の適正値６．００％との差である０．０５％はトナー量に換算すると４５０ｍｇに相当する。そこで、４５０ｍｇ（トナー補給用スクリュー９６の１秒間の回転量に相当）のトナー補給を行ってトナー濃度を６％とし、トナー消費量カウンタ１４２を０にリセットする。

また、トナー濃度センサー９２による検出トナー濃度（Ｔ／Ｄ）が６．０２％（＞６．００％）であった場合、トナー濃度の適正値６．００％との差である０．０２％はトナー量に換算すると１８０ｍｇに相当する。また、１８０ｍｇのトナー量はトナー消費量カウンタ１４２のカウント値に換算すると７，６６６，０００に相当する。そこで、トナー消費量
カウンタ１４２のカウント値を７，６６６，０００に修正する。この処理は、積算トナー消費量の値を少なくする方向に修正するものである。

上記の構成において、画像形成装置３におけるトナー補給動作を図９のフローチャートに基づいて以下に説明する。

複合機１において、印刷が指示されると（Ｓ１）、例えばスキャナ部１１にて読み込まれた原稿画像についての印刷動作が開始される（Ｓ２）。なお、Ｓ２での印刷動作の開始からＳ１３での印刷動作の終了までの期間において、現像ユニット制御部１４５の制御により、現像ユニット２２の攪拌ローラ９４は回転駆動されている。

ピクセルカウント部１２０は印刷する原稿画像のピクセルカウント値を算出し（Ｓ３）、トナー消費量算出部１３０はピクセルカウント部１２０にて算出されたピクセルカウント値からトナー消費量を算出する（Ｓ４）。このトナー消費量は例えば画像１枚分のものである。また、トナー濃度制御部１４０のトナー補給判定部１４１は連続印刷枚数を検知する（Ｓ５）。ここでは、実際に処理された印刷原稿の枚数を検知する。なお、この連続印刷枚数は、例えば一つのジョブにおいて行われる印刷枚数に相当する。

次に、トナー濃度制御部１４０のトナー消費量カウンタ１４２は、処理済みの連続印刷枚数が１１枚未満であれば（Ｓ６）、トナー消費量算出部１３０から得られる、原稿画像の１枚印刷ごとのトナー消費量を積算する（Ｓ７）。また、トナー濃度制御部１４０の印刷枚数カウンタ１４３は、印刷枚数を積算する（Ｓ８）。

次に、トナー補給判定部１４１は、トナー消費量カウンタ１４２にて積算されるトナー消費量が、トナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６における１秒間の回転によるトナー補給量に到達したか否か判定する（Ｓ９）。

このＳ９での判定の結果がＮＯであればＳ３に戻る一方、ＹＥＳであれば、トナー濃度制御部１４０のトナーホッパー制御部１４４は、トナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６を１秒間だけ回転させる（Ｓ１０）。また、トナー補給判定部１４１はトナー消費量カウンタ１４２を０にリセットする（Ｓ１１）。

その後、トナー補給判定部１４１は、連続印刷枚数の印刷が終了したか否かを判定する（Ｓ１２）。この判定の結果、連続印刷枚数の印刷が終了していなければＳ１に戻る一方、連続印刷枚数の印刷が終了していれば、印刷を終了し（Ｓ１３）、その後、トナー濃度調整処理を行う（Ｓ１４）。なお、連続印刷枚数の印刷が終了したか否かは、先述のように、一つの印刷を終了してから次の印刷を開始するまでの時間が３秒以内であるか否かにより判定する。

また、前記Ｓ６の判定において、処理済みの連続印刷枚数が１１枚以上であれば、トナー補給判定部１４１は、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度を有効とし（Ｓ１５）、その検出トナー濃度に基づいてトナーホッパー３１からのトナー補給が必要か否かを判定する（Ｓ１６）。

この判定の結果、トナー補給が必要であれば、トナーホッパー制御部１４４は、トナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６を１秒間だけ回転させる（Ｓ１７）。その後、トナー補給判定部１４１は印刷枚数カウンタ１４３を０にリセットし（Ｓ１８）、Ｓ１１に進む。また、Ｓ１６の判定の結果、トナー補給が不要であれば、トナー補給判定部１４１は印刷枚数カウンタ１４３を０にリセットし（Ｓ１８）、Ｓ１１に進む。

次に、Ｓ１４のトナー濃度調整処理について図１０に基づいて説明する。図１０は、Ｓ１４のトナー濃度調整処理を示すフローチャートである。

トナー濃度調整処理において、トナー補給判定部１４１は、印刷枚数カウンタ１４３によって積算されている積算印刷枚数が２００枚以上であるか否か判定する（Ｓ３１）。この判定の結果、積算印刷枚数が２００枚未満であれば処理を終了する一方、積算印刷枚数が２００枚以上であれば、トナー濃度制御部１４０の現像ユニット制御部１４５は、現像ユニット２２の攪拌ローラ９５を５秒間回転させる（Ｓ３２）。なお、この攪拌ローラ９５の５秒間回転は、連続印刷を１１枚行った場合の攪拌ローラ９５の回転量に相当し、現像槽９１内の現像剤の帯電量を安定化できるものである。

その後、トナー補給判定部１４１は、トナー濃度センサー９２の検出トナー濃度が適正値としての６％であるか否か判定し（Ｓ３４）、検出トナー濃度が６％であれば印刷枚数カウンタ１４３を０にリセットして（Ｓ３５）処理を終了する。

一方、検出トナー濃度が６％未満であれば（Ｓ３６）、トナーホッパー制御部１４４はトナーホッパー３１のトナー補給用スクリュー９６を回転させて、トナー濃度センサー９２にて検出される現像槽９１のトナー濃度が６％となるまで、現像槽９１へのトナー補給を行わせる（Ｓ３７）。その後、トナー補給判定部１４１は、印刷枚数カウンタ１４３を０にリセットして（Ｓ３５）処理を終了する。

また、トナー補給判定部１４１は、検出トナー濃度が６％を超えていれば、トナー消費量カウンタ１４２のカウント値を修正した後（Ｓ３８）、印刷枚数カウンタ１４３を０にリセットして（Ｓ３５）処理を終了する。

上記Ｓ３８の処理は、検出トナー濃度が６％を超えているので、第１のトナー補給モードにおいて、トナー消費量カウンタ１４２のカウント値に基づくトナーの補給を抑制するためのものである。ここでは、例えばトナー消費量カウンタ１４２のカウント値に対して、６％を超える分のトナー濃度に相当するトナー消費量を減じる処理が行われる。したがって、積算トナー消費量の値は、少なくなる方向に修正される。

以上のように、本実施の形態の複合機１では、第１のトナー補給モードによるトナー補給が長期間継続して行われた場合に、積算印刷枚数が所定枚数（例えば２００枚）に達すると、現像槽９１内の現像剤を攪拌して帯電量を安定化させた上で、トナー濃度センサー９２による検出トナー濃度に基づき、現像槽９１のトナー濃度を適正値に調整している。すなわち、トナー消費量の計算値に基づくトナー補給制御が所定期間（所定印刷枚数に渡って）継続して行われた場合には、トナー濃度センサー９２による実際のトナー濃度の検知結果に基づくトナー濃度制御を行うようにしている。したがって、連続印刷枚数に拘わらず、すなわち第１のトナー補給モードを長期間継続して行った場合であっても、現像槽９１内のトナー濃度を常に適正な状態に維持することができる。これにより、複合機１では良好な印刷画像を得ることができる。

なお、以上の説明においては、複合機１がモノクロタイプのものとして説明しているが、本願発明は、これに限定されず、フルカラータイプの複合機（画像形成装置）に対しても当然適用可能である。この場合、トナー補給の制御は、各色トナーの補給についての制御であり、図４に示したピクセルカウント部１２０での処理も各色ごとに行われる。また、画像処理部１１０は、フルカラー画像についての画像処理であり、具体的には入力信号処理部、領域分離処理部、色補正・黒生成処理部、ズーム変倍処理部、空間フィルタ処理部および中間調補正処理部といった従来周知の機能部を備えることになる。

最後に、本発明の現像装置を備えた複合機１に含まれる各ブロック（ピクセルカウント部１２０、トナー消費量算出部１３０、トナー濃度制御部１４０）は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、複合機１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである複合機１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記複合機１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、複合機１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の構成は、ニ成分現像剤にて現像を行う現像装置を備えた電子写真方式の各種印刷装置（画像形成装置）に適用可能である。

本発明の実施の形態における複合機の構成を示すものであって、トナーホッパーから現像ユニットへのトナー補給を制御するための構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における現像装置を備えた複合機の概略の縦断面図である。 図２に示した複合機における感光体の周りの構成を示す模式図である。 図１に示したピクセルカウント部の構成を示すブロック図である。 図２に示した複合機における連続印刷枚数とトナーの帯電量との関係を示す説明図である。 図２に示した複合機における連続印刷枚数とトナーの帯電量との関係を示すグラフである。 図１に示したトナー濃度制御部の構成を示すブロック図である。 第１のトナー補給モードにおけるトナー補給量と図７に示したトナー消費量カウンタの積算値との関係、およびトナー濃度調整処理におけるトナー濃度センサーでの検出トナー濃度と図７に示したトナー消費量カウンタの修正値との関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態における現像装置のトナー濃度の制御動作を示すフローチャートである。 図９に示したＳ１４のトナー濃度調整処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 複合機
２２ 現像ユニット（現像器、現像装置）
２３ 感光体（潜像担持体）
３１ トナーホッパー（トナー補給器、現像装置）
９１ 現像槽
９２ トナー濃度センサー
９３ 現像ローラ
９４ 攪拌ローラ（攪拌部材）
９６ トナー補給用スクリュー
１２０ ピクセルカウント部（トナー消費量算出手段）
１３０ トナー消費量算出部（トナー消費量算出手段）
１４０ トナー濃度制御部(トナー濃度制御手段)
１４１ トナー補給判定部（トナー濃度制御手段、判定手段、検出手段、積算トナー消 費量算出手段）
１４２ トナー消費量カウンタ(積算トナー消費量算出手段)
１４３ 印刷枚数カウンタ（検出手段）
１４４ トナーホッパー制御部（トナー濃度制御手段）
１４５ 現像ユニット制御部(トナー濃度制御手段)

Claims (9)

1. トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器と、
   この現像器にトナーを補給するトナー補給器と、
   前記現像器内における現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサーと、
   画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出するトナー消費量算出手段と、
   前記トナー消費量を積算して積算トナー消費量を求める積算トナー消費量算出手段と、
   第１のトナー補給モードとして、前記積算トナー消費量に基づいて前記トナー補給器によるトナー補給動作を制御するトナー濃度制御手段とを備えている現像装置において、
   前記第１のトナー補給モードの継続した実行量に基づいて、トナー濃度調整処理が必要か否かを判定する判定手段を備え、
   前記トナー濃度制御手段は、前記判定手段にて前記トナー濃度調整処理が必要と判定された場合に、前記トナー濃度調整処理として、現像動作が行われていない非現像時に、前記攪拌部材を作動させた後に、前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき前記トナー補給器のトナー補給動作を制御することを特徴とする現像装置。
2. 前記第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの切り替えタイミングを検出する検出手段を備え、
   前記トナー濃度制御手段は、前記検出手段にて前記切り替えタイミングが検出された場合に、第２のトナー補給モードとして、前記トナー濃度センサーにより検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給器によるトナー補給動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナー濃度制御手段は、前記第１のトナー補給モードにおいて、前記積算トナー消費量が所定値に到達した場合に、その積算トナー消費量を補う量のトナーを前記トナー補給器から前記現像器に補給させるものであり、前記トナー濃度調整処理において、前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度が適正値よりも高い場合に、前記積算トナー消費量算出手段による積算トナー消費量の値を少なくする方向に修正させることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記検出手段は、第１のトナー補給モードから第２のトナー補給モードへの前記切り替えタイミングを画像の連続現像枚数が所定枚数に到達したか否かにより検出することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記判定手段は、第１のトナー補給モードの継続した前記実行量を画像の現像枚数として前記判定動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
7. トナーおよびキャリアを含むニ成分現像剤を使用し、前記現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、潜像担持体に形成された静電潜像を前記トナーにより現像する現像器に対するトナー補給動作を、第１のトナー補給モードとして、画像が印刷される場合の現像動作に伴うトナー消費量を前記画像から算出し、前記トナー消費量を積算して求めた積算トナー消費量に基づいて制御するトナー補給方法において、
   前記第１のトナー補給モードの継続した実行量に基づいて、トナー濃度調整処理が必要か否かを判定し、
   前記判定において前記トナー濃度調整処理が必要と判定された場合に、前記トナー濃度調整処理として、現像動作が行われていない非現像時に、前記攪拌部材を作動させた後に、前記トナー濃度センサーの検出トナー濃度に基づき前記トナー補給動作を制御することを特徴とするトナー補給方法。
8. 請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置の前記の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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