JP2013011639A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置内におけるトナー補給口よりも現像剤搬送方向の下流側におけるトナー濃度ムラを従来よりも抑える。
【解決手段】画像情報を取得する画像情報取得部１００と、感光体に静電潜像を光書き込みする光書込ユニット２０を画像情報に基づいて制御する光書込制御部１０２と、感光体上の静電潜像を現像する現像装置と、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置７０と、トナー補給装置７０の補給スクリュウモータの補給動作パターンを決定して補給スクリュウモータの駆動を制御する補給制御部１０３と、光書込制御部１０２とは独立した演算処理により、画像情報取得部１００によって取得された画像情報に基づいて出力画素数を算出する総画素数演算部１０１とを設けた。
【選択図】図１４

Description

本発明は、所定の循環経路に沿って搬送している現像剤を現像剤担持体の移動する表面に担持して潜像の現像に用いた後、現像剤担持体の表面から循環経路に戻す構成の現像手段を用いる画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。図１は、特許文献１に記載の画像形成装置における画像形成ユニットを示す拡大構成図である。同図において、画像形成ユニット９００は、現像装置と、感光体９２０とを備えている。また、現像装置は、トナー及び磁性キャリアを含有する図示しない現像剤をケーシング内で循環搬送するための循環経路や、現像ロール９１０などを有している。循環経路は、互いに装置短手方向に並ぶように配設された第１剤収容室９０１と第２剤収容室９０３とを具備している。循環経路の一部となっている第１剤収容室９０１内に収容されている現像剤は、第１搬送スクリュウ９０２の回転駆動により、室内空間の長手方向に沿って図中矢印Ａの向きで搬送される。この第１剤収容室９０１と、これに隣接している第２剤収容室９０３とは、長手方向の両端部でそれぞれ連通している。第１搬送スクリュウ９０２の回転駆動に伴って第１剤収容室９０１内における図中矢印Ａ方向の端部まで搬送された現像剤は、連通部を通過して第２剤収容室９０３内に進入する。そして、第２剤収容室９０３内において、第２搬送スクリュウ９０４の回転駆動によって矢印Ａ方向とは正反対の矢印Ｂ方向に搬送される。その後、第２剤収容室９０３における矢印Ｂ方向の端部まで搬送されると、連通部を通って第１剤収容室９０１内の矢印Ａ方向の最上流部に進入する。このようにして、現像剤は第１剤収容室９０１及び第２剤収容室９０３の中で循環搬送される。

第２剤収容室９０３の短手方向の側方には、現像ロール９１０が配設されている。この現像ロール９１０は、回転駆動する非磁性パイプからなる現像スリーブと、この現像スリーブの内部に回転不能に収容される図示しないマグネットローラとを具備している。そして、マグネットローラの発する磁力により、第２剤収容室９０３内の現像剤を回転する現像スリーブの表面に担持して、現像スリーブと感光体９２０とが対向する現像領域に搬送する。その後、自らの回転に伴い、現像領域の現像剤で感光体９２０の表面の静電潜像を現像しながら、現像領域の現像剤を第２剤収容室９０３内に戻す。戻された現像剤は現像に寄与したことでトナー濃度を低下させている。図示しないトナー補給制御部は、画像情報に基づいて算出された総出力画素数に基づいて、その画像が現像される際のトナー消費量を予測し、その結果に応じた時間だけ、図示しないトナー補給手段を駆動する。これにより、第１剤収容室９０１の現像剤搬送方向の上流側端部付近に設けられたトナー補給口９１５を通じて、第１現像剤収容室９０１内のトナーにトナーを補給して現像剤のトナー濃度を回復させている。このようなトナー補給においては、トナー濃度センサによって現像剤のトナー濃度の低下を検知してから低下量に見合ったトナー補給を行う構成よりも迅速にトナー濃度の回復を図ることができる。

しかしながら、この画像形成装置においては、トナー補給動作の開始タイミングが適正タイミングから遅れてしまうことに起因して、トナー補給直後の現像剤にトナー濃度ムラを発生させてしまうという問題があった。具体的には、図１において、第１剤収容室９０１や第２剤収容室９０３に収容されている現像剤のトナー濃度ムラが全くない状態から、感光体９２０の表面に担持されている静電潜像の現像が行われたとする。すると、ある程度の時間が経過した時点で、第１剤収容室９０１におけるトナー補給口９１５の直下領域において、図２に示されるようなトナー濃度の経時変動が発生する。初期段階でトナー濃度が急激に低下した後、中期段階で低下の度合いが緩やかになり、終期段階ではトナー濃度が逆に上昇していく逆正規分布型の特性の変動である。このような変動が生ずるトナー補給口９１５の直下領域において、図２の変動曲線とは正反対の正規分布型の濃度変動を発生させるようにトナー補給を行ったとする。すると、図３に示されるように、現像によるトナー濃度変動を、トナー補給によるトナー濃度変動で相殺して、トナー補給口９１５よりも現像剤搬送方向下流側の位置で、トナー濃度ムラのない現像剤を得ることができる。

このようにしてトナー濃度変動を相殺するためには、まず、パーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいて画像の総出力画素数を算出するなどし、この結果に基づいて、現像によって生ずるトナー濃度の変動曲線を予測する。そして、予測した変動曲線を相殺し得る補給動作パターンを決定した後、トナー補給口９１５の直下領域でトナー濃度の変動が発生し始める図３の時点ｔ０のあたりで、トナー補給動作を開始する必要がある。ところが、従来の画像形成装置では、次に説明する理由により、変動曲線の予測を完了する時点が、図３の時点ｔ０よりも遅いタイミングになっていた。即ち、感光体９２０に対する静電潜像の光書込を制御する光書込制御部は、外部機器から送られてくる画像情報に基づいて、出力画像領域の画素マトリクスにおける各画素についてそれぞれ、ドットを出力するか否かの情報であるドット情報を順に特定していく。また、このようにしてドット情報を特定するための演算処理（以下、ドット情報特定用演算処理という）とは別に、ドット情報の特定結果をトナー補給制御部に送信する結果送信処理や、各画素についてのドット情報の特定結果に応じて感光体に対する書込光をオンオフするための書込制御用演算処理を実施する。個々の画素についてドット情報を特定しながら特定結果を１つずつ送信することは通信速度の都合上、効率が非常に悪くなることから、結果送信処理では、ある程度の数の画素についてのドット情報をまとめて、自らと、トナー補給制御部との間に介在する通信バッファに送信する。一方、トナー補給動作を制御するトナー補給制御部は、通信バッファ内に蓄えられているデータを全て取り込むと、取り込み信号を光書込制御部に送信する。この取り込み信号を受信した光書込制御部が、ドット情報特定用演算処理や書込制御用演算処理と並行して、まだ送信していないドット情報についての結果送信処理を開始するまでには、どうしてもある程度のタイムラグが必要になる。このタイムラグや、トナー制御補給制御部がデータ取り込みに要する時間などの積み重ねにより、光書込制御部に画像情報が入力されてから、トナー補給制御部が全ての画素についてのドット情報を取得するまでには、比較的長時間を要する。トナー補給制御部は、光書込制御部から送られてくる全ての画素のドット情報を取得するまで、パラメータたる総出力画素数を算出することができない。そして、総出力画素数を算出するまでは、トナー濃度の変動曲線を予測することができない。このため、光書込制御部に対して画像情報が入力されてから、トナー補給制御部がトナー濃度の変動曲線の予測を終えるまでには、ある程度の長時間を要する。すると、トナー補給制御部がトナー濃度の変動曲線の予測を終えるタイミングが例えば図４における時点ｔ１のように、時点ｔ０よりも遅くなってしまうのである。この時点ｔ１では、その変動曲線における時点ｔ０から時点ｔ１までのトナー濃度変動を発生させている現像剤が、図１のトナー補給口９１５の直下を既に通り過ぎてしまっている。このため、同図に実線で示されるように、トナー補給口９１５よりも下流側でどうしてもトナー濃度ムラを発生させてしまうのである。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トナー補給口よりも現像剤搬送方向の下流側におけるトナー濃度ムラを従来よりも抑えることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、潜像を担持する潜像担持体と、画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、前記画像情報に基づいて前記潜像形成手段を制御する潜像形成制御手段と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を所定の循環経路に沿って搬送しながら、前記循環経路における現像剤担持体との対向領域である供給領域に存在する現像剤を前記現像剤担持体の移動する表面に担持して前記潜像担持体上の潜像の現像に用いた後、前記供給領域に戻す現像手段と、前記循環経路内における前記供給領域とは異なる領域である非供給領域の所定位置に設けられたトナー補給口を通じて、前記非供給領域内にトナーを補給するトナー補給手段と、前記トナー補給手段の補給動作パターンを決定し、決定した補給動作パターンに基づいて前記トナー補給手段の駆動を制御する補給制御手段とを備える画像形成装置において、前記潜像形成制御手段とは独立した演算処理により、前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて出力画素数を算出する出力画素数算出手段を設け、前記出力画素数算出手段によって算出された出力画素数に基づいて前記補給動作パターンを決定する処理を実施するように、前記補給制御手段を構成したことを特徴とするものである。

本発明においては、出力画素数算出手段が、潜像形成制御手段とは独立した演算処理により、画像情報に基づいて、トナー補給手段の補給動作パターンを決定するために必要な出力画素数を算出する。かかる構成では、光書込制御部などの潜像形成制御手段と、トナー補給制御部などの補給制御手段との間でのドット情報のデータ通信を繰り返し実施して、出力画素数の算出に必要な全ての画素についてのドット情報を補給制御手段に提供していた従来の画像形成装置とは異なり、潜像形成制御手段と補給制御手段との間でドット情報のデータ通信を行うことなく、出力画素数算出手段が単独で画像情報に基づく出力画素数を算出する。このため、潜像書込制御部が補給制御手段からデータの取り込み信号を受信してからドット情報の送信を開始するまでのタイムラグや、補給制御手段がバッファ内のドット情報の取り込みに要する時間などが発生しない。よって、出力画素数算出手段が従来の画像形成装置の補給制御手段よりも早いタイミングで出力画素数を算出することが可能である。これにより、補給制御手段が、従来よりも早いタイミングで補給動作パターンを決定してトナー補給手段に対して補給動作を開始させることで、トナー補給口よりも現像剤搬送方向の下流側におけるトナー濃度ムラを従来よりも抑えることができる。

特許文献１に記載の画像形成ユニットを示す概略構成図。 静電潜像を現像することによってトナー補給口の直下領域で発生するトナー濃度変動の特性を示すグラフ。 同トナー濃度変動の特性と、これを相殺し得るトナー濃度変動の特性とを示すグラフ。 同画像形成ユニットで発生していたトナー濃度変動の特性を示すグラフ。 実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタにおけるＹトナー像を生成するための画像形成ユニットを示す概略図。 同画像形成ユニットの外観を示す斜視図。 同画像形成ユニットの現像ユニットを示す分解斜構成図。 同プリンタにおけるＹ用のトナーボトルを示す斜視図。 同トナーボトルをボトル部とホルダー部とに分解した状態を示す斜視図。 同プリンタにおけるトナー補給装置を示す斜視図。 同トナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図。 従来の画像形成ユニットで発生していたトナー濃度変動の特性の第２例を示すグラフ。 本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。

以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図５は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。）用の４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。

図６は、Ｙトナー像を生成するための画像形成ユニット１Ｙの構成を示す概略図である。また、図７は、画像形成ユニット１Ｙの外観を示す斜視図である。これらの図において、画像形成ユニット１Ｙは、感光体ユニット２Ｙと現像ユニット７Ｙとを有している。感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙは、図７に示すように、画像形成ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを図示しない感光体ユニットに対して着脱することができる。

感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、図示しない除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。帯電手段としての帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図２中時計回り方向に回転駆動する感光体３Ｙの表面を帯電ローラ６Ｙにより一様帯電させる。具体的には、図６において、反時計回りに回転駆動する帯電ローラ６Ｙに対して図示しない電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ６Ｙを感光体３Ｙに近接又は接触させることで、感光体３Ｙを一様帯電させる。なお、帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いてもよい。帯電装置５Ｙによって一様帯電した感光体３Ｙの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット２０から発せられるレーザー光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。

図８は、現像ユニット７Ｙ内を示す分解構成図である。現像手段としての現像ユニット７Ｙは、図６や図８に示されるように、現像剤搬送手段としての第１搬送スクリュウ８Ｙが配設された第１剤収容室９Ｙを有している。また、トナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、現像剤搬送手段としての第２搬送スクリュウ１１Ｙ、現像剤担持体としての現像ロール１２Ｙ、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３Ｙなどが配設された第２剤収容室１４Ｙも有している。循環経路を形成しているこれら２つの剤収容室内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる二成分現像剤である図示しないＹ現像剤が内包されている。第１搬送スクリュウ８Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、第１剤収容室９Ｙ内のＹ現像剤を図６中の手前側（図８中矢印Ａの方向）へ搬送する。搬送途中のＹ現像剤は、第１搬送スクリュウ８Ｙの上方に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙによって、第１剤収容室９Ｙにおけるトナー補給口１７Ｙに対向する箇所（以下「補給位置」という。）よりも現像剤循環方向下流側に位置する所定の検出箇所を通過するＹ現像剤のトナー濃度が検知される。そして、第１搬送スクリュウ８Ｙにより第１剤収容室９Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１８Ｙを経て第２剤収容室１４Ｙ内に進入する。

第２剤収容室１４Ｙ内の第２搬送スクリュウ１１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動することで、Ｙ現像剤を図６中奥側（図８中矢印Ａの方向）へ搬送する。このようにしてＹ現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ１１Ｙの図３中上方には、現像ロール１２Ｙが第２搬送スクリュウ１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。この現像ロール１２Ｙは、図３中反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ１５Ｙ内に固定配置されたマグネットローラ１６Ｙを内包した構成となっている。第２搬送スクリュウ１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ１５Ｙの表面と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第２搬送スクリュウ１１Ｙ上に戻される。そして、第２搬送スクリュウ１１Ｙにより第２剤収容室１４Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１９Ｙを経て第１剤収容室９Ｙ内に戻る。このようにして、Ｙ現像剤は現像ユニット内を循環搬送される。

先に示した図５において、感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト４１に中間転写される。感光体ユニット２Ｙのドラムクリーニング装置４Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙの表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙの表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用の画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にＣトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト４１上に中間転写される。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザー光Ｌを、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上には、それぞれＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイを採用したものを用いてもよい。

光書込ユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ及び第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動すると、第１給紙カセット３１内の一番上の記録紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動すると、第２給紙カセット３２内の一番上の記録紙Ｐが給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。また、給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。

各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図中上方には、中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動させる転写ユニット４０が配設されている。転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１のほか、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動する。４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋは、このように無端移動する中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の内周面にトナーとは逆極性（本実施形態ではプラス極性）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上の各色トナー像が重なり合うように１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下「４色トナー像」という。）が形成される。

２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット４２は、クリーニングブレード４２ａを中間転写ベルト４１のおもて面に当接させており、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。

なお、転写ユニット４０の第１ブラケット４３は、図示しないソレノイドの駆動のオンオフに伴って、補助ローラ４８の回転軸線を中心にして所定の回転角度で揺動するようになっている。本実施形態のプリンタは、モノクロ画像を形成する場合には、前述のソレノイドの駆動によって第１ブラケット４３を図中反時計回りに少しだけ回転させる。この回転により、補助ローラ４８の回転軸線を中心にしてＹ用、Ｃ用、Ｍ用の１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍを図中反時計回りに公転させることで、中間転写ベルト４１をＹ用、Ｃ用、Ｍ用の感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍから離間させる。そして、４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのうち、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋだけを駆動して、モノクロ画像を形成する。これにより、モノクロ画像形成時にＹ用、Ｃ用、Ｍ用の画像形成ユニットを無駄に駆動させることによるそれら画像形成ユニットの消耗を回避することができる。

２次転写ニップの図中上方には、定着手段としての定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５及び駆動ローラ６６によって張架しながら、図２中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３の掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。

定着ベルト６４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト６４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。２次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録紙Ｐに定着する。

このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。

転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーをそれぞれ収容する４つのトナー収容器であるトナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋが配設されている。トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋ内の各色トナーは、トナー補給装置７０により、それぞれ、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像ユニット７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに適宜供給される。トナーボトル７２Ｙ，７２Ｃ，７２Ｍ，７２Ｋは、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。

先に図８に示したように、トナー濃度センサ１０Ｙは、非供給領域としての第１剤収容室９Ｙ内において、供給領域としての第２剤収容室１４Ｙに進入する直前の現像剤のトナー濃度を検知する。また、トナー補給口１７Ｙは、第２剤収容室１４Ｙから第１剤収容室９Ｙ内に進入した直後の現像剤に対してトナーを補給する位置に設けられている。つまり、第１剤収容室９Ｙ内において、トナー濃度センサ１０Ｙは、トナー補給口１７Ｙよりも下流側の位置で現像剤のトナー濃度を検知する。

図９は、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙを示す斜視図である。同図において、Ｙ用のトナーボトル７２Ｙは、粉体としての図示しないＹトナーを収容する粉体収容部たるボトル状のボトル部７３Ｙと、粉体排出部たる円筒状のホルダー部７４Ｙとを備えている。ホルダー部７４Ｙは、図１０に示されるように、ボトル状のボトル部７３Ｙの頭部に係合して、ボトル部７３Ｙを回転自在に保持する。ボトル部７３Ｙの内周面には、容器の外側から内側に向けて突出するスクリュウ状の螺旋突起がボトル軸線方向に延在するように形成されている。

図１１は、本プリンタにおけるトナー補給装置を示す斜視図である。同図において、トナー補給手段としてのトナー補給装置は、４つのトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍを載置するボトル載置台９５、それぞれのボトル部を個別に回転駆動するボトル駆動部９６などを備えている。ボトル載置台９５上にセットされたトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍは、それぞれホルダー部をボトル駆動部９６に係合させている。図中矢印Ｘ１で示すように、ボトル駆動部９６に係合しているトナーボトル７２Ｍをボトル載置台９５上でボトル駆動部９６から遠ざける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６から外れる。このようにして、トナー補給装置からトナーボトル７２Ｍを取り外すことができる。また、トナーボトル７２Ｍが装着されていない状態のトナー補給装置において、図中矢印Ｘ２で示すように、ボトル載置台９５上でトナーボトル７２Ｍをボトル駆動部９６に近づける方向にスライド移動させると、トナーボトル７２Ｍのホルダー部７４Ｍがボトル駆動部９６に係合する。このようにして、トナー補給装置にトナーボトル７２Ｍを装着することができる。他色用のトナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃについても、同様の操作を行うことでトナー補給装置に脱着することができる。

トナーボトル７２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの頭部外周面には、それぞれ図示しないギヤ部が形成されているが、このギヤ部はホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに覆い隠されている。但し、ホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの周面の一部には、ギヤ部を部分的に露出させるための図示しない切り欠きが形成されおり、ギヤ部はこの切り欠きから自らの一部を露出させている。トナーボトル７２Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍのホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍがボトル駆動部９６に係合すると、ボトル駆動部９６に設けられた図示しないＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが、前述の切り欠きを介してボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍのギヤ部に噛み合う。そして、ボトル駆動部９６のＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用のボトル原動ギヤが図示しない駆動系によって回転駆動することで、ボトル部７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍがホルダー部７４Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ上で回転駆動される。

先に示した図１０において、ボトル部７３Ｙがこのようにしてホルダー部７４Ｙ上で回転せしめられると、ボトル部７３Ｙ内のＹトナーが上述のスクリュウ状の螺旋突起に沿ってボトル底側からボトル頭部側に向けて移動する。そして、粉体を収容する収容体たるボトル部７３Ｙの先端に設けられた図示しないボトル開口を通って、円筒状のホルダー部７４Ｙ内に流入する。

図１２は、図示しないトナー補給装置に装着された状態のトナーボトルと、その周囲構成とを示す概略構成図である。同図において、トナーボトルは、ホルダー部７４Ｙの箇所で破断した横断面が示されている。上述したように、このホルダー部７４Ｙには、ホルダー部７４Ｙよりも図中奥側に存在している図示しないボトル部が回転駆動することで、ボトル部内のＹトナーが送り込まれてくる。トナーボトルのホルダー部７４Ｙは、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに係合している。このホッパ部７６Ｙは、図紙面に直交する方向に扁平な形状に構成され、同図においては、中間転写ベルト４１の手前側に位置している。ホルダー部７４Ｙの底に形成されているトナー排出口７５Ｙと、トナー補給装置のホッパ部７６Ｙに形成されているトナー受入口とは、互いに連通している。トナーボトルのボトル部からホルダー部７４Ｙに送り込まれたＹトナーは、自重によってホッパ部７６Ｙ内に落とし込まれる。ホッパ部内では、回転可能な回転軸部材７７Ｙに固定された可撓性に富んだ押圧フィルム７８Ｙが回転軸部材７７Ｙとともに回転する。ホッパ部７６Ｙの内壁には、ホッパ部内におけるトナーの有無を検知する圧電素子からなるトナー検知センサ８２が固定されている。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等からなる押圧フィルム７８Ｙは、その回転に伴ってＹトナーをトナー検知センサ８２の検知面に向けて押圧する。これにより、トナー検知センサ８２がホッパ部７６Ｙ内のトナーを良好に検知することが可能になる。トナーボトルのボトル部の回転駆動制御は、このトナー検知センサ８２がＹトナーを良好に検知するようになるように行われる。よって、ボトル部内にトナーが十分に存在している限り、ボトル部からホルダー部７４Ｙを介してホッパ部７６Ｙ内に十分量のＹトナーが落とし込まれて、ホッパ部７６Ｙ内は十分量のトナーで満たされる。この状態から、ボトル部を頻繁に回転させているにもかかわらず、トナー検知センサ８２によってＹトナーが検知され難くなる状態に変化すると、図示しない制御部は、ボトル部内のＹトナーが残り僅かであるとみなして、「トナーニアエンド」の警報をユーザーに報知する。

ホッパ部７６Ｙの下部には、横搬送管７９Ｙが接続されており、ホッパ部７６Ｙ内のＹトナーは、自重によってテーパーを滑り落ちでこの横搬送管７９Ｙ内に落とし込まれる。横搬送管７９Ｙ内には、トナー補給スクリュウ８０Ｙが配設されており、その回転駆動に伴って、Ｙトナーを横搬送管７９Ｙの長手方向に沿って横搬送する。

横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部には、落下案内管８１Ｙが鉛直方向に延在する姿勢で接続されている。この落下案内管８１Ｙの下端は、現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙのトナー補給口１７Ｙに接続されている。横搬送管７９Ｙ内のトナー補給スクリュウ８０Ｙが回転すると、横搬送管７９Ｙの長手方向の一端部まで搬送されたＹトナーが、落下案内管８１Ｙとトナー補給口１７Ｙとを通じて現像ユニット７Ｙの第１剤収容室９Ｙ内に落下する。これにより、第１剤収容室９Ｙ内にＹトナーが補給される。他色（Ｃ，Ｍ，Ｋ）においても、同様にしてトナーが補給される。

各色において、それぞれトナー補給スクリュウの駆動によるトナー補給動作は、後に詳述される補給制御部によって制御される。補給制御部は、各色についてそれぞれ画像情報に基づいて求められる出力頁毎の総出力画素数を取得し、その結果に基づいて、トナー補給口の直下領域で生ずる現像に起因するトナー濃度変動（以下、現像起因トナー濃度変動という）を相殺し得るトナー補給動作パターンを決定する。トナー補給動作パターンは、複数の単位補給動作をそれぞれどのようなタイミングで行うのかを示すものである。具体的には、本プリンタでは、予想される現像起因トナー濃度変動の波形にかかわらず、トナー補給スクリュウを一定の駆動速度で駆動し、且つ、補給動作１回（動作開始から動作停止まで）あたりにおける動作時間を一定にする。このような常に同じ駆動速度且つ同じ動作時間での補給動作が、単位補給動作である。本プリンタにおいては、かかる単位補給動作の単位時間あたりの実施頻度を調整することで、現像起因トナー濃度変動を相殺し得るトナー濃度変動を発生させる。よって、トナー補給動作パターンは、複数の単位補給動作をそれぞれどのようなタイミングで実施するのかを示すものになる。

なお、１回の補給動作（動作開始から動作停止まで）において、動作時間やトナー補給スクリュウの駆動速度を調整することで各時点におけるトナー補給量を変化させて、現像起因トナー濃度変動を相殺し得るトナー濃度変動を発生させるようにしてもよい。この場合、トナー補給動作パターンは、補給動作の開始タイミング、開始タイミングからの駆動速度の変化パターン、補給動作の停止タイミングなどを示すものになる。

先に示した図８において、トナー濃度センサ１０Ｙが現像起因トナー濃度変動を検知する前に、補給制御部が総出力画素数に基づいて補給動作パターンを決定してトナー補給を開始することで、現像によって低下した現像剤のトナー濃度を迅速に回復させることができる。但し、総出力画素数に基づく補給動作パターンは、あくまでも予想される現像起因トナー濃度変動に対処するものであり、実際の現像起因トナー濃度変動が予測と全く同じになるとは限らない。予想とは異なった現像起因トナー濃度変動が発生すると、トナー濃度を目標濃度から大きくずらしてしまうおそれがある。そこで、補給制御部は、トナー補給口１７Ｙの直下でトナーを補給された現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ１０Ｙによって検知し、その結果が目標濃度から大きくずれている場合には、その後のトナー補給量をそのずれに応じて加減する。これにより、現像起因トナー濃度変動の予測値と実際とが異なることによるトナー濃度のずれの発生を抑えることができる。

先に図４に示したように、従来の画像形成装置では、各出力頁についてそれぞれ、所定のパラメータとしての総出力画素数を補給制御部に取得させる時点ｔ１が、トナー濃度変動を発生させ始める時点ｔ０よりも大幅に遅れてしまうため、トナー補給口よりも下流側でトナー濃度ムラを引き起こしていた。図４では、時点ｔ０からトナー補給を開始する場合に現像起因トナー濃度変動を相殺し得る曲線（現像起因トナー濃度変動の曲線と振幅や波長が同じで且つ逆位相である曲線）を採用している。このようなトナー補給に代えて、既にトナー補給口の直下領域を通り過ぎてしまった現像剤のトナー濃度の不足分を、補給開始初期に一気に投入してもよい。このようにすることで、実際のトナー濃度変動を図４に示されるものよりも小さくすることが可能である。しかしながら、このようにしたとしても、例えば、図１３に示されるように、サインカーブ状に波打つトナー濃度変動（トナー濃度ムラ）がどうしても残ってしまう。

かかるトナー濃度ムラは、現像剤の搬送距離が長くなるにつれて、徐々に小さくなっていくが、トナー濃度センサ（例えば図８の１０Ｙ）の位置では、まだかなりのトナー濃度ムラが残っている。図１３に示されるようなトナー濃度ムラがトナー補給口の直後で発生してしまうと、トナー濃度センサによるトナー濃度の検知結果に基づくトナー補給量の加減を精度良く行うことが困難になる。これにより、トナー濃度を精度良く均一にすることが非常に困難になってしまう。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図１４は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、補給制御部１０３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有しており、各色の補給スクリュウモータ（７１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の駆動を制御することで、各色トナーの補給動作を制御する。

本プリンタは、図示しない外部のパーソナルコンピュータやスキャナ等から送られてくる画像データに基づいて画像を形成するものである。外部から送られてくる画像データについては、画像情報取得部１００によって取得する。この画像情報取得部１００は、パーソナルコンピュータ等の外部機器に直接接続されるプリンタポート１００ａ、図示しないＬＡＮ ＨＵＢを介して外部機器に接続されるＬＡＮポート１００ｂ、ＬＡＮポート１００ｂを介した複数の外部機器との通信を制御するプリントサーバー回路１００ｃ」、画像データを一時記憶するデータバッファ１００ｄ等を有している。画像情報取得部１００は、外部機器から送られてきた画像データをデータバッファ１００ｄに一時記憶しながら、後述する総画素数演算部１０１に順次送信していく。

総画素数演算部１０１は、画像情報取得部１００から送られてくる画像情報を、演算部１０１ａでのデータ処理によってデータ一時記憶部１０１ｂに一時記憶するとともに、光書込制御部１０２に送信する。そして、データ一時記憶部１０１ｂに一時記憶した画像データに基づいて、所定のパラメータとしての１頁あたりの総出力画素数を、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの各色毎に個別に算出する。そして、頁毎に、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの総出力画素数のデータを補給制御部１０３に送信する。

従来の画像形成装置において、補給制御部は、光書込制御部１０２から順次送られてくる出力画素データに基づいて、各頁における各色の総出力画素数を算出し、その結果に基づいて各色のトナー補給動作を制御する処理を実施するようになっていた。しかしながら、かかる構成では、各頁についてそれぞれ、光書込処理が完了するまで、総出力画素数が確定しないので、光書込処理が完了するのを待って総出力画素数を確定し、その結果に基づいて、トナー補給動作パターンを決定する処理を、補給制御部が実施していた。そして、このような処理では、図４等を用いて説明したように、トナー補給動作パターンを決定した時点で、現像起因トナー濃度変動がトナー補給口の位置で既に発生してしまっていた。

一方、本プリンタにおいては、画像情報取得部１００によって取得された画像データに基づいて、各頁における各色の総出力画素数のデータを算出するための専用の総画素数演算部１０１を設けている。この総画素数演算部１０１は、光書込制御部１０２とは異なり、光書込ユニット２０の駆動を制御するための演算処理を実施しないので、画像データを受け取ってから総出力画素数を算出するまでに要する時間が、光書込制御部１０２よりも遙かに短くなる。これにより、補給動作パターン決定手段としての補給制御部１０３は、従来よりも早いタイミングでトナー補給動作パターンを決定して、各色の補給スクリュウモータの駆動を開始する。より詳しくは、各色についてそれぞれ、現像起因トナー濃度変動がトナー補給口の直下領域で発生し始める段階で、補給スクリュウモータの駆動を開始して、トナー補給を行う。よって、トナー補給口よりも下流側におけるトナー濃度ムラを従来よりも抑えることができる。

光書込制御部１０２は、パラメータ算出手段たる総画素数演算部１０１から送られてくる画像データに基づいて、光書込ユニット２０の駆動を制御することで、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の感光体（３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）に対する潜像の光書込をそれぞれ行わせる。また、各頁における各色の光書込開始タイミングの基準となる基準タイミングデータを、補給制御部１０３に送信する。補給制御部１０３は、各色についてそれぞれ、光書込制御部１０２から送られてくる基準タイミングデータに基づいて、トナー補給口の直下領域で現像起因トナー濃度変動が発生し始めるタイミングを把握することで、トナー補給動作の適切な開始タイミングを把握する。

これまで、所定のパラメータとして、各色についてそれぞれ、頁毎の総出力画素数を算出する処理を実施ように、パラメータ算出手段としての総画素数演算部１０１を構成した例について説明してきたが、次のように総画素数演算部１０１を構成してもよい。即ち、各色についてそれぞれ、所定の行数毎における総出力画素数を算出する処理を実施するようにしてもよい。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａにおいては、潜像を担持する感光体等の潜像担持体と、画像情報を取得する画像情報取得部１００等の画像情報取得手段と、潜像担持体に潜像を形成する光書込ユニット２０等の潜像形成手段と、前記画像情報に基づいて前記潜像形成手段を制御する光書込制御部１０２等の潜像形成制御手段と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を所定の循環経路に沿って搬送しながら、前記循環経路における現像剤担持体との対向領域である第２剤収容室１４Ｙ等の供給領域に存在する現像剤を前記現像剤担持体の移動する表面に担持して前記潜像担持体上の潜像の現像に用いた後、前記供給領域に戻す現像ユニット７Ｙ等の現像手段と、前記循環経路内における前記供給領域とは異なる領域である第１剤収容室９Ｙ等の非供給領域の所定位置に設けられたトナー補給口を通じて、前記非供給領域内にトナーを補給するトナー補給装置７０等のトナー補給手段と、前記トナー補給手段の補給動作パターンを決定し、決定した補給動作パターンに基づいて前記トナー補給手段の駆動を制御する補給制御部１０３等の補給制御手段とを備える画像形成装置において、前記潜像形成制御手段とは独立した演算処理により、前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて出力画素数を算出する総画素数演算部１０１等の出力画素数算出手段を設け、前記出力画素数算出手段によって算出された出力画素数に基づいて前記補給動作パターンを決定する処理を実施するように、前記補給制御手段を構成する。かかる構成では、既に説明したように、出力画素数算出手段が、従来よりも早いタイミングで補給動作パターンを決定してトナー補給手段に対して補給動作を開始させることで、トナー補給口よりも現像剤搬送方向の下流側におけるトナー濃度ムラを従来よりも抑えることができる。

［態様Ｂ］
態様Ｂにおいては、トナー補給動作パターンに従ってトナー補給装置７０等のトナー補給手段の駆動を制御する補給制御手段（例えば補給制御部１０３）に対して、光書込開始タイミング等の潜像形成開始タイミング、又はこれを反映した基準タイミング、を示すタイミング信号（例えば基準タイミングデータ）を出力する処理を実施するように、光書込制御部１０２等の潜像形成制御手段を構成する。かかる構成においては、補給制御手段に対して、タイミング信号に基づいてトナー補給口の直下領域で現像起因トナー濃度変動が発生し始めるタイミングを把握させることで、トナー補給動作の適切な開始タイミングを特定させることができる。

３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
７Ｙ：現像ユニット（現像手段）
９Ｙ：第１剤収容室（循環経路の一部、非供給領域）
１４Ｙ：第２剤収容室（循環経路の一部、供給領域）
１７Ｙ：トナー補給口
２０：光書込ユニット（潜像形成手段）
７０：トナー補給装置（トナー補給手段）
１００：画像情報取得部（画像情報取得手段）
１０１：総画素数演算部（パラメータ算出手段）
１０２：光書込制御部（潜像形成制御手段）
１０３：補給制御部（補給動作パターン決定手段、補給制御手段）

特開平９−１６０３６４号公報

Claims (2)

1. 潜像を担持する潜像担持体と、
   画像情報を取得する画像情報取得手段と、
   前記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記画像情報に基づいて前記潜像形成手段を制御する潜像形成制御手段と、
   トナー及びキャリアを含有する現像剤を所定の循環経路に沿って搬送しながら、前記循環経路における現像剤担持体との対向領域である供給領域に存在する現像剤を前記現像剤担持体の移動する表面に担持して前記潜像担持体上の潜像の現像に用いた後、前記供給領域に戻す現像手段と、
   前記循環経路内における前記供給領域とは異なる領域である非供給領域の所定位置に設けられたトナー補給口を通じて、前記非供給領域内にトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記トナー補給手段の補給動作パターンを決定し、決定した補給動作パターンに基づいて前記トナー補給手段の駆動を制御する補給制御手段とを備える画像形成装置において、
   前記潜像形成制御手段とは独立した演算処理により、前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて出力画素数を算出する出力画素数算出手段を設け、前記出力画素数算出手段によって算出された出力画素数に基づいて前記補給動作パターンを決定する処理を実施するように、前記補給制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記補給動作パターンに従って前記補給制御手段に対して、潜像形成開始タイミング、又はこれを反映した基準タイミング、を示すタイミング信号を出力する処理を実施するように、前記潜像形成制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

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