JP2015118218A - トナー補給方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字を中断しトナー補給を専門に行う状態になったとき、無駄な攪拌を行うことなく可及的に短時間で印字を再開できるトナー補給方法及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー濃度センサ５６の出力が現像剤のトナーＴｎの濃度の大きな低下を示したとき（過去時間−１４〜−７秒）、トナーＴｎを大量に補給して（過去時間−７〜０秒）トナー濃度の測定を開始する。現像剤が攪拌されながら現像器１４内を一周する時間を２０秒とし、この間のトナー濃度センサ５６の出力の最大値と最小値を順次取得し、最大値と最小値との差分を演算し、演算した差分と基準値とのズレ量を調べ、ズレ量が許容値内に収斂したとき、一周分の攪拌が終了するのを待たずに印字処理を再開する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式で二成分現像剤を用いる画像形成装置のトナー補給方法に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この装置は、一般に感光体を一様な帯電で初期化し、この感光体に光書込みにより静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像し、そのトナー像を直接又は間接に用紙等の記録媒体に転写して定着器で定着させる。

このような電子写真方式の画像形成装置には、トナーのみから成る一成分現像剤を用いるものと、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いるものとがある。一方、近年、印字（以下、印刷ともいう）処理の高速化に対する要望が強くなっている。

印字処理の高速化に対処するには、キャリアとトナーとを混合して形成される二成分現像剤を用いると、よく対応できる。二成分現像剤のキャリアは、現像器内でトナーと混合撹拌されてトナーに所定の電荷を与える。

電荷を与えられたトナーはキャリアの表面に一時的に付着する。キャリアは磁性体の現像ローラに付着して電荷を帯びたトナーを感光体上に運び、感光体上の静電潜像にトナーを転移させて静電潜像上にトナー像を現像させる。

表面のトナーを放出したキャリアは現像ローラ上に残り、再び現像器内に戻って現像器に補給される新たなトナーと再び混合撹拌され、トナーに電荷を与え、そのトナーを感光体上に運ぶ、というように繰り返し使用される。現像器へのトナーの補給はトナー供給装置から行われる。

ところで、近年、印字処理の高速化と並行して画像形成装置の小型化の要望も強い。この対策として画像形成部の小型化が進められている。画像形成部を小型化すると現像器も小型化される。現像器の小型化で現像器内に収容できる現像剤の量も減る傾向にある。

そのため、トナー濃度センサを用いて現像器内のトナー濃度を推測し、印字により消費されたトナーをタイミングよく補給する必要がある。現像器内を循環する現像剤へ補給するトナーの補給タイミングや補給量が適切でないと、現像剤に部分的なトナー濃度ムラが発生する。

現像器の現像剤中のトナー濃度が高すぎると地汚れ等が発生し、トナー濃度が低すぎると高濃度な画像が得られない。したがって高画質な画像を得るためには、感光体に供給される現像器内の現像剤のトナー濃度を一定範囲内に制御することが必要である。

トナー濃度の制御には、トナーの補給タイミングや補給量の問題だけでなく、消費量が大きく補給量が十分でない場合に印字を中断して補給時間を確保するという処理も必要となる。

そこで、小型の現像器内のトナー濃度ムラを解消する方法として、トナー濃度センサからトナー補給口までの領域の現像剤攪拌能力を、それ以外の領域の攪拌能力よりも弱めた現像器が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

この現像器によれば、トナー濃度センサにより検知されたトナー濃度のまま現像剤をトナー補給口まで搬送し、現像剤のうちトナー濃度が低下した部分に適量のトナー補給を行うことができる。また、トナー補給後の攪拌搬送能力を強めることで、補給されたトナーを周囲の現像剤と均一に混合した状態で現像ローラに搬送できるというものである。

特開２００３−２９５５８９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、現像剤攪拌スクリューの配置される攪拌板の幅又は配設間隔を部分的に変化させる必要がある。これでは、現像剤攪拌スクリューの構成が複雑になるという問題がある。

トナー補給後のトナー濃度を均一にするには、従来の通常の現像剤攪拌スクリューの構成に手を加えることなく、充分な攪拌を行うようにすれば、トナー濃度ムラを確実に解消することができる。ただし充分な攪拌を行うためには、攪拌に一定の時間を設定する必要がある。

また、印字による消費に対してトナー補給や攪拌が追いつかないときには、印字を中断してトナーの補給と攪拌を行う。このとき、攪拌に一定の時間が設定されていると、トナー濃度ムラが少なく短時間の攪拌で十分な場合でも、余分に攪拌を行ってしまうため、時間が無駄に経過し、画像形成の処理効率が低下するという問題が残る。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、現像器における現像剤のトナー濃度が低下して印字を中断しトナー補給を専門に行う状態になったとき、無駄な攪拌を行うことなく可及的に短時間で印字を再開できるトナー補給方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のトナー補給方法は、トナー補給装置から現像器の現像槽にトナーを補給するトナー補給工程と、該トナー補給工程により上記トナーを補給された上記現像槽の現像剤を攪拌する現像剤攪拌工程と、該現像剤攪拌工程により攪拌される上記現像剤を上記現像槽において一周させる現像剤搬送工程と、上記トナー補給工程により上記トナーが補給される上記現像槽の位置から上記現像剤搬送工程により上記現像槽を一周する上記現像剤の現像剤搬送方向下流の所定位置において搬送中の上記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知工程と、該トナー濃度検知工程により検知された上記現像剤のトナー濃度の最大値と最小値を取得する最大最小値取得工程と、該最大最小値取得工程により取得された上記最大値と上記最小値との差分を取得する最大最小値差分取得工程と、該最大最小値差分取得工程により取得された上記差分を所定の基準値と比較する差分基準値比較工程と、該差分基準値比較工程による比較結果が、前記差分の前記基準値からのズレが許容値内に収斂したとき印字処理を進行させる印字処理進行工程と、を含むように構成される。

本発明は、現像器における現像剤のトナー濃度が低下して印字を中断しトナー補給を専門に行う状態になったとき、無駄な攪拌を行うことなく可及的に短時間で印字を再開できるトナー補給方法及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るトナー補給方法を有するフルカラーの画像形成装置（プリンタ、装置本体）の内部構成を説明する断面図である。 実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。 (a)は実施例１に係るプリンタの現像器を感光体ドラムと共に示す拡大断面図、(b)は現像器を(a)の矢印ｃで示す向に切断して内部構成と現像剤の還流経路を示す断面図、(c)はトナーカートリッジの構成と内部のトナーの態様を模式的に示す図である。 (a)は実施例１に係るプリンタにおいて印字する画像が低濃度の場合のトナー濃度センサの出力を示す図、(b)は印字する画像が高濃度の場合のトナー濃度センサの出力を示す図である。 印字画像が図４(b)の場合ほどではないが比較的高濃度の場合のトナー濃度センサの出力を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［実施例１］

図１は、本発明の実施例１に係るトナー補給方法を有するフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタ又は装置本体という）の内部構成を説明する断面図である。

図１に示すプリンタ１は、電子写真式で中間転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。

上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｋ、９ｃ、９ｍ、９ｙ）を多段式に並設して構成される。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。

上記４個の現像装置９のうち上流側（図の左側）の３個の現像装置９ｃ、９ｍ及び９ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下イエロー（Ｙ）のトナー用の現像装置９ｙを例にしてその構成を説明する。

現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面に接して又は近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。

現像器１４は、外部を覆う筐体１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の攪拌搬送スクリュー１８、及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えている。第１及び第２の攪拌搬送スクリュー１８及び１９は、詳しくは後述するが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。

この現像器１４には、転写ベルトユニット３の上方に配置されているトナー供給部４のトナーカートリッジ２１から、同図にＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙで示すブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のいずれかのトナーが供給される。

転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２２と従動ローラ２３を備えている。

駆動ローラ２２には、転写ベルト８を介して二次転写ローラ２４が圧接し、ここに搬送されて来る転写媒体である用紙に対し、転写ベルト８上の一次転写トナー像を二次転写する二次転写部を形成している。

上記の転写ベルト８には、一次転写ローラ２５がユニットと一体に組み込まれている。一次転写ローラ２５は感光体ドラム１０に対し、転写ベルト８を挟むように配置されている。

一次転写ローラ２５は、下方を循環移動する転写ベルト８の下部走行面８ａにトナー像を直接転写（一次転写）する。転写ベルト８は、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく、上記の二次転写部まで搬送する。

また、転写ベルト８には、従動ローラ２３に掛け渡されている表面に当接してベルトクリーナ２６が配置されている。ベルトクリーナ２６の下方にはベルトクリーナ２６が転写ベルト８から除去した廃トナーを収容する廃トナー回収容器２７が着脱自在に配置されている。

トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行面の上方に配置されている前述した４個のトナーカートリッジ２１で構成されている。このトナー供給部４は、特には図示しないが、図１に示す印刷実行時位置から、それより上方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。

トナー供給部４の４個のトナーカートリッジ２１は、それぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナーを収容している。

これらのトナーカートリッジ２１は、プリンタ１本体に対し前面方向に、すなわち図の紙面奥行き方向手前側に挿脱して着脱自在である。トナーカートリッジ２１には図１では断面図のため見えないが、現像器９にトナーを補給するためのトナー補給口が形成されている。

トナー補給口は、トナーカートリッジ２１がプリンタ１本体に装着されたとき、現像器９の後方から上に延びだしているトナー補給路に連通し、このトナー補給路を介して現像器９にトナーを補給する。尚、図１では断面図のため見えないが、トナー補給路は転写ベルトユニット３の後方に回り込んで配置されている。

このトナー供給部４の左方には、ベルトクリーナ２６の左方から上方にかけて電装部２９が配設されている。電装部２９には、複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤が装着されている。

給紙部５は、１個の給紙カセット３１を備えている。給紙カセット３１の給紙口（図の右方）近傍には、用紙取出ローラ３２、給送ローラ３３、捌きローラ３４、待機搬送ローラ対３５が配置されている。

待機搬送ローラ対３５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、前述した二次転写部が形成されている。この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。

ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。

この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する返送開始路３９ａ、それから下方に曲がる返送中間路３９ｂ、更に左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる返送終端路３９ｃを有する返送路３９を備えている。

また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記返送終端路３９ｃの出口は、給紙部５の給紙カセット３１に対応する待機搬送ローラ対３５への搬送路に合流している。

図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、プリンタコントローラ部５０が中心となっている。このプリンタコントローラ部５０には、複数のバス４５を介してネットワークコントローラ部４７のＩ／Ｆ（インターフェイス）４８、ヘッドコントローラ部４９が接続されている。

上記のネットワークコントローラ部４７のＩ／Ｆ４８には他のバス５９を介して操作パネル部５１が接続されている。また、Ｉ／Ｆ４８には、例えばパーソナルコンピュータ等の図外のホスト機器から印字データ等の信号が入力される。

ネットワークコントローラ部４７は、Ｉ／Ｆ４８を介して外部から入力される印字データをヘッドコントローラ部４９に送信し、印字データに含まれるコマンドデータや操作パネル部５１から入力される指示データをプリンタコントローラ部５０に送信する。

プリンタコントローラ部５０には、バス４５を介して、更に、ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable ROM) ５２、ＲＯＭ(read only memory)５３、給紙モータ５４が接続されている。

プリンタコントローラ部５０は、ＲＯＭ５３に格納されている制御プログラムを読出し、その読み出した制御プログラムにしたがって、ＹＭＣＫごとのＤＤＳ(developer drum set、本例では現像装置９を指す）新旧検知センサ５５等から受信するセンサ出力に応じて各部を制御する。

また、プリンタコントローラ部５０は、ＹＭＣＫごとのトナー濃度センサ５６（５６ｙ、５６ｍ、５６ｃ、５６ｋ）から受信するセンサ出力信号が、トナー補給閾値を超えるか否かを監視し、トナー補給閾値を超えたときは、ＹＭＣＫごと対応するトナーカートリッジ２８のモータ４６（４６ｙ、４６ｍ、４６ｃ、４６ｋ）を駆動して補給用トナーを現像器１４に補給する。

また、プリンタコントローラ部５０は、トナーの補給量よりも印字に使用された消費量のほうが多く、現像器１４の現像剤のトナー濃度が低下して印字を中断しトナー補給を専門に行う状態になったとき、詳しくは後述するが、トナー濃度センサ５６の出力を監視して無駄な攪拌を行うことなく可及的に短時間で印字を再開できるように全体を制御する。

また、プリンタコントローラ部５０は、ネットワークコントローラ部４７から受信した印字データに基づいて、一方ではヘッドコントローラ部４９を介しＹＭＣＫごとの光書込ヘッド１３（１３ｋ、１３ｃ、１３ｍ、１３ｙ）の光書き込みを制御する。

図３(a)は、上記現像器１４を感光体ドラム１０と共に示す拡大断面図であり、図３(b)は、現像器１４を図３(a)の矢印ｃで示す向に切断して内部構成と現像剤の還流経路を示す断面図、図３(c)はトナーカートリッジ２１の構成と内部のトナーの態様を模式的に示す図である。

なお、図３(a),(b),(c)には図１の構成と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図３(b)では図３(a)に示すクリーニングブレード７７の図示を省略し、トナー濃度センサ５６も極く簡略に示している。

図３(a),(b)に示すように、現像器１４は、外壁６３と内部隔壁６４とで仕切られる２つの現像槽６５（６５ａ、６５ｂ）を備えている。上方の現像槽６５ａには、前述した現像ローラ１５と第２の攪拌搬送スクリュー１９が配置されている。

現像ローラ１５には、ドクターブレード６６が当接している。下方の現像槽６５ａには前述した第１の攪拌搬送スクリュー１８が配置されている。この現像槽６５ａにはトナー濃度センサ５６がその検知面６７を槽内に露出して配置されている。

第２の攪拌搬送スクリュー１９は、回転軸６８とこの回転軸６８に螺旋状に固設された螺旋状フィン６９とで構成されている。第１の攪拌搬送スクリュー１８は、回転軸７１とこの回転軸７１に螺旋状に固設された螺旋状フィン７２とで構成されている。

第２の攪拌搬送スクリュー１９は、矢印ｄで示すように図３(a)の反時計回り方向に回転し、現像槽６５ａ内の現像剤を螺旋状フィン６９で攪拌しながら矢印ｅ（ｅ１、ｅ２、ｅ３）で示すように、図３(a)の紙面奥行き方向手前から向こう側、図３(b)では右から左方へ搬送し、その現像剤を現像ローラ１５に供給する。

現像ローラ１５は、現像剤のトナーのみを感光体ドラム１０に供給して、感光体ドラム１０周面上の静電潜像をトナー像化（現像）する。トナーのみを感光体ドラム１０に引き取られた現像ローラ１５上の現像剤のキャリアは、現像槽６５ａ内の現像剤に混合され、図３(a)の紙面奥行き方向向こう側、図３(b)では左端部の出口７３で現像槽６５ｂに送り戻す。

現像槽６５ｂ内の第１の攪拌搬送スクリュー１８は、矢印ｇで示すように図３(a)の反時計回り方向に回転し、現像槽６５ｂ内の現像剤を螺旋状フィン７２で攪拌しながら矢印ｆ（ｆ１、ｆ２、ｆ３）で示すように図３(a)の紙面奥行き方向向こう側から手前、図３(b)では左から右方へ搬送する。

もし、現像剤のトナー濃度が規定以下に薄くなっていれば、トナー濃度センサ５６がトナー濃度低下を検出する。トナー濃度低下が検出されると、トナー供給部４の当該現像器１４に対応するトナーカートリッジ２１から不図示のトナー補給路を介して、図３(b)に示すように、トナーＴｎが補給される。

なお、図３(b)には、トナー補給口を特には示していないが、トナー補給口は出口７３とほぼ同じ位置に連結されている。つまり、現像でトナー濃度が低下した現像槽６５ａ内の現像剤が現像槽６５ｂに送り戻される出口７３近傍で、補給トナーが補給されるようになっている。

第１の攪拌搬送スクリュー１８は、現像剤を攪拌搬送しながら、図３(a)の紙面奥行き方向手前側、図３(b)の右側の供給口７４で、現像剤を現像槽６５ａに送り出す。このように、現像剤の還流とトナーの補給が繰り返されて、トナーによる現像が逐次進行する。

上記のトナー濃度センサ５６の検知面６７は槽内に露出して配置されているので、現像剤が検知面６７に滞留しやすい。現像剤が検知面６７に滞留するとトナー濃度センサ５６の検知精度が低下する。

このトナー濃度センサ５６の検知精度の低下を防止するために、現像槽６５ｂ内の第１の攪拌搬送スクリュー１８の回転軸７１には、トナー濃度センサ５６の検知面６７に対向して回転する位置に、ブレード保持部７５とこのブレード保持部７５に保持された弾性体シート（ブレード）７６から成るクリーニングブレード７７が固設されている。

クリーニングブレード７７は、第１の攪拌搬送スクリュー１８の回転軸７１と共に回転し、トナー濃度センサ５６の検知面６７を弾性体シート７４により摺擦して、検知面６７に滞留しようとする現像剤を払い飛ばして、直後に搬送されてくる現像剤と入替える。

これにより、トナー濃度センサ５６の検知面６７に現像剤が滞留することによって生じる虞のあるトナー濃度の誤検知を防止している。なお、上記のようにクリーニングブレード７７がトナー濃度センサ５６の検知面６７を周期的に摺擦することにより、検知面６７上の現像剤の量が周期的に増減する。

したがって、その現像剤量の周期的増減に合わせてトナー濃度センサ５６の出力電圧も周期的に増減する。第１の攪拌搬送スクリュー１８の回転、すなわちクリーニングブレード７７の回転は比較的速いので、トナー濃度センサ５６の出力電圧の周期的増減は比較的高速なパルス電圧として現れる。

本例では、上記のパルス電圧を平均化して得られる電圧を、現像剤の実際のトナー濃度に対するトナー濃度センサ５６の検知出力電圧としている。

また、図３(c)に示すように、トナーカートリッジ２１には、装着部に装着する装着方向後端部（図３(c)では左方端部）の下面に、図１では図示を省略したトナー補給路７８に連通する補給口７９を備えている。

トナー補給路７８の終端は、図３(b)に示した現像器１４の上方の現像槽６５ａから下方の現像槽６５ｂに現像剤が送り出される出口７３の近傍に連絡している。トナーカートリッジ２１の内部にはトナーＴｎが収容されており、このトナーＴｎを補給口７９へ搬送する搬送スクリュー８１が配設されている。

搬送スクリュー８１は、特には図示しないが、後端部に回転軸の一端に連結され、回転軸の他端はトナーカートリッジ２１の後端面から外部に突出して、突端にギアを備えている。ギアは、装置本体１の駆動系の駆動ギアに係合して回転駆動され、その回転駆動を矢印ｈで示すように搬送スクリュー８１に伝達する。

トナーカートリッジ２１のトナーＴｎは、搬送スクリュー８１により、補給口７９から、矢印ｊで示すようにトナー補給路７８に送り出されて現像器１４に補給される。トナーＴｎの補給が開始されると、先ず、トナー補給路７８に備えられているシャッタが開く、搬送スクリュー８１が一定時間回転して一定量のトナーＴｎを補給口７９へと搬送して一定時間停止する。

この間、シャッタが閉じ、制御装置のプリンタコントローラ部５０は、トナー濃度センサ５６からのトナー濃度検知信号を受け取り、検知されたトナー濃度が適正か否かを判断する。

ところで、搬送スクリュー８１の回転に応じてトナーカートリッジ２１から補給されるトナーＴｎの供給量は必ずしも一定ではなく誤差がある。そのためトナー補給後のトナー濃度センサ５６の出力は一定の期間乱高下を繰り返すことになる。

また、現像剤のトナー濃度のムラは、トナーの消費状況、補給状況、攪拌状況に応じて現像槽内の位置によりばらつきあって全体が同時に同じ状態になるとは限らない。このため、短時間の攪拌によってトナー濃度ムラが解消する場合もあれば、長時間攪拌を行わなければトナー濃度ムラが解消されない場合もある。

図４(a)は、印字する画像が低濃度の場合のトナー濃度センサの出力を示す図であり、図４(b)は印字する画像が高濃度の場合のトナー濃度センサの出力を示す図である。尚、図４(a),(b)は共に、横軸に時間（ｓ：秒）を示し、縦軸にトナー濃度センサの出力（ｍＶ：ミリボルト）を示している。

尚、図４(a),(b)及び以下に説明する図５において、トナー濃度センサの出力（ｍＶ：ミリボルト）を、グラフの中央に横に太く実線で示す基準値１．５Ｖに対して、強弱（高低）の出力をトナー濃度の高低と比例するように反転させて示している。

また、横の時間軸には、右方に攪拌制御のための計測開始からの過去時間を示し、左端に現在の経過時間を示している。そして右端部から２０秒間隔で、現像剤の現像器一周分のトナー濃度センサの出力時間を示している。

印字画像が低濃度の場合、図４(a)に示すように、計測開始から現在時間まで、トナー濃度センサの出力は、基準値の１．５ｍＶの近傍に張り付いて、ほとんどムラ無く遷移している。したがって、この場合は、印字処理の続行が可能である。

これに対して、印字画像が高濃度の場合は、先ず、図４(b)の右端の２０秒間に示すように、計測開始前の通常測定でトナー濃度センサの出力がトナー濃度の大きな低下を示し、これに対応して多量のトナーが補給されて、トナー濃度センサの出力がトナー濃度の大きな上昇を示している。

そして、トナー補給の処理が終了した時点を過去時間の「０」として攪拌制御のための計測が開始されたのちも、２周＋１／２周の間は、トナー濃度は僅かながらも収束しながら、まだ安定せず、トナー濃度センサの出力が大きく乱高下している。したがって、印字は開始されず攪拌のみが続いている。

図５は、印字画像が図４(b)の場合ほどではないが比較的高濃度の場合であり、この場合は、右端の２０秒間に示す計測開始前の通常測定でトナー濃度センサの出力がトナー濃度のやや大きな低下を示し、これに対応してトナーが補給されて、トナー濃度センサの出力がトナー濃度のやや大きな上昇を示している。

そして、トナー補給の処理が終了した時点を過去時間の「０」として攪拌制御のための計測が開始されたのちは、１．７周ほどでトナー濃度が安定領域にあることを示しているにも関わらす、その後も２．５周目になるまで攪拌が続いている状態を示している。つまり１．８周目から２．５周目まで印字処理を停止しての攪拌は無駄な時間となっている。

上記の実測データを勘案して、トナー濃度センサ５６の出力が基準値からずれた分を現像剤のトナー濃度ムラの大きさであると考えると、現像器１４内の現像剤を攪拌している間の現在までの一周分のトナー濃度センサ５６の出力を取得し、その出力の標準偏差を求め、この標準偏差が高いほどトナー濃度ムラが発生していると判断できる。

そして、標準偏差が特定の値以下なったなら、トナー濃度ムラが解消されたと判断できる。ここで、濃度ムラ解消のための攪拌を止め、搬送と供給のための通常の攪拌モードに移って印字を再開すればよいことになる。

これを換言すれば、印字処理を停止して処理を現像器１４内の現像剤の攪拌専門に移行したとき、攪拌状態から２周目以降に、現在までの現像器１４一周分のトナー濃度センサ５６の出力を順次蓄積し、この出力の一周分の区間における最大値と最小値を取得する。

この最大値と最小値の差の大きさが特定の範囲未満になった場合に、攪拌状態は十分であると判定することができる。これにより、トナー濃度センサ５６の出力の収束が、例えば図５の場合のように速い場合には、トナー濃度ムラ解消のための攪拌を無駄に行うことなく印字動作を再開できるようになる。

以上説明したように、本実施例のトナー補給方法によれば、印字動作中にトナー補給の専門処理に入った場合でも、トナー農度ムラ解消までの攪拌を必要な分だけ行って余分な攪拌時間を省くので、印字中断時間がより短くなり、したがって、待ち時間もより少なくなって、ユーザの満足度が向上する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]

トナー補給装置から現像器の現像槽にトナーを補給するトナー補給工程と、
該トナー補給工程により前記トナーを補給された前記現像槽の現像剤を攪拌する現像剤攪拌工程と、
該現像剤攪拌工程により攪拌される前記現像剤を前記現像槽において一周させる現像剤搬送工程と、
前記トナー補給工程により前記トナーが補給される前記現像槽の位置から前記現像剤搬送工程により前記現像槽を一周する前記現像剤の現像剤搬送方向下流の所定位置において搬送中の前記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知工程と、
該トナー濃度検知工程により検知された前記現像剤のトナー濃度の最大値と最小値を取得する最大最小値取得工程と、
該最大最小値取得工程により取得された前記最大値と前記最小値との差分を取得する最大最小値差分取得工程と、
該最大最小値差分取得工程により取得された前記差分を所定の基準値と比較する差分基準値比較工程と、
該差分基準値比較工程による比較結果が、前記差分の前記基準値からのズレが許容値内に収斂したとき印字処理を進行させる印字処理進行工程と、
を含むことを特徴とするトナー補給方法。
[付記２]

トナー補給装置から現像器の現像槽にトナーを補給するトナー補給手段と、
該トナー補給手段により前記トナーを補給された前記現像槽の現像剤を攪拌する現像剤攪拌手段と、
該現像剤攪拌手段により攪拌される前記現像剤を前記現像槽において一周させる現像剤搬送手段と、
前記トナー補給手段により前記トナーが補給される前記現像槽の位置から前記現像剤搬送手段により前記現像槽を一周する前記現像剤の現像剤搬送方向下流の所定位置において搬送中の前記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
該トナー濃度検知手段により検知された前記現像剤のトナー濃度の最大値と最小値を取得する最大最小値取得手段と、
該最大最小値取得手段により取得された前記最大値と前記最小値との差分を取得する最大最小値差分取得手段と、
該最大最小値差分取得手段により取得された前記差分を所定の基準値と比較する差分基準値比較手段と、
該差分基準値比較手段による比較結果が、前記差分の前記基準値からのズレが許容値内に収斂したとき印字処理を進行させる印字処理進行手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明は、現像器における現像剤のトナー濃度が低下して印字を中断しトナー補給を専門に行う状態になったとき、無駄な攪拌を行うことなく可及的に短時間で印字を再開できるトナー補給方法及び画像形成装置に利用することができる。

１ フルカラー画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
７ 両面印刷用搬送ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行面
８ｂ 裏面
９（９ｙ、９ｍ、９ｃ、９ｋ） 現像装置
１０ 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 筐体
１７ 隔壁
１５ 現像ローラ
１８ 第１の攪拌搬送スクリュー
１９ 第２の攪拌搬送スクリュー
２１ トナーカートリッジ
２２ 駆動ローラ
２３ 従動ローラ
２４ 二次転写ローラ
２５ 一次転写ローラ
２６ ベルトクリーナ
２７ 廃トナー回収容器
２９ 電装部
３１（３１ａ、３１ｂ） 給紙カセット
３２ 用紙取出ローラ
３３ 給送ローラ
３４ 捌きローラ
３５ 待機搬送ローラ対
３６ 搬出ローラ対
３７ 排紙トレー
３８ 排紙ローラ対
３９ 返送路
３９ａ 返送開始路
３９ｂ 返送中間路
３９ｃ 返送終端路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ） 返送ローラ対
４５ バス
４６（４６ｙ、４６ｍ、４６ｃ、４６ｋ） トナーカートリッジモータ
４７ ネットワークコントローラ部
４８ Ｉ／Ｆ（インターフェイス）
４９ ヘッドコントローラ部
５０ プリンタコントローラ
５１ 操作パネル
５２ ＥＥＰＲＯＭ(electrically erasable programmable ROM)
５３ ＲＯＭ(read only memory)
５４ 給紙モータ
５５ ＤＤＳ(developer drum set、本例では現像装置９）新旧検知センサ
５６ トナー濃度センサ
５６ｙ Ｙトナー濃度センサ
５６ｍ Ｍトナー濃度センサ
５６ｃ Ｃトナー濃度センサ
５６ｋ Ｋトナー濃度センサ
５７ 圧ユニット
５８（５８ｙ、５８ｍ、５８ｃ、５８ｋ） ＹＭＣＫごとの駆動装置
５９ バス
６３ 外壁
６４ 内部隔壁
６５（６５ａ、６５ｂ） 現像槽
６６ ドクターブレード
６７ 検知面
６８ 回転軸
６９ 螺旋状フィン
７１ 回転軸
７２ 螺旋状フィン
７３ 出口
７４ 供給口
７５ ブレード保持部
７６ 弾性体シート（ブレード）
７７ クリーニングブレード
７８ トナー補給路
７９ 補給口
８１ 搬送スクリュー
Ｔｎ トナー

Claims (2)

1. トナー補給装置から現像器の現像槽にトナーを補給するトナー補給工程と、
   該トナー補給工程により前記トナーを補給された前記現像槽の現像剤を攪拌する現像剤攪拌工程と、
   該現像剤攪拌工程により攪拌される前記現像剤を前記現像槽において一周させる現像剤搬送工程と、
   前記トナー補給工程により前記トナーが補給される前記現像槽の位置から前記現像剤搬送工程により前記現像槽を一周する前記現像剤の現像剤搬送方向下流の所定位置において搬送中の前記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知工程と、
   該トナー濃度検知工程により検知された前記現像剤のトナー濃度の最大値と最小値を取得する最大最小値取得工程と、
   該最大最小値取得工程により取得された前記最大値と前記最小値との差分を取得する最大最小値差分取得工程と、
   該最大最小値差分取得工程により取得された前記差分を所定の基準値と比較する差分基準値比較工程と、
   該差分基準値比較工程による比較結果が、前記差分の前記基準値からのズレが許容値内に収斂したとき印字処理を進行させる印字処理進行工程と、
   を含むことを特徴とするトナー補給方法。
2. トナー補給装置から現像器の現像槽にトナーを補給するトナー補給手段と、
   該トナー補給手段により前記トナーを補給された前記現像槽の現像剤を攪拌する現像剤攪拌手段と、
   該現像剤攪拌手段により攪拌される前記現像剤を前記現像槽において一周させる現像剤搬送手段と、
   前記トナー補給手段により前記トナーが補給される前記現像槽の位置から前記現像剤搬送手段により前記現像槽を一周する前記現像剤の現像剤搬送方向下流の所定位置において搬送中の前記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   該トナー濃度検知手段により検知された前記現像剤のトナー濃度の最大値と最小値を取得する最大最小値取得手段と、
   該最大最小値取得手段により取得された前記最大値と前記最小値との差分を取得する最大最小値差分取得手段と、
   該最大最小値差分取得手段により取得された前記差分を所定の基準値と比較する差分基準値比較手段と、
   該差分基準値比較手段による比較結果が、前記差分の前記基準値からのズレが許容値内に収斂したとき印字処理を進行させる印字処理進行手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。