JP5232821B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタやコピー機等の画像形成装置に関する。

従来、現像剤を用いるプリンタやコピー機等の画像形成装置において、感光体ドラム上にトナー画像が形成されることで、現像装置に収容される現像剤が消費される。このため、現像装置には、トナーコンテナから現像剤が補給される。

ここで、現像剤の補給量が少ない場合、用紙に形成される画像に画像ムラが生じることがある。また、現像剤の補給量が多い場合、現像装置内で滞留することで劣化した現像剤と、新たに補給された現像剤との間に特性差が生じるため、かぶり現象等が生じやすい。
特に、一成分現像剤を用いる場合、該一成分現像剤の流動性が悪いため、滞留している現像剤と補給された現像剤とが均一に混合されにくく、かぶり現象等が生じやすくなる。
また、低印字率の場合、滞留した現像剤の流動性や入れ替え性が悪いため、かぶり現象等がより生じやすくなる。

この場合、補給量を少なくすることで、滞留した現像剤に対する補給された現像剤の割合を小さくして、かぶり現象を抑制することも可能である。
しかし、近年の高速処理化において、上述の方法はとりにくくなっている。
これに対して、補給量を減らすことなく、現像装置に収容された現像剤を攪拌する攪拌部材の回転速度を速くすることで、滞留した現像剤と補給された現像剤との均一化を促進して、かぶり現象等を抑制することも可能である。

また、いずれの場合であっても、現像装置内における現像剤の量を適正に保つためには、収容量（滞留量）や消費量に見合った量の現像剤を補給することが必要である。
つまり、現像装置内に収容（滞留）されている現像剤の収容量や、現像剤における消費量等を正確に検知する必要がある。
ここで、現像装置における現像剤の収容量（滞留量）を光センサ等のセンサにより測定する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、印字率に基づいて現像装置の消費量を測定する測定部を有する像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８―１３４３１９号公報 特開２００９―０３１４５３号公報

しかし、特許文献１の画像形成装置において、攪拌部材が高回転速度で回転される場合、収容（滞留）した現像剤の表面が激しく変動（変位）するため、光学センサ等のセンサは、収容（滞留）した現像剤の量を正確に測定することができないという問題があった。
また、特許文献２の画像形成装置において、印字率が一定であれば消費される現像剤の量を正確に測定できるが、印字率が変化する場合には消費される現像剤の量を正確に測定することができないという問題があった。

本発明は、かぶり現象の発生を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、画像データの入力を受け付ける受付部と、前記受付部により受け付けられた前記画像データに基づいて、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像装置であって、前記像担持体に対向して配置される現像ローラと、前記現像剤を収容する収容部と、前記収容部に収容された現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記攪拌部材を回転駆動させる回転駆動部と、を備える現像装置と、前記収容部に現像剤を補給する補給部と、前記現像装置の前記収容部に収容される現像剤の表面位置を測定すると共に、測定された前記表面位置に基づいて前記収容部に収容される現像剤の収容量を測定する測定部と、前記受付部により受け付けられた画像データに基づいて、所定面積あたりの画像の面積を示す印字率を算出する印字率算出部と、前記回転駆動部を制御する回転駆動制御部であって、前記印字率算出部により算出された印字率が所定印字率以上である場合、前記攪拌部材の回転速度が第１回転速度になるよう回転駆動部を制御し、前記印字率算出部により算出された印字率が前記所定印字率未満である場合、前記攪拌部材の回転速度が前記第１回転速度よりも速い第２回転速度になるよう回転駆動部を制御する回転駆動制御部と、前記補給部から補給される現像剤の補給量を決定する補給量決定部であって、前記回転駆動部における回転速度が第１回転速度である場合、前記測定部により測定された現像剤の収容量に基づいて前記補給量を決定し、前記回転駆動部における回転速度が第２回転速度である場合、前記印字率算出部により測定された印字率に基づいて前記補給量を決定する補給量決定部と、前記補給量決定部により決定された補給量に基づいて、前記補給部を制御する補給制御部と、を備える画像形成装置に関する。

また、前記所定印字率は、１％であることが好ましい。

また、前記攪拌部材は、所定の回転軸を中心に回転可能に構成され回転軸方向に延びるように配置される軸部と、前記軸部の外面に前記回転軸と直交する方向に延びるように形成されるハネ部とを有することが好ましい。

また、前記現像剤は、磁性一成分現像剤であることが好ましい。

本発明によれば、かぶり現象の発生を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

プリンタ１における各構成要素の配置を説明するための正面図である。 現像装置１６及び該現像装置１６の動作に関係する構成を説明する図面である。 現像装置１６を含むプリンタ１の動作について説明するフロー図である。 実施例における表１Ａである。 実施例における表１Ｂである。 実施例における表２である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１により、本発明の実施形態における画像形成装置としてのプリンタ１の全体構造を説明する。図１は、プリンタ１における各構成要素の配置を説明するための正面図である。

図１に示すように、画像形成装置としてのプリンタ１は、装置本体Ｍと、所定の画像情報に基づいてシート状の被転写材としての用紙Ｔに所定のトナー画像を形成する画像形成部ＧＫと、用紙Ｔを画像形成部ＧＫに給紙すると共にトナー画像が形成された用紙Ｔを排紙する給排紙部ＫＨとを有する。
また、プリンタ１は、画像形成部ＧＫにより形成させる画像の情報を含む画像データを受け付ける受付部２９０（図２参照）を備える。ここで、受付部２９０は、本実施形態のプリンタ１においては、外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ）から出力された画像データを受信する受信部である。また、受付部は、画像形成装置がコピー機である場合においては、画像を読み取る画像読取装置（部）である。
装置本体Ｍにおける外形は、筐体としてのケース体ＢＤにより構成される。

図１に示すように、画像形成部ＧＫは、像担持体（感光体）としての感光体ドラム２と、帯電部１０と、露光ユニットとしてのレーザスキャナユニット４と、現像装置１６と、トナーカートリッジ５と、補給部としてのトナー供給部６と、ドラムクリーニング部１１と、除電器１２と、転写ローラ８と、定着部９とを備える。

図１に示すように、給排紙部ＫＨは、給紙カセット５２と、手差し給紙部６４と、用紙Ｔの搬送路Ｌと、レジストローラ対８０と、排紙部５０とを備える。

以下、画像形成部ＧＫ及び給排紙部ＫＨの各構成について詳細に説明する。
まず、画像形成部ＧＫについて説明する。
画像形成部ＧＫにおいては、感光体ドラム２の表面に沿って順に、上流側から下流側に順に、帯電部１０による帯電、レーザスキャナユニット４による露光、現像装置１６による現像、転写ローラ８による転写、除電器１２による除電、及びドラムクリーニング部１１によるクリーニングが行われる。

感光体ドラム２は、円筒形状の部材からなり、感光体又は像担持体として機能する。感光体ドラム２は、搬送路Ｌにおける用紙Ｔの搬送方向に対して直交する方向に延びる機軸を中心に、矢印の方向に回転可能に配置される。感光体ドラム２の表面には、静電潜像が形成され得る。
感光体ドラム２は、受付部２９０（図２参照）により受け付けられた画像データに基づいて、表面に静電潜像が形成される。具体的には、受付部２９０により受け付けられた画像データに基づいて、画像制御部（不図示）は、画像形成部ＧＫを構成する各部を制御して、感光体ドラム２の表面に所定の静電潜像を形成させる。

帯電部１０は、感光体ドラム２の表面に対向して配置される。帯電部１０は、感光体ドラム２の表面を一様に負（マイナス極性）又は正（プラス極性）に帯電させる。

レーザスキャナユニット４は、露光ユニットとして機能するものであり、感光体ドラム２の表面から離間して配置される。レーザスキャナユニット４は、不図示のレーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有して構成される。

レーザスキャナユニット４は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の外部機器から入力された画像情報に基づいて、感光体ドラム２の表面を走査露光する。レーザスキャナユニット４により走査露光されることで、感光体ドラム２の表面の露光された部分の電荷が除去される。これにより、感光体ドラム２の表面に静電潜像が形成される。

現像装置１６は、感光体ドラム２に対応して設けられ、感光体ドラム２の表面に対向して配置される。現像装置１６は、感光体ドラム２に現像剤を供給する。また、現像装置１６は、感光体ドラム２の表面に形成された静電潜像を現像する。具体的には、現像装置１６は、感光体ドラム２に形成された静電潜像に単色（通常はブラック）のトナーを付着させて、単色のトナー画像を感光体ドラム２の表面に形成する。
現像装置１６は、感光体ドラム２に対向して配置される現像ローラ１７と、現像剤としてのトナーＴＮを収容する収容部２０と、収容部２０に収容されたトナーＴＮを攪拌する攪拌部材としての第２攪拌部材１９（第１攪拌部材１８）と、第２攪拌部材１９（第１攪拌部材１８）を回転駆動させる回転駆動部２５０と、を備える。
また、現像装置１６には、収容部２０に収容されるトナーＴＮの表面位置を測定するためのセンサ２００が配置される。
現像装置１６の詳細については後述する。

トナーカートリッジ５は、現像装置１６に対応して設けられており、現像装置１６に対して供給されるトナーを収容する。

トナー供給部６は、トナーカートリッジ５及び現像装置１６に対応して設けられており、トナーカートリッジ５に収容されたトナーＴＮを現像装置１６に対して供給（補給）する。トナー供給部６と現像装置１６とは、不図示のトナー供給路により結ばれている。

トナー供給部６は、例えば、スクリュー部と、スクリュー部を回転駆動させるスクリュー駆動部とを有して構成される。この場合、スクリュー駆動部は、後述する供給制御部２６０により制御される。
つまり、トナー供給部６における供給量（補給量）は、供給制御部２６０により制御される。ここで、トナー供給部６における供給量（補給量）は、後述する補給量決定部３４０により決定される（図２参照）。

転写ローラ８は、感光体ドラム２の表面に現像されたトナー画像を用紙Ｔに転写させる。転写ローラ８には、不図示の転写バイアス印加部により、感光体ドラム２に形成されたトナー画像を用紙Ｔに転写させるための転写バイアスが印加される。転写ローラ８は、感光体ドラム２に対して当接した状態で回転可能に構成される。

感光体ドラム２と転写ローラ８との間に、搬送路Ｌを搬送される用紙Ｔが挟み込まれる。挟み込まれた用紙Ｔは、感光体ドラム２の表面に押し当てられる。感光体ドラム２と転写ローラ８との間に、転写ニップＮが形成される。転写ニップＮにおいて、感光体ドラム２に現像されたトナー画像が用紙Ｔに転写される。

除電器１２は、感光体ドラム２の表面に対向して配置される。除電器１２は、感光体ドラム２の表面に光を照射することにより、転写が行われた後の感光体ドラム２の表面を除電する（電荷を除去する）。

ドラムクリーニング部１１は、感光体ドラム２の表面に対向して配置される。ドラムクリーニング部１１は、感光体ドラム２の表面に残存したトナーや付着物を除去すると共に、除去されたトナー等を所定の回収機構（不図示）へ搬送して、回収させる。

定着部９は、用紙Ｔに転写されたトナー画像を構成するトナーを溶融及び加圧して、用紙Ｔに定着させる。定着部９は、ヒータにより加熱される加熱回転体９ａと、加熱回転体９ａに圧接される加圧回転体９ｂと、を備える。加熱回転体９ａと加圧回転体９ｂとは、トナー画像が転写された用紙Ｔを挟み込んで加圧すると共に、搬送する。加熱回転体９ａと加圧回転体９ｂとの間に挟み込まれた状態で用紙Ｔが搬送されることで、用紙Ｔに転写されたトナーは、溶融及び加圧され、用紙Ｔに定着される。

次に、給排紙部ＫＨについて説明する。
図１に示すように、装置本体Ｍの下部には、用紙Ｔを収容する１個の給紙カセット５２が配置される。給紙カセット５２は、装置本体Ｍの右側（図１における右側）から水平方向に引き出し可能に構成される。給紙カセット５２には、用紙Ｔが載置される載置板６０が配置される。給紙カセット５２には、用紙Ｔが載置板６０の上に積層された状態で収容される。載置板６０に載置された用紙Ｔは、給紙カセット５２における用紙送り出し側の端部（図１において右側の端部）に配置されるカセット給紙部５１により搬送路Ｌに送り出される。カセット給紙部５１は、載置板６０上の用紙Ｔを取り出すための前送りコロ６１と、用紙Ｔを１枚ずつ搬送路Ｌに送り出すための給紙ローラ対６３とからなる重送防止機構を備える。

装置本体Ｍの右側（図１において右側）には、手差し給紙部６４が設けられる。手差し給紙部６４は、給紙カセット５２にセットされる用紙Ｔとは異なる大きさや種類の用紙Ｔを装置本体Ｍに供給することを主目的として設けられる。手差し給紙部６４は、閉状態において装置本体Ｍの前面の一部を構成する手差しトレイ６５と、給紙コロ６６とを備える。手差しトレイ６５は、その下端が給紙コロ６６の近傍に回動自在（開閉自在）に取り付けられる。開状態の手差しトレイ６５には、用紙Ｔが載置される。給紙コロ６６は、開状態の手差しトレイ６５に載置された用紙Ｔを手差し搬送路Ｌａに給紙する。

装置本体Ｍにおける上方側には、排紙部５０が設けられる。排紙部５０は、第３ローラ対５３により用紙Ｔを装置本体Ｍの外部に排紙する。排紙部５０の詳細については後述する。

用紙Ｔを搬送する搬送路Ｌは、カセット給紙部５１から転写ニップＮまでの第１搬送路Ｌ１と、転写ニップＮから定着部９までの第２搬送路Ｌ２と、定着部９から排紙部５０までの第３搬送路Ｌ３と、手差し給紙部６４から供給される用紙を第１搬送路Ｌ１に合流させる手差し搬送路Ｌａと、第３搬送路Ｌ３を下流側から上流側へ搬送する用紙を、表裏反転させて第１搬送路Ｌ１に戻す戻り搬送路Ｌｂとを備える。

また、第１搬送路Ｌ１の途中には、第１合流部Ｐ１及び第２合流部Ｐ２が設けられている。第３搬送路Ｌ３の途中には、第１分岐部Ｑ１が設けられている。
第１合流部Ｐ１は、手差し搬送路Ｌａが第１搬送路Ｌ１に合流する合流部である。第２合流部Ｐ２は、戻り搬送路Ｌｂが第１搬送路Ｌ１に合流する合流部である。
第１分岐部Ｑ１は、戻り搬送路Ｌｂが第３搬送路Ｌ３から分岐する分岐部で、第１ローラ対５４ａ及び第２ローラ対５４ｂを有する。第１ローラ対５４ａの一方のローラと第２ローラ対５４ｂの一方のローラとは兼用される。

第１搬送路Ｌ１の途中（詳細には、第２合流部Ｐ２と転写ローラ８との間）には、用紙Ｔを検出するためのセンサ（不図示）と、用紙Ｔのスキュー（斜め給紙）補正や画像形成部ＧＫにおけるトナー画像の形成とタイミングを合わせるためのレジストローラ対８０とが配置される。センサは、用紙Ｔの搬送方向におけるレジストローラ対８０の直前（搬送方向における上流側）に配置される。レジストローラ対８０は、センサからの検出信号情報に基づいて上述の補正やタイミング調整をして用紙Ｔを搬送する。

戻し搬送路Ｌｂは、用紙Ｔに両面印刷を行う際に、既に印刷されている面とは反対面（未印刷面）を感光体ドラム２に対向させるために設けられる搬送路である。
戻し搬送路Ｌｂによれば、第１分岐部Ｑ１から第１ローラ対５４ａにより排紙部５０側に搬送された用紙Ｔを表裏反転させて第２ローラ対５４ｂにより第１搬送路Ｌ１に戻して、転写ローラ８の上流側に配置されたレジストローラ対８０の上流側に搬送させることができる。戻し搬送路Ｌｂにより表裏反転された用紙Ｔには、転写ニップＮにおいて未印刷面に対して所定のトナー画像が転写される。

第３搬送路Ｌ３における端部には、排紙部５０が形成される。排紙部５０は、装置本体Ｍにおける上方側に配置される。排紙部５０は、装置本体Ｍの右側（図１において右側、手差し給紙部６４側）に向けて開口している。排紙部５０は、第３搬送路Ｌ３を搬送される用紙Ｔを第３ローラ対５３により装置本体Ｍの外部に排紙する。

排紙部５０における開口側には、排紙集積部Ｍ１が形成される。排紙集積部Ｍ１は、装置本体Ｍにおける上面（外面）に形成される。排紙集積部Ｍ１は、装置本体Ｍにおける上面が下方に窪んで形成された部分である。排紙集積部Ｍ１の底面は、装置本体Ｍにおける上面の一部を構成する。排紙集積部Ｍ１には、所定のトナー画像が形成され排紙部５０から排紙された用紙Ｔが積層して集積される。
なお、各搬送路の所定位置には用紙検出用のセンサが配置される。

続けて、現像装置１６及び該現像装置１６の動作に関係する構成について説明する。図２は、現像装置１６及び該現像装置１６の動作に関係する構成を説明する図面である。

まず、現像装置１６について説明する。
図２に示すように、現像装置１６は、第１攪拌部材１８と、第２攪拌部材１９と、現像ローラ１７と、規制ブレード２１と、収容部２０とを備える。第１攪拌部材１８、第２攪拌部材１９、現像ローラ１７、規制ブレード２１は、収容部２０の内部に配置される。また、現像装置１６には、収容部２０に収容（滞留）されたトナーＴＮの表面位置を測定するセンサ２００が配置される。

図２に示すように、現像ローラ１７は、現像ローラ１７の一部が開口部２３を介して感光体ドラム２に対向して近接配置される。現像ローラ１７に形成されるトナー層を構成するトナーＴＮは、現像ローラ１７と感光体ドラム２との電圧との電圧差により、開口部２３を介して感光体ドラム２に移動される。これにより、現像ローラ１７は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を現像する。また、これにより、現像装置１６に収容されたトナーＴＮは消費される。

現像ローラ１７は、第２攪拌部材１９と感光体ドラム２との間に配置される。
また、現像ローラ１７は、感光体ドラム２の回転軸である第１回転軸Ｊ１に平行な第２回転軸Ｊ２に沿う方向に延びるように形成される。現像ローラ１７は、第２回転軸Ｊ２方向において、感光体ドラム２よりも短い部材である。

現像ローラ１７は、マグネット部としてのマグネットローラ１７Ｂと、マグネットローラ１７Ｂの外部に配置される現像スリーブ１７Ａと、を有して構成される。
マグネットローラ１７Ｂは、１又は複数の磁極が埋設されると共に、円柱状に形成される。マグネットローラ１７Ｂは、現像スリーブ１７Ａの内部における所定位置に、回転しない状態で固定される。

現像スリーブ１７Ａは、円筒形状に形成される。現像スリーブ１７Ａは、マグネットローラ１７Ｂの外周を回転可能に配置される。現像スリーブ１７Ａは、第２回転軸Ｊ２を中心に矢印Ｃ方向に回転可能に構成される。現像スリーブ１７Ａは、不図示の現像ローラ駆動部によって回転駆動される。現像スリーブ１７Ａと第２攪拌部材１９との回転方向は、第２攪拌部材１９と現像スリーブ１７Ａとが互いに対向した部分において同じ向きになっている。

図２に示すように、規制ブレード２１は、現像ローラ１７の現像スリーブ１７Ａにおける外周面に先端が近接した状態で配置される。規制ブレード２１は、第１回転軸Ｊ１方向及び第２回転軸Ｊ２方向に延びる部材である。規制ブレード２１は、現像ローラ１７の回転方向Ｃに対し、感光体ドラム２よりも上流側に配置される。

規制ブレード２１は、現像ローラ１７に形成されるトナー層の厚さを規制する。規制ブレード２１は、現像ローラ１７の表面に形成されるトナーの量を規制することにより、現像ローラ１７の表面に、数１０μｍ程度の一定の厚さのトナーの薄層（現像剤層、トナー層）を形成する。また、規制ブレード２１は、現像ローラに形成されるトナー層の厚さを規制する際に、トナー層を構成するトナーを帯電させる。

収容部２０は、トナーＴＮ（現像剤）を収容する部分である。トナーＴＮは、収容部２０において滞留する。
本実施形態において、トナーＴＮ（現像剤）は、磁性を有する磁性トナーからなる磁性一成分現像剤である。
収容部２０における感光体ドラム２に対向する部分には、上述の通り、開口部２３が形成される。収容部２０内に収容されたトナーＴＮは、開口部２３を通じて現像ローラ１７から感光体ドラム２に供給される。これにより、現像装置１６は、感光体ドラム２の表面に形成された静電潜像をトナー画像として現像する。

収容部２０は、トナーを収容して攪拌する攪拌室２５Ａ、２５Ｂを備える。
収容部２０は、攪拌室２５Ａと攪拌室２５Ｂとの間に形成される仕切板２４を備える。

第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９は、図２において、仕切板２４を挟んで水平方向に並んで配置される。第１攪拌室２５Ａには、後述する第１攪拌部材１８が第３回転軸Ｊ３を中心に回転可能に配置される。また、第２攪拌室２５Ｂには、後述する第２攪拌部材１９が第４回転軸Ｊ４を中心に回転可能に配置される。

仕切板２４における第３回転軸Ｊ３（第４回転軸Ｊ４）方向の両端部側には、第１攪拌室２５Ａと第２攪拌室２５Ｂとをつなぐ第１流通口（不図示）及び第２流通口（不図示）が形成される。

第１攪拌室２５Ａ及び第２攪拌室２５Ｂの上面には、上面板２６が配置される。
上面板２５には、トナー供給部６から供給（補給）されるトナーＴＮを収容部２０に供給するための現像剤供給開口部２９が形成される。トナーカートリッジ５からトナー供給部６により供給されるトナーＴＮは、現像剤供給開口部２９を介して収容部２０に供給（補給）される。

第１攪拌部材１８は、第１攪拌室２５Ａに配置される。第１攪拌部材１８は、後述する回転駆動部２５０により、矢印Ａ方向に回転される。
第１攪拌部材１８は、現像剤供給開口部２９から第１攪拌室２５Ａに供給されたトナーＴＮを第１流通口側に攪拌しながら搬送する。
第１攪拌部材１８は、収容部２０内で滞留しているトナーＴＮと補給されたトナーＴＮとが均一になるよう攪拌する部材である。第１攪拌部材１８は、回転駆動部２５０により回転駆動されることで、トナーＴＮを攪拌する。第１攪拌部材１８における回転速度が速いほど、トナーＴＮは均一になるよう攪拌される。ここで、第１攪拌部材１８は、第１流通口側に搬送したトナーＴＮを第１流通口を介して第１攪拌室２５Ａから第２攪拌室２５Ｂへ移動させる。

第２攪拌部材１９は、第２攪拌室２５Ｂに配置される。第２攪拌部材１９は、後述する回転駆動部２５０により、矢印Ｂ方向に回転される。
第２攪拌部材１９は、第１流通口を介して第１攪拌室２５Ａから第２攪拌室２５Ｂに供給されたトナーＴＮを第２流通口側に攪拌しながら搬送する。
第２攪拌部材１９は、第１攪拌部材１８により収容部２０内で滞留しているトナーＴＮと補給されたトナーＴＮとが均一になるよう攪拌されたトナーＴＮを更に攪拌する部材である。第２攪拌部材１９は、回転駆動部２５０により回転駆動されることで、トナーＴＮを攪拌する。第２攪拌部材１９における回転速度が速いほど、トナーＴＮは均一になるよう攪拌される。ここで、第２攪拌部材１９は、第２流通口側に搬送したトナーＴＮを第２流通口を介して第２攪拌室２５Ｂから第１攪拌室２５Ａへ移動させる。

ここで、第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９それぞれは、回転軸Ｊ３、Ｊ４を中心に回転可能に構成され回転軸Ｊ３、Ｊ４方向に延びるように配置される軸部と、軸部の外面に回転軸Ｊ３、Ｊ４と直交する方向に延びるように形成されるハネ部とを有する構成とすることができる。

続けて、現像装置１６の動作に関連する構成について説明する。
プリンタ１は、回転駆動部２５０と、センサ２００と、受付部２９０と、ＣＰＵ３００と、メモリ４００と、供給部６と、供給制御部２６０とを備える。

回転駆動部２５０は、第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９それぞれを回転駆動させる。回転駆動部２５０は、第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９それぞれを所定の回転速度で回転させる。回転駆動部２５０は、第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９それぞれを第１回転速度と第２回転速度とに回転速度を切り替えて回転させることができる。
回転駆動部２５０は、後述する回転駆動制御部３３０からの指示に基づいて、第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９それぞれにおける回転速度を第１回転速度にする。また。回転駆動部２５０は、後述する回転駆動制御部３３０からの指示に基づいて、第１攪拌部材１８及び第２攪拌部材１９それぞれにおける回転速度を第２回転速度にする。

センサ２００は、現像装置１６の収容部２０に収容されるトナーＴＮの表面位置を測定する。センサ２００は、収容部２０に収容されるトナーＴＮの表面位置を測定すると共に、測定値に関する情報を後述する測定部３１０に出力する。
ここで、第１攪拌部材１８及び／又は第２攪拌部材１９それぞれの回転速度が遅い場合（所定回転速度未満、低速）には、収容されたトナーＴＮの表面が一定範囲で規則的に変動するので、正確な表面位置を測定（算出）することができる。
また、第１攪拌部材１８及び／又は第２攪拌部材１９それぞれの回転速度が速い場合（所定回転速度以上）には、収容されたトナーＴＮの表面が不規則に激しく変動するので、正確な表面位置を測定することが難しい。

受付部２９０は外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ）から出力された画像データを受信する受信部である。
受付部２９０は、形成される画像に関する画像情報や枚数に関する枚数情報を含む画像データを受け付ける。
受付部２９０により受け付けられる画像データに含まれる画像情報には、後述する印字率を算出するための情報が含まれる。
受付部２９０は、受け付けた画像データを後述するメモリ４００における所定の保存領域に保存する。

ＣＰＵ３００は、機能部としての測定部３１０と、印字率算出部３２０と、回転駆動制御部３３０と、補給量決定部３４０と、を含む。

測定部３１０は、センサ２００からの測定情報に基づいて、現像装置１６の収容部２０に収容されるトナーＴＮの収容量を測定（算出）する。
測定部３１０は、例えば、センサ２００からの表面位置の測定情報を解析して、静止状態の表面位置を算出することで、収容部２０に収容されるトナーＴＮの収容量を測定（算出、予測）する。
測定部３１０により測定（算出）された測定情報は、後述する補給量決定部３４０に出力される。本実施形態において、センサ２００と測定部３１０とで測定部を構成する。

印字率算出部３２０は、受付部２９０により受け付けられた画像データに基づいて、所定面積あたりの画像の面積を示す印字率を算出する。印字率算出部３２０は、受付部２９０により受け付けられた画像データに含まれる画像情報に基づいて、用紙Ｔにトナー画像が形成された場合における所定面積あたりのトナー画像の面積を示す印字率を算出する。
印字率算出部３２０により算出された印字率の情報は、後述する回転駆動制御部３３０に出力される。

回転駆動制御部３３０は、回転駆動部２５０を制御する。
回転駆動制御部３３０は、印字率算出部３２０により算出された印字率が所定印字率である印字率閾値以上である場合（中、高印字率）、第１攪拌部材１８や第２攪拌部材１９の回転速度が第１回転速度（低速）になるよう回転駆動部２５０を制御する。

回転駆動制御部３３０は、印字率算出部３２０により算出された印字率が所定印字率である印字率閾値未満である場合（低印字率）、第１攪拌部材１８や第２攪拌部材１９の回転速度が第１回転速度よりも速い第２回転速度（高速）になるよう回転駆動部２５０を制御する。

つまり、回転駆動制御部３３０は、印字率算出部３２０により算出された印字率が高印字率である場合には攪拌部材の回転速度が低回転速度になるよう回転駆動部２５０を制御し、印字率算出部３２０により算出された印字率が低印字率である場合には攪拌部材の回転速度が高回転数速度になるよう回転駆動部２５０を制御する。
ここで、回転駆動制御部３３０は、印字率閾値については後述する印字率閾値記憶部４１０を参照し、第１回転数及び第２回転数については後述する回転速度記憶部４２０を参照する。

補給量決定部３４０は、供給部６（補給部）から補給される現像剤の量（補給量）を決定する。
補給量決定部３４０は、回転駆動部２５０における回転速度に応じて、測定部３１０により測定された収容部２０に収容されたトナー量、又は印字率算出部３２０により算出された印字率のいずれかに基づいて、補給量を決定する。

補給量決定部３４０は、測定部３１０により測定された収容部２０に収容されたトナー量に基づいて、収容部２０に収容される所定量（標準量）に不足する量を補給量として決定する。本実施形態において、補給量決定部３４０は、補給量記憶部４３０を参照して補給量を決定するが、所定量及び測定したトナー量に基づいて補給量を算出して決定してもよい。

また、補給量決定部３４０は、印字率算出部３２０により算出された印字率に基づいて、トナー消費量を算出して補給量を決定する。本実施形態において、補給量決定部３４０は、補給量記憶部４３０を参照して補給量を決定するが、算出したトナー消費量に基づいて補給量を算出して決定してもよい。

補給量決定部３４０は、回転駆動部２５０における回転速度が第１回転速度である場合、センサ２００及び測定部３１０により測定（算出）されたトナーＴＮの収容量に基づいて補給量を決定する。そして、補給量決定部３４０は、回転駆動部２５０における回転速度が第１回転速度よりも速い第２回転速度である場合、印字率算出部３２０により測定された印字率に基づいて補給量を決定する。

つまり、回転駆動部２５０における回転速度が低速の場合には、表面が一定範囲で規則的に変動するため、センサ２００（光センサ等）により収容（滞留）トナーＴＮの表面位置を測定（算出）することが可能である。このため、補給量決定部３４０は、回転駆動部２５０における回転速度が低速の場合には、センサ２００及び測定部３１０により測定（算出）された表面位置（現像剤の収容量）に基づいて補給量を決定する。

また、回転駆動部２５０における回転速度が高速の場合には、表面が不規則に激しく変動するため、センサ２００（光センサ等）により収容（滞留）トナーＴＮの表面位置を測定（算出）することが難しい。このため、補給量決定部３４０は、回転駆動部２５０における回転速度が高速の場合には、印字率算出部３２０により測定された印字率に基づいて補給量を決定する。ここで、補給量決定部３４０は、印字率が低印字率の場合においてのみ印字率に基づく補給量の決定を行うので、印字率変動による不正確性を回避できる。

メモリ４００は、印字率閾値記憶部４１０と、回転速度記憶部４２０と、補給量記憶部４３０とを含む。

印字率閾値記憶部４１０は、印字率閾値（所定印字率）を記憶する。印字率閾値記憶部４１０は、回転駆動制御部３３０からの要求に応じて、印字率閾値の情報を出力する。
印字率閾値は、本実施形態において、低印字率と、中高印字率とに区分けするための閾値である。
ここで、印字率閾値（所定印字率）は、例えば、０．１％から４％、好ましくは０．１％から２％、特に好ましくは０．１％から１％である。本実施形態において、例えば、印字率閾値（所定印字率）は、１％に設定される。

回転速度記憶部４２０は、第１回転速度と、第２回転速度とを記憶する。回転速度記憶部４２０は、回転駆動制御部３３０からの要求に応じて、第１回転速度及び／又は第２回転速度の情報を出力する。

ここで、第１回転速度（低速）は、光センサ等により表面位置が測定できる程度に表面が一定範囲で規則的に変動する範囲の回転速度である。
また、第２回転速度（高速）は、収容（滞留）されたトナーＴＮと補給されたトナーＴＮとが均一に混ざるような回転速度である。

補給量記憶部４３０は、供給部６から現像装置１６に補給するトナーＴＮの補給量を記憶する。補給量記憶部４３０は、補給量決定部３４０からの要求に応じて、補給量の情報を出力する。
ここで、補給量記憶部４３０は、補給量として供給部６を構成する駆動部（例えば、モータ等）の出力値や供給電力を記憶してもよい。

供給部６は、現像装置１６の収容部２０にトナーＴＮを補給する。供給部６は、開口２７を介して、収容部２０にトナーＴＮを補給する。供給部６は、後述する供給制御部２６０により制御される。供給部６は、供給制御部２６０により供給量（補給量）を変更可能に制御される。

供給部６は、上述の通り、例えば、スクリュー部と、スクリュー部を回転駆動させるスクリュー駆動部とを有して構成される。この場合、スクリュー駆動部は、後述する供給制御部２６０により制御される。

供給制御部２６０は、供給部６（補給部）を制御する。供給制御部２６０は、補給量決定部３４０により決定された補給量に基づいて、決定された補給量が補給されるよう供給部６を制御する。

続けて、図３により、現像装置１６を含むプリンタ１の動作について説明する。図３は、現像装置１６を含むプリンタ１の動作について説明するフロー図である。
まず、ステップＳＴ１において、受付部２９０は、所定の通信回線を介して外部のパーソナルコンピュータから画像データを受信する（受け付ける）。受付部２９０は、受信した画像データをメモリ４００における所定の保存領域に保存する。

次いで、ステップＳＴ２において、印字率算出部３２０は、画像データに基づいて、印字率を算出する。印字率算出部３２０は、算出した印字率の情報を回転駆動制御部３３０に出力する。

続けて、ステップＳＴ３において、回転駆動制御部３３０は、印字率算出部３２０により算出された印字率が印字率閾値（所定印字率）未満であるか否かを判定する。
回転駆動制御部３３０は、算出された印字率が印字率閾値（所定印字率）未満であると判定した場合（ステップＳＴ３、ＹＥＳ）、処理をステップＳＴ４に進める。
また、回転駆動制御部３３０は、算出された印字率が印字率閾値（所定印字率）未満ではないと判定した場合（ステップＳＴ３、ＮＯ）、処理をステップＳＴ８に進める。

続けて、ステップＳＴ４において、回転駆動制御部３３０は、攪拌部材を第２回転速度（高速）で回転駆動させるよう回転駆動部２５０を制御する。つまり、回転駆動部２５０は、攪拌部材を第２回転速度で回転させる。印字率が低印字率の場合において、回転駆動部２５０は、収容部２０に収容（滞留）されたトナーＴＮと、新たに補給されたトナーＴＮとが均一に混ざるよう速い回転速度でトナーＴＮを攪拌する。

続けて、ステップＳＴ５において、補給量決定部３４０は、印字率算出部３２０により算出された印字率に基づいて、補給量を決定する。具体的には、補給量決定部３４０は、印字率算出部３２０により算出された印字率によりトナー消費量を算出すると共に、補給量記憶部４３０を参照して補給量を決定する。補給量決定部３４０は、印字率が印字率閾値（所定印字率）未満という一定範囲にある場合において、印字率に基づいて補給量を決定する。

続けて、ステップＳＴ６において、供給制御部２６０は、補給量決定部３４０により決定された補給量が補給（供給）されるよう供給部６を制御する。これにより、供給部６は、決定された補給量を現像装置１６に供給（補給）する。

また、ステップＳＴ８において、回転駆動制御部３３０は、攪拌部材を第１回転速度（低速）で回転駆動させるよう回転駆動部２５０を制御する。つまり、回転駆動部２５０は、攪拌部材を第１回転速度で回転させる。

続けて、ステップＳＴ９において、補給量決定部３４０は、測定部３１０により測定（算出）された測定値に基づいて、補給量を決定する。具体的には、補給量決定部３４０は、センサ２００から継続的に受信した測定情報から測定部３１０が算出した測定値に基づいて、補給量記憶部４３０を参照して補給量を決定する。補給量決定部３４０は、攪拌部材の回転速度が遅い場合、つまり、トナー表面が一定範囲で規則的に変動する場合において、センサ２００及び測定部３１０からの測定値に基づいて補給量を決定する。

続けて、ステップＳＴ１０において、供給制御部２６０は、補給量決定部３４０により決定された補給量が補給（供給）されるよう供給部６を制御する。これにより、供給部６は、決定された補給量を現像装置１６に供給（補給）する。

そして、所定の画像データに基づく画像形成処理が完了した場合、ステップＳＴ７において、ＣＰＵ３００は、メモリ４００における所定の保存領域に他の画像データが保存されているか否かを確認する。
ＣＰＵ３００は、メモリ４００に他の画像データが保存されている場合には、処理をステップＳＴ２の前に戻す。
また、ＣＰＵ３００は、メモリ４００に他の画像データが保存されていない場合には、処理を終了する。

つまり、プリンタ１は、受け付けた画像データにより算出される印字率が低印字率の場合、攪拌部材を高速で回転させてトナーＴＮを攪拌すると共に、印字率に基づいて現像装置１６に補給するトナーＴＮの補給量を決定する。
また、プリンタ１は、受け付けた画像データにより算出される印字率が低印字率ではない場合、攪拌部材を低速で回転させてトナーＴＮを攪拌すると共に、センサ２００及び測定部３１０による測定値に基づいて現像装置１６に補給するトナーＴＮの補給量を決定する。

本実施形態によれば、プリンタ１は、かぶり現象の発生を抑制可能である。
また、プリンタ１は、トナーの補給量を絞る（少なくする）ことなく、かぶり現象等を抑制可能である。

また、本実施形態によれば、プリンタ１は、中高印字率での画像処理において、攪拌部材を遅い回転速度で回転させると共に、センサ２００及び測定部３１０により測定される測定値に基づいて補給量を決定する。
また、本実施形態によれば、プリンタ１は、低印字率での画像処理において、攪拌部材を速い回転速度で回転させると共に、印字率に基づいて補給量を決定する。
つまり、プリンタ１は、かぶり現象が生じやすい低印字率での画像処理において、トナーが均一に混ざり合うよう攪拌部材を速い回転速度で回転させる。そして、プリンタ１は、攪拌部材が速い回転速度で回転されている状態（低印字率の状態）において、不正確なセンサ２００及び測定部３１０からのトナー表面位置の測定値に代えて、印字率に基づいて、補給量を決定する。
これにより、プリンタ１は、現像装置１６内に滞留したトナーと新たに補給されるトナーとが均一に混ざるようにトナーＴＮを攪拌すると共に、現像装置１６に補給するトナーの補給量を適正に維持することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［条件］
（１）共通
・トナー補給方式： トナーモーター駆動方式
・トナーセンサ：透磁率センサ
・攪拌部材（攪拌ミキサ）
軸部；φ３１ｍｍ
スパイラルピッチ：１０ｍｍ
・印刷条件：低印字率（１．０％）：Ａ４×２０枚→高印字率（３０％）Ａ４×２０枚を１サイクルとして、１０サイクル繰り返す。
（２）実施例・比較例ごとの条件
・攪拌条件及びトナー量検知方式
＜実施例１＞
攪拌ミキサの回転数（回転速度）
高印字率：６０ｒｐｍ（低速）／低印字率：３００ｒｐｍ（高速）に可変
補給量の検知方式
低速：トナーセンサ／高速：印字率で切り替え
＜比較例１＞
攪拌ミキサの回転数
６０ｒｐｍ（低速）
補給量の検知方式
トナーセンサ
＜比較例２＞
攪拌ミキサの回転数
３００ｒｐｍ（高速）
補給量の検知方式
トナーセンサ
＜比較例３＞
攪拌ミキサの回転数
高印字率：６０ｒｐｍ（低速）／低印字率：３００ｒｐｍ（高速）に可変
補給量の検知方式
トナーセンサ
＜比較例４＞
攪拌ミキサの回転数
６０ｒｐｍ（低速）
補給量の検知方式
印字率
＜比較例５＞
攪拌ミキサの回転数
３００ｒｐｍ（高速）
補給量の検知方式
印字率
＜比較例６＞
攪拌ミキサの回転数
高印字率：６０ｒｐｍ（低速）／低印字率：３００ｒｐｍ（高速）に可変
補給量の検知方式
印字率

［評価方法及び評価結果］
（１）現像装置自体の質量を継続的に測定し、現像装置内のトナー質量を測定（算出）した。
図４Ａに示す表１Ａ及び図４Ｂに示す表１Ｂにおいて、実施例１及び比較例１から６それぞれについての現像装置内のトナー質量の推移を示す。
（２）下記評価条件により、かぶり評価を行った。
＜評価条件＞
ＦＤ（Ｆｏｇ Ｄｅｎｓｉｔｙ）値をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定し、画像特性評価を行った。
ＦＤ値の最大値が０．０１０未満を○（かぶりなし）とし、０．０１１以上０．０１５未満を△（若干かぶり有り）、０．０１５以上を×（かぶり顕著）とした。
図５に示す表２において、実施例１及び比較例１から６それぞれについての評価結果を示す。

表１に示すように、実施例１において、現像装置内のトナー質量は、ほぼ一定を維持している。実施例１において、印字率や攪拌ミキサの回転数（回転速度）が変化しても現像装置内へ補給するトナーの補給量が適切に維持されていることがわかる。
また、表２に示すように、実施例１において、かぶりが生じていない。
これにより、実施例１によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができ、かぶりの発生を抑制できる。

表１に示すように、比較例１において、現像装置内のトナー質量は、ほぼ一定を維持している。比較例１において、現像装置内へ補給するトナーの補給量が適切に維持されていることがわかる。
しかし、表２に示すように、比較例１において、かぶりが発生している。
これにより、比較例１によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができるが、トナーを十分に攪拌できないためかぶりを発生させる場合がある。

表１に示すように、比較例２において、現像装置内のトナー質量は、一定に維持されず変動している。比較例２において、攪拌ミキサの回転数（回転速度）が速いため、トナーセンサでは現像装置内のトナー量を正確に測定することができないので、トナーの補給量が適切に維持されないことがわかる。
表２に示すように、比較例２において、かぶりが発生している。
これにより、比較例２によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができない。比較例２によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナーを十分に攪拌できるが補給トナー量が安定しないため、かぶりを発生させてしまう。

表１に示すように、比較例３において、現像装置内のトナー質量は、比較例２よりも一定に近いが一定に維持されず変動している。比較例３において、攪拌ミキサの回転数（回転速度）が速い場合が含まれるため、トナーセンサでは現像装置内のトナー量を正確に測定することができないので、トナーの補給量が適切に維持されない。
表２に示すように、比較例３において、かぶりが発生している。
これにより、比較例３によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができない。比較例３によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナーを十分に攪拌できるが、トナーの補給量が安定しないためかぶりを発生する。

表１に示すように、比較例４おいて、現像装置内のトナー質量は、一定に維持されず変動している。比較例４において、印字率が変動するため、トナー消費量が正確に算出できないので、トナーの補給量が適切に維持されないことがわかる。
更に、表２に示すように、比較例４において、かぶりが発生している。
これにより、比較例１によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができず、トナーを十分に攪拌できないためかぶりを発生させる場合がある。

表１に示すように、比較例５おいて、現像装置内のトナー質量は、一定に維持されず変動している。比較例５において、印字率が変動するため、トナー消費量が正確に算出できないので、トナーの補給量が適切に維持されないことがわかる。
表２に示すように、比較例５において、かぶりが発生している。
これにより、比較例５によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができない。比較例５によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナーを十分に攪拌できるがトナーの補給量が安定しないため、かぶりを発生させててしまう。

表１に示すように、比較例６おいて、現像装置内のトナー質量は、一定に維持されず変動している。比較例６において、印字率が変動するため、トナー消費量が正確に算出できないので、トナーの補給量が適切に維持されないことがわかる。
表２に示すように、比較例６において、かぶりが発生している。
これにより、比較例６によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナー量を一定に保つことができない。比較例６によれば、プリンタ１は、現像装置内のトナーを十分に攪拌できるがトナーの補給量が安定しないためかぶりを発生させてしまう。

上述より、実施例１において、プリンタは、かぶりの発生を抑制できる。また、プリンタは、現像装置内のトナーを均一に攪拌できる。また、プリンタは、現像装置内のトナー量の変化を検知できる。また、プリンタは、現像装置に適正な量のトナーを補給することができる。プリンタは、現像装置内のトナー量を一定に維持することができる。

好適な実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく種々の形態で実施することができる。
例えば、本実施形態において、画像形成装置としてモノクロのプリンタ１について説明しているが、これに限定されず、画像形成装置は、カラーコピー機、モノクロコピー機、カラープリンタ、ファクシミリ又はこれらの複合機等であってもよい。

１……プリンタ（画像形成装置）、２……感光体ドラム（像担持体）、６……供給部（補給部）、１６……現像装置、１７……現像ローラ、１８……第１攪拌部材、１９……第２攪拌部材、２０……収容部、２００……センサ（測定部）、２９０……受付部、２５０……回転駆動部、３００……ＣＰＵ、３１０……測定部（測定部）、３２０……印字率算出部、３３０……回転駆動制御部、３４０…補給量決定部、４００……メモリ、４１０……印字率閾値記憶部、４２０……回転速度記憶部、４３０…補給量記憶部、Ｊ１……第１回転軸、Ｊ２……第２回転軸、Ｊ３……第３回転軸、Ｊ４……第４回転軸

Claims (4)

1. 画像データの入力を受け付ける受付部と、
   前記受付部により受け付けられた前記画像データに基づいて、表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に現像剤を供給する現像装置であって、
   前記像担持体に対向して配置される現像ローラと、
   前記現像剤を収容する収容部と、
   前記収容部に収容された現像剤を攪拌する攪拌部材と、
   前記攪拌部材を回転駆動させる回転駆動部と、を備える現像装置と、
   前記収容部に現像剤を補給する補給部と、
   前記現像装置の前記収容部に収容される現像剤の表面位置を測定すると共に、測定された前記表面位置に基づいて前記収容部に収容される現像剤の収容量を測定する測定部と、
   前記受付部により受け付けられた画像データに基づいて、所定面積あたりの画像の面積を示す印字率を算出する印字率算出部と、
   前記回転駆動部を制御する回転駆動制御部であって、
   前記印字率算出部により算出された印字率が所定印字率以上である場合、前記攪拌部材の回転速度が第１回転速度になるよう回転駆動部を制御し、
   前記印字率算出部により算出された印字率が前記所定印字率未満である場合、前記攪拌部材の回転速度が前記第１回転速度よりも速い第２回転速度になるよう回転駆動部を制御する回転駆動制御部と、
   前記補給部から補給される現像剤の補給量を決定する補給量決定部であって、
   前記回転駆動部における回転速度が第１回転速度である場合、前記測定部により測定された現像剤の収容量に基づいて前記補給量を決定し、
   前記回転駆動部における回転速度が第２回転速度である場合、前記印字率算出部により測定された印字率に基づいて前記補給量を決定する補給量決定部と、
   前記補給量決定部により決定された補給量に基づいて、前記補給部を制御する補給制御部と、を備える
   画像形成装置。
2. 前記所定印字率は、１％である
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記攪拌部材は、
   所定の回転軸を中心に回転可能に構成され回転軸方向に延びるように配置される軸部と、
   前記軸部の外面に前記回転軸と直交する方向に延びるように形成されるハネ部とを有する
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤は、磁性一成分現像剤である
   請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。

Images