JP5358164B2 - 画像形成装置及びトナー補給方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置を備える画像形成装置及び現像装置におけるトナー補給方法に関し、特に、像担持体上に形成された静電潜像をトナーやキャリアを含む二成分現像剤を用いて現像することにより画像を形成する現像装置を備える画像形成装置及び現像装置におけるトナー補給方法に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いて感光体ドラムに形成された静電潜像をトナー像として顕像化し、このトナー像を記録紙に転写することによって画像を形成している。

このような二成分現像方式の画像形成装置に用いられる現像装置は、例えば、トナーを収納するカートリッジから収容室に補給されたトナーを撹拌機によって撹拌しつつ搬送し、この撹拌によってキャリアと混合されて摩擦帯電したトナーを感光体ドラムに供給するように構成されている。つまり、収容室に供給されるトナーは、静電潜像を現像することによって消費される。このため、現像装置は、収容室のトナー濃度（キャリア対トナー比率）をトナー濃度センサで測定し、収容室内のトナー濃度が目標値となるように、電圧値に基づいてカートリッジから適宜にトナーを補給してトナー濃度を制御している。
特開平５−１０７９２４号公報 特開平７−２７１１７４号公報

しかし、収容室のトナー濃度を測定するトナー濃度センサは、センサによって特性にばらつきがあり、正確なトナー濃度を得るにはトナー濃度センサの測定結果をそのセンサの特性に合わせて補正する必要があった。特許文献１には、トナー濃度センサに印加する制御電圧の変化量に対する出力電圧の変化量を予め測定しておき、その測定結果を用いてトナー濃度センサの出力電圧を補正する方法が記載されている。また、特許文献２には、トナー濃度センサの出力電圧を複数のレベルに区分し予め記憶してある区分毎の補正値を用いて出力電圧を補正する方法が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、トナー濃度センサに印加する制御電圧が必要であるため、電源等の設置によりコストアップの要因となる。また、特許文献２に記載の方法では、トナー濃度センサの出力電圧を複数の区分に分けて補正値で補正するため、正確なトナー濃度を検知することができないという問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、現像装置の収容室におけるトナー濃度を正確に測定し、測定結果に応じて収容室にトナーを補給する現像装置を備える画像形成装置及びトナー補給方法を提供することを目的とするものである。

本発明の第１局面に係る現像装置は、収容室のトナーとキャリアの二成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナーを収容するカートリッジと、前記収容室内のトナー濃度を測定し、測定結果を電圧値に変換して出力する測定手段と、前記カートリッジから前記収容室へトナーを補給する補給手段と、前記収容室のトナー濃度が予め定められた第１トナー濃度であるときの電圧値を前記測定手段から第１電圧値として取得し、前記収容室のトナー濃度が予め定められた第２トナー濃度であるときの電圧値を前記測定手段から第２電圧値として取得し、前記第１電圧値及び前記第２電圧値から前記測定手段の微分感度を算出する算出手段と、前記測定手段から出力された電圧値と前記算出された微分感度を用いて前記収容室内のトナー濃度を算出し、算出されたトナー濃度に応じて前記補給手段による前記収容室へのトナーの補給を制御する補給制御手段と、を備える。

また、本発明の第２局面に係るトナー補給方法は、収容室のトナーとキャリアの二成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置へのトナー補給方法において、前記収容室内のトナー濃度を測定し、測定結果を電圧値に変換して出力する測定手段から、前記収容室のトナー濃度が予め定められた第１トナー濃度であるときの測定結果を第１電圧値として取得する第１測定ステップと、前記収容室のトナー濃度が予め定められた第２トナー濃度であるときの前記測定手段の測定結果を第２電圧値として取得する第２測定ステップと、前記第１電圧値及び前記第２電圧値を用いて前記測定手段の微分感度を算出する算出ステップと、前記測定手段から出力された現在の電圧値と前記算出された微分感度を用いて前記収容室内の現在のトナー濃度を算出し、そのトナー濃度に応じて前記収容室へトナーを補給する補給ステップと、を有する。

「微分感度」とは、収容室内のトナー濃度の変化量に対する測定手段の電圧値の変化量をいう。この微分感度は測定手段の個体差によってばらつきがあることが知られている。そこで、本発明の第１局面や第２局面のように、測定手段の微分感度を算出しておき、収容室の現在のトナー濃度を検知するときは、算出された微分感度を用いてトナー濃度を算出することにより、測定手段の微分感度に応じて補正されたトナー濃度を知ることができる。つまり、正確なトナー濃度を知ることができ、収容室のトナー濃度を常に適正値に維持することができる。また、測定手段の微分感度を制御電圧を用いて補正する必要がなく、安価な構成で実現することができ、測定手段の出力電圧を複数の区分に分けて補正する必要もないため、より正確なトナー濃度を検知することができる。

本発明の第３局面に係る画像形成装置は、現像装置を備える画像形成装置であって、前記現像装置は、収容室のトナーとキャリアの二成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナーを収容するカートリッジと、前記収容室内のトナー濃度を測定し、測定結果を電圧値に変換して出力する測定手段と、前記カートリッジから前記収容室へトナーを補給する補給手段と、前記補給手段としてのトナー補給モータの回転数を制御して、前記回転数に応じたトナー補給量を前記カートリッジから前記収容室に補給させる補給制御手段と、前記補給制御手段によるトナー補給により前記収容室のトナー濃度が予め定められた第１トナー濃度となったときに前記測定手段により測定される第１電圧値、前記補給制御手段によるトナー補給により前記収容室のトナー濃度が前記第１トナー濃度よりも濃い予め定められた第２トナー濃度となったときに前記測定手段により測定される第２電圧値を、予め記憶する記憶手段と、前記画像形成装置の初稼動時に、前記測定手段が前記第１電圧値及び前記第２電圧値を測定することなく、前記記憶手段に予め記憶されている前記第１電圧値及び前記第２電圧値を用いて、前記第１電圧値と前記第２電圧値との電圧差を、前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との差分で除して得られる前記測定手段の微分感度を算出する算出手段と、を備え、前記補給制御手段は、任意のトナー濃度測定時期に前記測定手段から出力される電圧値と前記第１電圧値との差分を前記算出された微分感度で除した値を前記第１トナー濃度から差し引いて得られる値を、前記トナー濃度測定時期におけるトナー濃度として算出し、算出されたトナー濃度に応じて前記補給手段による前記収容室へのトナーの補給を制御する。

また、本発明の第４局面に係るトナー補給方法は、収容室のトナーとキャリアの二成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を備える画像形成装置において、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給方法であって、前記収容室内のトナー濃度を測定し、測定結果を電圧値に変換して出力する測定手段が前記収容室のトナー濃度が予め定められた第１トナー濃度であるときに出力した測定結果を第１電圧値として、前記収容室のトナー濃度が前記第１トナー濃度よりも濃い予め定められた第２トナー濃度であるときに出力した測定結果を第２電圧値として、予め記憶する記憶ステップと、前記画像形成装置の初稼動時に、前記測定手段が前記第１電圧値及び前記第２電圧値を測定することなく、前記記憶ステップで予め記憶した前記第１電圧値及び前記第２電圧値を用いて、前記第１電圧値と前記第２電圧値との電圧差を、前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との差分で除して得られる前記測定手段の微分感度を導出する算出ステップと、任意のトナー濃度測定時期に前記測定手段から出力される電圧値と前記第１電圧値との差分を前記算出された微分感度で除した値を前記第１トナー濃度から差し引いて得られる値を、前記トナー濃度測定時期におけるトナー濃度として算出し、算出されたトナー濃度に応じて前記収容室へトナーを補給する補給ステップと、を有する。

これらの構成及び方法によれば、まず測定手段の微分感度を算出しておき、収容室の現在のトナー濃度を検知するときは、算出された微分感度を用いてトナー濃度を算出することにより、測定手段の微分感度に応じて補正されたトナー濃度を知ることができる。つまり、トナー濃度を正確に知ることができ、収容室のトナー濃度を常に適正値に維持することができる。また、測定手段の微分感度を制御電圧を用いて補正する必要がなく、安価な構成で実現することができ、測定手段の出力電圧を複数の区分に分けて補正する必要もないため、より正確なトナー濃度を検知することができる。

この発明によれば、まず測定手段の微分感度を算出しておき、収容室の現在のトナー濃度を検知するときは、算出された微分感度を用いてトナー濃度を算出することにより、測定手段の微分感度に応じて補正されたトナー濃度を正確に知ることができる。つまり、トナー濃度を正確に知ることができ、収容室のトナー濃度を常に適正値に維持することができる。また、測定手段の微分感度を制御電圧を用いて補正する必要がなく、安価な構成で実現することができ、測定手段の出力電圧を複数の区分に分けて補正する必要もないため、より正確なトナー濃度を検知することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。尚、本実施の形態では、本発明における画像形成装置としてプリンタを例に挙げて説明するが、これ以外に複写機や、コピー、スキャナ、ファクシミリ及びプリンタ等の複数の機能を備えた複合機であってもよい。また、本実施の形態では、タンデム方式のプリンタを例に挙げて説明するが、トナーとキャリアで構成された二成分現像剤を用いた電子写真方式のプリンタであればよい。

図１は、本実施の形態におけるプリンタ１の概略断面図である。図１に示すように、プリンタ１は、箱形を呈した装置本体１１を備えている。装置本体１１は、コンピュータ等の外部機器から伝送された画像データに基づき画像を形成する画像形成部１２と、この画像形成部１２によって形成され、転写材としての記録紙Ｐに転写されたトナー画像に定着処理を施す定着部１３と、転写用の記録紙を貯留する用紙貯留部１４と、画像形成部１２へトナーを補給するトナー補給部１５が内装されているとともに、装置本体１１の上部に定着処理後の記録紙Ｐが排出される用紙排出部１６を備えて構成されている。

装置本体１１の上面適所には、記録紙Ｐの出力条件等を入力操作するための操作キー（不図示）やユーザに対するメッセージ等を表示する表示パネル（不図示）が設けられている。この操作キーには、電源キーや各種機能を設定するための設定キー等が設けられている。

用紙貯留部１４は、装置本体１１内における露光装置１２４より下方位置に挿脱可能に装着された用紙トレイ１４１を備えている。用紙トレイ１４１は上面が全面開口の箱体を備えて構成され、複数枚の記録紙Ｐが積層されてなる記録紙束Ｐ１が貯留可能になっている。用紙トレイ１４１に貯留された記録紙束Ｐ１の最上位の記録紙Ｐは、下流端（図１における右端）の上面が記録紙束Ｐ１からピックアップローラ１４２の駆動で用紙搬送路１１１へ向けて繰り出されるようになっており、１枚ずつ繰り出され記録紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で用紙搬送路１１１を通って画像形成部１２における第２転写ローラ１１３と駆動ローラ１２５ａ（中間転写ベルト１２５ｃ）との間のニップ部へ向けて送り込まれる。

画像形成部１２は、用紙貯留部１４から給紙された記録紙Ｐにトナー画像を形成させるものであり、本実施の形態では、上流側（図１における左側）から下流側へ向けて順次配設された、ブラック色のトナーを用いるブラック用現像ユニット１２Ｋ、イエロー色のトナーを用いるイエロー用現像ユニット１２Ｙ、シアン色のトナーを用いるシアン用現像ユニット１２Ｃ、マゼンタ色のトナーを用いるマゼンタ用現像ユニット１２Ｍを備える。

そして、現像ユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｃ及び１２Ｍは、感光体ドラム１２１と、感光体ドラム１２１の周面を均一に帯電させる帯電装置１２２と、帯電された感光ドラム１２１の周面に画像データに基づいたレーザ光を照射して静電潜像を感光体ドラム１２１の周面に形成させる露光装置１２４と、感光体ドラム１２１の周面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１２３と、感光体ドラム１２１の周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１２５ｃに転写する転写ローラ１２６と、トナー像が転写された後の感光体ドラム１２１の周面に残存するトナーを除去するクリーニング装置１２７をそれぞれ備えている。

現像装置１２３は、トナーを収容するトナー槽１２３ａ、現像ローラ１２３ｂ、磁気ローラ１２３ｃ、パドルミキサ１２３ｄ、攪拌ミキサ１２３ｅ及びトナー濃度センサ１２８を有する。現像ローラ１２３ｂは、表面にトナーを担持して回転することにより、感光体ドラム１２１周面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化（現像）する。磁気ローラ１２３ｃは、内部に配置された磁石によって二成分現像剤を吸着して磁気ブラシを発生させ、現像ローラ１２３ｂにトナーを供給する。パドルミキサ１２３ｄ及び攪拌ミキサ１２３ｅは、らせん状羽根を有して互いに逆方向に二成分現像剤を搬送しながら攪拌して、トナーを帯電させる。更にパドルミキサ１２３ｄは、帯電させたトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を磁気ローラ１２３ｃに供給する。

また、トナー槽１２３ａの底辺近傍付近には、トナー槽１２３ａ内のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ１２８が配設されている。トナー濃度センサ１２８は、一定時間間隔でトナー槽１２３ａにおけるトナーの透磁率を検出し、検出した透磁率を電圧値に変換して後述する制御部へ出力する。制御部はトナー濃度センサ１２８から出力された電圧値に基づいてトナー槽１２３ａ内のトナー濃度を算出し、トナー濃度が適正な濃度に維持されるように後述するトナー補給モータ１５３に制御信号を出力して、トナー槽１２３ａに補給されるトナーの量を調整する。

感光体ドラム１２１の上方位置には、中間転写体１２５が設けられている。この中間転写体１２５は、駆動ローラ１２５ａ及び従動ローラ１２５ｂ間に張設された無端の中間転写ベルト１２５ｃを有し、その中間転写ベルト１２５ｃの下側に各感光体ドラム１２１の周面が当接するようになっている。この中間転写ベルト１２５ｃは、各感光体ドラム１２１に対応して設けられた転写ローラ１２６によって感光体ドラム１２１の周面に押し付けられた状態で各感光体ドラム１２１と同期しながら駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間を周回するようになっている。

従って、中間転写ベルト１２５ｃが周回することによりその表面に対し現像ユニット１２Ｋの感光体ドラム１２１によるブラックトナーのトナー像の転写が行われ、次いで中間転写ベルト１２５ｃの同一位置に現像ユニット１２Ｙの感光体ドラム１２１によるイエロートナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、次いで中間転写ベルト１２５ｃの同一位置に現像ユニット１２Ｃの感光体ドラム１２１によるシアントナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、最後に現像ユニット１２Ｍの感光体ドラム１２１によるマゼンタトナーのトナー像の転写が行われる。これによって中間転写ベルト１２５ｃの表面にブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーが重ね塗りされたカラーのトナー像が形成される。

画像形成部１２の図１における右方位置には、上下方向に延びた用紙搬送路１１１が形成されている。この用紙搬送路１１１には、適所に搬送ローラ対１１２が設けられ、用紙貯留部１４から繰り出された記録紙は、この搬送ローラ対１１２の駆動で駆動ローラ１２５ａに掛け回されている中間転写ベルト１２５ｃへ向けて搬送される。

この用紙搬送路１１１には、駆動ローラ１２５ａと対向した位置に中間転写ベルト１２５ｃの表面と当接した第２転写ローラ１１３が設けられ、用紙搬送路１１１を搬送されつつある記録紙Ｐが転写ベルト１２５ｃと第２転写ローラ１１３とに押圧挟持されることによって中間転写ベルト１２５ｃ上のトナー像が記録紙Ｐに転写される。

定着部１３は、画像形成部１２で転写された記録紙Ｐ上のトナー像に対し定着処理を施すものであり、内部にハロゲンランプ等の通電発熱体が装着された加熱ローラ３０と、この加熱ローラ３０の周面に対して対向配置された加圧ローラ４０を備えている。中間転写ベルト１２５ｃのトナー像が転写された状態で定着部１３へ供給された記録紙Ｐは、回転する加熱ローラ３０と加圧ローラ４０とのニップ部を通過することによって、加熱ローラ３０からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の完了した記録紙Ｐは、定着部１３の上部から延設された排紙搬送路１１４を通って装置本体１１の頂部に設けられた用紙排出部１６の排紙トレイ１６１へ向けて排出される。

トナー補給部１５は、画像形成部１２の各現像ユニットに対応してブラック用カートリッジ１５１Ｋ、イエロー用カートリッジ１５１Ｙ、シアン用カートリッジ１５１Ｃ及びマゼンタ用カートリッジ１５１Ｍ（以下、「カートリッジ１５１」という）と、各カートリッジ１５１に対応したトナー補給モータ１５３Ｋ、１５３Ｙ、１５３Ｃ及び１５３Ｍ（以下、「トナー補給モータ１５３」という）を備えて構成されている。各カートリッジ１５１には各色のトナーが収容されており、装置本体１１に対して着脱自在に構成されている。カートリッジ１５１内のトナー量が少なくなると、ユーザが新しいカートリッジ１５１と交換することによって装置本体１１内にトナーが補充される。

トナー補給モータ１５３は、後述する制御部から出力される制御信号に従って駆動するものであり、トナー補給モータ１５３の駆動によってカートリッジ１５１から現像ユニット１２のトナー槽１２３ａへトナーが補給される。

図２は、プリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。プリンタ１は、制御部２００、記憶部２１０、画像メモリ２２０、画像処理部２３０、画像形成部１２、入力操作部２４０及びネットワークＩ／Ｆ部２５０を備えて構成されている。尚、図１を用いて説明した構成要素と同じものには同符号を付して、説明を省略する。

記憶部２１０は、プリンタ１の備える種々の機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶する。本実施の形態では記憶部２１０はトナー濃度記憶部２１１として機能する。このトナー濃度記憶部２１１については後述する。

画像メモリ２２０は、ネットワークＩ／Ｆ部２５０を介して外部装置から送信された画像データを一時的に記憶する。画像処理部２３０は、画像メモリ２２０に記憶されている画像データに対して画像補正や拡大・縮小等の画像処理を施す。画像形成部１２は、画像メモリ２２０から出力された画像データに基づいてトナー像を形成する。入力操作部２４０は、電源キーや設定キーを有する。ネットワークＩ／Ｆ部２５０は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークＩ／Ｆ部２５０と接続されたネットワーク（不図示）を介して外部装置と種々のデータの送受信を行う。

制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等によって構成され、記憶部２１０に記憶されたプログラムを読み出して処理を実行し、各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行ってプリンタ１を統括的に制御するものであり、微分感度算出部２０２及びトナー補給制御部２０２を有する。

微分感度算出部２０１は、トナー濃度センサ１２８の微分感度を算出する。「微分感度」とは、トナー濃度の変化量に対するトナー濃度センサ１２８の出力電圧の変化量である。第１トナー濃度をＴ１とし、このときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧をＶ１、第２トナー濃度をＴ２とし、このときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧をＶ２とすると、微分感度Ｄは、
Ｄ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｔ１−Ｔ２）・・・（１）
で求めることができる。

この微分感度Ｄは、トナー濃度センサ１２８の特性に応じてばらつきがあることが知られている。図３は、異なるトナー濃度センサＧ１及びＧ２のトナー濃度に対する出力電圧の関係を示したグラフである。トナー濃度が９％のとき、トナー濃度センサＧ１の出力電圧は１．８Ｖだが、トナー濃度センサＧ２の出力電圧は１．８６Ｖとなる。例えば、トナー槽１２３ａにはトナー濃度センサＧ２が設置されており、トナー槽１２３ａのトナー濃度が９％になったときに制御部がトナーの補給制御を行うこととする。この場合、トナー濃度が９％のときのトナー濃度センサＧ２の出力電圧は１．８６Ｖであるため、制御部はトナー濃度センサから１．８６Ｖの出力電圧が出力されたときにトナーの補給制御を行うよう予め設計される。

しかし、トナー槽１２３ａに微分感度の異なるトナー濃度センサＧ１が設置され、上記の通り設計された制御部によってトナー補給制御が行われた場合、トナー濃度センサＧ１の出力電圧が１．８６Ｖのときはトナー槽１２３ａのトナー濃度は既に８％まで低下していることになる。このようにトナー濃度センサ１２８の特性の違いによってトナー補給のタイミングがずれると、トナー槽１２３ａのトナー濃度を適正に維持することができず、画像劣化の要因となっていた。

そこで、本発明では、プリンタ１の初稼働時等にトナー濃度センサ１２８の微分感度を算出しておき、算出された微分感度を用いて稼働中のトナー補給制御を行う方法を提案する。以下、具体的に説明する。まず、微分感度算出部２０１は、トナー槽１２３ａのトナー濃度がトナー濃度Ｔ１、トナー濃度Ｔ２（Ｔ１≠Ｔ２）の状態のときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を用いてトナー濃度センサ１２８の微分感度Ｄを算出する。

ここで、トナー濃度Ｔ１とは、プリンタ１の初稼働時（工場出荷直後）であって、トナー槽１２３ａにトナーが全く補給されていない状態（つまり、トナー濃度０％）にあるトナー槽１２３ａに対してトナーを所定量補給したときのトナー濃度である。例えば、トナー濃度Ｔ１を９％とした場合、トナー濃度０％の状態からトナーを何ｇ補給すればトナー濃度が９％となるかは計算により算出することができる。また、トナーの補給量は、例えばトナー補給モータ１５３の回転数によって導き出すことができる。

そして、トナー濃度Ｔ２とは、トナー濃度Ｔ１の状態にあるトナー槽１２３ａにトナーを所定量補給したときのトナー濃度である。例えば、トナー濃度Ｔ２を１２％としたとき、トナー濃度Ｔ１との差は３％となり、トナーを何ｇ補給すればトナー濃度が３％大きくするかは計算により算出することができる。こうして、微分感度算出部２０１は、トナー槽１２３ａがトナー濃度Ｔ１の状態のときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧Ｖ１を入力し、次いでトナー槽１２３ａがトナー濃度Ｔ２の状態のときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧Ｖ２を入力する。そして、各値を式（１）に代入してトナー濃度センサ１２８の微分感度Ｄを算出する。

以降、プリンタ１の稼働中にトナー槽１２３ａのトナー濃度を制御するとき、まずトナー補給制御部２０２がトナー濃度センサ１２８から現在の出力電圧Ｖｓを入力する。そして、この出力電圧Ｖｓと微分感度算出部２０１によって算出された微分感度Ｄを用いてトナー槽１２３ａ内の現在のトナー濃度Ｔｓを算出する。具体的には、式（１）を変形すると、
Ｄ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｔ１−Ｔ２）＝（Ｖ１−Ｖｓ）／（Ｔ１−Ｔｓ）
Ｔ１−Ｔｓ＝（Ｖ１−Ｖｓ）／Ｄ
Ｔｓ＝Ｔ１−（Ｖ１−Ｖｓ）／Ｄ・・・（２）
となり、トナー槽１２３ａがトナー濃度Ｔ１の状態のときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧Ｖ１と微分感度Ｄ、そしてトナー濃度センサ１２８の現在の出力電圧Ｖｓを式（２）に代入することによってトナー槽１２３ａの現在のトナー濃度Ｔｓを算出することができる。そして、トナー補給制御部２０２はトナー槽１２３ａ内のトナー濃度が適正な濃度に維持されるようにトナー補給モータ１５３に制御信号を出力する。この制御信号に応じて、トナー補給モータ１５３は、カートリッジ１５１からトナー槽１２３ａへトナーを補給するために駆動する。

尚、式（２）を用いて現在のトナー濃度Ｔｓを算出するために、式（２）とトナー槽１２３ａがトナー濃度Ｔ１の状態のときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧Ｖ１、初稼働時に算出された微分感度Ｄを制御部２００の内部メモリ等（不図示）に記憶する。トナー補給制御部２０２はトナー濃度センサ１２８から出力電圧Ｖｓが出力されると、内部メモリから式（２）と各データを読み出してトナー濃度Ｔｓを算出する。また、式（２）は一例であり、制御部２００が微分感度Ｄのみを用いた方程式を生成し、トナー補給制御部２０２はその方程式にトナー濃度センサ１２８の現在の出力電圧Ｖｓを代入してトナー濃度Ｔｓを得るようにしてもよい。

図４は、トナー濃度センサ１２８の微分感度Ｄの算出方法の流れを示したフローチャートである。まず、プリンタ１の初稼働時（工場出荷直後）であって、トナー槽１２３ａにトナーが全く補給されていない状態（つまり、トナー濃度０％）にあるトナー槽１２３ａに対してトナーを所定量補給してトナー濃度をＴ１としたときにトナー濃度センサ１２８から出力される出力電圧Ｖ１を微分感度算出部２０１が取得する（ステップＳ１１）。

次に、微分感度算出部２０１は、トナー濃度Ｔ１の状態にあるトナー槽１２３ａに対してトナーを所定量補給してトナー濃度をＴ２としたときにトナー濃度センサ１２８から出力される出力電圧Ｖ２を取得し（ステップＳ１２）、各値を式（１）に代入してトナー濃度センサ１２８の微分感度Ｄを算出する（ステップＳ１３）。この微分感度Ｄの算出は、プリンタ１の初稼働時にのみ行われ、稼働中のトナー槽１２３ａのトナー濃度は、トナー補給制御部２０２が微分感度Ｄを用いて算出する。

以上、説明したように、トナー濃度センサ１２８の微分感度Ｄを予め算出し、トナー槽１２３ａのトナー濃度を検知するときは、微分感度Ｄを用いた式（２）等を用いてトナー濃度を算出することにより、トナー濃度センサ１２８の特性のばらつきに応じて補正されたトナー濃度を知ることができる。つまり、正確なトナー濃度を知ることができ、トナー槽１２３ａのトナー濃度を常に適正値に維持することができる。

尚、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず適宜変形可能である。例えば、上記ではプリンタ１の初稼働時等にトナー濃度センサ１２８の微分感度を算出し、制御部２００の内部メモリ等に記憶させることとして説明したが、工場出荷前にトナー槽１２３ａがトナー濃度Ｔ１、Ｔ２の状態のときのトナー濃度センサ１２８の出力電圧Ｖ１、Ｖ２を測定して、測定結果をトナー濃度記憶部２１１に記憶させ、その後プリンタ１の初稼働時に微分感度算出部２０１がトナー濃度記憶部２１１から各データを読み出して微分感度Ｄを算出するようにしてもよい。こうすることにより、初稼働時にトナー槽１２３ａのトナー濃度をＴ１、Ｔ２の状態にしてトナー濃度センサ１２８の出力電圧を取得する時間を省き、即座に微分感度Ｄを算出することができる。

プリンタの概略断面図。 プリンタの電気的構成を示すブロック図。 異なるトナー濃度センサのトナー濃度に対する出力電圧の関係を示したグラフ。 トナー濃度センサの微分感度Ｄの算出方法の流れを示したフローチャート。

符号の説明

１ プリンタ
１１ 装置本体
１２ 画像形成部
１２３ 現像装置（現像手段）
１２３ａ トナー槽（収容室）
１２８ トナー濃度センサ（測定手段）
１３ 定着部
１４ 用紙貯留部
１５ トナー補給部
１５１ カートリッジ
１５３ トナー補給モータ（補給手段）
２００ 制御部
２０１ 微分感度算出部（導出手段）
２０２ トナー補給制御部（補給制御手段）
２１０ 記憶部
２１１ トナー濃度記憶部（記憶手段）
２２０ 画像メモリ
２３０ 画像処理部
２４０ 入力操作部
２５０ ネットワークＩ／Ｆ部

Claims (2)

1. 現像装置を備える画像形成装置であって、
   前記現像装置は、
   収容室のトナーとキャリアの二成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
   トナーを収容するカートリッジと、
   前記収容室内のトナー濃度を測定し、測定結果を電圧値に変換して出力する測定手段と、
   前記カートリッジから前記収容室へトナーを補給する補給手段と、
   前記補給手段としてのトナー補給モータの回転数を制御して、前記回転数に応じたトナー補給量を前記カートリッジから前記収容室に補給させる補給制御手段と、
   前記補給制御手段によるトナー補給により前記収容室のトナー濃度が予め定められた第１トナー濃度となったときに前記測定手段により測定される第１電圧値、前記補給制御手段によるトナー補給により前記収容室のトナー濃度が前記第１トナー濃度よりも濃い予め定められた第２トナー濃度となったときに前記測定手段により測定される第２電圧値を、予め記憶する記憶手段と、
   前記画像形成装置の初稼動時に、前記測定手段が前記第１電圧値及び前記第２電圧値を測定することなく、前記記憶手段に予め記憶されている前記第１電圧値及び前記第２電圧値を用いて、前記第１電圧値と前記第２電圧値との電圧差を、前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との差分で除して得られる前記測定手段の微分感度を算出する算出手段と、を備え、
   前記補給制御手段は、任意のトナー濃度測定時期に前記測定手段から出力される電圧値と前記第１電圧値との差分を前記算出された微分感度で除した値を前記第１トナー濃度から差し引いて得られる値を、前記トナー濃度測定時期におけるトナー濃度として算出し、算出されたトナー濃度に応じて前記補給手段による前記収容室へのトナーの補給を制御する画像形成装置。
2. 収容室のトナーとキャリアの二成分現像剤を撹拌しながら感光体ドラムに供給することによって前記感光体ドラムに形成されている静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を備える画像形成装置において、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給方法であって、
   前記収容室内のトナー濃度を測定し、測定結果を電圧値に変換して出力する測定手段が前記収容室のトナー濃度が予め定められた第１トナー濃度であるときに出力した測定結果を第１電圧値として、前記収容室のトナー濃度が前記第１トナー濃度よりも濃い予め定められた第２トナー濃度であるときに出力した測定結果を第２電圧値として、予め記憶する記憶ステップと、
   前記画像形成装置の初稼動時に、前記測定手段が前記第１電圧値及び前記第２電圧値を測定することなく、前記記憶ステップで予め記憶した前記第１電圧値及び前記第２電圧値を用いて、前記第１電圧値と前記第２電圧値との電圧差を、前記第１トナー濃度と前記第２トナー濃度との差分で除して得られる前記測定手段の微分感度を導出する算出ステップと、
   任意のトナー濃度測定時期に前記測定手段から出力される電圧値と前記第１電圧値との差分を前記算出された微分感度で除した値を前記第１トナー濃度から差し引いて得られる値を、前記トナー濃度測定時期におけるトナー濃度として算出し、前記算出されたトナー濃度に応じて前記収容室へトナーを補給する補給ステップと、
   を有するトナー補給方法。
   

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