JP5610927B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、現像剤を現像剤補給器から現像器に補給する画像形成装置に関するものである。

従来から、２成分現像剤を用いた画像形成装置におけるトナー濃度制御では、現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサで検知し、トナー濃度が低くなればトナー補給を行い常に一定のトナー濃度を保持している。この制御を用いてトナー濃度が所定時間以上低い状態が続いた場合には、現像剤補給器内に現像剤が無いと判定して現像剤無し状態（以下、現像剤エンドという）を表示し、ユーザーに現像剤補給器の交換、または現像剤の補充を促していた。

しかし、この方法では、現像剤エンドの報知が突然に行われるため、ユーザーは交換用の現像剤補給器等の準備に時間がかかると、画像形成装置が使用できないことも生じる。そこで、現像剤エンドの報知前に現像剤エンド間近の状態（以下、ニアエンドという）を設定して表示し、このニアエンドの報知によって、ユーザーが現像剤補給器等を準備する時間を与えている。

この現像剤エンド及びニアエンドは特許文献１に示す方法にて設定することができる。特許文献１では、現像剤補給器からの単位時間あたりの現像剤補給量（現像剤補給速度）現像剤補給速度を把握し、現像剤補給速度に応じて現像剤エンドとニアエンドを設定している。現像剤補給器の現像剤補給速度は、現像剤の補給当初では一定しているが、現像剤補給器内の現像剤残量が少なくなると現像剤補給速度が低下する。そこで単位時間あたりの現像剤補給量が所定量に低下するとニアエンドを設定し、現像剤補給量がさらに低下すると現像剤エンドを設定している。

特開２００４−１０１９２３号公報（段落［００１０］、第７図）

しかしながら、現像剤補給器による現像剤の補給特性は現像剤の補給当初では安定していても、現像剤補給器内の現像剤残量が少なくなると現像剤補給器によって単位時間あたりの現像剤補給量にバラツキが生じ、現像剤補給量が急激に低下するものや現像剤補給量がゆっくりと低下するものがある。上述した先行技術では、単位時間あたりの現像剤補給量（現像剤補給速度）に応じて現像剤エンドとニアエンドを設定しているが、このように現像剤補給速度にバラツキがあると、ニアエンドから現像剤エンドまでの期間がまちまちとなり、また、現像剤補給器の現像剤残量に対して安定して現像剤エンドを設定することができなくなるという不都合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像剤補給器のニアエンドから現像剤エンドまでの期間が一定となり、また、現像剤補給器の現像剤を無駄なく使用することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、現像剤補給器から現像器に現像剤を補給し、前記現像剤補給器の現像剤が略無くなると現像剤エンドを設定して表示するとともに前記現像剤エンドの設定前において前記現像剤補給器の現像剤が所定量以下になるとニアエンドを設定して表示する画像形成装置であって、前記現像剤補給器内の現像剤を撹拌する撹拌部材を回転させる撹拌モータと、前記撹拌部材にて撹拌、搬送される現像剤を前記現像剤補給器から前記現像器に搬送する搬送部材と、前記搬送部材を回転させる搬送モータと、前記撹拌モータを第１の回転速度と該第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度とに切り替え可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記ニアエンドが設定される前は前記撹拌モータを前記第２の回転速度で回転させ、前記ニアエンドが設定されると前記撹拌モータを前記第２の回転速度から前記第１の回転速度に切り替えることを特徴としている。

また本発明は、上記の画像形成装置において、前記現像器内の２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、前記制御部は、前記現像剤補給器の装置本体への装着時から前記撹拌モータを前記第２の回転速度で回転させ、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記ニアエンドが設定されると前記撹拌モータを前記第２の回転速度から前記第１の回転速度に切り替えることを特徴としている。

また、本発明は、上記の画像形成装置において、前記搬送部材は現像剤を搬送する螺旋状の搬送スクリューを有し、前記撹拌部材は、回転することで前記搬送スクリューに接触可能であるとともに現像剤を撹拌するフイルム状の撹拌羽根を有することを特徴としている。

本発明によれば、現像剤が撹拌部材にて撹拌され、撹拌された現像剤が搬送部材にて現像剤補給器から現像器に供給される。現像剤補給器に現像剤が十分に貯留されている場合には、搬送部材の回転に応じて単位時間あたりの現像器への現像剤補給量は一定である。しかし、現像剤補給器内の現像剤の残量が少なくなると、単位時間あたりの現像剤補給量は撹拌部材の回転の影響を受けることになる。つまり、現像剤補給器が空になる直近に、撹拌部材が高速（第１の回転速度）で回転すると単位時間あたりの現像剤補給量は急激に低下する。一方、撹拌部材が低速（第２の回転速度）で回転すると現像剤補給器が空になるまで単位時間あたりの現像剤補給量は緩やかに低下する。そこで、撹拌モータを当初には低速回転し、ニアエンドが設定されると撹拌モータを低速回転から高速回転に切り替える。このようにすると、ニアエンドの表示から現像剤エンドの表示までの期間が安定し、その期間が適切な長さとなり、現像剤補給器の交換ための準備時間を取ることができ、また、現像剤補給器の現像剤を無駄なく使用することができる。

また、本発明によれば、トナー濃度検知手段の検知結果に基づいてニアエンドが設定されるので、ニアエンドの設定されるタイミングが安定し、更に撹拌モータを低速回転から高速回転に切り替えるタイミングが現像剤補給器内の現像剤の残量に対して一定となる。

また、本発明によれば、現像剤補給器内の現像剤の残量が少なくなると、撹拌羽根が搬送スクリューに接触することになり、撹拌部材の回転速度に対応して、搬送部材は現像器へ現像剤を正確に補給することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す平面図 第１実施形態に係る現像器を概略的に示す断面平面図 第１実施形態に係る現像剤補給器を概略的に示す断面平面図 撹拌モータを高速で回転させた場合の現像剤補給量を示す図 撹拌モータを低速で回転させた場合の現像剤補給量を示す図 第１実施形態に係る制御にて撹拌モータを回転させた場合の現像剤補給量を示す図 第１実施形態に係る制御部の周辺を示すブロック図 第１実施形態に係る現像剤補給の制御を示すフローチャート 第２実施形態に係る現像剤補給の制御を示すフローチャート

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すタンデム型カラープリンタの概略構成図である。図１において、画像形成装置１は、用紙１１を収容する給紙部１０と、給紙部１０の上方に配設される４個の画像形成部３０ａ〜３０ｄと、画像形成部３０ａ〜３０ｄの上方に配設される露光器３３ａ〜３３ｄと、露光器３３ａ〜３３ｄの上方に配設される現像剤コンテナ１２０ａ〜１２０ｄと、画像形成部３０ａ〜３０ｄの左方に配設される定着部４０と、給紙部１０の右方に配設される用紙搬送路２０と、画像形成装置１の上部に用紙１１を排出する排出部５０とを備えている。

給紙部１０は、用紙１１を収容する給紙カセット１３を備えており、給紙ローラ２１の回転動作により、給紙カセット１３から用紙１１を１枚ずつ用紙搬送路２０に送り出す。用紙搬送路２０は搬送ローラ対及び搬送ガイド等を備え、送り出された用紙を画像形成部３０ａ〜３０ｄに向けて搬送する。また、手差しトレイ２３は、給紙部１０に載置されていないサイズの用紙等を別途供給するもので、フィードローラ２２にて用紙を１枚ずつ用紙搬送路２０に送り出す。

画像形成部３０ａ〜３０ｄは、用紙搬送ベルト３８の用紙搬送方向の上流側（図１の右側）からシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応させて設けられている。各画像形成部３０ａ〜３０ｄは、回転可能な感光体３１ａ〜３１ｄを有するとともに、感光体３１ａ〜３１ｄの周りにその回転方向の上流側から順に、帯電器３２ａ〜３２ｄと、現像器３４ａ〜３４ｄと、転写ローラ３５ａ〜３５ｄと、クリーナー３６ａ〜３６ｄが配設されている。

感光体３１ａ〜３１ｄは、感光層を形成する感光材料として、アモルファスシリコン感光体が用いられ、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応させて設けられる。感光層は有機感光体（ＯＰＣ感光体）でもよい。現像器３４ａ〜３４ｄは、感光体３１ａ〜３１ｄの右方に配設され、現像ローラや撹拌スクリュー等を有し、感光体３１ａ〜３１ｄにトナーを供給する。帯電器３２ａ〜３２ｄは感光体３１ａ〜３１ｄ表面を一様に帯電させる。

露光器３３ａ〜３３ｄは、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図略）に入力された原稿画像データに基づいて、各感光体３１ａ〜３１ｄ表面に図１の破線で示すようにレーザ光を照射する。照射されたレーザ光により、各感光体３１ａ〜３１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が各現像器３４ａ〜３４ｄにより現像される。

無端状の用紙搬送ベルト３８は、駆動ローラ６２及び従動ローラ６１間に張架されるとともに、感光体３１ａ〜３１ｄに対向して設けられ、感光体３１ａ〜３１ｄとの間に用紙を搬送する走行路を形成する。各転写ローラ３５ａ〜３５ｄは、用紙搬送ベルト３８を挟んで各感光体３１ａ〜３１ｄに対向し用紙搬送ベルト３８に圧接すると、転写ニップ部を形成する。用紙搬送ベルト３８の回転とともに所定のタイミングで、各転写ニップ部において、各感光体３１ｄ〜３１ａのトナー像が搬送される用紙１１に順次転写される。

現像剤コンテナ１２０ａ〜１２０ｄは、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのいずれかの色のトナーを含む現像剤を収容する。現像剤コンテナ１２０ａは現像器３４ａにブラックの現像剤を供給し、現像剤コンテナ１２０ｂは現像器３４ｂにイエローの現像剤を供給し、現像剤コンテナ１２０ｃは現像器３４ｃにマゼンタの現像剤を供給し、現像剤コンテナ１２０ｄは現像器３４ｄにシアンの現像剤を供給する。

定着部４０は、画像形成部３０ａの下流側に配設され、画像形成部３０ａ〜３０ｄにてトナー像が転写された用紙１１を加熱及び加圧して用紙１１にトナー像を溶融定着させる。定着部４０を通過した用紙１１は、用紙搬送路１５を介して排出部５０へ排出される。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる現像器の構成を示す断面平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体３１ｄに対応する現像器３４ｄの構成及び動作について説明するが、現像器３４ａ〜３４ｃの構成及び動作については現像器３４ｄと同様であり、説明を省略し、また各色の現像器及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略する。

現像器３４は、トナー担持体としての現像ローラ７２と、現像剤担持体としての磁気ローラ７１と、パドルミキサー８２と、撹拌スクリュー８３と、規制部材８４と、トナー濃度検知手段であるトナー濃度センサ３７、及び現像容器４１を備える。

現像容器４１は、現像器３４の外郭を構成し、その内部に磁性キャリアと非磁性のトナーからなる現像剤を収容する。また、現像容器４１の上壁には現像剤搬入口４２が設けられる。現像剤搬入口４２は、現像剤コンテナ１２０（図１参照）から新たな現像剤を現像容器４１内に補給するための開口である。更に、現像容器４１には、現像ローラ７２を感光体３１に向けて露出させる開口が形成されている。

撹拌スクリュー８３は、現像剤を撹拌して、現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーは、キャリアに保持される。また、撹拌スクリュー８３が回転すると、現像剤がパドルミキサー８２側に搬送され、撹拌スクリュー８３とパドルミキサー８２との間で現像剤が循環する。パドルミキサー８２が回転して、現像剤を磁気ローラ７１に供給する。

磁気ローラ７１は、非磁性の金属材料で円筒状に形成される回転可能な回転スリーブ７３と、その内側に回転不能に取り付けられる磁極部材７４とを備える。

磁極部材７４は複数の磁極を有する磁石からなりその磁力にて現像剤に含まれるキャリアを回転スリーブ７３の外周面に引き付ける。回転スリーブ７３の外周面では、帯電した現像剤が磁気ブラシを形成して担持される。

回転スリーブ７３は磁極部材７４の外周面と所定の隙間を有し回転可能に支持される。回転スリーブ７３が回転すると、磁気ブラシが回転スリーブ７３上を図２の矢印方向に搬送される。規制部材８４は搬送される磁気ブラシを所定の層厚になるように規制する。そして回転スリーブ７３には、直流電圧８８ａに交流電圧８８ｂを重畳したバイアス電圧が印加される。磁気ブラシは、回転スリーブ７３上に担持されてさらに搬送され、近接位置Ｔで現像ローラ７２に接触すると、磁気ブラシのトナーのみが、回転スリーブ７３に印加されたバイアスに応じて、現像ローラ７２に供給される。

現像ローラ７２は、磁気ローラ７１から供給されたトナー薄層を担持し、図示しないモータとギヤからなる駆動機構により、図２の矢印方向に回転することにより、トナー薄層を感光体３１側に搬送する。また、現像ローラ７２には、直流電圧８７ａに交流電圧８７ｂを重畳した現像バイアスが印加される。

現像ローラ７２と感光体３１の近接する位置に形成される現像領域Ｄにおいて、現像バイアス電位と感光体３１の露光部位の電位との電位差により、現像ローラ７２表面に担持されたトナーが感光体３１に飛翔する。飛翔したトナーは矢印Ａ方向に回転する感光体３１上の露光部位に順次付着し、感光体３１上の静電潜像が現像される。

また、現像容器４１の底面近傍には、現像容器４１内に収容される現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度センサ３７が配設される。トナー濃度センサ３７は、一定時間間隔で現像容器４１内の現像剤の透磁率を検知し、この透磁率に基づいてトナー濃度を検知する。トナー濃度センサ３７の検知結果に基づいて、現像容器４１内のトナー濃度が適正な濃度を保持するように、後述する現像剤コンテナ１２０から現像容器４１にトナーを含んだ現像剤が補給される。

次に、現像剤補給器である現像剤コンテナについて図３を用いて説明する。図３は現像剤コンテナを概略的に示す断面平面図である。

現像剤コンテナ１２０は、未使用の現像剤を貯留するコンテナ容器１２１と、補給口１２１ａと、搬送部材１２２と、撹拌部材１２３と、搬送モータ１３１、撹拌モータ１３３とを備える。

補給口１２１ａは、コンテナ容器１２１の底部で容器の長手方向の一端部に形成され、現像器３４の現像剤搬入口４２（図２参照）に向けて現像剤を供給する開口である。

撹拌部材１２３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフイルム状の撹拌羽根１２３ａを有し、撹拌羽根１２３ａの回転によって、コンテナ容器１２１内の現像剤が撹拌され、撹拌された現像剤を搬送部材１２２側に搬送する。

搬送部材１２２はその軸部の周りに長手方向に一定のピッチで螺旋状に形成される搬送スクリュー１２２ａを有する。また、搬送部材１２２は、コンテナ容器１２１内の底部に設けられ、補給口１２１ａに対向して配置される。搬送部材１２２が回転すると、撹拌された現像剤が搬送スクリュー１２２ａにて補給口１２１ａに向かって搬送され、そして、コンテナ容器１２１内の現像剤は補給口１２１ａを介して現像器３４に供給されることになる。

搬送モータ１３１は、搬送部材１２２を回転させるＤＣモータからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって、回転駆動させられる。

撹拌モータ１３３は、撹拌部材１２３を回転させるＤＣモータからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって回転駆動させられ、更に、パルス電圧のオン期間を変えることにより、撹拌モータ１３３は第１の回転速度である高速回転と第２の回転速度である低速回転とに切り替えられる。尚、撹拌モータ１３３はステッピングモータを用いて、高速回転と低速回転に切り替えてもよい。

撹拌部材１２３の撹拌羽根１２３ａは、その軸部から半径方向に搬送スクリュー１２２ａの外縁まで延び、搬送スクリュー１２２ａの外縁に接触可能である。

コンテナ容器１２１内に現像剤が十分に貯留されている場合には、撹拌部材１２３が回転すると、撹拌羽根１２３ａは現像剤による回転抵抗を受けるために、フイルム状の撹拌羽根１２３ａがこの回転抵抗にて撓む。従って、撹拌羽根１２３ａは搬送スクリュー１２２ａの外縁に接触することなく回転し、搬送部材１２２は現像剤を撹拌して搬送スクリュー１２２ａに搬送する。そして、搬送モータ１３１が定速で回転駆動すると、搬送部材１２２はその速度に応じた一定量の現像剤を補給口１２１ａから現像器３４に補給する。

一方、現像剤コンテナ１２０内の現像剤が現像器３４に補給され、コンテナ容器１２１内に現像剤が減少し、例えば、撹拌羽根１２３ａが現像剤から露出している場合には、撹拌部材１２３が回転しても、撹拌羽根１２３ａには現像剤の抵抗による羽根の撓みが発生しにくい。このために、撹拌羽根１２３ａが搬送スクリュー１２２ａの外縁に接触しながら回転して、現像剤は搬送スクリュー１２２ａに搬送される。このように、撹拌羽根１２３ａが搬送スクリュー１２２ａの外縁に接触しながら回転すると、現像器３４への現像剤補給量は搬送部材１２２の回転速度とともに撹拌部材１２３の回転速度の影響を受ける。つまり、搬送モータ１３１が定速で回転駆動していても、撹拌モータ１３３が低速で回転駆動しているときは、現像器３４への現像剤補給量は比較的に少なく、逆に、撹拌モータ１３３が高速で回転駆動しているときは、現像器３４への現像剤補給量は比較的に多くなる。

更に、現像剤コンテナ１２０内に現像剤が十分に貯留されているときには、現像器３４に略一定量の現像剤が補給されるが、現像剤コンテナ１２０内の現像剤が少なくなると、現像剤をコンテナ容器１２１内に十分に貯留している時に比べると、現像器３４への現像剤の補給量が減少する。この現像剤補給量の減少と上記の撹拌モータ１３３の回転速度について詳しく説明する。

図４は撹拌モータ１３３を高速で回転させた場合の現像剤補給量を示すグラフであり、図５は撹拌モータ１３３を低速で回転させた場合の現像剤補給量を示すグラフである。これらのグラフの横軸には現像剤コンテナ１２０からの現像剤の総補給量（単位；ｇ）をとり、縦軸には単位時間（ここでは２分）における現像剤補給量（単位；ｇ、現像剤補給速度に相当）をとっている。尚、図４の現像剤の補給特性を示す現像剤コンテナをＡ型コンテナ、図５の現像剤の補給特性を示す現像剤コンテナをＢ型コンテナとする。

Ａ型及びＢ型コンテナには当初１１０ｇの現像剤が収容され、搬送モータ１３１はともに１２０ｒｐｍで回転駆動する。Ａ型コンテナの撹拌モータ１３３は４０ｒｐｍで回転駆動し、Ｂ型コンテナの撹拌モータ１３３は２４ｒｐｍで回転駆動する。搬送モータ１３１は現像器３４に現像剤を補給する時に回転し、撹拌モータ１３３は現像器３４が作動している時に回転する。

図４から明らかなように、Ａ型コンテナでは現像剤の補給当初（図４の現像剤総補給量０ｇ）から単位時間当たりの現像剤補給量（現像剤補給速度）が略一定であり、総補給量１０５ｇ（総補給量が９５％）近傍で現像剤補給速度が急激に低下している。

一方、図５に示すように、Ｂ型コンテナでは現像剤の補給当初から総補給量８０ｇ（総補給量が７０％）近傍まで現像剤補給速度が略一定であり、それ以降、現像剤補給速度が徐々に低下し、総補給量１１０ｇ（総補給量が１００％）直近で急激に低下している。

通常、現像器３４への補給により現像剤コンテナ１２０から現像剤が減少していき略無くなるときに、現像剤エンドを設定し、画像形成装置１の操作パネル等に現像剤エンドが表示される。この現像剤エンドの警告表示にてユーザーは現像剤コンテナ１２０の交換、あるいは現像剤の補充を行なう。更に、ユーザーが交換用の現像剤コンテナ等を準備する時間が取れるように、現像剤エンド前の間近のときにニアエンドを設定し、画像形成装置１の操作パネルにニアエンドが表示される。

ここで、現像剤補給量に応じてニアエンドと現像剤エンドを設定すると、現像剤コンテナ１２０の補給特性によってユーザーへの現像剤コンテナの交換等の操作性が異なってくる。例えば、図４、図５に示す現像剤補給量が３．５ｇ／２分になったときにニアエンドを設定・表示し、また、現像剤補給量が１．５ｇ／２分になったときに現像剤エンドを設定・表示するとする。Ａ型コンテナ（図４参照）では、現像剤エンドの表示は現像剤コンテナ１２０の現像剤が空になる直近に行われるために、現像剤コンテナ１２０の現像剤を無駄なく使用することができる。しかし、ニアエンドが表示される直前に、現像剤エンドが表示されることになり、現像剤コンテナ１２０の交換のための準備時間がとりにくくなる。一方、Ｂ型コンテナ（図５参照）でも、現像剤エンドの表示は現像剤コンテナ１２０の現像剤が空になる直近に行われるために、現像剤コンテナ１２０の現像剤を無駄なく使用することができる。しかし、ニアエンドの表示は現像剤補給速度が徐々に低下する領域となり、現像剤エンドの表示に対してニアエンドの表示タイミングがばらつき易くなり、ニアエンドの表示と現像剤エンドの表示との期間が不安定となる。

そこで、図６に示すような現像剤の補給特性を備えるように現像剤コンテナ１２０の搬送モータ１３１と撹拌モータ１３３の回転速度を制御する。尚、この現像剤コンテナ１２０をＣ型コンテナとする。

Ｃ型コンテナには当初１１０ｇの現像剤が収容され、搬送モータ１３１は１２０ｒｐｍで回転駆動する。撹拌モータ１３３は、現像剤の補給当初から所定の期間（所定の総現像剤補給量）となるまで２４ｒｐｍ（低速）で回転駆動し、それ以降は４０ｒｐｍ（高速）で回転する。図６によると、現像剤総補給量１００ｇ（現像剤総補給量が９０％）近傍で低速回転から高速回転に切り替えていることになる。このように撹拌モータ１３３の回転速度を切り替えることにより、ニアエンドの表示から現像剤エンドの表示までの期間が安定し、その期間が適切な長さとなり、現像剤コンテナ１２０の交換のための準備時間を取ることができ、また、現像剤コンテナ１２０の現像剤を無駄なく使用することができる。

現像剤エンド及びニアエンドの設定と撹拌モータ１３３の回転制御について図７、図８を用いて説明する。図７は制御部の周辺を示すブロック図であり、図８は現像剤の補給の制御を示すフローチャートである。

図７に示すように、本実施形態では、前述のトナー濃度センサ３７と搬送モータ１３１及び撹拌モータ１３３と、搬送モータ１３１を駆動させる第１駆動回路１３２と、撹拌モータ１３３を駆動させる第２駆動回路１３４と、印刷する画像データを外部から入力する画像入力部１２８と、印字率算出部１４１と、積算印字率記憶部１５１と、表示部１５６と、制御部１６０とを備える。そして本実施形態では、現像器３４内のトナー濃度を検知し、また、画像形成する出力画像の印字率を算出し、それらの検知及び算出結果に基づいて、撹拌モータ１３３の回転速度を制御するとともに表示部１５６に現像剤エンド及びニアエンドの表示を行なう。

制御部１６０は、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ及びＲＯＭの記憶素子等で構成され、記憶素子に設定されたプログラム及びデータに従って、画像入力部１２８から入力される信号及びトナー濃度センサ３７にて検知し入力される信号に基づき、第２駆動回路１３４と表示部１５６とを制御する。

印字率算出部１４１は、画像入力部１２８から制御部１６０を介して送られる画像データに基づいて、画像形成する用紙全体に対する文字等の印字するデータの割合（印字率）を算出する。この印字率は、画像全面をベタ画像としたときに使用されるトナー量に対し、各画像形成に使用するトナー量の割合でもある。印字率に対応するトナー使用量が、制御部１６０のＲＯＭ等の記憶素子に保存されている。

積算印字率記憶部１５１は、ＲＡＭ等の書き換え可能な記憶素子からなり、印字率算出部１４１から制御部１６０を介して送られる印字率を積算する。つまり、積算印字率記憶部１５１は、現像剤コンテナ１２０が画像形成装置１に装着された時から用紙に画像形成が行なわれる毎に各画像の印字率を積算し、その積算した印字率を保存していく。

トナー濃度センサ３７は、前述のように、現像容器４１（図２参照）の現像剤の透磁率を検知し、この透磁率に基づいてトナー濃度を検知する。トナー濃度が高い場合にはトナー濃度センサ３７の出力電圧は低くなり、トナー濃度が低い場合にはトナー濃度センサ３７の出力電圧は高くなる。そして、制御部１６０のＲＯＭ等の記憶素子には、トナー濃度が予め設定された複数の閾値Ｘ、Ｙ、Ｚが保存されている。

制御部１６０は、閾値Ｘ、Ｙ、Ｚに対してトナー濃度センサ３７の出力値を比較して、その結果に応じて、現像剤コンテナ１２０から現像器３４への現像剤の補給の要否、印刷する紙間の変更、強制補給の要否を判定する。

表示部１５６は、液晶素子からなる操作パネルを有し、現像剤コンテナ１２０の現像剤の残量が少なくなると、ニアエンド及び現像剤エンドの表示を行なう。制御部１６０は、トナー濃度センサ３７の検知結果に基づいてニアエンドを設定し、ニアエンドの設定に基づいて表示部１５６にニアエンドの表示を指令する。また、制御部１６０は、積算印字率記憶部１５１の積算印字率から算出したトナー使用量に基づいて、現像剤エンドを設定し、現像剤エンドの設定に基づいて表示部１５６に現像剤エンドの表示を指令する。

第１駆動回路１３２は搬送モータ１３１にパルス電圧を印加するブリッジ回路からなり、パルス電圧の印加にて搬送モータ１３１を回転駆動させる。制御部１６０は第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、第１駆動回路１３２は駆動信号に基づいて搬送モータ１３１を定速で回転駆動させる。

第２駆動回路１３４は撹拌モータ１３３にパルス電圧を印加するブリッジ回路からなり、パルス電圧の印加にて撹拌モータ１３３を回転駆動させる。制御部１６０は第２駆動回路１３４に低速駆動信号または高速駆動信号を送り、第２駆動回路１３４は低速駆動信号に基づいて撹拌モータ１３３を低速で回転駆動させ、高速駆動信号に基づいて撹拌モータ１３３を高速で回転駆動させる。低速及び高速駆動信号はニアエンドの設定に基づいて切り替えられる。

制御部１６０は撹拌モータ１３３と表示部１５６等を制御し、その制御方法の詳細を図８とともに図１〜図３、図７を用いて説明する。

図８に示すように、ステップ１で、感光体３１と、現像器３４の現像ローラ７２、磁気ローラ７１、パドルミキサー８２、及び撹拌スクリュー８３と、現像剤コンテナ１２０の撹拌部材１２３等が回転し、画像形成部３０にてトナー像が用紙に転写され、トナー像が転写された用紙が定着される。このとき、第２駆動回路１３４に低速駆動信号が送られ、第２駆動回路１３４は撹拌モータ１３３を低速（２４ｒｐｍ）回転駆動させている。そして、印刷が行なわれているときには、撹拌モータ１３３にて撹拌部材１２３は回転している。

ステップ２で、印字率算出部１４１は、画像入力部１２８から制御部１６０を介して送られる画像データに基づいて印字率を算出する。また、この印字率は印刷ごとに積算され積算印字率として積算印字率記憶部１５１に保存される。

ステップ３で、トナー濃度センサ３７の出力値と閾値Ｘを比較し、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｘを超えないときには、ステップ４で、トナー濃度が十分大きいために現像剤コンテナ１２０から現像器３４に現像剤を補給しない。つまり、第１駆動回路１３２に駆動信号を送らないために、搬送モータ１３１は回転しない。この状態で、次の印刷を行なうためにステップ１に戻り、ステップ２、３を繰り返して実行する。ステップ３で、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｘを超えるときには、ステップ５を実行する。

ステップ５で、トナー濃度センサ３７の出力値と閾値Ｙを比較する。トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｙを超えないときには、トナー濃度は比較的に大きいが閾値Ｘより小さくなったので、ステップ６で、印字率算出部１４１にて算出した印字率に相当する現像剤量を補給する。現像剤を補給するために、第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、搬送モータ１３１を回転させる。印字率に相当する現像剤量が補給されると、搬送モータ１３１の回転を停止させる。この現像剤補給時に撹拌モータ１３３は低速回転している。そして、次の印刷を行なうためにステップ１に戻り、ステップ２、３、５を繰り返して実行する。ステップ５で、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｙを超えるときには、トナー濃度が比較的小さくなったために、ステップ７を実行する。

ステップ７で、トナー濃度センサ３７の出力値と閾値Ｚを比較する。トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｚを超えないときには、閾値Ｙを超えているために、トナー濃度が比較的小さくなっている。そこで、ステップ８で、現像器３４内で現像剤を十分に撹拌してから次の印刷を行なうために、印刷する紙間が大きくなるように制御し、更に、印字率算出部１４１にて算出した印字率に相当する現像剤量を補給する。現像剤を補給するには、ステップ６と同様に、第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、搬送モータ１３１を回転させる。印字率に相当する現像剤量が補給されると、搬送モータ１３１の回転を停止させる。この現像剤補給時に撹拌モータ１３３は低速回転している。この状態で、次の印刷を行なうためにステップ１に戻り、ステップ２、３、５、７を繰り返して実行する。ステップ７で、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｚを超えるときには、トナー濃度がさらに小さくなったために、ステップ９を実行する。

ステップ９では、現像器３４に現像剤を強制的に補給する。前記のステップのように印刷を行いながら現像剤の補給の制御を行っても、所定のトナー濃度を保つことが困難になっており、画質の劣化や現像剤の劣化を引き起こす可能性があるため、印刷を中断して現像剤を所定の期間（例えば６０秒間）だけ補給する。つまり、現像剤を補給するために、所定の期間、第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、搬送モータ１３１を回転駆動させ、また、第２駆動回路１３４に低速駆動信号を送り、撹拌モータ１３３を低速（２４ｒｐｍ）回転駆動させることで、撹拌部材１２３及び搬送部材１２２が回転し、現像剤が現像剤コンテナ１２０から現像器３４に補給される。

現像剤の強制補給が必要である場合には、現像剤コンテナ１２０の現像剤量が少なくなっており（例えば、現像剤の残量１０％程度）、ステップ１０で、ニアエンドの設定を行なう。ニアエンドの設定に基づいて、ステップ１１で第２駆動回路１３４への送信信号を低速駆動信号から高速駆動信号に切り替え、ステップ１２で表示部１５６にニアエンドの表示を行なわせる。

ステップ１１で第２駆動回路１３４は低速駆動信号から高速駆動信号に切り替えてられているために、ステップ１３の印刷時には、撹拌モータ１３３は高速（４０ｒｐｍ）回転駆動する。また、感光体３１、現像ローラ７２等が所定の回転を行い、画像形成部３０にてトナー像が用紙に転写され、トナー像が転写された用紙が定着される。

ステップ１４で、印字率算出部１４１は、画像入力部１２８から制御部１６０を介して送られる画像データに基づいて印字率を算出する。また、この印字率は積算印字率記憶部１５１にて積算保存される。

ステップ１５で、積算印字率がＰ（例えば２００）％に達したか否かを判定する。この積算印字率はステップ１０でニアエンドを設定してからの積算印字率であり、この積算印字率を積算印字率記憶部１５１から読み出す。ニアエンドの設定時には現像剤コンテナ１２０の現像剤の残量が１０％程度になっており、この状態から積算印字率Ｐ％相当の印刷が行なわれると、現像剤コンテナ１２０の現像剤が略無くなることになる。ステップ１５で、積算印字率がＰ％に達していないなら、ステップ１３に戻り、積算印字率がＰ％になるまで印刷を繰り返す。

ステップ１５で積算印字率がＰ％になると、ステップ１６で現像剤エンドの設定を行い、表示部１５６に現像剤エンドの表示を行なわせる。

上記第１実施形態によれば、画像形成装置１は、現像剤コンテナ１２０から現像器３４に現像剤を補給し、現像剤コンテナ１２０の現像剤が略無くなると現像剤エンドを設定し表示するとともに現像剤エンドの設定前において現像剤コンテナ１２０の現像剤が所定量以下になるとニアエンドを設定し表示する。更に、画像形成装置１は、現像剤コンテナ１２０内の現像剤を撹拌する撹拌部材１２３を回転させる撹拌モータ１３３と、撹拌部材１２３にて撹拌、搬送される現像剤を現像剤コンテナ１２０から現像器３４に搬送する搬送部材１２２と、この搬送部材１２２を回転させる搬送モータ１３１と、撹拌モータ１３３を高速回転（第１の回転速度）と低速回転（第２の回転速度）とに切り替え可能であって、ニアエンドが設定されると撹拌モータ１３３を低速回転から高速回転に切り替える制御部１６０とを備える。

この構成によると、現像剤が撹拌部材１２３にて撹拌され、撹拌された現像剤が搬送部材１２２にて現像剤コンテナ１２０から現像器３４に供給される。現像剤コンテナ１２０に現像剤が十分に貯留されている場合には、搬送部材１２２の回転に応じて単位時間あたりの現像器３４への現像剤補給量は一定である。しかし、現像剤コンテナ１２０内の現像剤の残量が少なくなると、単位時間あたりの現像剤補給量は撹拌部材１２３の回転の影響を受けることになる。つまり、現像剤コンテナ１２０が空になる直近に、撹拌部材１２３が高速で回転すると単位時間あたりの現像剤補給量は急激に低下する。一方、撹拌部材１２３が低速で回転すると現像剤コンテナ１２０が空になるまで単位時間あたりの現像剤補給量は緩やかに低下する。そこで、撹拌モータ１３３を当初には低速回転し、ニアエンドが設定されると撹拌モータ１３３を低速回転から高速回転に切り替える。このようにすると、ニアエンドの表示から現像剤エンドの表示までの期間が安定し、その期間が適切な長さとなり、現像剤コンテナ１２０の交換のための準備時間を取ることができ、また、現像剤コンテナ１２０の現像剤を無駄なく使用することができる。

また、上記第１実施形態によれば、現像器３４内の２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ３７を備え、制御部１６０は、現像剤コンテナ１２０の装置本体への装着時から撹拌モータ１３３を低速で回転させ、トナー濃度センサ３７の検知結果に基づいてニアエンドが設定されると撹拌モータ１３３を低速回転から高速回転に切り替える。

この構成によると、トナー濃度センサ３７の検知結果に基づいてニアエンドが設定されるので、ニアエンドの設定されるタイミングが安定し、更に撹拌モータ１３３を低速回転から高速回転に切り替えるタイミングが現像剤コンテナ１２０内の現像剤の残量に対して一定となる。

また、上記第１実施形態によれば、搬送部材１２２は現像剤を搬送する螺旋状の搬送スクリュー１２２ａを有し、撹拌部材１２３は、回転することで搬送スクリュー１２２ａに接触可能であるとともに現像剤を撹拌するフイルム状の撹拌羽根１２３ａを有する。

この構成によると、現像剤コンテナ１２０の現像剤の残量が少なくなると、撹拌羽根１２３ａが搬送スクリュー１２２ａに接触することになり、撹拌部材１２３の回転速度に対応して、搬送部材１２２は現像器３４へ現像剤を正確に補給することができる。

（第２実施形態）
図９は第２実施形態に係る現像剤の補給の制御を示すフローチャートである。第２実施形態は、制御部１６０の周辺の構成部材が第１実施形態と同じであり、第１実施形態の制御のフローチャートに現像剤コンテナ１２０の装着時からの印字率を積算するステップを付加したものであり、第１実施形態と異なる制御のフローチャートについて説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。

図９に示すように、ステップ１で、感光体３１と、現像器３４の現像ローラ７２、磁気ローラ７１、パドルミキサー８２、及び撹拌スクリュー８３と、現像剤コンテナ１２０の撹拌部材１２３等が回転し、画像形成部３０にてトナー像が用紙に転写され、トナー像が転写された用紙が定着される。このとき、第２駆動回路１３４に高速駆動信号が送られ、第２駆動回路１３４は撹拌モータ１３３を高速（４０ｒｐｍ）回転駆動させている。画像形成が行なわれているときには、撹拌モータ１３３にて撹拌部材１２３は回転している。

ステップ２で、印字率算出部１４１は、画像入力部１２８から制御部１６０を介して送られる画像データに基づいて印字率を算出する。また、この印字率は印刷ごとに積算され積算印字率として積算印字率記憶部１５１に保存される。

ステップ３で、トナー濃度センサ３７の出力値と閾値Ｘを比較し、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｘを超えないときには、ステップ４で、トナー濃度が十分大きいために現像剤コンテナ１２０から現像器３４に現像剤を補給しない。つまり、第１駆動回路１３２に駆動信号を送らないために、搬送モータ１３１は回転しない。この状態で、次の印刷を行なうためにステップ１に戻り、ステップ２、３を繰り返して実行する。ステップ３で、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｘを超えるときには、ステップ５を実行する。

ステップ５で、トナー濃度センサ３７の出力値と閾値Ｙを比較する。トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｙを超えないときには、トナー濃度は比較的に大きいが閾値Ｘより小さくなったので、ステップ６で、印字率算出部１４１にて算出した印字率に相当する現像剤量を補給する。現像剤を補給するために、第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、搬送モータ１３１を回転させる。印字率に相当する現像剤量が補給されると、搬送モータ１３１の回転を停止させる。この現像剤補給時に撹拌モータ１３３は高速回転している。そして、次の印刷を行なうためにステップ１に戻り、ステップ２、３、５を繰り返して実行する。ステップ５で、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｙを超えるときには、トナー濃度が比較的小さくなったために、ステップ７を実行する。

ステップ７で、トナー濃度センサ３７の出力値と閾値Ｚを比較する。トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｚを超えないときには、閾値Ｙを超えているために、トナー濃度が比較的小さくなっている。そこで、ステップ８で、現像器３４内で現像剤を十分に撹拌してから次の印刷を行なうために、印刷する紙間が大きくなるように制御し、更に、印字率算出部１４１にて算出した印字率に相当する現像剤量を補給する。現像剤を補給するには、ステップ６と同様に、第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、搬送モータ１３１を回転させる。印字率に相当する現像剤量が補給されると、搬送モータ１３１の回転を停止させる。この現像剤補給時に撹拌モータ１３３は高速回転している。この状態で、次の印刷を行なうためにステップ１に戻り、ステップ２、３、５、７を繰り返して実行する。ステップ７で、トナー濃度センサ３７の出力値がトナー濃度の閾値Ｚを超えるときには、トナー濃度がさらに小さくなったために、ステップ９を実行する。

ステップ９では、現像器３４に現像剤を強制的に補給する。前記のステップのように印刷を行いながら現像剤の補給の制御を行っても、所定のトナー濃度を保つことが困難になっており、画質の劣化や現像剤の劣化を引き起こす可能性があるため、印刷を中断して現像剤を所定の期間（例えば６０秒間）だけ補給する。つまり、現像剤を補給するために、所定の期間、第１駆動回路１３２に駆動信号を送り、搬送モータ１３１を回転駆動させ、また、第２駆動回路１３４に高速駆動信号を送り、撹拌モータ１３３を高速（４０ｒｐｍ）回転駆動させることで、撹拌部材１２３及び搬送部材１２２が回転し、現像剤が現像剤コンテナ１２０から現像器３４に補給される。

現像剤の補給が完了すると、ステップ１０で、感光体３１、現像ローラ７２等が所定の回転を行い、画像形成部３０にてトナー像が用紙に転写され、トナー像が転写された用紙が定着される。ステップ１１で、印字率算出部１４１は、画像入力部１２８から制御部１６０を介して送られる画像データに基づいて印字率を算出する。また、この印字率は積算印字率記憶部１５１にて積算保存される。

ステップ１２で、積算印字率が所定値に達したか否かを判定する。この積算印字率は現像剤コンテナ１２０の装着時からの印字率を積算したものであり、現像剤コンテナ１２０の装着時からの現像剤の使用量に対応している。ステップ１２で、この積算印字率を積算印字率記憶部１５１から読み出し、積算印字率が所定値に達していないなら、ステップ１０に戻り、積算印字率が所定値になるまで印刷を繰り返す。

ステップ１２で積算印字率が所定値になると、ステップ１３で撹拌モータ１３３駆動信号を高速回転駆動から低速回転駆動に切り替え、ステップ１４で印刷を行い、ステップ１５で画像データに基づいて算出した印字率を積算印字率記憶部１５に積算保存する。

次に、現像剤の強制補給からの搬送モータ１３１の累積回転数が所定の回転数になると、ステップ１６でニアエンドの設定を行なう。

ニアエンドの設定に基づいて、ステップ１７で第２駆動回路１３４への送信信号を低速駆動信号から高速駆動信号に切り替え、ステップ１８で表示部１５６にニアエンドの表示を行なわせる。

ステップ１７で第２駆動回路１３４は低速駆動信号から高速駆動信号に切り替えてられているために、ステップ１９の印刷時には、撹拌モータ１３３は高速（４０ｒｐｍ）回転駆動する。また、感光体３１、現像ローラ７２等が所定の回転を行い、画像形成部３０にてトナー像が用紙に転写され、トナー像が転写された用紙が定着される。

ステップ２１で、積算印字率がＰ（例えば２００）％に達したか否かを判定する。この積算印字率はステップ１６でニアエンドを設定してからの積算印字率であり、この積算印字率を積算印字率記憶部１５１から読み出す。ニアエンドの設定時には現像剤コンテナ１２０の現像剤の残量が１０％程度になっており、この状態から積算印字率Ｐ％相当の印刷が行なわれると、現像剤コンテナ１２０の現像剤が略無くなることになる。ステップ２１で、積算印字率がＰ％に達していないなら、ステップ１９に戻り、積算印字率がＰ％になるまで印刷を繰り返す。

ステップ２１で積算印字率がＰ％になると、ステップ２２で現像剤エンドの設定を行い、表示部１５６に現像剤エンドの表示を行なわせる。

上記第２実施形態によれば、現像に使用する現像剤量を形成画像における印字率として算出する印字率算出部１４１と、現像剤コンテナ１２０の装置本体への装着時から印字率を積算記憶する積算印字率記憶部１５１とを更に備え、制御部１６０は、現像剤コンテナ１２０の装置本体への装着時から撹拌モータ１３３を高速回転で回転させ、積算印字率記憶部１５１から読み出した積算印字率が所定の印字率になると撹拌モータ１３３を高速回転から低速回転に切り替え、次に、ニアエンドが設定されると撹拌モータ１３３を低速回転から高速回転に切り替える。

この構成によると、印字率の大きい画像を多数印刷しても、印刷の生産性が低下することがない。また、ニアエンドの表示から現像剤エンドの表示までの期間が安定し、その期間が適切な長さとなり、現像剤コンテナ１２０の交換のための準備時間を取ることができ、また、現像剤コンテナ１２０の現像剤を無駄なく使用することができる。

尚、上記実施形態では、磁性キャリアと非磁性のトナーからなる現像剤を収容する現像剤コンテナ１２０に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、現像剤コンテナ１２０は２成分現像剤のトナーのみを収容するものであってもよい。

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に利用することができ、特に、現像剤を現像剤補給器から現像器に補給する画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
３４、３４ａ〜３４ｄ 現像器
３７ トナー濃度センセ（トナー濃度検知手段）
１２０ 現像剤コンテナ（現像剤補給器）
１２１ コンテナ容器
１２２ 搬送部材
１２２ａ 搬送スクリュー
１２３ 撹拌部材
１２３ａ 撹拌羽根
１２８ 画像入力部
１３１ 搬送モータ
１３２ 第１駆動回路
１３３ 撹拌モータ
１３４ 第２駆動回路
１４１ 印字率算出部
１５１ 積算印字率記憶部
１５６ 表示部
１６０ 制御部

Claims (3)

1. 現像剤補給器から現像器に現像剤を補給し、前記現像剤補給器の現像剤が略無くなると現像剤エンドを設定して表示するとともに前記現像剤エンドの設定前において前記現像剤補給器の現像剤が所定量以下になるとニアエンドを設定して表示する画像形成装置であって、
   前記現像剤補給器内の現像剤を撹拌する撹拌部材を回転させる撹拌モータと、
   前記撹拌部材にて撹拌、搬送される現像剤を前記現像剤補給器から前記現像器に搬送する搬送部材と、
   前記搬送部材を回転させる搬送モータと、
   前記撹拌モータを第１の回転速度と該第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度とに切り替え可能な制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記ニアエンドが設定される前は前記撹拌モータを前記第２の回転速度で回転させ、前記ニアエンドが設定されると前記撹拌モータを前記第２の回転速度から前記第１の回転速度に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像器内の２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、
   前記制御部は、前記現像剤補給器の装置本体への装着時から前記撹拌モータを前記第２の回転速度で回転させ、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記ニアエンドが設定されると前記撹拌モータを前記第２の回転速度から前記第１の回転速度に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記搬送部材は現像剤を搬送する螺旋状の搬送スクリューを有し、前記撹拌部材は、回転することで前記搬送スクリューに接触可能であるとともに現像剤を撹拌するフイルム状の撹拌羽根を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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