JP5880057B2

JP5880057B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5880057B2
Application number: JP2012004899A
Authority: JP
Inventors: 靖典茂永
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: JP2013145263A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に透磁率センサーによる検出結果に基づいてトナーが補給される現像装置を備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

感光体にトナー像を形成する現像方式には、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアーを用いる二成分現像方式がある。通常、二成分現像方式の現像装置では、現像剤のトナー濃度が検出され、このトナー濃度が基準値（トナー補給の要否を判定するための基準となるトナー濃度、基準濃度）を下回ったときに、トナーボトル等のトナー補給部からトナーが補給される。これにより、現像剤のトナー濃度、すなわち現像装置内のトナー残量が所定の範囲で安定して保持される。

現像剤のトナー濃度を検出する手法としては、例えば透磁率センサーにより現像剤の透磁率を検出する手法が知られている。透磁率センサーでは、現像剤の透磁率に応じたセンサー出力（出力電圧）が得られる。現像剤のトナー濃度が低い（キャリアーの比率が高い）ほど、透磁率センサーのセンサー出力は高くなる。つまり、透磁率センサーのセンサー出力が基準値（基準電圧）を上回ったときに、現像剤のトナー濃度が基準値を下回ることなり、トナー補給部から所定量のトナーが補給される。

ところで、現像容器内において、トナーはキャリアーとともに攪拌されることにより、摩擦帯電する。そのため、画像形成が行われずに現像部が停止していると、トナーの帯電量は次第に低下し、これに伴い現像剤の嵩（体積）が減少して、嵩密度が高くなる。その結果、現像部を長時間停止させた状態では、トナー濃度が同じであっても、透磁率センサーのセンサー出力は高くなる。つまり、真のトナー濃度よりも低めにトナー濃度が検出される。
現像部を長時間の停止状態から復帰させた後は、トナーが帯電されて現像剤の嵩密度が徐々に元に戻るため、検出されるトナー濃度は真のトナー濃度に近づく。しかし、トナーが十分に帯電されて現像剤の嵩密度が元に戻るまでは、真のトナー濃度よりも低めにトナー濃度が検出されてしまうため、過剰なトナー補給が行われることとなる。

このような問題を解決すべく、現像部の復帰後のトナー補給を制御する技術が提案されている（例えば特許文献１、２）。特許文献１に記載の画像形成装置は、現像部を復帰させた後の所定期間において、透磁率センサーのセンサー出力と比較するための基準値を経時的に変化させることにより、透磁率センサーの誤検出に伴い過剰なトナー補給が行われるのを防止している。
また、特許文献２に記載の画像形成装置は、現像部を復帰させた後の所定期間において、透磁率センサーのセンサー出力ではなく、実際のトナー消費量に基づいてトナー補給を行うことにより、透磁率センサーの誤検出に伴い過剰なトナー補給が行われるのを防止している。

特開平１−２２２２７９号公報特開平１１−２９５３号公報

特許文献１に記載の画像形成装置においては、現像部を復帰させた後の所定期間は、補正後の基準値とセンサー出力を比較することによりトナー補給の要否が判定されるが、この期間も適宜にトナー補給は行われる。また、形成される画像の印字率が高いほどトナー消費量は多く、印字率が低いほどトナー消費量は少なくなるため、現像部を復帰させてからの駆動時間が同じであっても、画像の印字率によって補給されるトナー補給量は異なる。
そして、新たに補給されたトナーは劣化がなく帯電しやすいため、トナー補給量に応じて現像剤の嵩密度が安定する時間も異なってくる。具体的には、図１に示すように、形成される画像の印字率が高い（トナー補給量が多い）ほどトナー帯電量の立ち上がりは急峻になり、短時間で安定する。また、形成される画像の印字率が低い（トナー補給量が少ない）場合は、トナーの劣化（外添剤の剥離・埋没）が促進されるため、トナー帯電量の立ち上がりは緩やかで、安定するまでに長時間を要する。したがって、図２に示すように、形成される画像の印字率が高い（トナー補給量が多い）ほど、透磁率センサーで検出されたトナー濃度は真のトナー濃度に近くなるので、補正量及び補正時間（補正不要となるまでの時間）は少なくてよい。

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、トナー補給量は考慮されておらず、基準となる印字率（例えばカバレッジ５％）で画像形成されるものとして補正量及び補正時間が設定されている。
そのため、基準となる印字率よりも高い印字率（例えばカバレッジ２０％以上）で画像形成が行われる場合は、トナー補給の要否を判定する際に過大な補正が行われる。また、現像剤の嵩密度が安定して透磁率センサーで真のトナー濃度を検出できるようになった後も補正が行われることとなる。その結果、真のトナー濃度が基準濃度を下回っていても適切なトナー補給が行われずに、トナー濃度が想定よりも低い値（基準濃度よりも低い値）で推移することとなり、画像濃度が確保できなくなる懸念がある（図３参照）。

また、基準となる印字率よりも低い印字率（例えばカバレッジ１％以下）で画像形成が行われる場合は、トナー補給の要否を判定する際に補正量が不足する。また、現像剤の嵩密度が安定しておらず透磁率センサーで真のトナー濃度が検出できていなくても、トナー補給の要否を判定する際に補正が行われなくなる。その結果、真のトナー濃度が基準濃度を上回っていても誤ってトナー補給が行われ、トナー濃度が想定よりも高い値（基準濃度よりも高い値）で推移することとなり、トナーこぼれや機内飛散といった不具合が懸念される（図３参照）。

また、特許文献２に記載の画像形成装置では、形成される画像の印字率に基づいてトナー補給を行うため、トナー補給部からの落下量のばらつきの影響を大きく受ける。したがって、実際のトナー消費量と同量のトナーが補給されないこともあり、所望のトナー濃度を実現することが困難となる。その結果、トナー濃度が低くなりすぎて画像濃度が確保できなくなったり、トナー濃度が高くなりすぎてトナーこぼれや機内飛散が生じたりする虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、現像部を停止状態から復帰させる際に、現像部内のトナー残量（トナー濃度）が確実に所望の範囲となるようにトナー補給を行う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。

本発明に係る画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容し、感光体にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
前記現像部にトナーを補給するトナー補給部と、
前記現像剤の透磁率に基づいてトナー残量を検出するトナー残量検出部と、
前記残量検出部による検出結果と予め設定された基準値を比較して、前記トナー補給部によるトナー補給の要否を判定する制御部と、を備えた画像形成装置であって、
前記制御部は、前記現像部を停止状態から復帰させた後の所定期間において、前記現像部を復帰させた後の駆動時間と、前記トナー補給部による前記駆動時間におけるトナー補給量とに基づいて、前記残量検出部による検出結果又は前記基準値を所定の補正量で補正した上で両者を比較することを特徴とする。

本発明によれば、現像部を停止状態から復帰させる際に、復帰してからの駆動時間とトナー補給量に基づいて、トナー残量検出部の検出結果又は基準値の何れか一方を補正する補正量が決定され、補正されるので、真のトナー残量（トナー濃度）に基づいてトナー補給が行われることとなる。したがって、現像部内のトナー残量（トナー濃度）が確実に所望の範囲となるようにトナー補給を行うことができる画像形成装置が実現される。

現像部を復帰させてからの駆動時間とトナー帯電量の関係を示す図である。現像部を復帰させてからの駆動時間とセンサー出力の関係を示す図である。従来技術を適用した場合の現像装置を復帰させてからの駆動時間とトナー濃度の関係を示す図である。本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。実施の形態に係る現像装置の要部構成を示す図である。トナー補給制御処理の一例を示すフローチャートである。補正テーブルの一例を示す図である。本発明を適用した場合の現像部を復帰させてからの駆動時間とトナー濃度の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図５は、実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。
図４、５に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに転写（二次転写）することにより、画像を形成する。
また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図４、５に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備える。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。
原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図４では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０ｍｍのアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。
電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２の詳細な構成については後述する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。

そして、中間転写ベルト４２１に二次転写ローラー４２３が圧接されることにより形成された転写ニップを用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。
ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーを除去する。

定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０には、エアを吹き付けることにより、定着面側部材（例えば定着ベルト）又は裏面側支持部材（例えば加圧ローラー）から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットを配置してもよい。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送ローラー部５３等を備える。
給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。

搬送ローラー部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送ローラー部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。
そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

図６は、現像装置４１２の構成を示す図である。図６に示すように、現像装置４１２は、感光体ドラム４１３にトナー像を形成する現像部８１、及び現像部８１にトナーを補給するトナー補給部８２を備える。また、図示を省略するが、現像装置４１２は、現像部８１にキャリアーを補給するキャリアー補給部を備える。

現像部８１は、現像ローラー８１１（トナー担持体）、搬送ローラー８１２（現像剤担持体）、攪拌部材８１３、８１４、現像剤規制部材８１５、現像容器８１６、及びトナー濃度検出センサー８３等を備える。すなわち、現像部８１は、二成分現像方式と一成分現像方式を組み合わせた、いわゆるハイブリッド現像方式により感光体ドラム４１３にトナー像を形成する。
現像ローラー８１１、搬送ローラー８１２、攪拌部材８１３、８１４は、制御部１００によって現像部駆動モーターＭ１（図５参照）が駆動されることにより、回転する。

現像容器８１６には、現像剤の搬送方向上流側から下流側（図６では右側から左側）に向かって、攪拌部材８１４、攪拌部材８１３、搬送ローラー８１２、現像ローラー８１１が順に配置される。
現像容器８１６は、トナー及びキャリアーを補給するための現像剤補給口８１６ａ（図６では攪拌部材８１４の略上方）を有する。トナー補給部８２から送り出されたトナー及びキャリアー補給部（図示略）から送り出されたキャリアーは、現像剤補給口８１６ａを介して現像容器８１６に補給される。

また、現像容器８１６は、現像剤を排出する現像剤排出口８１６ｂ（図６では搬送ローラー８１２の略下方）を有する。現像容器８１６内の現像剤は、現像剤排出口８１６ｂを介して定期的に排出され、現像剤回収容器（図示略）に回収される。

攪拌部材８１３、８１４は、軸方向に延びる攪拌スクリューで構成され、攪拌室８１６ｃ、８１６ｄの間で現像剤を循環搬送しながら攪拌する。これにより、現像剤に含まれるトナーとキャリアーが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電する。ここでは、キャリアーは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。
正極性に帯電したキャリアーの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力により付着する。そして、現像剤は、攪拌部材８１３によって搬送される過程で、搬送ローラー８１２に供給される。

搬送ローラー８１２は、回転不能に固定された磁石体８１２ａと、磁石体８１２ａの周囲に回転可能に配置された円筒状の搬送スリーブ８１２ｂを有する、いわゆるマグネットローラーである。
搬送スリーブ８１２ｂの略上方には、現像剤規制部材８１５が、搬送スリーブ８１２ｂから所定距離だけ離間して対向配置される。現像剤規制部材８１５は、ステンレス鋼材等の磁性体で形成された板状の部材であり、搬送ローラー８１２と平行に延在する。
磁石体８１２ａは、搬送ローラー８１２の軸方向に延在する、複数の磁極（図示略）を有する。これらの複数の磁極によって、搬送スリーブ８１２ｂで現像剤を搬送するための磁界（磁力線）が形成される。

搬送スリーブ８１２ｂに供給された現像剤は、磁石体８１２ａによって形成された磁力線に沿って穂立ちし、いわゆる磁気ブラシを形成する。そして、現像剤は、搬送スリーブ８１２ｂの回転に伴い反時計回りに搬送され、現像剤規制部材８１５とのギャップを通過することで一定厚に規制される。

現像ローラー８１１は、アルミニウム等の金属からなる導電性ローラーである。現像ローラー８１１は、導電性ローラーの外周面にポリエステル樹脂等のコーティングが形成されたものであってもよい。
現像ローラー８１１と搬送ローラー８１２との間に電界を形成することにより、搬送スリーブ８１２ｂで搬送されている現像剤からトナーだけが脱離して、現像ローラー８１１に供給される。そして、現像ローラー８１１は、感光体ドラム４１３にトナーを供給して、感光体ドラム４１３上の静電潜像を可視化する。

また、現像部８１には、現像剤を徐々に入れ替えるトリクル現像方式が採用される。すなわち、現像部８１は、現像剤補給口８１６ａから現像剤（トナー及びキャリアー）を定期的に補給するとともに、余剰分の現像剤を現像剤排出口８１６ｂから排出するように構成される（トリクル機構）。トリクル機構としては、公知の循環オーバーフロー型や液面オーバーフロー型のものを適用できる。これにより、劣化したキャリアーが新しいキャリアーに入れ替われるので、現像容器８１６内のトナーは常に均一に帯電される。したがって、プリント枚数や環境変化に左右されず安定した画像品質が実現される。

トナー濃度検出センサー８３は、現像容器８１６内の現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーで構成される。トナー濃度検出センサー８３は、現像容器８１６の底部（図６では攪拌部材８１４の略下方）に設けられた開口に検出子が臨むように配置される。トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力（透磁率を示す出力電圧）に基づいて、現像剤のトナー濃度を検出することができる。トナー濃度検出センサー８３からのセンサー出力は、制御部１００がトナー補給の要否を判定する際に用いられる。

トナー補給部８２は、トナーが収容されたトナーボックスとトナー補給ローラーを備える（いずれも図示略）。制御部１００によってトナー補給用モーターＭ２（図５参照）が駆動されることにより、トナー補給ローラーが回転する。これに伴い、所定量のトナーが現像部８１に補給される。トナー補給部８２による一回のトナー補給量は、一定量としてもよいし、トナー消費量に応じて変更してもよい。

通常、制御部１００は、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力に基づいてトナー補給の要否を判定する。そして、制御部１００は、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力がトナー補給の要否を判定するために予め設定された基準値を上回ったとき（センサー出力に基づくトナー濃度がトナー補給の要否を判定するための基準濃度を下回ったとき）に、トナー補給用モーターＭ２を駆動させ、トナー補給部８２から所定量のトナーを補給させる。

なお、トナー補給部８２の供給口に開閉可能なシャッター部材（図示略）を設け、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力に基づいて、制御部１００がシャッター部材の開閉制御を行うことにより、トナー補給部８２からトナーが補給されるようにしてもよい。

このように、本実施の形態の画像形成装置１は、トナーを含む現像剤を収容し、感光体ドラム４１３（感光体）にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部８１と、現像部８１にトナーを補給するトナー補給部８２と、現像剤の透磁率に基づいてトナー濃度（トナー残量）を検出するトナー濃度検出センサー８３（トナー残量検出部）と、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力（検出結果）と予め設定された基準値を比較して、トナー補給部８２によるトナー補給の要否を判定する制御部１００とを備える。

前述したように、現像部８１を停止させてから長時間が経過すると、トナーの帯電量が次第に低下し、これに伴い現像剤の嵩密度が高くなる。そのため、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rは、真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tよりも高くなり、誤検出となる。

そこで、現像部８１を停止状態から復帰させた後の所定時間において、制御部１００は、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを所定の補正量Ｖ_Cで補正した上で、トナー補給の要否を判定するための基準値Ｖ₀（基準電圧）と比較する。このとき、それまでのトナー補給量と現像部８１を復帰させてからの駆動時間に基づいて選定された補正量Ｖ_Cが用いられる。具体的には、制御部１００は、図７に示すフローチャートに従って、トナー補給部８２によるトナー補給を制御するためのトナー補給制御処理を行う。

図７は、トナー補給制御処理の一例を示すフローチャートである。図７に示すトナー補給制御処理は、例えば、画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。

図７のステップＳ１０１において、制御部１００は、現像部８１の停止時間のカウントを開始する。前回の一連の画像形成処理が終了してからの時間が停止時間としてカウントされる。カウントされた停止時間は、例えばＲＡＭ１０３に記憶され、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを補正するための補正量Ｖ_Cを設定する際に用いられる。画像形成装置１の電源が投入された直後は、停止時間として最大値（トナーの帯電量が十分に低下してトナー濃度検出センサー８３によるセンサー出力が安定する時間）が設定されるものとする。

ステップＳ１０２において、制御部１００は、例えば利用者による画像形成を指示するキー操作信号、又は外部機器（例えばパーソナルコンピューター）からの印刷ジョブの入力信号の有無に基づいて、画像形成処理が開始されるか否かを判定する。そして、制御部１００は、画像形成処理が開始されると判定した時点でステップＳ１０３の処理に移行する。
このとき、現像装置４１２では、現像部８１の駆動が開始される。現像部８１の駆動が開始されると、現像容器８１６内の現像剤が攪拌され、トナー帯電量は徐々に増大していき、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rは次第に真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tに近づく。

ステップＳ１０３において、制御部１００は、現像部８１の駆動時間のカウントを開始する。カウントされた駆動時間は、例えばＲＡＭ１０３に記憶され、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを補正するための補正量Ｖ_Cを設定する際に用いられる。

ステップＳ１０４において、制御部１００は、現像部８１の停止時間のカウントを終了して、停止時間を取得する。
ステップＳ１０５において、制御部１００は、現像部８１を復帰させてから現時点までの駆動時間と、形成される画像の印字率を取得する。

ステップＳ１０６において、制御部１００は、ステップＳ１０４で取得した現像部８１の停止時間、及びステップＳ１０５で取得した現像部８１の駆動時間と画像の印字率に基づいて、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを補正するための補正量Ｖ_Cを設定する。
具体的には、制御部１００は、補正量Ｖ_Cを設定するに際して、現像部８１の駆動時間と画像の印字率に対して有効な補正量Ｖ_Cが予め設定された補正テーブル（補正情報）を参照する。この補正テーブルは、例えば現像部８１の停止時間、駆動時間、及び画像の印字率のそれぞれについて様々な条件を設定し、センサー出力Ｖ_Rと真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tとの乖離量を測定するなどして実験的に求められ、記憶部７２に格納される。

図８は、補正テーブルの一例を示す図である。図８は、例えばカバレッジ２０％以上の高印字率の画像形成時に用いられる補正量、カバレッジ５％の基準印字率の画像形成時に用いられる補正量、カバレッジ１％以下の低印字率の画像形成時に用いられる補正量を、現像部８１の停止時間が最大値である場合について示している。現像部８１の停止時間が最大値より短い場合は、補正量Ｖ_Cの初期値（駆動時間が０のときの補正量Ｖ_C）が小さく設定された補正テーブルが用いられる。

図８に示すように、画像の印字率が同じである場合は、現像部８１の駆動時間に応じて、補正量Ｖ_Cは徐々に減少する。現像部８１の駆動時間が長いほど、現像剤は攪拌されてトナー帯電量が増大し、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rが真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tに近づくためである。
また、駆動時間が同じである場合は、画像の印字率が高いほど補正量Ｖ_Cは小さくなる。画像の印字率が高いほど、トナー補給量は多くなり、その分トナー帯電量の回復も早くなる、すなわちトナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rは真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tに近くなるためである。
高印字率でトナー補給量が多い場合は補正量の戻し時間（補正量が０になるまでの時間）が短く、低印字率でトナー補給量が少ない場合は補正量の戻し時間が長くなるように補正量Ｖ_Cが設定されることになる。

このように、制御部１００は、現像部８１の駆動時間と形成される画像の印字率に対する有効な補正量Ｖ_Cが予め設定された補正テーブル（補正情報）を参照して、トナー補給部８２による補正量Ｖ_Cを設定する。これにより、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを補正するための補正量Ｖ_Cを容易に決定することができる。
図８に従うと、例えば現像部８１の駆動時間が２０分である場合の補正量Ｖ_Cは、高印字率のときは０．１５、基準印字率のときは０．２０、低印字率のときは０．３０に設定されることになる。

ここで、現像部８１を復帰させてからの駆動時間からプリント枚数が求まるので、このプリント枚数と画像の印字率によりトナー消費量が求まる。そして、現像部８１の停止時のトナー濃度（トナー残量）を記憶しておけば、復帰後の駆動時間とそれまでのトナー消費量からトナー補給部８２によるトナー補給量も推測できる。つまり、本実施の形態では現像部８１の駆動時間と形成される画像の印字率に基づいて補正量Ｖ_Cを設定しているが、現像部８１の駆動時間とトナー補給部８２によるトナー補給量に基づいて補正量Ｖ_Cを設定しているといえる。

図７のステップＳ１０７において、制御部１００は、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを取得する。このセンサー出力Ｖ_Rは、トナー帯電量が不足し現像剤の嵩密度が高くなっている分だけ、真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tよりも大きくなる。

ステップＳ１０８において、制御部１００は、ステップＳ１０７で取得したセンサー出力Ｖ_RからステップＳ１０５で設定した補正量Ｖ_Cを減算して、センサー出力Ｖ_Rを補正する。これにより、補正後のセンサー出力Ｖは、真のトナー濃度に対応する値Ｖ_Tと同等の値となる。

ステップＳ１０９において、制御部１００は、補正後のセンサー出力Ｖが基準値Ｖ₀（基準電圧）以上であるか否か、すなわち真のトナー濃度が基準濃度以下であるか否かを判定する。そして、制御部１００は、補正後のセンサー出力Ｖが基準値Ｖ₀以上である（真のトナー濃度が基準濃度以下である）と判定した場合はステップＳ１１１の処理に移行する。一方、制御部１００は、補正後のセンサー出力Ｖが基準値Ｖ₀以上でない（真のトナー濃度が基準濃度を上回っている）と判定した場合は、トナー補給を行う必要はないので、ステップＳ１１０の処理に移行する。

ステップＳ１１１において、制御部１００は、トナー補給用モーターＭ２を駆動させて、トナー補給部８２のトナー補給ローラーを回転させることにより、所定量のトナーを補給させる。これにより、真のトナー濃度が基準濃度以下である場合には、適切にトナーが補給されるので、現像部８１におけるトナー濃度は一定の範囲に保持される。

ステップＳ１１０において、制御部１００は、一連の画像形成処理が終了したか否かを判定する。そして、制御部１００は、一連の画像形成処理が終了したと判定した場合は、ステップＳ１０１の処理に移行し、現像部８１の停止時間のカウントを開始する。一方、制御部１００は、一連の画像形成処理が終了していないと判定した場合は、ステップＳ１０５の処理に移行し、引き続きトナー補給制御処理を行う。

ここで、一連の画像形成処理とは、ステップＳ１０２で受け付けた画像形成を指示する信号により設定された枚数だけ画像形成を行う処理である。つまり、設定された枚数の画像形成処理が終了するまで現像部８１は連続して駆動され、引き続きトナー補給の制御が必要となるのでステップＳ１０４の処理に移行する。なお、補正量Ｖ_Cが０となった後のステップＳ１０５、Ｓ１０７の処理は、省略してもよい。

このように、画像形成装置１において、制御部１００は、現像部８１を停止状態から復帰させた後の所定期間（補正量Ｖ_Cが０となるまでの期間）において、現像部８１を復帰させた後の駆動時間とトナー補給部８２によるトナー補給量に基づいて、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_R（トナー残量検出部による検出結果）を所定の補正量Ｖ_Cで補正した上で、補正後のセンサー出力Ｖとトナー補給の要否を判定するための基準値Ｖ₀を比較する。
具体的には、制御部１００は、画像の印字率が高い（判定時におけるトナー補給量が大きい）ほど、補正量Ｖ_Cを小さく設定する。

画像形成装置１によれば、現像部８１を停止状態から復帰させる際に、復帰してからの駆動時間とトナー補給量に基づいて補正量Ｖ_Cが設定され、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rが補正されるので、真のトナー濃度に基づいてトナー補給が行われることとなる。したがって、図９に示すように、現像部８１内のトナー濃度が確実に所望の範囲となるようにトナー補給を行うことができる。
また、現像剤のトナー濃度が低くなりすぎて画像濃度が確保できなくなったり、トナー濃度が高くなりすぎてトナーこぼれや機内飛散が生じたりするのを確実に防止できるので、高品質の画像を形成することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、制御部１００が、現像部８１の駆動時間とトナー補給部８２によるトナー補給量に対して有効な補正量が予め設定された補正テーブル（補正情報）を参照して、補正量Ｖ_Cを設定するようにしてもよい。この場合、制御部１００は、トナー補給部８２（トナー駆動ローラー）の駆動時間に基づいてトナー補給部８２によるトナー補給量を算出する。これにより、トナー濃度検出センサー８３のセンサー出力Ｖ_Rを補正するための補正量Ｖ_Cを容易に決定することができる。

また、トナー補給の要否の判定において、センサー出力Ｖ_Rではなく、基準値Ｖ₀を補正して、センサー出力Ｖ_Rと補正後の基準値Ｖ₀’を比較するようにしてもよい。
また、本発明は、非ハイブリッド現像方式である一成分現像方式又は二成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置や、非トリクル方式の現像装置を備えた画像形成装置に適用することもできる。一成分現像方式の場合、透磁率センサーにより磁性トナーの残量が検出されることとなる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１画像形成装置
１０画像読取部
２０操作表示部
３０画像処理部
４０画像形成部
５０用紙搬送部
６０定着部
８１現像部
８２トナー補給部
８３トナー濃度検出センサー
１００制御部
４１２現像装置

Claims

トナーを含む現像剤を収容し、感光体にトナーを付着させてトナー像を形成する現像部と、
前記現像部にトナーを補給するトナー補給部と、
前記現像剤の透磁率に基づいてトナー残量を検出するトナー残量検出部と、
前記残量検出部による検出結果と予め設定された基準値を比較して、前記トナー補給部によるトナー補給の要否を判定する制御部と、を備えた画像形成装置であって、
前記制御部は、前記現像部を停止状態から復帰させた後の所定期間において、前記現像部を復帰させた後の駆動時間と、前記トナー補給部による前記駆動時間におけるトナー補給量とに基づいて、前記残量検出部による検出結果又は前記基準値を所定の補正量で補正した上で両者を比較することを特徴とする画像形成装置。
前記制御部は、判定時における前記トナー補給量が大きいほど、前記補正量を小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記現像部の駆動時間と形成される画像の印字率に対して有効な補正量が予め設定された補正情報を参照して、前記トナー補給部による補正量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記現像部の駆動時間と前記トナー補給部によるトナー補給量に対して有効な補正量が予め設定された補正情報を参照して、前記補正量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記トナー補給部の駆動時間に基づいて前記トナー補給部によるトナー補給量を算出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記駆動時間が長くなるにつれて、前記補正量を徐々に減少させることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記現像部が停止していた停止時間に基づいて、前記補正量の初期値を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記現像剤は、トナーとキャリアーを含む二成分現像剤であり、
前記トナー残量検出部は、前記現像剤のトナー濃度を検出することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の画像形成装置。