JP5963711B2 - 画像形成装置、補給制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置に補給された現像剤によって現像処理を行う画像形成装置に関し、特に、現像剤容器から現像装置に現像剤を補給することが可能な画像形成装置、及び補給制御方法に関する。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置が知られている。画像形成装置は、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置を備えている。現像装置は、内部にトナー（現像剤）を収容しており、前記静電潜像にトナーを供給することにより、前記静電潜像がトナー像として顕像化される。現像装置には、内部のトナーの濃度を検知するトナー濃度センサーと、現像装置にトナーを補給するためのトナーコンテナとが設けられている。トナー濃度センサーによって検知されたトナー濃度が基準値よりも低下すると、トナーコンテナから補給口を介してトナーが現像装置に補給される。また、現像装置の内部には、収容されるトナーを撹拌しつつ一方向へ搬送するための搬送手段が設けられている。

従来、トナーコンテナから現像装置へのトナーの補給動作は以下のようにして行われている。すなわち、トナーコンテナから現像装置へ一定量のトナーが補給されると、補給されたトナーは前記搬送手段によって前記トナー濃度センサーによる検知位置へ搬送される。前記検知位置にトナーが搬送されたタイミングで、トナー濃度センサーによってトナーの濃度が検知される。このとき検知された濃度には、補給前のトナーの濃度に加えて補給された増加分のトナーの濃度が反映される。そのため、前記タイミングで検知された濃度から現像装置におけるトナーの収容量が分かる。このときのトナー濃度が基準値未満である場合は、現像装置内のトナーの収容量が不足していることを意味する。この場合は、再び、トナーコンテナから現像装置へ一定量のトナーが補給される。そして、トナー濃度センサーにより検知された濃度が前記基準値以上となるまで前記補給動作が行われる。これにより、現像装置におけるトナーの濃度が一定に維持される（特許文献１及び２参照）。

特開平４−１９７６５号公報 特開平８−１９４３７５号公報

ところで、現像装置に収容されたトナーは、樹脂で構成されているため、湿度や温度が変化すると粘度は変化する。また、トナーに添加されている酸化チタンの微粒子やシリカの微粒子が経年劣化するとトナーの流動性は低下する。また、高温度又は高湿度の環境に置かれた画像形成装置では、粘度が高くなったトナーが前記搬送手段に付着する。いずれの場合も、前記搬送手段によるトナーの搬送速度を変動させる要因である。前記搬送手段によるトナーの搬送速度が変わると、現像装置に補給されたトナーが前記検知位置に到達するタイミングにずれが生じる。例えば、前記搬送手段による搬送速度が低下した場合は、補給されたトナーが前記検知位置に到達するまえにトナー濃度センサーよって濃度が検知されてしまう。このときに検知された濃度には、補給された増加分のトナーの濃度が反映されていない。したがって、実際にはトナーが補給されているにもかかわらず、再びトナーが補給されてしまい、トナーが現像装置に過剰委に補給される結果となる。トナーの過補給は、前記静電潜像のトナー像の濃度に影響して、画像品質の低下を招くことになる。なお、特許文献２には、トナーの過補給が生じないように搬送手段の搬送能力を制御する

本発明の目的は、搬送手段によるトナーの搬送速度の変動に起因する過補給を防止することが可能な画像形成装置及び補給制御方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、搬送手段と、検知手段と、補給手段と、補給制御手段と、測定手段と、変更手段と、を具備する。前記搬送手段は、現像剤補給口から現像装置の内部に補給された現像剤を前記現像剤補給口から隔てられた検知位置へ搬送する。前記検知手段は、前記検知位置における現像剤の濃度を検知する。前記補給手段は、駆動されることにより前記現像剤補給口へ現像剤を補給する。前記補給制御手段は、予め定められた駆動時間だけ前記補給手段を駆動し前記駆動時間の経過後に予め定められた停止時間だけ前記補給手段を停止する補給動作を、前記検知手段によって検知された濃度が基準値以上になるまで行う。前記測定手段は、前記現像装置に現像剤が補給されてから補給された現像剤が前記搬送手段によって前記検知位置に到達するまでの搬送時間を測定する。前記変更手段は、前記補給制御手段による前記停止時間を前記測定手段によって測定された前記搬送時間に変更する。

本発明の他の局面に係る補給制御方法は、駆動されることにより現像装置の内部へ現像剤を補給する補給手段を備えた現像装置に適用され、前記現像装置における現像剤の濃度が基準値以上になるまで、予め定められた駆動時間だけ前記補給手段を駆動し前記駆動時間の経過後に予め定められた停止時間だけ前記補給手段を停止する補給動作を行う方法である。この補給制御方法は、第１ステップ乃至第３ステップを含む。第１ステップは、前記現像装置の内部に補給された現像剤を現像剤補給口から隔てられた所定位置へ搬送する。第２ステップは、前記現像装置に現像剤が補給されてから補給された現像剤が前記第１ステップにおける搬送によって前記所定位置に到達するまでの搬送時間を測定する。第３ステップは、前記補給制御手段による前記停止時間を前記第２ステップで測定された前記搬送時間に変更する。

本発明によれば、搬送手段の搬送能力を変更することなく、搬送手段によるトナーの搬送速度の変動に起因する過補給を防止できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図。 現像装置の斜視図。 現像装置の構成を示す断面図。 現像装置の搬送手段の構成を示す図。 制御部及び現像装置の構成を示すブロック図。 制御部が実行する補給制御の手順の一例を示すフローチャート。 制御部が実行する時間変更処理の手順の一例を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。

＜画像形成装置１００の概略構成＞
まず、本発明の実施形態の画像形成装置１００の概略構成について説明する。図１に示されるように、画像形成装置１００は、画像読取部１、ＡＤＦ（Automatic Document Feeder）２、画像形成部３、給紙部４、制御部５、及び操作表示部６等を備えている。操作表示部６は、制御部５からの制御指示に従って各種の情報を表示し、ユーザー操作に応じて制御部５に各種の情報を入力するタッチパネル等である。ここで、図１（Ａ）は、画像形成装置１００の正面図であり、図１（Ｂ）は、画像読取部１の平面図である。なお、説明の便宜上、画像形成装置１００が使用可能に設置された状態の鉛直方向を上下方向７と定義し、操作表示部６が設けられている側を手前側（正面）として前後方向８を定義し、画像形成装置１００の正面を基準に左右方向９を定義する。また、画像形成装置１００は、本発明の画像形成装置の一例に過ぎず、本発明の画像形成装置は、プリンター、ＦＡＸ装置、複写機等であってもよい。

画像読取部１は、用紙Ｐから画像データを取得する。画像読取部１は、用紙カバー２Ａ、コンタクトガラス１１、読取ユニット１２、ミラー１３、ミラー１４、光学レンズ１５、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）１６等を備えた画像読取手段である。コンタクトガラス１１は、画像読取部１の上面に設けられており、画像形成装置１００の画像読取対象となる用紙Ｐが載置される透明な用紙台である。

用紙カバー２Ａは、必要に応じてコンタクトガラス１１を覆うものである。そして、画像読取部１は、制御部５によって制御されることによって、コンタクトガラス１１上に載置された用紙Ｐから画像を読み取る。

読取ユニット１２は、ＬＥＤ光源１２１及びミラー１２２を備えており、ステッピングモーター等の移動機構（不図示）によって副走査方向（図１における左右方向９）へ移動可能に構成されている。そして、前記移動機構によって読取ユニット１２が副走査方向に移動されると、ＬＥＤ光源１２１からコンタクトガラス１１に向けて照射される光が副走査方向に走査される。

ＬＥＤ光源１２１は、画像形成装置１００の主走査方向（図１における前後方向８）に沿って配列された多数の白色ＬＥＤを備えている。ＬＥＤ光源１２１は、コンタクトガラス１１上の読取位置１２Ａにある用紙Ｐに向けて１ライン分の白色光を照射する。なお、読取位置１２Ａは、読取ユニット１２の副走査方向への移動に伴って副走査方向へ移動する。

ミラー１２２は、ＬＥＤ光源１２１から読取位置１２Ａにある用紙Ｐに光を照射したときの反射光をミラー１３に向けて反射させる。そして、ミラー１２２で反射した光は、ミラー１３及びミラー１４によって光学レンズ１５に導かれる。光学レンズ１５は、入射した光を集光してＣＣＤ１６に入射させる。

ＣＣＤ１６は、受光した光をその光量に応じた電気信号（電圧）に変換して制御部５に出力する光電変換素子である。具体的には、ＣＣＤ１６は、ＬＥＤ光源１２１から光が照射されたときに用紙Ｐから反射した光に基づいて用紙Ｐの画像に対応する電気信号に基づいて画像データを生成する。

ＡＤＦ２は、用紙カバー２Ａに設けられている。ＡＤＦ２は、用紙トレイ２１、給送機構２２、複数の搬送ローラー２３、用紙押さえ２４、及び排紙部２５等を備えた自動原稿送り装置である。ＡＤＦ２は、給送機構２２及び搬送ローラー２３各々を不図示のステッピングモーターで駆動させることによって、用紙トレイ２１にセットされた用紙Ｐをコンタクトガラス１１上の読取位置１２Ａを通過させて排紙部２５まで搬送させる。この際に、画像読取部１によって読取位置１２Ａを通過する用紙Ｐの画像が読み取られる。

用紙押さえ２４は、コンタクトガラス１１上の読取位置１２Ａの上方に用紙Ｐが通過できる間隔を隔てた位置に設けられている。用紙押さえ２４は、主走査方向に長尺状に形成されており、その下面（コンタクトガラス１１側の面）には白色のシートが貼り付けられている。画像形成装置１００では、前記白色のシートの画像データが白色基準データとして読み取られる。前記白色基準データは、周知のシェーディング補正等で用いられる。

画像形成部３は、画像読取部１で読み取られた画像データ、又は外部のパーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいて画像形成処理（印刷処理）を実行する電子写真方式の画像形成手段である。画像形成部３は、感光体ドラム３１、帯電装置３２、ＬＳＵ（Laser Scanner Unit）３３、現像装置３４（現像装置の一例）、転写ローラー３５、除電装置３６、定着ローラー３７、加圧ローラー３８、及びトナーコンテナ３９等を備えている。また、画像形成部３は、ステッピングモーター７７及びステッピングモーター８７（図５参照）を備えている。

画像形成部３では、給紙部４から給送された用紙Ｓに以下の手順で画像が形成され、画像形成後の用紙Ｓは排紙トレイ４０に排紙される。具体的には、まず、帯電装置３２によって感光体ドラム３１が所定の電位に一様に帯電される。次に、ＬＳＵ３３によって感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム３１上の静電潜像は現像装置３４によってトナー像として現像（可視像化）される。続いて、感光体ドラム３１に形成されたトナー像は転写ローラー３５によって用紙Ｓに転写される。その後、用紙Ｓに転写されたトナー像は、その用紙Ｓが前記定着ローラー３７及び前記加圧ローラー３８の間を通過して排出される際に前記定着ローラー３７で加熱されて用紙Ｓに溶融定着する。感光体ドラム３１の電位は除電装置３６で除電される。なお、現像装置３４の詳細については後述する。

給紙部４は、画像形成部３において画像が形成される用紙Ｓを給送する。給紙部４は、不図示のカセット装着部に装着された不図示の給紙カセットに載置された複数の用紙Ｓを一枚ずつ画像形成部３に給送する。

次に、図５を参照して、制御部５の概略機能について説明する。制御部５は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、ＥＥＰＲＯＭ５４、モータードライバー５５等を有している。制御部５は、ＲＯＭ５２に記憶された所定の制御プログラムをＣＰＵ５１で実行することによって、画像形成装置１００を統括的に制御する。具体的に、ＲＯＭ５２には、画像を形成する画像形成処理プログラムや、ステッピングモーター７７，８７を駆動させる駆動制御プログラムなどが予め記憶されている。また、ＲＯＭ５２には、後述する補給制御（図６参照）を実行するための補給制御プログラム、及び、後述する時間変更処理（図７参照）を実行するための時間変更処理プログラムが予め記憶されている。

ＲＡＭ５３は揮発性の記憶手段、ＥＥＰＲＯＭ５４は不揮発性の記憶手段であって、ＣＰＵ５１が実行する各種の処理の一時記憶メモリーとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ５４には、後述する補給制御に用いられる駆動時間Ｔ１及び停止時間Ｔ２が記憶されている。なお、停止時間Ｔ２は、後述する時間変更処理によって変更される対象でもある。また、ＥＥＰＲＯＭ５４には、後述の補給制御に用いられる濃度閾値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、設定枚数が記憶されている。ここで、前記濃度閾値Ｖ１は、補給制御において現像剤の補給を行うかどうかを判定するための閾値である。また、前記濃度閾値Ｖ２は、補給制御においてトナーコンテナ３９の交換を行うかどうかを判定するための閾値である。また、前記濃度閾値Ｖ３は、時間変更処理において補給された現像剤がトナー濃度センサー６７の検知位置まで到達したかどうかを判定するための閾値である。また、前記設定枚数は、補給制御においてトナー交換メッセージを出力するかどうかを判定するための閾値である。

モータードライバー５５は、ＣＰＵ５１の制御によってステッピングモーター７７，８７を駆動させる。制御部５には、ステッピングモーター７７，８７が接続されており、ＣＰＵ５１からの制御信号に基づいてモータードライバー５５によって駆動制御される。また、制御部５には現像装置３４が備える後述のトナー濃度センサー６７が接続されており、トナー濃度センサー６７で検知されて出力される出力信号（電圧信号）が制御部５に入力される。この出力信号はトナー濃度センサー６７の検知対象であるトナーの濃度を示しており、制御部５は前記出力信号を受けると、出力信号に応じたトナー濃度を認識する。なお、制御部５は、集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）等の電子回路により構成されてもよく、画像形成装置１００を統括的に制御するメイン制御部と別に設けられた制御部であってもよい。

＜現像装置３４の構成＞
次に、図２乃至図５を参照して、現像装置３４について詳細に説明する。ここで、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。図４（Ａ）は、現像装置３４の右側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

現像装置３４は、磁性を有するトナーを主たる現像剤とする一成分からなる所謂一成分性の現像剤を用いて現像するものである。図２に示されるように、現像装置３４は、前後方向８に長い形状に形成されている。現像装置３４の筐体６０の上壁には、補給口７０（現像剤補給口の一例）が形成されている。補給口７０は、筐体６０において後方側の端部の近傍に設けられている。現像装置３４にトナーコンテナ３９（現像剤容器の一例、図４（Ａ）参照）が装着されている。トナーコンテナ３９は、補給口７０を通じて現像装置３４の内部に補給される現像剤を収容する容器である。このトナーコンテナ３９は、画像形成部３に対して着脱可能に構成されている。トナーコンテナ３９が画像形成部３に装着された状態で、トナーコンテナ３９から補給口７０へ現像剤を補給可能となる。画像形成部３は、トナーコンテナ３９が装着されたときに、その装着を検知する検知機構を有する。前記検知機構としては、例えば、装着時にオン信号を出力するスイッチが考えられる。また、前記検知機構は、トナーコンテナ３９にメモリーが設けられており、装着時に制御部５のＣＰＵ５１によってメモリーの内容が読み取られるような機構であってもよい。

図４（Ａ）に示されるように、トナーコンテナ３９には、スパイラル形状の補給ローラー８６（補給手段の一例）が設けられている。補給ローラー８６は、軸周りに螺旋形状の羽が設けられている。補給ローラー８６は、トナーコンテナ３９の内部に設けられており、より詳細には、トナーコンテナ３９の長手方向（前後方向８）の両端の側壁に回転可能に支持されている。図５に示されるように、補給ローラー８６は、ギヤ７８Ｂを介してステッピングモーター８７に接続されている。ステッピングモーター８７は、ギヤ８８を介して回転駆動力を供給して、補給ローラー８６を回転させる。つまり、ステッピングモーター８７が回転駆動されることにより、補給ローラー８６が回転駆動される。補給ローラー８６が回転駆動されると、トナーコンテナ３９内の現像剤が補給口７０側へ撹拌されながら搬送される。これにより、現像剤が補給口７０へ案内されて、補給口７０から現像装置３４の内部へ補給される。

また、現像装置３４には、補給口７０を開閉するためのシャッター６９が設けられている。シャッター６９は、トナーコンテナ３９が現像装置３４に装着されたときに開けられる。シャッター６９には、ソレノイド８１が取り付けられている。ソレノイド８１が通電されたときに突出するプランジャーが筐体６０の垂直リブ８２に当接して押しつける。これにより、その反動力によってシャッター６９が補給口７０を閉じる方向へ移動する。

図３に示されるように、現像装置３４は、現像剤貯留部６３、スクリューフィーダー６４Ａ（搬送手段の一例）、スクリューフィーダー６４Ｂ、トナー濃度センサー６７（検知手段の一例）、現像ローラー６１、磁気ローラー６２、現像剤規制ブレード７１などを備えている。これらは現像装置３４の筐体６０の内部に設けられている。現像剤貯留部６３は、筐体６０の底部分に形成されており、筐体６０と一体に構成されている。現像剤貯留部６３は、トナーコンテナ３９から補給された現像剤が貯留（収容）される容器である。現像剤担持体である磁気ローラー６２は、現像剤貯留部６３の上方に配置される。トナー担持体である現像ローラー６１は、磁気ローラー６２の斜め上方位置で磁気ローラー６２に対向配置される。現像剤規制ブレ−ド７１は、磁気ローラー６２に対向して配置される。

図５に示されるように、現像ローラー６１、磁気ローラー６２、スクリューフィーダー６４Ａ、及びスクリューフィーダー６４Ｂは、ギヤ７８を介してステッピングモーター７７に接続されている。ステッピングモーター７７は、ギヤ７８を介して回転力を供給してスクリューフィーダー６４Ａ、スクリューフィーダー６４Ｂ、現像ローラー６１、及び磁気ローラー６２を連動して回転させる。

ステッピングモーター７７は、制御部５の制御によって、現像が行われる現像時に正回転方向（図３の矢印９１，９２の方向）へ、現像ローラー６１及び磁気ローラー６２を回転させる。これに連動してスクリューフィーダー６４Ａ、及びスクリューフィーダー６４Ｂもギヤ７８によって定められた正回転方向（図３及び図４の矢印９３，９４の方向）へ回転する。これにより、感光体ドラム３１に現像剤が供給される。また、ステッピングモーター７７は、制御部５の制御によって、現像が行われていない非現像時に前記正回転方向とは逆向きの逆回転方向（図３の前記矢印９１，９２とは逆向きの方向）へ、現像ローラー６１及び磁気ローラー６２を回転させる。これに連動して、スクリューフィーダー６４Ａ、及びスクリューフィーダー６４Ｂもギヤ７８によって定められた逆回転方向（図３及び図４の矢印９３，９４とは逆向きの方向）へ回転する。これにより、前記正回転方向の回転では撹拌できないような場所で滞留している現像剤や沈殿している現像剤を撹拌させることができる。

図４（Ｂ）に示されるように、現像剤貯留部６３は、現像装置３４の長手方向（前後方向８）に延びる２つの隣り合う現像剤貯留室６３Ａ，６３Ｂを含む。現像剤貯留室６３Ａ，６３Ｂそれぞれは、前後方向８に長い円筒状の形状に形成されている。現像剤貯留室６３Ａ，６３Ｂは、筐体６０に一体に形成されており、前後方向８に延びる仕切り板１１１によって互いに仕切られている。ただし、完全に仕切り分けられているのではなく、図４（Ｂ）に示されるように、前後方向８における両端部には仕切り板１１１が設けられていない。具体的には、現像剤貯留室６３Ａ，６３Ｂそれぞれの両端部は連通路１１２，１１３によって互いに連通されている。

現像剤貯留室６３Ａ，６３Ｂそれぞれには、スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂが収容されている。スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂは、合成樹脂によって構成されている。スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂには、軸周りに螺旋形状の羽が設けられている。スクリューフィーダー６４Ａは、現像剤貯留室６３Ａの長手方向の両端壁で回転可能に支持されている。また、スクリューフィーダー６４Ｂは、現像剤貯留室６３Ｂの長手方向の両端壁で回転可能に支持されている。これにより、スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂは、現像剤貯留室６３Ａ，６３Ｂの内部で回転することができる。スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂは、ステッピングモーター７７からギヤ７７を経て供給された回転駆動力を受けて回転される。スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂが回転されることにより、補給口７０から現像剤貯留室６３Ａに補給された現像剤を補給口６９からトナー濃度センサー６７側へ撹拌させながら搬送する。スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂそれぞれの回転方向は互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、現像剤貯留室６３Ａ及び現像剤貯留室６３Ｂ間を撹拌されつつ、図４（Ｂ）の矢印９６で示される方向へ循環搬送される。この撹拌により、現像剤に電荷を持たせることができる。

磁気ローラー６２は、現像装置３４の長手方向（前後方向８）に沿って配設されている。磁気ローラー６２は、現像時に図３における時計回転方向（図３の矢印９２の方向）へ回転される。磁気ローラー６２の内部には、固定式の所謂磁石ロール（不図示）が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極７３、規制極７４、及び主極７５を有する。汲上極７３は現像剤貯留部６３に対向し、規制極７４は現像剤規制ブレード７１に対向し、主極７５は現像ローラー６１に対向するように配置されている。

磁気ローラー６２は、汲上極７３の磁力によって現像剤貯留部６３から現像剤をその磁気ローラー周面６２Ａ上に磁気的に汲み上げる。汲み上げられた現像剤は、磁気ローラー周面６２Ａ上に磁気的に現像剤層（磁気ブラシ層）として保持され、磁気ローラー６２の回転に伴って現像剤規制ブレード７１へ向けて搬送される。

現像剤規制ブレード７１は、磁気ローラー６２の回転方向から見て現像ローラー６１よりも上流側に配置され、磁気ローラー周面６２Ａに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード７１は、磁気ローラー６２の前後方向８に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、筐体６０に取り付けられている。また、現像剤規制ブレード７１は、磁気ローラー周面６２Ａとの間で所定の寸法の規制ギャップ７２を形成する規制面７１Ａ（つまり現像剤規制ブレード７１の先端面）を有する。

磁性材料から形成された現像剤規制ブレード７１は、磁気ローラー６２の規制極７４によって磁化される。これにより、現像剤規制ブレード７１の規制面７１Ａと規制極７４との間、つまり規制ギャップ７２に磁路が形成される。汲上極７３によって磁気ローラー周面６２Ａ上に付着した現像剤層が、磁気ローラー６２の回転に伴って規制ギャップ７２内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップ７２において規制される。これにより、磁気ローラー周面６２Ａ上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。

現像ローラー６１は、現像装置３４の長手方向（前後方向８）に沿って、且つ、磁気ローラー６２に対して平行に延びるように配設されている。現像ローラー６１は、現像時に図３における時計回転方向（図３の矢印９１の方向）へ回転される。現像ローラー６１は、磁気ローラー周面６２Ａ上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から現像剤を受け取ってトナー層を現像ローラー周面６１Ａで担持する。現像が行なわれる現像時には、トナー層のトナーが感光体ドラム３１の周面に供給される。

現像ローラー６１および磁気ローラー６２は、ステッピングモーター７７によって回転される。現像ローラー周面６１Ａと磁気ローラー周面６２Ａとの間には、所定の寸法の隙間７６（図３参照）が形成されている。隙間７６は例えば約１３０μｍに設定されている。現像ローラー６１は、筐体６０に形成された開口を通して感光体ドラム３１に臨むように配置されている。現像ローラー周面６１Ａと前記感光体ドラム３１の周面との間にも所定の寸法の隙間（例えば約１１０μｍ）が形成されている。

図３及び図４に示されるように、トナー濃度センサー６７は、筐体６０の右側面に設けられている。トナー濃度センサー６７は、現像剤貯留室６３Ａにおける所定の検知位置における現像剤の濃度を検知する。トナー濃度センサー６７は、筐体６０において、補給口７０から前方へ隔てられた位置に取り付けられている。具体的には、トナー濃度センサー６７は、筐体６０において前方側の端部の近傍に設けられている。トナー濃度センサー６７は、現像剤貯留室６３Ａの内部の現像剤の透磁率を測定し、その透磁率に応じた電圧レベルの出力信号（電圧信号）を制御部５に出力する。現像処理によって現像剤が消費されると透磁率も変化する。例えば、現像剤が減少すると、現像剤の透磁率が低下し、出力信号の電圧レベルも低下する。一方、現像剤が増加すると、現像剤の透磁率が上がり、出力信号の電圧レベルも上がる。トナー濃度センサー６７は、検知された透磁率に応じた出力信号（電圧信号）を制御部５に出力する。制御部５は、入力された出力信号に基づいて、現像剤のトナー濃度を判定する。このように、制御部５は、一成分性の現像剤の透磁率をトナー濃度センサー６７によって検知することによって現送剤の濃度を検知する。なお、トナー濃度センサー６７は、現像剤の濃度を判定する制御基板が組み込まれたものであってもよい。

現像剤の濃度は、現像剤の残量に応じて異なる。そのため、制御部５は、現像剤の濃度を検知することによって現像剤貯留部６３Ａ内の現像剤の残量を検知することができる。つまり、制御部５は、現像剤の濃度をトナー濃度センサー６７によって取得し、その現像剤の濃度に基づいて現像剤の残量を検知できる。また、制御部５は、検知された濃度が所定の濃度閾値Ｖ１（基準値）未満になると、補給口７０を通じて、トナーコンテナ３９から現像装置３４へ現像剤を供給する。このようにして、制御部５は、現像装置３４内の現像剤の濃度（現像剤の収容量）が一定範囲内に保つようにする。

ところで、現像剤貯留室６３に収容された現像剤の主たる成分であるトナーは樹脂で構成されている。そのため、湿度や温度が変化すると粘度が変化する。また、現像剤に添加されている酸化チタンの微粒子やシリカの微粒子が経年劣化すると現像剤の流動性が低下する。この場合、スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂによる現像剤の搬送速度が低下する。また、高温度又は高湿度の環境に置かれることによりトナーの粘度が高くなると、トナーがスクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂの羽に付着し、或いは、現像剤貯留室６３の内壁に付着して、更に搬送速度が低下することになる。このような搬送速度の低下は、後述する補給制御による現像剤の補給動作に影響する。具体的には、制御部５は、補給口７０から補給された現像剤の濃度がトナー濃度センサー６７によって検知されたタイミングで、更なる補給を行うかどうかを判定する。しかしながら、現像剤の搬送速度が低下すると、補給された現像剤の濃度がタイミング良くトナー濃度センサー６７によって検知されなくなる。この場合、制御部５は、現像剤の補給が不足していると誤認して、更に現像剤を補給する指令を出すことになり、その結果、現像剤の過補給が生じる。そこで、本実施形態では、制御部５によって後述の時間変更処理が行われることによって、前記過補給の発生を防止している。以下、現像剤の補給制御、及び時間変更処理について詳細に説明する。

＜補給制御・時間変更処理＞
以下、図６及び図７を参照して、制御部５によって実行される現像剤の補給制御の手順、及び時間変更処理の手順とともに、本発明の補給制御方法について説明する。図６及び図７のフローチャートにおいてステップＳ１、Ｓ２、・・・は処理手順（ステップ）番号を表している。なお、以下の補給制御では、スクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂが回転されているものとする。また、以下の時間変更処理では、トナーコンテナ３９の交換によりスクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂの回転が停止されるものとする。

＜補給制御＞
まず、図６を参照して補給制御について説明する。ステップＳ１において、制御部５は、トナー濃度センサー６７の出力信号が濃度閾値Ｖ１未満であるかどうかを判定する。ここで、濃度閾値Ｖ１は、トナーコンテナ３９から現像剤を補給するかどうかを判定するための閾値である。一定の画質を維持するのに必要な最小限の量の現像剤の濃度値が前記濃度閾値Ｖ１に定められている。前記濃度閾値Ｖ１は、ＥＥＰＲＯＭ５４に記憶されており、制御部５は、トナー濃度センサー６７の出力信号が示す濃度値（以下「センサー出力値」と称する。）と前記濃度閾値Ｖ１とを比較して判定する。ステップＳ１において、前記センサー出力値が濃度閾値Ｖ１未満であると判定された場合は、現像剤貯留室６３に十分な量の現像剤があることを意味する。この場合は、前記センサー出力値が濃度閾値Ｖ１未満になるまでステップＳ１の判定処理が繰り返される。

ステップＳ１において、前記センサー出力値が濃度閾値Ｖ１未満であると判定されると、制御部５は、ステップＳ２以降の処理を行うことにより、現像剤の補給動作を行う。具体的には、制御部５は、トナー濃度センサー６７によって検知された濃度が濃度閾値Ｖ１以上になるまで、予め定められた駆動時間Ｔ１だけ補給ローラー８６を回転駆動させ、駆動時間Ｔ１が経過してから予め定められた停止時間Ｔ２だけ補給ローラー８６を停止させて、現像剤を現像装置３４に補給する補給動作の制御を行う。このような処理を行う制御部５は、本発明の補給制御手段の一例である。ここで、前記駆動時間Ｔ１は、現像剤の補給が開始されてから補給が停止するまでの時間である。つまり、補給ローラー８６を駆動させる時間である。また、前記停止時間Ｔ２は、制御部５による補給動作が継続されるときに、現像剤の補給を停止させる時間であり、つまり、補給が停止してから次の再補給が開始されるまでの時間である。この停止時間Ｔ２は、補給された現像剤がトナー濃度センサー６７によって検知される位置まで到達するのに要する到達時間として設定されたものである。前記停止時間Ｔ２は、後述の時間変更処理によって、スクリューフィーダー６４Ａ，６４による搬送速度が低下して実際の前記到達時間が変動した場合に変更される。

以下、ステップＳ２以降の手順について説明する。次のステップＳ２では、制御部５は、現像装置３４へ現像剤を補給する。つまり、制御部５は、ステッピングモーター８７を回転駆動させて、補給ローラー８６を回転させる。これにより、トナーコンテナ３９内の現像剤が補給口７０から現像剤貯留室６３Ａに補給される。つまり、制御部５は、補給ローラー８６を回転させることにより、現像剤貯留室６３Ａへの現像剤の補給を開始する。本実施形態では、ステップＳ２では、ステッピングモーター８７は、予め定められた駆動時間Ｔ１だけ回転駆動される。つまり、ステッピングモーター８７の駆動後、前記駆動時間Ｔ１が経過すると、制御部５は、ステッピングモーター８７を停止させて、補給ローラー８６の回転を停止する。これは、現像剤の補給量を常に一定の量にするためである。前記駆動時間Ｔ１は、補給ローラー８６による搬送量やステッピングモーター８７の回転数などによって定められる要素である。

次のステップＳ３では、制御部５は、ステッピングモーター８７の駆動が停止してからの経過時間のカウント（計時）を開始する。つまり、制御部５は、現像剤の補給が終了してから（駆動時間Ｔ１が経過してから）の経過時間のカウントを開始する。カウントされた時間（カウント値）はＲＡＭ５３に記憶される。

次のステップＳ４では、制御部５は、前記停止時間Ｔ２を経過したかどうかを判定する。ここで、前記停止時間Ｔ２が経過したと判定された場合は、制御部５は、次のステップＳ５において、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ１以上になったかどうかを判定する。ここで、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ１以上である場合は、現像剤貯留室６３に十分な量の現像剤が補給されたことあることを意味する。この場合、制御部５は補給動作を停止して、一連の補給制御を終了する。一方、ステップＳ４において、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ１未満であると判定された場合は、制御部５は、ステップＳ６に進む。

次のステップＳ６では、制御部５は、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ２（＜Ｖ１）未満であるかどうかを判定する。ここで、濃度閾値Ｖ２は、当該補給制御においてトナーコンテナ３９の交換を行うかどうかを判定するための閾値である。トナーコンテナ３９内の現像剤がなくなった場合は、ステップＳ２以降の処理を行っても現像剤は補給されない。そのため、前記濃度閾値Ｖ２は、前記濃度閾値Ｖ１よりも若干小さい値に設定されている。ここで、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ２以上である場合は、補給量が不足していることを意味するため、制御部５は、ステップＳ２に戻って再びステップＳ２以降の処理を繰り返す。つまり、制御部５は、ステップＳ２以降の現像剤の補給動作を継続する。一方、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ２未満である場合は、トナーコンテナ３９の現像剤が無いことを意味する。この場合は、次のステップＳ７において、予め定められた設定枚数の画像形成が行われたことを条件に、制御部５は、トナーコンテナ３９の交換メッセージを操作表示部６に出力する（Ｓ８）。なお、制御部５は、画像形成される度に印刷枚数をカウントすることにより、ステップＳ７以降に印刷された枚数が前記設定枚数に達したかどうかを判定可能である。

＜時間変更処理＞
続いて、図７を参照して時間変更処理について説明する。ステップＳ２１において、制御部５は、トナーコンテナ３９の交換時期であるかどうかを判定する。かかる判定は、ステップＳ７における判定結果に基づいて判定可能である。その後、制御部５は、トナーコンテナ３９が新しいトナーコンテナ３９（つまり現像剤が充満されたトナーコンテナ３９）に交換されたかどうかを判定する（Ｓ２２）。かかる判定は、新しいトナーコンテナ３９が装着されたときに入力されるスイッチ信号、或いは、トナーコンテナ３９に搭載されたメモリーから読み出された情報に基づいて判定可能である。ここで、トナーコンテナ３９が交換されたと判定されると、制御部５は、現像装置３４へ現像剤を補給する。つまり、制御部５は、ステッピングモーター８７を回転駆動させて、補給ローラー８６を駆動時間Ｔ１だけ回転させる（Ｓ２３）。これにより、トナーコンテナ３９内の現像剤が補給口７０から現像剤貯留室６３Ａに補給される。また、制御部５は、ステッピングモーター７７を回転駆動してスクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂを回転させる（Ｓ２４）。これにより、補給口７０から現像剤貯留室６３に収容された現像剤がトナー濃度センサー６７へ向けて搬送される。このように、現像剤貯留室６３Ａに補給された現像剤を補給口７０からトナー濃度センサー６７へ向けて搬送するステップＳ２３，Ｓ２４は、本発明の補給制御方法の第１ステップに相当する。

次のステップＳ２５〜Ｓ２７では、制御部５は、現像装置３４の現像剤貯留室６３Ａに現像剤が補給されてから、補給された現像剤が補給ローラー８６によってトナー濃度センサー６７の検知位置に到達するまでの搬送時間を測定する。本実施形態では、前述したように、ステップＳ２２において、トナーコンテナ３９が新たなトナーコンテナ３９に取り替えられたことを条件に、ステップＳ２５〜Ｓ２７の処理が行われることにより、前記搬送時間が測定される。

具体的には、ステップＳ２５において、制御部５は、ステップＳ２３においてステッピングモーター８７の駆動が開始されてからの経過時間のカウント（計時）を開始する。つまり、制御部５は、現像剤が補給されはじめてからの経過時間のカウントを開始する。カウントされた時間（カウント値）はＲＡＭ５３に記憶される。次のステップＳ２６では、制御部５は、前記センサー出力値が予め定められた濃度閾値Ｖ３以上であるかどうかを判定する。そして、ステップＳ２７では、前記センサー出力値が前記濃度閾値Ｖ３以上であると判定された場合に、経過時間のカウントを停止して、これまでのカウント値から測定時間を算出する。つまり、制御部５は、ステップＳ２５〜Ｓ２７において、現像剤貯留室６３Ａに現像剤が補給されてからトナー濃度センサー６７によって予め定められた濃度閾値Ｖ３以上の濃度が検知されるまでの時間（搬送時間）を測定する。このように、前記搬送時間を測定するステップＳ２５〜Ｓ２７は、本発明の補給制御方法の第２ステップに相当する。

ここで、前記濃度閾値Ｖ３は、当該時間変更処理において補給された現像剤がトナー濃度センサー６７の検知位置まで到達したかどうかを判定するための閾値である。この濃度閾値Ｖ３は、例えば、トナーコンテナ３９の交換直前におけるトナー濃度センサー６７の出力値とすることができる。交換直前の現像剤貯留室６３Ａ内の現像剤量は極めて少ない状態であり、このときの前記センサー出力値を前記濃度閾値Ｖ３とすることにより、現像剤の補給後の出力値との差が明確になる。これにより、現像剤が補給されて、前記センサー出力値が増加したことを確実に判定することができる。つまり、補給された現像剤がトナー濃度センサー６７の検知位置まで到達したことを確実に判定できる。また、交換直前の現像剤量にばらつきがある場合に鑑みて、例えば、前記濃度閾値Ｖ３として、トナーコンテナ３９が交換される直前の所定期間内にトナー濃度センサー６７によって得られた複数の前記センサー出力値の平均値を採用することも可能である。また、前記濃度閾値Ｖ３として、トナーコンテナ３９が交換される直前の所定枚数の印刷時にトナー濃度センサー６７によって得られた前記センサー出力値の平均値を採用することも可能である。

そして、ステップＳ２８では、制御部５は、前記停止時間Ｔ２を、ステップＳ２７において算出された前記搬送時間、つまり、実際に現像剤の搬送に要した搬送時間に基づいて変更する。具体的には、制御部５は、前記搬送時間から前記駆動時間Ｔ１を減算した値に前記停止時間Ｔ２を変更する。このような変更処理を行う制御部５が本発明の変更手段の一例である。また、停止時間Ｔ２を前記搬送時間に変更するステップＳ２８が、本発明の補給制御方法の第３ステップに相当する。

＜実施形態の効果＞
上述の実施形態においては、トナーコンテナ３９が交換されたタイミングで、補給後の現像剤の実際の搬送時間が測定され、測定された前記搬送速度が前記設定時間Ｔ１に変更される。そのため、環境の変化などによってスクリューフィーダー６４Ａ，６４Ｂによる現像剤の搬送速度が低下した場合でも、現像剤がトナー濃度センサー６７の検知位置に到達するまでに要する時間が設定時間Ｔ１に設定される。したがって、補給された現像剤がトナー濃度センサー６７によって検知されないまま現像剤の再補給が行われるという無駄な動作がなくなり、その結果、この無駄な動作による現像剤の過補給が防止される。また、上述の実施形態のように、スクリューフィーダー６４Ａ、スクリューフィーダー６４Ｂ、現像ローラー６１、及び磁気ローラー６２が連動して回転する構成では、スクリューフィーダー６４Ａだけの回転速度を変更することができないので、このような構成に本発明は好ましく適用される。つまり、スクリューフィーダー６４Ａの回転速度を変更しなくても、現像剤の過補給を防止できる。

＜実施形態の変形例＞
なお、上述の実施形態の説明では、現像装置３４が有するトナー濃度センサー６７の出力波形の周期に基づいて現像装置３４を識別する例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、既存のトナー濃度センサー６７を利用せずに、トナー濃度センサー６７と同じ構成の別のセンサーであって、現像剤の透磁率を検知可能なセンサーを設け、このセンサーを用いて現像剤の濃度を検知してもよい。また、現像剤の濃度を検知する検知手段としてトナー濃度センサー６７を例示したが、例えば、光学的に現像剤の濃度を検知するセンサーや、電気抵抗などによって現像剤を検知するセンサー、或いは圧電方式によって現像剤を検知するセンサーなどを適用することも可能である。また、上述の実施形態では、一成分性の現像剤を用いて現像処理する現像装置３４を例示したが、現像装置３４は、二成分性の現像剤を用いるものであってもよい。

また、上述の実施形態では、トナーコンテナ３９が交換されたタイミングで補給後の現像剤の実際の搬送時間を測定する例を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、スクリューフィーダー６４Ａによる現像剤の搬送速度に影響を与える環境変化（例えば、温度変化や湿度変化など）が生じたことを条件に、前記搬送時間を測定するようにしてもよい。

本発明の範囲は、請求項の記載に先行する詳細な説明ではなく、添付の請求項の記載により定義されるので、本明細書に記載の実施形態は、例示に過ぎず、かつ非限定的であると理解されたい。従って、特許請求の範囲から逸脱しない変更の全て、または均等物が、特許請求の範囲に含まれる。

１００：画像形成装置
３:画像形成部
５:制御部
３１:感光体ドラム
３４:現像装置
３９:トナーコンテナ
５２：ＲＯＭ
５４：ＥＥＰＲＯＭ
６０:筐体
６１:現像ローラー
６２:磁気ローラー
６３：現像剤貯留部
６３Ａ，６３Ｂ:現像剤貯留室
６４Ａ，６４Ｂ：スクリューフィーダー
６７：トナー濃度センサー
７７：ステッピングモーター
７８：ギヤ
８７：ステッピングモーター
８８：ギヤ７９：支持部

Claims (6)

1. 現像剤補給口から現像装置の内部に補給された現像剤を前記現像剤補給口から隔てられた検知位置へ搬送する搬送手段と、
   前記検知位置における現像剤の濃度を検知する検知手段と、
   駆動されることにより前記現像剤補給口へ現像剤を補給する補給手段と、
   予め定められた駆動時間だけ前記補給手段を駆動し前記駆動時間の経過後に予め定められた停止時間だけ前記補給手段を停止する補給動作を、前記検知手段によって検知された濃度が基準値以上になるまで行う補給制御手段と、
   前記現像装置に現像剤が補給されてから補給された現像剤が前記搬送手段によって前記検知位置に到達するまでの搬送時間を測定する測定手段と、
   前記補給制御手段による前記停止時間を前記測定手段によって測定された前記搬送時間に基づいて変更する変更手段と、を具備する画像形成装置。
2. 前記変更手段は、前記搬送時間から前記駆動時間を減算した値に前記停止時間を変更する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像装置に補給される前記現像剤を収容する現像剤容器を更に備え、
   前記測定手段は、前記現像剤容器が取り替えられたことを条件に前記搬送時間を測定する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記測定手段は、前記搬送手段による搬送速度に影響を与える環境変化が生じたことを条件に前記搬送時間を測定する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記測定手段は、前記現像装置に現像剤が補給されてから前記検知手段によって予め定められた濃度閾値以上の濃度が検知されるまでの時間を測定する請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記濃度閾値は、前記測定手段の測定開始条件を満たす前の所定期間内に前記検知手段によって検知された複数の濃度値の平均値である請求項５に記載の画像形成装置。

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