JP6011164B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤（トナー）を用いる方式のものと、二成分現像剤を用いる方式のものとがある。一成分現像剤を用いる方式は、取り扱いと制御が比較的容易であるため、現像剤としては一成分トナーが主流を占めていた。

ところが近年のように、印刷（以下、印字ともいう）処理の高速化に対する要望が強まってくると、印刷処理の高速化には二成分現像剤を用いる方式の方がよく対応できるため、更なる改良を加えた二成分現像剤が種々提案されるようになった。

上記の二成分現像剤はトナーとキャリアで構成される。キャリアは現像器内でトナーと混合撹拌されてトナーに所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナーはキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。

キャリアは電荷を帯びたトナーを感光体上に運び、感光体上の静電潜像にトナーを転移させて、静電潜像上にトナー像を現像させる。表面のトナーを放出したキャリアは現像ローラ上に残り、再び現像器内に戻って新たなトナーと再び混合撹拌され、トナーに電荷を与え、そのトナーを感光体上に運ぶ、というように繰り返し使用される。

このような二成分現像剤を用いる現像装置としては、上流側のトナー濃度検出器が検出したトナー濃度と、下流側のトナー濃度センサが検出したトナー濃度と、トナー濃度の維持目標値とから単位時間当たりのトナー補給量を決定し、トナー消費量の多い大サイズ画像や、黒比率の高い画像を出力する場合であっても、高精度のトナー濃度制御を可能にする静電潜像現像装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

また、トナーセンサ面近傍に存在している現像剤を、攪拌・搬送部材の軸方向に搬送させる力を強くすることで、トナーセンサ面近傍での現像剤の滞留を抑制して、トナー濃度の検知精度の低下を抑制することができる現像装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）

特開２００２−０１４５３３号公報 特開２０１０−２４３９０４号公報

ところで、二成分現像剤を用いる方式の現像装置ではトナーを含んだ現像剤が現像器内を循環しているが、現像によってトナーが消費された場合、トナーを補給するかどうかの判断はトナー濃度センサによって検出されたトナー濃度の低下の度合いによって判断される。

上記の特許文献１、２のいずれも、トナー濃度センサによるトナー濃度の検知精度を向上させることに力点が置かれている。ところが、トナー濃度の低下をいくら精度よく検出しても、現像装置のトナー補給口は一箇所のみである。

つまり、現像器内を循環する現像剤全体から見れば、トナー濃度の低下が検知されてトナーが補給された場合、特定の箇所にだけ集中的にトナーが補給されたことになる。現像装置内の攪拌にもそれなりの時間を要するため、一定時間の間は、現像剤全体では濃度差を生じた状態が続いてしまう。

更に言えば、印字によるトナー消費と、トナー補給が、悪いタイミングで続いた場合、現像器内を循環する現像剤全体から見てトナー濃度が薄い箇所と濃い箇所とで、トナーの濃度差がかなり顕著になってしまう。

また、補給されたトナーが現像剤全体に万遍なく攪拌・混合されるまでには時間を要するため、トナー濃度センサの出力が安定してトナー補給が不要であると判断されるまでは、トナー濃度が薄い箇所がトナー濃度センサの位置に循環してくると、「トナー補給が要」の信号が出力され、不要なトナー補給が実施され、トナーが過補給となってしまう不具合も生じる。

トナー濃度に薄い箇所と濃い箇所の不均一があるという現像剤に濃度むらが存在すると、印字結果にもその濃度むらが、そのまま影響してしまうという不具合がある。また、トナーの過補給でトナー濃度が高すぎると地汚れ等が発生したり、極端な場合は現像装置外にトナーが飛散する不具合が発生する。

本発明は、トナー濃度を適正に保つことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、トナーを含む現像剤を循環可能に収容する現像槽と、該現像槽の前記現像剤の循環経路中に配設され、前記現像剤中のトナーの濃度情報を出力するトナー濃度センサと、該トナー濃度センサの出力値と比較基準値とを比較する比較部と、前記循環経路中に配設され補給用トナーを補給するための補給口と、前記比較部の比較結果に基づいて補給の要否を判断し、補給要と判断された際に、前記補給口から補給用トナーを前記現像槽に補給するトナー補給部と、前記トナー補給部による前回のトナー補給の完了時点から今回のトナー補給開始までの間の印字実績に基づくトナー消費量を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果に応じて補給すべきトナー量を算出し、該算出された量の補給すべきトナーを、前記現像剤が前記循環経路を１周して循環するまでに前記補給口から等しい時間間隔で複数回に分けて補給するように、前記トナー補給部を制御するトナー補給量制御部と、現像ローラが配置されている第１の現像槽と前記第１の現像槽とは区分けされた第２の現像槽との間でトナーを循環させる搬送部材と、を備え、前記搬送部材は、前記第１の現像槽に配置されトナーを所定の方向に搬送する第１の螺旋型回転搬送部材と、前記第２の現像槽に配置されトナーを前記所定の方向とは反対方向に搬送する第２の螺旋型回転搬送部材と、を含み、前記補給口は、前記第２の現像槽に設けられるとともに、前記第１の現像槽を前記所定の方向に搬送されたトナーが前記第１の現像槽から前記第２の現像槽に送り戻されるトナー送戻口よりも前記所定の方向に進んだ側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、トナー濃度を適正に保つことができる。

本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ、本体装置）の内部構成を説明する断面図である。 実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。 (a)は実施例１に係るプリンタの現像器を感光体ドラムと共に示す拡大断面図、(b)は現像器を(a)の矢印ｃで示す方向に切断して内部構成と現像剤の還流経路とを示す断面図である。 実施例１に係るプリンタの制御装置のＣＰＵによるトナー濃度を常に適正に保つように現像器へのトナー補給を制御する処理動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、印字と印刷は同義として用いている。

図１は、本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタ又は本体装置という）の内部構成を説明する断面図である。尚、本例のプリンタにおいて、一次転写では直圧式ではなくシフト式を採用している。

図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。

上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の中間転写ベルト８の下部走行面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｋ、９ｃ、９ｍ、９ｙ）を多段式に並設して構成される。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。

上記４個の現像装置９のうち上流側（図の左側）の３個の現像装置９ｃ、９ｍ及び９ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下イエロー（Ｙ）のトナー用の現像装置９ｙを例にしてその構成を説明する。

現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面に接して又は近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。

現像器１４は、外部を覆う外壁フレーム１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の螺旋型回転搬送部材１８、及び第２の螺旋型回転搬送部材１９を備えている。第１及び第２の螺旋型回転搬送部材１８及び１９は、詳しくは後述するが、回転軸と、この回転軸と一体に構成されて回転する螺旋型の羽根から成る。

この現像器１４には、トナー供給部４の４個のトナーカートリッジ２８から、同図にＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙで示すブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のいずれかのトナーが供給される。

転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した中間転写ベルト８と、この中間転写ベルト８を掛け渡されて中間転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２１と従動ローラ２２を備えている。

転写ベルトユニット３は、更に、駆動ローラ２１の上方で中間転写ベルト８を掛け渡されている二次転写バックアップローラ２３を備えている。二次転写バックアップローラ２３には、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ２４が圧接して、二次転写部を形成している。

上記の中間転写ベルト８には、一次転写ローラ２５がユニットと一体に組み込まれている。一次転写ローラ２５は感光体ドラム１０に対し中間転写ベルト８の循環移動方向下流側にややシフトした位置で中間転写ベルト８を挟むように配置されている。

一次転写ローラ２５は、下方を循環移動するベルト表面にトナー像を直接転写（一次転写）する。中間転写ベルト８は、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく、二次転写ローラ２４が中間転写ベルト８を介して二次転写バックアップローラ２３に圧接する、二次転写部まで搬送する。

中間転写ベルト８には、従動ローラ２２に掛け渡されている表面に当接してベルトクリーナ２６が配置されている。ベルトクリーナ２６の下方には、ベルトクリーナ２６が中間転写ベルト８から除去した廃トナーを収容する廃トナー回収容器２７が着脱自在に配置されている。

トナー供給部４は、中間転写ベルト８の上部走行面の上方に配置されている４個のトナーカートリッジ２８で構成される。４個のトナーカートリッジ２８には、それぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の補給用トナーが収容されている。

これら４個のトナーカートリッジ２８は、後述するトナー供給路（図１では転写ベルトユニット３の向う側に隠れて見えない）により、収容しているトナーの色に対応する現像装置９の現像器１４と連結されている。

このトナー供給部４の左方には、ベルトクリーナ２６の左方から従動ローラ２２の上方にかけて２つの電装部２９が配設されている。電装部２９には、複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤が装着されている。

給紙部５は、上下２段に配置された２個の給紙カセット３１（３１ａ、３１ｂ）を備えている。２個の給紙カセット３１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ３２、給送ローラ３３、捌きローラ３４、待機搬送ローラ対３５が配置されている。

待機搬送ローラ対３５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、前述した二次転写部が形成されている。この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。

ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。

この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する返送開始路３９ａ、それから下方に曲がる返送中間路３９ｂ、更に左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる返送終端路３９ｃを有する返送路３９を備えている。

また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記返送終端路３９ｃの出口は、給紙部５の下方の給紙カセット３１ｂに対応する待機搬送ローラ対３５への搬送路に合流している。

図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４２を中心にして、このＣＰＵ４２に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）４３及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）４４が接続されている。ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４にはプリンタ印字部４５が接続されている。

また、ＣＰＵ４２には、ＲＯＭ（read only memory）４６、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４７、本体操作部の操作パネル３８、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４８が接続されている。

ＲＯＭ４６には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ４２は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。

すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４３は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ４９に展開する。フレームメモリ４９は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。

フレームメモリ４９に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４４に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からプリンタ印字部４５に出力される。

プリンタ印字部４５は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム１０、一次転写ローラ２１等を含む不図示の回転駆動系、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３等の被駆動部を有する画像形成部、転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト８の回転を駆動する不図示の駆動部を備えている。

更に、プリンタ印字部４５は、ベルト式定着ユニット６のベルト駆動を行うベルト駆動部５２や現像器１４のモータ等を駆動するトナー供給部モータ駆動部５３を備えている。

また、プリンタ印字部４５は、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構、発熱駆動及び回転駆動されるベルト式定着ユニット６などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。

そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色の印字データは、プリンタ印字部４５からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド１３に供給される。

図３(a)は、上記の現像器１４を感光体ドラム１０と共に示す拡大断面図であり、図３(b)は上記の現像器１４を図３(a)の矢印ｃで示す方向に切断して内部構成と現像剤の還流経路とを示す断面図である。

なお、図３(a),(b)には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図３(b)には、図３(a)に示すドクターブレード、クリーニングブレードの図示を省略し、トナー濃度センサを簡略に示している。

図３(a),(b)に示すように、現像器１４は、外壁フレーム１６と内部の隔壁１７とで仕切られる２つの現像槽５７（５７ａ、５７ｂ）を備えている。

上方の現像槽５７ａには、現像ローラ１５と第２の螺旋型回転搬送部材１９が配置されている。現像ローラ１５には、ドクターブレード５８が当接している。下方の現像槽５７ｂには第１の螺旋型回転搬送部材１８が配置されている。この現像槽５７ｂにはトナー濃度センサ５９がその検知面６１を槽内に露出して配置されている。

第１の螺旋型回転搬送部材１８は、回転軸６２とこの回転軸６２に螺旋状に固設された螺旋状フィン６３とで構成されている。第２の螺旋型回転搬送部材１９は、回転軸６４とこの回転軸６４に螺旋状に固設された螺旋状フィン６５とで構成されている。

現像槽５７ｂの現像剤のトナー濃度が規定以下に薄くなっていれば、トナー濃度センサ５９がトナー濃度低下を検出する。トナー濃度低下が検出されると、トナー供給部４の当該現像器１４に対応するトナーカートリッジ２８から後述するトナー補給口を介してトナーが補給される。

上記のトナー濃度センサ５９の検知面６１は現像槽内に露出して配置されているので、現像剤が検知面６１に滞留しやすい。現像剤が検知面６１に滞留するとトナー濃度センサ５９の検知精度が低下する。

このトナー濃度センサ５９の検知精度の低下を防止するために、現像槽５７ｂ内の第１の螺旋型回転搬送部材１８の回転軸６２には、トナー濃度センサ５９の検知面６１に対向して回転する位置に、ブレード保持部６６とこのブレード保持部６６に保持された弾性体シート（ブレード）６７から成るクリーニングブレード６８が固設されている。

クリーニングブレード６８は、第１の螺旋型回転搬送部材１８の回転軸６２と共に回転し、トナー濃度センサ５９の検知面６１を弾性体シート６７により摺擦して、検知面６１に滞留しようとする現像剤を払い飛ばし、直後に搬送されてくる現像剤と入替えて、トナー濃度センサ５９の検知面６１に現像剤が滞留することによって生じる虞のあるトナー濃度の誤検知を防止している。

図３(b)に示すように、現像ローラ１５の両端部は、回転軸６９を介し現像器１４の外壁フレーム１６の現像ローラ支持部１６ａ、１６ｂにより回転可能に支持されている。回転軸６９の一方（図３(b)では左方）の端部は、現像ローラ支持部１６ｂよりも更に延び出して形成され、先端部にギア７１を備えている。

現像器１４の外壁フレーム１６は、現像ローラ１５の回転軸６９が現像ローラ支持部１６ｂよりも更に延び出して形成されているのと同様に左方に延び出して、延出外壁フレーム１６ｃによって延出槽７２を形成している。

延出外壁フレーム１６ｃで形成される延出槽７２は、現像槽５７ａ、５７ｂ、及び隔壁１７がそのまま延び出した形状になっている。ただし、延出槽７２内の隔壁１７にはトナー送戻口７３が形成され、現像槽５７ｂに連通する延出槽７２の側面にはトナー補給口７４が形成されている。

上記第２の螺旋型回転搬送部材１９の回転軸６４は、一方の端部を、現像ローラ支持部１６ａと同じ側の外壁フレーム１６に回転可能に支持され、他方の端部を延出外壁フレーム１６ｃによって回転可能に支持されている。

第２の螺旋型回転搬送部材１９の回転軸６４の延出外壁フレーム１６ｃよりも外に出る外端部６４ａには駆動中継ギア７６が固設されている。また、第１の螺旋型回転搬送部材１８の回転軸６２の延出外壁フレーム１６ｃよりも外に出る外部軸６２ａには、外部係合ギア７７と駆動伝達ギア７８が固設されている。

外部係合ギア７７は、プリンタ１本体側の不図示の駆動系に係合して回転し、第１の螺旋型回転搬送部材１８を回転させると共に駆動伝達ギア７８を回転させる。駆動伝達ギア７８は第２の螺旋型回転搬送部材１９の回転軸６４の駆動中継ギア７６に噛合して、駆動中継ギア７６に回転駆動を伝達する。

駆動中継ギア７６は、第２の螺旋型回転搬送部材１９を回転させると共に、駆動伝達ギア７８からの回転駆動をギア７１に中継する。ギア７１は現像ローラ１５を回転させる。

図３(a),(b)において、第２の螺旋型回転搬送部材１９は、図３(a)の矢印ｄで示すように図３(a)の反時計回り方向に回転し、現像槽５７ａ内の現像剤を螺旋状フィン６５で攪拌しながら図３(a)の矢印ｅで示すように図の紙面奥行き方向手前から向こう側へ（図３(b)では矢印ｅ１、ｅ２、ｅ３で示す左側）へ搬送する。

第２の螺旋型回転搬送部材１９は、上記のように現像剤を攪拌搬送しながら、その現像剤を現像ローラ１５に供給する。現像ローラ１５は、現像剤のトナーのみを図１及び図３(a)に示す感光体ドラム１０に供給して、感光体ドラム１０周面上の静電潜像をトナー像化（現像）する。

トナーのみを感光体ドラム１０に引き取られた現像ローラ１５上の現像剤のキャリアは、現像槽５７ａ内の現像剤に混合される。その後、現像剤は矢印ｅ４で示すようにトナー送戻口７３から現像槽５７ｂに送り戻される。

この現像槽５７ｂ内の第１の螺旋型回転搬送部材１８は、図３(a)の矢印ｇで示すように図３(a)の反時計回り方向に回転し、現像槽５７ｂ内の現像剤を螺旋状フィン６３で攪拌しながら矢印ｆで示すように図３(a)の紙面奥行き方向向こう側から手前側（図３(b)では矢印ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４で示す右側）へ搬送する。

第１の螺旋型回転搬送部材１８は、現像剤を攪拌搬送しながら、図３(a)の紙面奥行き方向手前側（図３(b)では右側）のトナー送出口７９から、矢印ｆ５で示すように現像剤を現像槽５７ａに送り出す。

トナー濃度が規定よりも低下したことがトナー濃度センサ５９によって検知されると、トナー補給口７４からトナーが補給される。このように、現像剤の還流とトナーの補給が繰り返されて、トナーによる現像が逐次進行する。

ところで、螺旋型回転搬送部材によって攪拌搬送されて現像槽内を循環している現像剤において、現像剤の濃度にムラがあると、印字結果にもその濃度むらが、そのまま影響してしまうという不具合が生じることは前述した。

そこで、本例の画像形成装置では、トナー濃度を常に適正に保つように制御装置のＣＰＵ４２が現像記１４へのトナー補給を制御する。

図４は、制御装置のＣＰＵ４２によるトナー濃度を常に適正に保つように現像器１４へのトナー補給を制御する処理動作を説明するフローチャートである。なお、以下の処理では、トナー濃度センサ５９の出力がトナー補給開始電圧を上回った場合にトナー補給が必要であると判断している。

また、この処理では、一回のトナー補給指令でトナー補給を複数回に分けて補給する処理を制御するために、変数としてＦＬＡＧ、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥ、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの３つの変数を使用する。また、累積ドットカウンタがＥＥＰＲＯＭ４７の所定領域に設定される。

ＦＬＡＧはトナー補給回数を制御のため、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥはトナー補給と次のトナー補給の間の待ち時間を制御するため、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲは複数回に分けて補給されるトナーの補給が完了するまでトナー濃度の誤検知を防止するためトナー濃度センサ５９の出力を無効とするよう制御するための変数である。

また、本発明を理解しやすくするために、具体的な変数その他の数値を具体例として示すと、現像器１４を現像剤が１周するに掛かる時間は２０秒、一回のトナー補給指令でトナー補給を複数回に分けて補給する回数は５回、補給から補給までの待ち時間は４秒とする。

図４の処理において、制御部のＣＰＵ４２は、図１に示す本体装置１に電源が投入され、使用する用紙の紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると、印刷を開始する。

印刷を開始するに先立って、ＣＰＵ４２は、まず、ＦＬＡＧ、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥ、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの３つの変数に対応するＥＥＰＲＯＭ４７の所定領域に設定したレジスタ（以下、レジスタに代えて、ＦＬＡＧ、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥ、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの名称をそのまま用いる）に「０」を設定する（ステップＳ１）。

続いて、ＣＰＵ４２は、ＦＬＡＧの値が「０」で且つトナーの補給が必要か否かを判別する（ステップＳ２）。この処理は、ＦＬＡＧの値が「０」であればトナー補給が終了している状態であるので、その後、トナーが消費されてトナー濃度センサ５９の出力がトナー補給開始電圧を上回ったか否かを判別する処理である。

ここで、トナー濃度センサ５９の出力がトナー補給開始電圧以下であれば（Ｓ２の判別がＮＯ）、ＣＰＵ４２は、直ちに次の判別処理であるステップＳ３の処理に移行する。

しかし、トナー濃度センサ５９の出力がトナー補給開始電圧を上回っており、トナーの補給が必要であるときは（Ｓ２の判別がＹｅｓ）、この場合は、ＣＰＵ４２は、ステップＳ７に移行し、先ず、累積ドットカウンタの値すなわちトナー補給を実施しなかった期間中の累積ドットカウント数を参照する。

次に、ＣＰＵ４２は、参照した累積ドットカウント数に基づいて、トナー補給回数（例えば５）を算出し、続いて、現像器１４を現像剤が１周するに掛かる時間（この時間は既知とする）をトナー補給回数で割ることにより、待ち時間（補給から補給までの時間間隔）を算出する。

更に、ＣＰＵ４２は、ＦＬＡＧにトナー補給回数である「５」をセットする。更に、ＣＰＵ４２は、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲに「１」をセットする。これは５回のトナー補給が終わるまでは、トナー濃度が規定値よりも薄いので、トナー濃度センサのトナー濃度を誤検知するのを防止するためトナー濃度センサ５９の出力を無効とする処理である。

最後に、ＧＣＰＵ４２は、累積ドットカウンタの値を「０」クリアして、ステップＳ３の処理に移行する。ステップＳ３では、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「０」で且つＦＬＡＧの値が「１」以上であるか否かを判別する。

ここで、ＦＬＡＧの値が「１」以上でない、つまり「０」であれば（Ｓ３の判別がＮＯ）、複数回に分けて補給すべきトナーの補給は終了しているので、ＣＰＵ４２は、次の判別処理であるステップＳ４の処理に直ちに移行する。

一方、上記ステップＳ３の判別で、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「０」で且つＦＬＡＧの値が「１」以上であるときは（Ｓ３の判別がＹｅｓ）、トナー補給指令に対応する複数回のトナー補給が終了しておらず、待ち時間が「０」であるので、前回に続く次のトナー補給を行う必要がある。

この場合は、ＣＰＵ４２は、トナー補給を１回実施し、ＦＬＡＧの値を「１」減算し、ＷＡＴＥ＿ＴＩＭＥに次の待ち時間である「４」秒を設定してから（ステップＳ８）、ステップＳ４の判別に移る。ステップＳ４では、ＣＰＵ４２は印字要求が有るか否か判別する。

この処理は、ホスト機器からの印字指令が入力されているか否かの判別と、フレームメモリ４９に展開されている印字データがあるか否かの判別を行う処理である。そして、印字要求が無ければ（Ｓ４の判別がＮｏ）、ＣＰＵ４２は直ちに次の判別処理であるステップＳ５の処理に移行する。

一方、上記ステップＳ４の判別で、印字要求有りなら（Ｓ４の判別がＹｅｓ）、ＣＰＵ４２は、印字を実行し、その分の印字ドット数を、累積ドットカウンタの値に加算してから（ステップＳ９）、ステップＳ５の判別処理に移行する。

ステップＳ５では、ＣＰＵ４２は、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「１」以上であるか否か判別する。この処理は、補給回数が１回以上残っているか否かを判別する処理である。そして、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「１」以上ではない、すなわち「０」なら（Ｓ５の判別がＮｏ）、この場合は、ＣＰＵ４２は、直ちに次の判別処理であるステップＳ６の処理に移行する。

一方、上記ステップＳ５の判別で、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「１」以上なら（Ｓ５の判別がＹｅｓ）、待ち時間がまだ有るので、待ち時間のうち現在まで経過時間を引くために、ＣＰＵ４２は、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値を「１」減算してから（ステップＳ１０）、ステップＳ６の判別に移る。

ステップＳ６では、ＣＰＵ４２は、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「０」で且つＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの値が「１」であるかを判別する。

この処理では、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「０」ならトナー補給指令に対応する複数回のトナー補給が終了している。したがって、トナー濃度センサ５９の出力無効は解除されていなければならないから、トナー濃度センサ５９の出力無効が解除されているかを確認し、解除されていなければ解除しなければならない。

すなわち、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「０」で且つＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの値が「１」でない、つまり「０」なら（Ｓ６の判別がＮｏ）、トナー濃度センサ５９の出力無効は解除されているので、この場合は、ＣＰＵ４２は、ステップＳ２に戻ってステップＳ２以下の処理を行う。

一方、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥの値が「０」で且つＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの値が「１」なら（Ｓ６の判別がＹｅｓ）、トナー濃度センサ５９の出力無効が解除されていないので、この場合は、ＣＰＵ４２は、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲの値に「０」をセットしてから（ステップＳ１１）、ステップＳ２に戻ってステップＳ２以下の処理を行う。

このように、本例では、現像器１４内のトナー濃度センサ５９の出力がトナー補給開始電圧を上回ってトナー補給が必要であると判断されると、まずトナー補給を実施しなかった期間中の累積ドットカウント数からトナー補給回数を決定し、これをＦＬＡＧに設定する。

次に現像器１４を現像剤が１周する既知の時間をトナー補給回数で割って、補給から次の補給までの待ち時間を算出し、これをＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥに設定する。更に、複数回のトナー補給中はトナー濃度センサ５９がトナー濃度が薄いと誤検知しないよう、その出力を無効にするフラグとしてＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲに「１」を設定する。

トナー補給を実施するたびに、ＦＬＡＧを「１」減算し、ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥに待ち時間をセットする。ＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥは処理のメインルーチンの最後のほうで「１」減算する。そしてＷＡＩＴ＿ＴＩＭＥが「０」になった時に次のトナー補給を許可する。

設定されたトナー補給回数だけトナーの補給が終わったら、ＩＧＮＯＲＥ＿ＳＥＮＳＯＲに「０」を設定してトナー濃度センサ５９の出力無効を解除する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]

トナーを含む現像剤を循環可能に収容する現像槽と、
該現像槽の前記現像剤の循環経路中に配設され、前記現像剤中のトナーの濃度情報を出力するトナー濃度センサと、
該トナー濃度センサの出力値と比較基準値とを比較する比較部と、
前記循環経路中に配設され補給用トナーを補給する補給口と、
前記比較部の比較結果に基づいて補給の要否を判断し、補給要と判断された際に、前記補給口から補給用トナーを前記現像槽に補給するトナー補給部と、
前記トナー補給部による前回のトナー補給の完了時点から今回のトナー補給開始までの間の印字実績に基づくトナー消費量を算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果に応じて補給すべきトナー量を算出し、該算出された量の補給すべきトナーを、前記現像剤が前記循環経路を１周して循環するまでに前記補給口から複数回で補給するように、前記トナー補給部を制御するトナー補給量制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
[付記２]

トナーを含む現像剤を循環可能に収容する現像槽を備えた画像形成装置におけるトナー補給方法であって、
該現像槽の前記現像剤の循環経路中に配設されたトナー濃度センサにより前記現像剤中のトナーの濃度情報を出力し、
該出力されたトナー濃度センサの出力値と比較基準値とを比較し、
該比較結果に基づいて補給の要否を判断し、補給要と判断された際に、前記循環経路中に配設された補給口から補給用トナーを前記現像槽に所定の補給量で補給し、
該補給に関連して前回のトナー補給の完了時点から今回のトナー補給開始までの間の印字実績に基づくトナー消費量を算出し、
該トナー消費量の算出結果に応じて補給すべきトナー量を算出し、該算出された量の補給すべきトナーを、前記現像剤が前記循環経路を１周して循環するまでに前記補給口から複数回で補給するよう、制御する
ことを特徴とするトナー補給方法。
[付記３]
トナーを含む現像剤を循環可能に収容する現像槽を備えた画像形成装置においてコンピュータにより読み取り可能に構成されたトナー補給プログラムであって、
該現像槽の前記現像剤の循環経路中に配設されたトナー濃度センサにより前記現像剤中のトナーの濃度情報を出力するトナー濃度情報出力手順と、
該トナー濃度情報出力手順によるトナー濃度センサの出力値と比較基準値とを比較するトナー濃度比較手順と、
該トナー濃度比較手順の比較結果に基づいて補給の要否を判断し、補給要と判断された際に、前記循環経路中に配設された補給口から補給用トナーを前記現像槽に補給するトナー補給手順と、
該トナー補給手順による前回のトナー補給の完了時点から今回のトナー補給開始までの間の印字実績に基づくトナー消費量を算出するトナー消費量算出手順と、
該トナー消費量算出手順の算出結果に応じて補給すべきトナー量を算出し、該算出された量の補給すべきトナーを、前記現像剤が前記循環経路を１周して循環するまでに前記補給口から複数回で補給するよう、前記トナー補給手順を制御するトナー補給量制御手順と、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするトナー補給プログラム。

本発明は、トナー濃度を常に適正に保つ画像形成装置そのトナー補給方法及びトナー補給プログラムに利用することができる。

１ フルカラー画像形成装置（プリンタ、装置本体）
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
７ 両面印刷用搬送ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ） 現像装置
１０（１０ｍ、１０ｃ、１０ｙ、１０ｋ） 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 外壁フレーム
１６ａ、１６ｂ 現像ローラ支持部
１６ｃ 延出外壁フレーム
１７ 隔壁
１５ 現像ローラ
１８ 第１の螺旋型回転搬送部材
１９ 第２の螺旋型回転搬送部材
２０ リザーブタンク
２１ 駆動ローラ
２２ 従動ローラ
２３ 二次転写バックアップローラ
２４ 二次転写ローラ
２５ 一次転写ローラ
２６ ベルトクリーナ
２７ 廃トナー回収容器
２８ トナーカートリッジ
２９ 電装部
３１（３１ａ、３１ｂ） 給紙カセット
３２ 用紙取出ローラ
３３ 給送ローラ
３４ 捌きローラ
３５ 待機搬送ローラ対
３６ 搬出ローラ対
３７ 排紙トレー
３８ 排紙ローラ対
３９ 返送路
３９ａ 開始返送路
３９ｂ 中間返送路
３９ｃ 終端返送路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ） 返送ローラ対
４２ ＣＰＵ（central processing unit)
４３ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
４４ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４５ プリンタ印字部
４６ ＲＯＭ（read only memory）
４７ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４８ センサ部
４９ フレームメモリ
５２ ベルト駆動部
５３ トナー供給部モータ駆動部
５４ ベタ印刷画像認識部
５７ａ、５７ｂ 現像槽
５８ ドクターブレード
５９ トナー濃度センサ
６１ 検知面
６２ 回転軸
６２ａ 外部軸
６３ 螺旋状フィン
６４ 回転軸
６４ａ 外端部
６５ 螺旋状フィン
６６ ブレード保持部
６７ 弾性体シート（ブレード）
６８ クリーニングブレード
６９ 回転軸
７１ ギア
７２ 延出槽
７３ トナー送戻口
７４ トナー補給口
７６ 駆動中継ギア
７７ 外部係合ギア
７８ 駆動伝達ギア
７９ トナー送出口

Claims (2)

1. トナーを含む現像剤を循環可能に収容する現像槽と、
   該現像槽の前記現像剤の循環経路中に配設され、前記現像剤中のトナーの濃度情報を出力するトナー濃度センサと、
   該トナー濃度センサの出力値と比較基準値とを比較する比較部と、
   前記循環経路中に配設され補給用トナーを補給するための補給口と、
   前記比較部の比較結果に基づいて補給の要否を判断し、補給要と判断された際に、前記補給口から補給用トナーを前記現像槽に補給するトナー補給部と、
   前記トナー補給部による前回のトナー補給の完了時点から今回のトナー補給開始までの間の印字実績に基づくトナー消費量を算出する算出手段と、
   前記算出手段の算出結果に応じて補給すべきトナー量を算出し、該算出された量の補給すべきトナーを、前記現像剤が前記循環経路を１周して循環するまでに前記補給口から等しい時間間隔で複数回に分けて補給するように、前記トナー補給部を制御するトナー補給量制御部と、
   現像ローラが配置されている第１の現像槽と前記第１の現像槽とは区分けされた第２の現像槽との間でトナーを循環させる搬送部材と、
   を備え、
   前記搬送部材は、前記第１の現像槽に配置されトナーを所定の方向に搬送する第１の螺旋型回転搬送部材と、前記第２の現像槽に配置されトナーを前記所定の方向とは反対方向に搬送する第２の螺旋型回転搬送部材と、を含み、
   前記補給口は、前記第２の現像槽に設けられるとともに、前記第１の現像槽を前記所定の方向に搬送されたトナーが前記第１の現像槽から前記第２の現像槽に送り戻されるトナー送戻口よりも前記所定の方向に進んだ側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の現像槽は、前記第１の現像槽の下段側に設けられ、
   前記トナー補給部は、補給用トナーが前記トナー送戻口の下を前記所定の方向とは反対方向に向かって通過するように前記補給口から前記第２の螺旋型回転搬送部材に向けて補給することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。