JP6207296B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を利用した、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置において、いわゆる電子写真方式のデジタルレーザプリンタが知られている。このような画像形成装置が具備する現像器には、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、または非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とした二成分現像剤が用いられる。特に、フルカラーやマルチカラー画像を形成する画像形成装置では、画像の色味などの観点から、ほとんどが二成分現像剤を使用している。

二成分現像剤において特に重要なこととして、トナー補給制御が上げられる。二成分現像剤は、トナーとキャリアで構成されており、画像形成を行うと、トナーが消費されることによりトナーとキャリアの比であるＴＤ比が変化する。ＴＤ比の値によってトナーの帯電特性が変化するので、トナーの帯電特性を維持するようにトナーを補給することが求められる。トナーを補給するトナーボトルは現像器と別に設けられており、トナーボトル内のトナーが無くなったら、新しいトナーボトルに交換する構成を用いている。

また、近年画像形成装置の小型化や静音化への要求が高まっている。例えば、小型化の例としては、特許文献２、特許文献３にあるように、フルカラー画像を形成する画像形成装置において、トナーボトルを回す補給モータについて、２色分を１つのモータで使用することで小型化を達成している。その際に、共通化した2色のトナー消費量によっては、補給が追いつかない場合があり、その時は二成分現像剤のＴＤ比が低下してしまうので、ダウンタイムを設けて補給を実施している。

また、静音化の例としては、補給モータの回転数を下げることで、小型のモータを使用することができ、かつ音を静かにすることができる。この際も、トナー消費量によっては、補給が追いつかない場合があり、その時は二成分現像剤のＴＤ比が低下してしまうので、ダウンタイムを設けて補給を実施する必要がある。

特開２００５−０６２８４８ 特開２００６−２０１３１４ 特開２０１１−０４８２０１

しかしながら、トナー消費量によっては、補給が追いつかない場合がある。この場合にはダウンタイムを設けて補給を実施する制御（強制補給シーケンス）を入れる制御を行うが、以下のような課題が発生する。

トナーボトル内のトナーの残量が少なくなってくると（トナーなし直前）、現像器内に補給できるトナーが減少する。このため、トナー消費量の少ない画像であっても、二成分現像剤のＴＤ比が低下する。この場合、画像形成装置が要求するトナー補給量は増加していくので、要求された補給量に対して補給が追いつかなくなり、強制補給シーケンスが起動する。

しかし、強制補給シーケンスを行っても、現像器内に補給されるトナー量は少ないため、二成分現像剤のＴＤ比が上昇しない。このため、必要以上に強制補給シーケンスを繰り返してしまう場合がある。この場合、「トナーなし」が表示されるまで強制補給シーケンスによるダウンタイムが頻発するという課題があった。

本発明の目的は、強制補給シーケンスの制御を効率よく行うことで、ダウンタイムの発生を抑制することである

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
像担持体と、
現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される前記静電像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給する着脱可能な補給容器と、
前記現像装置の現像剤中のトナーの濃度を検出する濃度検知部と、
前記濃度検知部の出力に基づいて前記補給容器の交換を判定する判定部と、
前記濃度検知部の出力に基づいて前記補給容器から前記現像装置に補給するトナー量を設定する設定部と、
出力する画像の画像量をカウントするカウント部と、
前記設定部に基づき画像形成動作中に前記補給容器から前記現像装置へトナーの補給動作を行う補給モードと、前記設定部に基づき画像形成動作を中断して前記補給容器から前記現像装置へトナーの補給動作を行う強制補給モードと、を実行可能な制御部と、を有し、
前記制御部は、補給されたトナー量が前記設定部で設定されたトナー量よりも所定の範囲を超えて少ない場合に、前回の強制補給モードの実行から前記カウント部で積算された画像量が所定量を超えた後に強制補給モードを実行することを特徴とする。

上記構成によれば、強制補給シーケンスの制御を効率よく行うことで、ダウンタイムの発生を抑制することができる。

画像形成部の詳細構成を示す断面図。 画像形成装置の全体構成を示す概略断面図。 トナーボトルの構成を示す説明図。 第１実施形態の強制補給シーケンスのフローチャート。 第１実施形態の補給モータの積算回転回数とトナー補給量との関係を示すグラフ。 強制補給シーケンスを実施するときの画像状態を示す概念図。 画像比率１０％における従来例と第１実施形態とを比較するグラフ。 画像比率８０％における従来例と第２実施形態とを比較するグラフ。 第２実施形態の強制補給シーケンスのフローチャート。 第２実施形態の画像比率１０％での効果を示した図。 第２実施形態の画像比率８０％での効果を示した図。

〔第１実施形態〕
図を用いて本発明の第１実施形態を説明する。図２は画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。本実施形態の画像形成装置は、デジタル方式の電子写真画像形成装置である。以下、画像形成装置について詳しく説明する。

図２に示すように、画像形成装置には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト８１（ＩＴＢ）が配設される。中間転写ベルト８１は駆動ローラ３７、テンションローラ３８、二次転写内ローラ３９の３つのローラによって張架される。

給送カセット６０から取り出された転写材Ｐは、ピックアップローラを経て搬送ローラ６１に供給され、さらに同図左方に搬送される。

中間転写ベルト８１の上方には、画像形成部ＩＰが配置される。図１は画像形成部の詳細構成を示す断面図である。画像形成部は、回転可能に配置されたドラム状の感光体ドラム１（像担持体）を備えている。

感光体ドラム１は、その中心に支軸（不図示）があり、この支軸を中心として矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動部によって回転駆動される。本実施形態での感光体ドラム１の回転速度は、１１０ｍｍ／ｓである。感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ１１、現像器２（現像装置）、一次転写ローラ１４、クリーニング器１５等のプロセス機器が配置される。

帯電ローラ１１（一次帯電器）は、感光体ドラム１表面に接して、この表面を所定の極性、電位に一様均一に帯電する。帯電ローラ１１は、全体としてローラ状に構成される。帯電ローラ１１は、感光体ドラム１表面に所定の押圧力を持って圧接されており、また、帯電ローラ１１は、感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って従動回転する。

帯電ローラ１１の芯金に帯電バイアス電源（不図示）によってバイアス電圧が印加され、これにより、感光体ドラム１表面を一様均一に接触帯電する。

本実施形態では、帯電ローラ１１の芯金に直流電圧と交流電圧で１．５ｋＶｐｐを重畳したバイアス電圧を印加した。交流電圧を印加することで、感光体ドラム１上の電位を直流電圧の電圧と同じ値に収束させることができる。例えば、直流電圧＝−６００Ｖのときの帯電後の感光体ドラム１表面の電位は−６００Ｖである。

帯電ローラ１１の下流側には、スキャナー部１２（露光部）が配置される。スキャナー部１２からは、画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラム１に照射される。これにより、感光体ドラム１に静電像が形成される。

スキャナー部１２のレーザ光の強度は、０〜２５５の範囲で変更することができる。レーザ光強度を変更することで、潜像電位を変化させる。本実施形態では、レーザ光強度：Ｌを０〜２５５に変更したときの感光体ドラム１上の電位をＶ（Ｌ）とする（Ｖ（Ｌ＝０）〜Ｖ（Ｌ＝２５５））。

スキャナー部１２の下流側には、現像器２が配置される。現像器２には、非磁性トナーと磁性キャリアを用いた二成分現像剤が収容される。本実施形態では、二成分現像剤を使用する二成分現像方式を用いた。また、本実施形態では、マイナス帯電のトナーを用いた。

現像器２の内部は、垂直方向に延在する隔壁２１３によって、現像室２１２と撹拌室２１１とに区画される。

現像室２１２には、非磁性の現像スリーブ２３２（現像剤担持体）が配置される。現像スリーブ２３２内にはマグネット２３１（磁界発生手段）が固定配置される。マグネット２３１はおおよそ３極以上の構成からなる。本実施形態では、５極のマグネットを使用した。このように、少なくとも、静電潜像を現像するための現像部としては、現像器２と現像スリーブ２３２を具備する。

現像室２１２と撹拌室２１１にはそれぞれ、現像剤撹拌搬送手段として、第一搬送スクリュー２２２、第二搬送スクリュー２２１が配置される。

現像スリーブ２３２、第一搬送スクリュー２２２、第二搬送スクリュー２２１は、現像駆動モータ２７によって駆動される。

第一搬送スクリュー２２２は、現像室２１２の現像剤を撹拌搬送する。また、第二搬送スクリュー２２１は、トナーボトル７より供給されたトナーと、すでに現像器２内にある現像剤とを撹拌搬送する。これらの撹拌搬送により、現像器２内の現像剤のトナー濃度を均一化する。

撹拌室２１１には、インダクタンスセンサ２６（濃度検知部）が設けられている。インダクタンスセンサ２６は、現像器内トナー濃度（トナーとキャリアの比：ＴＤ比）を検出する。

現像室２１２と撹拌室２１１との間の隔壁２１３には、図中、手前側と奥側の端部において現像室２１２と撹拌室２１１とを相互に連通させる現像剤通路が形成される。このため、第一搬送スクリュー２２２及び第二搬送スクリュー２２１の搬送力によって搬送される現像剤は、現像剤通路を通って、現像室２１２と撹拌室２１１との間で循環する。

具体的には、現像によってトナーが消費されて現像剤のトナー濃度が低下した現像室２１２の現像剤は、一方の前記現像剤通路から撹拌室２１１へ移動する。撹拌室２１１には、トナーボトル７からトナーが供給されるため、撹拌室２１１で現像剤のトナー濃度が回復する。そして、トナー濃度が回復した現像剤は、他方の前記現像剤通路から現像室２１２へ移動する。

現像器２内の第一搬送スクリュー２２２で撹拌された二成分現像剤は、マグネット２３１のうち、汲み上げのための搬送用磁極（汲み上げ極）Ｎ３の磁力で拘束されつつ、現像スリーブ２３２の回転により搬送される。また、現像剤は、ある一定以上の磁束密度を有する搬送用磁極（カット極）Ｓ２で十分に拘束され、現像スリーブ２３２上で磁気ブラシを形成しつつ搬送される。

次いで、マグネット２３１上に形成される磁気ブラシの現像剤層厚は、規制ブレード２５で磁気穂が穂切りされることにより、適正な磁気穂の長さに調整される。その後、現像剤は、搬送用磁極Ｎ１と現像スリーブ２３２の回転に伴って、感光体ドラム１と対向した現像領域に搬送される。ここで、現像剤は、現像領域にある現像極Ｓ１によって磁気穂が立つ。

そして、現像スリーブ２３２に印加される現像バイアスにより、感光体ドラム１上の静電像に対して、現像剤のトナーのみが転移する。こうして、感光体ドラム１表面に静電像に応じたトナー像が形成される。

現像スリーブ２３２には、現像バイアス出力手段としての現像バイアス電源（不図示）から、所定の現像バイアスが印加される。本実施形態では、現像スリーブ２３２には、現像バイアス電源から、直流電圧（Ｄｅｖ ＤＣ＝−５００Ｖ）と交流電圧（Ｄｅｖ ＡＣ＝１．３ＫＶｐｐ）を重畳した現像バイアス電圧を用いた。

本実施形態の現像器２にはトナーボトル７が取りつけられる。図３はトナーボトルの構成を示す説明図である。

図３に示すように、トナーボトル７（補給装置）には、補給モータ７３（補給駆動部）が配設される。トナーボトル７内の下トナー搬送スクリュー７２、上トナー搬送スクリュー７１は、補給モータ７３により回転する。

そして、補給モータ７３が駆動すると、下トナー搬送スクリュー７２が回転する。下トナー搬送スクリュー７２の回転により搬送されるトナーボトル７内のトナーは、トナーボトル７の下部に形成される補給口７５から、現像器２に対して補給される。補給モータ７３の駆動により、上トナー搬送スクリュー７１も下トナー搬送スクリュー７２と同時に回転し、トナーボトル７の上部にあるトナーを搬送する。

補給モータ７３の回転制御、残補給量の算出等、装置各部の制御は、制御部１００のＣＰＵ１０１によって行う。また、補給モータ７３の回転検知は、回転検知センサ７４によって行う。回転検知センサ７４は、スクリューの１回転を単位として検知可能である。ＣＰＵ１０１は、所定回転分、補給モータ７３を回転駆動させるように制御する。制御部１００による制御結果は、ディスプレイ等の表示器３００を通じて、必要に応じて表示される。

トナーボトル７の上部には、トナーボトル有無センサ７６が配置される。トナーボトル有無センサ７６があることにより、トナーボトル７の有無を判断する。

図２に示すように、感光体ドラム１の表面の回転方向において、現像器２の下流側には、一次転写ローラ１４が配置される。一次転写ローラ１４の両端部は、不図示のスプリング等の押圧部材によって、感光体ドラム１に対して付勢される。

一次転写ローラ１４の位置よりも感光体ドラム１の回転方向の下流側には、クリーニング器１５が配置される。クリーニング器１５内のクリーニングブレードにより、感光体ドラム１に残留したトナーを除去する。

中間転写ベルト８１上には、中間転写ベルト８１上に形成されたトナー像の濃度を検出する画像濃度センサ３１が設置される。

給送カセット６０から取り出された転写材Ｐは、搬送ローラ４１まで搬送されると、一旦、搬送ローラ４１で転写材Ｐの先端が停止される。そして転写材Ｐは、中間転写ベルト８１上に形成されたトナー像が記録材の所定の位置に転写できるように、タイミング合わせて搬送ローラ４１から給送される。

次に、転写材Ｐは、二次転写内ローラ３９と二次転写外ローラ４０とが当接する領域において、二次転写外ローラ４０に印加される二次転写バイアスによって、上述の４色のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。

中間転写ベルト８１の搬送方向において二次転写内ローラ３９よりも下流には、クリーニング器５０が配置される。クリーニング器５０内のクリーニングブレードにより、中間転写ベルト８１上に残留したトナーを除去する。

中間転写ベルト８１から分離された転写材Ｐは、定着装置９０へと搬送される。転写材Ｐ上に転写されたトナー像は、定着装置９０によって加熱、加圧される。これによって、トナー像が転写材Ｐに対して溶融混合され、転写材Ｐ上に定着される。出力された転写材Ｐ上の画像情報は、ビデオカウンタ９１（画像密度算出部）により画像密度が算出され、そのデータはビデオカウント値として制御部に送信される。

その後、転写材Ｐは画像形成装置外へ排出される。本実施形態では、画像形成装置はＡ４サイズの画像を１分間に最大で２５枚の速度で排出することができる。

（トナー補給制御）
本実施形態に係るトナー補給制御の詳細を説明する。

静電像を現像し、トナーが消費されることにより、現像器２内の現像剤のトナー濃度が低下する。

このため、濃度制御装置により、トナーボトル７からトナーを現像器２に補給するトナー補給制御を行う。これにより、現像剤のトナー濃度を可及的に一定に制御し、または画像濃度を可及的に一定に制御する。

本実施形態では、２つの情報を元に補給制御を実施する。以下にＮ枚目の画像形成時の補給量について述べる。

１つ目は、Ｎ枚目の出力物の画像情報からビデオカウント値：Ｖｃを算出し、算出したビデオカウント値に係数：Ａ（Ｖｃ）をかけて、ビデオカウント補給量：Ｍ（Ｖｃ）を算出する。

Ｍ（Ｖｃ）＝Ｖｃ×Ａ（Ｖｃ） …（数式１）
ここで、画像比率：１００％（全面ベタ黒）の画像が出力されたときのビデオカウント値：Ｖｃ＝１０２３であり、画像比率に応じてビデオカウント値：Ｖｃは変化する。

２つ目は、Ｎ−１枚目でのインダクタンスセンサ２６の検知結果より算出されたＴＤ比：ＴＤ（Ｉｎｄｃ）と目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）との差分値に係数：Ａ（Ｉｎｄｃ）をかけてインダク補給量：Ｍ（Ｉｎｄｃ）を下記の数式２で算出し、濃度検知部の検知結果を得る。

Ｍ（Ｉｎｄｃ）＝（ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）−ＴＤ（Ｉｎｄｃ））×Ａ（Ｉｎｄｃ） …（数式２）
ここで、係数：Ａ（Ｖｃ）、Ａ（Ｉｎｄｃ）はＲＯＭ１０２に予め記録されている。

目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）は、ＲＡＭ１０３に記録されており、設定値を変更することが可能になっている。目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）の変更方法については、本実施形態では、参照用に画像濃度検知用画像パターン（パッチ画像）を作像し、その画像濃度を画像濃度センサ３１により検知して、その結果により変更している。

上記、トナー消費量に関する情報であるビデオカウント補給量：Ｍ（Ｖｃ）と、濃度検知部の検知結果であるインダク補給量：Ｍ（Ｉｎｄｃ）、の２つの値を取得することにより、トナー補給量：Ｍを下記の数式３で算出する。

Ｍ＝Ｍ（Ｖｃ）＋Ｍ（Ｉｎｄｃ）＋Ｍ（ｒｅｍａｉｎ） …（数式３）
ここで、Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）は、補給を実施できずに残っている残補給量である。残補給量が発生する理由は、補給がスクリューの１回転分を単位として行われるため、スクリューの１回転での補給能力を超えた１回転分に満たない補給量が残補給量として残ってしまうからである。この残補給量を算出し積算するのが制御部１００内の残補給量算出部である。残補給量の制御についての詳細は後述する。

また、Ｍ＜０になった場合には、Ｍ＝０とする。数式３より、Ｍ（Ｉｎｄｃ）＝０であっても、画像比率が高いもしくは、残補給量が多い場合には、補給が実施される場合がある。

次に、トナー補給量：Ｍから補給モータ７３の要求回転回数：Ｂｒｑを算出する（第１情報）。下トナー搬送スクリュー７２の１回転あたりの現像器への補給量：Ｔを予めＲＯＭ１０２に記録し、算出されたトナー補給量：Ｍより補給モータ７３の要求回転回数：Ｂｒｑを下記の数式４で算出する。

Ｂｒｑ＝Ｍ／Ｔ …（数式４）
ここで、Ｂｒｑの小数点以下は切り捨てとし、正数部分のみとする。本実施形態では、Ｔ＝０．１０ｇの設定である。

本実施形態では、要求回転回数：Ｂｒｑに対して、実際に補給可能な回転回数：実施回転回数：Ｂｐｒを算出する（補給装置が補給した補給動作量に関する第２情報）。算出方法については後述する。１枚の画像形成に対して実施回転回数：Ｂｐｒ、補給モータ７３を回転しトナー補給を実施する。

１枚の画像形成で補給できなかったトナー量を残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）とし、下記の数式５、
Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）＝Ｍ−Ｂｐｒ×Ｔ …（数式５）
によって算出する。

（トナーボトル：トナーなし判定）
ここからは、本実施形態に係るトナーボトル内のトナーが無くなる（トナーなし）の判定方法について述べる。

本実施形態では、Ｎ枚目に検出されたＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｎと目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）が、以下の数式６、
ΔＴＤ比Ｎ＝ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｎ−ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）≧−１．０％ …（数式６）
を３枚連続満たした場合、画像形成を中断する。

そして、表示器３００上にトナーボトル交換指示：「トナーボトルを交換してください」を表示し、画像形成動作を禁止する。

数式６の−１．０％の値と、３枚連続満たした場合という条件については、他の数字にすることも可能である。

また、数式６を３枚連続満たした場合、画像形成を中断し、トナーボトル７内のトナーが無いと判定するために、トナー残量確認シーケンスを実施することも可能である。ここで、トナー残量確認シーケンスとは、補給モータ７３での補給を行い、現像駆動モータ２７を駆動させ、補給したあとのインダクタンスセンサ２６の検知結果を見て、トナーボトル７内のトナーの有無を判定することである。

（強制補給シーケンス）
本実施形態の制御部が実行可能な強制補給シーケンス（強制補給モード）について述べる。本実施形態では、トナー補給量：Ｍから補給モータ７３の回転回数：Ｂを算出し、補給を実行している。本実施形態では、補給モータ７３の小型化、静音化、低コストのために、１枚の画像形成で補給モータ７３は２回転までしかできない回転速度に設定している。

これは、本実施形態での画像形成装置が連続駆動時のＡ４サイズの転写材を１枚出力するのに要する時間が２．４秒であるのに対し、補給モータ７３の回転速度を６０ｒｐｍまで落としているため、１秒間に１回転しか補給モータ７３を回せないためである。

本実施形態では、画像比率：１００％のＡ４サイズの全面ベタ画像出力時のトナー消費量が約０．３５ｇであるのに対し、トナーボトル７が１回転するときのトナー補給量は約０．１０ｇである。この場合、１枚の画像形成で補給モータ７３は２回転までしかできないので、最大補給量は０．２０ｇとなり、０．１５ｇ足りない。この０．１５ｇ分は補給できない（残補給量）ので、この残補給量が所定値に達したら、強制補給シーケンスを実施して補う手法を取る。以上のことを踏まえて、以下より本実施形態での強制補給シーケンスについて述べる。

図４は第１実施形態の強制補給シーケンスのフローチャートである。まず、画像形成開始前に、要求回転回数：Ｂｒｑを上記の数式４より算出する（Ｓ１）。

次に、算出したＢｒｑの値より、実際に補給可能な回転回数、つまり、実施回転回数：Ｂｐｒを算出する。具体的には、Ｂｒｑが２より大きい場合（Ｓ２）、Ｂｐｒは２とする（Ｓ３）。一方、Ｂｒｑが２以下の場合、Ｂｐｒ＝Ｂｒｑと計算する（Ｓ４）。

算出したＢｐｒの値により、画像形成時に補給モータ７３をＢｐｒの値だけ回転させ、トナー補給を実施する（Ｓ５）。次に、１枚の画像形成で補給できなかった残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）を上記の数式５より算出する（Ｓ６）。

そして、算出した残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）が、以下の数式７の関係、
Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）≧Ｍ（ｓｕｐｐｌｙ） …（数式７）
を満たすか否かを判断する（Ｓ７）。ここで、Ｍ（ｓｕｐｐｌｙ）は、少なくとも供給すべきトナーの許容値であり、ユーザがあらかじめ設定できる所定値である。

数式７を満たさない場合、画像形成終了後、強制補給シーケンスを実施することなく、次の画像形成を継続することができる。

一方、数式７を満たす場合、強制補給シーケンスを実施することで補給できなかったトナーを補給する必要がある。

Ｍ（ｓｕｐｐｌｙ）は予めＲＯＭ１０２に記録されている。本実施形態では、Ｍ（ｓｕｐｐｌｙ）＝０．７０ｇとしたが、他の値にしても構わない。Ｍ（ｓｕｐｐｌｙ）は、トナーが補給できないことによる画像濃度等の影響を考慮して決定する必要がある。

図４に示すように、本実施形態では、強制補給シーケンスを実施する前に、１つの判断式を入れている（Ｓ８）。ここが本実施形態での特徴であり、この行程を入れることで課題を解決する。

ステップ（Ｓ８）の行程において、まず、前回強制補給シーケンス（前回強制補給モード）を前回実行してから通知されたビデオカウント値を積算し、累積ビデオカウント値：ΣＶｃを算出する（第３情報）。累積ビデオカウント値：ΣＶｃは、前回強制補給シーケンスを前回実行してからのトナー消費量のことである。

次に、ステップ（Ｓ８）の行程では、ΣＶｃの値が所定値：Ａと比較し所定値以上であるかを判断する。そして、トナー消費量が所定値以上の場合、強制補給シーケンスを実施する。一方、所定値未満の場合には強制補給を実施しない。本実施形態では、Ａ＝２０４６としたが、他の値でも構わない。

前回強制補給シーケンスを実施した後、トナー消費量が少ないにもかかわらず、強制補給シーケンスの実施と判断されることがある。しかし、トナーボトル７から通常のトナーが補給される条件では、そのような判断がされることはあり得ない。それにもかかわらずこのような判断がされるのは、トナーボトル７内のトナーが少なくなり、補給モータ７３が１回転するときのトナー補給量が低下していると考えられる。

図５は第１実施形態の補給モータの積算回転回数とトナー補給量との関係を示すグラフである。図５においては、補給モータ７３の積算回転回数に対する補給モータ７３の１回転あたりのトナー補給量を示す。

図５に示すように、補給モータ７３の積算回転回数が１５６０回転を超えたあたりから、トナー補給量が減少する。そして、補給モータ７３の積算回転回数が１６４０回転あたりで、トナー補給量が０になっている。

本実施形態では、トナーボトル７にトナーを１７０ｇ充填しており、補給モータ７３の積算回転回数が１６４０回転あたりでトナー補給量が０になった状態でのトナーボトル７内のトナー量は約１０ｇである。この１０ｇのトナーは、上トナー搬送スクリュー７１、下トナー搬送スクリュー７２とトナーボトル７の間の隙間に存在し、スクリューの搬送では送ることができない。このため、１０ｇのトナーが、トナーボトル７内に残ってしまう。

上述のように、補給モータ７３の積算回転回数が１５６０回転を超えたあたりから、補給モータ７３が１回転するときのトナー補給量が低下してくる。このため、前回強制補給シーケンスを実施してからのトナー消費量が少ないにもかかわらず、強制補給シーケンスを実施すべきとの判断がなされることがある。しかし、トナー補給量が低下しているため、強制補給シーケンスを実施しても、補給されるトナー量は少なく、現像器２内の二成分現像剤のＴＤ比が回復しない場合がある。

二成分現像剤のＴＤ比が回復しない場合、強制補給シーケンスの頻度が上がってしまい、ダウンタイムが長くなってしまう。二成分現像剤のＴＤ比の回復が見込めない条件で強制補給シーケンスを実施することは、ダウンタイムに対するデメリットが大きくなる。このため、強制補給シーケンスの頻度を極力減らす必要がある。

このような理由から、図４におけるステップ（Ｓ８）において、累積ビデオカウント値：ΣＶｃが所定値：Ａ以上の場合のみ強制補給シーケンス（Ｓ１０）を実施する。

一方、累積ビデオカウント値：ΣＶｃが所定値：Ａ未満の場合は、強制補給シーケンスを実施せず、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）をリセットする（Ｓ９）。この場合、強制補給シーケンスを行うことなく画像形成終了させた後、次回の画像形成に備える。

ステップ（Ｓ９）で残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）をリセットする理由は、次のとおりである。すなわち、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）は加算されるのみであるため、リセットをしないと、その後、強制補給シーケンスを実施した時の補給モータ７３の回転回数が多くなり過ぎてしまうためである。

強制補給シーケンスを実施する場合（Ｓ１０）、画像形成終了後に画像形成を一時中断する（Ｓ１１）。

次に、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）より補給モータ７３の強制補給回転回数：Ｂ（ｓｕｐｐｌｙ）を、次の数式、
Ｂ（ｓｕｐｐｌｙ）＝Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）／Ｔ …（数式８）
によって算出する（Ｓ１２）。

その後、数式８で算出した強制補給回転回数：Ｂ（ｓｕｐｐｌｙ）の値だけ補給モータ７３を回転させる（Ｓ１３）。

その後、累積ビデオカウント値：ΣＶｃをリセット（ΣＶｃ＝０）し（Ｓ１４）、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）を再度計算した（Ｓ１５）後、画像形成を再開する（Ｓ１６）。

図６は強制補給シーケンスを実施するときの画像状態を示す概念図である。図６に示すように、強制補給シーケンスを実施すると、画像と画像との間に間隔が空く。一方、ステップ（Ｓ８）の制御で強制補給を実施しないと判断した場合、先の画像形成終了後、すぐに画像形成を継続することができる。

なお、数式６を用いた「トナーなし」の判断と、「強制補給シーケンス実施」の判断（Ｓ１０）が同じ画像形成中にでた場合、本実施形態では、「強制補給シーケンス」を実施せず、「トナーなし」を先に出すことにしている。しかしながら、これに限るものではなく、「強制補給シーケンス」を実施しても構わない。

次に、本実施形態の効果を説明する。図７は画像比率１０％における従来例と第１実施形態とを比較するグラフである。図７では、（ａ）が従来構成例としてＡ＝０としたときを示し、（ｂ）が第１実施形態としてＡ＝２０４６にしたときを示す。また、画像比率が１０％となる画像を出力したときの、トナーボトル７がトナーなしになる直前のインダクタンスセンサ２６での検知ＴＤ比の推移を示す。図７において、黒塗り三角形の時に強制補給シーケンスを実施している。

図７に示すように、（ａ）の従来例では、画像比率が１０％にも関わらず、トナーなしになるまでに強制補給シーケンスが６回も実施されている。しかも、強制補給シーケンスを実施しても検知ＴＤ比には回復挙動が見られない。一方、（ｂ）の本実施形態では、トナーなしになるまでに強制補給シーケンスの実施回数が２回に抑えられている。

なお、（ａ）Ａ＝０、（ｂ）Ａ＝２０４６の条件共に、トナーボトル７内のトナー補給量はほぼ０である。また、トナーボトル７の残トナー量は、（ａ）Ａ＝０のときが１０．２ｇである一方、（ｂ）Ａ＝２０４６のときも１０．３ｇであり、ほぼ差は生じなかった。上記結果より、トナーボトル７の残トナー量を変えることなく、強制補給シーケンスの実施回数を６回から２回となるよう、抑制することができた。

図８は画像比率８０％における従来例と第１実施形態とを比較するグラフである。図８では、（ａ）が従来構成例としてＡ＝０としたときを示し、（ｂ）が第１実施形態としてＡ＝２０４６にしたときを示す。また、画像比率が８０％となる画像を出力したときの、トナーボトル７がトナーなしになる直前のインダクタンスセンサ２６での検知ＴＤ比の推移を示す。

図８に示すように、本実施形態の制御をすることで、強制補給シーケンスの実施回数を１０回から８回に抑制することができた。

一方、画像比率８０％では、強制補給シーケンス実施後に二成分現像剤のＴＤ比の回復が見られている。この影響もあって、本実施形態の制御を入れることで、トナーなしになるまでの枚数が少し減少している。また、トナーなし時のトナーボトル７の残トナー量は、（ａ）Ａ＝０の場合が１０．６ｇ、（ｂ）Ａ＝２０４６の場合が１１．０ｇと、第１実施形態の制御を入れることで、多少増える傾向がみられている。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。

図８に示すように、画像比率が高いときには、強制補給シーケンスの実施回数を減らす効果は出ているが、残トナー量を少し増やしてしまう影響が出る。一方、画像比率が１０％のような、強制補給シーケンス実施後に二成分現像剤のＴＤ比の回復が見込めない条件では、強制補給シーケンスは０回にしても残トナー量の影響は出ない。このため、強制補給シーケンスを０回にするのが理想的ではある。

そこで、第２実施形態では、第１実施形態での図４の（Ｓ８）での判断式を変更することで、画像比率が低いときは強制補給シーケンスを実施せず、画像比率が高いときは残トナー量の増加を極力抑えるように制御する。

図９は第２実施形態の強制補給シーケンスのフローチャートである。図４との相違点は、強制補給シーケンスの実施条件としてのステップ、すなわち、図９のステップ（Ｓ１０８）と第１実施形態のステップ（Ｓ８）である。また、第１実施形態におけるステップ（Ｓ１４）の累積ビデオカウント値：ΣＶｃのリセット行程が、第２実施形態では削除されている点である。

図９において、ステップ（Ｓ１）からステップ（Ｓ７）及びステップ（Ｓ９）は第１実施形態と同様である。第２実施形態において、ステップ（Ｓ７）の後は、累積ビデオカウント値：ΣＶｃではなく、まず、過去Ｍ枚（所定枚数）のビデオカウント値の移動平均値：Ａｖｅ＿Ｖｃを算出する。そして、その算出した値を用いて、強制補給シーケンスを実施するかの判断を行う（Ｓ１０８）。

Ａｖｅ＿Ｖｃを算出することで、１枚当たりの平均トナー消費量を算出することができ、この値が所定値以下の場合に強制補給シーケンスの実施判断を行う。これは、トナーボトル７内のトナー量減少による補給量の低下が起こっていると判断できるためである。

上記Ｍの値は、直近の所定枚数における平均トナー消費量がわかる範囲で設定することが望ましく、本実施形態では、Ｍ＝８と設定したが、他の値であっても構わない。また、本実施形態では、修正移動平均法でＡｖｅ＿Ｖｃを算出するが、これはＲＡＭ１０３への記録容量を考慮しているものであり、通常の移動平均法で算出しても構わない。

過去Ｍ枚のビデオカウント値の移動平均値：Ａｖｅ＿Ｖｃの算出方法について説明する。

Ｎ−１枚目終了後の過去Ｍ枚のビデオカウント値の移動平均値：Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ）は以下の数式９より算出される。算出にあたっては、Ｎ枚目の画像形成時のビデオカウント値：Ｖｃ（Ｎ）と、Ｎ−１枚目終了時点での、過去Ｍ枚のビデオカウント値の移動平均値：Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ−１）の値を用いる。

Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ）＝（Ｍ−１）／Ｍ×Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ−１）＋１／Ｍ×Ｖｃ（Ｎ） …（数式９）
図９のステップ（Ｓ１０８）で、過去Ｍ枚のビデオカウント値の移動平均値：Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ）が所定値以上（Ｃ以上）の場合は、強制補給シーケンスを実施する（Ｓ１０）。

一方、Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ）が所定値未満（Ｃ未満）の場合は、強制補給シーケンスを実施せず、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）をリセットする（Ｓ９）。そして、このまま画像形成終了後に画像形成を継続することができる。

ここで、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）をリセットする理由は次の通りである。すなわち、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）はどんどん加算されてしまうので、リセットしないと、その後強制補給シーケンスを実施した時の補給モータ７３の回転回数が多くなりすぎてしまうためである。

以後のフロー、すなわち、ステップ（Ｓ１１０）乃至ステップ（Ｓ１１５）の順序は第１実施形態と同じである。ここで、上述のように、図４のステップ（Ｓ１４）に相当する行程は削除している。Ａｖｅ＿Ｖｃ（Ｎ）はリセットしなくても、その後の画像形成時のビデオカウント値で値は増減するので、リセットする必要はないためである。

以下、第２実施形態の効果を説明する。図１０は第２実施形態の画像比率１０％での効果を示した図である。図１０では、画像比率が１０％の画像を出力したときの、トナーボトル７がトナーなしになる直前のインダクタンスセンサ２６での検知ＴＤ比の推移を示す。そして、（ａ）は比較例として、第１実施形態の構成でＡ＝２０４６とした場合であり、（ｂ）は第２実施形態の構成でＣ＝２０５とした場合である。また、図１０において、黒塗り三角時に強制補給シーケンスを実施している。

図１０の（ａ）と（ｂ）の比較より、第２実施形態の構成では、強制補給シーケンスの実施回数を０回にすることができた。また、そのときのトナーボトル７の残トナー量は、（ａ）でＡ＝２０４６の場合が１０．２ｇであり、（ｂ）でＣ＝２０５の場合が１０．１ｇと、ほぼ差は生じなかった。よって、第２実施形態の構成では、低画像比率のとき、強制補給シーケンスの実施回数を減らすことができる。

次に、図１１は第２実施形態の画像比率８０％での効果を示した図である。図１１では、画像比率が８０％の画像を出力したときの、トナーボトル７がトナーなしになる直前のインダクタンスセンサ２６での検知ＴＤ比の推移を示す。そして、（ａ）は比較例として、第１実施形態の構成でＡ＝２０４６とした場合であり、（ｂ）は第２実施形態の構成でＣ＝２０５とした場合である。また、図１１において、黒塗り三角時に強制補給シーケンスを実施している。

図１１より、第２実施形態の構成では、強制補給シーケンスの実施回数は、（ａ）の８回と比較して（ｂ）の１０回と増加している。ただし、そのときのトナーボトル７の残トナー量は、（ａ）でＡ＝２０４６の場合の１１．１ｇと比較して、（ｂ）でＣ＝２０５の場合の１０．５ｇと減少している。すなわち、第２実施形態の構成の方が、残トナー量を少なくする効果が得られている。

よって、第２実施形態の構成では、高画像比率のときには、強制補給シーケンスの実施回数を従来構成同等に維持する一方で、トナーボトル７の残トナー量を減らすことができるという効果がある。

ＩＰ…画像形成部
１…感光体ドラム
２…現像器
７…トナーボトル
１２…スキャナー部
２６…インダクタンスセンサ
２７…現像駆動モータ
３１…画像濃度センサ
７３…補給モータ
９１…ビデオカウンタ
１００…制御部
２３２…現像スリーブ
３００…表示器

Claims (6)

1. 像担持体と、
   現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成される静電像を現像する現像装置と、
   前記現像装置にトナーを補給する着脱可能な補給容器と、
   前記現像装置の現像剤中のトナーの濃度を検出する濃度検知部と、
   前記濃度検知部の出力に基づいて前記補給容器の交換を判定する判定部と、
   前記濃度検知部の出力に基づいて前記補給容器から前記現像装置に補給するトナー量を設定する設定部と、
   出力する画像の画像量をカウントするカウント部と、
   前記設定部に基づき画像形成動作中に前記補給容器から前記現像装置へトナーの補給動作を行う補給モードと、前記設定部に基づき画像形成動作を中断して前記補給容器から前記現像装置へトナーの補給動作を行う強制補給モードと、を実行可能な制御部と、を有し、
   前記制御部は、補給されたトナー量が前記設定部で設定されたトナー量よりも所定の範囲を超えて少ない場合に、前回の強制補給モードの実行から前記カウント部で積算された画像量が所定量を超えた後に強制補給モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記設定されたトナー量は前記濃度検知部の出力に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補給容器は回転して前記現像装置にトナーを補給し、前記補給されたトナー量は前記補給容器の回転数を用いて算出される値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像量はビデオカウント値であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記濃度検知部により現像剤中のトナーの濃度が所定値よりも小さいことが検知されたら、前記補給容器の交換の表示が行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、補給されたトナー量が現像装置に補給する設定されたトナー量よりも所定の範囲を超えて少なく、前回の強制補給モードの実行から積算した画像量が所定量を超えていない場合には、画像形成可能とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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