JP6391220B2 - 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。

トナーボトル内のトナーが無くなったこと（トナーなし）を判断する手段として、特許文献１にあるような手法がある。具体的には、二成分現像剤のＴＤ比を検知するトナー濃度センサを現像器内に有し、その値に応じてトナーなしを判断する。さらに、トナーなしの精度を高めるために、トナーを補給したあとのトナー濃度センサの値より、二成分現像剤のＴＤ比が上昇するかどうかを確認し、その結果よりトナーなしを判断する方法（トナー残量確認シーケンス）がある。

特開２００５−０６２８４８

しかしながら、上記トナー残量確認シーケンスを行う構成の場合、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比が低下し、トナー残量確認シーケンスが起動する。

しかし、トナー残量確認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、必要以上にトナー残量確認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」が表示されるまでトナー残量確認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。即ち、トナー残量確認シーケンスに関しては、制御時間と「トナーあり」、「トナーなし」の検出精度の両立化に対して課題があった。

ここで、ダウンタイムを単に短縮させるべく、トナー残量確認シーケンスを単に制限すると、トナー濃度の検出精度が落ちるおそれがある。

本発明の目的は、トナー残量確認シーケンスによるダウンタイムを可及的に短くしながら、トナー残量判定の精度の低下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補給装置と、
前記現像装置の現像剤のトナーとキャリアの比であるトナー濃度に関する情報を検出する濃度検知部と、
前記濃度検知部の検知結果に基づいて、画像形成動作を中断して前記補給装置から前記現像装置へトナー補給を行うトナー確認モードを実行可能な制御部と、
前記制御部は、前記モードの実行開始後に取得される前記濃度検知部の検知結果に基づいて、直ちに画像形成を禁止する第１状態と、画像形成動作を許可する第２状態と、前記モードを再度実行させる第３状態と、を少なくとも選択的に実行することを特徴とする。

上記構成によれば、トナー残量確認シーケンスによるダウンタイムを可及的に短くしながら、トナー残量判定の精度の低下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実施形態の現像器内の現像剤のＴＤ比ムラを説明する図。 パッチ画像の形成タイミングを示す図。 第１実施形態のフローチャートを示す図。 第１実施形態のトナー補給からＴＤ比検知までの説明図。 第１実施形態のΔＴＤ比（ＥＮＤ）検知後の判断を示す図。 第２実施形態の目標となるＴＤ比とトナーあり判断値との関係を示した図。 第４実施形態のフローチャートを示す図。 第４実施形態のΔＴＤ比（ＥＮＤ）と補給モータの駆動回数の関係の図表。

〔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。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
トナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置であって、
像担持体と、
前記トナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された前記現像剤を搬送する現像剤搬送部と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像するために前記現像剤を担持する現像剤担持体とを有する現像装置と、
前記画像形成装置の装着部に着脱可能に設けられ、前記現像容器に供給するための前記トナーを収容するトナー容器と、
前記トナー容器に収容された前記トナーを前記現像容器に供給するために回転駆動される駆動モータと、
前記現像容器に収容されている前記磁性キャリアの透磁率に基づいて、前記現像容器に収容されている前記現像剤の前記トナーと前記磁性キャリアの比率としてのトナー濃度を検出する検出ユニットと、
前記画像形成動作を中断し、前記画像形成動作を中断させた状態で前記駆動モータを回転駆動させるトナー供給動作を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記画像形成動作を実行している間に前記検出ユニットによって検出された前記トナー濃度である第１の検出トナー濃度が、所定値よりも低いことを含む所定の条件を満たすとき、前記トナー供給動作を実行し、
前記制御部は、前記トナー供給動作を１回実行するごとに、前記トナー供給動作の１回の実行により前記駆動モータを回転駆動させた後に前記検出ユニットによって検出された前記トナー濃度である第２の検出トナー濃度に基づいて、中断させた前記画像形成動作の再開を可能な状態に移行すること、前記装着部に装着された前記トナー容器の交換を促すこと、及び前記トナー供給動作を繰り返して１回実行することを含む複数の中から１つを選択して実行することを特徴とする。

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。

インダクタンスセンサ２６の配置位置は、トナーボトル７から第二搬送スクリュー２２１によって供給されたトナーと、すでに現像器２内にある現像剤を撹拌搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化された後の現像剤を検出できる位置に配置する。このようにすることで、インダクタンスセンサ２６での現像剤のトナー濃度の検出を正確に行うことができる。

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。制御部１００の制御により、インダクタンスセンサ２６の検知結果に基づいて、画像形成動作を中断してトナーボトル７から現像器２へトナー補給を行うトナー確認モードを実行可能である。

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。

数式１は、
Ｍ（Ｖｃ）＝Ｖｃ×Ａ（Ｖｃ） …（数式１）
である。

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で算出する。

数式２は、
Ｍ（Ｉｎｄｃ）＝（ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）−ＴＤ（Ｉｎｄｃ））×Ａ（Ｉｎｄｃ） …（数式２）
である。

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）、つまり、トナー濃度目標値は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Ｑ）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。

図５はパッチ画像の形成タイミングを示す図である。図５に示すように、所定間隔の画像間にパッチ画像Ｑを作像し、その画像濃度を画像濃度センサ３１により検知する。このパッチ画像Ｑは、常に同じ潜像条件で行っており、現像剤の状態が同じであれば、現像されたトナー像のトナー濃度は同じになる。

初期の現像剤でのパッチ画像Ｑの濃度の検知値を基準として、その基準値と測定結果との差分ΔＤから求まる。たとえば、初期の現像剤でのパッチ画像Ｑの濃度：Ｄ（初期）＝４００で、画像形成装置がＸ枚目に出力した際に測定したパッチ画像Ｑの濃度が上昇し、濃度：Ｄ（Ｘ）＝５００になった場合、ΔＤは次の数式３で求められる。

数式３は、
ΔＤ（Ｘ）＝Ｄ（Ｘ）−Ｄ（初期）＝１００ …（数式３）
である。

ここで、ΔＤ（Ｘ）と目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）の変更幅：ΔＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）の関係は、ＲＯＭ１０２に予め記録されている。この記録されたデータにより、ΔＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を算出する。そして、算出されたΔＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を加算、減算することで目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を変更する。

上記、ビデオカウント補給量：Ｍ（Ｖｃ）、２つの値より、トナー補給量：Ｍを下記の数式４で算出する。

数式４は、
Ｍ＝Ｍ（Ｖｃ）＋Ｍ（Ｉｎｄｃ）＋Ｍ（ｒｅｍａｉｎ） …（数式４）
である。

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、スクリューの１回転単位で補給を実施するので、１回転分に満たない補給量を積算するためである。詳細は後述する。また、Ｍ＜０になった場合には、Ｍ＝０とする。

次に、トナー補給量：Ｍから補給モータ７３の回転回数：Ｂを算出する。下トナー搬送スクリュー７２が１回転して現像器に補給される量：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の回転回数：Ｂを下記の数式５で算出する。

数式５は、
Ｂ＝Ｍ／Ｔ …（数式５）
である。

Ｂの小数点以下は切り捨てとし、正数部分のみとする。Ｂの小数点以下に相当するトナー補給量は補給されないので、残補給量：Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）下記の数式６で算出する。

数式６は、
Ｍ（ｒｅｍａｉｎ）＝Ｍ−Ｂ×Ｔ …（数式６）
である。

数式５で算出したＢより、Ｎ枚目に補給モータ７３をＢ回転駆動させる。

〔発明が解決しようとする課題〕の項目で述べたように、トナー残量確認シーケンス（トナー確認モード）に関しては、制御時間と「トナーあり」、「トナーなし」の検出精度の両立化に対して課題がある。以下より、具体的にその課題の内容を記述する。

現像器内の二成分現像剤のＴＤ比の分布が一定ではない場合、トナー濃度センサで検知するＴＤ比にバラツキが生じる。このため、トナーが補給されてＴＤ比が上昇したか否かが正しく判断できない場合がある。

ここで、ＴＤ比ムラについて説明する。図４は第１実施形態の現像器内の現像剤のＴＤ比ムラを説明する図である。

ＴＤ比ムラの測定は次の手順で行う。まず、トナーボトル７内のトナーが無い状態で、画像比率：１０％の条件（点線（ａ）で示す）、または画像比率：８０％の条件（破線（ｂ）で示す）で連続出力する。次に、トナー濃度センサでの検知ＴＤ比が８％から７％に下がった後、画像比率：０％（ベタ白画像）で連続出力する。その際、トナー濃度センサで検知したＴＤ比の推移を図４に示す。なお、画像比率：１００％と表現する場合は、全面に黒ベタ画像が出力されていることを示している。

図４より、画像比率：８０％で出力したあとの方が、検知ＴＤ比にムラがあることがわかる。現像部で感光体ドラム１に画像形成する際、トナーを消費する場所と、トナーが補給される場所とは異なる。すると、画像比率が高い条件では、現像器２内の二成分現像剤のＴＤ比の分布が均一になるには時間がかかる。これが、現像器２内の二成分現像剤のＴＤ比の分布にバラツキが生じる要因である。

図４（ｂ）のように、画像比率が高い場合であっても、時間がたつとＴＤ比分布は均一になる。しかしながら、画像比率が低い場合に比べ、均一になるまで長い時間が必要であるため、トナー残量確認シーケンスに時間がかかってしまう。

また、検知ＴＤ比にムラがある場合に、補給されるトナー補給量が多ければトナーがあると判断することは可能である。しかし、トナー補給量がどれくらいくるかはわからないので、過剰補給してしまう恐れがある。従って、トナー残量確認シーケンスの制御時間とトナーなし確認精度の両立化に対しては課題がある。

（トナー残量確認シーケンスの詳細説明）
ここからは、本実施形態の特徴である、トナーボトル内のトナーなしの確認制御：トナー残量確認シーケンスについて述べる。トナー残量確認シーケンスは制御部１００によって実行可能である。図６は第１実施形態のフローチャートを示す図である。以下は、フローチャートに沿って説明する。

まず、トナー残量確認シーケンスに入る条件について述べる。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７を３枚連続満たした場合（Ｓ１）、画像形成を中断し（Ｓ２）、トナー残量確認シーケンスを実行する（Ｓ３）。

数式７は、
ΔＴＤ比Ｎ＝ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｎ−ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）≦−１．０％ …（数式７）
である。

（数式７）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。本実施形態では、画像比率：１００％の全面ベタ画像出力時に不用意にトナー残量確認シーケンスに入らない条件として上記条件を設定した。

図７は第１実施形態のトナー補給からＴＤ比検知までの説明図である。トナー残量確認シーケンスを実施する場合（Ｓ４）、図７に示すように、補給モータ７３を１０回転し、かつ現像駆動モータ２７を１０秒駆動する（Ｓ５）。上記回転回数と時間は、トナー補給量やトナー補給を実施してから、インダクタンスセンサ２６に補給されてトナーが到達する時間によって決定される。

その後、現像駆動モータ２７の回転開始から９〜１０秒の間の検知ＴＤ比をインダクタンスセンサ２６によって検知する（Ｓ８）。

上記、補給モータ７３の補給回数、現像駆動モータ２７の駆動時間、インダクタンスセンサ２６でＴＤ比を検知するタイミングについては、トナーボトル７の補給量や、補給口７５からインダクタンスセンサ２６までの現像剤の搬送時間により設定される。これらの値は、画像形成装置の構成に合わせて最適化することが重要である。

現像駆動モータ２７回転開始から９〜１０秒の間にインダクタンスセンサ２６で検知されたＴＤ比を検知ＴＤ比：ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｒとする。そして、検知ＴＤ比：ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｒと目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）との差分値：ΔＴＤ比（ＥＮＤ）が、数式８の関係、を満たしているか否かを判断する。

数式８は、
ΔＴＤ比（ＥＮＤ）＝ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｒ−ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）≧−０．２％ …（数式８）
である。本実施形態では、−０．２％を「トナーあり判断値」とする。

判断式である上記数式８を満たしている場合、「トナーあり」と判断する（Ｓ８）。この場合、トナー残量確認シーケンスを終了し、画像形成再開を許可し（Ｓ９）、トナー補給を終了する（Ｓ１０）。

（Ｓ７）で上記数式８を満たさない場合、（Ｓ１１）へ進む。（Ｓ１１）では、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）が、以下の数式９の関係を満たしているか否かを判断する。

数式９は、
ΔＴＤ比（ＥＮＤ）＝ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｒ−ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）≦−０．９％ …（数式９）
である。本実施形態では、−０．９％を「トナーなし判断値」とする。

（Ｓ１１）での判断式たる上記数式９を満たしている場合、「トナーなし」と判断する（Ｓ１２）。そして、トナー残量確認シーケンスを終了し、画像形成再開を停止する（Ｓ１３）。この場合、表示器３００上に「トナーボトルを交換してください」と表示する（Ｓ１４）。

（Ｓ７）及び（Ｓ１１）で検知された検知ＴＤ比：ＴＤ（Ｉｎｄｃ）Ｒが、上記数式８、数式９のいずれも満たさない場合（数値としては−０．９％より大きく−０．２％より小さい）は、（Ｓ１５）に進む。

図８は第１実施形態のΔＴＤ比（ＥＮＤ）検知後の判断を示す図である。

図８に示す通り、本実施形態では、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）≧−０．２％なら「トナーあり」とする。また、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）≦−０．９％なら「トナーなし」とする。そして、−０．２％＞ΔＴＤ比（ＥＮＤ）＞−０．９％なら「判別見送り」とし、（Ｓ５）の補給動作の累積補給回数３回（所定回数）までは繰り返し（Ｓ５）の補給動作を実施する。

上述のように、本実施形態では、−０．２％＞ΔＴＤ比（ＥＮＤ）＞−０．９％の範囲なら、補給動作を再実行する。再度補給動作をする理由は、現像器２内の現像剤のＴＤ比にムラが生じている場合（図４（ｂ）参照）、確実にトナーが補給されている（トナーあり）か、もしくはトナーが補給されていない（トナーなし）か、が判断しきれないためである。

本実施形態においては、図４（ｂ）の結果のＴＤ比のムラの範囲より、−０．２％＞ΔＴＤ比（ＥＮＤ）＞−０．９％の範囲なら、再度補給動作を実施すると設定しているが、他の範囲にしても構わない。

（Ｓ１５）で累積補給回数３回未満の条件では、再度（Ｓ５）の補給動作を実施する。この場合、再度、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）を検知し、その値で数式８もしくは数式９に該当するかの判断を繰り返す。

（Ｓ５）の補給動作の累積補給回数が３回になっても、ΔＴＤ比（ＥＮＤ） が−０．２％以上にならない場合、現像器２内の現像剤のＴＤ比のムラを考慮しても、確実にトナーが無い状態である。

この場合、再度（Ｓ５）に戻ることはせずに「トナーなし」と判断し（Ｓ１２）、トナー残量確認シーケンスを終了し、画像形成再開を停止する（Ｓ１３）。そして、表示器３００上に「トナーボトルを交換してください」と表示する（Ｓ１４）。

なお、本実施形態では、（Ｓ５）での補給動作を３回実施しても、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）が−０．２％以上にならない条件では、トナーボトル７内のトナーはないと判断しているが、回数を増やしても構わない。

上述のように、本実施形態の制御部１００は、トナー残量確認シーケンスの実行開始後、インダクタンスセンサ２６によって取得される検知結果に基づいて、少なくとも次の３つの状態を選択的に実行する。具体的には、直ちに画像形成を禁止する第１状態と、画像形成動作を許可する第２状態と、トナー残量確認シーケンスを再度実行させる第３状態である。

前記各状態は、トナー残量確認シーケンスが開始して１回の補給動作で「トナーあり」もしくは「トナーなし」を判断できる場合と、２回もしくは３回の補給動作で「トナーあり」もしくは「トナーなし」を判断できる場合に分かれる。

１回の補給動作で判別ができる場合（第１状態及び第２状態）は、トナー残量確認シーケンスを短時間で終了することができダウンタイムの低減が可能になる。

一方、２回もしくは３回の補給動作をかけて判別する場合（第３状態）であると、「トナーなし」判断の精度を上げることができる。この場合、トナーボトル内のトナーが充分にある状態での「トナーなし」の判断を防止することで、ユーザーに対してトナーボトル寿命の点でのストレスを軽減することができる。

以上のように制御することによって、トナー残量確認シーケンスによるダウンタイムを可及的に短くしながら、トナー残量判定の精度の低下を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態の構成を説明する。前述の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第１実施形態では、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）≧−０．２％なら「トナーあり」とした。この−０．２％の値を「トナーあり判断値」とする。ここで、「トナーあり判断値」を下げた場合、例えば−０．２％から−１．０％側に下げた場合、トナー残量確認シーケンスが開始して１回の補給動作で「トナーあり」になる頻度が上がる。しかし、現像器２内の現像剤のＴＤ比にムラによっては、間違えて「トナーあり」と判断してしまう場合がある。

間違えて「トナーあり」と判断してしまった場合の課題として、次のものが挙げられる。すなわち、再度トナー残量確認シーケンスを実施するまでの間に、ＴＤ比が低下すると、キャリアが感光体ドラムに付着してしまう。このため、付着したキャリアの部分の画像が白く抜けてしまうという課題がある。この課題は、ＴＤ比が高い場合には起こりにくいため、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を高く設定するとよい。

本実施形態では、パッチ画像Ｑの濃度に応じて、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を、制御部が変更する。特に、現像器２内の現像剤の耐久度合いに応じて変更する。そして、パッチ画像Ｑの濃度を一定に保つように現像剤のＴＤ比を変化させることで、現像剤のトナー帯電量の変化を抑制し、画像濃度の安定化を図る。また、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）には、上限値を設定している。また、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）には、キャリア付着が生じないように下限値を設定している。

このように、第２実施形態では、パッチ画像Ｑの濃度に応じて決定された目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）の値に応じて、「トナーあり判断値」としての閾値を変更する。

図９は第２実施形態の目標となるＴＤ比とトナーあり判断値との関係を示した図である。具体的には、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）と「トナーあり判断値」の関係を示す。図９の関係はＲＯＭ１０２に予め記録されている。「トナーあり判断値」は第１実施形態で示した、−０．９％より大きい数値であれば他の値を設定しても構わない。

〔第３実施形態〕
第３実施形態の構成を説明する。前述の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第１実施形態では、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）≦−０．９％なら「トナーなし」とした。この−０．９％という値を「トナーなし判断値」とする。第１実施形態の図６のフローチャート（Ｓ１５）の判断では、繰り返し（Ｓ５）の補給動作を実施した場合でも同じとしている。

画像比率が高い画像を出力した後に、現像器２内の現像剤のＴＤ比にムラが生じた場合でも、図４に示したように、時間が経過するとそのムラは減少している。このことから、繰り返し（Ｓ５）の補給動作を実施した場合、「トナーなし判断値」としての閾値を上げても、例えば、−０．９％から−０．２％側に上げても、「トナーなし」判断を間違える可能性が減少する。

このため、第３実施形態では、繰り返し（Ｓ５）の補給動作を実施した場合に、制御部が「トナーなし判断値」を上げる。これにより、２回目の補給動作で「トナーなし」と判断できる可能性が上がる。すると、トナー残量確認シーケンスの時間を短縮化することができる。

なお、第３実施形態では、図６のフローチャート（Ｓ１５）の判断で、繰り返し（Ｓ５）の補給動作を実施した場合、「トナーなし判断値」を−０．９％から−０．７％に変更したが、他の数値にしても構わない。ただし、「トナーあり判断値」＞「トナーなし判断値」の関係は守る必要がある。

〔第４実施形態〕
第４実施形態の構成を説明する。前述の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第１実施形態では、図６のフローチャート（Ｓ１５）の判断で、繰り返し（Ｓ５）の補給動作を実施した場合の補給条件は、１回目の補給条件（補給モータ７３を１０回転駆動）と同じにした。

しかし、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）が−０．２％に近い状態（例えば−０．３％）の場合は、繰り返し（Ｓ５）の補給動作において補給モータ７３を１０回転駆動すると、補給トナー量が多すぎるおそれがある。この場合、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を大きく超えてしまうことがある。そして、目標となるＴＤ比：ＴＤ（ｔａｒｇｅｔ）を大きく超えてしまうと、トナー飛散や白地部のかぶり画像などのおそれがある。

そこで、第４実施形態では、前回のΔＴＤ比（ＥＮＤ）の値に応じて、制御部が補給モータ７３の補給回転回数：Ｍを変更する。

図１０は第４実施形態のフローチャートを示す図である。基本的なフローは第１実施形態のフローチャートの図６と同じであるが、第４実施形態では、（Ｓ１６）、（Ｓ１７）のフローが追加されている。

（Ｓ１５）で繰り返し補給動作を実施することが決まった場合、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）の値によって補給モータ７３の補給回転回数：Ｍを決定する（Ｓ１６）。（Ｓ１６）で使用する、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）と補給モータ７３の補給回転回数：Ｍの関係は、ＲＯＭ１０２に予め記録されている。図１１は第４実施形態のΔＴＤ比（ＥＮＤ）と補給モータの駆動回数の関係の図表である。

図１１の関係より、補給モータ７３の補給回転回数：Ｍを決定し、（Ｓ１７）のフローに移り補給動作を実施する。なお、図１１では、ΔＴＤ比（ＥＮＤ）が、−０．９％以上−０．６％未満のとき、Ｍ＝１０とし、−０．６％以上−０．４％未満のとき、Ｍ＝８とし、−０．４％以上−０．２％未満のとき、Ｍ＝６としたが、これに限るものではない。

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
７３…補給モータ
１００…制御部
１０１…ＣＰＵ
１０２…ＲＯＭ
１０３…ＲＡＭ
２３２…現像スリーブ

Claims (7)

1. トナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成動作を実行可能な画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記トナーと磁性キャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された前記現像剤を搬送する現像剤搬送部と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像するために前記現像剤を担持する現像剤担持体とを有する現像装置と、
   前記画像形成装置の装着部に着脱可能に設けられ、前記現像容器に供給するための前記トナーを収容するトナー容器と、
   前記トナー容器に収容された前記トナーを前記現像容器に供給するために回転駆動される駆動モータと、
   前記現像容器に収容されている前記磁性キャリアの透磁率に基づいて、前記現像容器に収容されている前記現像剤の前記トナーと前記磁性キャリアの比率としてのトナー濃度を検出する検出ユニットと、
   前記画像形成動作を中断し、前記画像形成動作を中断させた状態で前記駆動モータを回転駆動させるトナー供給動作を実行する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記画像形成動作を実行している間に前記検出ユニットによって検出された前記トナー濃度である第１の検出トナー濃度が、所定値よりも低いことを含む所定の条件を満たすとき、前記トナー供給動作を実行し、
   前記制御部は、前記トナー供給動作を１回実行するごとに、前記トナー供給動作の１回の実行により前記駆動モータを回転駆動させた後に前記検出ユニットによって検出された前記トナー濃度である第２の検出トナー濃度に基づいて、中断させた前記画像形成動作の再開を可能な状態に移行すること、前記装着部に装着された前記トナー容器の交換を促すこと、及び前記トナー供給動作を繰り返して１回実行することを含む複数の中から１つを選択して実行すること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   前記第２の検出トナー濃度が第１の閾値よりも高い場合、中断させた前記画像形成動作の再開を可能な状態に移行し、
   前記第２の検出トナー濃度が前記第１の閾値よりも低い閾値である第２の閾値よりも低い場合、前記装着部に装着された前記トナー容器の交換を促し、
   前記第２の検出トナー濃度が前記第１の閾値よりも低く、且つ前記第２の閾値よりも高い場合、前記トナー供給動作を繰り返して１回実行すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   前記第２の検出トナー濃度が前記第１の閾値よりも低く且つ前記第２の閾値よりも高く、且つ、前記トナー供給動作が繰り返して所定回数実行されていない場合、前記トナー供給動作を繰り返して１回実行し、
   前記第２の検出トナー濃度が前記第１の閾値よりも低く且つ前記第２の閾値よりも高く、且つ、前記トナー供給動作が繰り返して前記所定回数実行されている場合、前記装着部に装着された前記トナー容器の交換を促すこと
   を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記トナー供給動作が繰り返して実行された回数に応じて前記第２の閾値を変更可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記トナー供給動作を繰り返して１回実行するとき、前記第２の検出トナー濃度に応じて前記駆動モータを回転させる回数を変更可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記装着部に装着された前記トナー容器の交換を促すとき、前記画像形成動作の再開を制限する状態に移行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記検出ユニットは、複数枚の記録材への前記画像形成動作において１枚の記録材への前記画像形成動作ごとに前記トナー濃度を検出し、
   前記制御部は、複数枚の記録材への前記画像形成動作において前記第１の検出トナー濃度が前記所定値よりも低いことを所定の枚数連続して満たすとき、前記トナー供給動作を実行すること
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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