JP6727924B2

JP6727924B2 - 画像形成装置

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Inventors: 文芳齋藤
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Description

本発明は、現像剤補給容器が装着された画像形成装置に関する。

従来、電子写真複写機等の画像形成装置では、感光体の表面に形成した静電潜像を現像器によってトナー像として現像し、用紙等の記録媒体に転写し、定着手段によって定着して記録画像を得る方式が用いられている。

この中で、２成分現像方式の画像形成装置では、現像器内部の現像剤がトナーとキャリアから成り、両者をスクリューで撹拌する事で摩擦帯電させ、電気的な力で感光体に転写する方式が用いられている。

２成分現像方式の画像形成装置において、トナーとキャリアの比率変動（トナー濃度変動）は、トナーの摩擦帯電量変動につながり、摩擦帯電量変動は感光体のトナー像濃度変動につながり、最終的に出力される記録媒体上の出力画像の濃度変動につながる。従って、画像濃度を一定に保つ為には、トナーの補給量を適切に制御することによりトナー濃度を一定に保つ事が必要となる。

トナー補給制御において、目標トナー補給量を補給するために、予めトナー補給手段の補給能力を把握し、これに基づき算出された目標トナー補給量を補給できるようにトナー補給手段の駆動時間を決定している。

しかしながら、実際のトナー補給手段の補給能力は、トナー補給手段の部品公差、トナー物性等、様々な要因で変動し易く、実際のトナー補給量が目標トナー補給量とはならずに補給誤差が発生し、これによりトナー濃度が変動する問題がある。

特許文献１ではトナー補給量が変動する要因のひとつとして補給トナーの流動性の変化に着目している。一般的にトナーの流動性が高いと嵩密度が高く、流動性が低いと嵩密度が低いため、一定体積のトナーを補給すると嵩密度の変化によって補給量が変動する。また、トナー補給手段を動作するとトナーの流動性が高くなる。そこで、トナーを補給するトナー補給手段の駆動Ｄｕｔｙに基づきトナー補給手段の駆動時間を補正することにより、補給誤差を抑制する画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２では、トナー補給ポンプによってトナーを補給するトナー補給手段が開示されている。そして、トナーカートリッジに備えられたＩＤチップにトナー補給時刻を記憶し、前回のトナー補給時刻からの間隔に応じて、予め設定されたトナーの補給量を補正する補正手段を備えていることが開示されている。

特開２０１３−０３７０９１号公報特開２００９−２２３１４４号公報

しかしながら、上記特許文献１、２は共にトナー補給手段の動作条件に応じた補給量の変動を抑制または補正する発明である。そのため、トナー補給手段の固有の補給能力のバラツキによる補給量誤差を抑制または補正することは難しいと考えられる。

例えば、トナーの製造（外添剤量、粒径等）バラツキによるトナーの流動性の変動は、トナー容器１本分の流動性を支配する因子であり、トナー容器の交換毎にトナー補給量が変化する。

また、トナー容器が補給量精度を決定する補給構成においては、トナー容器のメカ的公差による製造バラツキによりトナー補給量が変動し、トナー容器の交換毎にトナー補給量が変化する。

上述したように、トナーやトナー容器の製造バラツキなどのトナー補給手段の固有のバラツキによってトナー補給量が変動すると、現像装置内のトナー濃度が変動し、画像の濃度変動が発生していた。

そこで、本発明の目的は、実際のトナー補給手段の固有のバラツキによるトナー補給量の変動を低減し、トナー濃度の変動を低減することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを供給するように構成された現像剤補給容器であって、トナーを収容する収容部と、前記収容部に収容されたトナーを排出する樹脂製の排出部とを有し、前記収容部は前記排出部に対して相対回転するように構成されている現像剤補給容器と、前記現像剤補給容器を装着するための装着部と、前記現像剤補給容器が前記装着部に装着された状態で前記収容部を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御手段と、前記現像剤補給容器に配置され、前記現像剤補給容器の成型品の部品寸法に関する情報を記憶する情報記憶部と、前記情報記憶部に記憶された前記成型品の部品寸法に関する情報を読み取る情報読取手段と、を有し、前記制御手段は、前記情報読取手段によって読み取られた前記成型品の部品寸法に関する情報に基づいて、前記排出部からのトナーの排出量が目標とするトナー量となるように前記駆動部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤の補給に用いる単位補給量を現像剤補給容器に固有の情報に基づいて補正するため、実際の現像剤補給容器の固有のバラツキによる現像剤補給量の変動を低減し、現像剤の濃度の変動を低減することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図本発明の実施例に係るプロセスユニットの概略断面構成図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る現像装置の概略構成図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る現像剤補給装置の装着部の部分断面図、斜視図本発明の実施例に係る現像剤補給装置を示す拡大断面図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る現像剤補給容器を示す斜視図、排出口周辺の様子を示す部分拡大図本発明の実施例に係る現像剤補給容器の断面斜視図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る現像剤補給容器の部分断面図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る現像剤補給容器の部分図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例に係る現像剤補給容器の搬送部材全体の斜視図と断面図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例に係る現像剤補給容器のポンプ部の動作時の排出部の断面図トナー凝集度と補給量との関係を示したグラフ（ａ）〜（ｃ）は各部品寸法と補給量との関係を示したグラフビデオカウント値と第１補給量との関係を示したグラフトナー濃度偏差と第２補給量との関係を示したグラフ本発明の実施例１に係るトナー補給制御のブロック図本発明の実施例１に係るトナー補給制御のフローチャート本発明の実施例１、２の効果を説明する図本発明の実施例３に係るトナー残量予測制御のブロック図本発明の実施例３に係るトナー残量予測制御のフローチャート

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施形態である為、技術的に好ましい限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

〔実施例１〕
＜画像形成装置＞
まず、本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、４つの感光ドラムを有し、中間転写方式を用いた、フルカラー電子写真画像形成装置である。本実施例では、感光ドラム１及び中間転写ベルト５１の表面移動速度に相当するプロセス速度は、１５０ｍｍ／ｓｅｃである。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、第１、第２、第３、第４の画像形成部（プロセスユニット）Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを有する。各画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄはそれぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色を形成するためのものである。尚、本実施例では、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの構成は、用いられるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図中符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。

画像形成部Ｓは、像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、１次帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としてのレーザースキャナ３、現像手段としての現像装置４、ドラムクリーニング手段としてのドラムクリーナ６等が、感光ドラム１の回転方向に沿って順次配設されている。又、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの感光ドラム１ａ〜１ｄに隣接して、中間転写体としての周回移動可能なベルト体、即ち、中間転写ベルト５１が配置されている。

中間転写ベルト５１は、複数の支持部材として駆動ローラ５２、ステアリングローラ５５、２次転写内ローラ５６、上流規制ローラ５８に掛け渡されている。ステアリングローラ５５は、中間転写ベルト５１を張架するための張架力を付与する機能も兼ね備えており、不図示のバネ付勢手段により、ステアリングローラ５５の両端が図１の略左方向に付勢されている。中間転写ベルト５１は、ベルト駆動手段である駆動ローラ５２によって駆動力が伝達されて、図示矢印Ｒ３方向に周回移動する。

中間転写ベルト５１の内周面側において各感光ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置には、１次転写部材としての１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄが配置されている。各１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄは、中間転写ベルト５１を介して各感光ドラム１ａ〜１ｄに向けて付勢され、各感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト５１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄが形成されている。

又、中間転写ベルト５１の外周面側において２次転写内ローラ５６に対向する位置には、２次転写部材としての２次転写外ローラ５７が配置されている。２次転写外ローラ５７が中間転写ベルト５１の外周面に接触して、２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２が形成されている。

各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにて形成された感光ドラム１ａ〜１ｄ上の画像は、各感光ドラム１ａ〜１ｄに隣接して移動通過する中間転写ベルト５１上に順次多重転写される。その後、中間転写ベルト５１上に転写された画像は更に２次転写部Ｎ２において紙等の転写材Ｐへ転写される。

定着装置７は、回転自在に配設された定着ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する加圧ローラ７２と、を有する。定着ローラ７１の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されている。そして、このヒータ７３へ供給する電圧等を制御することにより、定着ローラ７１の表面の温度調節が行われている。定着装置７に転写材Ｐが搬送されてくると、一定速度で回転する定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間を転写材Ｐが通過する際に、転写材Ｐは、その表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱される。これにより、転写材Ｐの表面上の未定着トナー像は、溶融して転写材Ｐに定着される。こうして、転写材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

＜画像形成部＞
次に、図２において画像形成部Ｓの詳細を示す。図２を参照して更に説明すると、感光ドラム１は、画像形成装置本体によって回動自在に支持されている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体１１と、その外周に形成された光導電層１２と、を基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。感光ドラム１は、その中心に支軸１３を有する。感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）によって、支軸１３を中心として図示矢印Ｒ１方向に回転駆動される。本実施の形態において、φ３０の有機光半導体感光ドラムを用いたが、アモルファスシリコン系の感光ドラムを用いても良い。

感光ドラム１の図中上方には、１次帯電手段としての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接して、感光ドラム１の表面を所定の極性、電位に一様に帯電させる。帯電ローラ２は、中心に配置された導電性の芯金２１と、その外周に形成された低抵抗導電層２２と、中抵抗導電層２３と、を有し、全体としてローラ状に構成されている。帯電ローラ２は、芯金２１の両端部が軸受部材（図示せず）によって回転自在に支持されると共に、感光ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は、押圧手段（図示せず）によって感光ドラム１に向けて付勢されている。これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に所定の押圧力を持って圧接されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴って、図示矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス出力手段としての帯電バイアス電源２４によって帯電バイアス電圧が印加される。これにより、本実施例において感光ドラム１の表面は−６００Ｖに一様に帯電される。

感光ドラム１の回転方向において帯電ローラ２の下流側には、レーザースキャナ３が配設されている。レーザースキャナ３は、画像情報に基づいてレーザー光をＯＦＦ／ＯＮしながら走査して、感光ドラム１上を露光する。これにより、画像情報に応じた静電像（潜像）が感光ドラム１上に形成される。本実施例で用いたレーザースキャナの波長はλ＝７８０ｎｍであり、解像度は６００ｄｐｉである。

感光ドラム１の回転方向においてレーザースキャナ３の下流側には、現像装置４が配置されている。感光ドラム１に形成された静電像を顕像化する現像装置４、および現像装置４にトナーを補給する補給装置９の詳細については後述する。

感光ドラム１の回転方向において現像装置４の下流側の感光ドラム１の図中下方には、１次転写ローラ５３が配設されている。１次転写ローラ５３は、芯金５３１と、その外周面に円筒状に形成された導電層５３２と、によって構成されている。１次転写ローラ５３は、両端部がスプリング等の押圧部材（図示せず）によって感光ドラム１に向けて付勢されている。これにより、１次転写ローラ５３の導電層５３２は、所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介して感光ドラム１の表面に圧接される。又、芯金５３１には、１次転写バイアス出力手段としての１次転写バイアス電源５４が接続されている。感光ドラム１と１次転写ローラ５３との間には１次転写部Ｎ１が形成される。１次転写部Ｎ１には、中間転写ベルト５１が挟まれている。１次転写ローラ５３は、中間転写ベルト５１の内周面に接触して、中間転写ベルト５１の移動に伴って回転する。そして、画像形成時に、１次転写ローラ５３には、１次転写バイアス電源５４によって、トナーの正規の帯電極性（第１の極性：本実施例では負極性）とは逆極性（第２の極性：本実施例では正極性）の１次転写バイアス電圧が印加される。そして、１次転写ローラ５３と感光ドラム１との間に、上記第１の極性のトナーを感光ドラム１上から中間転写ベルト５１に向けて移動させる方向の電界が形成される。これによって、感光ドラム１上のトナー像が、中間転写ベルト５１の表面に転写（１次転写）される。

１次転写工程後の感光ドラム１の表面に残留したトナー（１次転写残トナー）等の付着物は、ドラムクリーナ６によって清掃される。ドラムクリーナ６は、ドラム清掃部材としてのクリーニングブレード６１と、搬送スクリュー６２と、ドラムクリーナハウジング６３と、を有する。クリーニングブレード６１は、加圧手段（図示せず）によって、感光ドラム１に対して、所定の角度、圧力で当接されている。これにより、感光ドラム１の表面に残留したトナー等は、クリーニングブレード６１によって感光ドラム１上から掻き取られて除去され、ドラムクリーナハウジング６３内に回収される。回収されたトナー等は、搬送スクリュー６２により搬送され、廃トナー収容部（図示せず）に排出される。

＜現像装置＞
次に図３を参照して、現像装置４について詳しく説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）はそれぞれ現像装置４の断面図、上面図である。

現像装置４の現像容器４０には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されており、２成分現像剤に占める非磁性トナーの重量比、即ちトナー濃度はおよそ１０ｗｔ％である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径、または画像形成装置の構成や使用状況などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。

磁性キャリアとしては、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。本実施例の磁性キャリアとしては、フェライト粒子をシリコーン樹脂でコートしたものを用いている。この磁性キャリアは２４０ｋＡ／ｍの印加磁場に対する飽和磁化が２９４ａｍ^２／ｋｇ、３０００Ｖ／ｃｍの電界強度における比抵抗が１×１０^７〜８Ω・ｃｍである。そのほか、磁性キャリアとしては、バインダ樹脂と磁性金属酸化物および非磁性金属酸化物とを出発原料として、重合法により製造した樹脂磁性キャリアでも構わない。

磁性キャリアの体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用いる。まず前記装置を用いて、体積基準で粒径０．５〜３５０μｍの範囲を３２対数分割して測定し、それぞれのチャンネルにおける粒子数を測定する。そして、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。本実施例における磁性キャリアの体積平均粒径は５０μｍである。

非磁性トナーとしては、少なくともバインダ、着色剤、荷電制御剤から構成される。本実施例ではバインダ樹脂としてスチレンアクリル系樹脂を使用するが、スチレン系、ポリエステル系、ポリエチレンなどの樹脂を使用することもできる。着色剤としては本実施例ではフタロシアニンブルーを使用するが、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーメネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン３Ｂ、ブリリアンカーミン６Ｂ、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンＢレーキ、レーキレッドＣ、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどの種々の顔料や各種染料など、着色剤を１種単独で使用してもよいし、複数種類を併せて使用してもよい。

荷電制御剤としては、必要に応じて補強のための帯電制御剤を含有してもよい。補強のための帯電制御剤としては公知のものが全て使用できる。例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。

また、非磁性トナーはワックスや外添剤を含むものであっても良い。ワックスは定着時の定着部材からの離型性、定着性の向上のために含有される。ワックスとしては、パラフィンワックス、カルナバワックス、ポリオレフィンなどが使用でき、バインダ樹脂中に混錬分散させて使用する。本実施例においては、バインダ、着色剤、荷電制御剤、ワックスを混錬分散させた樹脂を、機械式粉砕機により粉砕したものを用いた。

外添剤粒子としては、アモルファスシリカに疎水性処理を施したものや、あるいは、酸化チタンや、チタン化合物等の無機酸化物微粒子が挙げられる。これらの微粒子をトナー母体に外添することで、トナーの粉体流動性や帯電量を制御するのが好適である。外添剤粒子の粒径としては１ｎｍから１００ｎｍ程度のものが望ましい。本実施例においては、平均粒径５０ｎｍの酸化チタンを重量比で０．５ｗｔ％、平均粒径２ｎｍと１００ｎｍのアモルファスシリカをそれぞれ０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％ずつ外添させたものを用いた。

以上のような構成のトナーの粒径を、シスメックス社製、粉体粒度画像解析装置ＦＰＩＡ―３０００で測定したところ、体積平均粒径は６．０μｍであった。また、トナーの凝集度はホソカワミクロン社製パウダテスタで測定したところ３０であった。

本実施の形態では、上記のトナーとキャリアを混合比（トナー濃度）１０ｗｔ％で混ぜ合わせた現像剤Ｄ２００ｇを現像装置に投入した。

現像装置４は感光ドラム１に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ４１が回転可能に配置されている。現像スリーブ４１は、磁界発生手段である固定のマグネットロール４２を内包している。この現像スリーブ４１は、現像動作時には図の矢印方向に回転し、現像容器内の現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム１と対向する現像領域に現像剤を供給して、感光ドラム１に形成された静電潜像をトナーにより現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４１の回転にしたがって搬送され、現像容器内に回収される。そして、現像剤は、現像容器４０の現像室Ａに備えられた第１の現像剤撹拌・搬送部材としての現像スクリュー４３と、撹拌室Ｂに備えられた第２の現像剤撹拌・搬送部材としての撹拌スクリュー４４により現像容器内を循環し、再度混合撹拌される。現像剤の循環の方向は、現像スクリュー４３側で、図３（ａ）の手前側から奥側に向かう方向、撹拌スクリュー４４側では奥側から手前側に向かう方向である。また現像スクリュー４３及び撹拌スクリュー４４は、共に中心軸径が７ｍｍ，外形が１４ｍｍのものを使用し、回転速度は３００ｒｐｍである。また、現像容器と各スクリューとの距離は１ｍｍに設定した。

本実施例では現像スリーブ４１は感光ドラム１と３００μｍの間隙を空けて対向配置され、感光ドラム１の回転方向と順方向（図中の矢印の方向）に、且つ、感光ドラム１の周速の１８０％で回転自在に配設されている。また、現像スリーブ４１はアルミニウム、ＳＵＳ等の金属を円筒状に成形し、その表面はブラスト処理を施したり、表面にメッキ処理、またはコートティングを行ったりすることにより、現像剤の搬送性、摩擦帯電付与性を調整している。本実施例ではアルミニウム表面にブラスト処理を施した金属スリーブを用いた。

現像スリーブ４１内には磁界発生手段として複数の磁極を持ったマグネットロール４２が固定して配設されている。本実施例では５極の磁極が着磁されたマグネットロール４２を用いた。Ｓ１極は現像領域に搬送する現像剤の搬送量を規制する現像剤量規制極である。Ｎ１極は現像に寄与する現像極である。Ｓ２極は現像剤を搬送する搬送極である。Ｎ２極は現像スリーブに担持された現像剤を剥ぎ落とす反発極である。Ｎ３は現像スクリュー４３から送られてきた現像剤を現像スリーブ４１に担持させる取込極である。

本実施例では現像剤量規制部材は厚さ１ｍｍ平板型の非磁性ブレード４５を長手方向に渡り一定の間隙を均一に空けて現像スリーブ４１と対向配設されている。非磁性ブレード４５の形状は平板型に限らず、先端形状を厚さ０．３ｍｍ程度に鋭くしてもよい。この非磁性ブレードの形状と、現像スリーブ４１と非磁性ブレード４５間の間隔、現像剤量規制磁極Ｓ１の大きさと角度により、現像スリーブ４１に担持された現像剤を均一にコートし、現像領域に搬送する。本実施例においては現像スリーブ４１と非磁性ブレード４５間の間隔を３００μｍに設定し、現像領域に搬送される現像剤量は単位面積あたりの質量（Ｍ／Ｓ）を３０ｍｇ／ｃｍ^２に規制している。

上記の構成により、マグネットロール４２を内包した現像スリーブ４１により現像装置４内の現像剤を担持し、感光ドラム１に対向する位置へ搬送すると共に、感光ドラム１に対抗する位置で磁気ブラシを形成する。そして、現像スリーブ４１に好適な現像バイアスを印加することで、感光ドラム１上の静電潜像を現像する。本実施例では高圧電源４０１から、周波数１０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．８ｋＶの交流成分と−４５０Ｖの直流成分（Ｖｄｃ）を重畳した電圧を印加したが、この数値に限るものではない。

本実施例において、現像装置内の現像剤におけるトナーと磁性キャリアの混合率を検出するトナー濃度検知センサ４９として透磁率センサを用いた。透磁率センサは現像剤のトナー濃度が高くなることで低下する現像剤の見かけの透磁率変化を検知（インダクタンス検知）することで、トナー濃度を判別する。本実施例において、図３（ｂ）に示すように、トナー濃度センサは撹拌室Ｂの下流位置、現像装置側面に配置されている。トナー濃度センサは常に透磁率を検知するのに十分な現像剤が存在する配置が好適である。また、透磁率センサが検知する領域に存在する現像剤が常に撹拌スクリュー４４による撹拌作用を受けるように位置を決める。トナー濃度検知センサの検出値を、ＣＰＵ（制御装置）６００で制御される補給制御部に出力している。

トナー濃度の算出には透磁率センサの出力値を複数点サンプリングした上で平均化して、撹拌スクリュー４４の回転周期による振動成分をキャンセルする等によって透磁率センサの出力値の直流成分を取り出す。そして、その値とトナー濃度の関係を予め調べて用意されたテーブルを参照することによってトナー濃度を算出している。

また、各画像の消費トナー量算出手段であるビデオカウント方式のカウンタ（図１６参照）も設けられており、不図示の画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされる。画素毎にカウンタによって積算され、各画像のビデオカウント数が算出される。ビデオカウント数は、各画像のトナー像を１つ形成するために現像装置４から消費されるトナー量に対応している。

上記トナー濃度検知センサ４９の出力とビデオカウント数、及び現像剤補給容器の固有の情報に基づいて、ＣＰＵ６００は後述するトナー補給制御方法で補給量を決定し、後述するトナー補給手段（現像剤補給装置）で現像装置４に所定量のトナーを補給する。

＜トナー補給手段＞
次に本実施例におけるトナー補給手段（補給装置９）について図３〜図１０を用いて説明する。図３の現像剤補給容器９１は画像形成装置の装着部９１０から容易に着脱可能である。装着部９１０は、現像剤補給容器９１が装着された際に、後述する現像剤補給容器９１の排出口（排出孔）９４ａ（図５参照）と連通し、現像剤補給容器９１から排出された現像剤を受入れるための現像剤受入れ口（現像剤受入れ孔）９１３を有している。そして、現像剤補給容器９１の排出口９４ａから現像剤が現像剤受入れ口９１３を通して現像装置４へと供給される。なお、本実施例において、現像剤受入れ口９１３の直径φは、装着部内での現像剤による汚れを可及的に防止する目的より、微細口（ピンホール）として約３ｍｍに設定されている。なお、現像剤受入れ口の直径は排出口９４ａから現像剤が排出できる直径であればよい。

更に、装着部９１０は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動機構（駆動部）として機能する駆動ギア３００を有している。この駆動ギア３００は、駆動モータ５００（図５）から駆動ギア列を介して回転駆動力が伝達され、装着部９１０にセットされた状態にある現像剤補給容器９１に対し回転駆動力を付与する機能を有している。

また、駆動モータ５００は、図５に示すように、制御装置（ＣＰＵ）６００によりその動作を制御される構成となっている。

（現像剤補給容器）
次に、現像剤補給システムの構成要素である現像剤補給容器９１の構成について、図６、図７、図８を用いて説明する。ここで、図６（ａ）は現像剤補給容器９１の全体斜視図、図６（ｂ）は現像剤補給容器９１の排出口９４ａ周辺の部分拡大図である。また、図７は現像剤補給容器の断面斜視図である。図８（ａ）はポンプ部が使用上最大限伸張された状態の部分断面図、図８（ｂ）はポンプ部が使用上最大限収縮された状態の部分断面図である。

現像剤補給容器９１は、図６（ａ）に示すように、中空円筒状に形成され内部に現像剤を収容する内部空間を備えた現像剤収容部９２（容器本体とも呼ぶ）を有している。本例では、円筒部９２ｋと排出部９４ｃ（図５参照）、ポンプ部９３ａ（図５参照）が現像剤収容部９２として機能する。さらに、現像剤補給容器９１は、現像剤収容部９２の長手方向（現像剤搬送方向）一端側にフランジ部９４（非回転部とも呼ぶ）を有している。また、円筒部９２ｋはこのフランジ部９４に対して相対回転可能に構成されている。なお、円筒部９２ｋの断面形状を、現像剤補給工程における回転動作に影響を与えない範囲内において、非円形状としても構わない。例えば、楕円形状のものや多角形状のものを採用しても構わない。

なお、本例では、図８（ａ）に示すように、現像剤収容室として機能する円筒部９２ｋの全長Ｌ１が約４６０ｍｍ、外径Ｒ１が約６０ｍｍに設定されている。また、現像剤排出室として機能する排出部９４ｃが設置されている領域の長さＬ２は約２１ｍｍ、ポンプ部９３ａの全長Ｌ３（使用上の伸縮可能範囲の中で最も伸びた状態のとき）は約２９ｍｍとなっている。また、図８（ｂ）に示すように、ポンプ部９３ａの全長Ｌ４（使用上の伸縮可能範囲の中で最も縮んだ状態のとき）は約２４ｍｍとなっている。

以下、現像剤補給容器における、フランジ部９４、円筒部９２ｋ、ポンプ部９３ａ、駆動受け機構９２ｄ、駆動変換機構９２ｅ（カム溝、図９参照）の構成について、順に、詳細に説明する。

（フランジ部）
このフランジ部９４には、図７に示すように、円筒部９２ｋから搬送されてきた現像剤を一時的に収容するための中空の排出部（現像剤排出室）９４ｃが設けられている。この排出部９４ｃの底部には、現像剤補給容器９１の外へ現像剤の排出を許容する、つまり、排出部９４ｃの底部には、現像装置４へ現像剤を補給するための小さな排出口９４ａが形成されている。また、排出口９４ａの上部には、排出口９４ａと現像剤補給容器９１の内部とを連絡する排出前の現像剤を一定量貯留可能な連通路９４ｄが設けられている。この連通路９４ｄは、排出前の現像剤を一定量貯留可能な現像剤貯留部の機能も有する。排出口９４ａは装着部９１０の現像剤受入れ口９１３と位置が合致し、互いに連通した状態となり、現像剤補給容器９１からの現像剤補給が可能な状態となる。

また、フランジ部９４は、現像剤補給容器９１が補給装置９の装着部９１０（図２、図３参照）に装着されると、実質不動となるように構成されている。

従って、現像剤補給容器９１が補給装置９に装着された状態では、フランジ部９４に設けられている排出部９４ｃも、円筒部９２ｋの回転方向へ回転することが実質阻止された状態となる（ガタ程度の移動は許容する）。

一方、円筒部９２ｋは補給装置９により回転方向への規制は受けることなく、現像剤補給工程において回転する構成となっている。

また、図７に示すように、円筒部９２ｋから螺旋状の凸部（搬送突起）９２ｃにより搬送されてきた現像剤を、排出部９４ｃへと搬送するための板状の搬送部材９６が設けられている。

この搬送部材９６は、現像剤収容部９２の一部の領域を略２分割するように設けられており、円筒部９２ｋとともに一体的に回転する構成となっている。そして、この搬送部材９６にはその両面に円筒部９２ｋの回転軸線方向に対し、排出部９４ｃ側に傾斜した傾斜リブ９６ａが複数設けられている。また、本構成において、搬送部材９６の端部には、規制部９７が設けられている。なお、規制部９７の詳細説明は後述する。

上記の構成により、搬送突起９２ｃにより搬送されてきた現像剤は、円筒部９２ｋの回転に連動してこの板状の搬送部材９６により鉛直方向下方から上方へと掻き上げられる。その後、円筒部９２ｋの回転が進むに連れて、重力によって搬送部材９６の表面上を滑り落ち、やがて傾斜リブ９６ａによって排出部９４ｃ側へと受け渡される。本構成においては、この傾斜リブ９６ａは、円筒部９２ｋが半周する毎に現像剤が排出部９４ｃへと送り込まれるように、搬送部材９６の両面に設けられている。

（円筒部）
次に、現像剤収容室として機能する円筒部９２ｋについて図６、図７、図８を用いて説明する。

円筒部９２ｋの内面は、図６、図７に示すように、収容された現像剤を自らの回転に伴い、現像剤排出室として機能する排出部９４ｃ（排出口９４ａ）に向けて搬送する搬送部として機能する螺旋状に突出した搬送突起９２ｃが設けられている。また、円筒部９２ｋは、上述した材質の樹脂を用いてブロー成型法により形成されている。

また、円筒部９２ｋは、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、フランジ部９４の内面に設けられたリング状のシール部材のフランジシール９５ｂを圧縮した状態で、フランジ部９４に対して相対回転可能に固定されている。

これにより、円筒部９２ｋは、フランジシール９５ｂと摺動しながら回転するため、回転中において現像剤が漏れることなく、また、気密性が保たれる。つまり、排出口９４ａを介した空気の出入りが適切に行われるようになり、補給中における、現像剤補給容器９１の容積可変を所望の状態にすることができるようになっている。

（ポンプ部）
次に、往復動に伴いその容積が可変なポンプ部（往復動可能な）９３ａについて図７を用いて説明する。

本例のポンプ部９３ａは、排出口９４ａを介して吸気動作と排気動作を交互に行わせる吸排気機構として機能する。言い換えると、ポンプ部９３ａは、排出口９４ａを通して現像剤補給容器の内部に向かう気流と現像剤補給容器から外部に向かう気流を交互に繰り返し発生させる気流発生機構として機能する。

ポンプ部９３ａは、図８（ａ）に示すように、排出部９４ｃから矢印Ｘ方向に設けられている。つまり、ポンプ部９３ａは排出部９４ｃとともに、円筒部９２ｋの回転方向へ自らが回転することがないように設けられている。

そして、本例では、ポンプ部９３ａとして、往復動に伴いその容積が可変な樹脂製の容積可変型ポンプ部（蛇腹状ポンプ）を採用している。具体的には、図７、図８に示すように、蛇腹状のポンプを採用しており、「山折り」部と「谷折り」部が周期的に交互に複数形成されている。従って、このポンプ部９３ａは、補給装置９から受けた駆動力により、圧縮、伸張を交互に繰り返し行うことができる。なお、本例では、ポンプ部９３ａの伸縮時の容積変化量は、５ｃｍ^３（ｃｃ）に設定されている。図８（ａ）に示すＬ３は約２９ｍｍ、図８（ｂ）に示すＬ４は約２４ｍｍとなっている。ポンプ部９３ａの外径Ｒ２は約４５ｍｍとなっている。

このようなポンプ部９３ａを採用することにより、現像剤補給容器９１の容積を、可変させるとともに、所定の周期で、交互に繰り返し変化させることができる。その結果、小径（直径が約２ｍｍ）の排出口９４ａから排出部９４ｃ内にある現像剤を効率良く、排出させることが可能となる。

（駆動受け機構）
次に、搬送突起９２ｃを備えた円筒部９２ｋを回転させるための回転駆動力を補給装置９から受ける、現像剤補給容器９１の駆動受け機構（駆動受け部、駆動力受け部）について説明する。

現像剤補給容器９１には、図９（ａ）に示すように、補給装置９の駆動ギア３００（駆動機構として機能する）と係合（駆動連結）可能な駆動受け機構（駆動受け部、駆動力受け部）として機能するギア部９２ｄが設けられている。このギア部９２ｄは、円筒部９２ｋと一体的に回転可能な構成となっている。

従って、駆動ギア３００からギア部９２ｄに入力された回転駆動力は、図９（ａ）、（ｂ）の往復動部材９３ｂを介してポンプ部９３ａへ伝達される仕組みとなっている。具体的には、駆動変換機構で後述する。本例の蛇腹状のポンプ部９３ａは、その伸縮動作を阻害しない範囲内で、回転方向へのねじれに強い特性を備えた樹脂材を用いて製造されている。

（駆動変換機構）
次に、現像剤補給容器９１の駆動変換機構（駆動変換部）について説明する。なお、本例では、駆動変換機構の例としてカム機構を用いた場合について説明する。

現像剤補給容器９１には、ギア部９２ｄが受けた円筒部９２ｋを回転させるための回転駆動力を、ポンプ部９３ａを往復動させる方向の力へ変換する駆動変換機構（駆動変換部）として機能するカム機構が設けられている。

つまり、本例では、ギア部９２ｄが受けた回転駆動力を、現像剤補給容器９１側で往復動力へ変換することで、円筒部９２ｋを回転させる駆動力とポンプ部９３ａを往復動させる駆動力を、１つの駆動受け部（ギア部９２ｄ）で受ける構成としている。

これにより、現像剤補給容器９１に駆動受け部を２つ別々に設ける場合に比して、現像剤補給容器９１の駆動入力機構の構成を簡易化することが可能となる。更に、補給装置９の１つの駆動ギアから駆動を受ける構成としたため、補給装置９の駆動機構の簡易化にも貢献することができる。

（規制部）
次に規制部９７について図７、図１０、図１１を用いて説明する。図１０（ａ）は搬送部材９６全体の斜視図、図１０（ｂ）は搬送部材９６の側面図である。図１１（ａ）〜（ｄ）は補給動作時の容器内の様子を図７のポンプ部９３ａ側から見た断面図である。図７に示すように、本構成において規制部９７は、搬送部材９６のポンプ部９３ａ側端部に一体で設けられている。そのため、円筒部９２ｋと一体で回転する搬送部材９６の回転動作に伴い、規制部９７も連動して回転する構成となっている。

そして、図１０に示すように、規制部９７は、回転軸方向（図８（ａ）矢印Ｘ）に幅Ｓだけ離れた位置に平行に設けられた２枚のスラスト抑止壁９７ａ，９７ｂと、回転方向に設けられた２枚のラジアル抑止壁９７ｃ，９７ｄと、によって構成されている。また、ポンプ部９３ａ側にあるスラスト抑止壁９７ａの回転軸中心付近に、現像剤収容部９２内の空間と規制部９７内の空間を連通可能な収容部開口９７ｅが形成されている。本実施例では、収容部開口９７ｅは、規制部９７のポンプ部側の側面に設けられている。また、２枚のスラスト抑止壁９７ａ，９７ｂと、２枚のラジアル抑止壁９７ｃ，９７ｄの、回転軸中心から離れた外端部に囲まれた箇所に、連通路９４ｄと連通可能な連通部開口９７ｆが形成されている。つまり、連通部開口９７ｆの回転軸スラスト方向の位置は、連通路９４ｄに対して、少なくとも一部が重なり合う位置に配置されている。そして、２枚のスラスト抑止壁９７ａ，９７ｂと２枚のラジアル抑止壁９７ｃ，９７ｄに囲まれた、規制部９７の内部には、収容部開口９７ｅと連通部開口９７ｆが連通可能な通気路９７ｇが形成されている。本実施例では、回転軸方向において規制部９７は連通路（連通部）９４ｄを覆っている構成となっている。

次に、現像剤補給工程時の規制部９７の動作について図１１を用いて説明する。

図１１（ａ）は実施例１におけるポンプ部の動作停止工程時の排出部の断面図である。図１１（ｂ）は実施例１における吸気時の排出部の断面図である。図１１（ｃ）は実施例１における排気時の排出部の断面図である。図１１（ｄ）は実施例１における現像剤が排出された後の排出部の断面図である。

図１１（ａ）において、現像剤補給容器９１は円筒部９２ｋの回転に伴い、ポンプ部９３ａが停止している動作停止工程となっている。

このとき、規制部９７は、搬送部材９６の回転に伴って回転し、排出部９４ｃ底部に位置する連通路９４ｄの上部に対して、規制部９７の連通部開口９７ｆが覆っていない状態となる。また、ポンプ部９３ａは動作停止工程のため、往復動することなく、現像剤収容部９２内の内圧の変化はない。ここで、本実施例では、搬送部材９６は規制部９７を連通路９４ｄの開口部の上部（入口領域）への移動と前記入口領域からの退避をするように移動させる移動部の機能を有する。

その結果、連通路９４ｄに対して、規制部９７が作用することはなく、搬送部材９６によって連通路９４ｄ上部近傍へと搬送された現像剤ｔが、連通路９４ｄ内に流れ込み、貯留される状態（現像剤流入非規制状態）となる。

この現像剤流入非規制状態から搬送部材９６が回転することで、図１１（ｂ）の状態となる。

図１１（ｂ）において、ポンプ部９３ａは最も縮んだ状態から最も伸びた状態へ向かう途中の状態、すなわち吸気工程となっている。

このとき、規制部９７は、搬送部材９６の回転に伴って回転し、連通路９４ｄ上部に対して、規制部９７の連通部開口９７ｆが連通路９４ｄ上部を覆っていない状態からその一部を覆う状態となる。また、ポンプ部９３ａは吸気工程のため、ポンプ部９３ａが伸びることで、現像剤収容部９２内の圧力が減圧状態となり、現像剤補給容器９１外のエアーが、現像剤補給容器９１内外の圧力差により、排出口９４ａを通って現像剤補給容器９１内へと移動する。

その結果、前述の工程で連通路９４ｄに貯留された現像剤ｔは、排出口９４ａより取り込まれたエアーを含むことで、嵩密度が低下し、流動化した状態となる。

また、連通路９４ｄ上部の状態は、規制部９７の回転に伴い、規制部９７の連通部開口９７ｆが連通路９４ｄ上部を覆うことによって、規制部９７の回転方向下流側のラジアル抑止壁９７ｃが、連通路９４ｄ上部の現像剤ｔを押し退ける状態となる。さらに、連通路９４ｄ上部に対して、規制部９７の連通部開口９７ｆが一部を覆った状態となる。その結果、規制部９７のスラスト抑止壁９７ａ，９７ｂ、ラジアル抑止壁９７ｃ，９７ｄにより、連通路９４ｄ上部近傍の現像剤ｔの連通路９４ｄ内への流入が規制された状態（現像剤流入規制状態）となる。

この現像剤流入規制状態からさらに搬送部材９６が回転することで、図１１（ｃ）の状態となる。

図１１（ｃ）において、ポンプ部９３ａは最も伸びた状態から最も縮んだ状態へ向かう途中の状態、すなわち排気工程となっている。

このとき、規制部９７は、搬送部材９６の回転に伴って回転し、連通路９４ｄ上部に対して、少なくとも規制部９７の連通部開口９７ｆの一部が連通路９４ｄ上部を常に覆った状態となっている。また、ポンプ部９３ａは排気工程のため、ポンプ部９３ａが縮むことで、現像剤補給容器９１内の内圧は大気圧よりも高くなる。そのため、現像剤補給容器９１内のエアーが、現像剤補給容器９１内外の圧力差により、排出口９４ａを通って現像剤補給容器９１外へと移動する。

その結果、前述の吸気工程で連通路９４ｄ内の流動化された現像剤ｔが、排出口９４ａを通して現像装置４へ排出される。

また、この排気工程においても、連通路９４ｄ上部の状態は、前述の吸気工程に続き、連通路９４ｄ上部近傍の現像剤ｔの連通路９４ｄ内への流入が規制された状態（現像剤流入規制状態）となる。

排気工程時においては、規制部９７内部の通気路９７ｇを通過したエアーにより、通気路９７ｇと連通可能な連通路９４ｄ内の現像剤ｔが、エアーの流れと共に現像装置４へ排出されることになる。また、上述したように、排気工程時には、連通路９４ｄは、規制部９７により常に現像剤ｔの流入が規制される現像剤流入規制状態のため、連通路９４ｄ内にはほぼ一定量の現像剤が貯留されている。

さらに、排気工程時の現像剤補給容器９１内の内圧は、連通路９４ｄ内の現像剤ｔが排出された時点（図１１（ｄ））で現像剤補給容器９１内外の空間が連通し、その後、エアーのみが放出され、最終的に現像剤補給容器９１外の圧力と同等となる。つまり、連通路９４ｄ内の現像剤ｔが排出された以後は、現像剤補給容器９１内外の圧力差によりエアーのみが放出され、現像剤ｔは排出されない。よって、排気工程時においては、連通路９４ｄ内に貯留された一定量の現像剤ｔのみが排出されるため、非常に高い補給精度で現像装置４へ現像剤ｔを排出可能となる。

なお、この排気工程時においては、規制部９７の連通部開口９７ｆが、連通路９４ｄの上部を隙間（規制部ギャップ）なく完全に覆うことが望ましい。これにより、排気工程時に、連通路９４ｄ上部近傍の現像剤ｔの連通路９４ｄ内への流入がなくなり、より安定した補給精度を得ることができる。

上記構成によると、現像剤補給容器９１を１回転実施する毎に吸気工程と排気工程を２回繰り返す。従って、現像剤補給容器９１を１回転実施する毎に現像剤ｔを２回補給することが可能となる。本実施例における画像形成装置の現像剤補給容器半回転あたりの補給量（単位補給量Ｔｂ）を０．３０ｇに設定した。また、本実施例における現像剤補給容器９１の回転速度は１ｒｐｓと設定した。

しかしながら、本実施例の補給構成においても、現像剤補給容器から補給されるトナー補給量はトナーの流動性に依存する。規制部９７は常に連通路９４ｄ内への現像剤ｔの流入を規制し、排気工程において連通路９４ｄには一定量の現像剤が貯留されている。連通路９４ｄの体積は一定である一方で、トナーの嵩密度に応じて連通路９４ｄ内のトナー量が変わるため、トナーの流動性が変動すると結果的にトナー補給量が変動する。

図１２はトナーの流動性を表す指標のひとつである凝集度と現像剤補給容器９１が一回転あたりに補給する平均トナー補給量との関係を示した図である。

図１２に示すようにトナーの凝集度が小さい（流動性が良い）程、現像剤補給容器９１の一回転あたりの補給量が多く、トナーの凝集度が大きい（流動性が悪い）程、現像剤補給容器９１の一回転あたりの補給量が少ないことが分かる。トナーは着色剤やその製造ロットによって凝集度が異なるため、ある製造ロットに合わせて単位補給量を設定しても、現像剤補給容器が交換されて異なる製造ロットのトナーが供給されると補給量誤差が発生する。

本実施例においては、トナーの製造のバラツキにより、トナーの凝集度は２０〜４５までのバラツキを有する。従って、現像剤補給容器の交換によって、現像剤補給容器一回転あたりのトナー補給量が０．２１ｇ〜０．３９ｇまでバラツクことになる。

また、現像剤補給容器９１の部品の製造バラツキによってもトナー補給量が異なる。図１３は現像剤補給容器一回転あたりのトナー補給量と現像剤補給容器における各部材の感度を示す。図１３（ａ）は現像剤補給容器一回転あたりのトナー補給量と連通路９４ｄの体積との関係を示している。図１３（ｂ）は現像剤補給容器一回転あたりのトナー補給量と規制部ギャップ（規制部９７の連通部開口９７ｆと連通路９４ｄ上部の隙間）との関係を示している。図１３（ｃ）は現像剤補給容器一回転あたりのトナー補給量と排出口９４ａの直径の関係を示している。

図１３（ａ）に示すように、連通路９４ｄの体積が大きいほどトナー補給量が多く、連通路９４ｄの体積が小さいほどトナー補給量が少ないことが分かる。本構成においては、規制部９７により連通路９４ｄ内に貯留された一定量の現像剤ｔが排出されるため、連通路９４ｄの体積とトナー補給量は比例関係にある。

また、図１３（ｂ）に示すように、規制部ギャップが大きいほどトナー補給量が多く、規制部ギャップが小さいほどトナー補給量が少ないことが分かる。本構成においては、規制部９７により連通路９４ｄ内に貯留された一定量の現像剤ｔが排出されるため、規制部９７で規制できないトナー量が増えるとトナー補給量が増えるからである。

また、図１３（ｃ）に示すように、排出口９４ａの直径が大きいほどトナー補給量が多く、排出口９４ａの直径が小さいほどトナー補給量が少ないことが分かる。本構成においては、規制部９７が連通路９４ｄ上部の現像剤ｔを押し退ける時に連通路９４ｄ内に貯留された現像剤ｔが力を受けて排出口９４ａから排出されるためである。特開２０１４−１８６１３８号公報に示す通りである。すなわち、排出口の直径φが４ｍｍ（開口面積が１２．６（ｍｍ^２））以上の場合、重力作用によってもトナーが排出するため急激にトナー補給量が多くなる。一方、排出口の直径φが４ｍｍ（開口面積が１２．６（ｍｍ^２））以下の場合、排出口の直径が小さくなると排出抵抗が大きくなりトナー補給量が少なくなる。

以上、示したように現像剤補給容器９１の部品の製造バラツキにおいてもトナー補給量が変動する。

＜トナー補給制御＞
以下に、本発明の最も特徴的なトナー補給制御について説明する。

本実施例では従来と同様のビデオカウント補給方式とインダクタンス補給方式を併用した補給制御を行う。

図１４にビデオカウント補給方式における、予測トナー消費量Ｔｖとビデオカウント値との関係を示す。予測トナー消費量Ｔｖはビデオカウント値と比例の関係を示す。ビデオカウント補給方式では、画像比率（ビデオカウント値）から予測されるトナー消費量に応じて補給量を決定する。本実施例では予測トナー消費量Ｔｖ＝第１補給量とする。

しかし、ビデオカウント補給方式では、画像比率から予測されるトナー消費量と実際に消費されるトナー消費量に差分が生じると、現像装置内のトナー濃度が増減する。また、画像形成装置において予め設定された単位補給量と実際の補給量に差分が生じた場合においても、現像装置内のトナー濃度が増減する。

図１５にインダクタンス補給方式における、トナー濃度目標値とトナー濃度の偏差に対するトナー補給量の関係を示す。目標のトナー濃度と検出されたトナー濃度の差をΔＴＤとし、トナー補給量への換算率、つまりトナー濃度のフィードバック率（ＦＢ率）をＫｐとすると、インダクタンス補給方式におけるトナー補給量Ｔｔｄ（第２補給量）は、下記式（１）で表せる。

Ｔｔｄ＝Ｋｐ×ΔＴＤ・・・（１）

検出されたトナー濃度が目標値（目標のトナー濃度）よりも低い場合においては、必要トナー量を補給する。一方、検出されたトナー濃度が目標値より高ければ、トナー過剰とみなし、補給量から減ずる。

従って、本実施例において実際に補給されるトナーの補給量Ｔは、下記式（２）となる。このトナー補給量Ｔは、画像形成毎に計算される。

Ｔ＝Ｔｖ＋Ｔｔｄ・・・（２）

本実施例に係る現像剤補給容器には、色毎に固有の情報が記憶された情報記憶手段（不揮発メモリ）が搭載されている。情報記憶手段としては、ＩＣチップ、バーコード等を用いることができ、装置本体側の情報読取手段（図１６に示す通信部１５０１）による自動読み込みが可能であるものが好ましい。本実施例において情報記憶手段であるメモリタグ９０（図１６参照）は、フランジ部９４の正面に設置され、画像形成装置のＣＰＵからデータの読み書きが可能となっている。画像形成装置には、前記現像剤補給容器に設けたメモリタグの情報を読み取る情報読取手段（図１６に示す通信部１５０１）が設けられている。情報読取手段は、現像剤補給容器が画像形成装置（装着部９１０）に装着された時に前記メモリタグ９０と通信可能に構成されている。

前記メモリタグには、各現像剤補給容器に固有の情報が記憶されている。固有情報の例としては、例えばトナーの製造年月、製造ロット、トナーの粉体特性、現像剤補給容器の製造ロット毎の部品精度などがある。実施例１では現像剤補給容器に固有の情報として、少なくともトナー凝集度のデータを含む。画像形成装置に新しい現像剤補給容器がセットされた際、画像形成装置に設けられた情報読取手段（図１６の通信部１５０１）により、現像剤補給容器のメモリタグ９０からトナー凝集度を読み取る。そして、読み取ったトナー凝集度に基づき、ＲＡＭ６０１（図１６参照）記憶された単位補給量が補正される。

具体的にはトナーの製造段階にてロット毎にトナーの凝集度を予め測定しておき、現像剤補給容器へのトナー充填時に収容するトナーの凝集度のデータをメモリタグに記憶させる。このため、トナーの製造ロット毎にトナーの凝集度が測定されて、同じ製造ロットのトナーが充填される現像剤補給容器のメモリタグには、同じ凝集度が記憶される。

さらに具体的には、読み取った凝集度が２０の場合、予めＲＯＭに保持している凝集度と平均トナー補給量との関係（図１２参照）から、ＲＡＭに記憶されている単位補給量を初期設定時の０．３０ｇから０．３９ｇに変更（補正）する。上記により、実際の補給量と単位補給量との誤差が小さくなる。

図１６は本実施例の補給制御コントローラ１５００のブロック図である。ビデオカウント積算部１５１２は、外部入力端末や原稿読み取り装置からの画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数をカウンタ１５１１を通してカウントする。第１補給量算出部１５１３では、予めＲＯＭ６０２に保持しているビデオカウント数に基づいて予測されるトナー消費量を算出し、第１補給量とする。差分算出部１５１６は、トナー濃度目標値決定部１５１５により決定されたトナー濃度と、平均化演算部１５１４を通してトナー濃度検知センサ４９により検出されたトナー濃度との差分ΔＴＤを算出する。第２補給量算出部１５１７は、差分算出部１５１６により算出された目標トナー濃度と検出トナー濃度の差分ΔＴＤと比例項（トナー補給量への換算率）Ｋｐにより第２補給量を算出する。補給量合算部では第１補給量と第２補給量を加算する。トナー補給量算出部１５１０では、以上のようにしてトナー補給量を算出する。一方、現像剤補給容器に備えられたメモリタグ９０と画像形成装置に設けられた通信部（情報読取手段）１５０１とが通信を行い、現像剤補給容器の固有の情報をメモリタグ９０から読み取る。そして、読み取った前記固有の情報に基づき、単位補給量算出部（補正手段）１５０２は単位補給量を補正する。そして、ＣＰＵ６００は、トナー補給量算出部１５１０にて算出された補給量と単位補給量算出部１５０２を通して補正された単位補給量とを比較した結果に基づいて、トナー補給駆動モータ５００と現像駆動モータを駆動させて現像剤の補給動作を行う。

本実施例では、単位補給量算出部１５０２により補正された単位補給量を用いて現像剤の消費量に応じた現像剤の補給を行う。以下、図１７を用いて具体的に説明する。図１７はＣＰＵ６００の動作を示すフローチャートである。

画像形成装置の電源が入ると、制御コントローラは待機状態に入る。そして、外部から画像形成の要求があると（Ｓ１０１）、画像形成を開始し、ＣＰＵ６００により現像駆動モータに回転指示が出され、現像スクリュー４３及び撹拌スクリュー４４の回転を開始する。

画像情報信号に応じてカウンタ１５１１から入力されるビデオカウント値はビデオカウント積算部１５１２において積算され、画像形成ごとに１回、補給制御コントローラ１５００に入力される（Ｓ１０２）。入力されたビデオカウント積算値は第１補給量算出部１５１３において、第１補給量Ｔｖとして決定される。すなわち、ビデオカウント値とトナー消費量Ｔｖとの対応関係を示す換算テーブル（図１４）により、ビデオカウント値から予測されるトナー消費量（Ｓ１０３）に応じた第１補給量Ｔｖとして決定される（Ｓ１０４）。

引き続き、トナー濃度検知センサ４９の出力を検知する（Ｓ１０５）。トナー濃度検知センサ４９の出力は撹拌スクリュー４４の回転によるセンサ部の局所的な現像剤の嵩密度の変動により、スクリュー回転周期で脈動をもって検知される。この為、図１６に示す平均化演算部１５１４においては撹拌スクリュー回転周期で平均化を行い、平滑化している（Ｓ１０６）。この平均化処理を行うタイミングは、現像剤撹拌スクリューが回転し始めてから、少なくとも撹拌スクリュー１回転後以降に、平均化演算を行うことで安定した出力を得られる。

そして、差分算出部１５１６にて、平均化演算部１５１４にて平均化されたトナー濃度とトナー濃度目標値決定部１５１５にて設定させている目標値との差分（トナー濃度目標値―トナー濃度）ΔＴＤが演算される（Ｓ１０７）。

次に差分算出部１５１６からの出力（差分ΔＴＤ）に比例項におけるゲインＫｐを乗じた第２補給量Ｔｔｄが決定される（Ｓ１０８）。本実施例では比例ゲインＫｐを０．１とした。

これら、第１補給量Ｔｖと第２補給量Ｔｔｄは補給量合算部にて合算され（Ｓ１０９）、補給量バッファ値に上記合算値が加算される（Ｓ１１０）。ここで、補給量バッファ値は、補給動作の実行の可否を決めるために、基準となる単位補給量と比較するトナー補給量であり、ＲＡＭ６０１に記憶されている。単位補給量は、単位時間あたりの現像剤の補給量であり、予め設定されてＲＡＭ６０１に記憶されている。ここでは、単位補給量として、現像剤補給容器の半回転あたりの補給量（単位補給量Ｔｂ）を例示しており、初期設定値として０．３０ｇを例示している。単位補給量は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定できるものである。

そして、通信部１５０１が現像剤補給容器に備えられたメモリタグ９０と通信を行い、現像剤補給容器の固有の情報であるメモリタグ情報を取得する（Ｓ１１１）。単位補給量算出部１５０２にて前記取得したメモリタグ情報の中のトナー凝集度情報と予めＲＯＭ６０２に保持されたトナー凝集度と単位補給量の関係から、単位補給量を補正する（Ｓ１１２）。

その後、Ｓ１０９で算出された補給量バッファ値とＳ１１２で補正された単位補給量を比較する（Ｓ１１３）。ここで、前記補給量バッファ値が前記単位補給量以上に達した場合は、トナー補給駆動モータ５００に補給駆動指令を行い（Ｓ１１４）、トナーの補給動作を実行する。その後、補給量バッファ値から単位補給量を減算する（Ｓ１１５）。補給動作終了後、Ｓ１１５にて減算された補給量バッファ値等の各種状態量をＲＯＭに記憶し（Ｓ１１６）、動作を終了する。一方、Ｓ１１３にて前記補給量バッファ値が前記単位補給量以上に達しなかった場合は、すなわち前記補給量バッファ値が前記単位補給量未満であった場合は、トナーの補給動作は実行されず、今回の補給はパスされる。補給動作が実行されなかった場合は、Ｓ１１０にて加算された補給量バッファ値等の各種状態量をＲＯＭに記憶し（Ｓ１１６）、動作を終了する。そして、画像形成が続けばＳ１０２からＳ１１６の一連の処理が行われ、画像形成要求がなければ終了する。

なお、Ｓ１１６にてＲＯＭに記憶された補給量バッファ値は、次の画像形成ジョブの際に、第１補給量と第２補給量を合算した合算補給量を加算する補給量バッファ値として用いられる。

上記の動作を画像形成装置の画像形成中常時行い、現像装置４内のトナー濃度を好適に維持している。

以下、図１８を用いて、本発明の実施例のトナー補給制御の効果を説明する。

本実施例に対する比較例として、メモリタグに記憶されたトナー凝集度情報を単位補給量に反映させない補給制御方法を挙げる。比較例における補給制御フローでは、図１７に示すＳ１１１〜Ｓ１１２の動作が行われず、それ以外の補給制御フローは実施例１と同様である。本実施例、比較例ともに単位補給量の設定値はＴｂ＝０．３０ｇ、トナー製造のバラツキにより現像剤補給容器内のトナーの凝集度は２０、さらに現像剤補給容器の部品公差により実際の１回の平均トナー補給量は０．４２ｇとなっている。

比較例では、メモリタグに記憶された現像剤補給容器の固有の情報を単位補給量に反映させないため、実際の補給量（ここでは０．４２ｇ）と単位補給量（ここでは０．３０ｇ）の補給誤差（ここでは０．１２ｇ）が生じる。その結果、比較例の補給制御ではトナー濃度の目標値と実際のトナー濃度に定常偏差が大きく生じ、約１％のトナー濃度変動となる。

一方、実施例１ではメモリタグのトナー凝集度情報を読み取り、読み取った凝集度の情報に基づいて、単位補給量の設定値を０．３９ｇに補正する。すなわち、読み取った凝集度が２０の場合、予めＲＯＭに保持している凝集度と平均トナー補給量との関係（図１２参照）から、ＲＡＭに記憶されている単位補給量を初期設定時の０．３０ｇから０．３９ｇに変更（補正）する。その結果、実際の補給量と補正された単位補給量の補給誤差（０．０３ｇ）は小さくなり、トナー濃度の目標値と実際のトナー濃度の定常偏差は約０．２５％となり、トナー濃度変動を低減することができる。

このように、本実施例によれば、現像剤の補給に用いる単位補給量を現像剤補給容器に固有の情報に基づいて補正するため、実際の現像剤補給容器の固有のバラツキによる現像剤補給量の変動を低減し、現像剤の濃度の変動を低減することができる。

〔実施例２〕
実施例２に係る画像形成装置について説明する。実施例２における画像形成装置の概略構成は、前述した実施例１と同様のため、省略する。また、実施例２におけるトナー補給制御の詳細は、メモリタグに記憶されている現像剤補給容器の部品寸法についての情報を読み取る以外は、実施例１と同様のため、省略する。

実施例１では、メモリタグに記憶された現像剤補給容器の固有の情報としてトナー凝集度を用いた。これに対し、実施例２では図１７の制御ステップ（Ｓ１１１）で取得するメモリタグ情報において現像剤補給容器の部品寸法の情報を用いて単位補給量を補正する。

具体的には現像剤補給容器の製造段階にて、ロット毎に金型の各キャビティーで成形された成型品の部品寸法を予め測定しておき、部品寸法データをメモリタグに記憶させる。このため、現像剤補給容器の製造ロット毎に各キャビティーで成形されたに成型品の部品寸法が測定されて、同じ製造ロットにおける同じキャビティーで成形された部品を使用した現像剤補給容器のメモリタグには、同じ部品寸法が記憶される。

本実施例では補給精度に大きく影響する部品の部品寸法をメモリタグに記憶する。さらに具体的には、連通路９４ｄの体積、規制部ギャップを決める規制部９７の回転軸中心とラジアル抑止壁９７ｃ間の距離と連通路９４ｄの上部に対応するフランジ部９４の内径、そして排出口９４ａの直径をメモリタグに記憶する。

さらに、予めＲＯＭに保持している、（１）連通路９４ｄの体積、（２）規制部ギャップ、（３）排出口９４ａの直径と平均トナー補給量との関係（図１３（ａ）〜（ｃ）参照）から、ＲＡＭに記憶されている単位補給量を補正する。本実施例では上記（１）〜（３）で予測される平均トナー補給量から単位補給量を補正する。

連通路９４ｄの設計中心体積３００ｍｍ^３、規制部ギャップの設計中心距離１．５ｍｍ、排出口９４ａの直径３ｍｍに対して、本実施例における現像剤補給容器の部品寸法は、以下の通りである。すなわち、本実施例における現像剤補給容器の部品寸法は、それぞれ連通路９４ｄの体積３３０ｍｍ^３、規制部ギャップ１．６ｍｍ、排出口９４ａの直径２．８ｍｍとなっている。図１３（ａ）〜（ｃ）よりそれぞれの部品寸法によって各平均トナー補給量を算出すると、それぞれ、０．３３ｇ、０．３２ｇ、０．２８ｇとなる。上記の各平均トナー補給量と初期設定時の単位補給量０．３０ｇとの差分の和（０．０３ｇ＋０．０２ｇ−０．０２ｇ＝０．０３ｇ）を計算し、ＲＡＭに記憶されている単位補給量を初期設定時の０．３０ｇに上記差分の和を加算する。従って、本実施例では単位補給量を０．３０から０．３３ｇに補正変更する。上記により、実際の補給量と単位補給量との誤差が小さくなる。補正方法は上記に限らず、因子に応じて重み付けを行ってもよい。

図１８に実施例２のトナー補給制御の効果を示す。実施例１同様、トナー製造のバラツキにより現像剤補給容器内のトナーの凝集度は２０、さらに現像剤補給容器の部品公差により実際の１回の平均トナー補給量は０．４２ｇ／回となっている。

実施例２ではメモリタグに記憶された現像剤補給容器の固有の情報としての部品寸法情報を読み取り、単位補給量の設定値を０．３３ｇに補正する。その結果、実際の補給量と補正された単位補給量の補給誤差（０．０９ｇ）は小さくなり、トナー濃度の目標値と実際のトナー濃度の定常偏差は約０．７５％となる。よって、前述した比較例と比べ、トナー濃度変動を低減することができる。

このように、本実施例においても、現像剤の補給に用いる単位補給量を現像剤補給容器に固有の情報に基づいて補正するため、実際の現像剤補給容器の固有のバラツキによる現像剤補給量の変動を低減し、現像剤の濃度の変動を低減することができる。

〔実施例３〕
実施例３に係る画像形成装置について説明する。実施例３では実施例１、２で補正した単位補給量を現像剤補給容器のトナー残量予測制御に使用する。

図１９は本実施例の現像剤補給容器の残量を予測する制御ボードの回路構成を示すブロック図である。なお、図１９において、前述した実施例と同様の機能を有するものには、同一符号を付している。

実施例１、２のようにトナー補給制御によって適宜補給が実施される。ＣＰＵ６００により決定されたトナー補給駆動時間に応じてトナー補給量が決定される。

トナー残量処理部１７００において、補給時間算出部１７０１ではトナー補給制御において実行された補給時間を算出する。例えば、トナー補給駆動モータ５００が１ｓｅｃ駆動されたとすると、本実施例では現像剤補給容器が１回転して２回補給が実施される。従って、駆動時間あたりの単位補給量を０．３０ｇに設定している場合には、０．６０ｇのトナーが補給されたことになる。

またトナー残量処理部１７００において、単位補給量算出部１５０２では、実施例１、２同様、現像剤補給容器に備えられたメモリタグ９０と通信部１５０１とが通信を行い、メモリタグ情報に基づき、単位補給量を補正する。

またトナー残量処理部１７００において、トナー残量算出部１７０２では、算出されたトナー補給時間によって補給されたであろうトナー補給量を、現像剤補給容器内のトナー充填量から減算する。トナー充填量情報はメモリタグ９０に記憶してもよく、画像形成装置内のＲＡＭ６０１に記憶してもよい。本実施例ではメモリタグ９０に記憶する。

図２０は、補正された単位補正量を用いて、メモリタグを備えた現像剤補給容器のトナー残量を算出する処理手順を示すフローチャートである。

図２０において、この処理が開始されると、まず、現像剤補給容器に備えられたメモリタグと通信を行い、現像剤補給容器の固有の情報であるメモリタグ情報（トナー充填量、トナー残量、トナー凝集度、部品寸法）を取得する（Ｓ２０１）。取得したメモリタグ情報（トナー凝集度、部品寸法）を用いて、予めＲＯＭに保持されたメモリタグ情報（トナー凝集度、部品寸法）と単位補給量の関係から、単位補給量を補正する（Ｓ２０２）。トナー補給制御によって補給動作が実行されると（Ｓ２０３）、その補給動作に応じた補給時間が算出される（Ｓ２０４）。次に、Ｓ２０２で補正された単位補給量とＳ２０４で算出された補給時間から、Ｓ２０３で実行したトナー補給量を算出する（Ｓ２０５）。メモリタグから取得したトナー充填量とトナー残量から、Ｓ２０５で算出したトナー補給量を減算して、トナー残量を算出する（Ｓ２０６）。次にＳ２０６で算出したトナー残量が閾値より少ない場合（Ｓ２０７）には、画像形成装置における操作部９００の表示パネルにトナー残量少を表示（Ｓ２０８）させ、最新のトナー残量をメモリタグに書き込む（Ｓ２０９）。Ｓ２０６で算出されたトナー残量が閾値より多い場合には、そのまま最新のトナー残量をメモリタグに書き込み（Ｓ２０９）、処理を終える。

なお、本実施例では前記閾値を２０％とする。比較例では実際のトナー補給量が設定された単位補給量に対して４０％多いため、トナー残量少が表示パネルに表示されるまでにトナー残量が０％になる。

一方で、実施例３では実施例１と同様に単位補給量を補正するとトナー実使用量と予測使用量の差は約８％となる。

このように、本実施例によれば、各現像剤補給容器のトナー実使用量と予測使用量の差が減少し、現像剤補給容器にトナー残量を検知するセンサが無くとも精度の高いトナー残量検知を実現することができる。

〔他の実施例〕
尚、前述した実施例１〜３においては、現像剤補給容器から現像装置へ現像剤を直接補給する、所謂ホッパーレス構成を採用したが、本発明の補給構成はこれに限るものではない。例えば、トナー凝集度等、現像剤補給容器の固有の情報に基づいて補給量が変動する構成であれば適用できることは言うまでもない。

また前述した実施例では、画像形成部を４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置における現像剤補給装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ｐ …転写材
ｔ …現像剤
１ …感光ドラム
４ …現像装置
９ …補給装置
４９ …トナー濃度検知センサ
９０ …メモリタグ
９１ …現像剤補給容器
９２ …現像剤収容部
９２ｃ …搬送突起
９２ｄ …駆動受け機構
９２ｅ …駆動変換機構
９２ｋ …円筒部
９３ａ …ポンプ部
９３ｂ …往復動部材
９４ …フランジ部
９４ａ …排出口
９４ｃ …排出部
９４ｄ …連通路
９５ｂ …フランジシール
９６ …搬送部材
９６ａ …傾斜リブ
９７ …規制部
９７ａ，９７ｂ …スラスト抑止壁
９７ｃ，９７ｄ …ラジアル抑止壁
９７ｅ …収容部開口
９７ｆ …連通部開口
９７ｇ …通気路
３００ …駆動ギア
５００ …駆動モータ
６００ …ＣＰＵ
６０１ …ＲＡＭ
６０２ …ＲＯＭ
９１０ …装着部
９１３ …現像剤受入れ口
１５００ …補給制御コントローラ
１５０１ …通信部
１５０２ …単位補給量算出部
１５１０ …トナー補給量算出部
１７００ …トナー残量処理部
１７０１ …補給時間算出部
１７０２ …トナー残量算出部

Claims

像担持体と、
前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置と、
前記現像装置にトナーを供給するように構成された現像剤補給容器であって、トナーを収容する収容部と、前記収容部に収容されたトナーを排出する樹脂製の排出部とを有し、前記収容部は前記排出部に対して相対回転するように構成されている現像剤補給容器と、
前記現像剤補給容器を装着するための装着部と、
前記現像剤補給容器が前記装着部に装着された状態で前記収容部を駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御手段と、
前記現像剤補給容器に配置され、前記現像剤補給容器の成型品の部品寸法に関する情報を記憶する情報記憶部と、
前記情報記憶部に記憶された前記成型品の部品寸法に関する情報を読み取る情報読取手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記情報読取手段によって読み取られた前記成型品の部品寸法に関する情報に基づいて、前記排出部からのトナーの排出量が目標とするトナー量となるように前記駆動部を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記情報読取手段によって読み取られた前記成型品の部品寸法に関する情報に基づいて、前記排出部からのトナーの排出量が前記目標とするトナー量となるように前記駆動部による前記収容部の回転量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像剤補給容器に配置され、前記収容部の回転軸方向に伸縮するポンプ部と、
前記現像剤補給容器に配置され、前記収容部の回転軸方向の駆動力を変化させることにより前記駆動部から前記ポンプ部へ駆動力を伝達する駆動変換機構と、
を有し、
前記駆動部により前記収容部を回転させて前記ポンプ部を伸縮させることにより前記排出部からトナーが排出され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。