JPH11202604A

JPH11202604A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11202604A
Application number: JP10002661A
Authority: JP
Inventors: Toshibumi Watanabe; 俊文渡辺; Yukihiko Okuno; 幸彦奥野; Masaki Tanaka; 雅樹田中; Shinya Matsuura; 晋也松浦
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーホッパ内のトナーが凝集してもその凝
集を解消させて確実にトナーを補給し，現像剤のトナー
濃度を適正範囲内に維持することができる画像形成装置
を提供し，凝集しやすいトナーに対応すること。【解決手段】ドットカウントデータに基づいてトナー
補給量の理論値を決定し，トナーの補給量の実測値がこ
れから逸脱していれば補給時間を補正してトナー濃度を
適正範囲内に維持する。補給時間を補正しても補給量の
実測値が適正範囲に満たない状況が続く場合にはトナー
ホッパ内のトナーが凝集していると判断して撹拌により
その解消を図る。このため，小粒径トナーのような凝集
しやすいトナーを使用する場合でも，凝集を解消しつつ
トナーホッパから現像剤槽へ確実にトナーを補給し，適
正なトナー濃度で高品質な画像形成を行うことができ
る。また，トナーの撹拌が１０回以上なされるとエンプ
ティ信号を発するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，感光体上にトナー
像を形成しこれを記録媒体に転写して画像を形成する画
像形成装置に関する。さらに詳細には，感光体上へのト
ナー像の形成を２成分系現像剤によりそのトナー濃度を
制御しつつ行う画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２成分系現像剤を用いる画像形成装置で
は，画像形成の実行によりトナーが消費されるので，現
像装置にトナー補給装置（トナーホッパ）を付設して，
現像剤のトナー濃度を適正範囲内に維持するようにして
いる。従来のこのような画像形成装置の一例として，特
開平５−２７５９１号公報に記載されたものがある。こ
の画像形成装置は，画像情報信号に基づいてトナー補給
量（または補給時間）を決定し，現像装置へのトナーの
補給を制御している。ここにおいて，画像情報信号に基
づく制御は一種の推測制御にすぎないので，現像剤の実
際のトナー濃度によりトナー補給量を補正し，その補給
精度の向上を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，近年で
はトナーの小粒径化が進んでいることから，前記した従
来の画像形成装置には，次に説明する問題点があった。
すなわち，小粒径のトナーは，環境（温度，湿度）や耐
久，放置時間等の影響により塊状に凝集する場合があ
る。トナー補給装置の内部でこの凝集が生じると，現像
装置へのトナーの補給が不十分になる。凝集したトナー
は移動しにくく，また周囲の凝集していないトナーの移
動をも妨げるからである。したがってこのような状況で
は，トナー補給量を如何に補正しても，現像装置にトナ
ーを十分に補給することができず，トナー不足の状態と
なってしまうのである。

【０００４】本発明は，前記した従来の画像形成装置が
有する問題点を解決するためになされたものである。す
なわちその課題とするところは，トナーホッパ内のトナ
ーが凝集してもその凝集を解消させて現像剤槽へ確実に
トナーを補給し，現像剤のトナー濃度を適正範囲内に維
持しつつ画像形成を行うことができる画像形成装置を提
供することにある。言い換えると，凝集しやすい小粒径
のトナーに対応した画像形成装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明は，現像剤を収容する現像剤槽と，
前記現像剤槽へ補給するためのトナーを収容するトナー
ホッパと，前記トナーホッパから前記現像剤槽へトナー
を補給する補給手段とを有する画像形成装置であって，
前記トナーホッパ内のトナーを撹拌する撹拌手段と，前
記トナーホッパから前記現像剤槽へ補給すべきトナー量
の理論値を算出する理論値算出手段と，前記理論値に基
づいて前記補給手段によりトナーを補給したときの補給
されたトナー量の実測値を検出する実測値検出手段と，
前記理論値と前記実測値とに基づいて前記補給手段の駆
動時間を補正する補給補正手段と，前記理論値と前記実
測値とに基づいて前記撹拌手段を制御する撹拌制御手段
を有している。

【０００６】この画像形成装置では，画像形成を行う際
に，トナーホッパから現像剤槽へ補給すべきトナー量の
理論値が理論値算出手段により算出される。この理論値
の算出は例えば，デジタルの画像情報信号に基づくいわ
ゆるドットカウンタによりトナーの予測消費量を算出し
て行うことができる。そして，算出された理論値に基づ
いて補給手段が駆動され，トナーホッパから現像剤槽へ
トナーが補給される。かくして，画像形成により消費さ
れるトナーの補填が行われる。このとき実際に補給され
たトナーの量が実測値検出手段により検出され，実測値
が取得される。そして，理論値と実測値とに基づいて補
給補正手段により補給手段の駆動時間が補正される。具
体的には，実測値が理論値に対して不足している場合に
は駆動時間が延長され，実測値が理論値に対して過剰で
ある場合には駆動時間が短縮される。この補正による補
正時間の伸縮は次回のトナー補給の際に反映される。ま
た，理論値と実測値とに基づいて撹拌制御手段により撹
拌手段が駆動され，トナーホッパ内のトナーが撹拌され
る。具体的には，実測値の理論値に対する不足が著し
く，トナーホッパ内のトナーが凝集していると判断され
る場合に撹拌を行うようにするとよい。この撹拌によ
り，トナーホッパ内のトナーの凝集が解消され，トナー
ホッパから現像剤槽へのトナーの補給が良好になされる
ようになる。

【０００７】さらに本発明の画像形成装置は，前記トナ
ーホッパがエンプティである旨の信号を前記理論値と前
記実測値とに基づいて発するエンプティ報知手段を有す
ることができる。エンプティ報知手段は具体的には，ト
ナーホッパ内のトナーが空になったと判断される状況で
エンプティの信号を発するようにすればよい。そのよう
な状況とは，トナーホッパ内のトナーの撹拌を繰り返し
ても補給状況の回復がみられないような状況である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下，本発明を具体化した実施の
形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本実
施の形態は，デジタルの画像信号に基づいて印刷用紙に
画像を形成するデジタルコピー機である。

【０００９】（第１の形態）第１の実施の形態に係るデ
ジタルコピー機は図１に示すように，感光体ドラム１を
中心に，帯電チャージャ２，現像装置４等の種々のデバ
イスを配置して構成されている。現像装置４は，感光体
ドラム１の表面の静電潜像にトナーを付与する現像ロー
ラ４５と，現像に供する現像剤（トナーおよびキャリ
ア）を収容する現像剤槽４１とを有している。そして，
現像剤槽４１に補充するためのトナーを収容するトナー
ホッパ４２が，現像剤槽４１に取り付けられている。

【００１０】そして，トナーホッパ４２における現像剤
槽４１への取付箇所には，トナー補給装置４３が設けら
れている。また，トナーホッパ４２の内部にはトナー撹
拌装置４４が設けられている。さらに，現像剤槽４１に
は，現像剤のトナー濃度（トナー重量／（トナー重量＋
キャリア重量））を検知するトナー濃度センサ４６が設
けられている。また，現像剤槽４１におけるトナーホッ
パ４２直下の位置には，トナーホッパ４２から落下して
きたトナーの実際の量を検知する落下量センサ４８が設
けられている。さらに，現像装置４による現像箇所より
下流の位置に，感光体ドラム１の表面上に形成されたト
ナー像の濃度を検知する像濃度センサ４７が設けられて
いる。また，現像箇所より上流の位置に，感光体ドラム
１の表面電位を検知する電位センサ６が設けられてい
る。

【００１１】そしてその制御系は，公知のＣＰＵやＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ等からなるプリンタ制御部１０を中心に構成
されている。このＲＯＭには，デジタルコピー機の制御
に必要な種々のプログラム類やデータテーブル類が格納
されている。また，ＲＡＭには，制御の実行中に現れる
種々の数値類を記憶するバッファやカウンタ等が設けら
れている。

【００１２】このプリンタ制御部１０には，デジタルコ
ピー機の機枠内の温度および湿度を検知する環境センサ
１２と，現像電圧Ｖｂを発生するＶｂ発生ユニット１４
と，トナー補給装置４３の駆動信号を発生するトナー補
給駆動部１５と，トナー撹拌装置４４の駆動信号を発生
するトナー撹拌駆動部１６と，感光体ドラム１の表面層
に画像データに対応した静電潜像を形成するためのレー
ザ光の発生を司るＬＤ駆動部１７と，帯電バイアス電圧
Ｖｇを発生するＶｇ発生ユニット１８とが接続されてい
る。さらに，原稿の画像を読み取るＣＣＤセンサ２０
と，その読み取りデータに階調処理その他の画像処理を
施す画像処理部２１と，画像処理部２１で必要な処理が
施された画像データをフレームごとに格納するフレーム
メモリ２２とが設けられている。そして，オペレータが
操作入力を行う操作パネル２４と，オペレータに対する
種々の情報表示を行う表示パネル２５とが備えられてい
る。

【００１３】現像装置４の，トナーホッパ４２における
現像剤槽４１への取付箇所には，図２に示すように，ト
ナー補給装置４３が設けられている。トナー補給装置４
３は，図３に示すように，回転可能な軸にスクリューを
取り付けてなるものであり，回転することによりトナー
ホッパ４２のトナーを軸方向に搬送して矢印Ａのように
現像剤槽４１に落としこむようになっている。このトナ
ー補給装置４３は，プリンタ制御部１０により制御され
るモータから駆動を受けて回転するものである。図２に
戻って，トナー補給装置４３の上方には，トナー撹拌装
置４４が設けられている。トナー撹拌装置４４は，回転
可能な軸に撹拌ファンを取り付けてなるものであり，回
転することによりトナーホッパ４２のトナーを撹拌する
ようになっている。このトナー撹拌装置４４は，プリン
タ制御部１０により制御されるモータから駆動を受けて
回転するものである。

【００１４】そして，図３に示すように，現像剤槽４１
におけるトナーホッパ４２直下の位置には，発光器４８
ａ（ＬＥＤ素子等）と受光器４８ｂ（フォトトランジス
タまたはフォトダイオード）とが設けられており，トナ
ーホッパ４２から補給されたトナーがこれらの間を通過
するようになっている。この発光器４８ａと受光器４８
ｂとで落下量センサ４８を構成している。

【００１５】次に，本実施の形態に係るデジタルコピー
機の動作を説明する。このデジタルコピー機は基本的
に，原稿の画像を読み取り感光体ドラム１を介してその
画像を記録用紙上に再現する。その概略動作は以下の通
りである。

【００１６】すなわち，操作パネル２４からコピー指令
が入力されると，ＣＣＤセンサ２０により原稿が読み取
られる。そのデータは画像処理部２１で必要な画像処理
を受けて画像データとしてフレームメモリ２２に格納さ
れる。そして，プリンタ制御部１０がその画像データに
従いＬＤ駆動部１７を介してレーザ光源を制御する。こ
のため，画像データに対応するレーザ光が感光体ドラム
１に照射される。一方，感光体ドラム１は図１中時計回
りに回転しており，帯電チャージャ２で所定の電位に帯
電させられてからレーザ光の照射を受ける。これにより
感光体ドラム１の表面に，原稿の画像と対応する静電潜
像が形成される。なお，帯電チャージャ２には，Ｖｇ発
生ユニット１８から帯電バイアス電圧Ｖｇが印加されて
いる。形成された静電潜像には，現像装置４の現像ロー
ラ４５からトナーが付与されて現像される。現像されて
生成したトナー像が最終的に記録用紙上に転写されて画
像形成がなされる。ここで現像ローラ４５には，Ｖｂ発
生ユニット１４から現像電圧Ｖｂが印加されている。

【００１７】この現像により，現像装置４の現像剤槽４
１においてはトナーが消費され，現像剤のトナー濃度が
減少するので，トナーホッパ４２からトナーを補給して
トナー濃度が適正範囲から逸脱しないようにしている。
この補給の制御は，図４のフローチャートに従って行わ
れる。このフローチャートに示される処理は，操作パネ
ル２４からコピー指令が入力されることによりスタート
する。すなわち，画像形成処理とともに行われる。

【００１８】（Ｓ１，Ｓ２）まず，原稿が読み取られて
その画像データがフレームメモリ２１に格納されると
（Ｓ１），トナー消費量の予測のため，その画像データ
についてドットカウントデータが取得される。すなわ
ち，その画像データの各画素が階調レベルごとにカウン
トされ，プリンタ制御部１０のＲＡＭに設けられている
ドットカウンタにメモリされる。このカウントは，１ド
ットパルスと２ドットパルスと（以下，この区別を「画
素種」という）で別々になされる。線や文字，エッジ部
等の再現に用いられる１ドットパルスと，それ以外の再
現に用いられる２ドットパルスとでは，同一階調レベル
の同一画素数でもトナー消費量が異なる可能性があるか
らである。この結果，図７に示すように，ヒストグラム
状にドットカウントデータが作成される。すなわち，１
ドットパルスについては０〜７の階調レベルごとにｎ₀
〜ｎ₇のカウント値（画素数）が記録されている（図７
の（ａ））。そして２ドットパルスについても，各階調
レベルごとにＮ₀〜Ｎ₇のカウント値（画素数）が記録さ
れている（図７の（ｂ））。

【００１９】（Ｓ３）次に，理論補給量Ｔ_CTの算出が行
われる。理論補給量Ｔ_CTは，画像形成により感光体ドラ
ム１上に付着して消費されると予測されるトナー量Ｔ_CG
と，現像装置４の作動（現像ローラ４５の回転）に伴い
粉煙により失われると予測されるトナー量Ｔ_CFとの合計
である。

【００２０】このうちＴ_CGは，Ｓ２で取得したドットカ
ウントデータに基づいて算出される。すなわち，感光体
ドラム１上への１画素当たりのトナーの付着量は，図８
のグラフに示すように，その画素の階調レベルと画素種
との関数であると考えられ，各画素の付着量を全画素に
ついて総計すれば理論上の１画面の付着量が求められる
のである。このため，プリンタ制御部１０のＲＯＭに
は，図８のグラフに基づく各階調レベルｉごとの付着量
ｍ_i（１ドットパルス），Ｍ_i（２ドットパルス）のテー
ブルがあらかじめ用意されており，Ｔ_CG ＝ Σｍ_iｎ_i＋ΣＭ_iＮ_i （１）なる式によりＴ_CGが求められる。ここでΣは，すべての
階調レベルｉについての総和を意味する。

【００２１】次に粉煙量Ｔ_CFは，図９のグラフに示すよ
うに，画像形成のために現像ローラ４５が回転する時間
に比例し，さらに，環境要因（湿度や温度，主として湿
度，例えば高湿度下ではトナーの帯電量が低く粉煙量が
多い）により異なる。現像ローラ４５の回転時間は，使
用する印刷用紙のサイズ（Ａ４，Ａ３，Ｂ５，Ｂ４等）
で決まる。そこでプリンタ制御部１０のＲＯＭには，各
環境要因（低温低湿，低温高湿，高温低湿，……）およ
び各用紙サイズごとの粉煙量Ｔ_CFのテーブルがあらかじ
め用意されており，そのテーブルから該当する値が読み
出される。これを（１）式で求めたＴ_CGに加算すると，
理論補給量Ｔ_CTが算出される。すなわち理論補給量Ｔ_CT
は，Ｔ_CT ＝Ｔ_CG＋Ｔ_CF （２）なる式により求められる。

【００２２】（Ｓ４）続いて，理論補給量Ｔ_CTに基づい
て，トナー補給装置４３の回転時間が決定される。トナ
ーホッパ４２から現像剤槽４１に実際に補給されるトナ
ーの量は，図１０のグラフに示すように，この回転時間
に比例する。このためまず，理論補給量Ｔ_CTに補給計数
Ｈを掛けることにより補給量Ｔ_C が決定される。すなわ
ち補給量Ｔ_Cは，Ｔ_C ＝Ｔ_CT×Ｈ（３）なる式により求められる。ここで補給計数Ｈは，感光体
ドラム１上へのトナーの付着量や粉煙量の個体差や耐久
要因（Ｔ_CGやＴ_CFの値はこれらを考慮していない）を補
正するための計数であり，通常その値は０.５〜１.５の
範囲内にある。補給量Ｔ_C が決定されたら，図１０のグ
ラフに基づいてプリンタ制御部１０のＲＯＭにあらかじ
め用意されている変換テーブルにより，回転時間が決定
される。

【００２３】（Ｓ５〜Ｓ７）そして，現像が開始される
と（Ｓ５），トナー補給装置４３の回転も開始される
（Ｓ６）。もちろんこの回転は，Ｓ４で決定した回転時
間にわたって行われる。そして，この回転によりトナー
ホッパ４２から現像剤槽４１に落下したトナーの量が読
み取られる（Ｓ７）。この読み取りは，落下量センサ４
８により行われる。すなわち，落下するトナーが発光器
４８ａと受光器４８ｂとの間を通過することにより，図
１１のグラフに示すように受光器４８ｂの出力値が低下
するので，その低下分を積算することにより実際の落下
量がわかるのである。この落下量が，トナー補給の実測
値である。

【００２４】（Ｓ８〜Ｓ１０）そして，現像が終了する
と（Ｓ８），Ｓ３で算出した理論補給量Ｔ_CT（理論値）
と，Ｓ７で読み取った実測値とが比較され，理論値から
実測値を引いた差が値ａより小さいか否かが判断される
（Ｓ９）。値ａは，あらかじめ定められた負の値であ
る。すなわちＳ９では，理論値が実測値よりもある限度
（ａの絶対値）を超えて小さいときにＹｅｓと判断さ
れ，それ以外の場合にはＮｏと判断される。Ｎｏと判断
された場合にはさらに，理論値から実測値を引いた差が
値ｂより大きいか否かが判断される（Ｓ１０）。値ｂ
は，あらかじめ定められた正の値である。すなわちＳ１
０では，理論値が実測値よりもある限度（ｂ）を超えて
大きいときにＹｅｓと判断され，それ以外の場合にはＮ
ｏと判断される。結局Ｓ９およびＳ１０により，実測値
が理論値に対し，一定限度を超えて過剰である場合（Ｓ
９：Ｙｅｓ）と，一定限度以内の差に収まっている場合
（Ｓ１０：Ｎｏ）と，一定限度を超えて不足している場
合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）との３つのケースに分かれること
になる。

【００２５】実測値が理論値に対し一定限度以内の差に
収まっていた場合には（Ｓ１０：Ｎｏ），そのまま処理
を終了する。この場合にはＳ３で算出した理論補給量Ｔ
_CTが実際とよく一致しているので，現像剤槽４１内の現
像剤のトナー濃度が適正な範囲内に維持されていると考
えられるからである。したがってこの場合には，次回の
画像形成も同様に行われることとなる。なお，このとき
に，後述する制御変数Ｅ１およびＥ２について，これを
リセットする処理（Ｓ１８）が行われる。

【００２６】実測値が理論値に対し一定限度を超えて過
剰であった場合には（Ｓ９：Ｙｅｓ），後述するＳ１７
へ進み，トナー補給装置４３の回転時間を補正する処理
がなされる。そのまま次回以後の画像形成を行うと，現
像剤槽４１内の現像剤のトナー濃度が過剰に濃い状態に
なってしまい，適切な画像形成ができなくなるからであ
る。

【００２７】（Ｓ１１，Ｓ１２）実測値が理論値に対し
一定限度を超えて不足していた場合には（Ｓ１０：Ｙｅ
ｓ），プリンタ制御部１０のＲＡＭに設定されている制
御変数の１つであるＥ１の値が１つ増やされる（Ｓ１
１）。Ｅ１は，（Ｓ１０：Ｙｅｓ）の判断がなされた累
積回数をカウントするための変数であり，新品時にはＥ
１＝０と設定されているほか，（Ｓ１０：Ｎｏ）の判断
がされる度にリセット（Ｓ１８）されるものである。そ
して，増やした結果Ｅ１の値が１０を超えたか否かが判
断される（Ｓ１２）。超えていない場合には（Ｓ１２：
Ｎｏ），後述するＳ１７へ進み，トナー補給装置４３の
回転時間を補正する処理がなされる。そのまま次回以後
の画像形成を行うと，現像剤槽４１内の現像剤のトナー
濃度が適正範囲より薄い状態になってしまい，適切な画
像形成ができなくなるからである。また，この時点では
実測値が理論値に対し常に不足する状況とまではなって
いないので，トナー補給装置４３の回転時間を補正する
だけで適正なトナー濃度に回復できると考えられるから
である。

【００２８】（Ｓ１３，Ｓ１４）Ｅ１の値が１０を超え
ていた場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ），トナー補給装置４
３の回転時間の補正を繰り返してもなお，実測値の理論
値に対しする不足を解消できない状況となっているの
で，トナーホッパ４２内のトナーに凝集等の異常が起こ
っているものと考えられる。すなわちＳ１２の判断は実
質的には，トナーホッパ４２内のトナーに凝集等の異常
が起こっているか否かの判断である。そこでこれを回復
させる処理が行われる。具体的にはまず，プリンタ制御
部１０のＲＡＭに設定されている制御変数の他の１つで
あるＥ２の値が１つ増やされる（Ｓ１３）。Ｅ２は，
（Ｓ１２：Ｙｅｓ）の判断がなされた累積回数をカウン
トするための変数であり，新品時にはＥ２＝０と設定さ
れているほか，（Ｓ１０：Ｎｏ）の判断がされる度にリ
セット（Ｓ１８）されるものである。そして，増やした
結果Ｅ２の値が１０を超えたか否かが判断される（Ｓ１
４）。超えていない場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）Ｓ１５へ
進み，超えていた場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）Ｓ１６へ
進む。

【００２９】（Ｓ１５）Ｅ２の値が１０を超えていない
場合には（Ｓ１４：Ｎｏ），トナー撹拌装置４４が回転
させられ，トナーホッパ４２内のトナーが撹拌される。
トナーホッパ４２内のトナーが凝集して現像剤槽４１へ
の移動が妨げられていると考えられるので，凝集を解消
して現像剤槽４１への補給状況を回復させるためであ
る。この撹拌により，トナーホッパ４２内のトナーの凝
集が解消する。この撹拌は，５〜１０秒程度行えば十分
である。撹拌が終了すると処理が終了する。このため次
回の画像形成は，凝集が解消した良い状態のトナーによ
り補給されながら行われることとなる。なお，変数Ｅ２
は，実質的にはこの撹拌が実行された累積回数をカウン
トしているといえる。

【００３０】（Ｓ１６）Ｅ２の値が１０を超えた場合に
は（Ｓ１４：Ｙｅｓ），表示パネル２５にてエンプティ
信号が発せられ，オペーレータに対しトナー切れが報知
される。音声で警報するようにしてもよい。トナーの撹
拌が１０回以上も実行されれば，もはやトナーホッパ４
２内のトナーがほとんどなくなっていると考えられるか
らである。これにより処理は終了する。この場合に画像
形成を続行するためには，トナーホッパ４２の交換等，
トナー切れに対する措置を講じる必要がある。すなわち
Ｓ１４の判断は実質的には，トナーホッパ４２のトナー
切れの判断である。オペーレータにより必要な措置が行
われ，理論値−実測値が適正範囲に回復してくると，
（Ｓ１０：Ｎｏ）の判断がなされて制御変数Ｅ１，Ｅ２
がリセットされる（Ｓ１８）。これにより，もとの状態
に復帰する。

【００３１】（Ｓ１７）前記Ｓ９でＹｅｓの判断がなさ
れた場合，または前記Ｓ１２でＮｏの判断がなされた場
合には，トナー補給装置４３の回転時間を補正する処理
がなされて処理が終了する。この補正処理は，次回の画
像形成の際のトナー補給（Ｓ６）に反映され，適切なト
ナー濃度で画像形成がなされることとなる。具体的に
は，トナー濃度が濃すぎる場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）には次
回のトナー補給装置４３の回転時間が減少され，トナー
濃度が薄すぎる場合（Ｓ１２：Ｎｏ）には次回のトナー
補給装置４３の回転時間が増加されることとなる。この
増減処理は，Ｓ４（補給時間決定）で用いる補給計数Ｈ
の値を変更することにより行われる。

【００３２】以上が本実施の形態に係るデジタルコピー
機の制御フローである。このフローにより，新品時また
はトナー補給措置時からトナー補給量の実測値が適正範
囲内にある間（Ｓ１０：Ｎｏ）はＳ４で決定された回転
時間によりトナー補給（Ｓ６）が行われ，実測値が適正
範囲を逸脱すると（Ｓ９：Ｙｅｓ，Ｓ１２：Ｎｏ）Ｓ４
での決定に対し加算された回転時間によりトナー補給
（Ｓ１７，Ｓ６）が行われる。また，補給量の実測値が
適正範囲に満たない状態が続くと（Ｓ１４：Ｎｏ）トナ
ーホッパ４２内のトナーが撹拌されて凝集の解消が図ら
れ（Ｓ１５），この撹拌が１０回以上実行されると（Ｓ
１４：Ｙｅｓ）エンプティ信号が発せられる（Ｓ１
６）。

【００３３】（第２の形態）第２の実施の形態は，機械
的構成および基本動作については第１の実施の形態と共
通であり，制御フロー（図４）におけるＳ７およびＳ８
の部分（図４中に破線で囲んで示す部分）を，図５に示
すＳ６１〜Ｓ８３で置き換えたものである。この形態
は，トナー補給量の実測値を，落下量の測定の代わりに
現像剤槽４１内の現像剤のトナー濃度の測定により求め
るようにしたものである。

【００３４】この場合には，図４中Ｓ６のトナー補給の
後，環境情報および耐久情報が取得される（Ｓ６１）。
環境情報とは，環境センサ１２によって検知される温度
および湿度である。耐久情報とは，そのデジタルコピー
機の新品時の使用開始からの経過時間（または累積処理
枚数）に関する情報であり，プリンタ制御部１０に蓄積
されている。これらの情報が，現像剤槽４１内の現像剤
のトナー濃度の測定に影響するからである。

【００３５】次に，現像剤槽４１内の現像剤のトナー濃
度が取得される（Ｓ６２）。実際に取得されるのは，ト
ナー濃度センサ４６の検出電圧である。この検出電圧に
より，現像剤槽４１内のトナー量を算出することができ
る。まずトナー濃度センサ４６の出力特性は，図１２に
示すように，現像剤のトナー濃度が高くなると出力電圧
が下がる特性である。ここで初期状態が全現像剤量５０
０ｇでトナー濃度が６％（キャリア４７０ｇ，トナー３
０ｇ）であり，その状態でのセンサ出力が２Ｖに調整さ
れているものとする。センサ出力が仮に２．２Ｖになっ
ていたとすれば，図１２からその時のトナー濃度は５％
と読み取られる。するとそのときのトナー量Ｔ_EDについ
ては，Ｔ_ED／（４７０＋Ｔ_ED）＝０.０５が成り立ち，Ｔ_ED＝２４．７（ｇ）と計算される。この
トナー量は，初期トナー量３０ｇより５．３ｇ少ないの
で，その分トナーが減少していることになる。なお，図
１２の出力特性は，環境要因や耐久要因により影響され
るので，Ｓ６１で取得したこれらの情報も算出に加味さ
れる。

【００３６】現像が終了すると（Ｓ８），Ｓ６２で取得
したトナー濃度センサ４６の出力電圧に基づいて，その
時点での現像剤槽４１内のトナー量が算出される（Ｓ８
２）。次いで，Ｓ６のトナー補給で実際に補給された量
が算出される（Ｓ８３）。この算出は，Ｓ８２で算出し
たトナー量を前回の画像形成時のＳ８２での値と比較
し，その変動分をＳ３で算出した理論補給量に加算する
ことによりなされる。かくして，第１の実施の形態にお
ける実測値に相当する値が得られる。これ以後は，第１
の実施の形態の場合と同様に図４中Ｓ９以下の処理が行
われる。

【００３７】（第３の形態）第３の実施の形態は，第２
の実施の形態の制御フローの図５におけるＳ６１〜Ｓ８
の部分（図５中に一点鎖線で囲んで示す部分）をさら
に，図６に示すＳ６３〜Ｓ８１で置き換えたものであ
る。この形態は，トナー補給量の実測値を，感光体ドラ
ム１上のトナー像の濃度により求めるようにしたもので
ある。トナー像の濃度は，基本的には当該ドットの階調
レベルおよび画素種により定まるが，これら以外にも現
像剤のトナー濃度等の要因により影響を受けて変化する
（これを「現像効率が変化する」という）からである。

【００３８】この場合には，図４中Ｓ６のトナー補給の
後，環境情報および耐久情報が取得され，さらに感光体
ドラム１の表面層の電位に関する情報も取得される（Ｓ
６３）。感光体ドラム１の表面電位が，トナー像の濃度
からトナー補給量を算出するに際して必要だからであ
る。この電位の情報は，電位センサ６により取得され
る。

【００３９】次に，感光体ドラム１上のトナー像の濃度
が取得される（Ｓ６４）。実際に取得されるのは，像濃
度センサ４７の検出電圧である。この検出電圧により，
現像剤槽４１内のトナー量を算出することができる。ま
ず像濃度センサ４７の出力特性は，図１３に示すよう
に，トナー像の濃度が高くなると，すなわち感光体ドラ
ム１上の単位面積当たりのトナー付着量が多くなると出
力電圧が下がる特性である。

【００４０】現像が終了すると（Ｓ８），Ｓ６４で取得
した像濃度センサ４７の出力電圧に基づいて現像効率が
算出される（Ｓ８１）。具体的には，センサ出力により
図１３の特性グラフから読み取られる付着量と，当該ド
ットの画像データ（階調レベルおよび画素種）により定
まる理想付着量とが比較されて，現像効率が求められ
る。すると，現像効率と現像剤槽４１内のトナー量との
関係は既知であるから，図５のＳ８２へ進んで現像剤槽
４１内のトナー量が算出される。ここで，環境・耐久情
報や電位情報のような，現像効率に影響する他の因子も
考慮される。かくして現像剤槽４１内のトナー量が算出
されると，あとは第２の実施の形態の場合と同様にトナ
ー補給の実測値が求められ（図５のＳ８３），そして図
４中Ｓ９以下の処理が行われる。

【００４１】以上詳細に説明したように，本実施の形態
に係るデジタルコピー機では，基本的には画像データか
ら取得されたドットカウントデータに基づいてトナー補
給量の理論値を決定しつつ，トナーの補給量の実測値
（落下量等）がこれから逸脱している場合には補給時間
を補正してトナー濃度を適正範囲内に維持するようにし
ている。そして，補給時間を補正しても補給量の実測値
が適正範囲に満たない状況が続く場合にはトナーホッパ
４２内のトナーが凝集していると判断して撹拌によりそ
の解消を図るようにしている。したがって，小粒径トナ
ーのような凝集しやすいトナーを使用する場合でも，ト
ナーの凝集を解消しつつトナーホッパ４２から現像剤槽
４１へ確実にトナーを補給し，適正なトナー濃度で高品
質な画像形成が行われるデジタルコピー機が実現されて
いる。さらに，トナーの撹拌が１０回以上繰り返される
とトナーホッパ４２のトナーが使い尽くされたと判断し
てエンプティ信号を発するようにしたので，オペレータ
にトナーホッパ４２の交換等の措置が促されるものであ
る。

【００４２】なお，前記各実施の形態は単なる例示にす
ぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって
本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の
改良，変形が可能である。例えば，図４中Ｓ９，Ｓ１０
の判断，すなわち実測値の理論値に対するずれが一定限
度以内であるか否かの判断は，実測値と理論値との差で
行う代わりに比で行うようにしてもよい。また，図４中
Ｓ１２やＳ１４の回数判断のしきい値は，１０以外を用
いてもよい。また，予測されるトナー消費量Ｔ_CGや理論
補給量Ｔ_CTなど各種の値の計算手順は，例示したものに
限定されるものではない。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば，理論値に従いトナーホッパから現像剤槽へトナ
ーを補給する動作していても実際の補給量が理論値に満
たない場合には，トナーの補給動作を補正するだけでな
くトナーホッパ内のトナーを撹拌するようにしたので，
トナーホッパ内のトナーが凝集してもその凝集を解消さ
せて現像装置の現像剤槽へ確実にトナーを補給し，現像
剤のトナー濃度を適正範囲内に維持しつつ画像形成が行
われる画像形成装置が実現されている。これにより，小
粒径のもののような凝集しやすいトナーにも対応できる
画像形成装置が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係るデジタルコピー機の構成を説
明する図である。

【図２】現像装置の主要部を示す図である。

【図３】トナーホッパから現像剤槽へのトナーの補給を
行う部分を示す図である。

【図４】デジタルコピー機の制御動作を説明するフロー
チャートである。

【図５】デジタルコピー機の制御動作を説明するフロー
チャートである。

【図６】デジタルコピー機の制御動作を説明するフロー
チャートである。

【図７】ドットカウントデータを示すヒストグラムであ
る。

【図８】感光体上へのトナーの付着量を示すグラフであ
る。

【図９】現像器におけるトナーの粉煙量を説明するグラ
フである。

【図１０】補給動作の時間とトナー補給量との関係を示
すグラフである。

【図１１】トナー落下量の読み取りを説明するグラフで
ある。

【図１２】トナー濃度センサの出力特性を示すグラフで
ある。

【図１３】像濃度センサの出力特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０プリンタ制御部２５表示パネル４１現像剤槽４２トナーホッパ４３トナー補給装置４４トナー撹拌装置４６トナー濃度センサ４７像濃度センサ４８落下量センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中雅樹大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者松浦晋也大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を収容する現像剤槽と，前記現像
剤槽へ補給するためのトナーを収容するトナーホッパ
と，前記トナーホッパから前記現像剤槽へトナーを補給
する補給手段とを有する画像形成装置において，前記ト
ナーホッパ内のトナーを撹拌する撹拌手段と，前記トナ
ーホッパから前記現像剤槽へ補給すべきトナー量の理論
値を算出する理論値算出手段と，前記理論値に基づいて
前記補給手段によりトナーを補給したときの補給された
トナー量の実測値を検出する実測値検出手段と，前記理
論値と前記実測値とに基づいて前記補給手段の駆動時間
を補正する補給補正手段と，前記理論値と前記実測値と
に基づいて前記撹拌手段を制御する撹拌制御手段を有す
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１に記載する画像形成装置におい
て，前記トナーホッパがエンプティである旨の信号を前
記理論値と前記実測値とに基づいて発するエンプティ報
知手段を有することを特徴とする画像形成装置。