特許 5659211 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5659211

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/14 20060101AFI20150108BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   G03G21/00 372

   G03G15/08 115

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-246120(P2012-246120)

(22)【出願日】2012年11月8日

(65)【公開番号】特開2014-95767(P2014-95767A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2013年9月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100088683

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100172580

【弁理士】

【氏名又は名称】赤穂 隆雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】福山 広高

(72)【発明者】

【氏名】大西 慶

【審査官】 三橋 健二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０４２５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００８７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１１０６９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる現像装置と、
前記現像装置内のトナー濃度を検出する濃度センサと、
印刷する画像の頁単位当たりの画素をカウントする画素カウンタと、
１頁画像を印刷するごとに、前記濃度センサの濃度計測値および画素カウンタのカウントを参照して、前記濃度センサによる濃度計測値、画素カウンタによる画素カウントのいずれか一方に基づき、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記画素カウンタによる画素カウントが所定の閾値以下の場合には、前記濃度センサの濃度計測値から取得する補給トナー量でトナー補給を実行する第１の制御手段と、
前記画素カウンタによる前記画素カウントが所定の閾値を超えた場合には、前記画素カウントから取得する補給トナー量と画像印刷速度とに応じて前記現像装置へのトナー補給回数を設定する設定手段と、
前記設定手段によりトナー補給回数を複数回に設定しこの複数回補給うちの何れかの補給を行う場合には、１頁画像を印刷するごとに前記補給装置から補給を行うために前記濃度センサの濃度値を参照するのとは別に、前記濃度センサの計測値を参照し、前記前記現像装置内のトナー濃度の計測値が補給禁止レベルではない所定の補給レベルであることを確認した後にトナー補給を実施する第２の制御手段と、
を備える画像形成装置。

【請求項2】

印刷の終了シーケンスが入力されると、印刷の終了後に実行が予定されていた補給は実行せずに、前記濃度センサの濃度値を参照してトナー補給要求があるか否かについてメモリに保存しておき、印刷要求があると前記メモリに保存した場合には、次の印刷ジョブにおいてトナー補給を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記次の印刷ジョブにおけるトナー補給は、前記次のジョブの画像書き込み動作信号に基づき開始されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

【請求項4】

さらに、前記画素カウントからトナー量を取得して補給する画素カウント補給が継続し、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定の正常範囲外となったときは、前記画素カウントからトナー量を求めるための対応関係を変更する変更手段を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

２成分現像電子写真方式の画像形成装置（Multi-Functional Peripheral）では、像担持体である感光体に形成した潜像をトナーで現像して得た可視像を媒体（用紙または樹脂シート）に転写する。一般にトナーとキャリアとの二成分現像剤を用いる現像装置は、現像動作により消費されるトナーを補給する。このような画像形成装置で使用される現像剤は、現像装置内において偏在しないように画像形成動作中は循環されている。そして、トナーが現像に使用されて消費し、現像装置に設けられたトナーセンサによって現像装置内のトナーが減少したことが検知された場合は、トナーカートリッジからトナーが現像装置に補給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３４７９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、印刷の高品質の要請から、媒体の厚み（または坪量）によって画像形成速度（印刷速度）が変更されるモードが設けられ、その結果、印刷速度の変化と共に現像装置内の現像剤の循環速度が変更される場合がある。一方、トナーカートリッジからのトナー供給速度は変更されない。

【0005】

このため、例えば、厚紙印刷のため印刷速度を低下して印刷を行う場合、現像剤の循環速度が遅くなっているにもかかわらず、現像剤の循環速度が速いときと同じ速度でトナーが供給されることによって、現像剤中のトナー濃度が均一でなくなり、いわゆる補給ムラ画像を発生させる可能性がある。

【0006】

本願発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、現像装置内の現像剤中のトナー濃度を均一に保つことのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための実施形態によれば、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる現像装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検出する濃度センサと、印刷する画像の頁単位当たりの画素をカウントする画素カウンタと、１頁画像を印刷するごとに、前記濃度センサの濃度計測値および画素カウンタのカウントを参照して、前記濃度センサによる濃度計測値、画素カウンタによる画素カウントのいずれか一方に基づき、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記画素カウンタによる画素カウントが所定の閾値以下の場合には、前記濃度センサの濃度計測値から取得する補給トナー量でトナー補給を実行する第１の制御手段と、前記画素カウンタによる前記画素カウントが所定の閾値を超えた場合には、前記画素カウントから取得する補給トナー量と画像印刷速度とに応じて前記現像装置へのトナー補給回数を設定する設定手段と、前記設定手段によりトナー補給回数を複数回に設定しこの複数回補給うちの何れかの補給を行う場合には、１頁画像を印刷するごとに前記補給装置から補給を行うために前記濃度センサの濃度値を参照するのとは別に、前記濃度センサの計測値を参照し、前記前記現像装置内のトナー濃度の計測値が補給禁止レベルではない所定の補給レベルであることを確認した後にトナー補給を実施する第２の制御手段とを備える画像形成装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態の画像形成装置のトナー補給に関連する部位と制御系の構成を示す図である。

【図2】従来の画像形成装置におけるトナー補給制御動作を示すシーケンス図である。

【図3】本実施の形態の画像形成装置の現像装置のケース内部の配置を示す横断面図である。

【図4】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給制御の考え方を説明する図である。

【図5】本実施の形態の画像形成装置における画素カウントに基づくトナー補給制御の考え方を説明する図である。

【図6】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給制御動作を示すシーケンス図である。

【図7】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給シーケンスパターンの内容を示す図である。

【図8】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給開始タイミング情報を示す図である。

【図9】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給処理手順を示すフロー図である。

【図10】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給処理手順を示すフロー図である。

【図11】本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給処理手順を示すフロー図である。

【図12】本実施の形態の画像形成装置における異常状態への遷移を低減する処理手順を示すフロー図である。

【図13】本実施の形態の画像形成装置における画素カウント情報トナー補給時間変換テーブルの値を変更する方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本実施の形態の画像形成装置のトナー補給に関連する部位と制御系の構成を示す図である。

【0010】

画像形成装置１は、制御部１０、感光体１０２、帯電装置１０３、露光装置１０４、現像装置１０５、クリーナ装置１０８、一次転写装置１０９、転写ベルト装置１１０、高圧電源１１１、及びトナー補給装置１１２を備えている。そして、現像装置１０５には、撹拌ミキサ２１３、現像スリーブ２１４、及びトナー濃度センサ２２０が設けられている。

【0011】

感光体１０２は、感光体１０２の周方向である副走査方向に回転する。感光体１０２の周辺近傍には、帯電装置１０３が配置される。帯電装置１０３は、高圧電源１１１から付与される帯電高圧により、感光体１０２の表面を均一に帯電する。

【0012】

露光装置１０４は、露光装置１０４内の半導体レーザを走査しながら画像信号に応じて発光／消灯する。この半導体レーザから出射されるレーザ光は、ポリゴンミラーなどの偏向器によって感光体１０２の回転軸方向である主走査方向に走査する光となる。そしてレンズ等の光学系によって、レーザ光は感光体１０２上に照射される。帯電した感光体１０２にレーザ光が照射されると、照射された部位の電位が低下し、静電潜像が形成される。

【0013】

現像装置１０５は、現像剤層を現像スリーブ上に形成することで、感光体と現像スリーブが対向する位置、即ち現像位置にトナーを供給する。トナー補給装置１１２は着脱可能に設けられ、現像装置１０５にトナーを補給する。

【0014】

感光体１０２の転写位置には一次転写装置１０９が設けられ、転写ベルト装置１１０の転写ベルトにトナー像を形成する。用紙トレイから供給される媒体は、転写位置まで搬送され二次転写装置（不図示）と転写ベルトとによってトナー像を転写される。トナー像が転写された媒体は、定着装置（不図示）に搬送され、加熱加圧によりトナー像が定着される。そしてトナー像を定着した媒体は排出される。

【0015】

また、媒体へトナー像の転写が終了した後、感光体１０２上の残留トナーはクリーナ装置１０８によって取り除かれる。感光体１０２は、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続して行われる。

【0016】

現像装置１０５には、撹拌ミキサ２１３と現像スリーブ２１４とが設けられている。撹拌ミキサ２１３は、トナー補給装置１１２から補給されたトナーを撹拌し、現像スリーブ２１４を介して感光体１０２にトナーを供給する。この現像スリーブ２１４には、現像高圧が印加され、反転現象により感光体１０２上の静電潜像にトナーを現像する。

【0017】

なお、現像スリーブ２１４、撹拌ミキサ２１３は、機械的に接続（メカタイ）され、現像モータ（不図示）によって共に駆動される。一方、感光体１０２は、他のモータ（不図示）によって駆動される。これらのモータの駆動は制御部１０からの駆動指令に基づいて行われる。

【0018】

また、現像装置１０５には現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ２２０が設けられている。このトナー濃度センサ２２０は、現像容器内のトナー残量に対応した測定信号（濃度センサ検出電圧）を出力する。そこで、トナー濃度センサ２２０からの出力に基づいてトナー補給装置１１２を制御して現像容器内にトナーを補給する。例えば、トナー補給制御信号によって、トナー残量を表すトナー濃度センサ２２０の測定信号に対応した時間、トナー補給装置１１２から現像容器内にトナーを補給する。この詳細の補給動作については後述する。

【0019】

また、画像形成装置１の制御系には、制御部１０、コントロールパネル１１、メモリ部１２、画像情報管理部１３及びサイズ情報管理部１４が設けられている。

【0020】

コントロールパネル１１は、画像形成の開始や、スキャン動作による原稿の画像情報の読み取りの開始など画像形成装置１の動作を指示するための指示入力部である。メモリ部１２は、トナー補給動作を制御するためのテーブル、情報を保存する。画像情報管理部１３は、スキャン動作で読み取った原稿の画素情報を保存する。サイズ情報管理部１４は、媒体のサイズ（縦×横×厚さなど）に関する情報を保存する。制御部１０は、画像形成装置の動作を統括して制御する。

【0021】

なお、メモリ部１２、画像情報管理部１３及びサイズ情報管理部１４が保存する情報の内容については、後で詳細に説明する。

【0022】

続いて、従来のトナー補給制御動作について説明する。

【0023】

図２は、従来の画像形成装置におけるトナー補給制御動作を示すシーケンス図である。図２の横軸は時間経過を表し、特徴的な動作を与えるタイミングをｔ０〜ｔ４として示している。また縦軸は動作の内容を動作Ｓ１〜動作Ｓ６の種類に分類して示している。

【0024】

タイミングｔ０において、例えば、ユーザがコントロールパネル１１から印刷動作の開始を指示すると、印刷シーケンス開始動作Ｓ１が起動する。続いて、現像モータ動作Ｓ２が起動し、現像スリーブ２１４、撹拌ミキサ２１３が回転を開始する。なお、このとき感光体１０２も回転を始める。

【0025】

タイミングｔ１において、原稿の１ページ目の画像データを感光体１０２に書き込む画像書込み動作Ｓ３が起動する。なお、このタイミングｔ１において、トナー補給モータ動作Ｓ６が起動しているが、この内容については後で説明するため、ここでの説明は省略する。画像書込み動作Ｓ３の終了に続いて、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５が起動し、１ページ目の画像データに含まれる画素数をカウントする。このカウントは、画像情報管理部１３の「印刷ページ画素カウント情報」に格納される。

【0026】

タイミングｔ２において、原稿の２ページ目の画像データを感光体１０２に書き込む画像書込み動作Ｓ３が起動する。そして、このタイミングｔ２において、トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４が起動し、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。

【0027】

なお、安定したトナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得するため、現像モータの起動から一定時間はセンサの検知信号を取り込むことは禁止されている。この禁止の一定時間は、メモリ部１２に保存されている「トナー濃度センサ検知禁止時間」に規定されている。

【0028】

次に、「印刷ページ画素カウント情報」から補給時間を取得する。この補給時間の取得に際しては、メモリ部１２に保存されている「画素カウント情報トナー補給時間変換テーブル」を参照して取得する。更に、トナー濃度センサ２２０の検出電圧から補給時間を取得する。この補給時間の取得に際しては、メモリ部１２に保存されている「トナー濃度センサ情報トナー補給時間変換テーブル」を参照して取得する。そして、各々の情報から取得される補給時間を比較し長いほうの補給時間でトナーを補給する。この補給動作は、トナー補給モータ動作Ｓ６で実行される。

【0029】

以降、最終ページの一ページ前までは、上述の動作が繰り返して実行される。

【0030】

タイミングｔ３において、原稿の最終ページの画像データを感光体１０２に書き込む画像書込み動作Ｓ３が起動する。そして、このタイミングｔ３において、トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４が起動し、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。この際、タイミングｔ３において、トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４が起動し、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。そして、上述のように各々の情報から取得される補給時間を比較し長いほうの補給時間でトナーを補給する。この補給動作は、トナー補給モータ動作Ｓ６で実行される。

【0031】

画像書込み動作Ｓ３の終了に続いて、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５が起動し、最終ページ目の画像データに含まれる画素数をカウントする。そして、このカウントから算出される補給時間がデータＡとしてメモリ部に保存される。

【0032】

タイミングｔ４において、終了シーケンスが入力される。この終了シーケンスは、最終ページの画像形成動作が終了して媒体が所定位置まで搬送されたときに入力される信号である。タイミングｔ４において、トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４が起動し、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。この検出電圧から算出される補給時間がデータＢとしてメモリ部に保存される。そして、現像モータ動作Ｓ２と印刷シーケンス開始動作Ｓ１とが終了する。

【0033】

上述の印刷動作で保存されたデータＡとデータＢは、次の印刷ジョブにおいて参照される。即ち、次の印刷ジョブのタイミングｔ１において、前ジョブの終了時に保存したデータＡ、データＢを比較して長い方の補給時間で補給動作を開始する。この動作は図２のタイミングｔ１におけるトナー補給モータ動作Ｓ６で示している。なお、データＢに対応するトナー濃度センサ２２０の検出電圧がトナーが上限の値であり補給不要のレベル（補給禁止レベル）であるときは、このタイミングｔ１におけるトナー補給モータ動作Ｓ６は実行しない。

【0034】

続いて、このような従来のトナー補給動作における問題と本実施の形態におけるトナー補給動作の基本的な考え方を説明する。

【0035】

図３は、本実施の形態の画像形成装置の現像装置のケース内部の配置を示す横断面図である。

【0036】

現像装置のケース内には、仕切板７０を挟んで２つの撹拌ミキサ２１３が設けられている。また、ケースの上部にはトナー補給口５２が設けられ、トナー補給装置１１２から搬送されるトナーがこのトナー補給口５２を介してケース内に落下して供給される。そして、トナー補給口５２の位置から上流側に距離Ｌだけ離間した位置には現像スリーブ２１４が設けられている。

【0037】

現像スリーブ２１４は、ケース内で回転自在に設けられる。現像スリーブ２１４は、感光体１０２に形成される静電潜像にトナーを供給して、トナー像を形成する。撹拌ミキサ２１３は、オーガを構成しており、撹拌ミキサ２１３を回転させることによりケース内の現像剤（トナーとキャリア）は、ミキシングされながら図中の矢印方向に移動されケース内を循環する。即ち、トナー補給口５２を介して供給されたトナーは、ケース内を循環して現像スリーブ２１４に供給される。

【0038】

従って、現像スリーブ２１４が現像剤を供給するタイミングと、トナーが消費された現像剤の領域が撹拌ミキサ２１３によってトナー補給口５２まで到達するタイミングとの間には時間的な差が存在する。従来のトナー補給方法では、この時間差は考慮されていなかった。本願では、この時間差を考慮したトナー補給方法を提示する。

【0039】

図４は、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給制御の考え方を説明する図である。

【0040】

現像スリーブ２１４によって感光体１０２に供給され消費されるトナー量は、感光体１０２に形成される静電潜像に依存する。即ち、画素カウント情報が消費されるトナー量に対応している。そのため、図４に示すように画素カウントに閾値Ｃｔｈを設定し、この閾値Ｃｔｈよりも大きい画素カウント値である場合は、画素カウントに基づいてトナー補給時間を求めてトナー補給を実行する。この補給を「画素カウント補給」という。一方、画素カウント値が閾値Ｃｔｈ以下の場合は、トナー濃度センサの検出電圧に基づいてトナー補給時間を求めてトナー補給を実行する。

【0041】

図５は、本実施の形態の画像形成装置における画素カウントに基づくトナー補給制御の考え方を説明する図である。横軸はケース内の位置を表し、縦軸は各位置におけるトナー濃度を表している。

【0042】

図５に示す曲線Ａは、ケース内のトナー濃度の分布形状を表している。この分布形状では、現像スリーブ２１４によって消費された領域のトナー濃度が低下した凹状の形状となっている。この形状が、撹拌ミキサ２１３によってそのまま移動される。そして、トナー補給口５２位置においてトナーが補給される。

【0043】

曲線Ｂは、従来の補給方法によってトナーを補給した後のトナー濃度の分布形状を表している。この形状では、トナーは凹状の形状の一部分が盛り上がっており、トナー濃度は凹凸のある分布形状となっている。

【0044】

曲線Ｃは、本実施の形態の補給方法によってトナーを補給した後のトナー濃度の分布形状を表している。トナーを複数回に分割して供給することによってトナー濃度は平坦な分布形状となっている。

【0045】

図６は、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給制御動作を示すシーケンス図である。図６の横軸は時間経過を表し、特徴的な動作を与えるタイミングをｔ０〜ｔ４として示している。また縦軸は動作の内容を動作Ｓ１〜動作Ｓ６の種類に分類して示している。

【0046】

なお、この図６に示すシーケンス図では、３ページの印刷を行う場合であって、１ページ目及び３ページ目が画素カウント情報に基づくトナー補給が選択され、２ページ目がトナー濃度センサ出力に基づくトナー補給が選択された場合を表している。

【0047】

タイミングｔ０において、例えば、ユーザがコントロールパネル１１から印刷動作の開始を指示すると、印刷シーケンス開始動作Ｓ１が起動する。続いて、現像モータ動作Ｓ２が起動し、現像スリーブ２１４、撹拌ミキサ２１３が回転を開始する。なお、このとき感光体１０２も回転を始める。

【0048】

タイミングｔ１において、原稿の１ページ目の画像データを感光体１０２に書き込む画像書込み動作Ｓ３が起動する。なお、このタイミングｔ１において、トナー補給モータ動作Ｓ６が起動しているが、この内容については後で説明するため、ここでの説明は省略する。画像書込み動作Ｓ３の終了に続いて、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５が起動し、１ページ目の画像データに含まれる画素数をカウントする。

【0049】

この画素カウントは、閾値Ｃｔｈよりも大きい値である。従って、画素カウント補給が選択され、次に補給パターンが決定される。

【0050】

図７は、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給シーケンスパターンの内容を示す図である。

【0051】

トナー補給パターンは、印刷速度によって速度１（低速）及び速度２（高速）に区分されている。なお、媒体の厚みが厚い場合は、画像形成装置の印刷速度は速度１（低速）が選択され、媒体の厚みが薄い場合は、画像形成装置の印刷速度は速度２（高速）が選択される。ここで、印刷速度と現像剤循環速度とは対応して増減する。従って、この速度は現像剤の循環速度として把握することができる。

【0052】

速度１（低速）の場合は、画素カウントｘによって補給パターンが異なる。画素カウントｘ≦ｎのときは、算出した量のトナー補給を１回の補給動作で実行する。ｎ＜画素カウントｘ≦ｍのときは、算出した量のトナー補給を２回に分割して実行する。ｍ＜画素カウントｘのときは、算出した量のトナー補給を３回に分割して実行する。

【0053】

速度２（高速）の場合は、画素カウントｘによって補給パターンが異なる。画素カウントｘ≦ｍのときは、算出した量のトナー補給を１回の補給動作で実行する。ｍ＜画素カウントｘのときは、算出した量のトナー補給を２回に分割して実行する。

【0054】

ここでは、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５は、算出した量のトナー補給を３回に分割して実行すると決定する。即ち、１回目の補給（１１）、２回目の補給（１２）、３回目の補給（１３）を実行すると決定する。

【0055】

次に、画像書き込み動作Ｓ３の開始から、ａ（１）秒経過するまで待機する。ここで、ａ（１）秒は、図３に示す現像スリーブ２１４の左端の位置（現像位置）からトナー補給口５２までの距離Ｌと現像剤循環速度とから決定される。即ち、ａ（１）秒は、現像スリーブ２１４によってトナーが消費された現像剤の領域がトナー補給口５２に到達する時間に相当する。

【0056】

この時間は、図８に示すトナー補給開始タイミング情報としてメモリ部１２に保存されている。図８では、印刷速度（現像剤循環速度）に対応して現像位置からトナー補給口５２までの移動時間が規定されているため、この情報を使用することで容易に移動時間を把握することができる。

【0057】

そこで、ａ（１）秒経過時にトナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４を開始してトナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。この検出電圧からトナーをこれ以上補給することが禁止されていなければ、トナー補給モータ動作Ｓ６が実行されて３分割された補給動作の１回目の補給（１１）が行われる。

【0058】

なお、安定したトナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得するため、現像モータの起動から一定時間はセンサの検知信号を取り込むことは禁止されている。この禁止の一定時間は、メモリ部１２に保存されている「トナー濃度センサ検知禁止時間」に規定されている。

【0059】

なお、３分割された補給動作の２回目の補給（１２）は、ｂ（１１）秒経過後に実行され、３回目の補給（１３）は、更にｂ（１２）秒経過後に実行される。これらの時間は、図５の曲線Ｃに示すような均等な補給となるように、サイズ情報管理部１４に保存されている媒体サイズ（凹部の幅に対応）、現像剤循環速度に基づいて求められる。

【0060】

タイミングｔ２において、原稿の２ページ目の画像データを感光体１０２に書き込む画像書込み動作Ｓ３が起動する。画像書込み動作Ｓ３の終了に続いて、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５が起動し、１ページ目の画像データに含まれる画素数をカウントする。この画素カウントは、閾値Ｃｔｈ以下の値である。従って、画素カウント補給は選択されず、トナー濃度センサ２２０の測定値に基づいて補給量が確定される。

【0061】

次に、２ページ目の画像書き込み動作Ｓ３の開始から、ａ（２）秒経過するまで待機する。ここで、ａ（２）秒は、図３に示す現像スリーブ２１４の左端の位置（現像位置）からトナー補給口５２までの距離Ｌと現像剤循環速度とから決定される。即ち、ａ（２）秒は、現像スリーブ２１４によってトナーが消費された現像剤の領域がトナー補給口５２に到達する時間に相当する。

【0062】

この時間は、図８に示すトナー補給開始タイミング情報としてメモリ部１２に保存されている。図８では、印刷速度（現像剤循環速度）に対応して現像位置からトナー補給口５２までの移動時間が規定されているため、この情報を使用することで容易に時間を把握することができる。

【0063】

そこで、ａ（２）秒経過時にトナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４を開始してトナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。この検出電圧からトナーをこれ以上補給することが禁止されていなければ、トナー補給モータ動作Ｓ６が実行されてトナー濃度センサによる補給（２）が行われる。この補給時間の取得に際しては、メモリ部１２に保存されている「トナー濃度センサ情報トナー補給時間変換テーブル」を参照して取得する。

【0064】

タイミングｔ３において、原稿の最終ページ（３ページ目）の画像データを感光体１０２に書き込む画像書込み動作Ｓ３が起動する。画像書込み動作Ｓ３の終了に続いて、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５が起動し、３ページ目の画像データに含まれる画素数をカウントする。

【0065】

この画素カウントは、閾値Ｃｔｈよりも大きい値である。従って、画素カウント補給が選択され、次に補給パターンが決定される。この動作は、１ページ目の動作と同様であるため詳細の説明は省略する。即ち、ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５は、算出した量のトナー補給を３回に分割して実行すると決定する。例えば、１回目の補給（１１）、２回目の補給（１２）、３回目の補給（１３）を実行すると決定する。

【0066】

そして、画像書き込み動作Ｓ３の開始から、ａ（３）秒経過時にトナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４を開始してトナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。この検出電圧からトナーをこれ以上補給することが禁止されていなければ、トナー補給モータ動作Ｓ６が実行されて３分割された補給動作の１回目の補給（３１）が行われる。

【0067】

続いて、３分割された補給動作の２回目の補給（３２）は、ｂ（３１）秒経過後に実行される。そして、３回目の補給（３３）は、更にｂ（３２）秒経過後に実行される計画である。

【0068】

タイミングｔ４において、終了シーケンスが入力される。タイミングｔ４において、トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４が起動し、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。この検出電圧から算出される補給時間がデータＢとしてメモリ部に保存される。そして、現像モータ動作Ｓ２と印刷シーケンス開始動作Ｓ１とが終了する。

【0069】

なお、終了シーケンス入力の後に実行が予定されていた３回目の補給（３３）は、行われない。上述の印刷動作で保存されたデータＢは、次の印刷ジョブにおいて参照される。即ち、次の印刷ジョブのタイミングｔ１において、前ジョブの終了時に保存したデータＢの補給時間で補給動作を開始する。この動作は図６のタイミングｔ１におけるトナー補給モータ動作Ｓ６で示している。

【0070】

図９、図１０、図１１は、本実施の形態の画像形成装置におけるトナー補給処理手順を示すフロー図である。このフロー図に示す処理の動作は制御部１０が統括して実行する。なお、このフロー図に示されておらず、また言及されていない内容であっても、図１乃至図８に記載された内容、及びこれらの図を参照して説明した内容は本実施の形態に含まれる。

【0071】

ユーザがコントロールパネル１１から原稿の読込とその印刷シーケンスの開始を指示すると、制御部１０は、印刷シーケンスを開始させる。図９のアクト０１において、制御部１０は現像モータの動作を開始する。アクト０２において、印刷シーケンスの開始から所定時間（ｔ１）経過するまで待機する。所定時間（ｔ１）が経過したとき（アクト０２でＹＥＳ）、アクト０３において、制御部１０は１ページ目の画像データを感光体１０２に書込む動作を開始させる。

【0072】

アクト０４において、制御部１０は媒体の厚さなどから印刷速度を把握する。そして、メモリ部１２のトナー補給開始タイミング情報を参照して印刷速度に対応したトナー補給開始時間ａ（１）を抽出する。そして、トナー補給開始時間ａ（１）をセットする。

【0073】

アクト０５において、前のジョブからトナーの補給要求が発生しているかどうかを調べる。前のジョブからトナーの補給要求が発生しているとき（アクト０５でＹＥＳ）は、アクト０６において要求されたトナーの補給時間を取得してトナー補給の実行を指示する。前のジョブからのトナーの補給要求が発生していないとき（アクト０５でＮＯ）、及びアクト０６の指示を実行した後は、アクト０７において１ページ目の画像書込み動作が終了するまで待機する。

【0074】

１ページ目の画像書込み動作が終了したとき（アクト０７でＹＥＳ）は、図１０のアクト１１において、印刷ページの画素カウント情報を取得する（[ページ画素カウント情報取得動作Ｓ５]）。アクト１２において、画素カウント補給を実行する条件に合致したか否かを調べる。即ち、画素カウントが閾値Ｃｔｈよりも大きいかどうかを調べる。

【0075】

画素カウント補給を実行する条件に合致したとき（アクト１２でＹＥＳ）は、アクト１３において、画素カウントをトナー補給時間に変換する。アクト１４において、現像剤が現像位置からトナー補給口５２の位置に到達するまで待機する。即ち、画像書込み開始時からトナー補給開始時間ａ（ｉ）が経過するまで待機する。現像剤がトナー補給を開始する位置（トナー補給口５２の位置）に到達したとき（アクト１４でＹＥＳ）は、アクト１５において、トナー濃度センサ情報を取得する（[トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４]）。

【0076】

アクト１６において、トナー濃度センサ情報からトナーが不足して強制トナー補給レベルにあるかどうかを判断する。強制トナー補給レベルにあるとき（アクト１６でＹＥＳ）は、強制トナー補給動作に移行する。この強制トナー補給動作に移行した後は、本トナー補給動作にはリターンせずに特別の処理を実行する。従って、本処理は終了する。

【0077】

強制トナー補給レベルにないとき（アクト１６でＮＯ）は、アクト１７において、トナー濃度センサ情報からトナーが過剰にあるため、トナー補給が禁止されるレベルであるかどうかを判断する。トナー補給が禁止されるレベルであるとき（アクト１７でＹＥＳ）は、アクト２０の処理を実行する。

【0078】

トナー補給が禁止されるレベルでないとき（アクト１７でＮＯ）は、アクト１８において、トナー補給シーケンスパターンを取得する。即ち、画素カウントとトナー補給シーケンスパターン情報とに基づいて、分割して補給するか否か、及び分割補給時における動作タイミングなどの補給方法を決定する。アクト１９において、決定された補給方法に従ってトナー補給動作の実行を開始する。

【0079】

一方、アクト１２でＮＯの場合、即ち、画素カウントが閾値Ｃｔｈ以下であり、画素カウント補給を実行する条件に合致しないときは、アクト２５において、現像剤が現像位置からトナー補給口５２の位置に到達するまで待機する。即ち、画像書込み開始時からトナー補給開始時間ａ（ｉ）が経過するまで待機する。現像剤がトナー補給を開始する位置（トナー補給口位置）に到達したとき（アクト２５でＹＥＳ）は、アクト２６において、トナー濃度センサ情報を取得する（[トナー濃度センサ情報取得動作Ｓ４]）。

【0080】

アクト２７において、トナー濃度センサ情報からトナーが不足して強制トナー補給レベルにあるかどうかを判断する。強制トナー補給レベルにあるとき（アクト２７でＹＥＳ）は、強制トナー補給動作に移行する。この強制トナー補給動作に移行した後は、本トナー補給動作にはリターンせずに特別の処理を実行する。従って、本処理は終了する。

【0081】

強制トナー補給レベルにないとき（アクト２７でＮＯ）は、アクト２８において、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得し、この検出電圧から補給時間を算出する。そして、アクト１９の処理を実行する。

【0082】

アクト２０において、最終ページの処理実行が終了したかどうかを調べる。最終ページの処理実行が終了していないとき（アクト２０でＮＯ）は、アクト１１に戻って新たなページの処理を実行する。最終ページの処理実行が終了しているとき（アクト２０でＹＥＳ）は、図１１のアクト３１の処理を実行する。

【0083】

アクト３１において、終了シーケンスの開始まで待機する。終了シーケンスが開始されたとき（アクト３１でＹＥＳ）は、アクト３２において、トナー補給動作を停止する。アクト３３において、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を取得する。アクト３４において、この検出電圧からトナー補給時間を算出してトナー補給要求があることを保存する。

【0084】

アクト３５において、トナー濃度センサ情報からトナーが不足して強制トナー補給レベルにあるかどうかを判断する。強制トナー補給レベルにないとき（アクト３５でＮＯ）は、本トナー補給処理を終了する。強制トナー補給レベルにあるとき（アクト３５でＹＥＳ）は、強制トナー補給動作に移行する。この強制トナー補給動作に移行した後は、本トナー補給動作にはリターンせずに特別の処理を実行する。従って、本処理は終了する。

【0085】

上述の実施の形態で示したように、強制トナー補給動作に遷移した後は、本トナー補給動作は中止される。また、トナー補給禁止レベルになったときも本トナー補給動作は中止される。従って、このようなパフォーマンス低下状態に遷移しないようにトナー補給動作を制御することが必要である。

【0086】

図１２は、本実施の形態の画像形成装置におけるパフォーマンス低下状態への遷移を低減する処理手順を示すフロー図である。

【0087】

アクト４１において、画素カウントに基づくトナー補給が実行されると、アクト４２において、画素カウントに基づくトナー補給が連続して実行されたかどうかを調べる。前回のトナー補給がトナー濃度センサ情報に基づくトナー補給であり、画素カウントに基づくトナー補給が連続して行われていないとき（アクト４２でＮＯ）は、本処理を終了する。

【0088】

画素カウントに基づくトナー補給が連続して行われているとき（アクト４２でＹＥＳ）は、アクト４３において、トナー濃度センサ情報からトナーが不足して強制トナー補給レベルにあるかどうかを判断する。強制トナー補給レベルにあるとき（アクト４３でＹＥＳ）は、アクト４５において、トナー補給装置１１２内のトナーがエンプティになっているかどうかを調べる。

【0089】

トナー補給装置１１２内のトナーがエンプティになっているとき（アクト４５でＹＥＳ）は、強制トナー補給レベルとなったのはトナー補給装置１１２が原因であるため本処理を終了する。トナー補給装置１１２内のトナーがエンプティになっていないとき（アクト４５でＮＯ）は、アクト４６の処理を実行する。

【0090】

強制トナー補給レベルにないとき（アクト４３でＮＯ）は、アクト４４において、トナー濃度センサ情報からトナーが過剰にありトナー補給が禁止されるレベルであるかどうかを判断する。トナー補給が禁止されるレベルでないとき（アクト４４でＮＯ）は、現在問題は発生していないため本処理を終了する。トナー補給が禁止されるレベルであるとき（アクト４４でＹＥＳ）は、アクト４６の処理を実行する。

【0091】

強制トナー補給レベルにあるかトナー補給が禁止されるレベルであるときは、即ち、トナー補給に異常が発生しているときは、アクト４６において、画素カウント情報トナー補給時間変換テーブルの値を変更する。

【0092】

図１３は、本実施の形態の画像形成装置における画素カウント情報トナー補給時間変換テーブルの値を変更する方法を説明するための図である。

【0093】

図１３の座標の横軸は画素カウントを表し、縦軸はトナー補給時間を表している。特性曲線Ｘは、画素カウント情報トナー補給時間変換テーブルで規定されている画素カウントとトナー補給時間との対応を表している。

【0094】

従って、図１３（１）に示すように、特性曲線Ｘの傾きを変更することで強制トナー補給レベル、あるいはトナー補給が禁止されるレベルに遷移することを回避する。そのために、所定の値だけ現在の特性曲線Ｘの傾きを増減する。

【0095】

また、図１３（２）に示すように、特性曲線Ｘを上下（又は左右）に移動することでトナー補給時間を変更し、強制トナー補給レベル、あるいはトナー補給が禁止されるレベルに遷移することを回避する。そのために、所定の値だけ現在の特性曲線Ｘを上下（又は左右）に移動する。

【0096】

以上説明した実施の形態によれば、現像装置内の現像剤中のトナー濃度を均一に保つことができるため、印刷画像の品質を高めることができる。

【0097】

なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

【0098】

更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。

【0099】

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
以下、本願の出願当初における特許請求の範囲の記載を付記する。
［１］
トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
印刷する画像の画素カウントから補給するトナー量を取得し、前記画素カウントと画像印刷速度とに応じて前記現像装置へのトナー補給回数を可変に制御する制御部と
を備える画像形成装置。
［２］
前記制御部は、印刷する画像データを感光体に書き込んだときからトナー補給を開始するまでの時間を、画像印刷速度に応じて可変に制御する、［１］に記載の画像形成装置。
［３］
前記制御部は、前記画素カウントが所定の閾値を超えたときは前記画素カウントから補給トナー量を取得し、前記画素カウントが所定の閾値以下のときは前記現像装置内のトナー濃度の計測値から補給トナー量を取得する、［１］または［２］に記載の画像形成装置。
［４］
前記画像印刷速度は複数設けられ、前記画像印刷速度に対応して前記現像装置内の現像剤循環速度が可変になされる、［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の画像形成装置。
［５］
前記制御部は、前記画素カウントからトナー量を取得して補給する画素カウント補給が継続し、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定の正常範囲外となったときは、前記画素カウントからトナー量を求めるための対応関係を変更する、［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の画像形成装置。

【符号の説明】

【0100】

１…画像形成装置、１０…制御部、１１…コントロールパネル、１２…メモリ部、１３…画像情報管理部、１４…サイズ情報管理部、５２…トナー補給口、７０…仕切板、１０２…感光体、１０３…帯電装置、１０４…露光装置、１０５…現像装置、１０８…クリーナ装置、１０９…一次転写装置、１１０…転写ベルト装置、１１１…高圧電源、１１２…トナー補給装置、２１３…撹拌ミキサ、２１４…現像スリーブ、２２０…トナー濃度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】