(57)【要約】【課題】トナー貯留部のトナーが実際にすべてなくなってから、トナー濃度制御手段によってトナー貯留部のエンプティが検出されるまでの間の画像濃度及び画像品質の低下を抑制する。【解決手段】トナー残量推測手段から推測されたトナー貯留部のトナー残量が、所定量以下になった時、トナー濃度制御手段による現像装置内のトナー濃度の制御値を通常よりも高くする。トナー残量推測手段としては、トナー貯留部から現像装置へトナーを補給する際に駆動するトナー補給モータの累積回転数から、補給されたトナー量を算出し、トナー貯留部のトナー残量を算出するもの、及び画像情報に基づいて印刷ドットの形成回数を積算して、消費されたトナー量を算出し、トナー貯留部のトナー残量を算出するものの少なくとも一方が好ましい。【選択図】図４
2010156882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む２成分系現像剤を内蔵する現像装置と、前記現像装置に補給するトナーを貯留するトナー貯留部と、前記現像装置内におけるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づき、前記トナー貯留部から前記現像装置へトナーを補給し、現像装置内のトナー濃度を所定値に制御するトナー濃度制御手段と、前記トナー貯留部のトナー残量を推測するトナー残量推測手段とを備える画像形成装置であって、
前記トナー残量推測手段から推測された前記トナー貯留部のトナー残量が、所定量以下になった時、前記トナー濃度制御手段による前記現像装置内のトナー濃度の制御値を通常よりも高くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー残量推測手段が、前記トナー貯留部から前記現像装置へトナーを補給する際に駆動するトナー補給モータの累積回転数から、補給されたトナー量を算出し、前記トナー貯留部のトナー残量を算出するものである請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー残量推測手段が、画像情報に基づいて印刷ドットの形成回数を積算して、消費されたトナー量を算出し、前記トナー貯留部のトナー残量を算出するものである請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置に関し、より詳細にはトナーとキャリアとを含む２成分系現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアとを含む２成分系現像剤を用いる画像形成装置では、現像装置にトナーを補給するトナー貯留部におけるトナー残量を把握しておく必要がある。従来は、トナー残量検知手段をトナー貯留部に設けて、トナー貯留部のトナー残量を検知していたが、装置の小型化及び軽量化などの観点から、近年、トナー残量検知手段をトナー貯留部に設けずに、トナー貯留部のトナー残量を検知する方法が種々提案されている。その方法の一つに現像装置内のトナー濃度制御手段を用いる方法がある。
【０００３】
２成分系現像剤は、通常は、鉄粉等からなるキャリアに所定濃度（例えば７〜８ｗｔ％）でトナーが混合されている。このため、現像剤中のトナーが消費されると単位体積当たりのキャリアの割合が増加して現像剤の透磁率が上昇し、反対にトナーが補給されると、単位体積当たりのキャリアの割合が減少して現像剤の透磁率は下降する。したがって、現像剤の透磁率を検出することで、現像剤中のトナー濃度を把握することができる。
【０００４】
現像剤中のトナーが消費されて透磁率が上昇し、上限値（トナー濃度の下限値に相当）を超えると、トナー補給モータが所定時間（或いは所定回転数）回転して、トナーカートリッジ等のトナー貯留部から現像装置内にトナーが補給される。あるいは、透磁率が下限値（トナー濃度の上限値に相当）に到達するまで現像装置内にトナーが補給される。
【０００５】
そして、トナー貯留部のトナー残量が少なくなると、トナー補給モータの所定回転時間あたりの補給量が減るため、トナー補給が頻繁に繰り返されるようになる。あるいは、トナー補給時間（下限値に到達するまでの所要時間）が長くかかるようになる。このような現象から、トナー貯留部のトナー残量が少ないことが検知される。
【０００６】
具体的には、例えば、トナー補給モータを所定時間（例えば３秒）回転させても、透磁率が低下しない、つまりトナー濃度が上昇しない場合には、トナー貯留部にトナーがない（トナーエンプティ）と判断する。なお、現像装置に設けられる透磁率センサの出力値は、現像装置内の現像剤を撹拌するスクリューの回転等によって振動するので、確実にトナーエンプティと判断するためには所定閾値以上にトナー濃度が低下する必要がある。
【０００７】
図５に、トナー貯留部のトナー残量（同図（ａ））、現像装置内のトナー濃度（同図（ｂ））、画像濃度の経時変化（同図（ｃ））をそれぞれ示すグラフを示す。画像形成によるトナー消費に伴ってトナー貯留部のトナー残量は減少して行く。一方、現像装置には、消費されたトナー量に相当するトナーがトナー貯留部から補給されるので、現像装置内のトナー濃度は定常状態では一定に維持される。またこれによって定常状態における画像濃度は一定に維持される。そして、トナー貯留部のトナーがすべてなくなると、トナー貯留部から現像装置にトナーが補給されなくなるので、現像装置内のトナー濃度は徐々に低下する（同図（ｂ））。そして、トナー濃度がエンプティ閾値まで低下すると、トナー濃度制御手段によってトナー貯留部にトナーがなくなったと判断される。このため、トナー貯留部のトナーが実際にすべてなくなってから、トナー濃度制御手段によってトナー貯留部のトナーエンプティが判断されるまでの期間（「画像濃度低下期間」と記すことがある）、現像装置内のトナー濃度が低下することより、画像濃度が低下すると同時に変動しやすくなり、本来の正しい画像や色調が得られなくなる不具合が生じる。
【０００８】
一方、トナー残量検知手段をトナー貯留部に設けずに、トナー貯留部のトナー残量を検知する別の方法として、画像信号に基づいて印刷ドット数を積算し、その積算結果からトナー消費量を算出する方法（ドットカウント）や、トナー貯留部から現像装置へトナーを補給する際に駆動するトナー補給モータの累積回転数に基づいて、補給されたトナー量を算出し、その結果からトナー貯留部のトナー残量を算出する方法等がある。
【０００９】
いわゆるドットカウントによるトナー残量を検出する手法では、画像信号やパッチ画像のパターン等に基づいて使用されるトナー量を演算にて求め、これをトナー消費量とする。したがって、前記のトナー濃度制御手段によるトナー残量検出よりも早い段階でトナー貯留部のトナー残量の少ないことが検出でき、ユーザにトナー貯留部等の交換を報知できる。
【００１０】
しかし、実際に感光体上に載るトナー量は、環境や装置毎にばらつきがあり必ずしも一定量とはならない。そのため、重み付け演算等を行って如何に検出精度を上げたとしても、演算で求めた結果のみを用いてトナー残量を判断すると、予定の印字枚数に到達するよりも前にトナー貯留部がトナーエンプティとなったり、逆に、トナー貯留部にトナーがまだ残っている状態で、トナーエンプティと判断してしまったりすることがある。
【００１１】
また、トナー補給モータの累積回転数に基づいてトナー貯留部のトナー残量を算出する方法では、トナー貯留部に多くのトナーが貯留されている状態では、モータ単位回転当りのトナー補給量は安定しているが、トナー貯留部のトナー量が少なくなると、モータ単位回転当りのトナー補給量は不安定となり、予定の印字枚数に到達するよりも前にトナー貯留部がトナーエンプティとなったり、逆に、トナー貯留部にトナーがまだ残っている状態で、トナーエンプティと判断してしまったりすることがある。
【００１２】
そこで、特許文献１では、画像信号のドットカウント部に基づき求めたトナー消費量からトナー貯留部のトナー残量を求めることで、トナー濃度制御手段によるトナー残量検出よりも早い段階でトナー貯留部のトナー残量が少ないことを検出して、ユーザに報知する一方、トナーエンプティの判断はトナー濃度制御手段を用いる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−７８８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の提案方法でも、従来の、トナー濃度制御手段を用いたトナーエンプティ検出を行っているので、トナー貯留部のトナーが実際にすべてなくなってから、トナー濃度制御手段によってトナーエンプティが検出されるまでの前述の不具合は依然として解消されていない。
【００１４】
この発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その課題は、トナー貯留部に専用のトナー残量検出手段を設けることなく、現像装置のトナー濃度制御手段を用いて、トナー貯留部のトナーエンプティ検出を行う画像形成装置において、トナー貯留部のトナーが実際にすべてなくなってから、トナー濃度制御手段によってトナー貯留部のエンプティが検出されるまでの間の画像濃度及び画像品質の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、トナーとキャリアとを含む２成分系現像剤を内蔵する現像装置と、前記現像装置に補給するトナーを貯留するトナー貯留部と、前記現像装置内におけるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記トナー濃度検知手段の検知結果に基づき、前記トナー貯留部から前記現像装置へトナーを補給し、現像装置内のトナー濃度を所定値に制御するトナー濃度制御手段と、前記トナー貯留部のトナー残量を推測するトナー残量推測手段とを備える画像形成装置であって、前記トナー残量推測手段から推測された前記トナー貯留部のトナー残量が、所定量以下になった時、前記トナー濃度制御手段による前記現像装置内のトナー濃度の制御値を通常よりも高くすることを特徴とする。
【００１６】
前記トナー残量推測手段としては、前記トナー貯留部から前記現像装置へトナーを補給する際に駆動するトナー補給モータの累積回転数から、補給されたトナー量を算出し、前記トナー貯留部のトナー残量を算出するもの、及び画像情報に基づいて印刷ドットの形成回数を積算して、消費されたトナー量を算出し、前記トナー貯留部のトナー残量を算出するものの少なくとも一方が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、トナー残量推測手段から推測されたトナー貯留部のトナー残量が、所定量以下になった時、トナー濃度制御手段による現像装置内のトナー濃度の制御値を通常よりも高くするので、トナー貯留部のトナーが実際にすべてなくなってから、トナー濃度制御手段によってトナー貯留部のエンプティが検出されるまでの間における、画像濃度及び画像品質の低下が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１９】
＜画像形成装置の全体構成＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図を示す。図１の画像形成装置は、電子写真方式のフルカラータンデム型のカラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）である。プリンタ(画像形成装置)１は、ＬＡＮ等のネットワークを介して接続された外部の端末装置から指示を受けて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)を用いたカラープリント、またはブラック(Ｋ)のみを用いたモノクロプリントを実行する。ただし、本発明は、プリンタ以外の画像形成装置にも適用することができ、例えば複写機、ファクシミリ、又は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を複合的に備えた複合機に適用してもよい。また、本発明は、タンデム方式以外の方式のカラー画像形成装置またはモノクロ画像形成装置に適用することを妨げるものではない。
【００２０】
なお、以下において、説明の対象である装置または部材がイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)またはブラック(Ｋ)のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「(Ｙ)」、「(Ｍ)」、「(Ｃ)」、「(Ｋ)」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。
【００２１】
プリンタ１は、装置本体２の内部に、中間転写体３と、トナー貯留部としての４つのトナーカートリッジ２０と、４つの搬送管３０と、４つの像担持体としての感光体ドラム１１と、帯電装置１２と、現像装置１３と、クリーナ装置１４等とを備え、それら装置１１，１２，１３，１４によりトナー像を形成する。
【００２２】
中間転写体３は、絶縁性樹脂製のシート材で形成された無端ベルト状であって、複数のローラ（不図示）に掛け回し配置されている。当該中間転写体３は、前記ローラの１つを駆動手段（不図示）によって回転させることにより、図１における矢印で示す方向に回転駆動する。
【００２３】
４つの感光体ドラム１１は、中間転写体３と対向させるようにして、当該中間転写体３に沿って所定間隔を空け(Ｙ)，（Ｍ)、(Ｃ)、(Ｋ)の順に直列配置されている。
感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、中間転写体３へ転写され、さらに二次転写ローラ５２によって被転写体５３へ転写される。カラープリントの場合は４色のトナー像が多重転写され、モノクロプリントの場合はブラックのトナー像が転写される。
【００２４】
トナー像が転写された被転写体５３は、一対の定着ローラ５４，５５まで搬送される。一方の定着ローラ５４はヒーター（不図示）で加熱されており、被転写体５３が定着ローラ５４，５５間を通過すると、前記定着ローラ５４の熱により被転写体５３上のトナーが熱溶融してトナー像が前記被転写体５３に定着する。このようにして画像が形成された被転写体５３は、装置本体２の外側に設けられた排紙トレイ５６上に排出される。
【００２５】
なお、被転写体５３に転写されずに中間転写体３上に残留したトナーは、二次転写位置よりも下流側に設けられた中間転写体クリーナ５７によって回収され、回収された廃トナーは廃トナーボトル５８に貯蔵される。
【００２６】
図２に、トナーカートリッジ２０の斜視図を示す。図２に示すように、各トナーカートリッジ２０は、貯留部２１と、排出口２２と、操作部２３とを備えている。貯留部２１には、対応する現像装置１３に供給されるべきトナー、すなわち対応する現像装置１３で使用する現像剤と同じ種類のトナーが充填されている。
【００２７】
図１に示すように搬送管３０は、現像装置１３とトナーカートリッジ２０の間に配置されており、その上端部がトナーカートリッジ２０と接続され、その下端部が現像装置１３と接続されている。
【００２８】
トナーカートリッジ２０は、装置本体２に対して着脱可能に構成されている。例えば、貯留部２１内のトナーが無くなった場合は、空になったトナーカートリッジ２０を装置本体２から取り出し、代わりに新たなトナーカートリッジ２０を装着する。トナーカートリッジ２０の着脱は、外装カバーを開け、操作部２３を掴んで現像剤カートリッジ２０を装置奥側に押し込む、または装置手前側に引き出すことによって行う。もちろん、着脱可能であれば、この構成に限定されるものではない。
【００２９】
これらトナーカートリッジ２０は、個々に対応する現像装置１３に内部に収容したトナーを補給するものである。各トナーカートリッジ２０には、図示しないトナー補給モータの駆動力が個々に伝達されることで搬送スクリューが回転され、この回転によってトナーが現像装置１３に補給される。搬送スクリューの搬送能力により単位回転あたりのトナー補給量が決定する。
【００３０】
次に、図３に基づいて、本実施の形態のプリンタ１におけるトナーカートリッジ２０のトナー残量検出制御及び現像装置のトナー濃度制御、そしてユーザに対するトナーカートリッジ２０の交換報知制御について詳細に説明する。
【００３１】
図３は、プリンタ１における要部の制御ブロック図である。プリンタ１は、トナー残量推測手段としてのトナー残量推測部６１と、トナー補給量算出手段としてのドットカウント部６２及び搬送スクリューの累積回転時間計測部６３と、トナー濃度制御手段としてのトナー濃度制御部６４と、トナー濃度検知手段としての透磁率センサ６５と、残量情報通知部６６と、表示部６７と、マシン停止部６８を備えている。
【００３２】
トナー残量推測部６１は、画像が形成されることによって消費されるトナー量を算出するものであって、ここでは、トナーカートリッジ２０から現像装置１３へトナー補給するトナー補給モータの累積回転数を計測する累積回転時間計測部６３と、ドットカウント部６２によるドットカウント結果とに基づいてトナー消費量を算出する。もちろん、累積回転時間計測部６３及びドットカウント部６２のいずれか一方のみを用いてトナー消費量を算出しても構わない。
【００３３】
トナー濃度制御部６４は、透磁率センサ６５で検知された現像装置１３内の現像剤の透磁率に基づいて、現像剤中のトナー濃度を一定に制御する。すなわち、透磁率が上がると（トナー濃度が低下すると）、トナー補給モータを所定時間回転させてトナーカートリッジ２０から現像装置１３にトナーを補給し、現像装置１３内の透磁率が設定値を維持するように制御する。また、トナー濃度制御部６４ではトナーエンプティも判断する。すなわち、現像装置１３内の透磁率が上昇し（トナー濃度が低下）、トナー補給モータを所定時間回転させても、現像装置１３内の透磁率が低下せず所定値以上となった時は、トナーエンプティと判断する。
【００３４】
残量情報通知部６６は、トナー残量推測部６１によって推測されるトナーカートリッジ２０内のトナー残量が所定量以下になると、交換用のトナーカートリッジ２０を準備する時期であることを表示部６７に表示してユーザに報知する。例えば、『トナーカートリッジの交換時期です。予備トナーを準備して下さい。』といったメッセージを表示部６７に表示させる。また、残量情報通知部６６は、トナー濃度制御部６４がトナーエンプティと判断した時には、トナーカートリッジ２０がトナーエンプティとなったことを表示部６７に表示してユーザに報知する。例えば、『トナーエンプティ』といったメッセージを表示部６７に表示させる。
【００３５】
マシン停止部６８は、トナー濃度制御部６４がトナーエンプティと判断すると、プリンタ１を停止させるものである。
【００３６】
次に、図４に基づいて、プリンタ１におけるトナー残量検知及びトナー濃度制御について説明する。図４の各グラフは従来技術として示した図５に対応するものであって、トナーカートリッジ２０のトナー残量（同図（ａ））、現像装置内のトナー濃度（同図（ｂ））、画像濃度の経時変化（同図（ｃ））をそれぞれ示すグラフである。同図（ａ）に示すように、画像形成によるトナー消費に伴ってトナーカートリッジ２０内のトナー残量は減少して行く。一方、同図（ｂ）に示すように、現像装置１３には、消費されたトナー量に相当するトナーがトナーカートリッジ２０から補給されるので、現像装置１３内のトナー濃度は所定値Ｔｃ１に制御・維持される。また同図（ｃ）に示すように、定常状態における画像濃度は一定に維持される。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、画像形成の積算枚数が多くなり、トナー残量推測部６１（図３に図示）によって推測されるトナーカートリッジ２０内のトナー残量が第１閾値以下になると、前述のように、交換用のトナーカートリッジ２０を準備する時期であることが表示部６７に表示される。そして、さらに画像形成によってトナーが消費され、トナー残量推測部６１（図３に図示）によって推測されるトナーカートリッジ２０内のトナー残量が第２閾値以下になると（図４（ａ））、トナー濃度制御部６４による現像装置１３内のトナー濃度の制御値がＴｃ１からＴｃ２に上げられる（同図（ｂ））。現像装置１３内のトナー濃度の制御値がＴｃ２に上がることによって、形成される画像の濃度も高くなる（同図（ｃ））。
【００３８】
トナーカートリッジ２０内のトナーがすべてなくなると（同図（ａ））、トナーカートリッジ２０から現像装置１３にトナーが補給されなくなるので、現像装置１３内のトナー濃度は制御値Ｔｃ２を維持できず徐々に低下して行く（同図（ｂ））。また現像装置１３内のトナー濃度低下によって画像濃度も徐々に低下する（同図（ｃ））。そして、トナー濃度がエンプティ閾値まで低下すると、トナー濃度制御部６４によってトナーカートリッジ２０にトナーがないと判断され、マシン停止部６８によってプリンタ１は停止される。ここで、トナー濃度のエンプティ閾値は、トナー濃度の制御値を定常状態よりも高いＴｃ２としたことによって、従来よりも高い値に設定できるようになる。これによってトナーエンプティ時と定常時とのトナー濃度差を従来よりも小さくできる。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、トナー残量推測部６１によって推測されるトナーカートリッジ２０内のトナー残量が第２閾値以下になると、トナー濃度制御部６４による現像装置１３内のトナー濃度の制御値を通常値のＴｃ１からＴｃ２に上げる。またこれに伴い、トナーエンプティを判断する閾値を従来よりも高く設定する。これにより、定常時とトナーエンプティ時のトナー濃度差を従来よりも小さくできると共に、トナー濃度低下期間も従来よりも短くすることができ、トナー濃度低下期間における画像濃度及び画像品質の低下を従来に比べて格段に抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るプリンタの全体構成を示す図である。
【図２】図１のプリンタで使用するトナーカートリッジの斜視図である。
【図３】図１のプリンタの要部の制御ブロック図である。
【図４】図１のプリンタにおけるトナー残量、トナー濃度、画像濃度の経時変化を示す模式図である。
【図５】従来の画像形成装置におけるトナー残量、トナー濃度、画像濃度の経時変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    プリンタ（画像形成装置）
１３    現像装置
２０    トナーカートリッジ（トナー貯留部）
６１    トナー残量推測部（トナー残量推測手段）
６２    ドットカウント部
６３    累積回転時間計測部
６４    トナー濃度制御部（トナー濃度制御手段）
６５    透磁率センサ（トナー濃度検知手段）
６６    残量情報報知部
６７    表示部
６８    マシン停止部
【図１】
2010156882.tif 000003
【図２】
2010156882.tif 000004
【図３】
2010156882.tif 000005
【図４】
2010156882.tif 000006
【図５】
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