(57)【要約】【課題】トナー補給装置から現像装置にトナーを補給する補給用スクリュを有する画像形成装置において、補給されたトナーの撹拌性を向上できる。【解決手段】トナー補給部は、所定期間内に回転可能な補給用スクリュの最大の回転回数である整数の第１回転回数が予め設定され、現像装置へ補給するトナー量を所定期間内に回転する補給用スクリュの回転回数により制御し（ステップＳ２，Ｓ３）、制御部は、補給回転回数決定部が所定期間内に回転する回転回数が第１回転回数に決定したときには第１回転速度で補給用スクリュを回転させ、補給回転回数決定部が所定期間内に回転する回転回数が前記第１回転回数よりも少ない整数の第２回転回数に決定したときには第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転するように駆動モータを制御する（ステップＳ６）。【選択図】図６
2019015968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
トナー及びキャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
前記現像装置に補給するトナーを搬送する搬送スクリュと、前記搬送スクリュを回転駆動する駆動源と、前記搬送スクリュの駆動を制御する制御部と、を有するトナー補給部と、
前記現像装置へ補給するための前記搬送スクリュの回転回数を画像信号に応じて決定する補給回転回数決定部と、を備え、
前記トナー補給部は、所定期間内に回転可能な前記搬送スクリュの最大の回転回数である整数の第１回転回数が予め設定され、前記現像装置へ補給するトナー量を前記所定期間内に回転する前記搬送スクリュの回転回数により制御し、
前記制御部は、前記補給回転回数決定部が前記所定期間内に回転する回転回数が前記第１回転回数に決定したときには第１回転速度で前記搬送スクリュを回転させ、前記補給回転回数決定部が前記所定期間内に回転する回転回数が前記第１回転回数よりも少ない整数の第２回転回数に決定したときには前記第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転するように前記駆動源を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、
トナー及びキャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
前記現像装置に補給するトナーを搬送する搬送スクリュと、前記搬送スクリュを回転駆動する駆動源と、前記搬送スクリュの駆動を制御する制御部と、を有するトナー補給部と、
前記現像装置へ補給するための前記搬送スクリュの回転回数を画像信号に応じて決定する補給回転回数決定部と、を備え、
前記トナー補給部は、所定期間内に回転可能な前記搬送スクリュの最大の回転回数である整数の第１回転回数が予め設定され、前記現像装置へ補給するトナー量を前記所定期間内に回転する前記搬送スクリュの回転回数により制御し、
前記制御部は、画像比率が第１画像比率である画像を連続して通紙した場合には第１回転速度で前記搬送スクリュを回転させてトナーを前記現像装置に補給し、画像比率が前記第１画像比率よりも小さく所定値よりも小さい第２画像比率である画像を連続して通紙した場合には前記第１回転速度よりも遅い第２回転速度で前記搬送スクリュを回転させてトナーを前記現像装置に補給するように前記駆動源を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記第１画像比率は、８４％以上である、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２画像比率は、７％以下である、
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。
【請求項５】
前記補給回転回数決定部が決定する前記搬送スクリュの回転回数は、整数である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定期間は、Ａ４サイズ幅の画像を現像する時間に相当する期間である、
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。
【請求項７】
前記現像装置又は前記現像装置の近傍の温度を測定する温度検知部を備え、
前記制御部は、前記温度検知部により検知された温度情報に応じて前記搬送スクリュの回転速度を変更する、
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。
【請求項８】
前記制御部は、前記温度検知部により検知される温度が所定温度よりも高い場合には、前記搬送スクリュの回転速度を小さくする、
ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第２回転速度は、前記所定期間内に前記第２回転回数の回転が完了するように設定される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナー補給部は、前記搬送スクリュに設けられ、前記搬送スクリュの回転位相を検知するための被検知部と、前記被検知部を検知する検知部と、を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記駆動源は、直流モータである、
ことを特徴とする請求項１乃至１０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】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等により記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。この種の画像形成装置では、非磁性のトナーと磁性のキャリアとを主成分とする二成分現像剤を用いて、感光ドラムに形成された静電像を現像するものが広く普及している。感光ドラムの静電像を現像するトナーは、現像装置に対してトナーボトルやホッパを利用して供給される。ホッパにトナー補給用のスクリュが内蔵されている構成では、現像装置内のトナーが画像形成で消費されると、補給用スクリュの回転によりトナーボトルから現像装置にトナーが補給される。
【０００３】
二成分現像装置の場合、トナーとキャリアとの比率により、トナーの電荷量が変化するため、トナーとキャリアの比率を適正な範囲に収めるように、目標の補給量と実際の補給量との差分が小さいことが望ましい。目標の補給量と実際の補給量との差分を小さくするために、補給用スクリュの回転回数を検知可能とし、算出した目標の回数回転することでトナー補給を行なう画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。この画像形成装置によれば、目標の補給量と実際の補給量との差分を小さくすることができる。尚、補給用スクリュの回転速度については、連続して全面印刷を実行した場合にもトナーを速やかに補給可能なように、定常的な補給が可能な範囲でできるだけ一定速度になるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の画像形成装置では、補給用スクリュが高速の一定速度で回転するので、補給されるトナーの撹拌具合が不十分になる虞がある。
【０００６】
本発明は、トナー補給装置から現像装置にトナーを補給する補給用スクリュを有する画像形成装置において、補給されたトナーの撹拌性を向上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】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナー及びキャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像装置に補給するトナーを搬送する搬送スクリュと、前記搬送スクリュを回転駆動する駆動源と、前記搬送スクリュの駆動を制御する制御部と、を有するトナー補給部と、前記現像装置へ補給するための前記搬送スクリュの回転回数を画像信号に応じて決定する補給回転回数決定部と、を備え、前記トナー補給部は、所定期間内に回転可能な前記搬送スクリュの最大の回転回数である整数の第１回転回数が予め設定され、前記現像装置へ補給するトナー量を前記所定期間内に回転する前記搬送スクリュの回転回数により制御し、前記制御部は、前記補給回転回数決定部が前記所定期間内に回転する回転回数が前記第１回転回数に決定したときには第１回転速度で前記搬送スクリュを回転させ、前記補給回転回数決定部が前記所定期間内に回転する回転回数が前記第１回転回数よりも少ない整数の第２回転回数に決定したときには前記第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転するように前記駆動源を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナー及びキャリアを有する現像剤を収容する現像容器と、現像剤を搬送する搬送部材と、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像装置に補給するトナーを搬送する搬送スクリュと、前記搬送スクリュを回転駆動する駆動源と、前記搬送スクリュの駆動を制御する制御部と、を有するトナー補給部と、前記現像装置へ補給するための前記搬送スクリュの回転回数を画像信号に応じて決定する補給回転回数決定部と、を備え、前記トナー補給部は、所定期間内に回転可能な前記搬送スクリュの最大の回転回数である整数の第１回転回数が予め設定され、前記現像装置へ補給するトナー量を前記所定期間内に回転する前記搬送スクリュの回転回数により制御し、前記制御部は、画像比率が第１画像比率である画像を連続して通紙した場合には第１回転速度で前記搬送スクリュを回転させてトナーを前記現像装置に補給し、画像比率が前記第１画像比率よりも小さく所定値よりも小さい第２画像比率である画像を連続して通紙した場合には前記第１回転速度よりも遅い第２回転速度で前記搬送スクリュを回転させてトナーを前記現像装置に補給するように前記駆動源を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トナー補給装置から現像装置にトナーを補給する補給用スクリュを有する画像形成装置において、補給されたトナーの撹拌性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成装置の制御系を示す概略のブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置を示す横断面図であり、図１と同じ方向から視た現像装置の詳細図である。
【図４】第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置を示す縦断面図であり、図１と直交する方向から視た現像装置の詳細図である。
【図５】第１の実施形態に係る画像形成装置の現像装置において、（ａ）連続補給回転回数と画像汚れ発生頻度との関係、（ｂ）は１回転の補給時間と画像汚れ発生頻度との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】第１の実施形態に係る画像形成装置において、現像容器にトナーを補給する際の手順を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る画像形成装置の現像装置において、（ａ）連続補給回転回数と画像汚れ発生頻度と現像装置の温度との関係、（ｂ）は現像装置の温度と画像汚れ発生頻度との関係をそれぞれ示すグラフである。
【図８】第２の実施形態に係る画像形成装置の現像装置において、（ａ）１回転の補給時間と画像汚れ発生頻度と現像装置の温度との関係、（ｂ）は稼働時間と現像装置の温度との関係、をそれぞれ示すグラフである。
【図９】第２の実施形態に係る画像形成装置において、現像容器にトナーを補給する際の手順を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係る画像形成装置において、現像容器にトナーを補給する際の手順を示すフローチャートの前半部分である。
【図１１】第３の実施形態に係る画像形成装置において、現像容器にトナーを補給する際の手順を示すフローチャートの後半部分である。
【図１２】第４の実施形態に係る画像形成装置における補給用スクリュを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は補給用スクリュの回転状態と検知結果の時間推移を表す図である。
【図１３】第４の実施形態に係る画像形成装置において、駆動モータに入力するデューティ値と１回転時間との関係を示すグラフである。
【図１４】第４の実施形態に係る画像形成装置において、現像容器にトナーを補給する際の手順を示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態に係る画像形成装置において、トナーが無い状態での駆動モータに入力するデューティ値と１回転時間との関係を示すグラフである。
【図１６】第５の実施形態に係る画像形成装置において、初期の入力値を決定する手順を示すフローチャートである。
【図１７】第６の実施形態に係る画像形成装置において、トナーが無い状態での駆動モータに入力するデューティ値と１回転時間のバラつきとの関係を示すグラフである。
【図１８】第６の実施形態に係る画像形成装置において、入力信号の閾値を決定する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、不図示のシート給送部と、画像形成部４０と、不図示のシート排出部と、制御部１１とを備えている。画像形成装置１は、不図示の原稿読取装置、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００１３】
本実施形態では、磁性のトナーと非磁性のキャリアとを有する二成分現像剤を使用している。トナーは、着色剤を有した結着樹脂からなる母体と、母体に添加される添加剤とを有している。トナーを形成する樹脂として、本実施形態では負帯電性ポリエステル系樹脂を用いた。トナーの粒径は、小さすぎるとキャリアと摩擦し難くなるため帯電量を制御しづらくなり、大きすぎると精細なトナー像を形成できなくなる。このため、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましく、本実施形態では体積平均粒径７μｍのトナーを用いた。キャリアは、表面酸化あるいは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属、及びそれらの合金、あるいは酸化物フェライトなどが使用可能である。キャリアの粒径は、小さすぎると現像時にキャリアが像担持体に付着しやすくなり、大きすぎると現像時にキャリアがトナー像を乱してしまうので、本実施形態では平均体積粒径４０μｍのフェライトキャリアを用いた。本実施形態において現像容器内には３００ｇの現像剤を収容し、設置時の現像剤はトナーとキャリアとの重量比を１：９とした。
【００１４】
画像形成部４０は、シート給送部から給送されたシートＳに対して、画像情報に基づいて画像を形成可能である。画像形成部４０は、プロセスカートリッジ５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６と、を備えている。尚、本実施形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、プロセスカートリッジ５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、他の図及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合がある。
【００１５】
プロセスカートリッジ５０は、トナー像を担持して移動する感光ドラム５１と、帯電ローラ５２と、現像装置２０と、前露光装置５４と、クリーニングブレード５５と、を有している。プロセスカートリッジ５０は、一体にユニット化されて、装置本体１０に対して着脱可能に構成されている。
【００１６】
感光ドラム５１は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電像を担持する。感光ドラム５１は、直径８０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、順に塗布された下引き層と光電荷発生層と電荷輸送層との３層からなる有機光導電体層（ＯＰＣ）を積層して構成されている。感光ドラム５１は、両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達することにより、回転方向Ｒ１（図２参照）に回転駆動される。
【００１７】
帯電ローラ５２は、例えば長さ３２０ｍｍで感光ドラム５１の表面に接触し、従動して回転するゴムローラを用いており、感光ドラム５１の表面を均一に帯電する。帯電ローラ５２には、帯電バイアス電源６０が接続されている（図２参照）。帯電バイアス電源６０は、帯電ローラ５２に帯電バイアスとして直流電圧を印加し、帯電ローラ５２を介して感光ドラム５１を帯電する。露光装置４２は、レーザスキャナであり、制御部１１から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発する。
【００１８】
現像装置２０は、現像バイアスが印加されることにより感光ドラム５１に形成された静電像をトナーにより現像する。現像装置２０は、現像スリーブ（現像剤担持体）２４を有している。現像スリーブ２４には、現像バイアス電源６１が接続されている（図２参照）。また、現像装置２０の近傍には温度センサ（温度検知部）６４（図２参照）が設けられ、現像装置２０又は現像装置２０の近傍の温度を測定する。ここでは、温度センサ６４は、現像装置２０の現像容器２１に収容された現像剤の温度に関する値を検知する。現像装置２０の詳細については、後述する。
【００１９】
感光ドラム５１に現像されたトナー像は、中間転写ユニット４４に対して一次転写される。一次転写後の感光ドラム５１は、前露光装置５４によって表面を除電される。クリーニングブレード５５は、カウンタブレード方式であり、感光ドラム５１に対して所定の押圧力で当接されている。一次転写後、中間転写ユニット４４に転写されずに感光ドラム５１上に残留したトナーは、感光ドラム５１に当接して設けられたクリーニングブレード５５によって除去され、回収されて次の作像工程に備える。
【００２０】
中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持する中間転写ベルト４４ｂとを備えている。一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接し、感光ドラム５１のトナー像を中間転写ベルト４４ｂに一次転写する。
【００２１】
中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１に当接して感光ドラム５１との間で一次転写部を形成し、一次転写バイアス電源６２（図２参照）から一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム５１に形成されたトナー像を一次転写部で一次転写する。中間転写ベルト４４ｂに一次転写ローラ４７によって正極性の一次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１上のそれぞれの負極性を持つトナー像が中間転写ベルト４４ｂに順次多重転写される。
【００２２】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに二次転写バイアス電源６３（図２参照）から正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラーのトナー像をシートＳに転写する。二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに当接して中間転写ベルト４４ｂとの間で二次転写部４５を形成し、二次転写バイアスが印加されることにより、中間転写ベルト４４ｂに一次転写されたトナー像を二次転写部４５でシートＳに二次転写する。
【００２３】
定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。シート排出部は、定着後、排出経路から搬送されるシートＳを給送し、例えば、排出口から排出して排出トレイに積載する。
【００２４】
図２に示すように、制御部１１はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ１２と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ１３と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１４と、外部と信号を入出力する入出力回路１５（Ｉ／Ｆ）とを備えている。ＣＰＵ１２は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ１２は、入出力回路１５を介して、シート給送部、画像形成部４０、シート排出部等に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ＲＯＭ１３には、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。制御部１１は、帯電バイアス電源６０、現像バイアス電源６１、一次転写バイアス電源６２、二次転写バイアス電源６３等の各種の電源に接続され、これらの電源を制御する。また、制御部１１は、トナー濃度センサ２６、温度センサ６４に接続され、各センサからの電気信号を受信する。尚、制御部１１は、後述するように、現像装置２０へ補給するための補給用スクリュ３１（図４参照）の回転回数を画像信号に応じて決定する補給回転回数決定部を構成している。また、制御部１１は、後述するように、温度センサ６４により検知された温度情報に応じて補給用スクリュ３１の回転速度を変更する。
【００２５】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後、中間転写ユニット４４に転写されずに感光ドラム５１上に残留したトナーは、クリーニングブレード５５によって除去される。
【００２６】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシートＳが供給され、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が二次転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、装置本体１０から排出される。
【００２７】
次に、本実施形態の画像形成装置１における現像装置２０について、図３及び図４に基づいて詳細に説明する。現像装置２０は、装置本体１０に着脱可能で、現像剤を収容する現像容器２１と、第１の搬送スクリュ（搬送部材）２２と、第２の搬送スクリュ（搬送部材）２３と、現像スリーブ２４と、規制ブレード２５と、トナー濃度センサ２６と、を有している。現像装置２０は、感光ドラム５１に形成された静電潜像を現像剤により現像する。現像容器２１は、感光ドラム５１に対向する位置に、現像スリーブ２４が露出する開口部２１ａを有している。
【００２８】
現像容器２１は、略中央部で長手方向に略水平に延在する隔壁２７を有している。現像容器２１は、隔壁２７によって上下方向に供給室２１ｃと回収室２１ｂとに区画されており、現像剤は供給室２１ｃ及び回収室２１ｂに収容されている。供給室２１ｃは、現像スリーブ２４に現像剤を供給する。回収室２１ｂは、供給室２１ｃに連通し、現像スリーブ２４から現像剤を回収して撹拌する。供給室２１ｃと回収室２１ｂとの間の隔壁２７には、両端部において供給室２１ｃと回収室２１ｂとを上下方向に連通させる組み下げ部２１ｄと組み上げ部２１ｅとが形成されている。組み下げ部２１ｄは、供給室２１ｃで現像スリーブ２４に供給されずに供給室２１ｃを通過した現像剤を回収室２１ｂに組み下げる。組み上げ部２１ｅは、回収室２１ｂで現像スリーブ２４から回収した現像剤と供給室２１ｃから組み下げられた現像剤とを供給室２１ｃに組み上げる。尚、本実施形態の現像装置２０では、供給室２１ｃと回収室２１ｂとは上下方向に配置されているが、これには限られず、供給室と回収室とが水平方向に隣接して配置されていたり、あるいは、その他の形態の現像装置であってもよい。
【００２９】
第１の搬送スクリュ２２は、回収室２１ｂに現像スリーブ２４と略平行に配置され、回収室２１ｂ内の現像剤を撹拌しつつ搬送する。第１の搬送スクリュ２２は、現像容器２１に回転自在に設けられ磁性を有する軸部２２ａと、軸部２２ａと一体回転し、回転により現像容器２１の内部の現像剤を搬送方向Ｄ１に搬送する螺旋状の搬送翼２２ｂと、を有する。第２の搬送スクリュ２３は、供給室２１ｃ内に第１の搬送スクリュ２２と略平行に配置され、供給室２１ｃ内の現像剤を第１の搬送スクリュ２２と反対方向に搬送する。第２の搬送スクリュ２３は、現像容器２１に回転自在に設けられ磁性を有する軸部２３ａと、軸部２３ａと一体回転し、回転により現像容器２１の内部の現像剤を搬送方向Ｄ２に搬送する螺旋状の搬送翼２３ｂと、を有する。各搬送スクリュ２２，２３の回転による搬送によって、現像剤が隔壁２７の両端部の連通部である組み上げ部２１ｅ及び組み下げ部２１ｄを通じて供給室２１ｃと回収室２１ｂとの間で循環される。本実施形態では、各軸部２２ａ，２３ａは、９００ｒｐｍで回転することにより現像剤の循環を行っている。トナーは、各搬送スクリュ２２，２３によって撹拌されることにより、キャリアと摺擦して負極性に摩擦帯電される。
【００３０】
現像スリーブ２４は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム５１に対向する現像領域Ｄａに回転搬送する。現像スリーブ２４は、例えばアルミニウムや非磁性ステンレス等の非磁性材料で構成され、本実施形態では直径２０ｍｍのアルミニウム製としている。現像スリーブ２４の内側には、ローラ状のマグネットローラ２４ｍが、現像容器２１に対して非回転状態で固定設置されている。マグネットローラ２４ｍは、現像磁極Ｓ１と、現像剤を搬送する磁極Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３と、を有している。現像磁極Ｓ１の磁界により現像剤が磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシが、現像領域Ｄａで感光ドラム５１に接触しつつ、帯電したトナーによって静電潜像をトナー像として現像する。第２の搬送スクリュ２３による現像剤の搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ２４に供給される。現像剤は磁性キャリアが混合しているため、磁極Ｎ２に拘束される。次に、現像スリーブ２４の回転に伴って、規制ブレード２５に対向する磁極Ｓ２を通過し、現像剤が所定量に規制される。規制された現像剤は磁極Ｎ１を通過し、感光ドラム５１に対向する現像磁極Ｓ１へ供給される。現像領域Ｄａを通過し、静電潜像に対してトナーを消費した現像剤は、磁極Ｎ３と磁極Ｎ２との極間において、磁極による磁気拘束力から解放され、現像スリーブ２４の表面から剥ぎ取られて回収室２１ｂに回収される。
【００３１】
規制ブレード２５は、現像スリーブ２４に担持され静電潜像に供給される現像剤を所定量にするため、現像スリーブ２４の回転方向Ｒ２の現像領域Ｄａの上流側において現像スリーブ２４と対向して配置されている。規制ブレード２５としては、長手方向軸線に沿って延在したアルミニウム製の板状部材を用いている。規制ブレード２５は、感光ドラム５１よりも現像スリーブ２４の回転方向Ｒ２の上流側においてブレード先端が現像スリーブ２４の中心を向くように現像容器２１側に配設されている。現像スリーブ２４が回転することで、現像スリーブ２４上の現像剤は、規制ブレード２５の先端部と現像スリーブ２４の間を通過して現像領域Ｄａへと送られる。従って、規制ブレード２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持され現像領域Ｄａへ搬送される現像剤量を調整できる。尚、規制ブレード２５と現像スリーブ２４との間隙が狭すぎると、現像剤内の異物や凝集トナーが詰まりやすいので好ましくない。また、現像スリーブ２４上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量が多すぎると、感光ドラム５１の対向位置近傍で現像剤が詰まったり、感光ドラム５１にキャリアが付着したりする等の虞がある。一方、現像スリーブ２４上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量が少なすぎると、所望のトナー像を現像できず、画像濃度が低下する虞がある。これらを避けるため、本実施形態においては、現像剤搬送量が３０ｍｇ／ｃｍ２となるように、規制ブレード２５と現像スリーブ２４の間隔とを４００μｍに設定した。
【００３２】
また、現像容器２１の開口部２１ａの現像スリーブ２４の回転方向Ｒ２の上流側には、先端側が現像スリーブ２４に接触する飛散防止シート２８が設けられている。飛散防止シート２８は、現像剤の搬送に伴うトナーの飛散を防止するため、磁極が反転し現像剤の磁気ブラシがバタつく磁極Ｎ１の近傍の現像剤に接触して、トナーの飛散を防止する。
【００３３】
現像領域Ｄａにおいては、現像スリーブ２４は、感光ドラム５１の移動方向と順方向で移動し、感光ドラム５１の周速は３２０ｍｍ／ｓ、現像スリーブ２４の周速は４８０ｍｍ／ｓで回転している。現像スリーブ２４と感光ドラム５１との周速比は、大きくなればなるほどトナー供給量多くなるが、大きすぎると、トナー飛散等の問題点が発生する。このため、現像スリーブ２４と感光ドラム５１との周速比は、通常１〜２倍の間で設定される。また、最大濃度部でのトナー消費量は０.５ｍｇ／ｃｍ２であり、Ａ４サイズのシートにおいて最大量のトナーを消費した場合には０.３１ｇ使用する。
【００３４】
現像スリーブ２４の現像領域Ｄａの回転方向Ｒ２の下流側には、現像容器２１との間に取り込み部２１ｆが設けられている。規制ブレード２５で規制され、現像領域Ｄａを通過した現像剤を取り込み部２１ｆで回収するため、取り込み部２１ｆを通過できる現像剤量は、規制ブレード２５で規制される現像剤量よりも多くなっている。これは、取り込み部２１ｆに達した現像剤の搬送量が規制ブレード２５で規制される現像剤量よりも増えた場合においても、取り込み部２１ｆで取り込めるようにするためである。規制ブレード２５で規制される現像剤量が増える場合としては、例えば、規制ブレード２５の形状、規制ブレード２５と現像スリーブ２４との間隔、マグネットローラ２４ｍの磁力、現像剤の特性等が量産によってバラつくことが挙げられる。あるいは、規制ブレード２５で規制される現像剤量が増える場合としては、例えば、長期使用で現像剤が劣化した場合がある。本実施形態では、現像剤搬送量３０ｍｇ／ｃｍ２に対して、６０ｍｇ／ｃｍ２以上取り込めるように、取り込み部２１ｆの間隔が設けられている。
【００３５】
トナー濃度センサ２６は、現像容器２１の外部から組み上げ部２１ｅに対向して設けられている。トナー濃度センサ２６は、制御電圧の印加により、現像容器２１の内部の現像剤の透磁率を検出可能なインダクタンスセンサである。トナー濃度センサ２６は、制御部１１に接続されており（図２参照）、組み上げ部２１ｅを搬送される現像剤のトナー濃度を検知して、対応する電気信号を制御部１１に送信する。感光ドラム５１上の静電潜像の現像により、現像装置２０内の現像剤のトナー濃度が低下するので、組み上げ部２１ｅ内の現像剤に対向して設けたトナー濃度センサ２６により、組み上げ部２１ｅで現像剤のトナー濃度を検出する。制御部１１は、トナー濃度センサ２６を利用して、トナー補給制御を実行可能としている。
【００３６】
トナー濃度センサ２６により現像剤の透磁率を検知して、制御部１１がトナーとキャリアの比率を算出し、トナー濃度を目標トナー濃度にするようにトナーボトル４１からのトナー補給量を調整する。目標のトナー濃度からの乖離が生じると、トナー補給量を補正して、目標値と一致するように制御する。ここで、トナー濃度センサ２６の検知結果に応じて補給されるトナーの補給量、即ち、実際の消費量と予測消費量との差分を補正する補給量を補正量Ｓｉとする。目標トナー濃度をＴｔとし、実際に検知した検知トナー濃度をＴｓとした場合、Ｔｓ＞Ｔｔであれば補正量Ｓｉは正となり、Ｔｔ＞Ｔｓであれば補正量Ｓｉは負となる。また、トナー濃度には適切な範囲があるため、通常、目標トナー濃度Ｔｔには上下限が設けられる。本実施形態においては、目標トナー濃度Ｔｔは６〜１２％の範囲で用いられる。
【００３７】
回収室２１ｂにおいて、現像剤の搬送方向Ｄ１の上流側の端部には、上方に開口した補給口２９が形成され、補給口２９にはホッパ４１ａを介してトナーボトル４１が接続されている。トナーボトル４１は、トナーとキャリアとを混合した補給用の二成分現像剤（通常はトナー／補給用現像剤＝１００％〜８０％）を収容する。トナーボトル４１から供給されたトナーは、ホッパ４１ａを介して補給口２９から回収室２１ｂに補給される。現像装置２０の補給口２９の上方に設けられたホッパ４１ａと補給口２９との間には、補給部（トナー補給部）３０が設けられている。補給部３０は、補給用スクリュ（搬送スクリュ）３１と、駆動モータ（駆動源）３２と、制御部１１（図２参照）とを有している。補給用スクリュ３１は、補給口２９に連結され、現像装置２０に補給するトナーを搬送し、回転により現像容器２１に現像剤を補給する。駆動モータ３２は、制御部１１に接続されている。制御部１１は、駆動モータ３２を駆動して補給用スクリュ３１を回転駆動することにより補給用スクリュ３１の駆動を制御し、現像容器２１の補給口２９に補給トナーを補給する。駆動モータ３２としては、回転時間・回転速度を制御可能なステッピングモータを使用している。但し、回転速度を制御可能な駆動モータ３２としては、ステッピングモータには限られず、直流モータ及びフォトインタラプタを使用してもよい。
【００３８】
本実施形態では、補給用スクリュ３１を整数回数回転させて補給する方式を用いる。この方式は補給用スクリュ３１の回転ごとにスクリュ翼の位相が変わることがないため、１回の補給量が安定している点で高精度の制御のために有利である。本実施形態では、現像装置２０において消費したほぼ同量のトナーをトナーボトル４１から補給する。補給されたトナーは補給口２９から回収室２１ｂの上流部に入り込み、第１のスクリュ２２により搬送され、現像剤の循環経路に入る。尚、補給口２９は供給室２１ｃの下流側に連通されている。これは、循環経路に入ったトナーが十分に撹拌される前に供給室２１ｃに入ってしまい現像スリーブ２４に供給されてしまうことを防ぐためである。
【００３９】
ここで、本実施形態の画像形成装置１におけるトナー特性の変化に対する対策について説明する。画像形成に伴い現像装置２０のトナーは負荷を受け、形状や表面性が変化してトナー特性が変化する。このようなトナー特性の変化は、現像装置２０内でトナーが負荷を受ける時間に依存するため、トナー消費が少ない画像の印刷を続けると顕著になる。複数の現像装置２０を有するカラーの画像形成装置の場合は、全くトナーを消費しない現像装置２０もありうる。通常、ある範囲内のトナー特性を維持するように、所定の枚数や現像スリーブの所定の回転回数毎に最低必要なトナー消費量を設定し、それを下回った場合、画像形成領域外や画像形成間にトナーを現像し、新しいトナーに入れ替える制御を行う。本実施形態では、最低必要なトナー消費量はＡ４サイズ基準で全面最大濃度画像を出力した場合を１００％とした場合に、全面消費の１％とした。即ち、所定枚数毎の平均トナー消費量が全面消費の１％を下回った場合には、平均トナー消費量が１％となるようにトナーを消費する制御を行う。従って、トナー特性の変化は、トナー消費１％以下の画像を連続印刷した場合が最大となる。但し、現像装置２０内のトナーが負荷を受ける平均時間が定常値になるまでには、約１万枚通紙する必要がある。これは、トナー消費量と現像装置２０内のトナー量とから計算できる。
【００４０】
次に、トナーの補給時に必要とされる補給量である必要補給量Ｓｔについて説明する。必要補給量Ｓｔは、画像情報から算出される予測補給量Ｓｖ（おおよその消費量を予測した補給量）と、トナー濃度センサの検知結果と目標値との差分で計算される補正量Ｓｉ（実際の消費量と予測消費量との差分を補正する補給量）との合計値から求める。本実施形態では、予測補給量Ｓｖは印刷面積に応じて計算され、Ａ４サイズ全面印刷のときに０.３［ｇ］とする。Ａ４サイズ全面で印刷率を１とした場合、印刷率ｘの画像の予測補給量Ｓｖは０.３ｘ［ｇ］となる。補正量Ｓｉは、目標トナー濃度Ｔｔに対する作像時の検知トナー濃度Ｔｓから計算される。本実施形態では、補正量Ｓｉ＝３０×（Ｔｔ−Ｔｓ）とし、算出した画像の次の画像作成時において補給を補正する。Ｔｔ−Ｔｓが０.０１、つまり目標濃度に対して１％足りない場合は０.３［ｇ］追加し、過剰な場合は０.３［ｇ］削減する。現像剤３００［ｇ］に対してトナー濃度が１％足りない時は目標濃度になるまで３［ｇ］必要であるが、一度に多量のトナーが補給されるとトナーの帯電量が大きく変化し濃度変動の要因となるため、少なめに補正する。トナーの撹拌性能やトナー濃度と目標値の乖離がどの程度許容できるかによって、補正量Ｓｉの算出方法を適正化するのが好ましい。また、必要な補給量のうち補給されていないものは、次の補給タイミングに持ち越される。
【００４１】
次に、トナーの補給回転回数について説明する。トナーの補給回転回数Ｎは、必要補給量Ｓｔと補給用スクリュ３１の１回転で補給される単位補給量Ｓｂとから算出される。本実施形態では、単位補給量Ｓｂは略０．２５［ｇ］であるので、補給回転回数ＮはＮ＝Ｓｔ／Ｓｂの整数部Ｓｑとし、余りはＳｒとして次回の必要補給量Ｓｔに持ち越す。ある作像開始タイミングで、予測補給量ＳｖがＳｖ１、補正量ＳｉがＳｉ１、前回の補正量ＳｉがＳｉ０、余りＳｒ０とする。このとき、必要補給量ＳｔはＳｔ＝Ｓｖ１＋Ｓｉ０＋Ｓｒ０となり、（Ｓｖ１＋Ｓｉ０＋Ｓｒ０）／Ｓｂの整数部をＳｑ１、余りをＳｒ１すると、補給回転回数Ｎ１はＳｑ１となる。次の作像開始タイミングで、予測補給量ＳｖがＳｖ２、補正量ＳｉがＳｉ２のとき、必要補給量ＳｔはＳｔ＝Ｓｖ２＋Ｓｉ１＋Ｓｒ１となり，（Ｓｖ２＋Ｓｉ１＋Ｓｒ１）／Ｓｂの整数部をＳｑ２、余りをＳｒ２すると、補給回転回数Ｎ２はＳｑ２となる。
【００４２】
次に、トナー補給の目標時間について説明する。まず、比較例として、通常の補給目標時間について説明する。全面に連続印刷した場合でも、トナー補給が間に合うような時間で補給用スクリュ３１を回転させる。Ａ４サイズの場合、全面印刷でトナーを０．３［ｇ］必要とするので、補給用スクリュ３１が２回転できる時間で回転する。トナー帯電量が低くトナー消費が想定よりも増えた場合に備え、補給可能量には余裕を持たせておく必要がある。また、主走査方向においてＡ４サイズよりも大きいシートを通紙できる場合はそれも考慮して、１回の補給量や補給可能回数を適正化する必要がある。
【００４３】
本実施形態の比較例では、Ａ４サイズ副走査方向２１０［ｍｍ］、感光ドラム５１の走行速度が３２０［ｍｍ／ｓ］であるため、通紙時間が０．６５［ｓ］あり、補給用スクリュ３１の１回転の目標時間を０．２８［ｓ］とする。補給用スクリュ３１の回転がトナーの負荷などで遅くなり、１回転の目標時間より大幅に遅くなってしまう場合もあるため、０．３０［ｓ］で１回転できない場合は、画像形成を中断する。１枚の画像形成で複数回回転させるときは０．３２［ｓ］毎に駆動を開始する。また、異なるサイズの用紙を通紙した場合では、１枚当たりの最大回転回数を変更する。例えば、Ａ３サイズの場合は最大で４回転する。Ａ４サイズ以上の場合は通紙時間が０．３２［ｓ］増えるごとに１回転多く補給可能にする。
【００４４】
上述した比較例では、シート全面に印刷した場合や、トナー濃度が目標値から乖離した場合も、トナーの補給が間に合うようになっている。しかしながら、トナーの入れ替わり比率が高いために、補給トナーの撹拌時間の減少や現像装置２０内の現像剤に対する補給直後のトナーの比率の増加が生じることがあった。これにより、トナーの撹拌が不足し、補給トナーのうち凝集トナーが現像スリーブ２４で搬送され、感光ドラム５１に付着したものがシートＳに転写される画像汚れの発生頻度が高くなる虞があるという課題が生じていた。ここでの画像汚れは、大抵の場合、直径１ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。凝集トナーに起因する画像汚れが出力される確率は、トナー補給量が多い方が高い。但し、合計の補給量が同じでも、まとめて補給する回数が多い場合の方が発生頻度は高い。これは、短時間に多量のトナーが補給された場合には、補給トナー同士で接触し、補給トナーが現像剤中のキャリアと接触する可能性が下がることで、補給トナーの撹拌が不十分になりやすいことが原因と考えられる。
【００４５】
ここで、トナーを一定量補給した場合の画像汚れの発生頻度に関する実験について説明する。Ａ４サイズシートを２５枚、印刷せずに通紙しつつ、最初の補給タイミングから連続で補給した場合でトナー汚れの発生を比較する。本実施形態の現像装置２０では、Ａ４サイズのシートを２０枚程度通紙するうちに補給されたトナーは現像装置２０内を数回循環し凝集トナーは大抵崩れるので、２０枚以降に画像汚れが出ることは殆どないことを考慮し、２５枚通紙で比較することにした。
【００４６】
画像汚れは、補給されたトナーが凝集して現像スリーブ２４に搬送された場合に生じる。このため、補給されるトナーにどの程度の大きさや硬さの凝集トナーが存在するか、現像剤の循環や搬送間に崩れるか、どのタイミングで現像スリーブ２４に搬送されるか、によって画像汚れが発生するのは確率的に変動する。この実験では、補給トナーの仕方に応じて、発生しうる画像汚れの枚数を見積もることができる。但し、主走査方向のシートサイズや紙間によってシートが通紙されない領域で画像汚れが検知できない分を補正したものを結果とした。この結果は、画像汚れが発生しうる最大値の見積もりであり、通紙領域によって実際にシート上に発生する画像汚れの個数は異なる。つまり、凝集トナーが現像装置２０内を同じように循環や搬送したとしても、シートサイズや補給した後の通紙枚数、各種制御による紙間等に応じて、実際の出力物での発生個数は変動する。また、特に印刷率が高い場合には、画像汚れが画像部分と重なって、画像汚れとしては認識できないこともある。
【００４７】
連続で複数回、トナー補給した場合の画像汚れの発生頻度を、補給の連続回数を変えて１００回転分の補給量当たりの発生個数で求めた。トナーの撹拌性能はトナー濃度、現像剤量、現像剤の温度特性に依存して変化するため、トナー濃度を１０％、現像剤量を３００ｇ固定して２３℃、５０％環境下で行った。補給の連続回数の差が影響しないように、いずれも１００回転分の補給量当たりの発生頻度に換算した。その結果を図５（ａ）に示す。図５（ａ）に示すように、連続回数が多いほど画像汚れの発生頻度が高くなり、補給を１回のみ、分割して行った方が、画像汚れの発生頻度は低かった。
【００４８】
続いて、補給時間と画像汚れの発生頻度とに関する実験について説明する。Ａ４サイズのシートを２５枚印刷せずに通紙しつつ、最初の補給タイミングから１回転分の補給トナー量を、１回転の補給時間を変えて補給した場合のトナー汚れの発生を比較した。補給回転回数の差が影響しないように、１００回転分の補給量当たりの発生頻度に換算した。また、トナーの撹拌性能はトナー濃度や現像剤量に依存して変化するため、トナー濃度を１０％、現像剤量を３００ｇに固定して行った。その結果を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）に示すように、１回転の補給時間が短い場合よりも長い場合の方が画像汚れの発生頻度は低下した。これは、トナーがゆっくり分散して補給された方が、撹拌されやすいことを表している。但し、１．４ｓ以上では、効果が上がっていない。これは、補給トナーが分散されても、凝集トナーが崩れる前に感光ドラム５１に付着する場合がある程度存在することが原因だと考えられる。このため、後述する本実施形態のように、トナー補給の回転回数と補給時間とに基づいて１回転の補給時間を変更する場合において、補給時間に上限を設けても良い。
【００４９】
次に、本実施形態の画像形成装置１でのトナー補給について説明する。所定期間内に回転可能な補給用スクリュ３１の最大の回転回数である整数の第１回転回数が予め設定されており、補給部３０は、現像装置２０へ補給するトナー量を、所定期間内に回転する補給用スクリュ３１の回転回数により制御する。尚、制御部１１が決定する補給用スクリュ３１回転回数は整数であり、所定期間は例えばＡ４サイズ幅の画像を現像する時間に相当する期間である。本実施形態では、必要なトナー補給回転回数Ｎと補給可能時間Ｔとに基づいて、補給用スクリュ３１の回転速度を変更することで単位時間の補給量を変更する。補給可能時間Ｔ内に必要な補給回転回数Ｎを回すことができる速度以上にしつつ、極力補給を分散するように時間を使って補給する。算出された補給可能時間がＴ、補給回転回数が整数Ｎである場合、補給用スクリュ３１は補給間隔Ｔ／Ｎ以下の時間で１回転する速度で回転するように制御する。また、補給回転回数が整数Ｎより小さい整数Ｍの場合は、Ｔ／Ｎより大きく、Ｔ／Ｍ以下の時間で１回転する速度で回転するように制御する。
【００５０】
以下、具体的に説明する。まずは比較が簡単なように、作像中のみ補給し、紙間ではトナーを補給しない場合について説明する。Ａ４サイズシートの通紙時間は０．６５ｓである。本実施形態では、補給用スクリュ３１への負荷のため所定速度で回らない場合のエラー閾値を０．０２ｓ前に、目標速度をエラー閾値の０．０２ｓ前にする。つまり、予測補給量Ｓｖが比較的少なく（第２の補給量）、補給回転回数Ｎが１回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．６５ｓであり、０．６１ｓで１回転するような速度（１．６ｒｐｓ）で回し、０．６３ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。また、予測補給量Ｓｖが比較的多く（第１の補給量）、補給回転回数Ｎが２回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．３２５ｓであり、画像先端から０．２８５ｓで１回転する目標速度（３．５ｒｐｓ）で回して、０．３０５ｓで１回転しなければ画像形成を中止する。０．３２５ｓで２回目を開始し、開始後０．３０５ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。
【００５１】
即ち、制御部１１は、画像情報に基づいて現像容器２１への予測補給量Ｓｖを設定する。そして、制御部１１は、予測補給量Ｓｖが第１の補給量である場合に、補給用スクリュ３１を第１の速度（例えば、３．５ｒｐｓ）で回転する。また、制御部１１は、予測補給量Ｓｖが、第１の補給量より少ない第２の補給量である場合に、補給用スクリュ３１を第１の速度より遅い第２の速度（例えば、１．６ｒｐｓ）で回転する。尚、本実施形態ではＡ４サイズシートの場合には、最大２回転と設定され、それに対応してＴ＝０．６５ｓと設定する。また、Ａ３サイズシートの場合には、最大４回転と設定され、それに対応してＴ＝１．３ｓと設定する。
【００５２】
補給回転回数Ｎがシートサイズで決まる最大補給数の場合には、補給速度が比較例と変わらず効果が得られない。しかし、本実施形態ではＡ４サイズの場合８４％を超えたときに最大補給数になることがあるが、そのような画像を連続的に通紙するケースは殆ど見受けられない。市場で稼動している本体を調査したところ、Ａ４サイズ基準で８０％以上の画像が通紙されるケースは１％以下であった。また、平均的に４０％以上の画像を通紙するケースは１％程度であった。このように補給時間に対して補給回転回数が多いことは実際の頻度が低いため、本実施形態では実用性を考慮して生産性を優先し、最大補給数の場合には補給速度を比較例と同等のままとした。
【００５３】
次に、作像中のみならず、紙間でもトナーを補給する場合について説明する。紙間は通常、各種制御等で変わるが、ここでは連続通紙で紙間が一定の場合について説明する。Ａ４サイズの通紙時間は０．６５ｓであり、紙間３０ｍｍを加味すると連続通紙の場合でも、シート先端で０．７５ｓの間隔がある。本実施形態では、補給用スクリュ３１への負荷のため所定速度で回らない場合のエラー閾値を０．０２ｓ前に、目標速度をエラー閾値の０．０２ｓ前にする。つまり、予測補給量Ｓｖが比較的少なく（第２の補給量）、補給回転回数Ｎが１回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．７５ｓであり、０．７１ｓで１回転するような速度（１．４ｒｐｓ）で回し、０．７３ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。また、予測補給量Ｓｖが比較的多く（第１の補給量）、補給回転回数Ｎが２回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．３７５ｓであり、画像先端から０．３３５ｓで１回転する目標速度（３．０ｒｐｓ）で回して、０．３５５ｓで１回転しなければ画像形成を中止する。０．３７５ｓで２回目を開始し、開始後０．３５５ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。
【００５４】
即ち、制御部１１は、画像情報に基づいて現像容器２１への予測補給量Ｓｖを設定する。制御部１１は、補給回転回数決定部として、現像装置２０へ補給するための補給用スクリュ３１の回転回数を画像信号に応じて決定する。そして、制御部１１は、予測補給量Ｓｖが第１の補給量である場合に、補給用スクリュ３１を第１の速度（例えば、３．０ｒｐｓ）で回転する。また、制御部１１は、予測補給量Ｓｖが、第１の補給量より少ない第２の補給量である場合に、補給用スクリュ３１を第１の速度より遅い第２の速度（例えば、１．４ｒｐｓ）で回転する。
【００５５】
本実施形態では、補給可能時間Ｔは、例えば、画像の現像を開始してから、当該画像の次の画像の現像を開始するまでの時間とする。制御部１１は、１つの予測補給量Ｓｖに対する現像容器２１への現像剤の補給を、画像の現像を開始してから当該画像の次の画像の現像を開始するまでの間に実行する。作像開始から次の作像まで間隔が補給可能時間Ｔ［ｓ］であり、補給回転回数がＮ回の場合、（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］で回る速度で回転させ、Ｔ／Ｎ ［ｓ］毎に駆動開始する。また、（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ ＋０．０２［ｓ］で回らないときは、画像形成を停止する。また、ある作像時点で次以降の作像での画像データから補給量を見積もれる場合、見積もれる区間を一区切りにして補給しても良い。例えばＡ４サイズを２枚通紙するときに、トナー濃度値がほぼ目標値通りで、画像データから２枚の合計の補給回転回数Ｎが１回と見積もれる場合には、２枚通紙分の時間を作像間隔である補給可能時間Ｔを１．５ｓ、補給回転回数Ｎを１回として補給しても良い。但し、本実施形態では１．４ｓ以上で補給しても効果はないため、補給時間は１．４ｓを上限とする。尚、補給可能時間Ｔとしては、作像の間隔のみならず、各種制御等で現像装置２０が駆動する時間を考慮しても良い。
【００５６】
次に、上述した本実施形態の画像形成装置１において、現像容器２１にトナーを補給する手順について図６に示すフローチャートに沿って説明する。制御部１１は、印刷ジョブが有るか否かを判断する（ステップＳ１）。制御部１１は、印刷ジョブが無いと判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、印刷ジョブが有ると判断した場合は、予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、補給可能時間Ｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒを取得する（ステップＳ２）。本実施形態では、Ａ４サイズシートの場合には、Ｔ＝０．６５ｓ、Ａ３サイズシートの場合には、Ｔ＝１．３ｓである。更に、制御部１１は、取得した予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒに基づいて、補給回転回数Ｎを算出する（ステップＳ３）。
【００５７】
制御部１１は、画像形成を開始し（ステップＳ４）、補給回転回数Ｎが１以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上でないと判断した場合は、ステップＳ１に戻る。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上であると判断した場合は、画像先端から補給間隔Ｔ／Ｎ［ｓ］で、補給時間（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］となる回転速度で、補給用スクリュ３１を回転させてトナー補給を実行する（ステップＳ６）。
【００５８】
制御部１１は、補給時間が（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。制御部１１は、補給時間が（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上であると判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、補給時間が（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上でないと判断した場合は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであるか否かを判断する（ステップＳ８）。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎでないと判断した場合は、再度、補給間隔Ｔ／Ｎ［ｓ］で、補給時間（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］となる回転速度でトナーを補給し（ステップＳ６）、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎになるまで繰り返す。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであると判断した場合は、補給が終了したものとしてステップＳ１に戻る。
【００５９】
上述したように、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１の制御によって補給用スクリュ３１を回転させて現像容器２１に現像剤を補給する際に、補給用スクリュ３１を通過した凝集トナーに起因する画像汚れの発生を抑制できる。即ち、単位時間の補給量を減らすことで、補給トナーが現像剤中のキャリアと接触し凝集トナーを崩しやすくすることで、凝集トナー起因の画像汚れを抑制することができる。
【００６０】
＜実施例＞
ここで、実施例として、Ａ３サイズシートで印刷率（画像比率）７％の連続通紙の場合について説明する。但し、説明を簡素化するためトナー濃度は一定となっていて、トナー濃度による補正はないものとする。Ａ３サイズであるので最大補給可能な回転回数は４回転であるが、印刷率が７％であるので１回に消費するトナーは約０．０４２ｇであり、６枚に１回補給することになる。
【００６１】
（比較例１）
比較例１では、シート先端から０．２８ｓ補給した。この時、上述の検討から、１００回転当たり０．４個の画像汚れが発生する可能性がある。つまり、Ａ３サイズシートを６０００枚通紙すると、最大４個の画像汚れが発生する可能性がある。
【００６２】
（実施例１）
実施例１では、シートサイズ４２０ｍｍ、紙間３０ｍｍで作像間隔である補給可能時間Ｔ＝１．４ｓ、補給回転回数Ｎを１回とし、１．３６ｓで回転させた。この時、上述の検討から、１００回転当たり約０．３個の画像汚れの発生に抑えることができた。つまり、Ａ３サイズシートを６０００枚通紙すると、最大３枚の画像汚れの発生に抑えることができた。
【００６３】
次に、別の実施例として、Ａ３サイズシートで印刷率８４％の連続通紙の場合について説明する。但し、説明を簡素化するためトナー濃度は一定となっていて、トナー濃度による補正はないものとする。Ａ３サイズであるので最大補給可能な回転回数は４回転であるが、印刷率が８４％であるので１回に使用するトナーは約０．５０ｇであり、１枚に２回補給することになる。
【００６４】
（比較例２）
比較例２では、シート先端から０．２８ｓで２回補給した。この時、上述の検討から、１００回転当たり０．４５個の画像汚れが発生する可能性がある。つまり、Ａ３サイズシートを６０００枚通紙すると、最大５４枚の画像汚れが発生する可能性がある。
【００６５】
（実施例２）
実施例２では、シートサイズ４２０ｍｍ、紙間３０ｍｍで作像間隔である補給可能時間Ｔ＝１．４ｓ、補給回転回数Ｎを２回とし、０．６３ｓで回転させた。この時、上述の検討から、１００回転当たり０．３５個の画像汚れの発生に抑えることができた。つまり、Ａ３サイズシートを６０００枚通紙すると、最大４２枚の画像汚れの発生に抑えることができた。このように、補給可能時間に対してトナー補給回転回数が小さくなるにつれて単調に１回の補給時間を増加させることで、画像汚れの発生を抑制することができた。
【００６６】
上記に説明したように、本実施例では、第１画像比率（例えば、少なくとも８４％以上）が１００％の画像（べた画像）の場合には、トナー補給回数は最大となるため、所定時間内に回転する回転回数は最大回転回数（第１回転回数）となる。その結果、回転速度（第１回転速度）は最大となる。即ち、制御部１１は、画像比率が第１画像比率である画像を連続して通紙した場合には第１回転速度で補給用スクリュ３１を回転させてトナーを現像装置２０に補給するように駆動モータ３２を制御する。そして、制御部１１は、所定期間内に回転する回転回数が最大回転回数に決定したときには、第１回転速度で補給用スクリュ３１を回転するように駆動モータ３２を制御する。
【００６７】
一方で、第２画像比率が所定値以下（例えば、７％以下）の場合には、トナー補給回数は少なくなり、所定時間内に回転する回転回数（第２回転回数）は画像比率が１００％の画像の場合の回転回数（第１回転回数）よりも小さくなる。その結果、回転速度（第２回転速度）は、第１回転速度よりも遅くなる。即ち、制御部１１は、画像比率が第１画像比率よりも小さく所定値よりも小さい第２画像比率である画像を連続して通紙した場合には、第１回転速度よりも遅い第２回転速度で補給用スクリュ３１を回転させるように駆動モータ３２を制御する。そして、制御部１１は、所定期間内に回転する回転回数が最大回転回数よりも少ない整数の第２回転回数に決定したときには、第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転するように駆動モータ３２を制御する。尚、第２回転速度は、所定期間内に第２回転回数の回転が完了するように設定される。
【００６８】
補給可能時間に対するトナー補給回転回数Ｔ／Ｎに対して、１回の補給時間は連続的に増えても段階的に増えても構わない（つまり、Ｔ／Ｎが少し違うときにも、１回の補給時間が同じ場合があっても構わない）。また、１回の補給時間に上限を設けても構わない。特に、１回の補給時間を増やしても効果がない領域においては、上限を設けた方が駆動モータ３２の制御範囲を制限できる利点がある。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図７〜図９を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、制御部１１は温度センサ６４の検知結果にも基づいて補給用スクリュ３１の回転速度を設定する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【００７０】
本実施形態では、高速化対応及び高い安定性への要求に対応するために、現像装置２０内あるいは現像装置２０の近傍の温度を検知し、その結果に基づいて補給用スクリュ３１の回転速度を変更する補給方法について述べる。制御部１１は、温度センサ６４により現像装置２０の近傍の温度を検知する。ここでは、この検知温度を現像装置２０の温度とする。
【００７１】
近年、高速化の要望に伴いトナー補給後の撹拌時間が短くなり、画像ムラや画像汚れのリスクが高まっている。また、ＰＰ（プロダクションプリンティング）市場においては、ＰＰＨ（１時間当たりのプリント数）が指標になるように長時間の連続稼働が求められるのに伴い、機内昇温起因のトナー流動性変化による画像汚れのリスクが高まっている。これらのリスクを回避するために、一般的にＰＰ市場で主に使用される環境下（例えば、２５℃）では、トナー補給時間を変更するとトナー補給量が変化してしまい、トナー補給量のバラつき起因の面内色味ムラや色味の変化等が発生する虞がある。一方、温度上昇時（例えば、３８℃）は補給トナーの流動性が変化し、トナーが凝集し易くなり、補給用スクリュ３１の回転速度が変わってもトナー補給量のバラつきが小さくなることも分かっている。ここで、各温度環境下での補給時間に対する補給量の関係を、表１に示す。表１に示すように、温度が高い場合は温度が低い場合に比べて、補給時間に対して補給量が殆ど変わらないことが分かる。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
また、第１の実施形態において図５（ａ）で示したのと同様に、連続で補給した場合の画像汚れの発生頻度を１００回転分補給量当たりの発生個数に換算して、現像装置２０の温度ごとに図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すように、この場合も、現像装置２０の温度によらず、連続して補給するよりも補給を分割した方が発生頻度は低下することが分かり、現像装置２０の温度が高い方が低い方よりも発生頻度が高くなることも分かる。
【００７４】
また、現像装置２０の温度に対する画像汚れ発生頻度の相関を、図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示すように、現像装置２０の温度が高くなると急激に画像汚れ頻度が上がることが分かる。更に、１回転の補給時間と画像汚れ発生頻度の相関を、図８（ａ）に示す。図８（ａ）に示すように、１回転の補給時間が長いほど画像汚れの発生頻度は下がり、現像装置２０の温度が高い方が低い方よりも画像汚れの発生頻度が上がることが分かる。よって、例えば２５℃の通常環境下においては、トナー補給量の安定化を図るために、トナー補給量に関わらず同じ時間を掛けて補給を行うことが好ましい。これに対し、画像汚れのリスクが高まる現像装置２０の温度が高い場合には、補給可能時間に対してできるだけゆっくりと補給を行うことで、面内色味ムラや色味の変化と画像汚れのバランスを取ることが好ましい。
【００７５】
本実施形態では、現像装置２０あるいは現像装置２０の周辺の温度の検知結果と、必要な補給回転回数Ｎと、補給可能時間Ｔと、に基づいて、補給用スクリュ３１の回転速度を変更することで単位時間のトナー補給量を変更する。具体的には、補給時間に対して補給量が安定している時のみ、補給可能時間Ｔ内に補給回転回数Ｎを回すことができる速度以上にしつつ、極力補給を分散するように時間を使って補給する。即ち、温度がある一定温度に達した時に、補給可能時間Ｔに基づいて、補給用スクリュ３１の回転速度を変更することで単位時間の補給量を変更する。
【００７６】
ここで、本願発明者らによる検討結果により、現像装置２０の温度が３８℃以上になった場合に、補給用スクリュ３１の回転速度が変更しても補給量のバラつきが少なり、且つ画像汚れの頻度が大幅に増加するリスクが高まることが判明した。その理由は、トナーの粘性の変化により、トナー間の付着力が３８℃近傍で急激に変化したためと考えられる。そこで、本実施形態においては、現像装置２０の温度の閾値温度として３８℃以上になった場合に、補給用スクリュ３１の回転速度を変更するようにしている。但し、使用するトナーや補給方法、１回転の補給量などの違いに応じて閾値温度を変更可能であることは勿論である。現像装置２０の温度が３８℃以上になった場合において、算出された補給可能時間がＴ、補給回転回数が整数Ｎの場合、補給用スクリュ３１はＴ／Ｎ以下の時間で１回転する速度で回転する。また、補給用スクリュ３１は、補給回転回数が整数Ｎより小さい整数Ｍの場合は、Ｔ／Ｎより大きくＴ／Ｍ以下の時間で１回転する速度で回転するように制御する。尚、制御部１１が現像装置２０の温度が３８℃以上であることを検知した場合には、第１の実施形態と同様の処理でトナー補給を実行するので、その処理についての詳細な説明は省略する。
【００７７】
次に、本実施形態において、現像装置２０の温度が３８℃以上である場合に、第１の実施形態と同様に、作像中のみならず、紙間でもトナーを補給する場合について説明する。紙間は通常、各種制御等で変わるが、ここでは連続通紙で紙間が一定の場合について説明する。Ａ４サイズの通紙時間は０．６５ｓであり、紙間３０ｍｍを加味すると連続通紙の場合でも、シート先端で０．７５ｓの間隔がある。本実施形態では、補給用スクリュ３１への負荷のため所定速度で回らない場合のエラー閾値を０．０２ｓ前に、目標速度をエラー閾値の０．０２ｓ前にする。つまり、予測補給量Ｓｖが比較的少なく（第２の補給量）、補給回転回数Ｎが１回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．７５ｓであり、０．７１ｓで１回転するような速度（１．４ｒｐｓ）で回し、０．７３ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。また、予測補給量Ｓｖが比較的多く（第１の補給量）、補給回転回数Ｎが２回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．３７５ｓであり、画像先端から０．３３５ｓで１回転する目標速度（３．０ｒｐｓ）で回して、０．３５５ｓで１回転しなければ画像形成を中止する。０．３７５ｓで２回目を開始し、開始後０．３５５ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。
【００７８】
即ち、制御部１１は、画像情報に基づいて現像容器２１への予測補給量Ｓｖを設定する。そして、制御部１１は、温度センサ６４により検知された温度情報に応じて補給用スクリュ３１の回転速度を変更し、温度センサ６４により検知される温度が所定温度よりも高い場合には、補給用スクリュ３１の回転速度を小さくする。例えば、制御部１１は、温度センサ６４による検知結果が閾値温度以上であるときは、予測補給量Ｓｖが第１の補給量である場合に、補給用スクリュ３１を第１の速度（例えば、３．０ｒｐｓ）で回転する。また、制御部１１は、温度センサ６４による検知結果が閾値温度以上であるときは、予測補給量Ｓｖが、第１の補給量より少ない第２の補給量である場合に、補給用スクリュ３１を第１の速度より遅い第２の速度（例えば、１．４ｒｐｓ）で回転する。
【００７９】
次に、上述した本実施形態の画像形成装置１において、現像容器２１にトナーを補給する手順について図９に示すフローチャートに沿って説明する。制御部１１は、印刷ジョブが有るか否かを判断する（ステップＳ１０）。制御部１１は、印刷ジョブが無いと判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、印刷ジョブが有ると判断した場合は、現像装置２０の温度が３８℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００８０】
制御部１１は、現像装置２０の温度が３８℃以上でないと判断した場合は、補給用スクリュ３１の回転速度は変更せずに通常のトナー補給動作を実行する（ステップＳ１２）。一方、制御部１１は、現像装置２０の温度が３８℃以上であると判断した場合は、予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、補給可能時間Ｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒを取得する（ステップＳ１３）。更に、制御部１１は、取得した予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒに基づいて、補給回転回数Ｎを算出する（ステップＳ１４）。
【００８１】
制御部１１は、画像形成を開始し（ステップＳ１５）、補給回転回数Ｎが１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上でないと判断した場合は、ステップＳ１０に戻る。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上であると判断した場合は、画像先端から補給間隔Ｔ／Ｎ［ｓ］で、補給時間（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］となる回転速度で、補給用スクリュ３１を回転させてトナー補給を実行する（ステップＳ１７）。
【００８２】
制御部１１は、補給時間が（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。制御部１１は、補給時間が（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上であると判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、補給時間が（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上でないと判断した場合は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであるか否かを判断する（ステップＳ１９）。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎでないと判断した場合は、再度、補給間隔Ｔ／Ｎ［ｓ］で、補給時間（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］となる回転速度でトナーを補給し（ステップＳ１７）、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎになるまで繰り返す。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであると判断した場合は、補給が終了したものとしてステップＳ１０に戻る。
【００８３】
上述したように、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１の制御によって補給用スクリュ３１を回転させて現像容器２１に現像剤を補給する際に、補給用スクリュ３１を通過した凝集トナーに起因する画像汚れの発生を抑制できる。即ち、単位時間の補給量を減らすことで、補給トナーが現像剤中のキャリアと接触し凝集トナーを崩しやすくすることで、凝集トナー起因の画像汚れを抑制することができる。
【００８４】
また、現像装置２０の温度が３８℃未満の場合は補給用スクリュ３１の１回転の回転時間により補給量がバラつくため、面内色味ムラや色味の変化を考慮して補給用スクリュ３１の回転時間の変更なく補給動作を行う。これに対し、現像装置２０の温度が３８℃以上の場合は、画像汚れのリスクが高まり、また、補給用スクリュ３１の回転時間が変化しても補給量の変化が小さくなる。このため、面内色味ムラや色味の変化が起こりにくいことを考慮して、単位時間の補給量を極力少なくするように補給動作を行う。これにより、長時間の連続稼働時に画像形成装置１が昇温した際においても、面内色味ムラや色味の変化を抑制しつつ画像汚れを抑制することができる。
【００８５】
（実施例３）
ここで、実施例３として、Ａ３サイズシートで印刷率７％の原稿を５時間連続通紙の場合について説明する。１分当たりの出力枚数は５０枚で、５時間連続通紙での出力枚数は１５０００枚とする。但し、説明を簡素化するためトナー濃度は一定となっていて、トナー濃度による補正はないものとする。Ａ３サイズであるので最大補給可能な回転回数は４回転であるが、印刷率が７％であるので１回に消費するトナーは約０．０４２ｇであり、６枚に１回補給することになる。
【００８６】
現像装置２０の温度が３８℃未満である場合は、シート先端から０．２８ｓ補給した。この時、上述の検討から、１００回転当たり０．４個の画像汚れが発生する。現像装置２０の温度が３８℃未満で５時間稼働すると、Ａ３サイズを１５０００枚通紙することとなり最大１０個の画像汚れが発生するが、この程度であれば生産効率等とのバランスから許容範囲とする。
【００８７】
ここで、図８（ｂ）に示すように、連続通紙を３時間行ったあたりから現像装置２０の温度が３８℃を超えてくる。３８℃の状況では、上述の検討から、１００回転当たり０．４９個の画像汚れが発生するので、５時間連続通紙時は最大約１１個画像汚れが発生することとなり、温度上昇が無い場合に比べて約１割発生確率が高くなってしまう。また、ＰＰ市場において面内色味ムラや色味の変化は最重要項目に挙げられ、補給のバラつきは極力抑える必要があるため、補給量が１割変化してしまうことは好適では無い。
【００８８】
そこで、現像装置２０の温度が３８℃以上の場合に、シートサイズ４２０ｍｍ、紙間３０ｍｍで作像間隔である補給可能時間Ｔ＝１．４ｓ、必要補給回数Ｎを１回とし、１．３６ｓで回転させた。この時、上述の検討から、１００回転当たり約０．３５個の画像汚れに抑えることができた。つまりＡ３サイズを１５０００枚通紙すると最大約１０個程度の画像汚れに抑制しつつ、面内色味ムラや色味の変化を極力抑えることができた。
【００８９】
（実施例４）
次に、実施例４として、Ａ３サイズシートで印刷率８４％の原稿を５時間連続通紙の場合について説明する。１分当たりの出力枚数は５０枚で、５時間連続通紙での出力枚数は１５０００枚とする。但し、説明を簡素化するためトナー濃度は一定となっていて、トナー濃度による補正はないものとする。Ａ３サイズであるので最大補給可能な回転回数は４回転であるが、印刷率が８４％であるので１回に使用するトナーは約０．５０ｇであり、１枚に２回補給することになる。
【００９０】
現像装置２０の温度が３８℃未満の場合は、シート先端から０．２８ｓで２回補給した。この時、上述の検討から、１００回転当たり０．４５個の画像汚れが発生する。現像装置２０の温度が３８℃未満で５時間稼働すると、Ａ３サイズを１５０００枚通紙することとなり最大１３５枚の画像汚れが発生する。印刷率が７％の時と同じように連続通紙を３時間行ったあたりから現像装置温度が３８℃を超え、１００回転当たり０．５５個の画像汚れが発生するのでこれを考慮すると、Ａ３サイズを１５０００枚通紙すると最大１４７枚画像汚れが発生する虞がある。
【００９１】
そこで、現像装置２０の温度が３８℃以上の場合に、シートサイズ４２０ｍｍ、紙間３０ｍｍで作像間隔である補給可能時間Ｔ＝１．４ｓ、必要補給回数Ｎを２回とし、０．６３ｓで回転させた。この時、上述の検討から、現像装置２０の温度が３８℃以上で１枚に２回補給した場合は、１００回転当たり約０．４２個の画像汚れに抑制することができた。よって、Ａ３サイズを１５０００枚通紙すると最大約１３１個程度の画像汚れに抑制しつつ、面内色味ムラや色味の変化を極力抑えることができた。
【００９２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図１０〜図１１を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、制御部１１は補給回転回数Ｎに応じて次回の現像工程を遅らせて所定速度以下の補給速度で補給する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【００９３】
第１の実施形態で説明したように、連続通紙で補給可能時間Ｔが通紙時間と同程度、かつ最大補給回転回数と補給回転回数Ｎが同じ場合は、実施例と比較例とで補給速度が殆ど変わらなかった。これに対し、第１の実施形態では、このような印刷率が高いケースは少ないため、生産性を優先してそのままトナー補給を行っている。本実施形態では、シートサイズに応じた最大補給数に対する補給回転回数Ｎに応じて、次回の現像工程を遅らせて、所定速度以下の補給速度で補給することで、補給トナー起因の画像汚れを抑制する。
【００９４】
まず、第１の実施形態において紙間でも補給する場合について、比較のために再度説明する。紙間は通常、各種制御等で変わるが、連続通紙で紙間が一定の場合について説明する。Ａ４サイズの通紙時間は０．６５ｓであり、紙間３０ｍｍを加味すると連続通紙の場合でも、シート先端で０．７５ｓの間隔がある。本実施形態では、スクリュへの負荷のため所定速度で回らない場合のエラー閾値を０．０２ｓ前に、目標速度をエラー閾値の０．０２ｓ前にする。つまり、予測補給量Ｓｖが比較的少なく補給回転回数Ｎが１回の場合、０．７１ｓで１回転するような速度（１．４ｒｐｓ）で回し、０．７３ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。予測補給量Ｓｖが比較的多く補給回転回数Ｎが２回の場合、画像先端から０．３３５ｓで１回転する目標速度（３．０ｒｐｓ）で回して、０．３５５ｓで１回転しなければ画像形成を中止する。０．３７５ｓで２回目を開始し、開始後０．３５５ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。
【００９５】
一般的には、作像開始から次の作像まで間隔が補給可能時間Ｔ［ｓ］であり、補給回転回数がＮ回の場合、（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］で回る速度で回転させ、Ｔ／Ｎ ［ｓ］毎に駆動開始する。また、（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ ＋０．０２［ｓ］で回らないときは、画像形成と停止する。Ａ４サイズの連続通紙で紙間でも補給する場合、補給回転回数Ｎが１回の場合は、０．７１ｓで１回転するように駆動し、補給回転回数Ｎが２回の場合は、０．３３５ｓで１回転するように補給することを２回繰り返す。このため、Ａ４サイズの連続通しで印刷率が８４％以上あると、１回の補給回転時間が０．３５５ｓとなり、補給回転回数Ｎが１回の場合と比較すると、補給トナー起因の画像汚れが発生しやすい状況が生じる。
【００９６】
そこで、本実施形態では、補給可能時間Ｔと補給回転回数Ｎとに基づいて、補給時間ｔｎを変更し、補給用スクリュ３１の回転速度を変更する。そして、１回転の補給時間ｔｎが所定時間（閾値ｔｘ）未満と算出された場合は、１回転の補給時間が所定時間（閾値ｔｘ）となるように補給して、補給回転回数Ｎが全て終わった後に次の現像工程を開始するようにして単位時間の補給量を変更する。つまり、補給時間が所定時間以下の場合、１回転の補給時間は所定時間とし、次の画像形成を遅らせて、補給回転回数Ｎが終了した後に次の現像工程を開始する。即ち、算出された補給時間内に補給用スクリュ３１を１回転分回すことができる速度にして、極力補給を分散するように時間を使って補給する。
【００９７】
本実施形態は、第１の実施形態と同じように補給時間ｔｎを算出し、１回の補給時間ｔｎの閾値ｔｘ＝０．６ｓとして説明する。但し、エラー判定時間と次の補給開始までの時間は０．０２ｓずつ設ける。つまり、１回の補給時間ｔｎが０．６ｓ以下で算出された場合、０．６ｓで１回転するように補給し、０．６２ｓで１回転しない場合は画像形成を中止する。複数回補給する必要がある場合の補給タイミングや次の現像工程開始タイミングは、補給駆動開始から０．６４ｓとする。１回の補給時間ｔｎの閾値ｔｘは、図５（ｂ）から補給時間の増加に対して画像汚れの効果が多い値を選んだ。１回の補給時間ｔｎの閾値ｔｘにより画像汚れの頻度と生産性が変化するので、現像装置２０の特性や通常の許容範囲に応じて適正化することが望ましい。また、画像形成装置１の使用内容を考慮して、適宜設定を変更できるようにする方法もある。
【００９８】
本実施形態では、Ａ４サイズ通紙で補給回転回数Ｎが１回の場合、０．７１ｓで１回転するような速度（１．４ｒｐｓ）で回し、０．７３ｓで１回転しないときには、画像形成を中止する（第１のモード）。これは、第１の実施形態と同様である。これに対し、補給回転回数Ｎが２回の場合、第１の実施形態の計算では１回の補給時間が閾値ｔｘより小さくなるので、本実施形態では１回の補給時間ｔｎを閾値ｔｘ＝０．６ｓとする（第２のモード）。画像先端から０．６ｓで、１回転する目標速度で回して、０．６２ｓで１回転しないときには、画像形成を中止する。０．６４ｓで２回目を開始し、開始後０．６２ｓで１回転しないときには画像形成を中止する。次の画像形成は最初の補給開始から１．２８ｓ後であり、第１の実施形態の場合に比べて０．５３ｓ遅れる。
【００９９】
即ち、制御部１１は、画像情報に基づいて、現像容器２１への予測補給量Ｓｖを設定する。制御部１１は、予測補給量Ｓｖに対して、補給用スクリュ３１の回転速度の異なる第１のモードと第２のモードとを切り換えて実行可能である。制御部１１は、補給可能時間内（Ｔ内）での補給回転回数Ｎの１回転あたりの補給時間ｔｎを算出する。そして、制御部１１は、補給時間ｔｎが閾値以上、即ちｔｘ以上の場合は、第１のモードを選択し、補給用スクリュ３１を補給時間ｔｎで１回転する回転速度で回転させる。また、制御部１１は、補給時間ｔｎが閾値未満、即ちｔｘ未満の場合は、第２のモードを選択し、補給用スクリュ３１を閾値ｔｘの時間で１回転する回転速度で回転させる。
【０１００】
一般的には、作像開始から次の作像までの間隔が補給可能時間Ｔ［ｓ］であり、補給回転回数がＮ回の場合、補給時間ｔｎを（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ［ｓ］で算出する。ｔｎが閾値ｔｘよりも大きい場合は、ｔｎで１回転するような速度で回転させＴ／Ｎ ［ｓ］毎に駆動開始する。また、（Ｔ−０．０４Ｎ）／Ｎ ＋０．０２［ｓ］で回らないときは、画像形成を停止する。ｔｎが閾値ｔｘよりも小さい場合は、ｔｘで１回転するような速度で回転させ、ｔｘ＋０．０４ ［ｓ］毎に駆動開始する。また、ｔｘ＋０．０２［ｓ］で回らないときは、画像形成を停止する。
【０１０１】
次に、上述した本実施形態の画像形成装置１において、現像容器２１にトナーを補給する手順について図１０及び図１１に示すフローチャートに沿って説明する。制御部１１は、印刷ジョブが有るか否かを判断する（ステップＳ２０）。制御部１１は、印刷ジョブが無いと判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、印刷ジョブが有ると判断した場合は、予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、補給可能時間Ｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒを取得する（ステップＳ２１）。制御部１１は、取得した予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒに基づいて、補給回転回数Ｎを算出する（ステップＳ２２）。更に、制御部１１は、補給可能時間Ｔ及び補給回転回数Ｎに基づいて、１回の補給時間ｔｎを算出する（ステップＳ２３）。
【０１０２】
制御部１１は、画像形成を開始し（ステップＳ２４）、補給回転回数Ｎが１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上でないと判断した場合は、ステップＳ２０に戻る。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上であると判断した場合は、１回の補給時間ｔｎが閾値ｔｘ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【０１０３】
制御部１１は、１回の補給時間ｔｎが閾値ｔｘ以上であると判断した場合は、画像先端から補給間隔ｔｎ＋０．０４［ｓ］、補給時間ｔｎ［ｓ］で１回転する回転速度で、補給用スクリュ３１を回転させてトナー補給する（ステップＳ２７、第１のモード）。制御部１１は、補給時間がｔｎ＋０．０２［ｓ］以上であるか否かを判断する（ステップＳ２８）。制御部１１は、補給時間がｔｎ＋０．０２［ｓ］以上であると判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、補給時間がｔｎ＋０．０２［ｓ］以上でないと判断した場合は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであるか否かを判断する（ステップＳ２９）。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎでないと判断した場合は、再度、補給間隔ｔｎ＋０．０４［ｓ］、補給時間ｔｎ［ｓ］となる回転速度でトナーを補給し（ステップＳ２７）、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎになるまで繰り返す。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであると判断した場合は、補給が終了したものとしてステップＳ２０に戻る。
【０１０４】
制御部１１は、ステップＳ２６において、１回の補給時間ｔｎが閾値ｔｘ以上でないと判断した場合は、１回の補給時間ｔｎを閾値ｔｘとして、以下のように処理する。まず、制御部１１は、画像先端から補給間隔ｔｘ＋０．０４［ｓ］、補給時間ｔｘ［ｓ］で１回転する回転速度で、補給用スクリュ３１を回転させてトナー補給する（ステップＳ３０、第２のモード）。制御部１１は、補給時間がｔｘ＋０．０２［ｓ］以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。制御部１１は、補給時間がｔｘ＋０．０２［ｓ］以上であると判断した場合は、処理を終了する。制御部１１は、補給時間がｔｘ＋０．０２［ｓ］以上でないと判断した場合は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであるか否かを判断する（ステップＳ３２）。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎでないと判断した場合は、再度、補給間隔ｔｘ＋０．０４［ｓ］、補給時間ｔｘ［ｓ］となる回転速度でトナーを補給し（ステップＳ３０）、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎになるまで繰り返す。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであると判断した場合は、補給が終了したものとしてステップＳ２０に戻る。
【０１０５】
上述したように、本実施形態の画像形成装置１によれば、制御部１１の制御によって補給用スクリュ３１を回転させて現像容器２１に現像剤を補給する際に、補給用スクリュ３１を通過した凝集トナーに起因する画像汚れの発生を抑制できる。即ち、単位時間の補給量を減らすことで、補給トナーが現像剤中のキャリアと接触し凝集トナーを崩しやすくすることで、凝集トナー起因の画像汚れを抑制することができる。
【０１０６】
ここで、例えば、Ａ４サイズで印刷率９８％画像が６枚続き、印刷率０％画像が９４枚続く場合について説明する。この場合、生産効率を優先した第１の実施形態では、５枚は０．７１ｓで１回転するように補給し、１枚は０．３５５ｓで１回転するように補給することを２回繰り返す。０．７１ｓで１回転するように補給するときは、１００回転で約０．３２個、０．３３５ｓで２回転するように補給するときは、１００回転で約０．４３個の画像汚れが発生するため、このジョブを１０回繰り返すと最大で２５個の画像汚れが発生する。これに対して、本実施形態では、５枚は０．７１ｓで１回転するように補給し、１枚は０．６ｓで１回転するように補給することを２回繰り返す。０．７１ｓで１回転するように補給するときは、１００回転で約０．３２個、０．６ｓで２回転するように補給するときは、１００回転で約０．３２５個の画像汚れが発生するため、このジョブを１０回繰り返すと最大で２２個の画像汚れが発生する。この効果は、閾値ｔｘを大きくすることで向上するため、生産性と画像汚れの兼ね合いで適切な値に設定する。
【０１０７】
また、この効果は最大起こりうる画像汚れの見積もりであり、非通紙範囲で凝集トナーがドラムに付着してもシート上には付着しないため、通紙領域により画像汚れが発生する画像汚れの個数は異なる。本実施形態のように、１回の補給時間が閾値よりも小さく閾値の補給時間で補給する場合、次の現像工程が遅れるため、非画像領域でドラムに付着して紙上に発生しないこともある。また、次の現像工程までの間に現像装置２０内で凝集トナーが崩れる場合もある。このため、シート上では上記の個数よりも少なくなる。
【０１０８】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態では、駆動モータ３２としてモータの回転速度を直接制御できない直流モータを使用し、フォトインタラプタ３１ｃで実際の回転時間を検知する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【０１０９】
本実施形態では、コストメリットによりパルスモータではなく直流モータを使用する。直流モータは、入力電圧とモータにかかる負荷に応じて駆動する。入力電圧として、一定の電圧を一定の周期でＯＮとＯＦＦを繰り返すデューティ制御を用いる。駆動モータ３２のトルクはＯＮの比率に依って変化し、１００％信号の時が最も速く回転する。同じ入力信号であっても、モータの性能やモータにかかるトルクで実際の回転速度が変化する。駆動モータ３２にかかるトルクは、大きく分けて、駆動モータ３２についているスクリュ部品の振れに依るトルクの振れと、スクリュ周りのトナー量やトナー特性の変化によるトルクの振れに分けられる。つまり、部品の振れとトナーの振れに分けて考える。
【０１１０】
本実施形態では、直流モータを使用した場合であっても所望の回転速度になるような制御方法を実施する。図１２（ａ）に示すように、補給部３０は、補給用スクリュ３１に設けられ、補給用スクリュ３１の回転位相を検知するためのフラグ（被検知部）３１ｂと、フラグ３１ｂを検知するフォトインタラプタ（検知部）３１ｃと、を有する。
【０１１１】
補給用スクリュ３１の回転軸３１ａにフラグ３１ｂを設けて、フォトインタラプタ３１ｃによりフラグ３１ｂの位相を検知することで１回転検知することができる。さらに、フォトインタラプタ３１ｃの検知時間により回転時間を検知することもできる。例えば、フラグ３１ｂがフォトインタラプタ３１ｃを跨いでいるときに、ＯＮと検知するとする。駆動開始後に回転して再度ＯＮと検知して駆動を停止することで、１回転だけ駆動することができる。また、駆動から再度ＯＮと検知するまでの時間を検知することで、回転時間つまり回転速度を検知することができる。
【０１１２】
図１２（ｂ）は、１回転検知の模式図である。右方向は時間推移を表している。上段は補給用スクリュ３１とフラグ３１ｂの回転を表していて、下段はフォトインタラプタ３１ｃをフラグ３１ｂが跨いだときにＯＮを検知し、跨いでいないときにはＯＦＦを検知する場合の信号の推移を表している。補給用スクリュ３１が駆動してから再びＯＮ検知をしたら駆動を停止することで、１回転して止めることができる。
【０１１３】
図１３は、典型的なトナー補給装置における入力信号ｎ（駆動モータ３２へのデューティ）に対する１回転時間の関係である。このデータは入力信号を５％デューティ刻みに取り、残りは線形補間している。実際の回転速度は、部品の振れやトナーの振れに依って変化する。
【０１１４】
１回転時間を検知することで補給速度を制御する方法を、第１の実施形態と比較して説明する。第１の実施形態で、通紙領域と紙間を含めた領域で補給する場合、Ａ４サイズの場合の補給可能時間Ｔは０．７５ｓである。補給回転回数Ｎが１回の場合、補給間隔Ｔ／Ｎは０．７５ｓであり、０．７１ｓで１回転するような速度（１．６ｒｐｓ）で駆動する。本実施形態の場合、直流モータは回転時間が振れやすいため、エラー検知の０．７３ｓに対して、余裕を０．１ｓ取って、０．６３ｓで１回転するような速度で駆動する。図１３に示すように、入力信号が７５％デューティで駆動すると、０．６３ｓより短い時間の０．４６ｓで駆動する。このような場合、次回は、７５％デューティよりも小さい入力信号を使用することで、所望の速度へ近づけることができる。逆の場合も同様である。但し、回転速度があまりに遅い場合は、補給が間に合わなくなる虞があるため、初めの入力信号は大きめに設定する必要がある。
【０１１５】
図１４を用いてフローチャートに沿って説明する。トナーの補給方法までは第１の実施形態と同様である。制御部１１は、印刷ジョブが有るか否かを判断する（ステップＳ３１）。制御部１１は、印刷ジョブが無いと判断した場合は（ステップＳ３１のＮＯ）、処理を終了する。制御部１１は、印刷ジョブが有ると判断した場合は（ステップＳ３１のＹＥＳ）、予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、補給可能時間Ｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒを取得する（ステップＳ３２）。更に、制御部１１は、取得した予測補給量Ｓｖ、目標トナー濃度Ｔｔ、前回の作像時の検知トナー濃度Ｔｓ及び余りＳｒに基づいて、補給回転回数Ｎ、狙いの補給時間ｔｎを算出する（ステップＳ３３）。
【０１１６】
制御部１１は、画像形成を開始し（ステップＳ３４）、補給回転回数Ｎが１以上であるか否かを判断する（ステップＳ３５）。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上でないと判断した場合は（ステップＳ３５のＮＯ）、ステップＳ３１に戻る。制御部１１は、補給回転回数Ｎが１以上であると判断した場合は（ステップＳ３５のＹＥＳ）、補給時間ｔｎ＝（Ｔ−０．１２Ｎ）／Ｎ［ｓ］となるモータ入力信号のデューティを算出する。制御部１１は、画像先端から補給間隔Ｔ／Ｎ［ｓ］で駆動し、補給用スクリュ３１が１回転を検知したら（駆動開始後に再度ＯＮ信号を検知したら）、駆動を停止する（ステップＳ３６）。
【０１１７】
制御部１１は、実際の補給時間（つまり補給開始から停止までの時間）がＴ／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上であるか否かを判断する（ステップＳ３７）。制御部１１は、補給時間がＴ／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上であると判断した場合は（ステップＳ３７のＹＥＳ）、処理を終了する。制御部１１は、実際の補給時間がＴ／Ｎ＋０．０２［ｓ］以上でないと判断した場合は（ステップＳ３７のＮＯ）、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであるか否かを判断する（ステップＳ３８）。
【０１１８】
制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎでないと判断した場合は（ステップＳ３８のＮＯ）、再度、補給時間ｔｎ＝（Ｔ−０．１２Ｎ）／Ｎ［ｓ］となるモータ入力信号のデューティを算出する（ステップＳ３６）。このとき、前回の狙いの補給時間ｔｎと実際の補給時間を比較してデューティを決定する。その後、前の補給から間隔Ｔ／Ｎ［ｓ］で駆動し、補給用スクリュ３１の１回転を検知したら（駆動開始後に再度ＯＮ信号を検知したら）、駆動を停止する。これを実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎになるまで繰り返す。制御部１１は、実行回転回数ｎ＝補給回転回数Ｎであると判断した場合は（ステップＳ３８のＹＥＳ）、補給が終了したものとしてステップＳ３１に戻る。このように検知時間に応じて入力信号を調整することで、目標の補給時間に近づけることができる。
【０１１９】
また、第１の実施形態で説明したように、市場で稼動している画像形成装置１を調査したところ、Ａ４サイズ基準で８０％以上の画像が通紙されるケースは１％以下、平均的に４０％以上の画像を通紙するケースは１％程度である。これにより、殆どのケースでＡ４サイズを２枚通紙した時の補給が１回以下であることが計算できる。
【０１２０】
このことから、Ａ４サイズ２枚分の現像器駆動時間毎に補給を計算する方法もある。その場合の補給可能時間は１．５ｓ、殆どのケースで補給回数が１か０となり、狙いの補給時間ｔｎ＝１．３８とすることができ、効果の高い補給時間を使用できる。尚、第１の実施形態で説明した場合と同様に、補給回数が多い場合には効果が表れにくい。
【０１２１】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態を説明する。本実施形態は、現像装置２０及び補給部３０等の構成は第４の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【０１２２】
第５の実施形態では、徐々に所望の回転速度に近づいていく。しかし、最初の作像開始タイミングでは入力信号を典型値にしておくと、モータ性能とモータにかかるトルクにより駆動速度がずれてしまう。第５の実施形態では、モータ性能と補給用スクリュ３１の振れを加味することで、最初の速度のズレを小さくする制御を実施する。
【０１２３】
本実施形態では、モータ性能と補給用スクリュ３１の振れを加味するために、補給用スクリュ３１にトナーが搬送される前、つまりトナーボトルを入れる前または故障などで駆動モータ３２と補給用スクリュ３１を交換したタイミングに、以下のようにする。即ち、制御部１１は、入力信号を変化させつつ、１回転時間を検知してモータ性能と補給用スクリュ３１の振れを加味したトナー補給装置の性能を検知する。この検知結果に基づいて、トナーを最初に補給するときの入力信号値を決定する。
【０１２４】
図１５は、典型的なトナー補給装置におけるホッパ内にトナーが入っていない状態での入力信号ｎ（駆動モータ３２へのデューティ）に対する１回転時間の関係である。このデータは入力信号を５％デューティ刻みに取り、残りは線形補間している。実際の回転速度は、部品の振れに依って変化する。但し、本実施形態の構成で必要な回転時間に対して入力信号で４０％未満になることは無いため、入力信号４０％まで１回転時間を取得した。また、トナーが入っているときはトナー分のトルクが増えるので、実際は約１．３倍の時間がかかる。
【０１２５】
第４の実施形態と同様に目標の回転時間を０.６３ｓとすると、トナーが無い状態での回転時間に換算すると０．４８４ｓ、これは６９．５％デューティに相当すると算出できるので、最初の入力信号は７０％を使用する。
【０１２６】
図１６に示すフローチャートを用いて制御のフローを説明する。制御部１１は、最初の入力信号ｎを１００％とし（ステップＳ４１）、入力信号ｎ％で駆動開始する（ステップＳ４２）。制御部１１は、１回転を検知し、駆動開始から検知までの時間を取得し（ステップＳ４３）、回転検知直後に駆動を停止する（ステップＳ４４）。
【０１２７】
制御部１１は、入力信号ｎが４０％以上の使用する領域か否かを判断するために、入力信号ｎが４０％か否かを判定する（ステップＳ４５）。制御部１１は、入力信号ｎが４０％でないと判断した場合は（ステップＳ４５のＮＯ）、入力信号を５％刻みに下げる（ステップＳ４６）。その後、再び入力信号ｎ％で駆動開始する工程を繰り返す（ステップＳ４２）。制御部１１は、入力信号ｎが４０％であると判断した場合は（ステップＳ４５のＹＥＳ）、各デューティでの１回転時間から、線形補間してデューティと１回転時間の関係を求める。そして、制御部１１は、補給の目標時間ｔｎに対する入力信号であるデューティを算出する（ステップＳ４７）。
【０１２８】
本実施形態を用いない場合、例えば部品の振れによりデューティの振れが５％あるときは、補給が間に合わなくなることを回避する必要があるため、初めの入力信号を一律にする場合は、下限品でも駆動できる７５％に設定する。このため、殆どの典型品や上限品にとっては過剰に早く回るため、初めのうちは効果が小さくなってしまう。これに対し、本実施形態の制御を行うことにより、初期の回転時間をホッパ毎に最適化にでき、最初から適切な効果が得られるようになる。
【０１２９】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。本実施形態は、現像装置２０及び補給部３０等の構成は第４及び第５の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
【０１３０】
第４及び第５の実施形態では、直流モータを使用した場合であっても所望の速度へ近づけることができる。しかし、駆動モータ３２の入力信号が低い領域では、モータ性能と駆動モータ３２にかかるトルクの振れによって、駆動が不安定な領域があり、補給時間のバラつきが大きくなる。また、目標の時間以内に補給ができずに現像装置２０内のトナー濃度が変化してしまう場合も生じる。
【０１３１】
このような範囲は、モータ性能やスクリュ起因のトルクの振れなどトナー補給装置の動作によって変化する。入力信号の使用範囲を狭めた方が制御上は有利であるが、回転時間を変えられる幅が減ってしまう。このため、本実施形態では、トナー補給装置に応じて、入力信号の使用範囲を最適化する。
【０１３２】
第５の実施形態でのトナー補給と同様に、補給用スクリュ３１にトナーが搬送される前、つまりトナーボトルを入れる前または故障などで駆動モータ３２と補給用スクリュ３１を交換したタイミングに、入力信号を変化させつつ、１回転時間を検知する。このときの各入力信号に対して１０回ずつサンプリングを行い、各入力信号のバラつきを検知する。
【０１３３】
図１７は、典型的なトナー補給装置におけるホッパ内にトナーが入っていない状態での、入力信号に対する１回転時間の最大値と最小値の差分の関係である。このデータは入力信号を５％デューティ刻みに取り、残りは線形補間している。各デューティでは１０回のサンプリングを行い、最大値と最小値の差を計算している。
【０１３４】
このように各ホッパで得られたバラつきの結果に基づいて、所定の閾値以上となった入力信号値を使用しないようにリミットを設ける。本実施形態では、使用するバラつきの範囲を１５ｍｓとし、ここではデューティの使用範囲を５５％以上とした。
【０１３５】
図１８を用いて制御のフローを説明する。制御部１１は、最初の入力信号ｎを１００％、実行回数ｍを０にリセットし（ステップＳ５１）、入力信号ｎ％で駆動開始する（ステップＳ５２）。制御部１１は、１回転を検知し、駆動開始から検知までの時間を取得し（ステップＳ５３）、実行回数を１つ上げ（ステップＳ５４）、１回転検知直後に駆動を停止する（ステップＳ５５）。制御部１１は、実行回数が１０回目か否かを判断する（ステップＳ５６）。
【０１３６】
制御部１１は、実行回数が１０回目でないと判断した場合は（ステップＳ５６のＮＯ）、再び１回転を検知し、駆動開始から検知までの時間を取得する（ステップＳ５３）。制御部１１は、実行回数が１０回目であると判断した場合は（ステップＳ５６のＹＥＳ）、入力信号ｎが４０％以上の使用する領域か否かを判断するために、入力信号ｎが４０％か否かを判定する（ステップＳ５７）。制御部１１は、入力信号ｎが４０％でないと判断した場合は（ステップＳ５７のＮＯ）、入力信号を５％刻みに下げる（ステップＳ５８）。その後、再び入力信号ｎ％で駆動開始する工程を繰り返す（ステップＳ５２）。制御部１１は、入力信号ｎが４０％であると判断した場合は（ステップＳ５７のＹＥＳ）、各デューティでの１回転時間のバラつきから、線形補間してデューティとバラつきの関係を求め、使用するデューティ閾値を算出する（ステップＳ５９）。
【０１３７】
本実施形態を用いない場合、例えば部品の振れによりデューティの振れが５％あるときは、駆動が不安定になることを回避する必要があるため、閾値を一律にする場合には、下限品でも安定的に駆動する閾値にするため６０％に設定する。このため、殆どの典型品や上限品で、一番遅い回転時間が制限されてしまう。典型例では、１回転時間が１．０７ｓ以下に制限されてしまう。これに対し、本実施形態の制御を行うことにより、初期の回転時間をホッパ毎に最適化にでき、各ホッパで適切な範囲のデューティを使用できるようになる。
【０１３８】
尚、本実施形態では、トナーが入っていない状態での動作時の検知結果に基づいてデューティを算出したが、これには限られない。例えば、トナーが入った状態の補給動作時に検知した結果を蓄積して、バラつきを検知し、バラつきの大きさに基づいてデューティの使用範囲を決定してもよい。
【０１３９】
尚、上述した各実施形態の画像形成装置１で用いた感光ドラム５１の材質、現像剤及び画像形成装置１の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤および画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。具体的には、トナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、画像形成装置１の線速度の数、補給用スクリュ３１の１回転あたりの時間等は、各実施形態に限定されるものではない。また、補給用スクリュ３１の回転時間変更の温度閾値は、各実施形態に限られるものではなく、さらには温度閾値が複数存在しても良い。
【符号の説明】
【０１４０】
１…画像形成装置、１１…制御部（補給回転回数決定部）、２０，２０ｃ，２０ｋ，２０ｍ，２０ｙ…現像装置、２１…現像容器、２２…第１の搬送スクリュ（搬送部材）、２３…第２の搬送スクリュ（搬送部材）、２４…現像スリーブ（現像剤担持体）、３０…補給部（トナー補給部）、３１…補給用スクリュ（搬送スクリュ）、３１ｂ…フラグ（被検知部）、３１ｃ…フォトインタラプタ（検知部）、３２…駆動モータ（駆動源）、５１，５１ｃ，５１ｋ，５１ｍ，５１ｙ…感光ドラム（像担持体）、６４…温度センサ（温度検知部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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