(57)【要約】【課題】トナーコンテナの交換直後に発生する大量のトナー供給に起因する画像かぶりを抑制し、トナーコンテナの使用期間を通じて画像品質を安定化できる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー供給モータ３７の積算回転数からトナーコンテナ５内のトナー残量を予測するとともに、トナーが空になると推測されるトナー供給モータ３７の積算回転数Ａに向けて、トナー量検知センサ３６の閾値（トナー補給が行われる出力値）を段階的に変化させ、現像装置内のトナー重量を通常制御時よりも徐々に増加させる。【選択図】図３
2008122505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー担持体により像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置内のトナー重量又はトナー濃度を検知するトナー量検知センサと、
前記現像装置に供給されるトナーを貯蔵する交換可能なトナーコンテナと、
該トナーコンテナを駆動して前記現像装置にトナーを供給するトナー供給モータと、
該トナー供給モータの回転数をカウントするカウント手段と、
前記トナー量検知センサの出力値に応じて前記トナーコンテナからのトナー供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記トナー量検知センサの出力値が所定の閾値以下になった場合に前記トナーコンテナからのトナー供給を実行し、前記トナー供給モータが所定回数回転する間に前記トナー量検知センサの出力値が閾値以上に復帰しない場合には前記トナーコンテナの交換を通知するとともに、前回のトナーコンテナ交換時からの前記カウント手段の積算カウント値に応じて前記トナー量検知センサの閾値を段階的に変化させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー量検知センサの閾値の変更を開始するときの前記カウント手段の積算カウント値Ｒが以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
０≦Ｒ≦Ａ−２Ｂ  ・・・（１）
ただし、
Ａ：トナーコンテナ内のトナーが空になると予測されるトナー供給モータの積算回転数、
Ｂ：トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に回転するトナー供給モータの回転数、
である。
【請求項３】
前記トナー量検知センサの閾値の最大変更幅は、現像装置内の目標トナー重量Ｐが以下の条件式（２）を満たすように設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
Ｐ＝Ｃ×Ｄ＋Ｅ  ・・・（２）
ただし、
Ｃ：印字率から換算した印刷一枚当たりの平均トナー消費量、
Ｄ：トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷枚数、
Ｅ：閾値変更前の現像装置内のトナー重量、
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置と、現像装置にトナーを供給する交換可能なトナーコンテナとを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、トナーコンテナから現像装置へのトナー補給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このような画像形成装置においては、現像装置内のトナー消費に応じてトナーを補給するためのトナーコンテナが搭載されている。
【０００３】
図６は、従来のトナーコンテナの内部構造を示す概略斜視図であり、図７は、トナーコンテナを図６の矢印Ｘ方向から見た側面断面図、図８はトナーコンテナを下方向から見た斜視図である。なお、ここでは粉体トナーを貯留、供給するトナーコンテナについて説明する。図６に示すように、トナーコンテナ５は、ケーシング（筐体）１０１、攪拌パドル１０２、搬送スクリュー１０３を含む構成である。ケーシング１０１は、トナーを貯留する容器であり、このケーシング１０１内に攪拌パドル１０２及び搬送スクリュー１０３が互いに平行に配設されている。
【０００４】
攪拌パドル１０２は、回転軸１０２ａの周囲にアーム部１０２ｂが立設されており、先端が回転方向に湾曲可能な搬送シート１０４と、トナーが通過する窓部が形成された平板状の攪拌板１０５を、アーム部１０２ｂの先端に軸方向に互い違いの位置に２組設けた構成になっており、ケーシング１０１に回転可能に軸支されている。また、アーム部１０２ｂは、複数の支柱１０６と、支柱１０６の先端に回転軸１０２ａと平行に固定された先端軸１０７とで構成されている。
【０００５】
攪拌パドル１０２が図７の矢印Ｙ方向に回転することにより、ケーシング１０１に貯留されているトナーが攪拌されて搬送スクリュー１０３に導かれる。搬送スクリュー１０３は、回転軸１０３ａを中心とし、その周囲に螺旋羽１０３ｂを設けた構成となっており、所定方向に回転することにより、図８に示すケーシング１０１の底面に設けられたトナー供給口１０８より図示しない現像装置にトナーを供給する。
【０００６】
このようなトナーコンテナにおいては、現像装置へ安定したトナー供給を行うとともにユーザにトナーコンテナの交換時期を通知するために、トナーコンテナ内のトナー残量を把握しておく必要があり、従来はトナーコンテナ内にトナー残量センサが設けられていた。しかし、高価なトナー残量センサの他、接続部品や基板等も必要となり、特に、使い捨てタイプのトナーカートリッジにはコスト高となって採用することは困難であった。
【０００７】
そこで、トナーコンテナ内にトナー残量センサを設けることなくトナーコンテナからのトナー供給を安定化する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、トナー供給ローラの回転数と現像装置内のトナー濃度センサの検知結果を用いてトナーコンテナ（トナーボトル）内のトナー残量を推定し、トナーコンテナ交換時期をユーザに通知する方法が開示されている。具体的には、トナーコンテナ内のトナー残量の減少に伴いトナー供給ローラの回転回数を増加させ、最大の回転回数でトナー補給動作を所定回数繰り返してもトナー濃度センサの出力値の変化量が規定値以下の場合にトナー残量無しと判断するものである。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の制御方法では、トナーコンテナ内のトナーが無くなって現像装置へのトナー補給が停止してからトナー交換が表示されるまでの間、即ちトナーコンテナ交換（ＲＥＰＬＡＣＥ）の要否を判定するのに必要なトナー供給モータの積算回転数（積算駆動時間）の間に消費されたトナー量だけ現像装置内のトナー量が安定重量から減少してしまう。
【０００９】
いま、トナーコンテナ内のトナーが空になると予想されるトナー供給モータの積算回転数をＡ、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に回転するトナー供給モータの積算回転数をＢ、印字率から換算した印刷一枚当たりの平均トナー消費量をＣ、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷枚数をＤ、通常制御時における現像装置内のトナー重量をＥとすると、図９に示すように、トナー供給モータの積算回転数がＡに到達した後はトナーコンテナからのトナー供給が停止するため、トナー供給モータの積算回転数がＡ＋Ｂに到達してトナーコンテナ交換が通知される際には、現像装置内のトナー重量は通常制御時のトナー重量Ｅからトナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷による消費量（Ｃ×Ｄ）だけ少ないＥ−Ｃ×Ｄとなる。そして、この消費量を補うために、トナーコンテナの交換直後において現像装置内に大量のトナーが一度に供給されることになる。
【００１０】
そのため、現像装置内の残存トナーと新たに追加補給された未帯電トナーとが均一に混合されるまでに時間がかかり、トナーコンテナ交換直後に印刷を行うと帯電不良のトナーが現像されてしまい画像かぶりが発生するという問題点があった。一方、トナー補給停止後のトナー消費を抑えるためにトナーコンテナ交換を判定する時間を十分に取らない場合は、高印字率の画像を連続して印刷した場合等、トナー補給がトナー消費に追いつかずにトナー濃度センサの出力値が回復しない場合にも誤ってトナーコンテナ交換時期であると判定する可能性があり、トナーコンテナ交換の判定精度を低下させてしまう。
【００１１】
また、特許文献２、３には、画像信号の積算値を用いてトナー使用量を算出し、さらにトナー使用量からトナーコンテナ内のトナー残量を推定してトナーコンテナの交換時期を判断する方法が開示されている。しかし、特許文献２、３の方法では、実際に印刷される画像の種類や現像装置内のトナーの劣化度、画像形成装置の使用環境等によってトナー使用量が変動するため、検知精度を高めるためには算出されたトナー残量をさらに補正する必要が生じ、制御が複雑なものとなってしまう。
【特許文献１】特開２００２−１４８９２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８２１２４号公報
【特許文献３】特開平１０−２４７０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、トナーコンテナの交換直後に発生する大量のトナー供給に起因する画像かぶりを抑制し、使用期間を通じて画像品質を安定化す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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、トナー担持体により像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置内のトナー重量又はトナー濃度を検知するトナー量検知センサと、前記現像装置に供給されるトナーを貯蔵する交換可能なトナーコンテナと、該トナーコンテナを駆動して前記現像装置にトナーを供給するトナー供給モータと、該トナー供給モータの回転数をカウントするカウント手段と、前記トナー量検知センサの出力値に応じて前記トナーコンテナからのトナー供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナー量検知センサの出力値が所定の閾値以下になった場合に前記トナーコンテナからのトナー供給を実行し、前記トナー供給モータが所定回数回転する間に前記トナー量検知センサの出力値が閾値以上に復帰しない場合には前記トナーコンテナの交換を通知するとともに、前回のトナーコンテナ交換時からの前記カウント手段の積算カウント値に応じて前記トナー量検知センサの閾値を段階的に変化させる制御を行うことを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー量検知センサの閾値の変更を開始するときの前記カウント手段の積算カウント値Ｒが以下の条件式（１）を満たすことを特徴としている。
０≦Ｒ≦Ａ−２Ｂ  ・・・（１）
ただし、
Ａ：トナーコンテナ内のトナーが空になると予測されるトナー供給モータの積算回転数、
Ｂ：トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に回転するトナー供給モータの回転数、
である。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー量検知センサの閾値の最大変更幅は、現像装置内の目標トナー重量Ｐが以下の条件式（２）を満たすように設定されることを特徴としている。
Ｐ＝Ｃ×Ｄ＋Ｅ  ・・・（２）
ただし、
Ｃ：印字率から換算した印刷一枚当たりの平均トナー消費量、
Ｄ：トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の印刷枚数、
Ｅ：閾値変更前の現像装置内のトナー重量、
である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の構成によれば、現像装置内のトナー量が段階的に増加し、トナーコンテナ内のトナーが無くなった時点で現像装置内にはトナーが余分に補給された状態となるため、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内に継続して印刷が行われた場合でも現像装置内のトナー量が大幅に減少しない。従って、トナーコンテナの交換直後に新たなトナーが多量に補給されず、帯電不良のトナーが現像されて発生するかぶり画像を効果的に防止することができる。
【００１７】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、トナー量検知センサの閾値の変更を開始するカウント手段の積算カウント値が条件式（１）を満たすことにより、現像装置内のトナー重量の急激な増加によるトナーコンテナ交換前のかぶり画像の発生を防止可能となる。
【００１８】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、現像装置内の目標トナー重量Ｐが条件式（２）を満たすようにトナー量検知センサの閾値の最大変更幅が設定されることにより、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の消費トナー量に応じた適切な量のトナー補給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、現像装置を用いた本発明の画像形成装置（例えばプリンタ）１００である。この画像形成装置１００は、感光体ドラム１、帯電ユニット２、露光ユニット（レーザスキャンユニット）３、現像装置４、トナーコンテナ５、転写ローラ６、クリーニング部７、給紙機構１０、搬送部１１、定着装置１２、及び排紙部１３等から構成されている。
【００２０】
感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定するものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や有機感光層（ＯＰＣ）等が好ましい。
【００２１】
帯電ユニット（帯電チャージャ）２は、放電（例えばコロナ放電）することで感光体ドラム１の表面を帯電させるものである。例えば帯電ユニット２は、細いワイヤ等を有しており、これを電極として高電圧を印加されることで放電するようになっている。露光ユニット（ＬＳＵ）３は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１表面に静電潜像を形成させるものである。なお、画像データは不図示のパーソナルコンピュータから送信されたものである。
【００２２】
現像装置４は、感光体ドラム１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、現像装置４に収容されている現像剤としては、例えばトナー成分とキャリアとから構成される２成分現像剤やトナー成分のみから構成される１成分現像剤が挙げられる。
【００２３】
トナーコンテナ５は、現像装置４内部のトナーが不足するようになれば、現像装置４にトナーを供給するとともに、予備のトナーを貯留しておくものである。転写ローラ６は、感光体ドラム１表面に形成されたトナー像を乱さずに搬送部１１を搬送されてくるシート上に移行（転写）させるものである。
【００２４】
クリーニング部７は、トナー像がシートに転写された後に、感光体ドラム１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去するものであり、例えば、感光体ドラム１の長手方向に線接触するブレード材や摺擦ローラ等から構成される。給紙機構１０は、画像（トナー像）が印刷されるシート（用紙やＯＨＰ等）を収容するとともに、給紙機構１０から排紙部１３までのシートの通路である搬送部１１にシートを給送するものである。
【００２５】
定着装置１２は、シートに転写されたトナー像を安定な永久像とするものであり、例えば加熱ローラ及び加圧ローラを用いて熱や圧力等のエネルギーを付与することにより、粉体状態のトナー像を溶融させる熱ローラ定着方式が用いられる。排紙部１３は、定着装置１２を経たシート、すなわち永久像が印刷されたシートを収容するものである。
【００２６】
そして、予め入力された画像データに基づいて露光ユニット３が感光体ドラム１上にレーザビームを発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１表面に形成させる。その後、現像装置４により静電潜像にトナーを付着させるとともに（トナー像を形成させるとともに）、転写ローラ６によりシート上にそのトナー像が転写される。次に、定着装置１２によりトナー像の転写されたシートに熱及び圧力を加え、永久像とさせるようになっている。
【００２７】
図２は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像入力部３０、ＡＤ変換部３１、画像形成部３２、制御部３３、記憶部３４、操作パネル３５、トナーコンテナ５、給紙機構１０、定着装置１２、トナー量検知センサ３６、トナー供給モータ３７、モータ回転数カウンタ３８等から構成されている。
【００２８】
画像入力部３０は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００が図１のようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３０で読み取られた画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ６０に送出される。
【００２９】
画像形成部３２は、感光体ドラム１、帯電ユニット２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラ６を含み、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号に基づいて感光体ドラム１上に静電潜像を形成し、現像装置４によりトナー像に現像した後に転写ローラ６でシート上にトナー像を転写する。
【００３０】
記憶部３４は、画像メモリ６０、ＲＡＭ６１、及びＲＯＭ６２を備えており、画像メモリ６０は、画像入力部３０から入力され、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３３に送出する。ＲＡＭ６１及びＲＯＭ６２は、制御部３３の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、ＲＡＭ６１（又はＲＯＭ６２）には後述するトナー量検知センサ３６の閾値変更制御に用いられる、閾値の変更開始タイミングや変更幅等も記憶される。
【００３１】
操作パネル３５は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
【００３２】
トナー量検知センサ３６は、現像装置４内に貯留されるトナー重量（またはトナー濃度）を検知するものであり、例えば圧電センサや磁気センサ等が用いられる。トナー供給モータ３７は、制御部３３からの制御信号に応じてトナーコンテナ５内の搬送スクリューを駆動する。モータ回転数カウンタ３８は、トナーコンテナ５が交換されてからのトナー供給モータ３７の積算回転数をカウントする。
【００３３】
制御部３３は、設定されたプログラムに従って画像入力部３０、画像形成部３２、給紙機構１０、定着装置１２やそれらを駆動するモータ（図示せず）を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット３は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１上に潜像を形成する。
【００３４】
さらに、制御部３３はトナー量検知センサ３６の出力値及びモータ回転数カウンタ３８によりカウントされるトナー供給モータ３７の積算回転数に基づいてトナーコンテナ５の交換の要否を判定するとともに、トナー量検知センサ３６の閾値（トナー補給が行われる出力値）を変更する機能を有している。
【００３５】
本発明においては、トナー供給モータ３７の積算回転数からトナーコンテナ５内のトナー残量を予測するとともに、トナーが空になると推測されるトナー供給モータ３７の積算回転数に向けて、トナー量検知センサ３６の閾値を段階的に変化させることを特徴としている。
【００３６】
これにより、現像装置内のトナー量が通常制御時よりも徐々に増加していくため、トナーコンテナ５内のトナーが無くなってからトナーコンテナ交換の判定に要する時間内に印刷が行われた場合でも現像装置内のトナー量が大幅に減少しない。従って、トナーコンテナ５の交換時に新たなトナーを多量に補給する必要がなくなり、帯電不良のトナーが現像されて発生するかぶり画像を効果的に防止することができる。
【００３７】
図３は、トナー量検知センサの閾値変更制御を実行した場合のトナー供給モータの積算回転数と現像装置内のトナー残量との関係を示す図である。なお、図中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの定義については従来例の図９の場合と同様とする。図３を用いてトナー量検知センサ３６の閾値の変更開始タイミング及び変更幅について説明する。
【００３８】
トナー量検知センサ３６の閾値の変更は、少なくともトナーコンテナ５内のトナーが空になる前、即ちトナー供給モータ３７の積算回転数がＡに到達するまでに開始する必要があるが、トナーが空になる直前に閾値を変更すると、現像装置内のトナー重量を急激に増加させなければならず、トナーコンテナ５から一度に多量のトナーが補給されて帯電不良のトナーが現像に用いられてしまう。
【００３９】
従って、閾値の変更開始タイミングとしては、図３（ａ）に示すように、遅くともトナー供給モータ３７の積算回転数がＡ−２Ｂとなった時点とすることが好ましい。また、図３（ｂ）に示すように、トナーコンテナ交換直後から閾値を変更する制御としても良い。つまり、トナー量検知センサ３６の閾値の変更を開始するトナー供給モータ３７の積算回転数をＲとすると、条件式（１）
０≦Ｒ≦Ａ−２Ｂ  ・・・（１）
を満たすようにＲを設定すれば良い。
【００４０】
また、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内にトナーが消費され、トナーコンテナ交換時に現像装置内のトナー量が通常制御時のトナー量よりも減少していると、トナーコンテナ交換直後に多量のトナーが補給されてしまう。そのため、トナーコンテナ５内のトナーが無くなった時点で所定量のトナーを余分に補給しておく必要があるが、この補給量は、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の消費トナー量（Ｃ×Ｄ）だけあれば十分である。従って、現像装置内部の目標トナー重量をＰとすると、Ｐは通常制御時（閾値変更前）の現像装置内のトナー重量ＥにＣ×Ｄを上乗せした量となるため、条件式（２）
Ｐ＝Ｃ×Ｄ＋Ｅ  ・・・（２）
を満たすように閾値の最大変更幅を設定すれば良い。
【００４１】
また、閾値の変更はトナー供給モータ３７が１回転する毎に行っても良いし、数回転〜数十回転毎に行っても良い。例えば図３（ａ）の制御では、閾値変更開始から積算回転数がＡに達するまでのトナー供給モータ１回転当たりの現像装置内のトナー増加量（トナー増加速度）は、（トナー増加量）／（トナー増加に要する回転数）＝Ｃ×Ｄ／｛Ａ−（Ａ−２Ｂ）｝＝Ｃ×Ｄ／２Ｂで表されるため、トナー量検知センサ３６の閾値を段階的に変化させる場合の閾値変更幅は、閾値変更によるトナー増加速度がＣ×Ｄ／２Ｂとなるように設定される。
【００４２】
また、図３（ｂ）の制御では、トナー供給モータ１回転当たりの現像装置内のトナー増加速度はＣ×Ｄ／Ａで表されるため、閾値変更幅はトナー量検知センサ３６の閾値変更によるトナー増加速度がＣ×Ｄ／Ａとなるように設定される。
【００４３】
次に、本発明の画像形成装置を用いて連続印刷を行う場合のトナー補給制御動作について説明する。図４は、本発明の画像形成装置のトナー補給制御手順を示すフローチャートである。図２及び図３を参照しながら、図４のステップに従いトナー量検知センサ３６の閾値変更手順について説明する。なお、図４ではトナー供給モータ３７の総回転数がＡ−２Ｂに到達したときトナー量検知センサ３６の閾値の変更を開始する図３（ａ）の制御を例に挙げており、現像装置内のトナー重量が増加するにつれてセンサ出力値も大きくなるようなトナー量検知センサ３６を用いるものとする。
【００４４】
ユーザによりトナーコンテナ５が交換されると（ステップＳ１）、モータ回転数カウンタ３８のカウント値Ｒが０にリセットされる（ステップＳ２）。そして、印刷が実行される（ステップＳ３）につれて現像装置４内のトナーが徐々に消費されていく。
【００４５】
また、トナー量検知センサ３６の出力値Ｓが閾値αよりも小さいか否かを判断することにより（ステップＳ４）、現像装置４内にトナーが所定量以上貯留されているかを継続的に検知しており、出力値Ｓが閾値α以上であるうちはそのまま印刷が行われる。一方、ステップＳ４で出力値Ｓが閾値αよりも小さくなった場合は、トナー供給モータ３７を回転させて（ステップＳ５）トナーコンテナ５から現像装置４へトナーの補給を行う。同時に、モータ回転数カウンタ３８のカウント値Ｒをトナー供給モータ３７の回転数だけ加算する（ステップＳ６）。
【００４６】
次に、カウント値ＲがＡ−２Ｂ以上であるか否かが判断される（ステップＳ７）。ＲがＡ−２Ｂよりも小さい場合は閾値の変更タイミングに到達していないため、閾値αの変更を行わずに所定時間後のセンサ出力値Ｓが閾値α以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。そして、出力値Ｓが閾値α未満である場合（ステップＳ１０でＮＯ）は、再度トナー補給及び回転数のカウント値Ｒの加算（ステップＳ５〜Ｓ６）を行う。一方、出力値Ｓが閾値α以上となった場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）はステップＳ３に戻って印刷の実行及び現像装置４内のトナー量の検知が行われ、検知結果に応じてトナー補給及び回転数のカウント値Ｒの加算が行われる（ステップＳ３〜Ｓ６）。
【００４７】
ステップＳ７においてカウント値ＲがＡ−２Ｂ以上である場合は、次にＲがＡ以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ＲがＡよりも小さい場合はトナー量検知センサ３６の閾値αを所定量高くする（ステップＳ９）。そして、ステップＳ１０でセンサ出力値Ｓが閾値α以上となるまでトナー補給及びカウント値Ｒの加算を行う。その後、同様の手順（ステップＳ３〜Ｓ１０）でトナー補給及び閾値αの変更を繰り返し、現像装置４内のトナー重量を徐々に増加させる。
【００４８】
そして、ステップＳ８でカウント値ＲがＡ以上となった場合は、トナーコンテナ５内のトナー残量が空になるため、閾値αの変更を停止してＲがＡ＋Ｂに到達したか否かを判断する（ステップＳ１１）。ＲがＡ＋Ｂに到達するまではトナーコンテナ５交換の要否判定ができないため、そのままステップＳ３に戻り印刷を継続する。
【００４９】
このとき、ステップＳ４で出力値Ｓが閾値αよりも小さくなるとトナー供給モータ３７が回転するが（ステップＳ５）、既にトナーコンテナ５内のトナーは無くなっているためトナーの補給は行われず、カウント値Ｒのみが加算される（ステップＳ６）。従って、現像装置４内のトナー重量は徐々に減少する。その後、ステップＳ１１でＲがＡ＋Ｂに到達すると、トナーコンテナ５交換の判定が行われ、ユーザにトナーコンテナ５の交換を促す通知がなされて（ステップＳ１２）トナー補給制御を終了する。
【００５０】
図４に示した制御を実行することにより、トナーコンテナ５内のトナー残量が０となった時点で現像装置４内には通常制御時よりも余分にトナーが補給されている。そのため、トナーコンテナ５の交換が通知された時に現像装置４内のトナー重量が大幅に減少せず、新たなトナーコンテナ５への交換直後に多量のトナーが補給されることに起因するかぶり画像の発生を効果的に防止できる。
【００５１】
また、トナー量検知センサ３６の閾値の変更は、トナーコンテナ５内のトナー残量が無くなると推測されるトナー供給モータ３７の回転数Ａよりもトナーコンテナ交換の判定に要するトナー供給モータ３７の回転数Ｂの２倍だけ手前から開始される。これにより、現像装置４内のトナー重量は徐々に増加するため、現像装置４内へ補給される新たなトナーの急激な増加によるかぶり画像の発生も防止できる。なお、ここでは記載を省略するが、トナーコンテナ５の交換直後から閾値を変更する図３（ｂ）の制御についても全く同様に説明できる。
【００５２】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、使用される現像剤は１成分の現像剤であっても２成分の現像剤であっても良く、さらに磁性方式でも非磁性方式でも構わない。また、トナー量検知センサも使用される現像剤に応じて透磁率センサや圧電センサ等、従来公知の種々のセンサを用いることができる。
【００５３】
例えばトナーと磁性キャリアとから成る２成分現像剤の場合、透磁率センサを用いてトナー濃度を検知すると、トナー濃度が上昇するにつれてセンサ出力値は小さくなる。このような場合は、所定のタイミングで透磁率センサの閾値を段階的に下げていくことにより、現像装置内のトナー濃度（トナー量）を徐々に上げていくことができる。
【００５４】
また本発明は、図１に示したようなモノクロプリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機やカラープリンタ、ファクシミリ等の、着脱式のトナーコンテナを用いる種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【実施例】
【００５５】
本発明のトナー補給制御を用いて画像形成を行った場合のかぶり画像の抑制効果について調査した。トナーコンテナ内のトナーが空になると予想されるトナー供給モータの回転数（Ａ）を１０，０００回転、トナーコンテナ交換の判断に要するトナー供給モータの回転数（Ｂ）を１００回転、印刷１枚当たりのトナー消費量（Ｃ）を４０ｍｇ／枚（印字率４％換算）、トナーコンテナ交換の判断に要する時間内の印刷枚数（Ｄ）を５００枚、通常制御時（閾値変更前）の現像装置内のトナー重量（Ｅ）を１６５ｇとしたとき、トナー量検知センサの閾値の変更を開始するトナー供給モータの回転数（Ｒ）及び現像装置内の目標トナー重量（Ｐ）が上記の条件式（１）及び（２）を満たす場合（本発明１、２）及び閾値の変更は行うが条件式（１）及び（２）を満たさない場合（本発明３、４）と、トナー量検知センサの閾値の変更を行わない場合（比較例１）とを比較した。本発明１〜４及び比較例１の詳細な条件を表１に示した。
【００５６】
【表１】
2008122505.tif 000003
【００５７】
評価方法としては、本発明１〜４及び比較例１の制御により現像装置内にトナーを補給しながら、常温常湿環境（２０℃、６５％ＲＨ）で印字率４％のテスト画像を連続印刷し、トナーコンテナ交換前後の現像装置内トナー重量を測定した。また、トナーコンテナ交換前後１，０００枚でのＦＤ（Ｆｏｇ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）値をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定し、画像特性評価を行った。ＦＤ値の最大値が０．０１０未満を○（かぶりなし）とし、０．０１１以上０．０１５未満を△（若干かぶり有り）、０．０１５以上を×（かぶり顕著）とした。
【００５８】
試験機の設定条件としては、感光体ドラムとして外径３０ｍｍの正帯電単層型ＯＰＣドラムを用い、ドラム帯電電位（明電位）を４７５Ｖ、ドラム周速を９３ｍｍ／秒とした。また、帯電ユニットはスコロトロン帯電方式、露光ユニットはレーザ波長７８０ｎｍ、レーザ露光量０．９μＪ／ｃｍ2のレーザスキャナを用いた。現像装置は磁性ジャンピング現像方式とし、現像ローラの直流バイアスを３５０Ｖ、交流バイアスを１．６ｋＶ、周波数２．４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比５０％とした。トナー量検知センサとしては、図５に示すようなセンサ感度を有する透磁率センサを用いた。
【００５９】
なお、その他の条件として、ドラム−現像ローラ間距離を０．３２ｍｍ、感光体ドラムに対する現像ローラの周速比を１．４、現像ローラに対するトナー供給ローラ（ミキサー）の周速比を０．４８とした。また、現像剤としては、内添剤として磁性粉４０％、ワックス２％を配合し、外添剤としてシリカ１％、研磨剤（酸化チタン）１．４％を配合した１成分現像剤を用いた。試験結果を表２に示した。
【００６０】
【表２】
2008122505.tif 000004
【００６１】
表２から明らかなように、トナーコンテナ交換直後（Ｒ＝０）、及びトナー供給モータ９８００回転後（Ｒ＝Ａ−２Ｂ）から閾値の変更を開始し、トナー重量の上げ幅を２０ｇ、即ち目標トナー重量を１８５ｇ（Ｐ＝Ｃ×Ｄ＋Ｅ）に設定した本発明１及び２のいずれにおいても、トナーコンテナ交換前後で現像装置内のトナー重量は通常制御時の１６０ｇとほぼ同じであり、トナーコンテナ交換前後のかぶり画像の発生も認められなかった。
【００６２】
トナー供給モータ９８５０回転後（Ｒ＞Ａ−２Ｂ）から閾値の変更を開始した本発明３では、トナー量検知センサの閾値を急激に上げたためトナー補給速度が上がり、トナーコンテナ交換前に帯電不良のトナーが現像されて若干のかぶり画像が発生した。しかし、トナーコンテナ交換後のかぶり画像の発生は認められなかった。また、トナー重量の上げ幅を１０ｇ、即ち目標トナー重量を１７５ｇ（Ｐ＜Ｃ×Ｄ＋Ｅ）に設定した本発明４では、トナーコンテナ交換前のかぶり画像は発生しなかったが、トナーコンテナ交換前に現像装置内のトナー重量が通常制御時の１６０ｇから１５０ｇまで１０ｇ減少し、交換直後に１０ｇのトナーが一度に補給されたため、トナーコンテナ交換後に若干のかぶり画像が発生した。
【００６３】
これに対し、トナー量検知センサの閾値の変更を行わない比較例１では、トナーコンテナ交換前に現像装置内のトナー重量が通常制御時の１６０ｇから１４０ｇまで２０ｇ減少し、交換直後に２１ｇのトナーが一度に補給されたため、トナーコンテナ交換後に顕著なかぶり画像が発生した。
【００６４】
以上のことから、本発明１〜４のトナー補給制御では、トナーコンテナ交換前後における現像装置内のトナー重量が比較例１に比べて安定し、トナーコンテナ交換前及び交換直後のかぶり画像の発生を抑制可能であることが確認された。特に、トナー量検知センサの閾値の変更を開始するトナー供給モータの回転数（Ｒ）及び現像装置内の目標トナー重量（Ｐ）が条件式（１）及び（２）を満たす本発明１及び２において抑制効果が高かった。なお、上記実施例は一例にすぎず、例えば試験条件（試験機の設定や現像剤の種類等）を変更しても同様の結果が得られることがわかっている。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、トナー担持体により像担持体上にトナーを付着させて静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置内のトナー重量又はトナー濃度を検知するトナー量検知センサと、現像装置に供給されるトナーを貯蔵する交換可能なトナーコンテナと、該トナーコンテナを駆動して現像装置にトナーを供給するトナー供給モータと、該トナー供給モータの回転数をカウントするカウント手段と、トナー量検知センサの出力値に応じてトナーコンテナからのトナー供給を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、制御手段は、トナー量検知センサの出力値が所定の閾値以下になった場合にトナーコンテナからのトナー供給を実行し、トナー供給モータが所定回数回転する間にトナー量検知センサの出力値が閾値以上に復帰しない場合にはトナーコンテナの交換を通知するとともに、前回のトナーコンテナ交換時からのカウント手段の積算カウント値に応じてトナー量検知センサの閾値を段階的に変化させる制御を行う。
【００６６】
これにより、トナーコンテナ内のトナーが空になった後、交換の判定に要する時間内に継続して印刷が行われた場合でも現像装置内のトナー量が大幅に減少せず、トナーコンテナの交換直後に新たなトナーが多量に補給されないため、帯電不良のトナーが現像されて発生するかぶり画像を効果的に防止できる画像形成装置を提供する。
【００６７】
また、条件式（１）を用いてトナー量検知センサの閾値の変更開始タイミングを決定したので、現像装置内のトナー量の急激な増加によるトナーコンテナ交換前のかぶり画像の発生を防止可能となる。従って、トナーコンテナの交換直後から次のトナーコンテナへの交換直前に亘って、現像装置により作成されるトナー像を高品質に維持して高品位な画像形成が行える画像形成装置を提供する。
【００６８】
また、条件式（２）を用いて現像装置内の目標トナー重量Ｐを決定し、それに合わせてトナー量検知センサの閾値の最大変更幅を設定したので、トナーコンテナ交換の判定に要する時間内の消費トナー量に応じた適切な量のトナー補給が行われるため、トナー補給不足や補給過剰の発生を確実に防止可能な画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】は、本発明の画像形成装置の制御機構を示すブロック図である。
【図３】は、本発明の画像形成装置に用いられるトナー補給制御における、トナー供給モータの積算回転数と現像装置内のトナー残量との関係を示すグラフである。
【図４】は、本発明の画像形成装置に用いられるトナー補給制御手順を示すフローチャートである。
【図５】は、実施例で用いた透磁率センサの出力値と現像装置内のトナー重量との関係を示すグラフである。
【図６】は、従来のトナーコンテナの内部構造を示す斜視図である。
【図７】は、従来のトナーコンテナの側面断面図である。
【図８】は、従来のトナーコンテナを底面側から見た斜視図である。
【図９】は、従来のトナー補給制御における、トナー供給モータの積算回転数と現像装置内のトナー残量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１    感光体ドラム
２    帯電ユニット
３    露光ユニット
４    現像装置
５    トナーコンテナ
６    転写ローラ
３０    画像入力部
３１    ＡＤ変換部
３２    画像形成部
３３    制御部（制御手段）
３４    記憶部
３６    トナー量検知センサ
３７    トナー供給モータ
３８    モータ回転数カウンタ（カウント手段）
１００    画像形成装置
【図１】
2008122505.tif 000005
【図２】
2008122505.tif 000006
【図３】
2008122505.tif 000007
【図４】
2008122505.tif 000008
【図５】
2008122505.tif 000009
【図６】
2008122505.tif 000010
【図７】
2008122505.tif 000011
【図８】
2008122505.tif 000012
【図９】
2008122505.tif 000013