(57)【要約】【課題】優れた手法によりトナー収容容器のトナー補給性能を正確に測定し、個々の高印字カブリの出る連続補給時間を判定し、その判定に基づき、印字／トナー補給を制御することによって、それぞれの収容容器のトナー補給性能を十分に活用しつつ、高印字時の急速トナー補給時のカブリを防止できる画像形成装置におけるトナー補給制御装置を提供すること。【解決手段】画像形成装置に装着されるトナー収容容器から二成分現像装置へのトナーの補給制御を行うトナー補給制御装置において、上記トナー収容容器のトナー補給能力により決定される連続補給可能時間でトナーの補給制御をすることを特徴とする。【選択図】　　　　　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に装着されるトナー収容容器から二成分現像装置へのトナーの補給制御を行うトナー補給制御装置において、
上記トナー収容容器のトナー補給能力により決定される連続補給可能時間でトナーの補給制御をすることを特徴とするトナー補給制御装置。
【請求項２】
上記トナー補給能力は、該トナー収容容器の装着際に求めてなるものであるを特徴とする請求項１記載のトナー補給制御装置。
【請求項３】
上記トナー補給能力は、上記画像形成装置で所定量の画像形成毎に求めてなるものであることを特徴とする請求項１記載のトナー補給制御装置。
【請求項４】
上記現像装置にトナー濃度の検知手段を設け、上記検知手段による上記トナー濃度が予め定めた濃度値より低い場合に、上記トナー補給能力が求められ、上記予め定めた濃度値より高い場合にはトナー濃度が予め定められた濃度値に下がるまでトナー補給能力が求められないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトナー補給制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されるトナー補給制御装置の具備、及びトナー収容容器の装着がなされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
上記トナー収容容器には該容器の上記トナー補給能力及び／又は連続補給可能時間を記憶しうる記憶部材が設けられることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機・光プリンター・ＦＡＸ等の電子写真等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式でのトナーとキャリアからなる二成分現像を用いた画像形成装置における現像装置におけるトナーの補給制御は、二成分現像剤を透磁率センサーで検知し、低くなれば、トナー収容容器からのトナー補給を行い常に一定のトナー濃度を保持している。
しかしこのような画像形成装置で、高印字率（高濃度印字、印画及び／又は高速印字、印画における高トナー消費等）の画像形成を連続して行うと、現像装置内の現像剤のトナー濃度が急激に低下する。
【０００３】
これを防止するためにトナー補給も連続的に急速に行われる。この時、補給トナーがキャリアと十分に攪拌されないと、現像剤中に帯電量が十分に高くなっていないトナーが増加する。そして感光体と接する現像ローラ上に、このような帯電量の十分立ち上がっていないトナーが運ばれていく。このようなトナーは、感光体上の、本来画像としては形成されていないはずの白地部分に付着しやすい。このような印字上のカブリが転写紙に転写されると、非常に画像が見にくくなり、画像欠陥問題となる。これらの現象は、高印字カブリと称されている。このような現象を防止するためには、高印字率の画像形成を連続して行っても、急激なトナー濃度変化が無いように、現像装置に十分な現像剤量を設定する必要がある。又は急速な補給が行われても、それらのトナーを所定の帯電量を有するようになるまで十分に攪拌できるようにするまでには、攪拌手段を大型化して攪拌能力を増強すれば良い。
【０００４】
しかし、上記の方法は装置の大型化を招くので、近年の装置小型化のニーズに合わない。従って、小型化のため、現像装置内のキャリア量は少なく攪拌能力も小さくなり十分な攪拌が得られない位の補給が起きることに繋がっている。
また、トナーホッパー又はトナーカートリッジ（トナー収容容器）はその補給能力が個々に違い、単位時間当たりの補給量のばらつきが大きいことがわかっている。同じ高印字率の画像形成においても単位時間当たりのトナー補給量の多いトナーホッパーではトナー濃度安定までの時間に連続的に多くのトナーを補給してしまい高印字カブリがより顕著になる。このような現象防止する方法として、トナー補給能力を現像装置の攪拌能力以上とならない様に、つまりトナー補給量を一定に保つことが考えられる。
【０００５】
トナーホッパーのトナー補給量を一定に保つ方法としては所定のトナー補給を行い、その補給前後のトナー濃度値を検出し、補給後のトナ−濃度値の基準値に対する誤差を求め、その誤差を補正値として記憶しておき、通常のトナ−補給時に、記憶された補正値を基にしてトナ−補給の制御をしている（例えば、特許文献１参照。）。
またトナー補給手段の補給能力（単位時間当たりのトナー補給量／単位駆動回転当たりのトナー補給量等）を求め、補給条件設定を変更して新品時のトナー補給能力のバラツキ／経時変化した場合に対応しているものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３２２７８７号公報
【特許文献２】
特開平６−３０１２８７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の補給制御の方法はトナー補給能力そのものを均一化するために、本来高い能力を有しているトナーホッパーの性能も制限する事になる。よって、高印字を連続して行う場合には、本来有しているはずの高い補給能力を発揮できずに、トナー補給不足によりキャリア付着等の画像欠陥が発生する場合がある。
従って、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、優れた手法によりトナー収容容器のトナー補給性能を正確に測定し、個々の高印字カブリの出る連続補給時間を判定し、その判定に基づき、印字／トナー補給を制御することによって、それぞれの収容容器のトナー補給性能を十分に活用しつつ、高印字時の急速トナー補給時のカブリを防止できる画像形成装置におけるトナー補給制御装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、画像形成装置に装着される、例えば撹拌手段付きのトナーホッパーや交換可能なカートリッジ形式のトナー収容容器が、どの程度の補給能力を有しているかの性能を見極め、この補給能力値から推定される高印字カブリの生じないとされる個々の連続補給可能時間を確定し、かかる時間的データとの実際に行われる印刷或いは転写時のトナー補給時間を比較することによってトナー補給を制御すると共に、高印字カブリが発生する可能性の高い場合には、印字／トナー補給を中止し所定時間、現像装置内の撹拌を行うなどの対処、制御するようなトナーの補給制御手段を設けることによって、高印字カブリを出さないようにできることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
本発明に係るトナー補給制御装置は、画像形成装置に装着されるトナー収容容器から二成分現像装置へのトナーの補給制御を行う。そして、本発明に係るトナー補給制御装置は上記トナー収容容器のトナー補給能力により決定される連続補給可能時間で上記トナーの補給制御をすることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るトナー補給制御装置は、画像形成装置内に独立して設けても良く、画像形成装置の制御システムの一部として設けられても良く、またトナー収容容器或いは二成分現像装置に付属させて設けても良い。また、本発明に係るトナー補給制御装置は、基本的にトナー収容容器から二成分現像剤への補給手段及び／または撹拌手段等の制御を行うものであり、場合によっては二成分現像装置への撹拌手段等の制御をも行っても良い。
【００１１】
本発明のトナー収容容器にあっては、画像形成装置に装着され、補充のために外部からトナーのみを補給することができるもの、或いは交換可能なカートリッジ形式でもい。また本発明の二成分現像装置にあっては、基本的に画像成形装置に具備されるが、上記トナー収容容器と一体に形成されて交換可能になっていても良い。
【００１２】
上記トナー収容容器のトナー補給能力は、トナー収容容器からの補給能力を直接測定しても良く特に制限はないが、後述するように、二成分現像装置に設けたトナー濃度の検知手段の測定値の所定時間の微分的変化に基づいて測定することができ、このような値は連続補給可能時間との相関性が高いことから望ましい。通常、現像装置のトナー濃度の検知手段は現像ローラ等に近接して設けられ、透磁率センサ或いは光学的センサ等である。特に、本発明にあっては、後述するように、透磁率センサが好ましく、差動トランス式のトナー濃度センサを用いることが好ましい。
【００１３】
また、上記連続補給可能時間は、後述するように複数の異なるトナー収容容器（トナー収容量の異なる等の容器）から予め個々に求めたトナー補給能力と、その時の容器で連続補給をした場合における画像形成装置の画像形成時に所定の高印字カブリが生じる直前までの補給時間データとの関係に基づいて、予め設定するものである。
予めデータとして取るためのトナー収容容器の数は、少なくとも１００個以上であることが望ましい。かかるデータ数であれば、同一型性能のトナー収容容器におけるトナー補給能力に対する上記連続補給可能時間との関係が一定の単調増加直線として求められる（後述の図８参照。）。
【００１４】
本発明に係るトナー補給制御装置は、上記トナー補給能力が、該トナー収容容器の装着際に求めるものであることを特徴とすることができる。
画像形成装置に新しいトナー収容容器が装着されたときには、その容器の能力は全くわからない。従って、装着された際にその能力を見極めることによって、画像形成時に生じる可能性のある高印字カブリを防止することが出来る。
【００１５】
本発明に係るトナー補給制御装置は、上記トナー補給能力が、上記画像形成装置で所定量の画像形成後毎に求めるものであることを特徴とすることができる。トナー補給能力はトナー収容容器に残存するトナー量によって補給能力が異なるため、所定コピー数毎に、即ち画像形成装置で所定量の画像形成毎に求めてこれを把握することにより、より正確な制御が可能となる。
【００１６】
本発明に係るトナー補給制御装置は、上記現像装置にトナー濃度の検知手段を設け、上記検知手段による上記トナー濃度が予め定めた濃度値より低い場合に、上記トナー補給能力が求められ、上記予め定めた濃度値より高い場合にはトナー濃度が予め定められた濃度値に下がるまでトナー補給能力が求められないことを特徴とすることができる。
補給開始前のトナー濃度が所定濃度より高い場合は、トナー濃度が所定濃度以下になるまでトナー補給を禁止し、所定濃度以下になった時点で、トナー補給モードを実施するように補給制御するものである。これによって、トナー補給能力を求める際に、過度の補給によりカブリを誘発させるおそれを防止し、画像濃度低下が問題にならない範囲でトナー濃度を下げた時点でトナー補給能力を求めるものである。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、以上の特徴を有するトナー補給制御装置の具備及びトナー収容容器の装着がなされ、特に、上記トナー収容容器には該容器における上記トナー補給能力及び／又は連続補給可能時間を記憶しうる記憶部材が設けられることを特徴とすることができる。
上記トナー収容容器には、トナー補給能力もしくは、連続補給可能時間を記憶する記憶部材を有していれば、トナー補給能力もしくは、連続補給可能時間を記憶させつつ、使用している間のトナー補給手段を制御管理し、これらを照らし合わせながら警告を発することができる。更にトナー収容容器に記憶装置を付加することによって、複数の画像形成装置に同一トナー収容容器を使い回しする場合や、中古のトナー収容容器を用いる場合でも、適切に高印字カブリを防止することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトナー補給制御装置及び画像形成装置について詳述する。尚、本発明に係るトナー補給制御装置及び画像形成装置は以下の実施の形態に限られるものではない。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置（電子写真プロセス）の概略図である。図２は、図１に示す画像形成装置における現像装置の概略図である。図３は、図２の現像装置に設けられる差動トランス方式のトナー濃度検知手段（透磁率センサ）の概略回路図である。図４は、現像装置でのトナー濃度に対する透磁率センサの電圧出力値（Ｖ）との関係を示す線図である。図５は、図２に示す現像装置の担持体（現像ローラ）の基準速度における閾値電圧（制御電圧）の決定をするための検知タイミング図である。図６は、図２に示すトナーホッパー（トナー収容容器）における補給モードの判定と制御を行うための検知タイミング図である。図７は、図２に示すトナーホッパーのトナー補給駆動部材の総駆動時間に対するトナー残量と時間当たりのトナー補給量の関係を示す線図である。図８は、本発明に係るトナー補給制御装置のためのデータに基づくトナー補給能力に対する連続補給可能時間の関係線図である。図９乃至図１１は、本発明に係るトナー補給制御装置における制御フローを示すチャート図である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は基本的にトナー濃度の検知手段４４を有する二成分現像装置４と、トナー補給部材４６、４７によって現像装置４にトナーを補給しうるトナーホッパー４ａとを具備している。画像形成装置１は、コンピューターの出力装置として使用、或いはワードプロセッサやファクシミリの印字部、デジタル複写機の印字部としても使用可能である。
【００２０】
画像形成装置１は、通常、画像を形成する画像形成部と画像形成部に記録材Ｐを補給する給紙装置と定着手段７とから構成されている。画像形成部は、アルミ素管に感光層を配置した像担持体（以下、感光体ドラム）１ａと像担持体１ａの周囲にこの順序で配置される帯電手段２、露光手段（レーザーユニット）３、現像装置４、転写手段５、剥離手段６及びクリーニング手段８とを備えている。
【００２１】
上記直径３０ｍｍの感光体ドラム１ａは、矢符ａ方向に回転可能に設けられる。感光体ドラム１ａの表面は、帯電手段２であるコロナチャージャーや接触ローラ帯電器によって所定の帯電量に均一に帯電され、露光手段３で所定の静電潜像ポテンシャルを形成することによって静電潜像を担持する。感光体ドラム１ａは、一般に、金属または樹脂製の導電性基体と、その表面に形成される下引き層と、その上に形成される感光層とを含んで構成される。感光層は、下引き層上に形成される比較的薄いキャリア発生層（ＣＧＬ）と、最外層に形成されるポリカーボネイト等を主成分としたキャリア移動層（ＣＴＬ）とで構成される。
露光によってキャリア発生層でキャリアが発生し、ＣＴＬ中を移動した該キャリアによって感光体ドラム１表面に帯電した電荷が相殺されて前記静電潜像ポテンシャルが形成される。
【００２２】
感光体ドラム１ａに担持された静電潜像は、ドラム１ａが回転することによって現像装置４の現像剤担持体（以下、現像ローラ）４１上に付着した現像剤と接触する現像領域に搬送される。前記方向とは反対の矢符ｂ方向に回転する現像ローラ４１は、感光体ドラム１ａに圧接される。但し、現像ローラ４１の回転方向はこれに限定されるものではない。そして、現像ローラ４１に担持された現像剤中のトナーが感光体ドラム１ａの静電潜像に従って移動し付着することによって静電潜像が顕像化され、現像される。現像ローラ４１には、図示しない接続された電源から所定のバイアス電圧が印加される。
【００２３】
現像後、感光体ドラム１ａに付着したトナーは、所定の転写領域に搬送される。転写領域には給紙手段によって紙などの記録材Ｐが給紙されており、感光体ドラム１ａ上にトナー像と同期して接触する。転写領域に設けられる転写手段５には高圧電源を具備したチャージャ型や接触ローラ型があり、トナーが転写される側の極性の電圧を感光体ドラム１ａに印加する。これによって、トナーが記録材Ｐに移動し、トナー像が転写される。記録材Ｐが剥離手段６により感光体ドラム１ａから分離された後、該記録材Ｐ上のトナーは定着手段７によって、たとえば、熱融解や圧力等によって定着される。そして、装置外部に排紙される。また、転写後の感光体ドラム１ａの表面は、クリーニング手段８によって清掃される。上記基本システムにて感光体光応答性や現像性などを考慮し、諸設定の一実施形態を１表のように行った。
【００２４】
【表１】
2004126221.tif 000003
【００２５】
図２に示すように現像装置４は現像ローラ４１、撹拌パドル４２、収容容器４３、及びトナー濃度を検知するセンサ４４からなり、また、それに隣接して着脱可能なトナーホッパー４ａが設けられている。
現像装置４では磁気ブラシを形成する現像ローラ４１が広く用いられており、この種の現像装置４は、収容容器（ケーシング）４３内に、トナーを感光体ドラム１ａに補給する現像ローラ４１と、トナーとキャリアを攪拌する攪拌パドル４２、必要により攪拌された現像剤を現像ローラ４１に補給する補給ローラ（図示せず。）、トナー濃度を検出するセンサ（検知手段）４４を有し、また現像ローラ４１に吸着した現像剤の層厚を規制する層厚規制板等を備えている。そして、収容容器４３には、現像ローラ４１を感光体１ａに接触させるための開口部が形成されている。
【００２６】
現像ローラ４１はマグネットローラと呼ばれ、収容容器４３に対して非回転に設けられた固定磁石体と、その固定磁石体に対して所定方向に回転自在に外嵌された現像スリーブとで構成され、その固定磁石体は、現像剤を感光体ドラム１ａに補給するために複数の磁極を有している。
【００２７】
この複数の磁極は、それぞれスリーブ表面に現像剤を吸着して搬送し、感光体ドラム１ａと接近する部分では、現像剤が穂立ちした状態の磁気ブラシを形成するように機能する。特に、感光体ドラム１ａに対向配置された磁極は、現像主極と呼ばれ、現像のために重要な役割を担っている。
感光体ドラム４１の現像スリーブの材質としては非磁性の金属が使用され、その表面は、トナーの保持や搬送、トナーへの良好な摩擦帯電電荷付与のために、適当な粗面に形成され、良好な現像を実現するために、現像の際には現像スリーブに現像バイアス電圧が印加される。
この現像バイアス電圧としては、ＡＣ電圧、ＤＣ電圧またはこれら両者を重畳した電圧が使用される。そのため、現像スリーブの材質としては導電性を有する金属材料が使用される。
【００２８】
一方、現像剤としては、磁性トナーからなる１成分磁性現像剤、非磁性トナーからなる１成分非磁性現像剤、本発明に用いられる非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤があり、使用する現像剤に応じて現像スリーブの材質が選択される。
この磁性キャリアは、鉄粉、フェライト粉末、ニッケル粉末等若しくはそれらの表面を有機重合体で被覆したものであり、また、トナー粒子は樹脂中に着色顔料や染料等の添加物を分散したものである。
【００２９】
次に、本発明に係るトナー補給制御装置（画像形成装置のシステム内であり、図示せず。）にトナー補給能力を測定するための上記トナー濃度のセンサ４４について詳述する。
上記現像装置４にあっては二成分系現像剤を用い、現像剤を撹拌して摩擦によってトナーを帯電させ、この帯電トナーを感光体ローラ１ａ上に形成された静電潜像に静電気的に付着させ可視像を形成している。この種の現像装置４ではトナー濃度を測定するためのトナー濃度のセンサ４４として透磁率センサを使用するが、本実施の形態においては差動トランス方式のトナー濃度のセンサ４４を用いる。
【００３０】
図３は差動トランス方式のトナー濃度センサ４４の回路構成を示す概要図である。トナー濃度センサ４４は、一次コイル５１、基準コイル５２、検知コイル５３、交流電源５４、ねじコア５５、現像剤５６、位相比較回路５７、平滑回路５８および５個の入出力端子７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ、さらに５個の引き出し線７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ、７５ｅにより構成されている。差動トランス方式の一次コイル５１に交流電源５４が補給される。その二次側にはほぼ同じ巻き数で逆極性の２個のコイルが直列に巻かれていて、その一方のコイルが基準コイル５２、もう一方のコイルが検知コイル５３となる。
【００３１】
一次コイル５１と基準コイル５２の近くには高透磁率のねじコア５５が磁心として働くように挿入されており、ねじコア５５の位置を調整して一次コイル５１と基準コイル５２の間のインダクタンスを調整することができる。一次コイル５１と検知コイル５３の近くに測定されるべき現像剤あるいは磁性体（キャリア）が流れる。すると、その現像剤あるいは磁性体（キャリア）が磁心として働いて一次コイル５１と検知コイル５３の間のインダクタンスを変化させる。このインダクタンスの大きさは、磁心として働いている現像剤あるいは磁性トナーの磁粉量によって決まるので、検知コイル５３の出力電圧によって磁粉量、即ちキャリア濃度を測定できる。
【００３２】
基準コイル５２と検知コイル５３はほぼ同じ巻き数で逆極性のものが直列に結ばれているので、両コイルの差が出力として取り出せる。一次コイル５１へ補給される交流電圧と二次側のコイルである基準コイル５２および検知コイル５３の出力とは位相比較回路５７で排他的論理和を取った上で、その出力信号を平滑回路５８で平滑化して直流電圧として取り出すことにより、トナー濃度を測定する。
上記の方法でトナー濃度を測定する透磁率センサ４４は、透磁率によって磁性体である磁性キャリア濃度を検知するものである。従って、図４に示すように、トナー濃度が低いときにはトナー濃度センサ４４の出力ＶＴは高くなり、トナー濃度が高いときにはトナー濃度センサ出力ＶＴは低くなる。つまり、図４において、トナー濃度がＴ０からＴ１に減少すると、それぞれに対応する透磁率センサ出力値は、ＶＴ０からＶＴ１に増加する。
【００３３】
例えば、本実施の形態において、トナー濃度センサ４４は２４Ｖの電源補給を受けて、現像剤中のトナー濃度によって０乃至５Ｖの出力を行い、トナー濃度が高い場合は小さい出力、低い場合は大きい出力を示す。このようなセンサ４４を用いて、まず、トナー濃度が６．０％に調製された初期調製現像剤（未使用）を収容容器４３に投入し、図５に示すように、１８０秒間攪拌し最終１．８秒のセンサ４４の出力値のサンプリング平均値で、いわゆる閾値電圧が決定される。その後の電源投入や印字動作における現像ローラ４１の駆動において、６００ｍｓ毎にセンサ４４の出力値を検知し、制御電圧よりも高い場合に次の６００ｍｓは、図示しないトナー補給駆動部材により駆動されるトナー補給部材４６及び４７によって、トナーホッパー４ａ内のトナーが収容容器４３へ補給され、攪拌パドル４２により攪拌されて担持体４１により、常時一定のトナー濃度が確保された現像剤が感光体ドラム１ａへ搬送され現像される。
【００３４】
上記制御電圧が決定された後、印字動作においてトナーが消費された際のトナー補給制御は、図６に示す様に６００ｍｓの区間の後半５４０ｍｓ内のトナーセンサ出力の平均値を制御電圧と比較し、出力電圧が高い場合は次の６００ｍｓの区間でトナー補給を行い、常に一定のトナー濃度を保つべく制御を行っている。
【００３５】
今、Δｔ時間、トナー補給駆動部材を駆動した際に、トナーがｈグラム補給され、出力電圧がＶ１からＶ２に変化した際、これらは以下の式１で表せる。
（Ｖ２−Ｖ１）＝ｋ｛（Ｔ＋ｈ）／（Ｃ＋Ｔ＋ｈ）−（Ｔ）／（Ｃ＋Ｔ）｝
（ここで、ｋ＝定数、Ｔ＝現像剤中のトナー質量、Ｃ＝現像剤中のキャリア質量、ｈ＝補給されたトナー質量である。）
【００３６】
現像剤質量に比較して、補給されたトナー量は圧倒的に小さいので、（Ｃ＋Ｔ）≒（Ｃ＋Ｔ＋ｈ）がなりたつ。また（Ｃ＋Ｔ）は既知の値であるので、ａ＝ｋ／（Ｃ＋Ｔ）とすることが出来る。ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１とすれば式１はΔＶ＝ａ＊ｈ、すなわち、Δｔ時間トナー補給駆動部材を駆動した際の出力の変化は、補給量の関数とすることが出来る。よって、ΔＶ／Δｔを求める事により、装着されたトナー収容容器のトナー補給能力（ｇ／ｓｅｃ）を算出することが可能である。または、トナー濃度が所定濃度まで上昇する時間を測定して、このデータから補給能力を算出することも、同様に可能である。
【００３７】
上記トナー収容容器の状態に応じてトナー補給能力を算出し、次に、かかるトナー補給能力時における連続補給を実施する。かかる連続補給した状態で、画像形成装置が所定高印字カブリを生じ始める直前までの時間を連続補給可能時間とすると、種々のトナー収容容器のトナー補給能力に対する連続補給可能時間との関係は図８に示す如く、一定の単調減少関数として求められた。従って、予めかかる関係線図に基づいて連続補給可能時間との関係で、高印字カブリを防止することができる。
【００３８】
即ち、トナー補給能力が大きいほど、所定時間内に補給されるトナー量が多くなるが、画像形成装置の現像装置の攪拌能力は一定である。従って、攪拌能力以上に補給されたトナーは十分な帯電量を有することが出来ず、この結果、高印字カブリは出やすい傾向にある。従って、補給能力が大きいものほど、連続補給可能時間を短くすることにより、かぶりの発生を防止することが可能である。なお、前述したように、Δｔ時間トナー補給駆動部材を駆動した際の出力の変化は、補給量の関数であるので、いちいち出力変化（ｓｅｃ／Ｖ）から補給量（ｇ／ｓｅｃ）を算出した後で連続補給時間を求めるのではなく、出力変化（ｓｅｃ／Ｖ）から、直接連続補給可能時間を算出しても良い。
【００３９】
例えば、図２に示すトナーホッパー４ａ内には未使用状態で所定量のトナーが充填されており、前述した制御に基づき現像剤収容容器４３へトナー補給が行われる。トナーホッパー４ａには補給駆動部材の駆動時間に関する情報を記憶及び修正する事ができる記憶部材が具備されている。この記憶部材に前記したトナー補給能力もしくは、連続補給可能時間を記憶させておけば、複数の画像形成装置に同一トナーホッパーを使い回しする場合や、中古のトナーホッパーを用いる場合でも、適切に高印字カブリを防止する事が可能となる。
【００４０】
このトナーホッパー４ａに７４５ｇのトナーを充填した時のトナー補給能力の一例を図７に示す。単位時間あたりのトナー補給量は、最初は高く一定しているが、トナーホッパー内のトナー残量が少なくなると、トナー補給量が低下していく事がわかる。従って，装着初期に確認した能力より算出した後述する連続補給時間のみで、管理した場合には、トナーホッパー中にトナーが少なくなって補給能力が低下した際に、トナーが補給されないからトナー濃度が上昇せずに補給されつづける現象を、連続補給を続けてもトナー濃度が上昇しないほど高印字データをプリント続けている現象であると誤解することがある。このような問題を避けるために、当初確認したトナー補給能力を、使用コピー数によって変化する値に推定する必要がある。しかしこの場合には少し正確さにかけることになる。正確に行うためには、トナー補給能力はそのトナー収容容器が所定コピー数使用される毎に再確認する事が望ましい。この確認によって、より正確な補給能力により長時間の管理が可能となる。
【００４１】
以上の構成において、本発明に係る制御フローを図９乃至図１１に示す。
制御フロー図９ではトナーセンサー出力を測定しトナー補給能力を確認する事によって、連続補給可能時間（Ｔ）を決定するまでのフローであり、内容は次のようになる。
Ｓ１−現像器中の攪拌手段が動作しトナーセンサー出力を測定する。
Ｓ２−測定したトナーセンサー出力を制御電圧と比較する。もし、測定したトナーセンサー出力が制御電圧＋０．１Ｖ以下ならトナー補給を禁止し印字動作を開始する。
Ｓ３−トナー濃度が所定濃度より高い場合は、トナー濃度が所定濃度以下になるまでトナー補給を禁止し、所定濃度以下になった時点でトナー補給能力モードを実施する。
過度の補給はカブリを誘発させる為、画像濃度低下が問題にならない範囲までトナー濃度を下げた時点でトナー補給能力モードによる時間判定を行うことが必要である。この作業により、画像形成装置内のトナー濃度を所定値以下に低下させることができる。これにより、装着されたトナー収容容器のトナー補給ローラーの能力を確認する際のトナー補給作業により、現像装置内のトナー濃度が異常に高くなる事を防止している。この結果、この補給作業によって生じる可能性のあるカブリ等の発生が未然に押さえられる。
【００４２】
Ｓ４−トナーセンサー出力が制御電圧＋０．１Ｖ以上なら（トナー濃度が所定値よりも低くなったら）印字動作を中止する。
Ｓ５−トナー補給時間（ｔ）＝０とする。
Ｓ６−トナー補給を開始し、Ｓ７−単位時間当たりのトナー補給時間（ｔ１）を加算する。
Ｓ８−トナーセンサーの出力を測定し、Ｓ９−制御電圧と比較する。
（戻り）Ｓ６−測定したトナーセンサー出力が制御電圧より大きい場合は、まだトナー濃度が十分に高くなっていないと判断して、さらにトナー補給を開始し単位時間当たりのトナー補給時間（ｔ２）を更に加算するように制御する。
Ｓ１０−もし測定したトナーセンサー出力が、制御電圧より小さいか又は同等ならば、補給によってトナー濃度が十分に高くなったと判断して、トナー補給を中止する。
Ｓ１１−前記したトナー補給能力（ｓｅｃ／Ｖ→ｇ／ｓｅｃ）の演算を行う。
具体的には補給前後のセンサ値の差分と、それだけ補給するのに要した補給時間用いて、前記したような方法で、装着されているトナー補給容器の現在のトナー補給能力（ｇ／ｓｅｃ）を算出する。
Ｓ１２−このデータと、図８から、高印字カブリの発生しない連続補給可能時間（Ｔ）を決定する。
【００４３】
以上決定した、連続補給時間や、トナー補給能力は、トナー収容容器に取り付けられた記憶部材に記憶される。これによって複数の画像形成装置に同一トナーホッパーを使い回しする場合や、中古のトナーホッパーを用いる場合でも、適切に高印字カブリを防止することが可能となる。このような作業は、未開封のトナー収納容器が画像形成装置に装てんされたときには、必ず行う必要がある。その他、前記した理由のように、所定コピー数毎に行う事が望ましい。頻度としては例えば、そのトナー収容容器が２万コピーの能力がある場合には５千コピーごとに行うほうが良い。これを行う事により、より正確な値で高印字カブリを防止する事が出来る。この値は記憶部材に上書きされることは言うまでもない。
【００４４】
制御フローの図１０では決定した連続補給可能時間（Ｔ）を用いて高印字カブリを判定するまでのフローである。
Ｓ１３−印字要求があるまで機械は停止している。この状態では連続補給時間は０であるので、連続補給時間に０が代入される。
Ｓ１４−印字要求があるかを判定して，無ければ上に戻る。
Ｓ１５−もし印字要求があれば、印字動作を行う。
【００４５】
Ｓ１６−印字動作中のトナーセンサー出力を制御電圧と比較する。
（戻り）Ｓ１３−もし、トナーセンサー出力が制御電圧以下ならば、既にトナー濃度が十分に高いか、トナー補給された事によってトナー濃度が十分に高くなったのでこれ以上補給する必要が無い事を示している。従って、このような場合には上に戻って、連続補給時間を０にリセットする。
Ｓ１７−もし、トナーセンサー出力が制御電圧以上なら現像剤中のトナー濃度が低い事を示している。従ってトナー補給容器から現像装置に、所定時間トナーの補給を行う。
Ｓ１８−その補給時間を累積していく。
Ｓ１９−トナー補給時間（ｔ）と連続補給可能時間（Ｔ）を比較する。
（戻り）Ｓ１４−もし、累積トナー補給時間が連続補給可能時間以下なら、引き続き印字を行っても高印字カブリの発生する可能性は小さいので、上に戻って印字を継続する。
Ｓ２０−累積トナー補給時間が連続補給可能時間に達すると、長期間大量のトナーが補給されている事になる。従って上記したような現象により、現像剤中に帯電量が十分でないトナーが増加する可能性が高くなり、高印字カブリが発生しやすくなったと判断する。
【００４６】
制御フロー図１１では上記のフローで高印字カブリと判定した後、高印字カブリを防止するまでのフローである。
Ｓ２１−図１０で高印字カブリと判定されると、現在行っている印字動作を中止する。
これは、これ以上印字を続けると、かぶりの発生したプリントが行われる事を防止するためである。
Ｓ２２−次にトナー補給を中止する。
これは、補給が続くと、現像剤中に帯電量が十分でないトナーがさらに増加する事になるので、これを防止する事を目的としている。
Ｓ２３−所定時間攪拌を行う。
【００４７】
この作業によって、現像装置内のトナーはカブリが発生しない程度まで十分な帯電量を有するようになる。所定時間は現像装置の形状、攪拌能力によって異なるが，概ね３０秒から２分程度である。これよりも短いと現像剤中のトナーが十分に帯電されず、再びかぶりの発生する可能性を残す事になる。これよりも長いと、画像形成が中断される時間が長くなり、ユーザーに不満を生じる。
【００４８】
Ｓ２４−所定時間の攪拌の後に、もし、トナーセンサー出力が制御電圧以下であるならばトナー濃度が所定の値まで上昇している事を示しているので、トナー補給を行わないで図１０の画像形成作業に戻る。
Ｓ２５−もし、トナーセンサー出力が制御電圧以上ならば、現像剤中のトナー濃度が低い事を示している。従ってトナー収容容器から現像装置に、所定時間トナーの補給を行う。
この作業はトナー濃度が所定の値に達するまで続けられる。なお、トナー補給がこのルーチンの際に所定時間以上行われたならば、一旦補給を中止して、所定時間攪拌を行った後に再び補給を行うようにしても良い。
【００４９】
以上のような、それぞれのフローを行うことによって、高印字プリントが連続して行われ急激なトナーの消費によって生じる急速なトナー補給による帯電量が十分でないトナーが増加する事による、高印字カブリを未然に防止する事が出来る。
【００５０】
以上、二成分現像剤を透磁率センサーで検知して行う方法について述べたが、これに限るものではない。例えば、感光体を、所定電位に帯電して、現像を行いこの濃度を反射濃度計で測定するパッチ方式でも、同様の方法を行う事が出来る。又は透磁率センサーではなく、現像剤の濃度を光反射で測定する方法を採用する事も可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上、説明したように画像形成装置に装着されるトナー収容容器から二成分現像装置へのトナーの補給制御を行う本発明に係るトナー補給制御装置では、上記トナー収容容器のトナー補給能力により決定される連続補給可能時間でトナーの補給制御をするので、トナー収容容器のトナー補給性能を正確に測定し、個々の高印字カブリの出る連続補給時間を判定し、その判定に基づき、印字／トナー補給を制御することによって、それぞれの収容容器のトナー補給性能を十分に活用しつつ、高印字時の急速トナー補給時のカブリを防止できる画像形成装置における。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態に係る画像形成装置（電子写真プロセス）の概略図である。
【図２】図２は、図１に示す画像形成装置における現像装置の概略図である。
【図３】図３は、図２の現像装置に設けられる差動トランス方式のトナー濃度検知手段（透磁率センサ）の概略回路図である。
【図４】図４は、現像装置でのトナー濃度に対する透磁率センサの電圧出力値（Ｖ）との関係を示す線図である。
【図５】図５は、図２に示す現像装置の担持体（現像ローラ）の基準速度における閾値電圧（制御電圧）の決定をするための検知タイミング図である。
【図６】図６は、図２に示すトナーホッパーにおける補給モードの判定と制御を行うための検知タイミング図である。
【図７】図７は、図２に示すトナーホッパーのトナー補給駆動部材の総駆動時間に対するトナー残量と時間当たりのトナー補給量の関係を示す線図である。
【図８】図８は、本発明に係るトナー補給制御装置にデータ入力されるトナー補給能力に対する連続補給可能時間の関係線図である。
【図９】図９は、本発明に係るトナー補給制御装置における制御フローを示すチャート図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るトナー補給制御装置における制御フローを示すチャート図である。
【図１１】図１１は、本発明に係るトナー補給制御装置における制御フローを示すチャート図である。
【符号の説明】
１　　　感光体ドラム
２　　　帯電手段
３　　　露光手段
４　　　現像装置
４ａ　　トナーホッパー（トナー収容容器）
５　　　転写手段
６　　　剥離手段
７　　　定着手段
８　　　クリーニング手段
Ｐ　　　記録材
４１　　現像剤担持体（現像ローラ）
４２　　現像剤攪拌パドル
４３　　収容容器（ケーシング）
４４　　トナーセンサ（検知手段）
４６　　トナー補給部材
４７　　トナー補給部材
４８　　記憶部材
【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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