(57)【要約】【課題】  印字率が高い場合に発生する可能性のあるかぶりを防止できるようにすることにある。また、機内温度による画質低下を解消することにある。【解決手段】  外部から現像器１３にトナーを供給する方式のカラープリンタ１に用いられるトナー補給装置１６であって、トナー混合比センサ２１と、トナー補給部２５と、印字率検知手段２２と、調整手段２３とを有している。トナー混合比センサ２１は、現像器１３のトナー残量を検出する。トナー補給部２５は、トナー混合比センサ２１で検出したトナー残量に基づいて現像器１３にトナーを補給する。印字率検知手段２２は、画像形成を行う際の画像の印字率を検知する。調整手段２３は、印字率検知手段２２によって検知された印字率が所定の値よりも大きい印字動作が繰り返される場合に印字率に応じて補給するトナー量を増加させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置であって、
前記現像器のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と、
前記トナー残量検出手段で検出したトナー残量に基づいて前記現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、
画像形成を行う際の画像の印字率を検知する印字率検知手段と、
前記印字率検知手段によって検知された印字率が所定の値よりも大きい場合に印字率に応じて補給するトナー量を増加させる調整手段とを備えた、
トナー補給装置。
【請求項２】
外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置であって、
前記現像器のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と、
前記トナー残量検出手段で検出したトナー残量に基づいて前記現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像器の近傍の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段によって検知された前記現像器の近傍温度に基づいて補給するトナー量を調整する調整手段とを備えた、
トナー補給装置。
【請求項３】
外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置であって、
前記現像器のトナー残量を検出するトナー残量検出手段と、
前記トナー残量検出手段で検出したトナー残量に基づいて前記現像器にトナーを補給するトナー補給手段と、
前記現像器にトナーを補給する際のトナー補給に関連する情報の累積値を検出する累積値検出手段と、
前記累積値検出手段によって検出された累積値に基づいて補給するトナー量を調整する調整手段とを備えた、
トナー補給装置。
【請求項４】
前記累積値検出手段によって検出される累積値は、補給動作を行った回数の累積値である、請求項３に記載のトナー補給装置。
【請求項５】
前記累積値検出手段によって検出される累積値は、補給したトナー量の累積値である、請求項３に記載のトナー補給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー補給装置、特に、外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、現像器を備え画像を形成する画像形成部や、画像形成部で形成した画像を用紙に定着する定着部や画像形成部にトナーを補給するトナー補給部などを有している。画像形成動作によって現像器内のトナーが減少した場合には、トナー補給部によって一定量のトナーを現像器に補給する。
【０００３】
このような画像形成装置において、印字率が低い場合の印字密度と画像濃度との関係を示した図３に示すように、用紙への印字率が低い印字動作を繰り返す場合には、現像器内のトナーの入れ替わりが少なく現像器内のトナーが帯電過多となり、画像濃度が下がる傾向にある。一方、用紙への印字率が高い印字動作を繰り返す場合には、印字率が高い場合の印字枚数と画像濃度の関係を示した図５に示すように、トナー補給性能が低ければトナー濃度が下がりやすく、トナー補給性能が高い場合でも急激な補給による帯電不足によっていわゆるかぶりが発生しやすい。このような画質低下を解消するために、印字密度と画像濃度との関係が図４に示すような関係になるように、用紙への印字率が低い印字動作を繰り返す場合にはトナー補給量を増加するようにしたトナー補給装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１５２２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の現像装置では、用紙への印字率が低い印字動作を繰り返す場合にトナー補給量を増加して、かぶりを防止している。しかし、用紙への印字率が高い印字動作を繰り返す場合に起こりうるかぶり等については解消できない。
【０００５】
また、かぶりについては、図７及び図８に示すように機内温度にも影響される。図８は機内温度が低い場合（３０℃以下）の機内温度と画像濃度との関係を示したものであり、図７は機内温度が高い場合（３５℃以上）の機内温度と画像濃度との関係を示したものである。この図８に示すように、機内温度が低い場合にはトナーが帯電しやすいために帯電過多になりやすい。このために画像濃度が下がる。一方、図７に示すように機内温度が高い場合にはトナーの流動性が下がるためにトナー搬送量が減少し、画像濃度が下がりやすくなるというような問題もある。
【０００６】
本発明の課題は、印字率が高い場合に発生する可能性のあるかぶりを防止できるようにすることにある。また、機内温度による画質低下を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係るトナー補給装置は、外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置であって、トナー残量検知手段と、トナー補給手段と、印字率検知手段と、調整手段とを有している。トナー残量検知手段は、現像器のトナー残量を検出する。トナー補給手段は、トナー残量検出手段で検出したトナー残量に基づいて現像器にトナーを補給する。印字率検知手段は、画像形成を行う際の画像の印字率を検知する。調整手段は、印字率検知手段によって検知された印字率が所定の値よりも大きい場合に印字率に応じて補給するトナー量を増加させる。
【０００８】
このトナー補給装置では、画像形成を行った後に、現像器内に存在するトナー残量検知され、検知されたトナー残量に基づいてトナー補給を制御する。ここで、このトナー補給の際には、印字率が検知され、印字率があらかじめ定められた値よりも大きい場合に印字率に応じてトナー補給量を増加させる。
【０００９】
ここでは、印字率が高い場合は補給されるトナー量が増加されるために、印字率が高い印字動作を繰り返す場合であっても画像濃度が下がりにくくなる。すなわち、かぶりを防止することができる。
【００１０】
請求項２に係るトナー補給装置は、外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置であって、トナー残量検知手段と、トナー補給手段と、温度検知手段と、調整手段とを備えている。トナー残量検知手段は、現像器のトナー残量を検出する。トナー補給手段は、トナー残量検出手段で検出したトナー残量に基づいて現像器にトナーを補給する。温度検知手段は、現像器の近傍の温度を検知する。調整手段は、温度検知手段によって検知された現像器の近傍温度に基づいて補給するトナー量を調整する。
【００１１】
このトナー補給装置では、画像形成動作が終了すると現像器内のトナー残量が検知され、さらに現像器近傍の温度も検知される。温度検知手段によって検知された温度に基づいて、補給するトナー量が調整されて現像器に補給される。
【００１２】
ここでは、機内温度が低い場合に発生する可能性のあるかぶりを防止でき、機内温度が高い場合に発生する可能性のある画像濃度の低下を防止することができる
請求項３に係るトナー補給装置は、外部から現像器にトナーを供給する方式の画像形成装置に用いられるトナー補給装置であって、トナー残量検出手段と、トナー補給手段と、累積値検出手段と、調整手段とを備えている。トナー残量検出手段は、現像器のトナー残量を検出する。トナー補給手段は、トナー残量検出手段で検出したトナー残量に基づいて現像器にトナーを補給する。累積値検出手段は、現像器にトナーを補給する際のトナー補給に関する情報の累積値を検出する。調整手段は、累積値検出手段によって検出された累積値に基づいて補給するトナー量を調整する。
【００１３】
このトナー補給装置では、画像形成動作を終了すると現像器内のトナー残量が検出される。これと同時にトナー補給に関連する情報の累積値が検出される。この検出されたトナー残量に基づいて現像器にトナーが補給される。このとき、累積値検出手段で検出された累積値に基づいて補給されるトナー量が調整される。
【００１４】
ここでは、トナー補給に関連する情報の累積値に基づいて補給するトナー量を増加させるために、画質低下を防止することができる。
【００１５】
請求項４に記載のトナー補給装置は、請求項３に記載のトナー補給装置であって、累積値検出手段によって検出される累積値は、補給動作を行った回数の累積値である。
【００１６】
ここでは、補給動作を行った回数の累積値と現像器内のトナー残量によって補給するトナー量を調整するために、かぶりなどが発生するのを防止できる。
【００１７】
請求項５に記載のトナー補給装置は、請求項３に記載のトナー補給装置であって、累積値検出手段によって検出される累積値は、補給したトナー量の累積値である。
【００１８】
ここでは、補給したトナー量の累積値と現像器内のトナー残量によって補給するトナー量を調整するために、かぶりなどが発生するのを防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、用紙への印字率が高い印字動作を繰り返す場合に発生する可能性のあるかぶりを防止できるようにすることができる。また、機内温度による画質低下を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［構成］
［第１実施形態］
図１は本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。
【００２１】
このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。
【００２２】
カラープリンタ１は、画像情報に基づいてトナー画像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙に定着する定着部４と、画像形成部２と定着部４とに用紙を搬送する用紙搬送部５と、用紙搬送部５に給紙する給紙部６と、トナー画像が定着された用紙を排出する排出部７と、画像形成部２にトナーを補給するトナー補給部３とを有している。
【００２３】
画像形成部２は、トナー画像を形成するための部分であって、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１１と、トナー画像を形成するための４つの現像器１３と、画像情報に基づいて感光体ドラム１１表面を走査露光するレーザユニット１２とを備える。
【００２４】
感光体ドラム１１は、４つの現像器１３に隣接するように設けられ、その回転軸は図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム１１の上部には、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電ローラが設けられている。
【００２５】
４つの現像器１３は、円柱を円周方向に４等分したような形状であって、回転自在な回転枠に支持されている。また、現像器１３は内部に現像ローラ１４を有しており、この現像ローラ１４によって感光体ドラム１１にトナーを供給する。４つの現像器１３には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの色のトナーとそれぞれのトナーを帯電させるためのキャリアとを有する二成分現像剤が収納されている。
【００２６】
レーザユニット１２は、レーザ光を感光体ドラム１１に照射するためのものであって、感光体ドラム１１の上方で、かつ４つの現像器１３とは感光体ドラム１１を挟んで逆側に配置されている。
【００２７】
定着部４は、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着するための部分であって、加圧ローラと加熱ローラとを有している。
【００２８】
用紙搬送部５は、画像形成部２や定着部４に用紙を搬送するための部分であって、給紙部６から排出部７まで連続している。
【００２９】
給紙部６は、印刷を行うための用紙が収納されている部分であって、給紙カセットや用紙搬送部５に用紙を給紙するためのローラ等を有している。また、給紙部６は、このカラープリンタ１の下方に配置されている。
【００３０】
排出部７は、画像が定着された用紙が用紙搬送部５を通って排出される部分であって、カラープリンタ１の上面に配置されている。
【００３１】
トナー補給部３は、現像器１３にトナーを補給するための部分であって、内部に補給用のトナーを収納するトナー収容部１５と、トナー収容部１５のトナーを現像器１３に補給するトナー補給装置１６とを備える。
【００３２】
トナー収容部１５は、それぞれの色のトナーが収納された箱状の部材が４つ並べられて構成されている。
【００３３】
トナー補給装置１６は、図１及び制御ブロック図である図２で示すように、現像器１３内のトナー濃度を検出する光学式のトナー混合比センサ２１（トナー濃度検出手段）と、画像の印字率を検出する印字率検出手段２２と、印字率検出手段２２の検出した印字率に応じて補給するトナー量を調整する調整手段２３と、トナー収容部１５からのトナーを搬送するためのトナー搬送部２６と、トナー搬送部２６のトナーを現像器１３内に補給するためのトナー補給パイプ２５とによって構成されている。ここで、トナー混合比は現像剤に対するトナーの比のこと、すなわちトナー濃度のことを意味する。現像器１３内のキャリアの量は一定なので、このトナー混合比センサ２１でトナー濃度を検出することによってトナー残量も検出できる（トナー残量検出手段）。なお、印字率検出手段２２と、調整手段２３とは制御部２０によって構成されている。また、図２の他の入出力部２７は、カラープリンタ１と外部のコンピュータなどを接続する通信部などである。
【００３４】
光学式のトナー混合比センサ２１は、トナー混合比、すなわちトナー濃度を現像剤の光学的反射率で測定するセンサであって、現像器１３の内部に配置されている。ここで、現像器１３内のキャリアの量は現像などによって変わらないためにトナー混合比を検出することでトナー残量を検出することができる。すなわち、トナー混合比が低ければトナー残量が少ないと考えられ、トナー混合比が高ければトナー残量が多いと考えられる。印字率検出手段２２は、画像のドットカウントから印字率を検出するための手段である。調整手段２３は、印字率が所定の値よりも大きい印字動作が繰り返される場合に印字率に応じて補給するトナー量を増加させる。具体的には、現像器１３内のトナーの濃度が図６に示すＢ１ようになるようにトナー補給量を印字率に応じて増加させる。
【００３５】
トナー搬送部２６は、トナーをトナー収容部１５からトナー補給パイプ２５に搬送するための部分であって、トナー補給パイプ２５の移動に伴って移動することが可能な部材である。
【００３６】
トナー補給パイプ２５は、現像器１３にトナーを補給するための部分であって、先端は先細形状になっている。また、トナー補給パイプ２５は、先端に開口を有しており、内部のトナーを現像器１３内に補給することができる。さらに、トナー補給パイプ２５は、図１の上下方向に移動自在であって、現像器１３内に進入可能である。
【００３７】
[動作]
画像形成命令がなされると、用紙が用紙搬送部５によって給紙部６から画像形成部２に搬送され、画像形成部２で形成された画像が用紙に形成される。画像が形成された用紙は、用紙搬送部５によって定着部４に搬送されて、定着部４で画像が用紙に定着される。定着部４で画像が定着された用紙は排出部７に搬送される。
【００３８】
次に、図９のフローチャートを用いて、トナー補給制御処理について説明する。前述のような画像形成動作が行われると、制御部２０は画像形成を行った画像のドットをカウントし（Ｓ１）、用紙枚数の累積値に「１」を加える（Ｓ２）。なお、ステップ１では、１枚の用紙における画像ドット数が得られるのでこれにより印字率を算出する。次に、トナー混合比センサ２１によってトナー混合比、すなわちトナー濃度を検出する（Ｓ３）。その後、トナー濃度が一定の閾値以下かどうかを判断する（Ｓ４）。トナー濃度が閾値以下の場合（Ｓ４のＹＥＳ）には、所定量のトナーを補給する（Ｓ１２）。
【００３９】
トナー濃度が閾値以上の場合（Ｓ４のＮＯ）には、用紙枚数の累積値が３０枚に到達したか否かを判断する（Ｓ５）。用紙枚数の累積値が３０枚に到達していない場合（Ｓ４のＮＯ）には、次の画像形成命令まで待機する。用紙枚数の累積値が３０枚に到達した場合（Ｓ５のＹＥＳ）には、３０枚の平均印字率を検出する（Ｓ６）。そして、平均印字率が８％よりも上かを判断する（Ｓ７）。平均印字率が８％よりも上の場合（Ｓ７のＹＥＳ）には、調整手段２３がその平均印字率に応じてトナー補給量を増加させる（Ｓ８）。トナー補給量の増加後及び平均印字率が８％以下の場合には、平均印字率が２％よりも下かを判断する（Ｓ９）。平均印字率が２％以上の場合には、調整手段２３が平均印字率に応じてトナー補給量を増加させる（Ｓ１０）。トナー補給量の増加後及び平均印字率が２％以上の場合（Ｓ９のＮＯ）には、用紙枚数をリセットし（Ｓ１０）、トナー補給を行う（Ｓ１２）。ここで、トナー補給量は平均印字率が所定の値（２％以上で８％以下）の場合には所定の量のトナーを補給し、それ以外の場合にはそれぞれ平均印字率に基づいて増加したトナー補給量を補給する。トナー補給（Ｓ１２）後には、次の画像形成命令まで待機する。このとき、平均印字率に基づいてトナー補給量を調整するために画質が低下するのを防止できる。
【００４０】
ここで、図５には実際に平均印字率を８％以上に設定して印刷を行った結果を示す。平均印字率１５％の場合には、図５のＡ１１のように印字枚数の増加に応じて画像濃度が低下して画質が低下する。上記のようにトナー補給量を平均印字率に応じて増加させることで、画像濃度を増加させる（例えば、平均印字率１５％でトナー濃度を５％から６％、平均印字率１０％でトナー濃度を５％から５．５％にする）。このとき、平均印字率１５％のＡ１２や平均印字率１０％のＡ１３のように平均印字率が８％の場合のＡ１４及び平均印字率が５％の場合のＡ１５等と同様の画像濃度を得ることができ、画質の低下を防止できる。また、図３には実際に平均印字率を２％以下に設定して印刷を行った結果を示す。印字密度と画像濃度の関係を示す図３に示すように、平均印字率が２％以下の場合には平均印字率が３％のＡ４や平均印字率が４％のＡ５に比べて、画像濃度が印字枚数の増加に伴って減少していく。具体的には、平均印字率が、０．５％の場合にはＡ１のように画像濃度が減少し、平均印字率が１％の場合にはＡ２のように画像濃度が減少し、平均印字率が１．５％の場合にはＡ３のように画像濃度が印字枚数の増加に従って下がっていく。平均印字率が０．５％の場合にトナー濃度を５％から６．５％に増加させたＡ６、平均印字率が１％の場合にトナー濃度を５％から６％に増加させたＡ７及び、平均印字率が１．５％の場合にトナー濃度を５％から５．５％に増加させたＡ８のように、平均印字率に応じてトナー補給量を増やしてトナー濃度を増加させることで、平均印字率３％のＡ９や平均印字率４％のＡ１０と同様の画像濃度を得ることができ、印字枚数の増加に伴う画質の低下を防止できる。なお、この実施形態での数値は例示であってこれに限定されるものではなく、現像剤の量や印字速度などの環境条件によって変化するものである。
【００４１】
[他の実施形態]
上記実施形態では、トナー補給量を調整するために平均印字率を用いたが、本発明はこれに限らずに、機内の温度を検出できる温度計を現像器１３に配置して温度計によって計測した機内の温度によってトナーの補給量を調整しても良い具体的には、この実施例のトナー補給装置の動作を表すフローチャートを図１０に示す。この場合、用紙枚数の累積値が３０枚の時（Ｓ５のＹＥＳ）に、機内温度を検出する（Ｓ１３）。その後、現像器１３の機内温度が３５℃よりも上かを判断し（Ｓ１４）、機内温度が３５℃よりも上（Ｓ１４のＹＥＳ）の場合には、調整手段２３がトナー補給量を機内温度に応じて増加させる（Ｓ８）。トナー補給量を増加した後又は機内温度が３５℃以下の場合には機内温度が３０℃よりも下かを判断する（Ｓ１５）。機内温度が３０℃以下の場合には、調整手段２３がトナー補給量を機内温度に応じて増加（Ｓ１０）させる。
【００４２】
さらに、印字率検出手段よって検出された印字率を用いたが、トナー補給に関連する情報の累積値（補給動作の回数や補給したトナーの累積値など）を用いても良い。この実施例のトナー補給装置の動作を表すフローチャートを図１１に示す。この場合には、用紙枚数の累積値が３０枚の時（Ｓ５のＹＥＳ）に、トナー補給に関連する情報の累積値を検出する（Ｓ１６）。その後、現像器１３のトナー補給に関連する情報の累積値が一定量よりも上かを判断し（Ｓ１７）、トナー補給に関連する情報の累積値が一定量よりも上の場合には、調整手段２３がトナー補給量を累積値に応じて増加させる（Ｓ８）。
【００４３】
ここで、図７は機内温度が３５℃以上の場合の画像濃度を示す。図７に示すように、機内温度が４０℃の場合のＡ１９や機内温度が４５℃の場合のＡ１８のように印字枚数の増加に従って画像濃度が下がっていく。ここで、機内温度に応じてトナー補給量を増やすことで、トナー濃度を増加させる（例えば、機内温度が４５℃の場合にはトナー濃度５％から６％、機内温度が４０℃の場合にはトナー濃度５％から５．５％）。このとき、図７の機内温度が４５℃の場合のＡ１６や機内温度が４０℃の場合のＡ１７ように機内温度３５℃のＡ２０等と同様の画像濃度を得ることができ、画質の低下を防止できる。また、図８には、実際に機内温度を３０℃以下に設定して印刷を行った結果を示す。機内温度が３０℃以下の場合には、機内温度が２５℃の場合のＡ２４や機内温度が２０℃の場合のＡ２３のように画像濃度が印字枚数の増加に従って下がっていく。ここで、機内温度に応じてトナー補給量を増やすことでトナー濃度を増加させる（例えば、機内温度が２０℃の場合にはトナー濃度を５％から６％、機内温度が２５℃の場合には）。このとき、機内温度が２０℃の場合のＡ２１や機内温度が２５℃の場合のＡ２２のように機内温度が３０℃のＡ２５等と同様の画像濃度を得ることができ、画質の低下を防止できる。なお、この実施形態での数値は例示であってこれに限定されるものではなく、現像剤の量や印字速度などの環境条件によって変化するものである。
【００４４】
さらに、上記実施形態では平均印字率または機内温度、トナー補給量を累積値に基づいてトナー補給量を増加させたが、これらの内から２つ以上（例えば、平均印字率と機内温度と）に基づいてトナー補給量を増加させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】カラープリンタ１全体の外観図。
【図２】制御部のブロック図。
【図３】印字密度と画像濃度との関係を示した図。
【図４】印字密度と画像濃度との関係を示した図。
【図５】印字密度と画像濃度との関係を示した図。
【図６】印字率とトナー濃度との関係を示した図。
【図７】機内温度と画像濃度との関係を示した図。
【図８】機内温度と画像濃度との関係を示した図。
【図９】トナー補給動作を示したフローチャート。
【図１０】機内温度によって補給するトナー量を調整する場合のトナー補給動作を示したフローチャート。
【図１１】トナー補給に関連する情報の累積値によって補給するトナー量を調整する場合のトナー補給動作を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１  カラープリンタ
２  画像形成部
３  トナー補給部
４  定着部
５  用紙搬送部
６  給紙部
７  排出部
１５  トナー収容部
１６  トナー補給装置
２０  制御部
２１  トナー混合比センサ（トナー残量検出手段）
２２  印字率検出手段
２３  調整手段
２５  トナー補給パイプ
２６  トナー搬送部
【図１】
2007148106.tif 000003
【図２】
2007148106.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007148106.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007148106.tif 000008
【図７】
2007148106.tif 000009
【図８】
2007148106.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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