(57)【要約】【課題】トナーの消費量やランニングコストが増大することなく、トナーの劣化を抑制することのできる画像形成装置を得る。【解決手段】感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を１成分トナーを用いて現像する電子写真法による画像形成装置。現像槽１１にはトナー収容量の下限レベルセンサ３１，３２と上限レベルセンサ３３，３４が配置されている。下限レベルセンサ３１，３２によってトナーエンプティが検出されたときに、新たなトナーをトナーホッパ１５から現像槽１１内に補給する第１の補給制御が実行される。また、所定のプリント枚数ごとに現像槽１１内に新たなトナーを収容量の上限又は上限近傍まで補給する第２の補給制御が実行される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上に形成された静電潜像を１成分トナーを用いて現像する電子写真法による画像形成装置において、
現像装置に配置されたトナーレベルセンサと、
前記トナーレベルセンサによってトナーエンプティが検出されたときに、新たなトナーをトナーホッパから現像装置内に補給する第１の補給制御手段と、
所定の画像形成枚数ごとに現像装置内に新たなトナーを収容量の上限又は上限近傍まで補給する第２の補給制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーレベルセンサは現像装置内のトナー収容量下限位置と上限位置に配置されていることを特徴とする請求項１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、画像形成装置、特に、複写機やプリンタなどの電子写真法による画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真法による画像形成装置においては、印字率（１枚の用紙に対する総画素面積の割合）の低い画像形成を続けると、現像装置内のトナーがストレスを受け続けて劣化する不具合を有している。この劣化は、トナーに添加されている後処理剤の離脱によるトナーの流動性低下や帯電量低下であり、画像濃度の低下を招来する。
【０００３】
そこで、従来は、特許文献１に記載されているように、印字率が低い場合はパッチ画像の形成頻度を多くしてトナー消費を促進すること、あるいは、特許文献２に記載されているように、所定値以下の画素数をカウントした場合に現像ローラ両端部にパッチ画像を形成してトナー消費を促進することが提案されている。これらの先行技術は、印字率の低い画像形成が継続される場合、現像装置内のトナーを強制的に消費することで、新たなトナーを補給し、急激なトナーの劣化を抑制している。
【０００４】
しかしながら、前記先行技術では、トナーの劣化抑制のためにトナーの消費量が増えてランニングコストが増大し、パッチ画像のクリーニング不良が発生するという問題点を有している。
【特許文献１】特開２０００−１６２８３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、トナーの消費量やランニングコストが増大することなく、トナーの急激な劣化を抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため、本発明は、感光体上に形成された静電潜像を１成分トナーを用いて現像する電子写真法による画像形成装置において、現像装置に配置されたトナーレベルセンサと、該トナーレベルセンサによってトナーエンプティが検出されたときに、新たなトナーをトナーホッパから現像装置内に補給する第１の補給制御手段と、所定の画像形成枚数ごとに現像装置内に新たなトナーを収容量の上限又は上限近傍まで補給する第２の補給制御手段と、を備えたことを特徴とする。トナーレベルセンサは現像装置内のトナー収容量下限位置と上限位置に配置されていることが好ましい。
【０００７】
本発明によれば、トナーエンプティが検出されたときは新たなトナーを補給する一方、所定の画像形成枚数ごとに新たなトナーを収容量の上限又は上限近傍まで補給するため、現像装置内での劣化トナーの比率が低下し、画像濃度の低下など画像品質の低下を抑制することができる。また、現像装置内の急激なトナーの劣化を抑制することができる。しかも、本発明によれば、トナーを強制的に消費することはないので、トナーの消費量やランニングコストの増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
（実施例１、図１〜図３参照）
図１に本発明に係る画像形成装置の実施例１の要部を示す。現像装置１０は感光体ドラム２０の側方に配置され、該感光体ドラム２０の周囲には、現像装置１０の他、図示しない帯電装置、露光装置、転写装置、残留電荷や残留トナーのクリーナ装置が配置されている。なお、このような画像形成装置による画像形成プロセスは周知であり、その詳細な説明は省略する。
【００１０】
現像装置１０は、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像をトナーからなる１成分現像剤にて現像するものであり、トナーは現像槽１１内に貯蔵されており、供給ローラ１２の回転にて現像ローラ１３に供給され、規制ブレード１４に接触することで所定の極性に帯電され、現像ローラ１３の外周面上に薄層に付着する。このトナー層は現像ローラ１３の回転に伴って感光体ドラム２０との対向領域（現像領域）へ搬送され、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を現像して可視像化する。
【００１１】
現像槽１１の直上に設置されているトナーホッパ１５の内部には、撹拌部材１６と補給スクリュー１７がそれぞれ回転可能に設置されている。以下に説明するタイミングで補給スクリュー１７の回転に基づいて新たなトナーが補給管１８を通じて現像槽１１に補給される。なお、図１及び以下に説明する図４において斜線を付した部分がトナーを示している。
【００１２】
図１（Ａ）は現像槽１１にトナーが通常状態に収容されている状態を示し、このとき、発光素子３１と受光素子３２からなるトナーレベルセンサはトナーフル信号を発信している。即ち、発光素子３１からの光がトナーに遮蔽されて受光素子３２に到達することはなく、このときの受光素子３２からの信号がトナーフル信号となる。
【００１３】
画像形成動作の継続によってトナーが消費されると、図１（Ｂ）に示すように、トナーエンプティとなる。このとき、発光素子３１からの光が受光素子３２に到達し、このときの受光素子３２からの信号がトナーエンプティ信号となる（図２のタイミングｔ１参照）。このトナーエンプティ信号に対応して補給信号がオンされ、補給スクリュー１７が所定時間ｔ２だけ回転駆動され、新たなトナーがホッパ１５から現像槽１１へと定量補給される（図１（Ｃ）参照）。このように、トナーエンプティが検出されたときに、新たなトナーをホッパ１５から現像槽１１に補給する制御を第１の補給制御と称する。画像形成動作中は常に第１の補給制御が行われる。トナー補給量は補給スクリュー１７の回転数に比例し、補給スクリュー１７の駆動時間を制御することによりトナー補給量を調整することができる。
【００１４】
一方、プリント枚数が図示しないカウンタにて常時カウントされており、所定のプリント枚数に達すると、トナーレベルセンサ（受光素子３２）の信号を無効にして補給信号をオンし（図３のタイミングｔ３，ｔ３’参照）、新たなトナーをホッパ１５から現像槽１１へ補給する。トナーの補給量は補給スクリュー１７の駆動時間で制御され、現像槽１１内のトナーが収容量の上限近傍まで繰り返して補給される。
【００１５】
新たなトナーと現像槽１１内の既存のトナーとの混合不足による濃度むらを抑制するため、新たなトナーは少量ずつ補給し（図３の時間ｔ４参照）、撹拌する時間を設けてから再び補給する動作を繰り返すことが好ましい。このように、所定のプリント枚数ごとに新たなトナーを収容量の上限近傍まで補給する制御を第２の補給制御と称する。なお、この第２の補給制御では、予め想定されている１枚のプリントに対する平均トナー消費量に基づいて、あるいは、画像データの画素カウンタのカウント値に基づいてトナー補給量（補給スクリュー１７の駆動時間）が制御される。
【００１６】
本実施例１によれば、トナーエンプティが検出されたときは新たなトナーを補給する一方、所定のプリント枚数ごとに新たなトナーを収容量の上限近傍まで補給するため、現像槽１１内の劣化トナーの比率が低下し、濃度の低下など画像品質の低下を抑制することができる。また、現像槽１１内での急激なトナーの劣化を抑制することができる。しかも、トナーを強制的に消費することはないので、トナーの消費量やランニングコストの増大を抑制することができる。
【００１７】
（実施例２、図４〜図６参照）
図４に本発明に係る画像形成装置の実施例２の要部を示す。この画像形成装置は図１に示した前記実施例１と基本的に同様の構成を備え、異なるのは、トナーレベルセンサをそれぞれ下限位置に配置した発光素子３１と受光素子３２及び上限位置に配置した発光素子３３と受光素子３４として、収容量の下限レベル及び上限レベルをそれぞれ検出するようにした点にある。従って、図４において図１と同じ部材、部分には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
画像形成動作の継続によってトナーが消費され、下限レベルセンサの受光素子３２にてトナーエンプティ信号が発せられると（図５のタイミングｔ１１参照）、補給信号がオンされ、補給スクリュー１７が所定時間ｔ１２だけ回転駆動され、新たなトナーがホッパ１５から現像槽１１へと定量補給される（第１の補給制御）。
【００１９】
一方、所定のプリント枚数に達すると、下限レベルセンサ（受光素子３２）の信号を無効にして上限レベルセンサ（受光素子３４）の信号に基づいて（このとき、上限レベルセンサはトナーを上限位置では検出することなくトナーエンプティ信号を発している）、補給信号をオンし（図６のタイミングｔ１３，ｔ１３’参照）、新たなトナーをホッパ１５から現像槽１１へ補給する。この場合も、前記実施例１で示したように、トナーを少量ずつ補給する（図６の時間ｔ１４参照）。
【００２０】
その後、上限レベルセンサ（受光素子３４）がトナーが収容量の上限まで補給されたことを検出すると（図６のタイミングｔ１５参照）、補給信号がオフされるとともに補給スクリュー１７の回転が停止され、新たなトナーの補給が完了する（第２の補給制御）。
【００２１】
本実施例２における作用効果は前記実施例１と同様である。ちなみに、実施例１，２における累積プリント枚数に対する画像のトナー濃度の変化を図７に示す。第２の補給制御を実行しない場合（図７の曲線Ａ参照）、画像のトナー濃度は大きく低下する。しかし、実施例１，２のごとく第２の補給制御を実行することにより（図７の曲線Ｂ参照）、プリント枚数が増加しても画像のトナー濃度は一定値を維持する。
【００２２】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００２３】
例えば、本発明は種々の画像形成装置、例えば、カラーやモノクロのプリンタ、複写機、ファクシミリなどに適用することができる。また、現像装置やトナーホッパの詳細な構造は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施例１の要部構成図であり、（Ａ）はトナー量が通常である状態を示し、（Ｂ）はトナーエンプティ状態を示し、（Ｃ）はトナーがフルに補給された状態を示している。
【図２】前記実施例１における第１の補給制御を示すチャート図である。
【図３】前記実施例１における第２の補給制御を示すチャート図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の実施例２の要部構成図であり、トナー量が通常である状態を示している。
【図５】前記実施例２における第１の補給制御を示すチャート図である。
【図６】前記実施例２における第２の補給制御を示すチャート図である。
【図７】前記実施例１，２における累積プリント枚数に対する画像のトナー濃度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１０…現像装置
１１…現像槽
１５…トナーホッパ
１７…補給スクリュー
２０…感光体ドラム
３１，３２…下限レベルセンサ
３３，３４…上限レベルセンサ
【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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