(57)【要約】【課題】現像装置に対して従来よりも高精度に現像剤を補給する。【解決手段】現像剤を収納する第１の容器と、第１の容器から現像剤を補給する補給手段と、補給手段により補給された現像剤を収納する第２の容器とを含む画像形成装置。本画像形成装置は、第２の容器に収納されている現像剤の消費量を画像の印字比率に基づいて推定する推定手段と、推定された消費量に応じて補給手段における現像剤の補給量を制御する制御手段とを含む。とりわけ、画像形成装置は、第２の容器に収納されている現像剤の残量を検知する残量検知手段と、検知された残量に応じて消費量を補正する補正手段とを含む。【選択図】図１
2007292803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置であって、
現像剤を収納する第１の容器と、
前記第１の容器から現像剤を補給する補給手段と、
前記補給手段により補給された現像剤を収納する第２の容器と、
前記第２の容器に収納されている現像剤の消費量を画像の印字比率に基づいて推定する推定手段と、
推定された前記消費量に応じて前記補給手段によって補給される現像剤の補給量を制御する制御手段と、
前記第２の容器に収納されている現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
検知された前記残量に応じて前記消費量または前記補給量を補正する補正手段と
を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の容器に収納されている現像剤の残量と、前記現像剤の消費量または前記補給量を補正するための補正値とを対応付けて記憶する記憶手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記残量検知手段は、
前記現像剤の残量が、予め定められた第１の残量レベル未満になったことを検出する第１の検出手段と
前記現像剤の残量が、前記第１の残量レベルよりも多い第２の残量レベルを超えたことを検出する第２の検出手段とを備え、
前記第１の残量レベル未満になったことが検出されると、推定された前記消費量よりも前記補給量が多くなるよう前記補正値を修正する第１の修正手段と、
前記第２の残量レベルを超えたことが検出されると、前記補給量が、推定された前記消費量よりも少なくなるよう前記補正値を修正する第２の修正手段と
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補正値が修正されたときは、該補正値が修正されてから特定の期間が経過するまでは、前記補正値のさらなる修正を抑制する抑制手段をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記抑制手段は、
前記補正値が修正されてから形成された画像の枚数をカウントするカウンタと、
カウントされた前記画像の枚数が特定の枚数に到達したか否かを判定する判定手段と
を含み、
前記抑制手段は、カウントされた前記画像の枚数が前記特定の枚数に到達していない場合に、前記補正値の修正を抑制することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
カウントされた前記画像の枚数を記憶する不揮発性の記憶手段をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記抑制手段は、
前記補正値が修正されてから補給された現像剤の量をカウントするカウンタと、
カウントされた前記現像剤の量が特定の量に到達したか否かを判定する判定手段と
を含み、
前記抑制手段は、カウントされた前記現像剤の量が前記特定の量に到達していない場合に、前記補正値の修正を抑制することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
カウントされた前記現像剤の量を記憶する不揮発性の記憶手段をさらに含む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】
画像形成装置から着脱可能なプロセスカートリッジであって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の前記第１の容器と、前記補給手段と、前記第２の容器と、前記第２の容器に収納されている現像剤の残量と前記現像剤の補給量を補正するための補正値とを対応付けて記憶する記憶手段とを含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
現像剤を収納する第１の容器と、
前記第１の容器から現像剤を補給する補給手段と、
前記補給手段により補給された現像剤を収納する第２の容器と、
を含む画像形成装置の制御方法であって、
前記第２の容器に収納されている現像剤の消費量を画像の印字比率に基づいて推定する推定工程と、
推定された前記消費量に応じて前記補給手段における現像剤の補給量を制御する制御工程とを含み、
さらに、
前記第２の容器に収納されている現像剤の残量を検知する残量検知工程と、
検知された前記残量に応じて前記消費量を補正する補正工程と
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を用いて画像を形成する画像形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、画像形成に使用される現像剤（例：トナー）を収納して補給するトナー補給容器を利用する。トナーがなくなると、トナー補給容器は交換される。
【０００３】
トナー補給容器（例：トナーホッパー）の現像剤は、現像容器（現像室）へと補給される。この場合、現像容器内のトナー残量が減るのに応じて、トナー補給容器から新たなトナーが現像容器へと補給される。
【０００４】
特許文献１によれば、現像剤溜り部内の現像剤の残量を検知し、検知された残量が予め定められた量以下となると、現像剤供給手段を駆動させて現像剤溜り部に現像剤を補給する画像形成装置が記載されている。特許文献２によれば、現像室内の現像剤の残量を検知し、検知された残量に応じて、一定量の現像剤を現像剤貯蔵部から現像室に補給する現像装置が記載されている。特許文献３によれば、現像装置内部の現像剤のレベルを検知し、現像装置内部の現像剤のレベルが一定となるように現像剤収納容器から現像剤を補給する画像形成装置が記載されている。
【特許文献１】特開平９−８０８９４号公報
【特許文献２】特開平１０−２０６４０号公報
【特許文献３】特開２００２−４０７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、現像容器内のトナー量はなるべく増減せずに常に一定レベルに維持されることが望ましい。トナー残量が増加したり、減少したりすると、残量が多いときに形成された画像と残量少ないときに形成された画像との間には濃度差が生じることがある。
【０００６】
また、トナー残量が一定とならない原因は、トナー補給量が多すぎたり、補給回数が少なすぎたりすることである。トナーを一度に多く補給することは好ましくない。なぜなら、現像容器内にあるトナーの帯電量と補給装置から補給されたトナーの帯電量とが揃わなくなり、濃度ムラや画像不良を発生させるからである。
【０００７】
現像装置の使用が進むと、この問題はさらに大きくなる。すなわち、現像容器内のトナーが劣化してくると、両トナーの帯電量の差はさらに大きくなるからである。最悪の場合、帯電量の高いトナーの周りに帯電量の低いトナーが静電凝集して大きなトナー塊となり、現像容器から記録材や画像形成装置本体内に落下する現象（ボタ落ち）も起こりうる。
【０００８】
一方、このような現象を避けるために、一回に補給するトナー量を少な目に設定することも考えられる。しかしながら、高い印字比率の画像が連続すると、トナーの消費量が大幅に増加することになり、トナー消費に補給が追いつかなくなる。こうなると、トナーを補給し続けているにもかかわらず現像容器内のトナー量は減少し、画像の一部が現像されない現象（画像白抜けなど）が発生しうる。
【０００９】
このような事情から、一回で補給されるトナー量は少なく、かつ、補給回数を多くすることが望ましい。そのためには、現像容器内のトナー残量を常時正確に読み取って適量を補給する必要がある。
【００１０】
特許文献１ないし３に記載された各方法では、単一のセンサを用いて、現像容器内のトナー残量を検知しているが、トナー残量を単一のセンサで正確に読み取ることは非常に困難である。なぜなら、単一のセンサを用いて補給する方法では、先述したように、閾値に対して一定量を補給することしかできないので、トナーの消費量がリアルタイムで変動すると正確にトナーを補給することができなくなるからである。
【００１１】
そこで、本発明は、現像装置に対して従来よりも高精度に現像剤を補給することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、現像剤を収納する第１の容器と、第１の容器から現像剤を補給する補給手段と、補給手段により補給された現像剤を収納する第２の容器とを含む画像形成装置において好適に実現される。画像形成装置は、第２の容器に収納されている現像剤の消費量を画像の印字比率に基づいて推定する推定手段と、推定された消費量に応じて補給手段における現像剤の補給量を制御する制御手段とを含む。とりわけ、画像形成装置は、第２の容器に収納されている現像剤の残量を検知する残量検知手段と、検知された残量に応じて消費量を補正する補正手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、現像剤の残量に応じて、補給量や、補給量を決定するために使用される消費量を補正することで、画像濃度等の変動によって消費量が変動したとしても、現像剤の残量を好適な値に維持しやすくなる。すなわち、現像剤の消費量を推定する手段や残量を検出するセンサを単独で使用する従来の方法と比較して、より高精度に現像容器内の現像剤量を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面及び実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００１５】
［実施例１］
［画像形成装置の概要］
図１は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。像担持体（以下、感光ドラムと称す。）１は、ドラム状の電子写真感光体である。帯電装置２は、感光ドラム１の表面を一様に帯電する。露光装置３は、画像情報に対応したレーザ光を感光ドラム１の表面に照射する。これにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００１６】
現像装置４は、現像剤を補給する現像剤補給装置（以下、トナーホッパーと称す。）５と、現像剤の消費量に応じてトナーホッパー５からの現像剤の補給量を制御する制御ユニット１０を備える。制御ユニット１０としては、例えば、ＣＰＵや専用の電気回路を用いることができる。制御ユニット１０は、画像形成装置本体に設けられていてもよいし、現像装置４に設けられていてもよい。また、制御ユニット１０の各機能が、画像形成装置本体と現像装置４とに分離されて設けられていてもよい。
【００１７】
本実施例では、便宜上、感光ドラム１の帯電電荷を負極性とする。画像情報に対応した静電潜像は、露光装置３からのレーザ光による露光によって、負極性の帯電電荷が減衰した部分に形成される。静電潜像は、感光ドラム１の回転に伴って、現像装置４が供給する現像剤（例：トナー）により可視化されてトナー像となる。なお、本実施例の現像方式としては、反転現像方式が採用されている。そのため、帯電電荷と同極性（負極性）のトナーが、感光ドラム１上で帯電電荷が減衰した部分（画像部）に付着する。
【００１８】
一方、不図示のカセットに収納された記録材Ｐは、給紙ローラ９によって感光ドラム１と、転写ローラ６とが当接する転写領域へと搬送される。感光ドラム１上のトナー像と記録材Ｐとが転写領域に至ると、転写領域に形成される転写電界により、トナー像が記録材Ｐ上に転写される。記録材Ｐに担持された未定着トナー像は、定着装置８の備えるヒートローラ８ａによる加熱、および、加圧ローラ８ｂによる加圧を受けて、記録材Ｐ上に可視画像として定着される。トナー像の転写を終了した感光ドラム１は、ブレード状のクリーニング装置７によって、残留トナーが除去される。
【００１９】
［現像装置の概要］
図２は、本実施例に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。現像装置４は、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。この構成によれば、現像装置の交換を容易に行うことができる。なお、現像装置４と感光ドラム１などを一体化して、プロセスカートリッジとしてもよい。
【００２０】
現像ローラ１１は、トナーを担持搬送し、感光ドラム１上の静電潜像を現像する現像剤担持体である。ブレード１２は、供給ローラ１３により供給されたトナーを規制して感光ドラム１上にトナーの層を形成する現像剤規制ユニットである。供給ローラ１３は、現像ローラ１１へトナーを供給する現像剤供給ユニットである。なお、本実施例で、供給ローラ１３は、現像剤の供給ユニット及び回収ユニットとして機能するが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、現像剤供給ユニットと現像剤回収ユニットとが、別個に設けられてもよい。撹拌パドル１４は、トナーホッパー５から補給されたトナーと現像容器１６内のトナーとを混合するために回動する現像剤撹拌ユニットである。
【００２１】
トナー残量検知センサ１５は、現像容器１６内のトナーの残量を検知する現像剤残量検知ユニットである。トナー残量検知センサ１５は、発光素子からなる発光部１５ａ、光が透過する窓部１５ｂ、受光素子からなる受光部１５ｃを有する。そして、撹拌パドル１４の回転に伴ってトナーの剤面が変化する際に、撹拌パドル１４が一回転する時間に対する光の透過時間の割合を測定し、撹拌領域における剤面の高さ情報を得ている。それゆえ、トナー残量検知センサ１５は、剤面の高さを検知するセンサであると理解されてもよい。
【００２２】
トナー残量検知センサ１５は、予め定められた第１の残量レベルγから、第１の残量レベルよりも多い第２の残量レベルδまでを検出可能範囲としている。この検出可能範囲がトナー面の制御レベルに対応している。第１の残量レベルγは、形成される画像の濃度が薄くなりすぎること原因で発生する画質の劣化（例：濃度ムラ）が生じない程度のレベルに設定されることが望ましい。また、第２の残量レベルは、残量の過多が原因で発生する画質の劣化（例：画像形成した転写材上のイメージの背景にうっすらとトナー像が見える画像劣化、トナーのボタ落ち）が生じない程度のレベルに設定されることが望ましい。各レベルは、画像形成装置ごとに経験的に決定されることになろう。
【００２３】
現像容器１６は、第１の容器であるトナーホッパー５から供給されたトナーを収納する第２の容器である。トナーホッパー５内には、トナーホッパー５から現像容器１６にトナーを補給するための補給ローラ５３と、トナーホッパー５内のトナーをほぐすための撹拌部材５４とが配置されている。そして、制御ユニット１０からの補給指令により、所定の駆動時間当たり一定量のトナーを現像装置４に補給できるように構成されている。
【００２４】
現像装置４には、不揮発性の記憶装置４０が設けられている。現像装置４が画像形成装置から取り外されると、記憶装置４０に対する画像形成装置本体からの電力の供給が停止されるが、記憶装置４０は、引き続き記憶内容を保持することができる。記憶装置４０には、例えば、現像容器１６に収納されている現像剤の残量と、現像剤の補給量または消費量を補正するための補正値とが対応付けて記憶されている。記憶装置４０は、非接触式のメモリタグ（ＩＣタグ、ＲＦＩＤタグ）などであってもよい。
【００２５】
［制御ユニットの概要］
図３は、実施例に係る制御ユニットの一例を示す図である。画像信号処理回路３０は、静電潜像の元となる画像データを画像信号に変換する回路である。パルス幅変調回路３１は、画像信号に応じて、画素ごとのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを発生する。レーザ駆動パルスは、露光装置３とＡＮＤゲート３３に供給される。ＡＮＤゲート３３の他端には、クロックパルス発振器３２が接続されている。
【００２６】
カウンタ３４は、画像の印字比率に対応するビデオ信号をカウントする係数回路である。ＣＰＵ３５は、カウントされた値に応じて画像の印字比率を決定し、さらに、印字比率に基づいて、現像容器１６に収納されている現像剤の消費量を推定する。ＣＰＵ３５は、推定された消費量に応じてトナーホッパー５における現像剤の補給量を制御する。また、ＣＰＵ３５は、トナー残量検知センサ１５によって検知された残量に応じて消費量を補正する。消費量が補正されれば、間接的に補給量が補正される。なお、ＣＰＵ３５は、消費量に基づいて決定された補給量を直接的に補正してもよい。ＣＰＵ３５は、後述する制御手順により、撹拌パドル１４の可動範囲内（γからδまで）にトナー面が保たれるように、トナーホッパー５からの補給量を制御する。補給ローラ５３が回転した回数とトータルの補給量とが概ね比例している。
【００２７】
［現像剤の消費量の推定処理について］
次に、静電潜像を現像する際に消費されるトナー量（消費量）を、静電潜像の画像印字比率に基づいて推定する方法について詳細に説明する。なお、本実施例の制御ユニットは、推定された消費量と、現像容器１６内の剤面の高さ（残量）とに応じて補給量を決定し、トナーホッパー５の動作を制御している。これにより、現像容器１６内のトナー残量が概ね一定に維持される。残量が概ね一定に維持されれば、現像剤の補給過多や残量不足に伴う濃度ムラやかぶりが低減されよう。
【００２８】
本実施例では、トナーの消費量を推定するために、カウンタ３４が、露光装置３へ出力されるビデオ信号のレベルを画素（ピクセル）ごとにカウントする。これは、ビデオカウント方式やピクセルカウント方式とよばれる消費量推定方式である。
【００２９】
図４は、実施例に係るビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。図４（ａ）に示すように、パルス幅変調回路３１は、相対的に高濃度の画素画像信号に対して、相対的に幅の広いレーザ駆動パルスＷを生成する。また、パルス幅変調回路３１は、相対的に低濃度の画素画像信号に対して、相対的に幅の狭いレーザ駆動パルスＳを生成する。さらに、パルス幅変調回路３１は、相対的に中濃度の画素画像信号に対して、中間の幅のレーザ駆動バルスＩを生成する。
【００３０】
パルス幅変調回路３１から出力されたレーザ駆動パルスは露光装置３に供給される。露光装置３は、パルス幅に対応する時間だけ半導体レーザを発光させる。したがって、半導体レーザは高濃度画素に対してはより長い時間にわたり駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間にわたり駆動される。そのため、感光ドラム１は、高濃度画素に対しては主走査方向においてより長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向においてより短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なることになる。したがって、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するトナー消費量よりも多くなる。なお、図４（ｄ）は、低、中、高濃度画素の静電潜像の形状Ｌ、Ｍ、Ｈを模式的にそれぞれ示した。
【００３１】
図４（ｂ）は、ＡＮＤゲート３３の他端に入力されるクロックパルスが示されている。クロックパルスは、クロックパルス発振器３２により生成されたものである。図４（ｃ）が示すように、ＡＮＤゲート３３からは、レーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。クロックパルス数は、画像ごとにカウンタ３４によって積算される。ＣＰＵ３５は、カウンタ３４の積算値（ビデオカウント値またはピクセルカウント数）に応じて、画像印字比率を決定する。さらに、ＣＰＵ３５は、画像印字比率に基づいてトナーの消費量を算出し、トナーホッパー５を必要時間だけ駆動して現像容器１６にトナーを補給する。このように、カウンタ３４及びＣＰＵ３５により消費量算出ユニットが構成されている。なお、ビデオカウント値は、トナー像を形成するために現像装置４で消費されるトナーの消費量にほぼ対応しているため、ＣＰＵ３５は、ビデオカウント値に基づいてトナーの消費量を算出してもよい。この場合は、印字比率を決定する手間を省けるだろう。
【００３２】
一般に、ビデオカウント値が大であれば、トナーホッパー５の駆動時間は相対的に長い時間となる。一方、ビデオカウント値が小であれば、トナーホッパー５の駆動時間は相対的に短い時間となる。
【００３３】
ビデオカウント値に基づくトナー補給によって現像容器１６内のトナー量は一定に保てるが、実際は同じ画像に対するトナーの消費量が画像濃度の変動によって微妙に変わってくる。画像が濃く出ているときは、推定されたトナー消費量よりも実際のトナー消費量が多めになっている。一方、画像が薄く出ているときは、推定されたトナー消費量よりも実際のトナー消費量が少なめになっている。このような状態で、ビデオカウント値や印字比率に基づいてトナー補給を続けていると、現像容器内のトナー量が予想以上に増加あるいは減少してしまう。それゆえ、本実施例では、消費量の推定手段（ＣＰＵ３５）と、現像容器１６内のトナー量を検知するトナー残量検知センサ１５とを併用することで、補給量を好適に補正している。
【００３４】
上述したようにトナー残量検知センサ１５は、現像容器１６内の少なくとも２つの残量レベルを検知できる。ＣＰＵ３５は、剤面（残量）が第１のレベルγ以下に減少したことを検知すると、推定された消費量よりも補給量が多くなるように補正する。一方、剤面が第２のレベルδ以上に増加したことを検知すると、ＣＰＵ３５は、推定された消費量より補給量が少なくなるよう補正する。これにより、画像印字比率から推定される消費量が、濃度変動などによって実際の消費量と乖離したとしても、トナーの残量を好適な量に維持できる。なお、ＣＰＵ３５は、剤面が第１のレベルγと第２のレベルδの間にある場合、特に補給量を補正する必要はない。
【００３５】
［制御フロー］
図５は、実施例に係る画像形成装置のトナー補給動作の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ３５は、画像形成装置本体の電源がＯＮされたことを検知すると（ステップＳ１）、所定の立ち上げ準備を行いスタンバイ状態（ステップＳ２）へ移行する。ＣＰＵ３５は、プリントの開始を意味するプリント信号が入力されたことを検知すると（ステップＳ３）、プリント動作を開始する（ステップＳ４）。これにより、感光ドラム１、帯電装置２、露光装置３などが順次起動する。
【００３６】
現像装置４は、現像タイミングが来るまで止まったまま待機しており、現像を行うときのみ現像ローラ１１が回転する（ステップＳ５）。現像ローラ１１の回転と同時に撹拌パドル１４が回転して現像剤の撹拌を開始する。
【００３７】
現像ローラ１１の回転が落ち着く時間を見計らって、ＣＰＵ３５は、露光装置３を作動させて潜像を感光ドラム１に形成する（ステップＳ６）。また、ＣＰＵ３５は、カウンタ３４により、ビデオカウント値の取得を開始する（ステップＳ７）。
【００３８】
ここで、ＣＰＵ３５は、記憶装置４０と通信して、直前のプリント時に書き込まれた補正値Ｘと、トナー残量検知の実行判断値Ｙ、およびビデオカウントの積算値Ｚを読み出す（ステップＳ８）。
【００３９】
ここで、補正値Ｘは、推定された消費量または、消費量に基づいて決定された補給量を補正するための係数である。判断値Ｙは、トナー残量の検知動作の実行可否を決定するための値である。とりわけ、判断値Ｙは、トナー残量の検知に応じて補正値Ｘが修正されると、補正値が修正されてから特定の期間が経過するまでは、補正値のさらなる修正を抑制するために使用される。修正された補正値Ｘがトナー残量に反映されるには、ある程度の応答時間が必要になるからである。判断値Ｙは、例えば、経過時間、印刷枚数または補給されたトナー量の積算値などである。積算値Ｚは、カウンタ３４のカウント値である。なお、判断値Ｙをカウントするためのカウンタを設けてもよい。このカウンタは、ＣＰＵ３５によって実現されてもよい。
【００４０】
ＣＰＵ３５は、読み出した判断値Ｙが、残量検知を抑制すべき値（例：０以外の値）となっているか否かを判定する（ステップＳ９）。判断値Ｙが、残量検知を抑制すべき値であれば、トナー残量検知をスキップして、１枚プリントするごとにＹを１だけ減算する（ステップＳ１０）。判断値Ｙが残量検知を抑制するような値でなければ（例：Ｙ＝０）、ＣＰＵ３５は、トナー残量検知センサ１５を作動させ（ステップＳ１１）、現像容器１６内の剤面の高さ（残量）を測定する（ステップＳ１２）。
【００４１】
なお、トナー残量検知センサ１５は、現像剤の残量が、予め定められた第１の残量レベルγ未満になったことを検出する第１のセンサと、現像剤の残量が、第２の残量レベルδを超えたことを検出する第２のセンサとを備えていてもよい。
【００４２】
ＣＰＵ３５は、剤面の高さが第１の残量レベル未満であるか、第２のレベルを超えているか、または、その中間であるかを判定する（ステップＳ１３）。例えば、剤面の高さが第１の残量レベル未満であれば、センサ１５からＨｉ信号がＣＰＵ３５に出力される。剤面の高さが第２の残量レベルを超えていれば、センサ１５からＬｏｗ信号がＣＰＵ３５に出力される。剤面の高さが中間レベルであれば、補正値Ｘの修正は必要ないので、ステップＳ１８に進む。
【００４３】
一方、剤面の高さが第２の残量レベルを超えていれば、トナーの消費量が予想より少ないことを意味している。よって、ステップＳ１６に進み、ＣＰＵ３５は、推定された消費量を元に算出される補給量が、通常よりも少なくなるように補正値Ｘを修正する。
【００４４】
また、剤面の高さが第１の残量レベル未満であれば、トナーの消費量が予想より多いことを意味している。よって、ステップＳ１５に進み、ＣＰＵ３５は、補給量が通常よりも多くなるように補正値Ｘを修正する。
【００４５】
そして、補正値Ｘを修正したときは、ＣＰＵ３５が、トナー残量検知の実行判断値Ｙに１００を代入する（ステップＳ１７）。上述したように判断値Ｙは、補正値Ｘが修正された後の特定期間においてトナー残量の検知を抑制するためのパラメータである。例えば、補正値Ｘが修正されてからの画像形成枚数が特定枚数（例：１００枚）になるまでは、トナー残量の検知が抑制される。最終的には、補正値Ｘのさらなる修正が抑制される。
【００４６】
上述したように、補正値Ｘが修正されたことでトナーの補給量が正しい方向に修正されたとしても、現像容器１６における剤面に反映されるまでには多少の時間が必要となる。例えば、補正値Ｘを小さく修正した直後のプリント時にトナー残量検知を行っても、直ちに剤面が変化するわけではない。もし、この時点でトナー残量を検知してしまえば、再び、残量過多が検知されるため、補正値Ｘがさらに小さく修正されしてしまう。このような修正が繰り返されてしまうと、補正値Ｘは必要以上に小さく修正されてしまうため、残量の減少が一気に進んでしまう。これでは、トナーの残量を一定の値に維持することは困難となる。もちろん、補正値Ｘがプラス方向に修正されるときにも類似した問題が生じる。
【００４７】
そこで、トナー残量検知の実行判断値Ｙを導入することで、補正値Ｘが修正された後の特定期間は、トナー残量検知を抑制することで、補正値Ｘが不必要に修正されることを回避している。
【００４８】
ステップＳ１８において、ＣＰＵ３５は、消費量に相当する積算値Ｚと、その補正値Ｘとに基づいてトナーの補給量を決定する。ＣＰＵ３５は、決定された補給量に応じた時間だけトナーホッパー５を駆動させることで、トナーを補給する（ステップＳ１９）。
【００４９】
ここで、補給量Ｔの具体的な決定方法の一例を示す。感光ドラム１上のトナーの載り量をＡ、記録材Ｐの面積をＳ、画像印字比率をＲ、補正値をＸとする。この場合、補給量Ｔは次式から算出できる。
【００５０】
Ｔ＝Ａ×Ｓ×Ｒ×Ｘ
ここで、具体的な数値を用いて補給量の決定方法を説明する。
【００５１】
（ｉ）Ａ＝０．６ｍｇ／ｃｍ２、Ｓ＝２１．０×２９．７ｃｍ２（Ａ４サイズの場合）、Ｘ＝１．０とすると、
印字比率１００％の場合、補給量Ｔは、
０．６×２１．０×２９．７×１．００×１．００＝３７４ｍｇ
となる。
【００５２】
また、印字比率５％の場合、補給量Ｔは、
０．６×２１．０×２９．７×０．０５×１．００＝１９ｍｇ
となる。
【００５３】
（ｉｉ）Ｘ＝０．９５とすると、
印字比率１００％の場合、補給量Ｔは、
０．６×２１．０×２９．７×１．００×０．９５＝３５６ｍｇ
となる。
【００５４】
印字比率５％の場合、補給量Ｔは、
０．６×２１．０×２９．７×０．０５×０．９５＝１８ｍｇ
となる。
【００５５】
（ｉｉｉ）Ｘ＝１．０５とすると、
印字比率１００％の場合、補給量Ｔは、
０．６×２１．０×２９．７×１．００×１．０５＝３９３ｍｇ
となる。
【００５６】
印字比率５％の場合、補給量Ｔは、
０．６×２１．０×２９．７×０．０５×１．０５＝２０ｍｇ
となる。
【００５７】
さて、潜像形成が終わると、ＣＰＵ３５は、露光装置３を停止させる（ステップＳ２０）。また、ＣＰＵ３５は、カウンタ３４から積算値Ｚを取得する（ステップＳ２１）。ＣＰＵ３５は、今回のプリント中に更新された補正値Ｘ、判断値Ｙおよび積算値Ｚを記憶装置４０に書き込み（ステップＳ２２）、現像装置４の動作を停止させる（ステップＳ２３）。
【００５８】
最後に、ＣＰＵ３５は、ジョブが終了したかどうかを判定する（ステップＳ２４）。まだジョブが終了していなければ、ステップＳ５に戻る。一方、ジョブが終了したのであれば、スタンバイ状態（ステップＳ２）に戻る。
【００５９】
図６は、実施例１に係る画像形成装置の現像容器内におけるトナー残量の推移の一例を示すグラフである。縦軸は、現像容器１６内のトナー残量を示している。横軸は、画像形成枚数を示している。
【００６０】
本実施例における諸条件は、現像容器１６内のトナー残量を６０ｇと想定している。また、トナー残量検知センサ１５は、残量が５０ｇ以下となるとトナーレベルＬｏｗ信号を出力し、残量が７０ｇ以上となるとトナーレベルＨｉ信号を出力するように調整されている。ＣＰＵ３５は、Ｈｉ信号を受信すると、補給量を５％だけ低下させる（Ｓ１７）。また、ＣＰＵ３５は、Ｌｏｗ信号を受信すると、補給量５％だけ上昇させる（Ｓ１６）。
【００６１】
図７は、比較例におけるナー残量の推移を示すグラフである。比較例では、トナーの残量だけに基づいて補給量を設定している。図６と同様に、縦軸は、現像容器１６内のトナー残量を示している。横軸は、画像形成枚数を示している。
【００６２】
本実施例に係る画像形成装置では、推定された消費量から補給量を決定する際に、残量に応じて消費量または補給量を補正している。そのため、現像容器１６内のトナー量が急激に変動をすることはなく、常に残量が一定のレベルに維持されている。それに対して、比較例では、残量が急激に増減しているため、好ましくない。
【００６３】
すなわち、本実施例では、比較例のように一度に多量のトナーが補給されることがない。本実施例では、少量ずつトナーが補給されるため、現像容器１６内で充分にトナーが撹拌されるため、現像容器１６内の既存のトナーと補給された新規のトナーとの帯電量の差が小さくなる。これにより、濃度ムラ、画像形成した転写材上のイメージの背景にうっすらとトナー像が見える画像劣化、トナーのボタ落ちの発生回数が比較例よりも削減されると考えられる。
【００６４】
なお、上述の実施形態では、判断値Ｙをプリント枚数にしたがって減算しているが、判断値Ｙの初期値を０として（Ｓ１７）、枚数を順次加算していってもよい。この場合、ステップＳ９では、判断値Ｙが特定の閾値（例：１００枚）に達しているか否かが判定されることになろう。
【００６５】
以上説明したように本実施例によれば、推定された現像剤の消費量に応じて現在の補給量を決定する際に、現像剤の残量（現像剤の表面の高さ）に応じて補給量を補正することで、より精度の高いトナー補給制御を実現できる。すなわち、濃度変動によって、推定された消費量と実際の消費量とが乖離しても、補給量を好適に補正することで、残量を概ね一定に維持できる。その結果、本実施例では、消費量の推定手段や残量検知手段を単独で用いる場合と比較し、より高精度に現像容器内のトナー量を制御できる。さらに、現像容器内の現像剤の残量を常に一定に維持できることで、画像品質を維持できるようになる。すなわち、濃度ムラ、画像形成した転写材上のイメージの背景にうっすらとトナー像が見える画像劣化、トナーのボタ落ちの発生回数が従来よりも削減されよう。
【００６６】
また、本実施例では、現像剤の残量と補正値とを対応付けて記憶する記憶装置４０を設けている。これにより、画像形成装置の電源がＯＦＦにされたり、トナーホッパー５や現像装置４が交換されたりしても、現像装置４にとって固有の補正値Ｘが適用されるため、補給量が常に好適な値に決定されよう。
【００６７】
検知センサ１５は、現像剤の残量が予め定められた第１のレベルγ未満になったことを検出する第１の検出センサと、残量がγよりも多い第２のレベルδを超えたことを検出する第２の検出センサとを内包してもよい。そして、ＣＰＵ３５は、残量がγ未満になったことをセンサ１５が検出すると、推定された消費量よりも補給量Ｔが多くなるよう、補正値Ｘを修正する。また、ＣＰＵ３５は、残量がδを超えたことをセンサ１５が検出すると、推定された前記消費量よりも補給量が少なくなるよう、補正値Ｘを修正する。このように、補正値Ｘは絶えず微修正されるため、プリントが進むにしたがって、補正値Ｘがその現像装置固有の最適な値へと収束しうる利点がある。
【００６８】
また、ＣＰＵ３５は、補正値Ｘが修正されたときは、補正値Ｘが修正されてから特定の期間が経過するまでは、補正値のさらなる修正を抑制する。例えば、補正値Ｘが修正されてから形成された画像の枚数が特定枚数に到達していなければ、ＣＰＵ３５は、補正値のさらなる修正を抑制する。これにより、補正値Ｘが必要以上に繰り返し修正されてしまうことによる弊害を抑制できる。
【００６９】
トナー残量検知の実行判断値（例：画像の形成枚数）Ｙも、現像装置４の記憶装置４０が保持しているので、画像形成装置の電源がＯＦＦにされても、ＣＰＵ３５は、トナー残量検知の実行可否を正しく判断できよう。
【００７０】
なお、消費量に相当するビデオカウントの積算値Ｚは、画像形成が終了（即ち露光装置の動作が終了）するまで取得できない。そのため、通常であれば、画像形成終了後も現像装置を回転させてトナー補給を行わなくてはならない。しかしながら、本実施例では、積算値Ｚを現像装置の記憶装置４０に記憶させておくことで、次のプリント時には、記憶装置４０の積算値Ｚを用いることで、補給量を計算することが可能となる。したがって、露光装置３の動作終了を待たずに、ＣＰＵ３５は、補給量を計算できることになる。つまり、画像形成が終了すると直ちに現像装置４を停止できるので、現像装置４の回転を必要最小限に留めることも可能となる。これにより、トナーや構成部品の劣化を必要最小限に抑えることができるというさらなる効果もある。
【００７１】
なお、本実施例の画像形成装置を用いて、現像装置の寿命である３万枚の印字試験を実行したところ、濃度ムラ、かぶり、ボタ落ちは発生せず、良好な画像を維持することを確認できた。
【００７２】
［実施例２］
上述した実施例では、プリント枚数に基づいて補正値の修正を抑制していた。すなわち、トナー残量検知の実行可否を判断する際に、判断値Ｙとしてプリント枚数を採用していた。しかしながら、本発明はこれに限定されることはない。例えば、トナー補給量に基づいて、補正値の修正を抑制してもよい。
【００７３】
すなわち、ＣＰＵ３５は、判断値Ｖとしてトナー補給量を記憶装置４０に記憶して、補正値Ｘが修正されてから特定期間が経過するまでは、トナー残量検知を禁止してもよい。
【００７４】
図８は、実施例に係るトナー補給動作の他の例を示すフローチャートである。なお、既に説明した個所には同一の参照符号を付すことで、説明を簡略化する。
【００７５】
より具体的には、図５におけるＳ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１７、Ｓ２２が、図８ではＳ８’、Ｓ９’、Ｓ１０−１およびＳ１０−２、Ｓ１７’、Ｓ２２’へと変更さている。そのため、変更箇所を中心に説明する。
【００７６】
ステップＳ８’において、ＣＰＵ３５は、記憶装置４０と通信して、直前のプリント時に書き込まれた補正値Ｘと、判断値Ｖ、積算値Ｚを読み出す（ステップＳ８’）。判断値Ｖは、トナー補給量に相当する。なお、判断値Ｖをカウントするためのカウンタを設けてもよい。このカウンタは、ＣＰＵ３５によって実現されてもよい。
【００７７】
ステップＳ９’において、ＣＰＵ３５は、判断値Ｖが、補正値の修正を抑制すべき値となっているか否かを判定する。すなわち、Ｖ≦０でなければ、補正値の修正を抑制するために、トナー残量の検知をスキップして、ステップＳ１０−１に進む。
【００７８】
ステップＳ１０−１において、ＣＰＵ３５は、消費量に相当する積算値Ｚと、補正値Ｘとに基づいて補給量Ｔを決定する。次に、ステップＳ１０−２に進み、ＣＰＵ３５は、判断値Ｖから補給量Ｔを減算する。その後、ステップＳ１９に進む。これにより、補正値Ｘは、頻繁に修正されなくなるため、トナーの残量が急激に増減する問題を回避できる。
【００７９】
一方、ステップＳ９’において、補正値Ｘの修正を抑制しない（例：Ｖ≦０）と判定されると、ステップＳ１１に進む。なお、ステップＳ１７’で、ＣＰＵ３５は、補正値Ｘを修正したことに伴い、判断値Ｖを初期化する。例えば、判断値Ｖに３０００［mg］が代入される。
【００８０】
すなわち、本実施例では、３０００［mg］に相当するトナーの補給が完了すると、補正値の修正が再び許容されるようになる。なお、３０００［mg］は、一例にすぎない。補正値Ｘが修正されるべき特定期間は、画像形成装置ごとに異なることが予想される。したがって、この特定期間に応じて、判断値Ｖは決定されるべきであろう。ステップＳ２２’では、補正値Ｘ、積算値Ｚに加え、判断値Ｖが記憶装置４０に記憶される。
【００８１】
図８によれば、トナー補給量Ｔを計算するステップが、２つ（ステップＳ１０−１とＳ１８）存在するが、これは便宜上２つになっているにすぎない。両ステップにおいて、計算方法や得られるトナー補給量Ｔの値は同一である。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、判断値Ｖを補給量にしたがって減算しているが、判断値Ｖの初期値を０として、補給量を順次積算していってもよい。この場合、ステップＳ９’では、判断値Ｖが特定の閾値（例：３０００［mg］）に達しているか否かが判定されることになろう。
【００８３】
本実施例によれば、補正値が修正されてから補給された現像剤の量をカウントし、カウントされた現像剤の量が特定の量に到達した場合には、ＣＰＵ３５が、補正値の修正を抑制する。これにより、所定量のトナーが確実に補給されてから、補正値を修正できる。これにより、急激な残量の変動を抑制できることになり、画質を維持しやすくなる。
【００８４】
また、不揮発性の記憶装置４０に、カウントされた現像剤の量（例：判断値Ｖ）を記憶することで、画像形成装置の電源がＯＦＦにされたり、現像装置の交換等あったりしても、好適に補正値の修正を抑制できる。
【００８５】
［他の実施例］
上述した実施例では、説明の便宜上、モノクロ方式の画像形成装置について説明したが、本発明の技術思想は、色の異なる複数の現像剤を使用するカラー方式の画像形成装置にも適用できる。とりわけ、カラー方式の画像形成装置においては、多色の画像が一枚の記録材上に多重転写されるため、モノクロ方式の画像形成装置と比較し、画像形成した転写材上のイメージの背景にうっすらとトナー像が見える画像劣化や濃度ムラの許容度が低い。したがって、本発明のトナー補給方法は、このようなフルカラー画像形成装置において、より好適に用いることができる。
【００８６】
ところで、感光ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装置７とが一体となり、いわゆるプロセスカートリッジとして現像装置４が提供されても良い。プロセスカートリッジは、所定の使用量（寿命）に達すると、画像形成装置本体から取り外されて交換される。これにより、メンテナンス性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本実施例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】本実施例に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】実施例に係る制御ユニットの一例を示す図である。
【図４】実施例に係るビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。
【図５】実施例に係る画像形成装置のトナー補給動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施例１に係る画像形成装置の現像容器内におけるトナー残量の推移の一例を示すグラフである。
【図７】比較例におけるナー残量の推移を示すグラフである。
【図８】実施例に係るトナー補給動作の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１  感光ドラム
２  帯電手段
３  露光装置（レーザ照射手段）
４  現像装置
５    トナーホッパー
８  定着装置
１１  現像ローラ
１２  ブレード
１３  供給ローラ
１４  撹拌パドル
１５  トナー残量検知手段
１６  現像容器
３０  画像処理回路
３１  パルス幅変調回路
３２  クロックパルス発振器
３３  ゲート
３４  カウンタ
４０  記憶装置
５３  補給ローラ
５４  撹拌部材
Ｐ  記録材
【図１】
2007292803.tif 000003
【図２】
2007292803.tif 000004
【図３】
2007292803.tif 000005
【図４】
2007292803.tif 000006
【図５】
2007292803.tif 000007
【図６】
2007292803.tif 000008
【図７】
2007292803.tif 000009
【図８】
2007292803.tif 000010