(57)【要約】 【課題】現像器内トナーの流動性が変動しても現像器内トナー量を一定化するようにトナー補給して、現像器内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋状ノイズ等の画像ノイズの抑制された画像を形成する。【解決手段】像担持体１に静電潜像を形成し、これを現像器４で現像してトナー像を形成できる画像形成装置。現像器４内トナー量を検出するトナー量検出装置４８及び現像器４へのトナー補給装置４０を備えている。トナー補給は、少なくともトナー量検出装置４８により把握される現像器内トナー量をトナー劣化度に応じて補正し、補正後トナー量から導かれる不足トナー量をトナー補給装置４０に補給させる。【選択図】図５
2009080185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は２以上の静電潜像担持体及び該各静電潜像担持体に対応させて設けられた現像器を有しており、該各現像器は、対応する静電潜像担持体上に成形される静電潜像を現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、
少なくとも一つの現像器に対応して設けられ、該現像器内トナー量を検出するためのトナー量検出手段及び該現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、
該トナー補給装置に対応現像器へのトナー補給を行わせるトナー補給制御部とを備えており、
該トナー補給制御部は、前記トナー補給装置によるトナー補給対象の現像器について少なくとも前記トナー量検出手段の検出出力に基づいて該現像器内の補正前トナー量を把握し、該現像器内トナーの劣化を左右する要素のうち予め定めた要素に基づいて該現像器内トナーの劣化度を求め、該求めたトナー劣化度に応じて該補正前トナー量を補正し、予め定められた該現像器内目標トナー量から該補正後トナー量を差し引いた不足トナー量を該トナー補給装置から該現像器へ補給させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー補給制御部は、予め定めたタイミングで、前記補正前トナー量を把握すること、現像器内トナー劣化度を求めること、該求めたトナー劣化度に応じて該補正前トナー量を補正すること、前記目標トナー量から該補正後トナー量を差し引いた不足トナー量を前記トナー補給装置から該現像器へ補給させることを行う請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記予め定めたタイミングは、予め定めた枚数の画像形成終了ごとのタイミングである請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー補給制御部は、前記トナー補給装置によるトナー補給対象の現像器について少なくとも前記トナー量検出手段の検出出力に基づいて該現像器内の補正前トナー量を把握するにあたり、該トナー量検出手段の検出出力のみに基づく現像器内トナー量が該現像器周囲の温度及び湿度のうち少なくとも一方に基づいて前補正された状態で把握する請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー補給制御部は、前記トナーの劣化度を、現像器のトナー消費量及び該現像器へトナーを補給するトナー補給装置における補給トナー残量とに基づいて求めた該現像器内の残トナー量と該現像器モータの駆動積算時間とに基づいて求める請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー補給制御部は、前記現像器のトナー消費量を、消費パラメータと現像器周囲の温度及び湿度のうち少なくとも一方とに基づいて求め、該消費パラメータは、画像形成における印字率、画像形成装置のシステム速度、現像器モータ駆動積算時間及びかぶり係数に基づいて求める請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー補給制御部は、前記トナー補給装置における補給トナー残量を、該トナー補給装置の正規の収容補給トナー量から該トナー補給装置による前記現像器へのトナー補給量を差し引いてもとめ、その際、該トナー補給量は、該トナー補給装置におけるトナー補給モータの単位駆動時間あたりのトナー補給量に該トナー補給モータの駆動積算時間を乗じて算出する請求項５又は６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、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の、電子写真方式や静電記録方式等による画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体のような静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に画像露光装置から形成しようとする画像に応じた露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器により現像して可視トナー像を形成できる。通常、該可視トナー像は被転写体に転写される。
【０００３】
静電記録方式の画像形成装置では、静電記録用誘電体のような静電潜像担持体の表面を帯電装置で帯電させ、該帯電域に静電記録装置にて、形成しようとする画像に応じた静電記録を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器により現像して可視トナー像を形成できる。通常、該可視トナー像は被転写体に転写される。
【０００４】
いずれの方式の画像形成装置の場合も、前記被転写体は、モノクロ画像形成装置では、通常記録紙等の記録媒体であり、転写されたトナー像は該記録媒体に定着される。カラー画像形成装置では、該被転写体は、一般的には、１次的には中間転写体であり、中間転写体に１次転写されたトナー像は、さらに記録媒体に２次転写され、定着される。
【０００５】
いずれの画像形成装置においても、現像器内のトナーが消費により減ってきたとき、これを放置したまま現像を続けると、画像かすれが生じたり、現像器内のトナー量分布が不均一化して筋むら状画像ノイズが発生したりする。
【０００６】
そのため、現像器には、通常、現像器内トナー量を検出する手段を設け、該トナー量検出手段の検出出力に基づいてトナー補給装置から現像器へ不足分トナーを補給させ、現像器内トナー量を一定化することが提案されている。
【０００７】
現像器内トナー量の検出についてはこれまで種々提案され、実用化されており、例えば特開平７−１６００７３号公報には、トナーとキャリアを含む現像剤を用いる二成分現像器において、現像器内トナー濃度を濃度検出手段で検出して現像器内トナー量を把握することが記載されている。また、特開２００４−１８４６９８号公報には、発光部と受光部とを含み、発光部から現像器の現像剤担持体へ照射されて反射されてくる光を受光部で検出することによりトナー濃度を検出して現像器内トナー量を把握することが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１６００７３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、現像器内トナーは、画像形成装置の使用履歴等に応じて流動性が変動する。例えば、低カバレッジの画像、換言すれば低印字率の画像（画像形成可能領域に占めるトナーが付着した画素数の割合が低い画像）を何枚も形成し続けると、画像形成枚数の割りにはトナー消費量は少なく済むので、現像器内で同じトナーが現像器駆動に伴い繰り返しストレスを受け、それによりトナー劣化がはやく進行する。
【００１０】
そしてトナーの劣化の度合に応じて現像器内トナーの流動性が変動し、現像器内に同じ量のトナーがあっても、その劣化度合の違いによる流動性の違いによりトナー量検出手段の出力が異なってきて、トナー量検出手段の検出精度が低くなる。その結果、トナー検出手段の検出出力にそのまま基づいてトナーを補給すると、現像器内トナー量が一定化せず、ばらつき、ひいては画像濃度低下、筋ムラ等の画像ノイズが発生する。
【００１１】
このような現象は、現像器タイプの違いがあっても、一般的にそうであるように、現像器内でトナーが流動する現像器においてみられ、特に、現像器内でトナーを積極的に循環攪拌する現像器では、トナー流動性の変動によるトナー量検出手段出力のバラツキがみられる。
【００１２】
そこで本発明は、１又は２以上の静電潜像担持体及び該各静電潜像担持体に対応させて設けられた現像器を有しており、該各現像器は、対応する静電潜像担持体上に成形される静電潜像を現像してトナー像を形成できる画像形成装置であって、少なくとも一つの現像器について、現像器内トナーの流動性が変動しても現像器内トナー量を一定化させるように該現像器へのトナー補給を制御でき、それにより、現像器内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋むら等の画像ノイズをそれだけ抑制することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため本発明は、
１又は２以上の静電潜像担持体及び該各静電潜像担持体に対応させて設けられた現像器を有しており、該各現像器は、対応する静電潜像担持体上に成形される静電潜像を現像してトナー像を形成できる画像形成装置であり、
少なくとも一つの現像器に対応して設けられ、該現像器内トナー量を検出するためのトナー量検出手段及び該現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、
該トナー補給装置に対応現像器へのトナー補給を行わせるトナー補給制御部とを備えており、
該トナー補給制御部は、前記トナー補給装置によるトナー補給対象の現像器について少なくとも前記トナー量検出手段の検出出力に基づいて該現像器内の補正前トナー量を把握し、該現像器内トナーの劣化を左右する要素のうち予め定めた要素に基づいて該現像器内トナーの劣化度を求め、該求めたトナー劣化度に応じて該補正前トナー量を補正し、予め定められた該現像器内目標トナー量から該補正後トナー量を差し引いた不足トナー量を該トナー補給装置から該現像器へ補給させる画像形成装置を提供する。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置によると、トナー量検出手段及びトナー補給装置が設けられた現像器は、現像器内トナーが静電潜像担持体上の静電潜像の現像に消費されて減ってくると、現像器内トナー量を一定化して形成画像を安定化させるために、トナー補給制御部の指示のもとにトナー補給装置からトナーが補給される。
【００１５】
このときトナー補給制御部は、トナー量検出手段の検出出力に基づいてトナー補給装置に不足トナーを補給させるのであるが、トナー量検出手段の検出出力をもって直ちに現像器内トナー量を把握するのではない。
【００１６】
現像器内トナーの劣化の度合に応じて現像器内トナーの流動性が変動し、現像器内に同じ量のトナーがあっても、その劣化度合の違いによる流動性の違いによりトナー量検出手段の出力が異なってきて、トナー量検出手段の検出精度が低くなることに対処するため、トナー補給制御部は、トナー補給装置によるトナー補給対象の現像器について少なくともトナー量検出手段の検出出力に基づいて該現像器内の補正前トナー量を把握する。さらに、該現像器内トナーの劣化を左右する要素のうち予め定めた要素に基づいて該現像器内トナーの劣化度を求める。そして、該求めたトナー劣化度に応じて該補正前トナー量を補正し、予め定められた該現像器内目標トナー量から該補正後トナー量を差し引いた不足トナー量を該トナー補給装置から該現像器へ補給させる。
【００１７】
かくして、現像器内トナーの流動性が変動しても現像器内トナー量を一定化させるように該現像器へのトナー補給を制御でき、それにより、現像器内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋むら等の画像ノイズをそれだけ抑制することができる。
【００１８】
前記トナー補給制御部は、予め定めたタイミングで、前記補正前トナー量を把握すること、現像器内トナー劣化度を求めること、該求めたトナー劣化度に応じて該補正前トナー量を補正すること、前記目標トナー量から該補正後トナー量を差し引いた不足トナー量を前記トナー補給装置から該現像器へ補給させることを行うことができる。
かかる予め定めたタイミングとしては、例えば、予め定めた枚数の画像形成終了ごとのタイミングを例示できる。
【００１９】
トナー量検出手段の検出出力を左右する現像器内トナーの流動性は周囲環境（温度及び湿度のうち少なくとも一方）の影響も受ける。そこで、前記トナー補給制御部は、前記トナー量検出手段の検出出力に基づいて現像器内の補正前トナー量を把握するにあたり、該トナー量検出手段の検出出力のみに基づく現像器内トナー量が該現像器周囲の温度及び湿度のうち少なくとも一方に基づいて前補正（プレ補正）された状態で把握してもよい。
【００２０】
前記現像器内トナーの劣化を左右する要素としては、大別すると、現像器のトナー消費量、該現像器へトナーを補給するトナー補給装置の補給トナー残量（換言すればトナー補給装置によるトナー補給量）、それらに基づいて求められる現像器内の残トナー量、現像器モータの駆動積算時間等を例示できる。
前記トナー補給制御部は、例えば、前記トナーの劣化度を、現像器のトナー消費量及び該現像器へトナーを補給するトナー補給装置における補給トナー残量とに基づいて求めた該現像器内の残トナー量と該現像器のモータの駆動積算時間とに基づいて求めることができる。
【００２１】
この場合、トナー補給制御部は、例えば、前記現像器のトナー消費量を、消費パラメータと現像器周囲の温度及び湿度のうち少なくとも一方とに基づいて求め、該消費パラメータは、画像形成における印字率、画像形成装置のシステム速度、現像器モータ駆動積算時間及びかぶり係数に基づいて求めることができる。
【００２２】
ここで、「印字率」とは、画像形成可能領域に占めるトナーが付着した画素数の割合、或いは画像形成可能領域に占めるトナーが付着した領域の広さの割合ともいうことができるものである。
「システム速度」とは画像形成速度であり、それは通常、静電潜像担持体の表面移動速度であり、静電潜像担持体がドラム型感光体ならばその周速である。
「かぶり係数」とは、画像形成時に発生するいわゆる「かぶり」を考慮し、トナー消費量として「画像」分＋「かぶり」分を想定するための係数（例えば１．０〜１．４程度）である。
【００２３】
前記トナー補給制御部は、前記トナー補給装置における補給トナー残量を、例えば、該トナー補給装置の正規の収容補給トナー量から該トナー補給装置による前記現像器へのトナー補給量を差し引いて求めることができ、その際、該トナー補給量は、該トナー補給装置におけるトナー補給モータの単位駆動時間あたりのトナー補給量に該トナー補給モータの駆動積算時間を乗じて算出することができる。
【００２４】
なお、前記トナー補給装置によるトナー補給対象の現像器として、現像器内でトナーを循環させるトナー循環部材を含んでいるものを例示できる。この種の現像器の場合、前記トナー量検出手段は該トナー循環部材によるトナー循環路のトナー量から現像器内トナー量を検出するものを例できる。
【００２５】
本発明に係る画像形成装置はモノクロ画像形成装置でも多色画像を形成できるカラー画像形成装置でもよい。
モノクロ画像形成装置の場合、使用される現像器は一つであるから、その現像器に対応して前記のトナー量検出手段及びトナー補給装置が設けられ、該トナー補給装置がトナー補給制御部の指示のもとに該現像器にトナー補給を行う。
【００２６】
カラー画像形成装置の場合、それぞれが担当色トナーで現像を行える複数の現像器が採用されるが、前記のトナー量検出手段及びトナー補給装置は、該複数の現像器のそれぞれについて設けられていることが望ましいが、一部について設けられているだけでもよい。いずれにしても、トナー補給装置は、トナー補給制御部の指示のもとに対応する現像器にトナー補給を行う。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によると、１又は２以上の静電潜像担持体及び該各静電潜像担持体に対応させて設けられた現像器を有しており、該各現像器は、対応する静電潜像担持体上に成形される静電潜像を現像してトナー像を形成できる画像形成装置であって、少なくとも一つの現像器について、現像器内トナーの流動性が変動しても現像器内トナー量を一定化させるように該現像器へのトナー補給を制御でき、それにより、現像器内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋むら等の画像ノイズをそれだけ抑制することができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の１例を示している。  図１に示す画像形成装置は、タンデム型のフルカラープリンタである。このプリンタは、駆動ローラ７１とこれに対向するローラ７２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト７を有している。転写ベルト７は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ７１により図中反時計方向（図中矢印方向）に回される。
【００２９】
駆動ローラ７１には転写ベルト７上の２次転写残トナー等を清掃するクリーナ７３が臨んでいるとともに２次転写ローラ８が臨んでいる。クリーナ７３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。
【００３０】
２次転写ローラ８の表層部は弾性材料で形成されており、図示省略の押圧手段にて駆動ローラ７１に支持された中間転写ベルト７の部分に押圧され、中間転写ベルト７との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト７の回転に従動して、或いは、後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して回転することができる。２次転写ローラ８には、図示省略の電源から２次転写バイアスを印加することができる。
【００３１】
中間転写ベルト７及び２次転写ローラ８の上方には定着装置ＦＸが配置されており、下方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらにその下方に、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセット９が配置されている。
【００３２】
定着装置ＦＸはハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着加熱ローラとこれに圧接される加圧ローラとを含むものである。
記録媒体収容カセット９に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ９１にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。
【００３３】
中間転写ベルト７を巻き掛けたローラ７１、７２の間には、転写ベルト７に沿って、ローラ７２から７１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。
【００３４】
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、画像露光装置３、現像器４、１次転写ローラ５及びクリーニング装置６がこの順序で配置されている。
【００３５】
１次転写ローラ５は転写ベルト７を間にして感光体１に対向しており、ベルトの走行に従動回転する。１次転写ローラ５には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト７へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から印加できる。
露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像情報に応じて、レーザービームを用いて感光体１１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。
【００３６】
各画像形成部における感光体１は、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中時計方向回りに回転駆動できる。
各画像形成部における帯電器２は、それには限定されないが、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。
【００３７】
各画像形成部における現像器４は、図２にも示すものであり、それには限定されないが本例では、負帯電性トナーを用いて、感光体１上に形成される静電潜像を、図示省略の電源から現像バイアスが印加される現像ロラ４１で反転現像することができる。
現像器については後ほどさらに説明する。
【００３８】
図５は図１のプリンタの制御回路の概略を示すブロック図である。このプリンタにおける各部はプリンタ全体の動作を制御する制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに所定のタイミングで動作する。
このプリンタによると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト７に１次転写する。
【００３９】
すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に画像露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像器４の現像バイアスが印加された現像ローラ４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ５にて転写ベルト７上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ５には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。
【００４０】
同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト７に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト７に転写される。
【００４１】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト７上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト７上に形成された多重トナー像は転写ベルト７の回動により２次転写ローラ８へ向け移動する。
【００４２】
一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセット９から媒体供給ローラ９１にて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。
【００４３】
このようにタイミングローラ対ＴＲ７のところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト７にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト７と２次転写ローラ８とのニップ部に供給され、図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ８にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイＤＴに排出される。
【００４４】
トナー像のベルト７への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置６で清掃され、２次転写によりベルト７上に残留する２次転写残トナー等はクリーナ７３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。
【００４５】
以上説明したようにして画像形成されるのであるが、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれにおける現像器４は図２、図３に示すように構成されており、制御部Ｃｏｎｔの指示のもとにトナー補給装置４０からトナー補給を受けることができる。
【００４６】
図２は現像器４の断面構造の概略を示しており、図３は現像器４を背後からみたときの（感光体１とは反対側からみたときの）内部構造の概略を示している（但し、現像ローラ４１及び供給ローラ４２はその位置を鎖線で示している。）。
【００４７】
各現像器４は、上室４Ｕと下室４Ｌとを備えており、これら上下の室の間には隔壁４Ｗが形成されている。
下室４Ｌには感光体１に臨む現像ローラ４１及び現像ローラ４１へトナーを供給するトナー供給ローラ４２が設けられている。両ローラは接触配置されており、図２、図３では図示を省略されている現像器モータＭ（図５参照）により共に図２中反時計方向に回され、現像ローラ４１は図示省略の電源から現像バイアスが印加される状態で感光体上潜像の現像に供される。
【００４８】
現像ローラ４１に対しては、供給ローラ４２のほか、第１、第２のトナー規制ブレード４３、４４及び除電部材４５が接触している。トナー規制ブレード４３、４４は供給ローラ４２にて現像ローラ４１上へ供給され、現像領域へ向け搬送されるトナーの層厚を所定のものに規制するとともに該トナーを摩擦帯電させる。除電部材４５は現像領域で消費されずに現像器内へ戻ってくるトナーから除電する。供給ローラ４２は現像器内へ戻ってくるトナを現像ローラ４１から剥がし落とすことも行う。
【００４９】
現像器上室４Ｕには上側トナー搬送スクリュー４６が、下室４Ｌの上部には下側トナー搬送スクリュー４７が設けられている。上下室間の隔壁４Ｗには、その一端部の近傍部位にトナー流通開口Ｐ１が、他端部にトナー流通開口Ｐ２が形成されている。
【００５０】
スクリュー４６、４７は図示省略の駆動モータ（現像ローラ４１等を駆動するモータ）にて回転駆動され、それにより、現像器４内にトナーが循環するようになっている。さらに言えば、下室４Ｌ内のトナーは現像に供されものがある一方、下側トナー搬送スクリュー４７により一方の隔壁開口Ｐ１の下方領域から隔壁開口Ｐ２の方へ搬送されて該開口から上室４Ｕへ供給され、上側トナー搬送スクリュー４６にて開口Ｐ２から開口Ｐ１の方へ搬送され、開口Ｐ１から下室４Ｌへ移動するように循環するものもある。
【００５１】
現像器４に対し、トナー補給装置４０及び現像器内トナー量の検出装置４８が設けられている。
まず、トナー補給装置４０について説明する。補給装置４０は現像器４内のトナー循環経路へ補給トナーを供給できる。すなわち、上室４Ｕの隔壁開口Ｐ１を設けた側の端部にトナー補給ダクト４０２が接続され、該補給ダクト４０２に補給用トナーを収容したトナー収容部４０１が交換可能に接続できるようになっている。補給ダクト４０２にはトナー収容部４０１から供給されるトナーを現像器上室４Ｕへ供給するトナー補給スクリュー４０３が設けられており、該スクリューは制御部Ｃｏｎｔの指示のもとにトナー補給モータ４０４にて回される。
【００５２】
補給ダクト４０２を介してトナー収容部４０１から現像器上室４Ｕへ供給される補給トナーは、上側トナー搬送スクリュー４６における、補給ダクト４０２下の逆送スクリュー部により隔壁開口Ｐ１へ向け送られ、そこで、開口Ｐ２から送られてきた循環トナーとともに下室４Ｌへ落とされ、現像器内既存のトナーと循環攪拌されつつ現像に供されていく。
【００５３】
トナー量検出装置４８は、位置的には図２及び図３に示すように、トナー搬送スクリュー４６、４７によるトナー循環経路のトナー量を現像器内トナー量として検出できる位置に設けられ、本例では、図２及び図３に示すように、隔壁開口Ｐ１より下側であって、下側トナー搬送スクリュー４７によりトナーが開口Ｐ２へ向け搬送開始される領域に臨んでいる。
【００５４】
トナー量検出装置４８は、図５に示すように、発光素子４８ａ、受光素子４８ｂ、発光素子４８ａの出射光を現像器４内のトナー量検出領域へ導く導光部材ａ及び導光部材ａを介しての発光素子４８ａからの光を受光素子４８ｂへ導く導光部材ｂを含んでいる。
発光素子４８ａは制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに点灯され、受光素子４８ｂは発光素子４８から導光部材ａ、ｂを介して到来する光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光素子４８ｂの出力電圧がトナー量検出装置４８の検出出力であり、これは現像器内トナー量情報として制御部Ｃｏｎｔへ入力される。
【００５５】
トナー量検出装置４８に対しては、清掃装置４９が設けられている。清掃装置４９は、図４に示すように、清掃部材支持体４９１の両側面に導光部材ａ、ｂを拭き掃除する柔軟な発泡清掃部材４９２を保持させ、これらをシャフト４９３で支持し、該シャフトを図示省略の伝動機構を介してトナー搬送スクリュー４７に連動させ、往復駆動できるようにしたものである。往復動作により一対の清掃部材４９２が導光部材ａ，ｂを間欠的に清掃できる。
【００５６】
トナー量検出装置４８は次の原理で現像器内トナー量を検出する。
本例では、現像器内にトナーが無い状態では、図６（Ａ）に示すように、清掃装置４９の清掃部材４９２が導光部材ａ、ｂを覆う位置をとると、受光素子４８ｂの出力電圧は略５Ｖとなり、清掃部材４９２が導光部ａ、ｂの間から外れると、両導光部材間に光が通り、受光素子４８ｂの出力電圧が略０Ｖを示すように、発光・受光素子等が設定されている。
【００５７】
そして、現像器４内トナー量を判断する閾値として０Ｖと５Ｖとの間の２Ｖを制御部Ｃｏｎｔに設定し、清掃部材４９２が導光部材ａ、ｂ間に無い状態（もしトナーが全くなければ素子４８ｂ出力が略０Ｖを示す状態）で予め定めた一定時間間隔ごとに予め定めた検出回数（例えば１００回）、受光素子４８ｂの出力を制御部Ｃｏｎｔでピックアップし、その出力値が閾値（２Ｖ）を下回る回数によって現像器４内トナー量を判断するのである。
【００５８】
これは、現像器内トナー量が多いときは、清掃部材４９２が導光部材ａ、ｂ間に無い状態のとき、導光部材ａ、ｂ間へトナーが流入し易く、従って受光素子出力が高くなり易く、トナー量が少ないときは、清掃部材４９２が導光部材ａ、ｂ間に無い状態のとき、導光部材ａ、ｂ間へのトナー流入が少なくなり、従って受光素子の受光量が大きく、受光素子出力が低くなることに基づいている。
【００５９】
例えば、清掃部材４９２が導光部材ａ、ｂ間に無い状態で予め定めた一定時間間隔ごとに１００回、受光素子４８ｂの出力を制御部Ｃｏｎｔでピックアップし、その出力値が閾値（２Ｖ）を下回る回数が３０回（３０％）未満ならば現像器内トナー量は水準１、３０回以上７０回未満（３０％以上７０％未満）ならば水準２、７０回以上（７０％以上）ならば水準３とする。この場合、現像器内トナー量の大小関係は水準１＞水準２＞水準３となり、水準３の場合が最も少ない。
【００６０】
ここでは、さらに、現像器内トナーの流動性がトナーの劣化や現像器周囲環境の変動により変化し、トナーの流動性が変動すると現像器内トナー量が同じであっても導光部材ａ、ｂ間へ流れ込むトナー量が変動し、それにより受光素子４８ｂの出力が変動し、受光素子出力が実際の現像器内トナー量を反映していないこともあることを考慮する。
【００６１】
すなわち、上記の対策として、ここでは、制御部Ｃｏｎｔにおいて、予め定めたタイミングで（例えば１〜１００枚の範囲から予め定めた画像形成枚数毎のタイミングで）、受光素子４８ｂの検出出力及び現像器の温湿度環境に基づいて現像器内トナー量を把握し、該把握した現像器内トナー量をトナー劣化に応じて補正し、そのように補正した現像器内トナー量から導かれる不足トナー量をトナー補給装置４０に補給させるのである。
【００６２】
ここで、「不足トナー量」とは、現像器一杯のトナー量に対する不足トナー量ではなく、現像器を正常、円滑に動作させるために好適な、現像器に応じて予め定めた目標トナー量（それは、通常、現像器一杯のトナー量より少な目である）に対する不足トナー量である。
【００６３】
先ず、受光素子４８ｂの検出出力及び現像器の温湿度環境に基づいて把握される現像器４内トナー量について説明する。
現像器周囲の温湿度環境に応じて現像器内トナーの流動性は変化するので（低温低湿環境より高温高湿環境の方がトナーの流動性は低下する）、制御部Ｃｏｎｔは、この点を考慮し、前記受光素子４８ｂの出力に基づいて判断される現像器内トナー量レベル（前記の水準１、水準２、水準３）に温湿度センサーＳ１（図５参照）にて検出される現像器周囲温湿度環境レベル〔水準１（低温低湿環境）、水準２、水準３（高温高湿環境）〕を組み合わせて現像器内トナー量を把握する。
【００６４】
具体的には、制御部Ｃｏｎｔに予め記憶させた次のテーブル１に基づいて現像器内トナー量を把握する。テーブル１において、温湿度センサ出力レベルにおける水準１は低温低湿環境（温度１０℃以下、相対湿度３０％以下）、水準３は高温高湿環境（温度２６℃以上、相対湿度７０％以上）、水準２はこれら以外の温湿度環境レベルである。
テーブル１に示された現像器内トナー量情報は、受光素子４８ｂの出力及び温湿度環境に対応する現像器内トナー量の実測値等に応じて予め求められている情報である。
【００６５】
【表１】
2009080185.tif 000003
【００６６】
このようにして、求められる現像器内トナー量をさらに、トナーの劣化の程度に応じて補正し、補正後のトナー量に応じて、不足分トナー量をトナー補給装置４０に補給させるのである。本例において不足分トナー量とは、現像器内の好ましい目標トナー量（例えば２３ｇ〜２４ｇ程度）に対する不足分トナー量である。
【００６７】
現像器内トナーの劣化度は制御部Ｃｏｎｔにおいて次の手順で求める。
（１）現像器が消費したトナー量を求める。
現像器４のトナー消費量は、消費されずに現像器において繰り返しストレスを受け    て劣化が進む残トナーの量に影響するので、劣化度を求めるにあたって考慮する。
（２）トナー補給装置４０内トナー残量（補給トナー残量）を求める。
補給トナー残量は換言すればトナー補給装置の累積トナー補給量を示しており、それ    は、現像器内トナーの帯電量等に影響を与えるので、劣化度を求めるにあたって考慮    する。
（３）上記(1) の現像器のトナー消費量と上記(2) のトナー補給装置内トナー残量（補給    トナー残量）から現像器内残トナー量を求める。
（４）上記(3) で求めた現像器内残トナー量と現像器モータＭの駆動積算時間からトナー    の劣化度を求める。
【００６８】
これら手順をさらに説明する。
（１）現像器が消費したトナー量
現像器が消費したトナー量は、消費パラメータに現像器周囲の温湿度環境を組み合わせて求める。
消費パラメータは制御部Ｃｏｎｔにおいて次式により求める。
消費パラメータ＝〔カバレッジ（印字率）〔百分比〕×システム速度〔ｍｍ／秒〕
×現像器モータ駆動積算時間（秒）×かぶり係数〕／１０００
【００６９】
ここで「カバレッジ（印字率）」とは、画像形成可能領域におけるトナー付着領域の広さの割合、換言すれば、画像形成可能領域の全画素数に対するトナーが付着した画像数の割合であり、トナー付着画像数は制御部Ｃｏｎｔ内のドットカウンタでカウントする。また、ここでの印字率には、平均的印字率を採用することができる。
システム速度は感光体周速に同じである。
「かぶり係数」とは、いわゆる「かぶり」現象により、実際には「画像」による消費よりトナー消費量が多くなるので、「かぶり」による消費を考慮するため、かぶり係数を予め定めておいて、これを乗じるのである。かぶり係数は、ここでは１．１〜１．４程度の値とする。
【００７０】
例えばカバレッジ（印字率）が５％（０．０５）、システム速度が１８０ｍｍ／秒、  現像モータ駆動積算時間が２万秒、かぶり係数が１．１とすると、
消費パラメータ＝０．０５×１８０×２００００×１．１／１０００＝１９８となる。      
【００７１】
消費パラメータは、２００未満は水準１、２００以上３５０未満は水準２、３５０以上は水準３とし、これに温湿度センサーＳ１（図５参照）にて検出される周囲温湿度環境レベル〔水準１（低温低湿環境）、水準２、水準３（高温高湿環境）〕を組み合わせて現像器が消費したトナー量を把握する。
【００７２】
具体的には、制御部Ｃｏｎｔに予め記憶させた次のテーブル２に基づいてトナー消費量を把握する。テーブル２において、温湿度センサ出力レベルにおける水準１は低温低湿環境（温度１０℃以下、相対湿度３０％以下）、水準３は高温高湿環境（温度２６℃以上、相対湿度７０％以上）、水準２はこれら以外の温湿度環境レベルである。
テーブル２に示された現像器のトナー消費量情報は、消費パラメータ及び温湿度環境に対応するトナー消費量の実測値等に応じて予め求められている情報である。
【００７３】
【表２】
2009080185.tif 000004
【００７４】
（２）トナー補給装置内トナー残量
トナー補給装置内トナー残量（補給トナー残量）は制御部Ｃｏｎｔにおいて次式により算出する。
補給トナー残量＝（トナー補給装置内の補給前トナー量）
−（補給装置４０のトナー補給モータ４０４による単位時間あたり                        のトナー補給量×トナー補給モータ駆動積算時間）
トナー補給装置内の補給前トナー量は本例では５００ｇである。
【００７５】
（３）現像器内残トナー量
現像器のトナー消費量はその消費量が２５００ｇ以上は水準１、２５００ｇ未満２２００ｇ以上は水準２、２２００ｇ未満は水準３とされる。そして、これに補給トナー残量のレベル（５００ｇ以下４００ｇ以上は水準１、４００ｇ未満２００ｇ以上は水準２、２００ｇ未満は水準３）を組み合わせて現像器内残トナー量を把握する。
【００７６】
具体的には、制御部Ｃｏｎｔに予め記憶させた次のテーブル３に基づいて現像器内残トナー量を把握する。テーブル３に示された現像器内残トナー量情報は、トナー消費量及び補給トナー残量に対応する残トナー量の実測値等に応じて予め求められている情報である。
【００７７】
【表３】
2009080185.tif 000005
【００７８】
（４）トナー劣化度
テーブル３から求められる現像器内残トナー量は、その量が２７ｇを超え３０ｇ以下を水準１、２３ｇを超え２７ｇ以下を水準２、２３ｇ以下を水準３とする。そして、これに現像器駆動モータの駆動積算時間のレベル（４０００秒未満は水準１、４０００秒以上１００００秒未満は水準２、１００００秒以上は水準３）を組み合わせてトナー劣化度を把握する。
【００７９】
具体的には、制御部Ｃｏｎｔに予め記憶させた次のテーブル４に基づいてトナー劣化度を把握する。テーブル４に示されたトナー劣化度情報は、現像器内残トナー量及び現像器駆動モータの駆動積算時間に対応するトナー劣化度を予め実験等により求めたものである。
テーブル４において、劣化度は、劣化度が最も少ないものを１００とし、それに対する相対値で表している。テーブル４において最も劣化が進んだときの劣化度は「２０」である。
【００８０】
【表４】
2009080185.tif 000006
【００８１】
制御部Ｃｏｎｔは、以上の手順で求めたトナー劣化度に応じて、テーブル１にて求められる受光素子出力及び温湿度環境に基づく現像器内トナー量情報を、自身に予め記憶しているテーブル５により補正して、補正後の現像器内トナー量を求め、そのトナー量からすると不足のトナー量をトナー補給装置４０から現像器４へ補給させる。
【００８２】
【表５】
2009080185.tif 000007
【００８３】
補正テーブル５では、トナーの劣化度を、８０を超え１００以下は水準１、５０を超え８０以下は水準２、５０以下は水準３（最も劣化度が進んだレベル）とし、テーブル１にて求められる受光素子出力及び温湿度環境に基づく現像器内トナー量情報は、２７ｇを超え３０ｇ以下を水準１、２３ｇを超え２７ｇ以下を水準２、２３ｇ以下を水準３と設定している。
【００８４】
以上説明したように現像器へのトナー補給を行うことで、現像器内トナーの流動性が変動しても現像器内トナー量を一定化させるように該現像器へのトナー補給を制御でき、それにより、現像器内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋むら等の画像ノイズをそれだけ抑制することができる。
【００８５】
図１に示すプリンタにおいて画像形成部Ｃのシアントナーを用いる現像器４及び画像形成部Ｍのマゼンタトナーを用いる現像器４のそれぞれについて、未だ劣化していない新トナーにて印字率４％でＡ４サイズ記録紙に連続的に印字開始して４００枚まで印字し、且つ、その間、前記発光素子、受光素子を含むトナー量検出装置４８の受光素子出力及び周囲温湿度環境に基づき、前記テーブル１を用いて、現像器内トナー量情報を求め、その現像器内トナー量情報をテーブル５を用いて補正し、その補正後の現像器内残トナー量から把握される不足トナー量を補給装置４０に補給させるようにしたところ、図７（Ａ）に示すよう、現像器内トナー量は目標トナー量（本例では２３ｇ〜２４ｇ程度）あたりにに安定的に維持された。
【００８６】
また、図１に示すプリンタにおいて画像形成部Ｃのシアントナーを用いる現像器４及び画像形成部Ｍのマゼンタトナーを用いる現像器４のそれぞれについて、既にテーブル４に示される劣化度にして水準６０程度に劣化している劣化トナーにて印字率４％でＡ４サイズ記録紙に連続的に印字開始して４００枚まで印字し、且つ、その間、トナー量検出装置４８の受光素子出力及び周囲温湿度環境に基づき、前記テーブル１を用いて、現像器内トナー量情報を求め、その現像器内トナー量情報をテーブル５を用いて補正し、その補正後の現像器内残トナー量から把握される不足トナー量を補給装置４０に補給させるようにしたところ、図７（Ｂ）に示すよう、現像器内トナー量は目標トナー量（本例では２３ｇ〜２４ｇ程度）あたりに維持された。
【００８７】
また、図１に示すプリンタにおいて画像形成部Ｃのシアントナーを用いる現像器４及び画像形成部Ｍのマゼンタトナーを用いる現像器４のそれぞれについて、未だ劣化していない新トナーにて印字率４％でＡ４サイズ記録紙に連続的に印字開始して４００枚まで印字し、且つ、その間、前記トナー量検出装置４８の受光素子出力及び周囲温湿度環境に基づき、前記テーブル１を用いて、現像器内トナー量情報を求め、そのトナー量情報をそのまま現像器内残トナー量として採用し、それから把握される不足トナー量を補給装置４０に補給させるようにしたところ、図８（Ａ）に示すよう、画像形成枚数が増加するに従って、現像器内目標トナー量（本例では２３ｇ〜２４ｇ程度）に対して大きく外れていった。      
【００８８】
さらに、図１に示すプリンタにおいて画像形成部Ｃのシアントナーを用いる現像器４及び画像形成部Ｍのマゼンタトナーを用いる現像器４のそれぞれについて、既にテーブル４に示される劣化度にして「６０」程度に劣化している劣化トナーにて印字率４％でＡ４サイズ記録紙に連続的に印字開始して４００枚まで印字し、且つ、その間、前記トナー量検出装置４８の受光素子出力及び周囲温湿度環境に基づき、前記テーブル１を用いて、現像器内トナー量情報を求め、その現像器内トナー量情報をそのまま現像器内残トナー量として採用し、それから把握される不足トナー量を補給装置４０に補給させるようにしたところ、現像器内トナー量は、図８（Ｂ）に示すよう、画像形成枚数が増加するに従って、現像器内目標トナー量（本例では２３ｇ〜２４ｇ程度）に対して大きく外れていった。
【００８９】
以上のことから、少なくともトナー量検出装置４８の検出出力に基づいて現像器４内の補正前トナー量を把握し、これを現像器内トナーの劣化度に応じて補正し、該補正後トナー量から導かれる不足トナー量をトナー補給装置４８から該現像器４へ補給させることで、現像器４内トナー量を一定化させることががき、ひいては、現像器４内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋むら等の画像ノイズをそれだけ抑制することができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、現像器内トナーの流動性が変動しても現像器内トナー量を一定化するようにトナー補給して、現像器内トナー量にバラツキがあれば生じる画像かすれ、筋状ノイズ等の画像ノイズの抑制された画像を形成できる画像形成装置を提供することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像器の断面構造の概略を示す図である。
【図３】図２の現像器を背後からみたときの内部構造の概略を示す図である。
【図４】トナー量検出装置の導光部材清掃装置の一部を示す斜視図である。
【図５】図１の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。
【図６】トナー量検出装置による現像器内トナー量情報検出原理を説明する図である。
【図７】図７（Ａ）は新トナーを用いて印字開始したときの、図７（Ｂ）は劣化トナーを用いて印字開始したときの、本発明に掛かるトナー補給制御のもとでの現像器内トナー量の変動状態を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は新トナーを用いて印字開始したときの、図８（Ｂ）は劣化トナーを用いて印字開始したときの、従来のトナー補給制御のもとでの現像器内トナー量の変動状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
Ｙ  イエロー画像形成部
Ｍ  マゼンタ画像形成部
Ｃ  シアン画像形成部
Ｋ  ブラック画像形成部
１  感光体
２  帯電器
３  画像露光装置
４  現像器
４１  現像ローラ
４２  トナー供給ローラ
４３、４４  トナー規制ブレード
４５  除電部材
４Ｕ  上室
４Ｌ  下室
４Ｗ  隔壁
Ｐ１、Ｐ２  隔壁開口
４６  上側トナー搬送スクリュー
４７  下側トナー搬送スクリュー
Ｍ  現像器モータ
４０  トナー補給装置
４０１  トナー収容部
４０２  トナー補給ダクト
４０３  トナー補給スクリュー
４０４  トナー補給モータ
４８  現像器内トナー量検出装置
４８ａ  発光素子
４８ｂ  受光素子
ａ、ｂ  導光部材
４９  清掃装置
４９１  清掃部材支持体
４９２  清掃部材
４９３  シャフト
５  １次転写ローラ
６  クリーニング装置
７  中間転写ベルト
７１  駆動ローラ
７２  対向ローラ
７３  クリーナ
８  ２次転写ローラ
９  記録媒体供給カセット
９１  記録媒体供給ローラ
ＴＲ  タイミングローラ対
ＦＸ  定着装置
ＤＲ  記録媒体排出ローラ対
ＤＴ  記録媒体排出トレイ
Ｓ  記録媒体
Ｃｏｎｔ  制御部
【図１】
2009080185.tif 000008
【図２】
2009080185.tif 000009
【図３】
2009080185.tif 000010
【図４】
2009080185.tif 000011
【図５】
2009080185.tif 000012
【図６】
2009080185.tif 000013
【図７】
2009080185.tif 000014
【図８】
2009080185.tif 000015