画像形成装置及びトナー補給方法
【課題】印刷物の生産性を向上させる。
【解決手段】トナー消費量算出部３０３が、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出する。第１補給判断部３０７が、現像部内のトナー量から現像部にトナーを補給するか否かを判断する。補給制御部３０９が、前回のトナー補給開始後から第１補給判断部３０７によりトナーを補給すると判断されるまでの間に算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として補給部から現像部にトナーを補給させる。第２補給判断部３１１が、現像部へのトナー補給中に算出されたトナー消費量の累積がトナー補給量以上の場合に現像部にトナーを補給すると判断する。補給制御部３０９が、第２補給判断部３１１によりトナーを補給すると判断された場合、現像部へのトナー補給中に算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として補給部から現像部に更にトナーを補給させる。
【解決手段】トナー消費量算出部３０３が、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出する。第１補給判断部３０７が、現像部内のトナー量から現像部にトナーを補給するか否かを判断する。補給制御部３０９が、前回のトナー補給開始後から第１補給判断部３０７によりトナーを補給すると判断されるまでの間に算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として補給部から現像部にトナーを補給させる。第２補給判断部３１１が、現像部へのトナー補給中に算出されたトナー消費量の累積がトナー補給量以上の場合に現像部にトナーを補給すると判断する。補給制御部３０９が、第２補給判断部３１１によりトナーを補給すると判断された場合、現像部へのトナー補給中に算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として補給部から現像部に更にトナーを補給させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びトナー補給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、トナー容器から現像部にトナーが補給され、現像部が現像部内のトナーを用いて感光体ドラム上の静電潜像を現像しトナー像を形成する。
【０００３】
トナー容器から補給されるトナーと現像部内のトナーとでは劣化状態が異なるため、その比率が大きく崩れると、現像プロセスが不安定になる。この結果、例えば、地肌汚れ（地カブリ）や濃度変動などが生じてしまう。このため、このような画像形成装置では、現像部内のトナー残量を検知し、検知したトナー残量が閾値を下回ると、トナー容器から現像部へ所定量のトナーを補給し、トナー容器から補給されるトナーと現像部内のトナーとの比率を一定に制御している（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来技術では、印刷動作とトナー補給動作とが別々に実行されている。このため、トナー補給動作を実行する場合には、印刷動作が間欠になり、印刷物の生産性が低下してしまう。また、通常、トナー残量の検知中も印刷動作は実行されないため、トナー残量の検知回数を減らすことができれば、印刷物の生産性の向上が期待できる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、印刷物の生産性を向上させることができる画像形成装置及びトナー補給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる画像形成装置は、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出部と、前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断部と、前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断部によりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる補給制御部と、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断部と、を備え、前記補給制御部は、前記第２補給判断部によりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の別の態様にかかるトナー補給方法は、トナー消費量算出部が、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、第１補給判断部が、前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断ステップと、補給制御部が、前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断ステップによりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる第１補給制御ステップと、第２補給判断部が、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断ステップと、前記補給制御部が、前記第２補給判断ステップによりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させる第２補給制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷物の生産性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態の印刷装置の一例を示す機械的構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の現像装置の一例を示す機械的構成図である。
【図３】図３は、本実施形態の循環部の一例を示す図である。
【図４】図４は、劣化トナー及び未劣化トナーの混合割合と地汚れレベルとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本実施形態の印刷装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、本実施形態の印刷装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本実施形態の印刷装置のトナー補給処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる画像形成装置及びトナー補給方法の実施形態を詳細に説明する。以下の各実施形態では、本発明の画像形成装置を電子写真方式のカラー印刷装置、具体的には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色の画像を形成する印刷装置に適用した場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、カラー、モノクロを問わず適用でき、例えば、電子写真方式のファクシミリ装置、複写機、及び複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１１】
まず、本実施形態の印刷装置の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の印刷装置１の一例を示す機械的構成図である。図１に示すように、印刷装置１は、画像形成部１０と、光走査部３０と、中間転写ベルト４０と、支持ローラ４１、４２と、給紙部５０と、給紙ローラ５１と、パッド５２と、搬送ローラ対５３と、二次転写ローラ６０と、定着部７０と、排紙ローラ対８０と、排紙台８１とを、備える。
【００１３】
画像形成部１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色それぞれに対応したプロセスカードリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋにより構成される。プロセスカードリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋは、それぞれ作像部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを有しており、図１に示すように、中間転写ベルト４０の移動方向（矢印Ｓ方向）の上流側から、作像部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの順番で中間転写ベルト４０に沿って配置されている。このように本実施形態の印刷装置１では、いわゆるタンデム方式を用いているが、これに限定されるものではない。
【００１４】
作像部１２Ｙは、感光体ドラム１３Ｙと、帯電ローラ１４Ｙと、現像装置２０Ｙと、一次転写ローラ１５Ｙと、クリーニング装置１６Ｙとを、備える。作像部１２Ｙ及び光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙ上で作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及びクリーニング工程）を行うことにより、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー画像を形成し、中間転写ベルト４０に転写する。
【００１５】
なお、作像部１２Ｍ、１２Ｃ、及び１２Ｋは、いずれも作像部１２Ｙと共通の構成要素を備えており、作像部１２Ｍは、作像プロセスを行うことによりマゼンタのトナー画像を形成し、作像部１２Ｃは、作像プロセスを行うことによりシアンのトナー画像を形成し、作像部１２Ｋは、作像プロセスを行うことによりブラックのトナー画像を形成する。このため、以下では、作像部１２Ｙの構成要素についての説明を主に行い、作像部１２Ｍ、１２Ｃ、及び１２Ｋの構成要素については、作像部１２Ｙの構成要素の符号に付したＹに替えてそれぞれＭ、Ｃ、Ｋを付すに留め、その説明を省略する。また本実施形態では、トナーは、非磁性の１成分トナーを用いるものとするが、これに限定されるものではない。
【００１６】
感光体ドラム１３Ｙは、像担持体であり、図示せぬ感光体ドラム駆動装置により矢印ａ方向に回転駆動される。
【００１７】
まず、帯電工程では、感光体ドラム１３Ｙに当接している帯電ローラ１４Ｙは、回転駆動されている感光体ドラム１３Ｙの表面を暗中にて一様に高電位で初期化帯電する。
【００１８】
続いて、露光工程では、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙの帯電面に光変調されたレーザ光ＬＹを、画像データに基づき選択的に露光走査し、感光体ドラム１３Ｙの表面にイエローの色成分画像に対応した静電潜像を形成する。この結果、レーザ光ＬＹで露光走査され感光体ドラム１３Ｙの表面部分の電位が減衰した低電位部が静電潜像（画像部）となり、レーザ光ＬＹが照射されず電位が変わらない高電位部が地肌部となる。なお、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｍについては、マゼンタに対応したレーザ光ＬＭで露光し、感光体ドラム１３Ｃについては、シアンに対応したレーザ光ＬＣで露光し、感光体ドラム１３Ｋについては、ブラックに対応したレーザ光ＬＫで露光する。
【００１９】
続いて、現像工程では、現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１３Ｙ上に形成された静電潜像をイエロートナーで現像し、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー画像を形成する。具体的には、現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１３Ｙの低電位部にイエロートナーを転移させて静電潜像を可視像化することにより、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー像を形成する。なお、現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１３Ｙの高電位部にイエロートナーを転移させて、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー像を形成してもよい。
【００２０】
続いて、転写工程では、一次転写ローラ１５Ｙは、感光体ドラム１３Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像を中間転写ベルト４０に転写する。なお、感光体ドラム１３Ｙ上には、トナー画像の転写後においても未転写トナーが僅かながら残存する。
【００２１】
続いて、クリーニング工程では、クリーニング装置１６Ｙは、感光体ドラム１３Ｙ上に残存している未転写トナーを払拭する。
【００２２】
中間転写ベルト４０は、支持ローラ４１、４２などの複数のローラに掛け回されたエンドレスのベルトであり、支持ローラ４１、４２の一方が回転駆動させられることにより矢印Ｓ方向に無端移動する。中間転写ベルト４０には、まず、作像部１２Ｙによりイエローのトナー画像が転写され、続いて、作像部１２Ｍによりマゼンタのトナー画像、作像部１２Ｃによりシアンのトナー画像、作像部１２Ｋによりブラックのトナー画像が順次重畳して転写される。これにより、中間転写ベルト４０上にフルカラーのトナー画像が形成される。
【００２３】
給紙部５０には、複数の記録紙が重ね合わせて収容される。給紙ローラ５１は、給紙部５０の最上部に位置する記録紙に当接されており、当接している記録紙を給紙する。パッド５２は、給紙ローラ５１により複数枚の記録紙が給紙された場合、１枚の記録紙に分離する。搬送ローラ対５３は、給紙ローラ５１により給紙された記録紙を、支持ローラ４１と二次転写ローラ６０との間に所定のタイミングで搬送する。
【００２４】
二次転写ローラ６０は、中間転写ベルト４０により搬送されたフルカラーのトナー画像を、搬送ローラ対５３により搬送された記録紙上に一括転写する。
【００２５】
定着部７０は、フルカラーのトナー像が転写された記録紙を加熱及び加圧することにより、フルカラーのトナー像を記録紙に定着する。
【００２６】
排紙ローラ対８０は、定着部７０によりフルカラーのトナー像が定着された記録紙を排紙台８１に排紙する。
【００２７】
図２は、本実施形態の現像装置２０Ｙの一例を示す機械的構成図である。図２に示すように、現像装置２０Ｙは、現像部２１Ｙと、残量センサ２２Ｙと、トナー容器２３Ｙとを、備える。
【００２８】
現像部２１Ｙは、トナーを貯留し、貯留しているトナーを用いて、感光体ドラム１３Ｙ上の静電潜像を現像するものであり、ハウジング２１０Ｙと、現像ローラ２１１Ｙと、供給ローラ２１２Ｙと、現像ブレード２１３Ｙと、循環部（図示省略）と、透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂと、を備える。
【００２９】
ハウジング２１０Ｙは、現像剤として用いられるトナーを貯留する現像槽であり、上部に開口が設けられている。
【００３０】
現像ローラ２１１Ｙは、トナー担持体であり、現像工程では、矢印ｂ方向に回転する。これにより、感光体ドラム１３Ｙ上の静電潜像をトナーで可視像化する。現像ローラ２１１Ｙは、金属の芯金を有し、外周は体積抵抗値を約１０Ｅ５〜１０Ｅ７Ω程度に調整した導電性ゴム（例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム）で構成されている。本実施形態では、現像ローラ２１１は、ゴム硬度Ｈｓ７５、芯金径φ６、ゴム部外径φ１２とするが、これに限定されるものではない。
【００３１】
供給ローラ２１２Ｙは、トナー供給部材であり、現像ローラ２１１Ｙに回転可能に当接されている。供給ローラ２１２Ｙは、例えば、金属製の芯金の外周にカーボンを混合させることで半導電化させた発泡ポリウレタンを付着させたスポンジローラなどが適当である。本実施形態では、供給ローラ２１２Ｙは、芯金径φ６、ゴム部外径φ１２であり、現像ローラ２１１Ｙとの間のニップが２ｍｍ、回転数比が１に設定されているものとするが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、供給ローラ２１２Ｙと現像ローラ２１１Ｙとの間の当接ニップを約１〜３ｍｍ程度に設定して、供給ローラ２１２Ｙを現像ローラ２１１Ｙに対して矢印ｃ方向に回転させることで、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーを現像ローラ２１１Ｙの表層まで効率よく搬送する機能が得られる。
【００３２】
現像ブレード２１３Ｙは、現像ローラ２１１Ｙに当接されることにより、供給ローラ２１２Ｙにより搬送された現像ローラ２１１Ｙ表面上のトナーの層厚を所定量に制御し、同時に、現像ローラ２１１Ｙ表面上のトナーを摩擦荷電する。本実施形態では、現像ブレード２１３Ｙは、板厚０．１ｍｍのＳＵＳ材で構成され、線圧４５Ｎ／ｍ、ニップ位置が先端から０．２ｍｍ、支持端部から自由端までの長さ（自由長）が１４ｍｍに設定されているものとするが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、現像ブレード２１３Ｙを金属板で構成でき、現像ブレード２１３Ｙの現像ローラ２１１Ｙに対する当接圧を通常線圧２０〜６０Ｎ／ｍ、当接ニップ位置を現像ブレード２１３Ｙの先端から０．５±０．５ｍｍ程度に設定することで、現像ローラ２１１Ｙ上に安定したトナー薄層を形成させることができるが、これらの値は、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。
【００３３】
循環部は、トナー容器２３Ｙから補給されたトナーを循環させることにより、補給されたトナーを攪拌しながら残量センサ２２Ｙのトナー検知位置を介して供給ローラ２１２Ｙまで搬送する。図３に、循環部の一例を示す。循環部は、例えば、図３に示すようなスクリュー部材により実現できる。なお本実施形態では、循環部の攪拌周期は、５００ｍｓｅｃであるものとする。また、循環部のプロセス速度は、感光体ドラム１３Ｙの周速度に対応し、１５０ｍｍ／ｓｅｃであるものとする。また、プロセス速度におけるトナー搬送速度は８０ｍｍ／ｓｅｃであるものとする。また、トナー補給位置から残量センサ２２Ｙのトナー検知位置までは２００ｍｍであるものとする。但し、これらに限定されるものではない。なお、プロセス速度とトナー搬送速度とは比例関係にあり、プロセス速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとした場合、循環部は、トナー容器２３Ｙから補給されたトナーを残量センサ２２Ｙのトナー検知位置まで搬送するのに１．８秒を要することとなる。
【００３４】
透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂは、ハウジング２１０Ｙの側壁の一部を構成し、対向して配置されている。
【００３５】
残量センサ２２Ｙは、現像部２１Ｙ内に貯留されているトナー量を検知するセンサであり、現像部２１Ｙ内に貯留されているトナー量が第１閾値であることを検知する第１センサ２２０Ｙと、現像部２１Ｙ内に貯留されているトナー量が第１閾値よりも小さい第２閾値であることを検知する第２センサ２２１Ｙとを有する。
【００３６】
第１センサ２２０Ｙは、透過窓２１５Ｙａの上側に配置された発光素子２２０Ｙａと、透過窓２１５Ｙｂの上側に配置された受光素子２２０Ｙｂとを備え、第２センサ２２１Ｙは、透過窓２１５Ｙａの下側に配置された発光素子２２１Ｙａと、透過窓２１５Ｙｂの下側に配置された受光素子２２１Ｙｂとを備える。発光素子２２０Ｙａ及び受光素子２２０Ｙｂは、発光素子２２０Ｙａから発生した光が透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂを透過して受光素子２２０Ｙｂに受光されるように配置され、発光素子２２１Ｙａ及び受光素子２２１Ｙｂは、発光素子２２１Ｙａから発生した光が透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂを透過して受光素子２２１Ｙｂに受光されるように配置されている。
【００３７】
ハウジング２１０Ｙ内部にトナーが十分残っている場合、発光素子２２０Ｙａ、２２１Ｙａから発生した光は、それぞれ、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーに遮られて受光素子２２０Ｙｂ、２２１Ｙｂまで到達しない。しかし、印刷装置１が印刷動作を繰り返し、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーの消費が進むと、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーの喫水面が低下し、まず、発光素子２２０Ｙａから発生した光が受光素子２２０Ｙｂに到達する（受光される）ようになり、その後、発光素子２２１Ｙａから発生した光も受光素子２２１Ｙｂに到達する（受光される）ようになる。
【００３８】
本実施形態では、発光素子２２０Ｙａから発生した光が受光素子２２０Ｙｂに到達するようになった時点でのハウジング２１０Ｙ内部のトナー残量が第１閾値として設定されており、発光素子２２１Ｙａから発生した光が受光素子２２１Ｙｂに到達するようになった時点でのハウジング２１０Ｙ内部のトナー残量が第２閾値として設定されている。このため本実施形態では、受光素子２２０Ｙｂ、２２１Ｙｂの光の検知の有無からハウジング２１０Ｙ内部のトナー残量が第１閾値となったか否か、第２閾値となったか否かを把握することができる。
【００３９】
なお本実施形態では、残量センサ２２Ｙを光センサで実現する例について説明したが、圧電振動素子を用いた粉体検知センサで実現するようにしてもよい。粉体検知センサは、検知面が常に微小振動しており検知面にトナーが接触すると振動が抑えられるため、トナーの有無を検知できる。残量センサ２２Ｙを光センサで実現すればコストを抑えることができ、残量センサ２２Ｙを粉体検知センサで実現すれば高精度にトナー残量を検知できる。
【００４０】
トナー容器２３Ｙ（補給部の一例）は、現像部２１Ｙに補給するトナーを収容している容器であり、ハウジング２１０Ｙの上部に着脱可能に取り付けられるようになっている。トナー容器２３Ｙは、アジテータ２３０Ｙと、トナー補給ローラ２３１Ｙとを備える。
【００４１】
アジテータ２３０Ｙは、矢印ｅ方向に回転し、トナー容器２３Ｙ内部のトナーをほぐす。アジテータ２３０Ｙは、例えば、回転軸にシート状のハネを接着した部材などにより実現できる。なお、アジテータ２３０Ｙとトナー補給ローラ２３１Ｙとは、同期して駆動する。
【００４２】
トナー補給ローラ２３１Ｙは、回転することにより、トナー容器２３Ｙに収容されているトナーを現像部２１Ｙのハウジング２１０Ｙの上部に設けられた開口を介してハウジング２１０Ｙに補給する。ここで、トナー容器２３Ｙから現像部２１Ｙへのトナー補給量は、トナー補給ローラ２３１Ｙの駆動時間により定まる。例えば本実施形態では、トナー補給ローラ２３１Ｙが１回転することにより、０．５ｇのトナーが現像部２１Ｙに補給されるように設計されている、但し、これに限定されるものではない。このため、トナー補給ローラ２３１Ｙの駆動時間を制御することでトナー容器２３Ｙから現像部２１Ｙへのトナー補給量を制御でき、駆動時間を長くすればトナー補給量が増え、駆動時間を短くすればトナー補給量が減る。
【００４３】
なお、トナー補給ローラ２３１Ｙの回転速度が可変である場合は、トナー補給ローラ２３１Ｙの駆動時間を固定したままでも回転速度を変更することでトナー補給量を制御でき、回転速度を速くすればトナー補給量が増え、回転速度を遅くすればトナー補給量が減る。
【００４４】
なお、現像装置２０Ｍ、２０Ｃ、及び２０Ｋについては、トナー色が異なる点を除き、現像装置２０Ｙと共通の構成要素を備えているため、詳細な説明は省略する。但し、以下の説明では、現像装置２０Ｍ、２０Ｃ、及び２０Ｋの構成要素が、現像装置２０Ｙの構成要素の符号に付したＹをそれぞれＭ、Ｃ、Ｋに替えて登場する場合がある。
【００４５】
図４は、劣化トナー及び未劣化トナーの混合割合と地汚れレベルとの関係を示すグラフである。ここで、劣化トナーとは、現像部内に貯留されているトナーを指す。現像部内に貯留されているトナーは、現像部の駆動に伴い物理的なストレスを受けており、全くの未使用状態のトナーに比べて特性が劣化しているため、ここでは、このように称する。また、未劣化トナーとは、トナー容器から現像部へ補給されるトナーを指す。トナー容器は、トナー補給時のみ駆動し、収容しているトナーにストレスを与える部材がほとんどなく、全くの未使用状態のトナーと比較しても特性の劣化がほとんどないため、ここでは、このように称する。
【００４６】
なお、図４に示すグラフは、印刷耐久後に現像部内部に残っている劣化トナーとトナー容器に収容されている未劣化トナーとを混合し、再度現像部内に充填して地汚れを測定した結果を示したものである。なお、図４に示す例では、非磁性１成分トナーを使用しており、劣化トナーとして、通常の使用状態による劣化を想定した印刷耐久時間２５時間後のトナーと、より劣化レベルの悪化した状態を想定した印刷耐久時間５０時間後のトナーとの２種類を用いている。図４に示すグラフの横軸は、劣化トナー及び未劣化トナーを混合した混合トナーに占める劣化トナーの割合を示し、図４に示すグラフの縦軸は、未劣化トナー１００％の状態の地汚れを１(基準)とした場合の地汚れレベルを示している。
【００４７】
図４に示すグラフからは、未劣化トナーのみを（未劣化トナーを１００％）使用した場合が地汚れレベルが最も良く、劣化トナーのみを（劣化トナーを１００％）使用した場合、未劣化トナーのみを使用した場合よりも地汚れレベルが悪化することが分かる。これは、現像部内の劣化トナーは、物理的なストレスが掛け続けられており、トナーの外添剤が剥がれ落ちたり、トナー自体が割れたりすることで、未劣化トナーに対して特性（特に、荷電性や流動性）が変化（劣化）しているためである。具体的には、現像部内の劣化トナーは、通常、供給ローラによって現像ローラに搬送され、現像ブレードにより現像ローラ上の付着量が適正化された後、感光体とのニップ部で現像され、現像に用いられなかった劣化トナーは、再び供給ローラによって回収されるというプロセスが繰り返されることにより、物理的なストレスが掛け続けられる。
【００４８】
また図４に示すグラフからは、劣化トナー及び未劣化トナーを混合すると、劣化トナーのみを使用した場合よりも地汚れレベルが更に悪化することが分かる。これは、劣化トナー及び未劣化トナーが混合されると、互いのトナーが相互作用してしまい、トナーの荷電性がより不安定となるためである。
【００４９】
ここで、実使用上許容できる画像上の地汚れレベルは、通常、０．９７以上となるため、通常の使用状態によるトナーの劣化を想定した場合、良好な画質を維持するためには、混合トナーに占める劣化トナーの割合を７８％以上又は３５％以下とする必要がある。これは、トナー容器から現像部へのトナー補給比率に換算すると、２２％以下又は６５％以上ということになる。なお、トナー補給比率とは、トナー容器から現像部へ１回の補給で補給されるトナー（未劣化トナー）と、現像部内に貯留されているトナー（劣化トナー）との比率を指し、具体的には、劣化トナーに対する未劣化トナーの割合を指す。
【００５０】
トナー補給比率を６５％以上とすると、トナー容器から現像部への１回のトナー補給量が多くなってしまい、現像装置の大型化を招いてしまう。また、１回のトナー補給量が多くなってしまうと、補給前後で例えば現像バイアスなどの適切に設定されるべき現像条件が大きく変化してしまい、作像システムが不安定になるため、好ましくない。
【００５１】
これに対し、トナー補給比率を２２％以下とすると、トナー容器から現像部への１回のトナー補給量を少なくすることができ、現像装置を小型化することができる。また、１回のトナー補給量が少ないと、補給前後で現像部内部のトナー特性の変動が少ないため、作像システムを安定に維持することができる。
【００５２】
つまり、トナー補給比率は、小さい方が好ましい。なお、劣化トナーの劣化状態が更に悪化すると（印刷耐久時間５０時間以上になると）、地汚れレベルを許容することができるトナー補給比率はより狭い領域になることから、トナー補給比率は１５％未満にすることが望ましい。
【００５３】
なお、図４に示す例で使用したトナーは、体積平均粒径８．５μｍ、ポリエステル系樹脂を主成分とし、ワックス及び顔料が混粘粉砕して作成されたトナー母体１００部に対してシリカ１部を外添処理して製作したもので、一般的なレーザビームプリンタなどで使用されている様々なトナーとほぼ同じ特性を有する。
【００５４】
また、図４に示す例では、非磁性１成分粉砕トナーを使用したが、図４で示されるトナーの特性は非磁性１成分トナーにおいては一般的な特性であり、重合トナーであってもほぼ同じ特性を示す。また、使用するトナーが磁性１成分トナー又は２成分トナーであっても、トナー補給前後でのトナー特性の変化を抑えるために、１回のトナー補給量が少量であることが好ましい。従って、非磁性１成分粉砕トナーではなく他のトナーを用いてもよく、非磁性１成分粉砕トナーを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図５は、本実施形態の印刷装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、操作パネルＩ／Ｆ１０１と、操作パネル１０３と、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、及び１０５Ｋと、外部Ｉ／Ｆ１０７と、画像処理ＩＣ１０９と、Ｉ／Ｏ１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３と、ＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１７とを、備えており、これらの各デバイスは、システムバス１１９を介して互いに接続されている。また印刷装置１は、残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋ、トナー補給駆動モータ１２３、並びにトナー補給クラッチ１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、及び１２５Ｋなどの電装品なども備えている。
【００５６】
なお、以降の説明では、各色の現像部を各々区別する必要がない場合、単に現像部２１と称する場合があり、各色の残量センサを各々区別する必要がない場合、単に残量センサ２２と称する場合があり、各色のトナー容器を各々区別する必要がない場合、単にトナー容器２３と称する場合があり、各色のトナー補給ローラを各々区別する必要がない場合、単にトナー補給ローラ２３１と称する場合があり、各色のトナー補給クラッチを各々区別する必要がない場合、単にトナー補給クラッチ１２５と称する場合がある。
【００５７】
操作パネルＩ／Ｆ１０１は、操作パネル１０３とシステムバス１１９とのインタフェースである。操作パネル１０３は、操作パネルＩ／Ｆ１０１を介してＣＰＵ１１７に対して印刷装置１の各種モードの設定入力を行う。
【００５８】
ＮＶＲＡＭ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋは、それぞれトナー容器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋに搭載されており、それぞれ現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの累積トナー消費量などを記憶する。
【００５９】
外部Ｉ／Ｆ１０７は、ホストコンピュータなどの外部装置（図示省略）との通信Ｉ／Ｆである。
【００６０】
画像処理ＩＣ１０９は、コントローラ（図示省略）により生成されたイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの画像データをそれぞれ画素画像信号に変換してパルス幅変調回路（図示省略）に入力する。そしてパルス幅変調回路は、入力された画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを光走査部３０に供給する。これにより、光走査部３０は、パルス幅に対応する時間だけレーザ駆動パルスに対応する色のレーザ光を照射する。つまり、レーザ光は、高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。このため画像処理ＩＣ１０９は、取得したブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像データのドット数（画素数）をそれぞれカウントすることで、対応する色の静電潜像の画像印字比率に応じたビデオカウントを算出する。
【００６１】
Ｉ／Ｏ１１１は、残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋ、トナー補給駆動モータ１２３、並びにトナー補給クラッチ１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、及び１２５Ｋなどの電装品とシステムバス１１９とのインタフェースである。
【００６２】
残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋは、それぞれ現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに設置されており、設置されている現像部２１内に貯留されているトナーの残量を検知する。
【００６３】
トナー補給駆動モータ１２３は、トナー補給ローラ２３１Ｙ、２３１Ｍ、２３１Ｃ、及び２３１Ｋの駆動源であり、トナー補給クラッチ１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、及び１２５Ｋは、それぞれトナー補給ローラ２３１Ｙ、２３１Ｍ、２３１Ｃ、及び２３１Ｋの駆動源である。
【００６４】
ＲＯＭ１１３は、ＣＰＵ１１７により実行される制御プログラムなどを記憶する。ＲＡＭ１１５は、ＣＰＵ１１７の主メモリ及びワークエリアなどに利用され、具体的には、ＮＶＲＡＭ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、及び１０５Ｋ並びにＲＯＭ１１３に記憶されているデータの展開領域や、残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋにより検知されたデータの一時格納領域などに用いられる。なお、ＲＡＭ１１５は、増設ポート（図示省略）に接続されるオプションＲＡＭによりメモリ容量を拡張することができる。ＣＰＵ１１７は、ＲＯＭ１１３に記憶されている制御プログラムなどに基づいて、システムバス１１９に接続されている各デバイスとのアクセスを総括的に制御するとともに、Ｉ／Ｏ１１１を介して接続されている電装品などとの入出力を制御する。またＣＰＵ１１７は、外部Ｉ／Ｆ１０７を介してホストコンピュータなどの外部装置と通信する。
【００６５】
図６は、本実施形態の印刷装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、記憶部３０１と、トナー消費量算出部３０３と、累積トナー消費量算出部３０５と、第１補給判断部３０７と、補給制御部３０９と、第２補給判断部３１１とを、備える。本実施形態では、記憶部３０１は、ＮＶＲＡＭ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、及び１０５Ｋ、並びにＲＡＭ１１５などにより実現され、トナー消費量算出部３０３、累積トナー消費量算出部３０５、補給判断部３０７、補給制御部３０９、及び第２補給判断部３１１は、ＣＰＵ１１７により実現されるものとするが、これに限定されるものではない。
【００６６】
記憶部３０１は、後述の累積トナー消費量算出部３０５により算出される各色の累積トナー消費量などを記憶する。
【００６７】
トナー消費量算出部３０３は、静電潜像の現像により消費されるトナー消費量を算出する。本実施形態では、トナー消費量算出部３０３は、画像処理ＩＣ１０９によりカウントされたイエローの画像データのドット数（ビデオカウント）から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｙから消費されるイエロートナーのトナー消費量を算出する。同様に、トナー消費量算出部３０３は、マゼンタの画像データのドット数から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｍから消費されるマゼンタトナーのトナー消費量を算出する。同様に、トナー消費量算出部３０３は、シアンの画像データのドット数から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｃから消費されるシアントナーのトナー消費量を算出する。同様に、トナー消費量算出部３０３は、ブラックの画像データのドット数から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｋから消費されるブラックトナーのトナー消費量を算出する。なお本実施形態では、画像印字比率２％チャートで０．０３ｇ／Ｐａｇｅのトナーが消費されるものとするが、これに限定されるものではない。このように本実施形態では、トナー消費量算出部３０３は、画像データのドット数（ビデオカウント）からトナー消費量を算出するため、トナー消費量を高精度に算出できる。
【００６８】
累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出されたトナー消費量を累積して累積トナー消費量を算出し、記憶部３０１に格納する。具体的には、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出された各色のトナー消費量を、それぞれ記憶部３０１に格納されている対応する色の累積トナー消費量に加算することにより、記憶部３０１に格納されている累積トナー消費量を更新する。
【００６９】
ここで本実施形態では、後述の第１補給判断部３０７により現像部２１にトナーを補給すると判断された場合、及び後述の第２補給判断部３１１により現像部２１にトナーを補給すると判断された場合に、記憶部３０１に格納されている対応する色の累積トナー消費量が初期化される。つまり、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー補給開始後から次のトナー補給が開始されるまでの累積トナー消費量を算出する。
【００７０】
第１補給判断部３０７は、現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ内のトナー量から、それぞれ、現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにトナーを補給するか否かを判断する。具体的には、第１補給判断部３０７は、現像部２１に設置されている残量センサ２２によりトナー量が閾値以下になったことが検知された場合に、当該現像部２１にトナーを補給すると判断し、閾値以下になったことが検知されなかった場合に、当該現像部２１にトナーを補給しないと判断する。
【００７１】
ここで本実施形態では、現像部２１内のトナーを循環部（スクリュー）で循環させているため、循環部の回転角度によってトナー喫水面が変動する。このトナー喫水面の変動の影響を抑えるため、本実施形態では、残量センサ２２は、現像部２１内に貯留されているトナー量を循環部の攪拌周期毎に検知し、第１補給判断部３０７は、残量センサ２２が連続５回中４回以上、トナー量が閾値以下になったことを検知した場合に、当該現像部２１にトナーを補給すると判断する。
【００７２】
なお、第１補給判断部３０７は、現像部２１にトナーが補給されていない場合に、当該現像部２１にトナーを補給するか否かを判断する。また本実施形態では、残量センサ２２によりトナー量が閾値以下になったことが検知された場合を、第２センサ２２１Ｙによりトナー量が第２閾値以下になったことが検知された場合とするが、これに限定されるものではない。
【００７３】
また第１補給判断部３０７は、現像部２１への補給が完了され、第２補給判断部３１１によりにトナーを補給しないと判断された場合に、当該現像部２１にトナーを補給するか否かを判断する。
【００７４】
補給制御部３０９は、現像部２１への前回のトナー補給開始後から第１補給判断部３０７により当該現像部２１にトナーを補給すると判断されるまでの間に累積トナー消費量算出部３０５により算出された当該現像部２１に対応する色のトナー消費量の累積をトナー補給量とする。そして補給制御部３０９は、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に補給させる。具体的には、補給制御部３０９は、第１補給判断部３０７により現像部２１にトナーを補給すると判断されると、当該現像部２１に対応する色の累積トナー消費量を記憶部３０１から読み出す。そして補給制御部３０９は、読み出した累積トナー消費量をトナー補給量とし、トナー補給駆動モータ１２３及び当該現像部２１に対応するトナー補給クラッチ１２５を駆動し、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に補給させる。
【００７５】
また補給制御部３０９は、第２補給判断部３１１により現像部２１にトナーを補給すると判断された場合、当該現像部２１へのトナー補給中に累積トナー消費量算出部３０５により算出された当該現像部２１に対応する色のトナー消費量の累積をトナー補給量とする。そして補給制御部３０９は、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に更に補給させる。具体的には、補給制御部３０９は、第２補給判断部３１１により現像部２１にトナーを補給すると判断されると、当該現像部２１に対応する色の累積トナー消費量を記憶部３０１から読み出す。そして補給制御部３０９は、読み出した累積トナー消費量をトナー補給量とし、トナー補給駆動モータ１２３及び当該現像部２１に対応するトナー補給クラッチ１２５を駆動し、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に補給させる。
【００７６】
なお補給制御部３０９は、トナー容器２３に備えられているトナー補給ローラ２３１の回転速度を変更できる。これにより、補給制御部３０９は、トナー容器２３から対応する現像部２１へのトナーの補給時間を変更することができる。
【００７７】
第２補給判断部３１１は、現像部２１へのトナー補給中に累積トナー消費量算出部３０５により算出された当該現像部２１に対応する色のトナー消費量の累積がトナー補給量以上の場合に、当該現像部２１にトナーを補給すると判断し、トナー補給量未満の場合に、当該現像部２１にトナーを補給しないと判断する。
【００７８】
次に、本実施形態の印刷装置の動作について説明する。
【００７９】
以下では、トナー量の上限（第１閾値）が１００ｇ、トナー量の下限（第２閾値）が９０ｇであり、現像部２１に貯留されているトナー残量が９０ｇ〜１００ｇを推移するものとする。なお、この場合、トナー補給比率は、１０／９０％となるため、１５％未満となる。
【００８０】
現像部の構成によっても異なるが、本実施形態のような一般的な現像部の構成では、ベタ画像などの画像印字比率の高い画像に対して良好な画質を維持するためには、現像部内に３０〜４０ｇ以上のトナーを残しておく必要がある。また、トナー容器が空であると判断されるまでに消費されるトナーや、トナー容器が空となってから新たなトナー容器に交換されるまでの間に消費されるトナーなども考慮する必要がある。このため第１実施形態では、上述したような数値を設定しているが、各数値はこれに限定されるものではなく、適宜設定できる。
【００８１】
図７は、本実施形態の印刷装置１のトナー補給処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７に示す例では、イエロートナーのトナー補給処理について説明するが、シアントナー、マゼンタトナー、及びブラックトナーの補給についても、同様の処理を適用できる。
【００８２】
印刷装置１が印刷を開始すると、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙへの露光を開始し、感光体ドラム１３Ｙへの印刷対象ページのイエローの画像データに基づく静電潜像の形成を開始する（ステップＳ１００）。
【００８３】
続いて、トナー消費量算出部３０３は、印刷対象ページのイエローの画像データのドット数から、トナー消費量を算出する（ステップＳ１０２）。
【００８４】
続いて、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出されたトナー消費量を記憶部３０１に格納されているイエロー（イエローの画像データ）の累積トナー消費量に加算することにより、記憶部３０１に格納されている累積トナー消費量を更新する（ステップＳ１０４）。
【００８５】
続いて、第１補給判断部３０７は、現像部２１Ｙにより印刷対象ページのイエローの画像データに基づく静電潜像の現像が終了されると、残量センサ２２Ｙによりイエロートナーのトナー量が閾値以下になったことが検知されたか否か確認する（ステップＳ１０６）。
【００８６】
現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがあり（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、次ページの印刷がある場合には（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、ステップＳ１００に戻り、次ページの印刷が行われる。また、現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがあり（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、次ページの印刷がない場合には（ステップＳ１０８でＮｏ）、処理が終了となる。
【００８７】
一方、現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがない場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、補給制御部３０９は、記憶部３０１からイエローの累積トナー消費量を読み出し、トナー補給量に代入する（ステップＳ１１０）。
【００８８】
続いて、補給制御部３０９は、記憶部３０１に格納されているイエローの累積トナー消費量を初期化する（ステップＳ１１２）。
【００８９】
続いて、補給制御部３０９は、トナー補給駆動モータ１２３及びトナー補給クラッチ１２５Ｙを駆動し、トナー容器２３Ｙから現像部２１Ｙへのトナー補給量のイエロートナーの補給を開始させる（ステップＳ１１４）。
【００９０】
続いて、次ページの印刷要求がある場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙへの露光を開始し、感光体ドラム１３Ｙへの印刷対象の次ページのイエローの画像データに基づく静電潜像の形成を開始する（ステップＳ１１８）。なお、次ページの印刷要求がない場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、ステップＳ１２４へ進む。
【００９１】
続いて、トナー消費量算出部３０３は、印刷対象の次ページのイエローの画像データのドット数から、トナー消費量を算出する（ステップＳ１２０）。
【００９２】
続いて、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出されたトナー消費量を記憶部３０１に格納されているイエロー（イエローの画像データ）の累積トナー消費量に加算することにより、記憶部３０１に格納されている累積トナー消費量を更新する（ステップＳ１２２）。
【００９３】
続いて、イエロートナーの補給が完了していなければ（ステップＳ１２４でＮｏ）、ステップＳ１１６に戻る。一方、イエロートナーの補給が完了していれば（ステップＳ１２４でＹｅｓ）、第２補給判断部３１１は、記憶部３０１に格納されているイエローの累積トナー消費量を読み出してトナー補給量と比較する（ステップＳ１２６）。これにより、第２補給判断部３１１は、トナー補給中に消費されたトナー量が補給されたトナー量よりも多いか否かを判断する。
【００９４】
そして、読み出したイエローの累積トナー消費量がトナー補給量以上である場合（ステップＳ１２６でＹｅｓ）、つまり、消費されたトナー量が補給されたトナー量よりも多い場合、ステップＳ１１０に戻る。これにより、トナー補給中に累積トナー消費量算出部３０５により算出された累積トナー消費量がトナー補給量に代入され、前回のイエロートナーの補給に継続して、トナー補給量のイエロートナーの補給が行われる。
【００９５】
一方、読み出したイエローの累積トナー消費量がトナー補給量以上でない場合（ステップＳ１２６でＮｏ）、つまり、消費されたトナー量が補給されたトナー量よりも多くない場合、ステップＳ１０６に戻る。そして、第１補給判断部３０７は、現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがあるか否かを判定する。
【００９６】
以上のように本実施形態によれば、トナー補給中であってもページの印刷を実行するため、印刷物の生産性の低下を防ぎ、印刷物の生産性を向上させることができる。そして本実施形態では、トナー補給完了後にトナー補給中の累積トナー消費量とトナー補給量とを用いて現像部のトナー残量を推測し、必要があればトナー残量の検出よりもトナー補給を優先させるため、印刷物の生産性を更に向上させることができる。
【００９７】
特に本実施形態のように、現像部内のトナーを循環部（スクリュー）で循環させている場合、循環部の回転角度によってトナー喫水面が変動するため、この影響を抑えるためには、特定のタイミングにおいてトナー残量を検出しなければならず、トナー残量の検出に時間を要してしまう。このため本実施形態によれば、印刷物の生産性を更に向上させることができる。
【００９８】
（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００９９】
例えば上記実施形態では、トナー消費量算出部３０３は、画像データのドット数（ビデオカウント）からトナー消費量を算出したが、コントローラから画像データの印字比率を取得可能であれば、取得した印字比率からトナー消費量を算出するようにしてもよい。このようにすれば、現像前にトナー消費量を算出できるため、印刷対象ページの画像データの印刷前にトナー補給の可否を判断することが可能となる。
【０１００】
また例えば上記実施形態では、第１補給判断部３０７は、現像部２１にトナーを補給するか否かを、残量センサ２２を用いて判断していたが、前回のトナー補給開始後に累積トナー消費量算出部３０５により算出されたトナー消費量の累積から判断するようにしてもよい。具体的には、記憶部３０１に閾値を格納しておき、第１補給判断部３０７は、前回のトナー補給開始後に累積トナー消費量算出部３０５により算出されたトナー消費量の累積を記憶部３０１格納されている閾値と比較し、閾値を超える場合に現像部２１にトナーを補給すると判断するようにしてもよい。このようにすれば、印刷物の生産性の低下をより抑えることができる。
【０１０１】
この場合、複数の閾値を記憶部３０１に格納しておき、第１補給判断部３０７は、複数の閾値を用いて、トナーを補給するか否かを段階的に判断し、補給制御部３０９は、第１補給判断部３０７によるトナーを補給するとの判断に用いられた閾値に応じた補給時間で、トナー容器２３から現像部２１にトナーを補給させるようにしてもよい。このようにすれば、より短い周期でのトナー補給が可能となり画質安定につながる。
【０１０２】
また前述したとおり、本実施形態では、トナー補給やトナー循環時にプロセス線速を上げることで、補給時間、循環時間を短縮することができる。このため、印刷装置１は、印刷後の補給時など、プロセス線速を上げても画像不良が発生しないタイミングでの補給時にはプロセス線速を上げるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 印刷装置
１０ 画像形成部
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ プロセスカードリッジ
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 作像部
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 感光体ドラム
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 帯電ローラ
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 一次転写ローラ
１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ クリーニング装置
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ 現像装置
２１Ｙ 現像部
２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ 残量センサ
２３Ｙ トナー容器
３０ 光走査部
４０ 中間転写ベルト
４１、４２ 支持ローラ
５０ 給紙部
５１ 給紙ローラ
５２ パッド
５３ 搬送ローラ対
６０ 二次転写ローラ
７０ 定着部
８０ 排紙ローラ対
８１ 排紙台
１０１ 操作パネルＩ／Ｆ
１０３ 操作パネル
１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙ ＮＶＲＡＭ
１０７ 外部Ｉ／Ｆ
１０９ 画像処理ＩＣ
１１１ Ｉ／Ｏ
１１３ ＲＯＭ
１１５ ＲＡＭ
１１７ ＣＰＵ
１１９ システムバス
１２３ トナー補給駆動モータ
１２５Ｋ、１２５Ｃ、１２５Ｍ、及び１２５Ｙ トナー補給クラッチ
２１０Ｙ ハウジング
２１１Ｙ 現像ローラ
２１２Ｙ 供給ローラ
２１３Ｙ 現像ブレード
２１５Ｙａ、２１５Ｙｂ 透過窓
２２０Ｙ 第１センサ
２２１Ｙ 第２センサ
２２０Ｙａ、２２１Ｙａ 発光素子
２２０Ｙｂ、２２１Ｙｂ 受光素子
２３０Ｙ アジテータ
２３１Ｙ トナー補給ローラ
３０１ 記憶部
３０３ トナー消費量算出部
３０５ 累積トナー消費量算出部
３０７ 第１補給判断部
３０９ 補給制御部
３１１ 第２補給判断部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特開２００９−７５５７４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びトナー補給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、トナー容器から現像部にトナーが補給され、現像部が現像部内のトナーを用いて感光体ドラム上の静電潜像を現像しトナー像を形成する。
【０００３】
トナー容器から補給されるトナーと現像部内のトナーとでは劣化状態が異なるため、その比率が大きく崩れると、現像プロセスが不安定になる。この結果、例えば、地肌汚れ（地カブリ）や濃度変動などが生じてしまう。このため、このような画像形成装置では、現像部内のトナー残量を検知し、検知したトナー残量が閾値を下回ると、トナー容器から現像部へ所定量のトナーを補給し、トナー容器から補給されるトナーと現像部内のトナーとの比率を一定に制御している（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来技術では、印刷動作とトナー補給動作とが別々に実行されている。このため、トナー補給動作を実行する場合には、印刷動作が間欠になり、印刷物の生産性が低下してしまう。また、通常、トナー残量の検知中も印刷動作は実行されないため、トナー残量の検知回数を減らすことができれば、印刷物の生産性の向上が期待できる。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、印刷物の生産性を向上させることができる画像形成装置及びトナー補給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる画像形成装置は、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出部と、前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断部と、前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断部によりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる補給制御部と、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断部と、を備え、前記補給制御部は、前記第２補給判断部によりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の別の態様にかかるトナー補給方法は、トナー消費量算出部が、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、第１補給判断部が、前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断ステップと、補給制御部が、前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断ステップによりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる第１補給制御ステップと、第２補給判断部が、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断ステップと、前記補給制御部が、前記第２補給判断ステップによりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させる第２補給制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷物の生産性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態の印刷装置の一例を示す機械的構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の現像装置の一例を示す機械的構成図である。
【図３】図３は、本実施形態の循環部の一例を示す図である。
【図４】図４は、劣化トナー及び未劣化トナーの混合割合と地汚れレベルとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本実施形態の印刷装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、本実施形態の印刷装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本実施形態の印刷装置のトナー補給処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる画像形成装置及びトナー補給方法の実施形態を詳細に説明する。以下の各実施形態では、本発明の画像形成装置を電子写真方式のカラー印刷装置、具体的には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色の画像を形成する印刷装置に適用した場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば、カラー、モノクロを問わず適用でき、例えば、電子写真方式のファクシミリ装置、複写機、及び複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１１】
まず、本実施形態の印刷装置の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の印刷装置１の一例を示す機械的構成図である。図１に示すように、印刷装置１は、画像形成部１０と、光走査部３０と、中間転写ベルト４０と、支持ローラ４１、４２と、給紙部５０と、給紙ローラ５１と、パッド５２と、搬送ローラ対５３と、二次転写ローラ６０と、定着部７０と、排紙ローラ対８０と、排紙台８１とを、備える。
【００１３】
画像形成部１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色それぞれに対応したプロセスカードリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋにより構成される。プロセスカードリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、及び１１Ｋは、それぞれ作像部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを有しており、図１に示すように、中間転写ベルト４０の移動方向（矢印Ｓ方向）の上流側から、作像部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの順番で中間転写ベルト４０に沿って配置されている。このように本実施形態の印刷装置１では、いわゆるタンデム方式を用いているが、これに限定されるものではない。
【００１４】
作像部１２Ｙは、感光体ドラム１３Ｙと、帯電ローラ１４Ｙと、現像装置２０Ｙと、一次転写ローラ１５Ｙと、クリーニング装置１６Ｙとを、備える。作像部１２Ｙ及び光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙ上で作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及びクリーニング工程）を行うことにより、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー画像を形成し、中間転写ベルト４０に転写する。
【００１５】
なお、作像部１２Ｍ、１２Ｃ、及び１２Ｋは、いずれも作像部１２Ｙと共通の構成要素を備えており、作像部１２Ｍは、作像プロセスを行うことによりマゼンタのトナー画像を形成し、作像部１２Ｃは、作像プロセスを行うことによりシアンのトナー画像を形成し、作像部１２Ｋは、作像プロセスを行うことによりブラックのトナー画像を形成する。このため、以下では、作像部１２Ｙの構成要素についての説明を主に行い、作像部１２Ｍ、１２Ｃ、及び１２Ｋの構成要素については、作像部１２Ｙの構成要素の符号に付したＹに替えてそれぞれＭ、Ｃ、Ｋを付すに留め、その説明を省略する。また本実施形態では、トナーは、非磁性の１成分トナーを用いるものとするが、これに限定されるものではない。
【００１６】
感光体ドラム１３Ｙは、像担持体であり、図示せぬ感光体ドラム駆動装置により矢印ａ方向に回転駆動される。
【００１７】
まず、帯電工程では、感光体ドラム１３Ｙに当接している帯電ローラ１４Ｙは、回転駆動されている感光体ドラム１３Ｙの表面を暗中にて一様に高電位で初期化帯電する。
【００１８】
続いて、露光工程では、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙの帯電面に光変調されたレーザ光ＬＹを、画像データに基づき選択的に露光走査し、感光体ドラム１３Ｙの表面にイエローの色成分画像に対応した静電潜像を形成する。この結果、レーザ光ＬＹで露光走査され感光体ドラム１３Ｙの表面部分の電位が減衰した低電位部が静電潜像（画像部）となり、レーザ光ＬＹが照射されず電位が変わらない高電位部が地肌部となる。なお、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｍについては、マゼンタに対応したレーザ光ＬＭで露光し、感光体ドラム１３Ｃについては、シアンに対応したレーザ光ＬＣで露光し、感光体ドラム１３Ｋについては、ブラックに対応したレーザ光ＬＫで露光する。
【００１９】
続いて、現像工程では、現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１３Ｙ上に形成された静電潜像をイエロートナーで現像し、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー画像を形成する。具体的には、現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１３Ｙの低電位部にイエロートナーを転移させて静電潜像を可視像化することにより、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー像を形成する。なお、現像装置２０Ｙは、感光体ドラム１３Ｙの高電位部にイエロートナーを転移させて、感光体ドラム１３Ｙ上にイエローのトナー像を形成してもよい。
【００２０】
続いて、転写工程では、一次転写ローラ１５Ｙは、感光体ドラム１３Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像を中間転写ベルト４０に転写する。なお、感光体ドラム１３Ｙ上には、トナー画像の転写後においても未転写トナーが僅かながら残存する。
【００２１】
続いて、クリーニング工程では、クリーニング装置１６Ｙは、感光体ドラム１３Ｙ上に残存している未転写トナーを払拭する。
【００２２】
中間転写ベルト４０は、支持ローラ４１、４２などの複数のローラに掛け回されたエンドレスのベルトであり、支持ローラ４１、４２の一方が回転駆動させられることにより矢印Ｓ方向に無端移動する。中間転写ベルト４０には、まず、作像部１２Ｙによりイエローのトナー画像が転写され、続いて、作像部１２Ｍによりマゼンタのトナー画像、作像部１２Ｃによりシアンのトナー画像、作像部１２Ｋによりブラックのトナー画像が順次重畳して転写される。これにより、中間転写ベルト４０上にフルカラーのトナー画像が形成される。
【００２３】
給紙部５０には、複数の記録紙が重ね合わせて収容される。給紙ローラ５１は、給紙部５０の最上部に位置する記録紙に当接されており、当接している記録紙を給紙する。パッド５２は、給紙ローラ５１により複数枚の記録紙が給紙された場合、１枚の記録紙に分離する。搬送ローラ対５３は、給紙ローラ５１により給紙された記録紙を、支持ローラ４１と二次転写ローラ６０との間に所定のタイミングで搬送する。
【００２４】
二次転写ローラ６０は、中間転写ベルト４０により搬送されたフルカラーのトナー画像を、搬送ローラ対５３により搬送された記録紙上に一括転写する。
【００２５】
定着部７０は、フルカラーのトナー像が転写された記録紙を加熱及び加圧することにより、フルカラーのトナー像を記録紙に定着する。
【００２６】
排紙ローラ対８０は、定着部７０によりフルカラーのトナー像が定着された記録紙を排紙台８１に排紙する。
【００２７】
図２は、本実施形態の現像装置２０Ｙの一例を示す機械的構成図である。図２に示すように、現像装置２０Ｙは、現像部２１Ｙと、残量センサ２２Ｙと、トナー容器２３Ｙとを、備える。
【００２８】
現像部２１Ｙは、トナーを貯留し、貯留しているトナーを用いて、感光体ドラム１３Ｙ上の静電潜像を現像するものであり、ハウジング２１０Ｙと、現像ローラ２１１Ｙと、供給ローラ２１２Ｙと、現像ブレード２１３Ｙと、循環部（図示省略）と、透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂと、を備える。
【００２９】
ハウジング２１０Ｙは、現像剤として用いられるトナーを貯留する現像槽であり、上部に開口が設けられている。
【００３０】
現像ローラ２１１Ｙは、トナー担持体であり、現像工程では、矢印ｂ方向に回転する。これにより、感光体ドラム１３Ｙ上の静電潜像をトナーで可視像化する。現像ローラ２１１Ｙは、金属の芯金を有し、外周は体積抵抗値を約１０Ｅ５〜１０Ｅ７Ω程度に調整した導電性ゴム（例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム）で構成されている。本実施形態では、現像ローラ２１１は、ゴム硬度Ｈｓ７５、芯金径φ６、ゴム部外径φ１２とするが、これに限定されるものではない。
【００３１】
供給ローラ２１２Ｙは、トナー供給部材であり、現像ローラ２１１Ｙに回転可能に当接されている。供給ローラ２１２Ｙは、例えば、金属製の芯金の外周にカーボンを混合させることで半導電化させた発泡ポリウレタンを付着させたスポンジローラなどが適当である。本実施形態では、供給ローラ２１２Ｙは、芯金径φ６、ゴム部外径φ１２であり、現像ローラ２１１Ｙとの間のニップが２ｍｍ、回転数比が１に設定されているものとするが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、供給ローラ２１２Ｙと現像ローラ２１１Ｙとの間の当接ニップを約１〜３ｍｍ程度に設定して、供給ローラ２１２Ｙを現像ローラ２１１Ｙに対して矢印ｃ方向に回転させることで、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーを現像ローラ２１１Ｙの表層まで効率よく搬送する機能が得られる。
【００３２】
現像ブレード２１３Ｙは、現像ローラ２１１Ｙに当接されることにより、供給ローラ２１２Ｙにより搬送された現像ローラ２１１Ｙ表面上のトナーの層厚を所定量に制御し、同時に、現像ローラ２１１Ｙ表面上のトナーを摩擦荷電する。本実施形態では、現像ブレード２１３Ｙは、板厚０．１ｍｍのＳＵＳ材で構成され、線圧４５Ｎ／ｍ、ニップ位置が先端から０．２ｍｍ、支持端部から自由端までの長さ（自由長）が１４ｍｍに設定されているものとするが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、現像ブレード２１３Ｙを金属板で構成でき、現像ブレード２１３Ｙの現像ローラ２１１Ｙに対する当接圧を通常線圧２０〜６０Ｎ／ｍ、当接ニップ位置を現像ブレード２１３Ｙの先端から０．５±０．５ｍｍ程度に設定することで、現像ローラ２１１Ｙ上に安定したトナー薄層を形成させることができるが、これらの値は、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。
【００３３】
循環部は、トナー容器２３Ｙから補給されたトナーを循環させることにより、補給されたトナーを攪拌しながら残量センサ２２Ｙのトナー検知位置を介して供給ローラ２１２Ｙまで搬送する。図３に、循環部の一例を示す。循環部は、例えば、図３に示すようなスクリュー部材により実現できる。なお本実施形態では、循環部の攪拌周期は、５００ｍｓｅｃであるものとする。また、循環部のプロセス速度は、感光体ドラム１３Ｙの周速度に対応し、１５０ｍｍ／ｓｅｃであるものとする。また、プロセス速度におけるトナー搬送速度は８０ｍｍ／ｓｅｃであるものとする。また、トナー補給位置から残量センサ２２Ｙのトナー検知位置までは２００ｍｍであるものとする。但し、これらに限定されるものではない。なお、プロセス速度とトナー搬送速度とは比例関係にあり、プロセス速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとした場合、循環部は、トナー容器２３Ｙから補給されたトナーを残量センサ２２Ｙのトナー検知位置まで搬送するのに１．８秒を要することとなる。
【００３４】
透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂは、ハウジング２１０Ｙの側壁の一部を構成し、対向して配置されている。
【００３５】
残量センサ２２Ｙは、現像部２１Ｙ内に貯留されているトナー量を検知するセンサであり、現像部２１Ｙ内に貯留されているトナー量が第１閾値であることを検知する第１センサ２２０Ｙと、現像部２１Ｙ内に貯留されているトナー量が第１閾値よりも小さい第２閾値であることを検知する第２センサ２２１Ｙとを有する。
【００３６】
第１センサ２２０Ｙは、透過窓２１５Ｙａの上側に配置された発光素子２２０Ｙａと、透過窓２１５Ｙｂの上側に配置された受光素子２２０Ｙｂとを備え、第２センサ２２１Ｙは、透過窓２１５Ｙａの下側に配置された発光素子２２１Ｙａと、透過窓２１５Ｙｂの下側に配置された受光素子２２１Ｙｂとを備える。発光素子２２０Ｙａ及び受光素子２２０Ｙｂは、発光素子２２０Ｙａから発生した光が透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂを透過して受光素子２２０Ｙｂに受光されるように配置され、発光素子２２１Ｙａ及び受光素子２２１Ｙｂは、発光素子２２１Ｙａから発生した光が透過窓２１５Ｙａ、２１５Ｙｂを透過して受光素子２２１Ｙｂに受光されるように配置されている。
【００３７】
ハウジング２１０Ｙ内部にトナーが十分残っている場合、発光素子２２０Ｙａ、２２１Ｙａから発生した光は、それぞれ、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーに遮られて受光素子２２０Ｙｂ、２２１Ｙｂまで到達しない。しかし、印刷装置１が印刷動作を繰り返し、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーの消費が進むと、ハウジング２１０Ｙ内部のトナーの喫水面が低下し、まず、発光素子２２０Ｙａから発生した光が受光素子２２０Ｙｂに到達する（受光される）ようになり、その後、発光素子２２１Ｙａから発生した光も受光素子２２１Ｙｂに到達する（受光される）ようになる。
【００３８】
本実施形態では、発光素子２２０Ｙａから発生した光が受光素子２２０Ｙｂに到達するようになった時点でのハウジング２１０Ｙ内部のトナー残量が第１閾値として設定されており、発光素子２２１Ｙａから発生した光が受光素子２２１Ｙｂに到達するようになった時点でのハウジング２１０Ｙ内部のトナー残量が第２閾値として設定されている。このため本実施形態では、受光素子２２０Ｙｂ、２２１Ｙｂの光の検知の有無からハウジング２１０Ｙ内部のトナー残量が第１閾値となったか否か、第２閾値となったか否かを把握することができる。
【００３９】
なお本実施形態では、残量センサ２２Ｙを光センサで実現する例について説明したが、圧電振動素子を用いた粉体検知センサで実現するようにしてもよい。粉体検知センサは、検知面が常に微小振動しており検知面にトナーが接触すると振動が抑えられるため、トナーの有無を検知できる。残量センサ２２Ｙを光センサで実現すればコストを抑えることができ、残量センサ２２Ｙを粉体検知センサで実現すれば高精度にトナー残量を検知できる。
【００４０】
トナー容器２３Ｙ（補給部の一例）は、現像部２１Ｙに補給するトナーを収容している容器であり、ハウジング２１０Ｙの上部に着脱可能に取り付けられるようになっている。トナー容器２３Ｙは、アジテータ２３０Ｙと、トナー補給ローラ２３１Ｙとを備える。
【００４１】
アジテータ２３０Ｙは、矢印ｅ方向に回転し、トナー容器２３Ｙ内部のトナーをほぐす。アジテータ２３０Ｙは、例えば、回転軸にシート状のハネを接着した部材などにより実現できる。なお、アジテータ２３０Ｙとトナー補給ローラ２３１Ｙとは、同期して駆動する。
【００４２】
トナー補給ローラ２３１Ｙは、回転することにより、トナー容器２３Ｙに収容されているトナーを現像部２１Ｙのハウジング２１０Ｙの上部に設けられた開口を介してハウジング２１０Ｙに補給する。ここで、トナー容器２３Ｙから現像部２１Ｙへのトナー補給量は、トナー補給ローラ２３１Ｙの駆動時間により定まる。例えば本実施形態では、トナー補給ローラ２３１Ｙが１回転することにより、０．５ｇのトナーが現像部２１Ｙに補給されるように設計されている、但し、これに限定されるものではない。このため、トナー補給ローラ２３１Ｙの駆動時間を制御することでトナー容器２３Ｙから現像部２１Ｙへのトナー補給量を制御でき、駆動時間を長くすればトナー補給量が増え、駆動時間を短くすればトナー補給量が減る。
【００４３】
なお、トナー補給ローラ２３１Ｙの回転速度が可変である場合は、トナー補給ローラ２３１Ｙの駆動時間を固定したままでも回転速度を変更することでトナー補給量を制御でき、回転速度を速くすればトナー補給量が増え、回転速度を遅くすればトナー補給量が減る。
【００４４】
なお、現像装置２０Ｍ、２０Ｃ、及び２０Ｋについては、トナー色が異なる点を除き、現像装置２０Ｙと共通の構成要素を備えているため、詳細な説明は省略する。但し、以下の説明では、現像装置２０Ｍ、２０Ｃ、及び２０Ｋの構成要素が、現像装置２０Ｙの構成要素の符号に付したＹをそれぞれＭ、Ｃ、Ｋに替えて登場する場合がある。
【００４５】
図４は、劣化トナー及び未劣化トナーの混合割合と地汚れレベルとの関係を示すグラフである。ここで、劣化トナーとは、現像部内に貯留されているトナーを指す。現像部内に貯留されているトナーは、現像部の駆動に伴い物理的なストレスを受けており、全くの未使用状態のトナーに比べて特性が劣化しているため、ここでは、このように称する。また、未劣化トナーとは、トナー容器から現像部へ補給されるトナーを指す。トナー容器は、トナー補給時のみ駆動し、収容しているトナーにストレスを与える部材がほとんどなく、全くの未使用状態のトナーと比較しても特性の劣化がほとんどないため、ここでは、このように称する。
【００４６】
なお、図４に示すグラフは、印刷耐久後に現像部内部に残っている劣化トナーとトナー容器に収容されている未劣化トナーとを混合し、再度現像部内に充填して地汚れを測定した結果を示したものである。なお、図４に示す例では、非磁性１成分トナーを使用しており、劣化トナーとして、通常の使用状態による劣化を想定した印刷耐久時間２５時間後のトナーと、より劣化レベルの悪化した状態を想定した印刷耐久時間５０時間後のトナーとの２種類を用いている。図４に示すグラフの横軸は、劣化トナー及び未劣化トナーを混合した混合トナーに占める劣化トナーの割合を示し、図４に示すグラフの縦軸は、未劣化トナー１００％の状態の地汚れを１(基準)とした場合の地汚れレベルを示している。
【００４７】
図４に示すグラフからは、未劣化トナーのみを（未劣化トナーを１００％）使用した場合が地汚れレベルが最も良く、劣化トナーのみを（劣化トナーを１００％）使用した場合、未劣化トナーのみを使用した場合よりも地汚れレベルが悪化することが分かる。これは、現像部内の劣化トナーは、物理的なストレスが掛け続けられており、トナーの外添剤が剥がれ落ちたり、トナー自体が割れたりすることで、未劣化トナーに対して特性（特に、荷電性や流動性）が変化（劣化）しているためである。具体的には、現像部内の劣化トナーは、通常、供給ローラによって現像ローラに搬送され、現像ブレードにより現像ローラ上の付着量が適正化された後、感光体とのニップ部で現像され、現像に用いられなかった劣化トナーは、再び供給ローラによって回収されるというプロセスが繰り返されることにより、物理的なストレスが掛け続けられる。
【００４８】
また図４に示すグラフからは、劣化トナー及び未劣化トナーを混合すると、劣化トナーのみを使用した場合よりも地汚れレベルが更に悪化することが分かる。これは、劣化トナー及び未劣化トナーが混合されると、互いのトナーが相互作用してしまい、トナーの荷電性がより不安定となるためである。
【００４９】
ここで、実使用上許容できる画像上の地汚れレベルは、通常、０．９７以上となるため、通常の使用状態によるトナーの劣化を想定した場合、良好な画質を維持するためには、混合トナーに占める劣化トナーの割合を７８％以上又は３５％以下とする必要がある。これは、トナー容器から現像部へのトナー補給比率に換算すると、２２％以下又は６５％以上ということになる。なお、トナー補給比率とは、トナー容器から現像部へ１回の補給で補給されるトナー（未劣化トナー）と、現像部内に貯留されているトナー（劣化トナー）との比率を指し、具体的には、劣化トナーに対する未劣化トナーの割合を指す。
【００５０】
トナー補給比率を６５％以上とすると、トナー容器から現像部への１回のトナー補給量が多くなってしまい、現像装置の大型化を招いてしまう。また、１回のトナー補給量が多くなってしまうと、補給前後で例えば現像バイアスなどの適切に設定されるべき現像条件が大きく変化してしまい、作像システムが不安定になるため、好ましくない。
【００５１】
これに対し、トナー補給比率を２２％以下とすると、トナー容器から現像部への１回のトナー補給量を少なくすることができ、現像装置を小型化することができる。また、１回のトナー補給量が少ないと、補給前後で現像部内部のトナー特性の変動が少ないため、作像システムを安定に維持することができる。
【００５２】
つまり、トナー補給比率は、小さい方が好ましい。なお、劣化トナーの劣化状態が更に悪化すると（印刷耐久時間５０時間以上になると）、地汚れレベルを許容することができるトナー補給比率はより狭い領域になることから、トナー補給比率は１５％未満にすることが望ましい。
【００５３】
なお、図４に示す例で使用したトナーは、体積平均粒径８．５μｍ、ポリエステル系樹脂を主成分とし、ワックス及び顔料が混粘粉砕して作成されたトナー母体１００部に対してシリカ１部を外添処理して製作したもので、一般的なレーザビームプリンタなどで使用されている様々なトナーとほぼ同じ特性を有する。
【００５４】
また、図４に示す例では、非磁性１成分粉砕トナーを使用したが、図４で示されるトナーの特性は非磁性１成分トナーにおいては一般的な特性であり、重合トナーであってもほぼ同じ特性を示す。また、使用するトナーが磁性１成分トナー又は２成分トナーであっても、トナー補給前後でのトナー特性の変化を抑えるために、１回のトナー補給量が少量であることが好ましい。従って、非磁性１成分粉砕トナーではなく他のトナーを用いてもよく、非磁性１成分粉砕トナーを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図５は、本実施形態の印刷装置１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、操作パネルＩ／Ｆ１０１と、操作パネル１０３と、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、及び１０５Ｋと、外部Ｉ／Ｆ１０７と、画像処理ＩＣ１０９と、Ｉ／Ｏ１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１３と、ＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１７とを、備えており、これらの各デバイスは、システムバス１１９を介して互いに接続されている。また印刷装置１は、残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋ、トナー補給駆動モータ１２３、並びにトナー補給クラッチ１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、及び１２５Ｋなどの電装品なども備えている。
【００５６】
なお、以降の説明では、各色の現像部を各々区別する必要がない場合、単に現像部２１と称する場合があり、各色の残量センサを各々区別する必要がない場合、単に残量センサ２２と称する場合があり、各色のトナー容器を各々区別する必要がない場合、単にトナー容器２３と称する場合があり、各色のトナー補給ローラを各々区別する必要がない場合、単にトナー補給ローラ２３１と称する場合があり、各色のトナー補給クラッチを各々区別する必要がない場合、単にトナー補給クラッチ１２５と称する場合がある。
【００５７】
操作パネルＩ／Ｆ１０１は、操作パネル１０３とシステムバス１１９とのインタフェースである。操作パネル１０３は、操作パネルＩ／Ｆ１０１を介してＣＰＵ１１７に対して印刷装置１の各種モードの設定入力を行う。
【００５８】
ＮＶＲＡＭ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋは、それぞれトナー容器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋに搭載されており、それぞれ現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの累積トナー消費量などを記憶する。
【００５９】
外部Ｉ／Ｆ１０７は、ホストコンピュータなどの外部装置（図示省略）との通信Ｉ／Ｆである。
【００６０】
画像処理ＩＣ１０９は、コントローラ（図示省略）により生成されたイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの画像データをそれぞれ画素画像信号に変換してパルス幅変調回路（図示省略）に入力する。そしてパルス幅変調回路は、入力された画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを光走査部３０に供給する。これにより、光走査部３０は、パルス幅に対応する時間だけレーザ駆動パルスに対応する色のレーザ光を照射する。つまり、レーザ光は、高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。このため画像処理ＩＣ１０９は、取得したブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像データのドット数（画素数）をそれぞれカウントすることで、対応する色の静電潜像の画像印字比率に応じたビデオカウントを算出する。
【００６１】
Ｉ／Ｏ１１１は、残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋ、トナー補給駆動モータ１２３、並びにトナー補給クラッチ１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、及び１２５Ｋなどの電装品とシステムバス１１９とのインタフェースである。
【００６２】
残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋは、それぞれ現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに設置されており、設置されている現像部２１内に貯留されているトナーの残量を検知する。
【００６３】
トナー補給駆動モータ１２３は、トナー補給ローラ２３１Ｙ、２３１Ｍ、２３１Ｃ、及び２３１Ｋの駆動源であり、トナー補給クラッチ１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、及び１２５Ｋは、それぞれトナー補給ローラ２３１Ｙ、２３１Ｍ、２３１Ｃ、及び２３１Ｋの駆動源である。
【００６４】
ＲＯＭ１１３は、ＣＰＵ１１７により実行される制御プログラムなどを記憶する。ＲＡＭ１１５は、ＣＰＵ１１７の主メモリ及びワークエリアなどに利用され、具体的には、ＮＶＲＡＭ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、及び１０５Ｋ並びにＲＯＭ１１３に記憶されているデータの展開領域や、残量センサ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、及び２２Ｋにより検知されたデータの一時格納領域などに用いられる。なお、ＲＡＭ１１５は、増設ポート（図示省略）に接続されるオプションＲＡＭによりメモリ容量を拡張することができる。ＣＰＵ１１７は、ＲＯＭ１１３に記憶されている制御プログラムなどに基づいて、システムバス１１９に接続されている各デバイスとのアクセスを総括的に制御するとともに、Ｉ／Ｏ１１１を介して接続されている電装品などとの入出力を制御する。またＣＰＵ１１７は、外部Ｉ／Ｆ１０７を介してホストコンピュータなどの外部装置と通信する。
【００６５】
図６は、本実施形態の印刷装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。印刷装置１は、記憶部３０１と、トナー消費量算出部３０３と、累積トナー消費量算出部３０５と、第１補給判断部３０７と、補給制御部３０９と、第２補給判断部３１１とを、備える。本実施形態では、記憶部３０１は、ＮＶＲＡＭ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、及び１０５Ｋ、並びにＲＡＭ１１５などにより実現され、トナー消費量算出部３０３、累積トナー消費量算出部３０５、補給判断部３０７、補給制御部３０９、及び第２補給判断部３１１は、ＣＰＵ１１７により実現されるものとするが、これに限定されるものではない。
【００６６】
記憶部３０１は、後述の累積トナー消費量算出部３０５により算出される各色の累積トナー消費量などを記憶する。
【００６７】
トナー消費量算出部３０３は、静電潜像の現像により消費されるトナー消費量を算出する。本実施形態では、トナー消費量算出部３０３は、画像処理ＩＣ１０９によりカウントされたイエローの画像データのドット数（ビデオカウント）から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｙから消費されるイエロートナーのトナー消費量を算出する。同様に、トナー消費量算出部３０３は、マゼンタの画像データのドット数から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｍから消費されるマゼンタトナーのトナー消費量を算出する。同様に、トナー消費量算出部３０３は、シアンの画像データのドット数から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｃから消費されるシアントナーのトナー消費量を算出する。同様に、トナー消費量算出部３０３は、ブラックの画像データのドット数から、当該画像データに基づいて形成された静電潜像を現像することにより現像部２１Ｋから消費されるブラックトナーのトナー消費量を算出する。なお本実施形態では、画像印字比率２％チャートで０．０３ｇ／Ｐａｇｅのトナーが消費されるものとするが、これに限定されるものではない。このように本実施形態では、トナー消費量算出部３０３は、画像データのドット数（ビデオカウント）からトナー消費量を算出するため、トナー消費量を高精度に算出できる。
【００６８】
累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出されたトナー消費量を累積して累積トナー消費量を算出し、記憶部３０１に格納する。具体的には、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出された各色のトナー消費量を、それぞれ記憶部３０１に格納されている対応する色の累積トナー消費量に加算することにより、記憶部３０１に格納されている累積トナー消費量を更新する。
【００６９】
ここで本実施形態では、後述の第１補給判断部３０７により現像部２１にトナーを補給すると判断された場合、及び後述の第２補給判断部３１１により現像部２１にトナーを補給すると判断された場合に、記憶部３０１に格納されている対応する色の累積トナー消費量が初期化される。つまり、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー補給開始後から次のトナー補給が開始されるまでの累積トナー消費量を算出する。
【００７０】
第１補給判断部３０７は、現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ内のトナー量から、それぞれ、現像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋにトナーを補給するか否かを判断する。具体的には、第１補給判断部３０７は、現像部２１に設置されている残量センサ２２によりトナー量が閾値以下になったことが検知された場合に、当該現像部２１にトナーを補給すると判断し、閾値以下になったことが検知されなかった場合に、当該現像部２１にトナーを補給しないと判断する。
【００７１】
ここで本実施形態では、現像部２１内のトナーを循環部（スクリュー）で循環させているため、循環部の回転角度によってトナー喫水面が変動する。このトナー喫水面の変動の影響を抑えるため、本実施形態では、残量センサ２２は、現像部２１内に貯留されているトナー量を循環部の攪拌周期毎に検知し、第１補給判断部３０７は、残量センサ２２が連続５回中４回以上、トナー量が閾値以下になったことを検知した場合に、当該現像部２１にトナーを補給すると判断する。
【００７２】
なお、第１補給判断部３０７は、現像部２１にトナーが補給されていない場合に、当該現像部２１にトナーを補給するか否かを判断する。また本実施形態では、残量センサ２２によりトナー量が閾値以下になったことが検知された場合を、第２センサ２２１Ｙによりトナー量が第２閾値以下になったことが検知された場合とするが、これに限定されるものではない。
【００７３】
また第１補給判断部３０７は、現像部２１への補給が完了され、第２補給判断部３１１によりにトナーを補給しないと判断された場合に、当該現像部２１にトナーを補給するか否かを判断する。
【００７４】
補給制御部３０９は、現像部２１への前回のトナー補給開始後から第１補給判断部３０７により当該現像部２１にトナーを補給すると判断されるまでの間に累積トナー消費量算出部３０５により算出された当該現像部２１に対応する色のトナー消費量の累積をトナー補給量とする。そして補給制御部３０９は、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に補給させる。具体的には、補給制御部３０９は、第１補給判断部３０７により現像部２１にトナーを補給すると判断されると、当該現像部２１に対応する色の累積トナー消費量を記憶部３０１から読み出す。そして補給制御部３０９は、読み出した累積トナー消費量をトナー補給量とし、トナー補給駆動モータ１２３及び当該現像部２１に対応するトナー補給クラッチ１２５を駆動し、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に補給させる。
【００７５】
また補給制御部３０９は、第２補給判断部３１１により現像部２１にトナーを補給すると判断された場合、当該現像部２１へのトナー補給中に累積トナー消費量算出部３０５により算出された当該現像部２１に対応する色のトナー消費量の累積をトナー補給量とする。そして補給制御部３０９は、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に更に補給させる。具体的には、補給制御部３０９は、第２補給判断部３１１により現像部２１にトナーを補給すると判断されると、当該現像部２１に対応する色の累積トナー消費量を記憶部３０１から読み出す。そして補給制御部３０９は、読み出した累積トナー消費量をトナー補給量とし、トナー補給駆動モータ１２３及び当該現像部２１に対応するトナー補給クラッチ１２５を駆動し、トナー補給量のトナーを対応するトナー容器２３から当該現像部２１に補給させる。
【００７６】
なお補給制御部３０９は、トナー容器２３に備えられているトナー補給ローラ２３１の回転速度を変更できる。これにより、補給制御部３０９は、トナー容器２３から対応する現像部２１へのトナーの補給時間を変更することができる。
【００７７】
第２補給判断部３１１は、現像部２１へのトナー補給中に累積トナー消費量算出部３０５により算出された当該現像部２１に対応する色のトナー消費量の累積がトナー補給量以上の場合に、当該現像部２１にトナーを補給すると判断し、トナー補給量未満の場合に、当該現像部２１にトナーを補給しないと判断する。
【００７８】
次に、本実施形態の印刷装置の動作について説明する。
【００７９】
以下では、トナー量の上限（第１閾値）が１００ｇ、トナー量の下限（第２閾値）が９０ｇであり、現像部２１に貯留されているトナー残量が９０ｇ〜１００ｇを推移するものとする。なお、この場合、トナー補給比率は、１０／９０％となるため、１５％未満となる。
【００８０】
現像部の構成によっても異なるが、本実施形態のような一般的な現像部の構成では、ベタ画像などの画像印字比率の高い画像に対して良好な画質を維持するためには、現像部内に３０〜４０ｇ以上のトナーを残しておく必要がある。また、トナー容器が空であると判断されるまでに消費されるトナーや、トナー容器が空となってから新たなトナー容器に交換されるまでの間に消費されるトナーなども考慮する必要がある。このため第１実施形態では、上述したような数値を設定しているが、各数値はこれに限定されるものではなく、適宜設定できる。
【００８１】
図７は、本実施形態の印刷装置１のトナー補給処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７に示す例では、イエロートナーのトナー補給処理について説明するが、シアントナー、マゼンタトナー、及びブラックトナーの補給についても、同様の処理を適用できる。
【００８２】
印刷装置１が印刷を開始すると、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙへの露光を開始し、感光体ドラム１３Ｙへの印刷対象ページのイエローの画像データに基づく静電潜像の形成を開始する（ステップＳ１００）。
【００８３】
続いて、トナー消費量算出部３０３は、印刷対象ページのイエローの画像データのドット数から、トナー消費量を算出する（ステップＳ１０２）。
【００８４】
続いて、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出されたトナー消費量を記憶部３０１に格納されているイエロー（イエローの画像データ）の累積トナー消費量に加算することにより、記憶部３０１に格納されている累積トナー消費量を更新する（ステップＳ１０４）。
【００８５】
続いて、第１補給判断部３０７は、現像部２１Ｙにより印刷対象ページのイエローの画像データに基づく静電潜像の現像が終了されると、残量センサ２２Ｙによりイエロートナーのトナー量が閾値以下になったことが検知されたか否か確認する（ステップＳ１０６）。
【００８６】
現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがあり（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、次ページの印刷がある場合には（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、ステップＳ１００に戻り、次ページの印刷が行われる。また、現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがあり（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、次ページの印刷がない場合には（ステップＳ１０８でＮｏ）、処理が終了となる。
【００８７】
一方、現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがない場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、補給制御部３０９は、記憶部３０１からイエローの累積トナー消費量を読み出し、トナー補給量に代入する（ステップＳ１１０）。
【００８８】
続いて、補給制御部３０９は、記憶部３０１に格納されているイエローの累積トナー消費量を初期化する（ステップＳ１１２）。
【００８９】
続いて、補給制御部３０９は、トナー補給駆動モータ１２３及びトナー補給クラッチ１２５Ｙを駆動し、トナー容器２３Ｙから現像部２１Ｙへのトナー補給量のイエロートナーの補給を開始させる（ステップＳ１１４）。
【００９０】
続いて、次ページの印刷要求がある場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、光走査部３０は、感光体ドラム１３Ｙへの露光を開始し、感光体ドラム１３Ｙへの印刷対象の次ページのイエローの画像データに基づく静電潜像の形成を開始する（ステップＳ１１８）。なお、次ページの印刷要求がない場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、ステップＳ１２４へ進む。
【００９１】
続いて、トナー消費量算出部３０３は、印刷対象の次ページのイエローの画像データのドット数から、トナー消費量を算出する（ステップＳ１２０）。
【００９２】
続いて、累積トナー消費量算出部３０５は、トナー消費量算出部３０３により算出されたトナー消費量を記憶部３０１に格納されているイエロー（イエローの画像データ）の累積トナー消費量に加算することにより、記憶部３０１に格納されている累積トナー消費量を更新する（ステップＳ１２２）。
【００９３】
続いて、イエロートナーの補給が完了していなければ（ステップＳ１２４でＮｏ）、ステップＳ１１６に戻る。一方、イエロートナーの補給が完了していれば（ステップＳ１２４でＹｅｓ）、第２補給判断部３１１は、記憶部３０１に格納されているイエローの累積トナー消費量を読み出してトナー補給量と比較する（ステップＳ１２６）。これにより、第２補給判断部３１１は、トナー補給中に消費されたトナー量が補給されたトナー量よりも多いか否かを判断する。
【００９４】
そして、読み出したイエローの累積トナー消費量がトナー補給量以上である場合（ステップＳ１２６でＹｅｓ）、つまり、消費されたトナー量が補給されたトナー量よりも多い場合、ステップＳ１１０に戻る。これにより、トナー補給中に累積トナー消費量算出部３０５により算出された累積トナー消費量がトナー補給量に代入され、前回のイエロートナーの補給に継続して、トナー補給量のイエロートナーの補給が行われる。
【００９５】
一方、読み出したイエローの累積トナー消費量がトナー補給量以上でない場合（ステップＳ１２６でＮｏ）、つまり、消費されたトナー量が補給されたトナー量よりも多くない場合、ステップＳ１０６に戻る。そして、第１補給判断部３０７は、現像部２１Ｙに閾値を超える量のイエロートナーがあるか否かを判定する。
【００９６】
以上のように本実施形態によれば、トナー補給中であってもページの印刷を実行するため、印刷物の生産性の低下を防ぎ、印刷物の生産性を向上させることができる。そして本実施形態では、トナー補給完了後にトナー補給中の累積トナー消費量とトナー補給量とを用いて現像部のトナー残量を推測し、必要があればトナー残量の検出よりもトナー補給を優先させるため、印刷物の生産性を更に向上させることができる。
【００９７】
特に本実施形態のように、現像部内のトナーを循環部（スクリュー）で循環させている場合、循環部の回転角度によってトナー喫水面が変動するため、この影響を抑えるためには、特定のタイミングにおいてトナー残量を検出しなければならず、トナー残量の検出に時間を要してしまう。このため本実施形態によれば、印刷物の生産性を更に向上させることができる。
【００９８】
（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００９９】
例えば上記実施形態では、トナー消費量算出部３０３は、画像データのドット数（ビデオカウント）からトナー消費量を算出したが、コントローラから画像データの印字比率を取得可能であれば、取得した印字比率からトナー消費量を算出するようにしてもよい。このようにすれば、現像前にトナー消費量を算出できるため、印刷対象ページの画像データの印刷前にトナー補給の可否を判断することが可能となる。
【０１００】
また例えば上記実施形態では、第１補給判断部３０７は、現像部２１にトナーを補給するか否かを、残量センサ２２を用いて判断していたが、前回のトナー補給開始後に累積トナー消費量算出部３０５により算出されたトナー消費量の累積から判断するようにしてもよい。具体的には、記憶部３０１に閾値を格納しておき、第１補給判断部３０７は、前回のトナー補給開始後に累積トナー消費量算出部３０５により算出されたトナー消費量の累積を記憶部３０１格納されている閾値と比較し、閾値を超える場合に現像部２１にトナーを補給すると判断するようにしてもよい。このようにすれば、印刷物の生産性の低下をより抑えることができる。
【０１０１】
この場合、複数の閾値を記憶部３０１に格納しておき、第１補給判断部３０７は、複数の閾値を用いて、トナーを補給するか否かを段階的に判断し、補給制御部３０９は、第１補給判断部３０７によるトナーを補給するとの判断に用いられた閾値に応じた補給時間で、トナー容器２３から現像部２１にトナーを補給させるようにしてもよい。このようにすれば、より短い周期でのトナー補給が可能となり画質安定につながる。
【０１０２】
また前述したとおり、本実施形態では、トナー補給やトナー循環時にプロセス線速を上げることで、補給時間、循環時間を短縮することができる。このため、印刷装置１は、印刷後の補給時など、プロセス線速を上げても画像不良が発生しないタイミングでの補給時にはプロセス線速を上げるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 印刷装置
１０ 画像形成部
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ プロセスカードリッジ
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 作像部
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 感光体ドラム
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 帯電ローラ
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 一次転写ローラ
１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ クリーニング装置
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ 現像装置
２１Ｙ 現像部
２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ 残量センサ
２３Ｙ トナー容器
３０ 光走査部
４０ 中間転写ベルト
４１、４２ 支持ローラ
５０ 給紙部
５１ 給紙ローラ
５２ パッド
５３ 搬送ローラ対
６０ 二次転写ローラ
７０ 定着部
８０ 排紙ローラ対
８１ 排紙台
１０１ 操作パネルＩ／Ｆ
１０３ 操作パネル
１０５Ｋ、１０５Ｃ、１０５Ｍ、１０５Ｙ ＮＶＲＡＭ
１０７ 外部Ｉ／Ｆ
１０９ 画像処理ＩＣ
１１１ Ｉ／Ｏ
１１３ ＲＯＭ
１１５ ＲＡＭ
１１７ ＣＰＵ
１１９ システムバス
１２３ トナー補給駆動モータ
１２５Ｋ、１２５Ｃ、１２５Ｍ、及び１２５Ｙ トナー補給クラッチ
２１０Ｙ ハウジング
２１１Ｙ 現像ローラ
２１２Ｙ 供給ローラ
２１３Ｙ 現像ブレード
２１５Ｙａ、２１５Ｙｂ 透過窓
２２０Ｙ 第１センサ
２２１Ｙ 第２センサ
２２０Ｙａ、２２１Ｙａ 発光素子
２２０Ｙｂ、２２１Ｙｂ 受光素子
２３０Ｙ アジテータ
２３１Ｙ トナー補給ローラ
３０１ 記憶部
３０３ トナー消費量算出部
３０５ 累積トナー消費量算出部
３０７ 第１補給判断部
３０９ 補給制御部
３１１ 第２補給判断部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０４】
【特許文献１】特開２００９−７５５７４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出部と、
前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断部と、
前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断部によりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる補給制御部と、
前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断部と、を備え、
前記補給制御部は、前記第２補給判断部によりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２補給判断部は、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量未満の場合に、前記現像部にトナーを補給しないと判断し、
前記第１補給判断部は、前記第２補給判断部によりトナーを補給しないと判断された場合、トナー補給完了後に、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する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】
前記トナー消費量算出部は、前記静電潜像の生成元の画像データのドット数又は印字率からトナー消費量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像部のトナー量が閾値以下になったことを検知する検知部を更に備え、
前記第１補給判断部は、前記検知部により前記閾値以下になったことが検知された場合に前記現像部にトナーを補給すると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検知部は、光検知方式又は粉体検知方式を用いて、前記現像部のトナー量が閾値以下になったことを検知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】
前記第１補給判断部は、前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が閾値を超える場合に前記現像部にトナーを補給すると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記閾値は、複数設定されており、
前記補給制御部は、前記第１補給判断部によるトナーを補給するとの判断に用いられた閾値に応じた補給時間で、前記補給部から前記現像部にトナーを補給させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像部は、前記補給部から補給されたトナーを攪拌しながら循環させる循環部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記補給部は、補給ローラを備え、
前記補給制御部は、前記補給ローラの回転速度を変更することで、前記補給部から前記現像部へのトナーの補給時間を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
トナー消費量算出部が、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、
第１補給判断部が、前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断ステップと、
補給制御部が、前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断ステップによりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる第１補給制御ステップと、
第２補給判断部が、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断ステップと、
前記補給制御部が、前記第２補給判断ステップによりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させる第２補給制御ステップと、
を含むことを特徴とするトナー補給方法。
【請求項１】
静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出部と、
前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断部と、
前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断部によりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる補給制御部と、
前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断部と、を備え、
前記補給制御部は、前記第２補給判断部によりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２補給判断部は、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量未満の場合に、前記現像部にトナーを補給しないと判断し、
前記第１補給判断部は、前記第２補給判断部によりトナーを補給しないと判断された場合、トナー補給完了後に、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する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】
前記トナー消費量算出部は、前記静電潜像の生成元の画像データのドット数又は印字率からトナー消費量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像部のトナー量が閾値以下になったことを検知する検知部を更に備え、
前記第１補給判断部は、前記検知部により前記閾値以下になったことが検知された場合に前記現像部にトナーを補給すると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検知部は、光検知方式又は粉体検知方式を用いて、前記現像部のトナー量が閾値以下になったことを検知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】
前記第１補給判断部は、前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出部により算出されたトナー消費量の累積が閾値を超える場合に前記現像部にトナーを補給すると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記閾値は、複数設定されており、
前記補給制御部は、前記第１補給判断部によるトナーを補給するとの判断に用いられた閾値に応じた補給時間で、前記補給部から前記現像部にトナーを補給させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像部は、前記補給部から補給されたトナーを攪拌しながら循環させる循環部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記補給部は、補給ローラを備え、
前記補給制御部は、前記補給ローラの回転速度を変更することで、前記補給部から前記現像部へのトナーの補給時間を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
トナー消費量算出部が、静電潜像の現像により現像部から消費されるトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと、
第１補給判断部が、前記現像部内のトナー量又は前回のトナー補給開始後に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積から、前記現像部にトナーを補給するか否かを判断する第１補給判断ステップと、
補給制御部が、前回のトナー補給開始後から前記第１補給判断ステップによりトナーを補給すると判断されるまでの間に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積をトナー補給量として、補給部から前記現像部にトナーを補給させる第１補給制御ステップと、
第２補給判断部が、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積が前記トナー補給量以上の場合に、前記現像部にトナーを補給すると判断する第２補給判断ステップと、
前記補給制御部が、前記第２補給判断ステップによりトナーを補給すると判断された場合、前記現像部へのトナー補給中に前記トナー消費量算出ステップにより算出されたトナー消費量の累積を前記トナー補給量として、前記補給部から前記現像部に更にトナーを補給させる第２補給制御ステップと、
を含むことを特徴とするトナー補給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５６００６（Ｐ２０１２−２５６００６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０４２８（Ｐ２０１１−１３０４２８）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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