画像形成装置
【課題】トナーコンテナ交換時における不必要なリフレッシュ工程の実行によるトナーの浪費を極力防止しつつ、トナーコンテナ交換直後の画像不良を効果的に防止可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００では、現像ローラー３３から感光体ドラム１側にトナーを飛翔させ、トナーの強制消費を行うリフレッシュ工程を、トナーコンテナ６が交換されて現像装置３に未使用トナーが補給され、エージング動作が実行された後に実行することで、選択的に劣化トナーを感光体ドラム１の表面へ移行させる。また、リフレッシュ工程の実行の要否、及びリフレッシュ工程におけるトナーの吐出量は、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの所定期間内の現像装置３内のトナー消費量に基づいて決定される。
【解決手段】画像形成装置１００では、現像ローラー３３から感光体ドラム１側にトナーを飛翔させ、トナーの強制消費を行うリフレッシュ工程を、トナーコンテナ６が交換されて現像装置３に未使用トナーが補給され、エージング動作が実行された後に実行することで、選択的に劣化トナーを感光体ドラム１の表面へ移行させる。また、リフレッシュ工程の実行の要否、及びリフレッシュ工程におけるトナーの吐出量は、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの所定期間内の現像装置３内のトナー消費量に基づいて決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に現像装置へのトナー補給を行う着脱可能なトナーコンテナを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、一成分現像剤を用いる現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことにより、粒径の小さなトナーが高い帯電量による鏡像力のために現像ローラー（トナー担持体）表面に付着し、他のトナー粒子がトナー担持体との間で摩擦帯電することを阻害する。そのため、トナー担持体上で均一な帯電が行われない状態でトナーが感光体ドラム（静電潜像担持体）まで搬送され、画像濃度低下や画像カブリ等の不具合を引き起こすことがある。このような現象は、特に画像上の原稿印字率が低い場合、即ち現像ローラーから感光体ドラムに飛翔するトナーが少ないためにトナー粒子が現像ローラー上に残りやすい場合に発生し易くなる。
【０００３】
そこで、非画像形成時において現像ローラーに対し直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、ベタ画像等の印字率が高いパターンを現像して感光体ドラム側に多量のトナーを飛翔させ、現像ローラー上のトナーを強制消費する、いわゆるリフレッシュモードを実行可能な画像形成装置が開発されている。例えば特許文献１には、１枚の画像において印字ドットが少ない（印字率が低い）場合、画像形成後に現像ローラー上のトナーを強制消費するようにバイアスを印加し、現像ローラー上のトナーをリフレッシュする（入れ替える）ことで帯電的に均一なトナー薄層を形成する画像形成装置が開示されている。
【０００４】
一方、カラー画像形成装置においては、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用い、トナーコンテナを用いて現像装置へトナーを補給する方式が多用されている。このような二成分現像方式の画像形成装置では、トナーコンテナ内のトナー残量が空（エンプティー）になる直前はトナー補給が安定して行われない場合があり、現像装置内のトナー濃度が低めに推移し易い。そのため、トナーの帯電量が高くなり易く、その状態でトナーコンテナを交換すると、トナー補給後に画像カブリやトナー飛散が発生する場合がある。
【０００５】
また、現像ローラーに対向配置される磁気ローラー（現像剤担持体）を備え、磁気ローラー表面に形成された磁気ブラシを用いて現像ローラー上にトナーを供給する現像方式では、現像ローラー上のトナーの帯電量が高くなってしまい、感光体ドラムへの飛翔性が悪くなって画像濃度が低下するなどの不具合が発生するおそれもある。
【０００６】
このような問題を解決するため、特許文献２には、複数の現像装置のうち、平均印字密度（平均印字率）が所定値を下回った現像装置の現像スリーブに対し、非画像形成時に現像スリーブ上のトナーのリフレッシュを行うとともに、２以上の現像装置の現像スリーブに対しトナーのリフレッシュを同時に行うようにしたカラー画像形成装置が開示されている。
【０００７】
また、トナーコンテナから補給される未使用トナーは、現像装置内の劣化トナーに比べて帯電能力が高く、キャリアに対する静電付着力が大きい。そこで、特許文献３には、トナー補給前の平均印字率が連続して閾値を下回った回数、または現像装置の駆動時間が予設定値に達している場合は現像装置へのトナー補給及びエージング動作を行った後にリフレッシュを実行し、平均印字率が連続して閾値を下回った回数、または現像装置の駆動時間が予設定値に達していない場合は現像装置へのトナー補給及びエージング動作を行う前にリフレッシュを実行することで、劣化していないトナーが強制消費され廃棄トナーが増加することによるトナーの浪費を抑制する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１０９０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５６０７号公報
【特許文献３】特開２００７−３４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、二成分現像剤を用いる画像形成装置では、トナーコンテナが空になり、現像装置へのトナー補給が行われなくなると、現像装置内のトナー濃度Ｔ／Ｃ（キャリアに対するトナーの割合）が低下する。そこで、透磁率センサー等のトナー濃度センサーを用いてＴ／Ｃを検知することで、トナーコンテナの交換時期を判断することができる。
【００１０】
ここで、トナーコンテナの交換時における現像装置内のトナーの帯電量は、トナーコンテナが空になる直前の印字条件によって変化する。例えば、トナーコンテナが空になる直前の平均印字率が低い場合はトナーの消費が少なくなり、現像装置内にトナーが長時間滞留するためトナーの帯電量は高くなる。一方、トナーコンテナが空になる直前の平均印字率が高い場合はトナーの消費が多くなり、現像装置内にトナーが滞留する時間が短くなるためトナーの帯電量は低くなる。
【００１１】
しかしながら、トナーコンテナの交換後に特許文献３の方法を用いてリフレッシュを行った場合、トナー補給前またはトナー補給後に一律にリフレッシュ動作が実行される。そのため、現像装置内のトナーの帯電量が低くトナーを強制消費する必要がない場合であってもリフレッシュが実行されてしまい、トナーの浪費に繋がるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、トナーコンテナ交換時における不必要なリフレッシュ工程の実行によるトナーの浪費を極力防止しつつ、トナーコンテナ交換直後の画像不良を効果的に防止可能な画像形成装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置に補給するトナーを収容する交換可能なトナーコンテナと、該トナーコンテナ内のトナーが空になるトナーエンドを検知可能なトナー残量検知手段と、を備え、非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否を決定する制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて前記トナーコンテナの交換直後に前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量が小さいほどトナー吐出量を段階的に増加させることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー残量検知手段は、前記トナーエンドの検知前に前記トナーコンテナ内のトナーが所定量以下になったニアエンドを検知可能であり、前記制御手段は、前記ニアエンドから前記トナーエンドまでのトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否、または前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内の平均印字率を用いてトナー消費量を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、トナーコンテナの交換直後におけるリフレッシュ工程の実行の要否を直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて決定することにより、トナー消費量が多い場合に不必要なリフレッシュ工程の実行を中止してトナーの浪費を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、トナーコンテナの交換直後におけるリフレッシュ工程の実行が決定されたときは、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいてトナー吐出量を決定することにより、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を適切な量としてトナーの浪費を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、制御手段は、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量が小さいほどトナー吐出量を段階的に増加させることにより、現像装置内の劣化トナーの割合が多くなる条件ではリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を多くして劣化トナーを十分に排出することができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、トナー残量検知手段は、トナーエンドの検知前にトナーコンテナ内のトナーが所定量以下になったニアエンドを検知可能であり、制御手段は、ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量に基づいて、トナーコンテナの交換直後におけるリフレッシュ工程の実行の要否、またはリフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することにより、トナーコンテナの交換時における現像装置内のトナーの状態がより正確に反映されたリフレッシュ工程実行の要否、または適切なトナー吐出量を決定可能となる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、制御手段は、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内の平均印字率を用いてトナー消費量を算出することにより、トナー消費量を簡単に且つ高精度で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置１００に用いられる現像装置３の一構成例を示す側面断面図
【図３】本発明の現像装置３における攪拌部の一構成例を示す平面断面図
【図４】現像ローラー及び磁気ローラーに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図５】トナーコンテナ６を概略的に示す側面断面図
【図６】本発明の画像形成装置１００の制御経路を示すブロック図
【図７】トナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の制御例を示すフローチャート
【図８】トナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の他の制御例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。図１において、画像形成装置１００（ここでは一例としてモノクロ複合機を示す）本体には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部８が配設されている。
【００２５】
次に、画像形成部８について説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１を帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に画像情報を露光する露光装置（レーザー走査ユニット等）４と、感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像装置３と、感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置５とが配置されている。また、感光体ドラム１の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）が感光体ドラム１の回転方向（図１の矢印Ａ方向）に対しクリーニング装置５の上流側あるいは下流側に設けられている。感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２６】
トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の給紙カセット１０内に収容されており、給紙ローラー１１及びレジストローラー対１３を介して感光体ドラム１と転写ローラー９との間のニップ部（転写ニップ部）へと搬送される。
【００２７】
画像読取部２０は、複写時に原稿を照明するスキャナーランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤセンサー等（いずれも図示せず）から構成されており、原稿画像を読み取って画像データに変換する。
【００２８】
コピー動作を行う場合、画像読取部２０において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、画像形成装置１００本体内の画像形成部８において、帯電装置２により図中のＡ方向に回転する感光体ドラム１が一様に帯電され、画像読取部２０で読み取られた原稿画像データに基づく露光装置４からのレーザービームにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。この現像装置３へのトナーの供給はトナーコンテナ６から行われる。一方、用紙Ｐが給紙カセット１０から給紙ローラー１１、用紙搬送路１２を経由してレジストローラー対１３に搬送される。
【００２９】
そして、用紙Ｐがレジストローラー対１３から所定のタイミングで感光体ドラム１と転写ローラー９との間のニップ部へ搬送され、ニップ部において感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が用紙Ｐ上に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニング装置５により除去される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００３０】
定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラー対１４のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラー対１５を経て用紙搬送路１２の分岐部に配置された搬送ガイド部材１６によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、反転搬送路１９に送られて両面コピーされた後に）、排出ローラー対１７を介して排出トレイ１８に排出される。
【００３１】
用紙搬送路１２は、具体的には、搬送ローラー対１５の下流側において左右二股に分岐し、一方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は排出トレイ１８に連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は反転搬送路１９に連通するように構成されている。
【００３２】
図２は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置３の側面断面図であり、図３は、現像装置３の平面断面図（図２におけるＸＸ′矢視断面図）である。図２及び図３に示すように、現像装置３は、トナーと磁性キャリア（以下、単にキャリアとも言う）とを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤とも言う）が収納される現像容器３０を備えており、現像容器３０は仕切壁３０ａによって第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃに区画されている。第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃにはトナーコンテナ６（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂが回転可能に配設されている。
【００３３】
そして、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の矢印Ｂ、Ｃ方向）に搬送され、仕切壁３０ａの両端部に形成された現像剤通過路３０ａ、３０ｂを介して第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する。即ち、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ、現像剤通過路４０ａ、４０ｂによって現像容器３０内に現像剤の循環経路が形成されている。
【００３４】
現像容器３０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器３０内において第１攪拌スクリュー３１ａの上方には磁気ローラー３２が配置され、磁気ローラー３２の左斜め上方には現像ローラー３３が対向配置されている。そして、現像ローラー３３は現像容器３０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３はそれぞれの回転軸を中心として図２の時計回り方向に回転する。
【００３５】
第２攪拌室３０ｃには第２攪拌スクリュー３１ｂと対面してトナー濃度センサー４１が配置されており、トナー補給口３０ｄにはトナーコンテナ６の供給口６１ａ（図５参照）が連結されている。図３に示すように、トナー補給口３０ｄは平面的に見て第２攪拌室３０ｃの端部に配置されている。
【００３６】
トナー濃度センサー４１としては、現像容器３０内における二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサー４１により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部９０（図６参照）に出力するよう構成されており、制御部９０によってトナー濃度センサー４１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部９０は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モーター２７（図５参照）に制御信号を送信し、トナー補給口３０ｄから現像容器３０内に所定量のトナーを補給する。
【００３７】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通す磁性キャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００３８】
磁気ローラー３２は、非磁性の回転スリーブ３２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネット体３２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体３２ｂの磁極は、主極４５、規制極（穂切り用磁極）４６、搬送極４７、剥離極４８、及び汲上極４９の５極構成である。
【００３９】
現像ローラー３３は、円筒状の現像スリーブ３３ａと、現像スリーブ３３ａ内に固定された現像ローラー側磁極３３ｂで構成されており、磁気ローラー３２と現像ローラー３３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極３３ｂは、固定マグネット体３２ｂの対向する磁極（主極）４５と異極性である。
【００４０】
また、現像容器３０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３２の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３２の回転方向（図２の時計回り方向）において、現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラー３２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４１】
現像ローラー３３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー３２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源５３からバイアス制御回路５１（いずれも図６参照）を経由して現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加される。制御部９０は、バイアス制御回路５１に制御信号を送信して現像バイアス電源５３から印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及びＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を制御する。
【００４２】
前述のように、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３０内を循環してトナーを帯電させ、第１攪拌スクリュー３１ａによって現像剤が磁気ローラー３２に搬送される。そして、磁気ローラー３２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー３２上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３３上にトナー薄層を形成する。
【００４３】
現像装置３内の第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂは、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーター（図示せず）に連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいて第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂを駆動させる。なお、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーターを磁気ローラー３２及び現像ローラー３３にも連結しておくことで、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３の駆動源と兼用することもできる。
【００４４】
現像ローラー３３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３２と現像ローラー３３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４５】
図４は、現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラー３３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が印加される。また、磁気ローラー３２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相の異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が印加される。
【００４６】
従って、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３間に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４７】
磁気ブラシによって現像ローラー３３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３３の回転によって感光体ドラム１と現像ローラー３３との対向部分に搬送される。現像ローラー３３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１との電位差によって現像ローラー３３から感光体ドラム１へトナーが飛翔し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。
【００４８】
現像に用いられずに残ったトナーは、現像ローラー３３の回転によって再度現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体３２ｂの同極部分（剥離極４８、汲上極４９）で磁気ローラー３２から引き剥がされた後、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する二成分現像剤中に戻される。そして、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラー３２上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３５へ搬送される。
【００４９】
図５は、トナーコンテナ６を概略的に示す側面断面図である。トナーコンテナ６は、未使用のトナーを貯留するコンテナ容器６１、搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８を備える。
【００５０】
コンテナ容器６１の底部の長手方向（図５の紙面と垂直な方向）の一端部には、現像容器３０のトナー補給口３０ｄ（図２参照）に連結される供給口６１ａが形成されている。攪拌パドル６３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフィルム状の攪拌羽根６３ａを有する。攪拌羽根６３ａの回転によって、コンテナ容器６１内のトナーが攪拌され、攪拌されたトナーが搬送スクリュー６２側に移送される。
【００５１】
搬送スクリュー６２は、その軸部の周りに長手方向に一定の位相（ピッチ）で螺旋状に形成される螺旋羽６２ａを有し、コンテナ容器６１内の底部に供給口６１ａに対向して配置されている。搬送スクリュー６２が回転すると、攪拌パドル６３によって攪拌されたトナーが螺旋羽６２ａの位相の進行により供給口６１ａに向かって搬送され、供給口６１ａを介して現像容器３０に補給される。
【００５２】
トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８は、それぞれ搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３を回転させるＤＣモーターからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって回転駆動させられる。攪拌パドル６３の攪拌羽根６３ａは、その軸部から半径方向に搬送スクリュー６２の外縁まで延び、螺旋羽６２ａに接触可能である。
【００５３】
コンテナ容器６１内にトナーが十分に貯留されている場合には、攪拌パドル６３はトナーを攪拌して搬送スクリュー６２に供給する。そして、トナー補給モーター２７が定速で回転駆動すると、搬送スクリュー６２はその回転速度に応じた一定量のトナーを供給口６１ａから現像容器３０内に補給する。これにより、現像容器３０内の現像剤のトナー濃度は一定に保持される。また、トナーが補給されたにも係わらず、トナー濃度センサー４１により検知された現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度が上昇しない場合は、制御部９０はトナーコンテナ６内のトナーが空であると判断して液晶表示部７１（図６参照）にトナーコンテナ６内のトナー残量が空（以下、トナーエンドという）である表示を行い、ユーザーにトナーコンテナ６の交換を促す。
【００５４】
しかし、トナーエンドの表示が突然に行われると、交換用のトナーコンテナ６の準備に時間を要する場合、ユーザーは画像形成装置１００を使用できないことも生じる。そこで、トナーエンドの表示前にトナーエンド間近の状態（以下、ニアエンドという）を設定して表示し、このニアエンドの表示によって、ユーザーが交換用のトナーコンテナ６を準備する時間を確保している。
【００５５】
トナーコンテナ６のトナー補給速度は、トナーコンテナ６内のトナー残量が十分であるときは一定しているが、トナーコンテナ６内のトナー残量が少なくなると補給速度が低下する。そこで、トナーコンテナ６からの単位時間当たりのトナー補給量（トナー補給速度）が所定量に低下するとニアエンドを表示し、トナー補給量がさらに低下するとトナーエンドを表示する。ニアエンドの検知は、トナーエンドと同様にトナー濃度センサー４１により検知される現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度に基づいて行っても良いし、印字される画像の画像信号から算出される印字率を用いて予測することもできる。
【００５６】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図６は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００５７】
バイアス制御回路５１は、帯電バイアス電源５２、現像バイアス電源５３、及び転写バイアス電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源５２〜５４を作動させるものであり、各電源５２〜５４はバイアス制御回路５１からの制御信号によって、帯電装置２、磁気ローラー３２、現像ローラー３３、転写ローラー９に所定のバイアスを印加する。
【００５８】
操作部７０には、液晶表示部７１、ＬＥＤ７２、テンキー７３が設けられており、ユーザーは操作部７０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部７１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。ＬＥＤ７２は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。テンキー７３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がファクシミリ機能も有する場合に相手方のファクシミリ番号を入力等するためのものである。
【００５９】
その他、操作部７０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００６０】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００６１】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、露光装置４、定着部７、画像形成部８、転写ローラー９、画像読取部２０、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８、バイアス制御回路５１、操作部７０等が挙げられる。
【００６２】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、トナー濃度センサー４１の出力値や現像容器３０内の現像剤循環速度等の、トナー補給制御に必要となるデータや、リフレッシュ工程の実行の要否を判断する印字枚数及びリフレッシュ工程の要否を判断する際に用いられる基準印字率の他、トナー吐出パターンの印字長さを計算するための現像ローラー３３及び磁気ローラー３２の外周長や感光体ドラム１に対する線速比データ等も格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。なお、カウンター９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３で印字枚数を記憶するようにしてもよい。
【００６３】
演算部９７は、トナー濃度センサー４１の出力値から現像装置３内のトナー濃度を算出して現像装置３へのトナー補給量（トナー補給モータ２７の駆動時間）を決定する。決定されたトナー補給量はＣＰＵ９１に送信され、ＣＰＵ９１はトナー補給モーター２７に制御信号を送信して所定時間（或いは所定回転数）だけ駆動させる。また、ＣＰＵ９１はトナー補給後のトナー濃度センサー４１の出力値に基づいてトナーコンテナ６の交換の要否を判定する。即ち、トナー補給後にトナー濃度センサー４１の出力値が低下しない場合はトナーコンテナ６が空または空に近い状態であると判断して、液晶表示部７１にニアエンドまたはトナーエンドの表示を行う。
【００６４】
トナーコンテナ６内のトナーが空になった場合は、トナーコンテナ６が交換され、画像形成中にトナーを補給する場合より長い時間トナーを現像装置３に供給する。攪拌が充分なされないまま補給された直後のトナーが現像ローラー３３に供給されると、トナーの帯電量が十分でなく、画像濃度が低下したり、現像ローラー３３表面に形成されたトナー薄層の一部が乱れて離脱し、塊となって現像されて画像上にランダムな黒点が発生したりする場合がある。
【００６５】
そこで、トナーコンテナ６を交換した直後のトナー補給時に、補給された未使用トナーと現像容器３０内の現像剤とを第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂを用いて所定時間攪拌するエージング動作を行う。エージング動作の実行時間は特に制限はないが、現像容器３０内の現像剤の収容量、トナーコンテナ６の交換までの累積印字枚数、或いは後述する平均印字率の履歴等に基づいて適宜設定される。一般的には、エージング動作は３０秒程度実行すれば良い。
【００６６】
ところで、現像容器３０内に補給される未使用トナーは、現像容器３０内に存在する劣化トナーに比べて帯電され易く、キャリアに強く拘束されるため、エージング動作により現像容器３０内のキャリアの表面が未使用トナーで占有される。その結果、キャリアからの拘束力が弱い劣化トナーは現像剤中に半浮遊状態で存在することとなる。
【００６７】
また、本発明の画像形成装置では、記録媒体への非転写時、例えば、画像形成装置１００を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印字が行われた時に、現像ローラー３３から感光体ドラム１側にトナーを飛翔させ、トナーの強制消費を行うリフレッシュ工程を実行可能となっている。
【００６８】
このリフレッシュ工程を、トナーコンテナ６が交換されて現像装置３に未使用トナーが補給され、エージング動作が実行された後に実行することで、現像剤中に半浮遊状態で存在する劣化トナーを選択的に感光体ドラム１の表面へ移行させる（吐出させる）ことができる。具体的には、リフレッシュ工程の実行時に現像ローラー３３に印加される現像バイアスを、現像ローラー３３と感光体ドラム１との間の電位差に対する、現像ローラー３３から感光体ドラム１へと移行するトナー量の関係を示すグラフ（いわゆる、現像感度曲線）において、劣化トナーの移行量と、未使用トナーの移行量との間に優位な差異が生じる範囲に設定する。
【００６９】
ここで、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの間の現像装置３内のトナー消費量が少ない場合、トナーコンテナ６の交換時に現像装置３内に存在する劣化トナーの量は多くなる傾向にある。一方、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの間の現像装置３内のトナー消費量が多い場合、トナーコンテナ６の交換時に現像装置３内に存在する劣化トナーの量は少なくなる傾向にある。
【００７０】
そこで、本発明では、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの所定期間内の現像装置３内のトナー消費量に基づいてトナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の実行の要否を判断することとしている。現像装置３内のトナー消費量は、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでの全期間に亘って算出しても良いし、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでの一部の期間におけるトナー消費量を算出しても良い。
【００７１】
現像装置３内のトナー消費量は、平均印字率によって求めることができる。直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでの印字枚数をＡとすると、制御部９０は、画像読取部２０で読み取られ、一時記憶部９４内に記憶された画像信号に基づいて画像１枚毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。そして、積算印字率Σｂｎをカウンター９５でカウントされた印字枚数Ａで除して印字枚数Ａ当たりの平均印字率Ｂ（％）を算出する。
【００７２】
また、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでに形成されたトナー画像の濃度を直接測定することによりトナー消費量を求めることもできる。例えば、反射型濃度センサー等を用いて感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像や、用紙上に転写されたトナー像の画像濃度を直接計測し、計測された画像濃度、及び画像形成可能領域に対する画像面積の割合を用いて画像１枚毎のトナー消費量ｃｎを算出し、さらにトナー消費量を積算した積算トナー消費量Σｃｎを算出する。そして、積算トナー消費量Σｃｎをカウンター９５でカウントされた印字枚数Ａで除して、印字枚数Ａ当たりの平均トナー消費量Ｃを算出する。
【００７３】
さらに、リフレッシュ工程の実行中に吐出するトナー量も、平均印字率Ｂまたは平均トナー消費量Ｃに応じて決定すれば良い。例えば、算出された平均印字率Ｂまたは平均トナー消費量Ｃが閾値よりも小さい場合、閾値との差が大きくなるほど直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでのトナー消費量が少なく、現像装置３内の劣化トナーの割合が多いと考えられるため、トナー吐出量を多くする。
【００７４】
これにより、トナーコンテナ６の交換時に実行するリフレッシュ工程において、吐出するトナー量を適切に設定してトナーの浪費を必要最小限に抑えることができる。トナー吐出量は、現像ローラー３３に印加される現像バイアス、感光体ドラム１に印加される帯電バイアスや、リフレッシュ工程の実行時間によって調整することができる。
【００７５】
トナー吐出量を増加させる具体的方法としては、リフレッシュ工程の実行時間（感光体ドラム１及び現像装置３の駆動時間）を長くする方法や、現像ローラー３３に印加するＶｓｌｖ（ＡＣ）のピークツーピーク値及び／又はＤｕｔｙ値を大きくする方法が挙げられる。また、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＤｕｔｙ値を大きくする場合はＶｓｌｖ（ＤＣ）も併せて大きくすることが好ましい。
【００７６】
なお、リフレッシュ工程の実行時には、感光体ドラム１上へと吐出された劣化トナーが転写ローラー９上に付着することを防止するために、転写ローラー９にトナーの帯電極性と同極性のバイアス（転写逆バイアス）が印加される。
【００７７】
図７は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の制御例を示すフローチャートである。図１〜図６を参照しながら、図７のステップに沿ってリフレッシュ工程の実行手順について説明する。先ず、ユーザーにより画像形成が行われると、画像信号を含む画像出力条件が一時記憶部９４に記憶され（ステップＳ１）、カウンター９５により累積印字枚数がカウントされる（ステップＳ２）。そして、制御部９０は累積印字枚数が所定枚数に到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００７８】
累積印字枚数が所定枚数に到達したときは、制御部９０は現像ローラー３３上のトナーを感光体ドラム１に吐出するリフレッシュ工程を実行し（ステップＳ４）、カウンター９５の累積カウント値をリセットする。また、ステップＳ３において累積印字枚数が所定枚数に到達していないときは、リフレッシュ工程を実行せずに次のステップへ進む。
【００７９】
次に、制御部９０は、トナー濃度センサー４１の出力値から現像装置３内のトナー濃度を検知してトナーコンテナ６内のトナー残量がトナーエンドに到達したか否かを判断する（ステップＳ５）。トナーエンドに到達していないときは、ステップＳ１に戻って上記と同様の手順を繰り返す。
【００８０】
一方、ステップＳ５でトナーエンドに到達しているときは、一時記憶部９４に記憶された画像信号、及びカウンター９５によりカウントされた直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの累積印字枚数Ａに基づいて、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ６）。また、トナーコンテナ６を交換するとともに（ステップＳ７）、新たなトナーコンテナ６からのトナー補給（ステップＳ８）及びエージング動作（ステップＳ９）を行う。
【００８１】
そして、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの平均印字率Ｂが所定の印字率Ｂ０を下回っているか否かが判断され（ステップＳ１０）、Ｂ＜Ｂ０である場合は平均印字率Ｂに基づいてリフレッシュ工程の実行条件が決定され（ステップＳ１１）、決定された条件でリフレッシュ工程が実行される（ステップＳ１２）。
【００８２】
具体的には、バイアス制御回路５１からの制御信号によって帯電バイアス電源５２から帯電装置２に帯電バイアスを印加して感光体ドラム１表面を帯電させた状態で露光装置４を用いて所定の領域を露光するか、或いは帯電バイアスをオフにして感光体ドラム１の表面電位を０とする。この状態で、現像バイアス電源５３から現像ローラー３３に現像バイアスを印加する。また、転写ローラー９にはトナーが付着しないように転写バイアス電源５４からトナーと同極性の転写逆バイアスを印加する。
【００８３】
すると、感光体ドラム１上にトナーがソリッド（ベタ）画像として飛翔し、現像ローラー３３上のトナーが強制消費される。その後、感光体ドラム１上のトナーがクリーニング装置５によって全て除去されるまでクリーニングが続行され、クリーニングが終了した場合は転写ローラー９に転写正バイアスを印加して転写ローラー９上の逆極性トナーを感光体ドラム１側に戻し、これをクリーニング装置５によりクリーニングしてリフレッシュ工程を終了する。その後、ステップＳ１に戻り、以下同様の手順を繰り返す。
【００８４】
このような制御によれば、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーコンテナ６の交換までの平均印字率、即ち、直近のリフレッシュ工程からのトナー消費量に応じてリフレッシュ工程の実行の要否、及び実行条件が決定される。その結果、トナー消費量が多い場合には不必要なリフレッシュ工程の実行を抑制することができ、トナー消費量が少ない場合にはリフレッシュ工程を実行するとともに実行時のトナー吐出量を適切な量とすることができる。
【００８５】
図８は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の他の制御例を示すフローチャートである。図８の制御では、ユーザーにより画像形成が行われると、画像信号を含む画像出力条件が一時記憶部９４に記憶され（ステップＳ１）、画像信号とカウンター９５によりカウントされた累積印字枚数から算出される印字率によってトナーコンテナ６のニアエンドの予測を行う（ステップＳ２）。そして、制御部９０は算出された印字率に基づいてトナーコンテナ６がニアエンドに到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。ニアエンドに到達していないときは、ステップＳ１に戻って上記と同様の手順を繰り返す。
【００８６】
ステップＳ３においてニアエンドが検出されたときは、カウンター９５をリセットして（ステップＳ４）ニアエンドからの累積印字枚数Ａをカウントする（ステップＳ５）。次に制御部９０は、トナー濃度センサー４１の出力値から現像装置３内のトナー濃度を検知してトナーコンテナ６内のトナー残量がトナーエンドに到達したか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００８７】
トナーエンドに到達したときは、一時記憶部９４に記憶された画像信号、及びカウンター９５によりカウントされた累積印字枚数Ａに基づいて、ニアエンドからトナーエンドまでの平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ７）。また、トナーコンテナ６を交換するとともに（ステップＳ８）、新たなトナーコンテナ６からのトナー補給（ステップＳ９）及びエージング動作（ステップＳ１０）を行う。
【００８８】
そして、ニアエンドからトナーエンドまでの平均印字率Ｂが所定の印字率Ｂ０を下回っているか否かが判断され（ステップＳ１１）、Ｂ＜Ｂ０である場合は平均印字率Ｂに基づいてリフレッシュ工程の実行条件が決定され（ステップＳ１２）、決定された条件でリフレッシュ工程が実行される（ステップＳ１３）。
【００８９】
図８の制御例では、トナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の実行の要否、及びリフレッシュ工程におけるトナーの吐出量は、交換前のトナーコンテナ６内のトナー残量がニアエンドからトナーエンドとなるまでのトナー消費量に基づいて決定される。つまり、ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量が所定の閾値を超えない場合は、現像装置３内のトナーの劣化が進んでいると考えられるため、未使用トナーの補給及びエージング動作に続いてリフレッシュ工程を実行する。また、ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量が所定の閾値以上である場合は、現像装置３内のトナーの劣化が進んでいないと考えられるため、未使用トナーの補給及びエージング動作のみを行う。
【００９０】
ニアエンドが検知された場合、トナーコンテナが交換されるまでの間は現像装置３内のトナー残量が少なくなる。そのため、少ないトナーを効率良く使用するためにニアエンドの検知からトナーエンドの検知まではリフレッシュ工程を実行しない。この場合、トナーコンテナ６の交換時に現像装置３内に残存しているトナーの状態は通常の画像形成時よりも劣化していると考えられる。本制御例では、ニアエンドの検知からトナーエンドの検知までの平均印字率に基づいてリフレッシュ工程のトナー吐出量を決定するので、トナーコンテナ６の交換時における現像装置３内のトナーの状態がより正確に反映された適切なトナー吐出量を決定可能となる。
【００９１】
ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量は、図８のように平均印字率Ｂにより求めても良いし、トナー画像の濃度を直接測定することにより平均トナー消費量Ｃを算出することで求めても良い。また、ここでは印字率によってトナーコンテナ６のニアエンドの予測を行うこととしたが、印字率に代えて、トナー濃度センサー４１により検知された現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度を用いてトナーコンテナ６のニアエンドを検知することもできる。
【００９２】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態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、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００９３】
また、本発明は図１に示すモノクロ複合機に限らず、モノクロプリンターや、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、カラープリンター、ファクシミリ等、現像装置にトナーを補給するトナーコンテナを備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、現像装置へトナー補給を行うトナーコンテナを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナーコンテナ交換時のリフレッシュ工程の要否、及びリフレッシュ工程を実行する場合のトナー吐出量を、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの所定範囲内のトナー消費量に基づいて設定できるため、不必要なリフレッシュ工程の実行を抑制することができ、リフレッシュ工程が実行される場合のトナー吐出量も適切な量とすることができる。従って、画像形成以外の無駄なトナー消費を極力抑制できる画像形成装置となる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ 現像装置
４ 露光装置
５ クリーニング装置
６ トナーコンテナ
７ 定着部
８ 画像形成部
３２ 磁気ローラー
３３ 現像ローラー（トナー担持体）
４１ トナー濃度センサー（トナー残量検知手段）
５１ バイアス制御回路
５２ 帯電バイアス電源
５３ 現像バイアス電源
５４ 転写バイアス電源
９０ 制御部（制御手段）
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ 一時記憶部
９５ カウンター
１００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に現像装置へのトナー補給を行う着脱可能なトナーコンテナを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、一成分現像剤を用いる現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことにより、粒径の小さなトナーが高い帯電量による鏡像力のために現像ローラー（トナー担持体）表面に付着し、他のトナー粒子がトナー担持体との間で摩擦帯電することを阻害する。そのため、トナー担持体上で均一な帯電が行われない状態でトナーが感光体ドラム（静電潜像担持体）まで搬送され、画像濃度低下や画像カブリ等の不具合を引き起こすことがある。このような現象は、特に画像上の原稿印字率が低い場合、即ち現像ローラーから感光体ドラムに飛翔するトナーが少ないためにトナー粒子が現像ローラー上に残りやすい場合に発生し易くなる。
【０００３】
そこで、非画像形成時において現像ローラーに対し直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加することにより、ベタ画像等の印字率が高いパターンを現像して感光体ドラム側に多量のトナーを飛翔させ、現像ローラー上のトナーを強制消費する、いわゆるリフレッシュモードを実行可能な画像形成装置が開発されている。例えば特許文献１には、１枚の画像において印字ドットが少ない（印字率が低い）場合、画像形成後に現像ローラー上のトナーを強制消費するようにバイアスを印加し、現像ローラー上のトナーをリフレッシュする（入れ替える）ことで帯電的に均一なトナー薄層を形成する画像形成装置が開示されている。
【０００４】
一方、カラー画像形成装置においては、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用い、トナーコンテナを用いて現像装置へトナーを補給する方式が多用されている。このような二成分現像方式の画像形成装置では、トナーコンテナ内のトナー残量が空（エンプティー）になる直前はトナー補給が安定して行われない場合があり、現像装置内のトナー濃度が低めに推移し易い。そのため、トナーの帯電量が高くなり易く、その状態でトナーコンテナを交換すると、トナー補給後に画像カブリやトナー飛散が発生する場合がある。
【０００５】
また、現像ローラーに対向配置される磁気ローラー（現像剤担持体）を備え、磁気ローラー表面に形成された磁気ブラシを用いて現像ローラー上にトナーを供給する現像方式では、現像ローラー上のトナーの帯電量が高くなってしまい、感光体ドラムへの飛翔性が悪くなって画像濃度が低下するなどの不具合が発生するおそれもある。
【０００６】
このような問題を解決するため、特許文献２には、複数の現像装置のうち、平均印字密度（平均印字率）が所定値を下回った現像装置の現像スリーブに対し、非画像形成時に現像スリーブ上のトナーのリフレッシュを行うとともに、２以上の現像装置の現像スリーブに対しトナーのリフレッシュを同時に行うようにしたカラー画像形成装置が開示されている。
【０００７】
また、トナーコンテナから補給される未使用トナーは、現像装置内の劣化トナーに比べて帯電能力が高く、キャリアに対する静電付着力が大きい。そこで、特許文献３には、トナー補給前の平均印字率が連続して閾値を下回った回数、または現像装置の駆動時間が予設定値に達している場合は現像装置へのトナー補給及びエージング動作を行った後にリフレッシュを実行し、平均印字率が連続して閾値を下回った回数、または現像装置の駆動時間が予設定値に達していない場合は現像装置へのトナー補給及びエージング動作を行う前にリフレッシュを実行することで、劣化していないトナーが強制消費され廃棄トナーが増加することによるトナーの浪費を抑制する画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１０９０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５６０７号公報
【特許文献３】特開２００７−３４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、二成分現像剤を用いる画像形成装置では、トナーコンテナが空になり、現像装置へのトナー補給が行われなくなると、現像装置内のトナー濃度Ｔ／Ｃ（キャリアに対するトナーの割合）が低下する。そこで、透磁率センサー等のトナー濃度センサーを用いてＴ／Ｃを検知することで、トナーコンテナの交換時期を判断することができる。
【００１０】
ここで、トナーコンテナの交換時における現像装置内のトナーの帯電量は、トナーコンテナが空になる直前の印字条件によって変化する。例えば、トナーコンテナが空になる直前の平均印字率が低い場合はトナーの消費が少なくなり、現像装置内にトナーが長時間滞留するためトナーの帯電量は高くなる。一方、トナーコンテナが空になる直前の平均印字率が高い場合はトナーの消費が多くなり、現像装置内にトナーが滞留する時間が短くなるためトナーの帯電量は低くなる。
【００１１】
しかしながら、トナーコンテナの交換後に特許文献３の方法を用いてリフレッシュを行った場合、トナー補給前またはトナー補給後に一律にリフレッシュ動作が実行される。そのため、現像装置内のトナーの帯電量が低くトナーを強制消費する必要がない場合であってもリフレッシュが実行されてしまい、トナーの浪費に繋がるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、トナーコンテナ交換時における不必要なリフレッシュ工程の実行によるトナーの浪費を極力防止しつつ、トナーコンテナ交換直後の画像不良を効果的に防止可能な画像形成装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、該現像装置に補給するトナーを収容する交換可能なトナーコンテナと、該トナーコンテナ内のトナーが空になるトナーエンドを検知可能なトナー残量検知手段と、を備え、非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否を決定する制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて前記トナーコンテナの交換直後に前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量が小さいほどトナー吐出量を段階的に増加させることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー残量検知手段は、前記トナーエンドの検知前に前記トナーコンテナ内のトナーが所定量以下になったニアエンドを検知可能であり、前記制御手段は、前記ニアエンドから前記トナーエンドまでのトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否、または前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内の平均印字率を用いてトナー消費量を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、トナーコンテナの交換直後におけるリフレッシュ工程の実行の要否を直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて決定することにより、トナー消費量が多い場合に不必要なリフレッシュ工程の実行を中止してトナーの浪費を抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、トナーコンテナの交換直後におけるリフレッシュ工程の実行が決定されたときは、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいてトナー吐出量を決定することにより、リフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を適切な量としてトナーの浪費を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、制御手段は、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量が小さいほどトナー吐出量を段階的に増加させることにより、現像装置内の劣化トナーの割合が多くなる条件ではリフレッシュ工程実行時のトナー吐出量を多くして劣化トナーを十分に排出することができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、トナー残量検知手段は、トナーエンドの検知前にトナーコンテナ内のトナーが所定量以下になったニアエンドを検知可能であり、制御手段は、ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量に基づいて、トナーコンテナの交換直後におけるリフレッシュ工程の実行の要否、またはリフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することにより、トナーコンテナの交換時における現像装置内のトナーの状態がより正確に反映されたリフレッシュ工程実行の要否、または適切なトナー吐出量を決定可能となる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、制御手段は、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドが検知されるまでの所定期間内の平均印字率を用いてトナー消費量を算出することにより、トナー消費量を簡単に且つ高精度で算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置１００に用いられる現像装置３の一構成例を示す側面断面図
【図３】本発明の現像装置３における攪拌部の一構成例を示す平面断面図
【図４】現像ローラー及び磁気ローラーに印加されるバイアス波形の一例を示す図
【図５】トナーコンテナ６を概略的に示す側面断面図
【図６】本発明の画像形成装置１００の制御経路を示すブロック図
【図７】トナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の制御例を示すフローチャート
【図８】トナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の他の制御例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。図１において、画像形成装置１００（ここでは一例としてモノクロ複合機を示す）本体には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部８が配設されている。
【００２５】
次に、画像形成部８について説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１を帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に画像情報を露光する露光装置（レーザー走査ユニット等）４と、感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像装置３と、感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置５とが配置されている。また、感光体ドラム１の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）が感光体ドラム１の回転方向（図１の矢印Ａ方向）に対しクリーニング装置５の上流側あるいは下流側に設けられている。感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２６】
トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の給紙カセット１０内に収容されており、給紙ローラー１１及びレジストローラー対１３を介して感光体ドラム１と転写ローラー９との間のニップ部（転写ニップ部）へと搬送される。
【００２７】
画像読取部２０は、複写時に原稿を照明するスキャナーランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤセンサー等（いずれも図示せず）から構成されており、原稿画像を読み取って画像データに変換する。
【００２８】
コピー動作を行う場合、画像読取部２０において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、画像形成装置１００本体内の画像形成部８において、帯電装置２により図中のＡ方向に回転する感光体ドラム１が一様に帯電され、画像読取部２０で読み取られた原稿画像データに基づく露光装置４からのレーザービームにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。この現像装置３へのトナーの供給はトナーコンテナ６から行われる。一方、用紙Ｐが給紙カセット１０から給紙ローラー１１、用紙搬送路１２を経由してレジストローラー対１３に搬送される。
【００２９】
そして、用紙Ｐがレジストローラー対１３から所定のタイミングで感光体ドラム１と転写ローラー９との間のニップ部へ搬送され、ニップ部において感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が用紙Ｐ上に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニング装置５により除去される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００３０】
定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラー対１４のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラー対１５を経て用紙搬送路１２の分岐部に配置された搬送ガイド部材１６によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、反転搬送路１９に送られて両面コピーされた後に）、排出ローラー対１７を介して排出トレイ１８に排出される。
【００３１】
用紙搬送路１２は、具体的には、搬送ローラー対１５の下流側において左右二股に分岐し、一方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は排出トレイ１８に連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は反転搬送路１９に連通するように構成されている。
【００３２】
図２は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置３の側面断面図であり、図３は、現像装置３の平面断面図（図２におけるＸＸ′矢視断面図）である。図２及び図３に示すように、現像装置３は、トナーと磁性キャリア（以下、単にキャリアとも言う）とを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤とも言う）が収納される現像容器３０を備えており、現像容器３０は仕切壁３０ａによって第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃに区画されている。第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃにはトナーコンテナ６（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂが回転可能に配設されている。
【００３３】
そして、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図３の矢印Ｂ、Ｃ方向）に搬送され、仕切壁３０ａの両端部に形成された現像剤通過路３０ａ、３０ｂを介して第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する。即ち、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ、現像剤通過路４０ａ、４０ｂによって現像容器３０内に現像剤の循環経路が形成されている。
【００３４】
現像容器３０は図２の左斜め上方に延在しており、現像容器３０内において第１攪拌スクリュー３１ａの上方には磁気ローラー３２が配置され、磁気ローラー３２の左斜め上方には現像ローラー３３が対向配置されている。そして、現像ローラー３３は現像容器３０の開口側（図２の左側）において感光体ドラム１に対向しており、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３はそれぞれの回転軸を中心として図２の時計回り方向に回転する。
【００３５】
第２攪拌室３０ｃには第２攪拌スクリュー３１ｂと対面してトナー濃度センサー４１が配置されており、トナー補給口３０ｄにはトナーコンテナ６の供給口６１ａ（図５参照）が連結されている。図３に示すように、トナー補給口３０ｄは平面的に見て第２攪拌室３０ｃの端部に配置されている。
【００３６】
トナー濃度センサー４１としては、現像容器３０内における二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率（Ｔ／Ｃ）のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサー４１により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部９０（図６参照）に出力するよう構成されており、制御部９０によってトナー濃度センサー４１の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部９０は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モーター２７（図５参照）に制御信号を送信し、トナー補給口３０ｄから現像容器３０内に所定量のトナーを補給する。
【００３７】
センサー出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通す磁性キャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。
【００３８】
磁気ローラー３２は、非磁性の回転スリーブ３２ａと、回転スリーブに内包される複数の磁極（ここでは５極）を有する固定マグネット体３２ｂで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体３２ｂの磁極は、主極４５、規制極（穂切り用磁極）４６、搬送極４７、剥離極４８、及び汲上極４９の５極構成である。
【００３９】
現像ローラー３３は、円筒状の現像スリーブ３３ａと、現像スリーブ３３ａ内に固定された現像ローラー側磁極３３ｂで構成されており、磁気ローラー３２と現像ローラー３３とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極３３ｂは、固定マグネット体３２ｂの対向する磁極（主極）４５と異極性である。
【００４０】
また、現像容器３０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３２の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３２の回転方向（図２の時計回り方向）において、現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラー３２表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。
【００４１】
現像ローラー３３には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー３２には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源５３からバイアス制御回路５１（いずれも図６参照）を経由して現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加される。制御部９０は、バイアス制御回路５１に制御信号を送信して現像バイアス電源５３から印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）及びＶｍａｇ（ＤＣ）、Ｖｍａｇ（ＡＣ）を制御する。
【００４２】
前述のように、第１攪拌スクリュー３１ａ及び第２攪拌スクリュー３１ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器３０内を循環してトナーを帯電させ、第１攪拌スクリュー３１ａによって現像剤が磁気ローラー３２に搬送される。そして、磁気ローラー３２上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー３２上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３３に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３３上にトナー薄層を形成する。
【００４３】
現像装置３内の第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂは、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーター（図示せず）に連結されており、制御部９０からの制御信号に基づいて第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂを駆動させる。なお、ギヤ列を介して現像剤攪拌モーターを磁気ローラー３２及び現像ローラー３３にも連結しておくことで、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３の駆動源と兼用することもできる。
【００４４】
現像ローラー３３上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３２と現像ローラー３３との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３３上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。
【００４５】
図４は、現像ローラー３３及び磁気ローラー３２に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図４（ａ）に示すように、現像ローラー３３には、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ１である矩形波のＶｓｌｖ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｓｌｖ（実線）が印加される。また、磁気ローラー３２には、Ｖｍａｇ（ＤＣ）にピークツーピーク値がＶｐｐ２であり、且つＶｓｌｖ（ＡＣ）と位相の異なる矩形波のＶｍａｇ（ＡＣ）を重畳した合成波形Ｖｍａｇ（破線）が印加される。
【００４６】
従って、磁気ローラー３２及び現像ローラー３３間に印加される電圧は、図４（ｂ）に示すようなＶｐｐ（ｍａｘ）とＶｐｐ（ｍｉｎ）を有する合成波形Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖとなる。なお、Ｖｍａｇ（ＡＣ）はＶｓｌｖ（ＡＣ）よりもＤｕｔｙ比が大きくなるように設定される。実際には図４で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
【００４７】
磁気ブラシによって現像ローラー３３上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３３の回転によって感光体ドラム１と現像ローラー３３との対向部分に搬送される。現像ローラー３３にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１との電位差によって現像ローラー３３から感光体ドラム１へトナーが飛翔し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。
【００４８】
現像に用いられずに残ったトナーは、現像ローラー３３の回転によって再度現像ローラー３３と磁気ローラー３２との対向部分に搬送され、磁気ローラー３２上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体３２ｂの同極部分（剥離極４８、汲上極４９）で磁気ローラー３２から引き剥がされた後、第１及び第２攪拌室３０ｂ、３０ｃ間を循環する二成分現像剤中に戻される。そして、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラー３２上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３５へ搬送される。
【００４９】
図５は、トナーコンテナ６を概略的に示す側面断面図である。トナーコンテナ６は、未使用のトナーを貯留するコンテナ容器６１、搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８を備える。
【００５０】
コンテナ容器６１の底部の長手方向（図５の紙面と垂直な方向）の一端部には、現像容器３０のトナー補給口３０ｄ（図２参照）に連結される供給口６１ａが形成されている。攪拌パドル６３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフィルム状の攪拌羽根６３ａを有する。攪拌羽根６３ａの回転によって、コンテナ容器６１内のトナーが攪拌され、攪拌されたトナーが搬送スクリュー６２側に移送される。
【００５１】
搬送スクリュー６２は、その軸部の周りに長手方向に一定の位相（ピッチ）で螺旋状に形成される螺旋羽６２ａを有し、コンテナ容器６１内の底部に供給口６１ａに対向して配置されている。搬送スクリュー６２が回転すると、攪拌パドル６３によって攪拌されたトナーが螺旋羽６２ａの位相の進行により供給口６１ａに向かって搬送され、供給口６１ａを介して現像容器３０に補給される。
【００５２】
トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８は、それぞれ搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３を回転させるＤＣモーターからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって回転駆動させられる。攪拌パドル６３の攪拌羽根６３ａは、その軸部から半径方向に搬送スクリュー６２の外縁まで延び、螺旋羽６２ａに接触可能である。
【００５３】
コンテナ容器６１内にトナーが十分に貯留されている場合には、攪拌パドル６３はトナーを攪拌して搬送スクリュー６２に供給する。そして、トナー補給モーター２７が定速で回転駆動すると、搬送スクリュー６２はその回転速度に応じた一定量のトナーを供給口６１ａから現像容器３０内に補給する。これにより、現像容器３０内の現像剤のトナー濃度は一定に保持される。また、トナーが補給されたにも係わらず、トナー濃度センサー４１により検知された現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度が上昇しない場合は、制御部９０はトナーコンテナ６内のトナーが空であると判断して液晶表示部７１（図６参照）にトナーコンテナ６内のトナー残量が空（以下、トナーエンドという）である表示を行い、ユーザーにトナーコンテナ６の交換を促す。
【００５４】
しかし、トナーエンドの表示が突然に行われると、交換用のトナーコンテナ６の準備に時間を要する場合、ユーザーは画像形成装置１００を使用できないことも生じる。そこで、トナーエンドの表示前にトナーエンド間近の状態（以下、ニアエンドという）を設定して表示し、このニアエンドの表示によって、ユーザーが交換用のトナーコンテナ６を準備する時間を確保している。
【００５５】
トナーコンテナ６のトナー補給速度は、トナーコンテナ６内のトナー残量が十分であるときは一定しているが、トナーコンテナ６内のトナー残量が少なくなると補給速度が低下する。そこで、トナーコンテナ６からの単位時間当たりのトナー補給量（トナー補給速度）が所定量に低下するとニアエンドを表示し、トナー補給量がさらに低下するとトナーエンドを表示する。ニアエンドの検知は、トナーエンドと同様にトナー濃度センサー４１により検知される現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度に基づいて行っても良いし、印字される画像の画像信号から算出される印字率を用いて予測することもできる。
【００５６】
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図６は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００５７】
バイアス制御回路５１は、帯電バイアス電源５２、現像バイアス電源５３、及び転写バイアス電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源５２〜５４を作動させるものであり、各電源５２〜５４はバイアス制御回路５１からの制御信号によって、帯電装置２、磁気ローラー３２、現像ローラー３３、転写ローラー９に所定のバイアスを印加する。
【００５８】
操作部７０には、液晶表示部７１、ＬＥＤ７２、テンキー７３が設けられており、ユーザーは操作部７０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部７１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。ＬＥＤ７２は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。テンキー７３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がファクシミリ機能も有する場合に相手方のファクシミリ番号を入力等するためのものである。
【００５９】
その他、操作部７０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００６０】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００６１】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、露光装置４、定着部７、画像形成部８、転写ローラー９、画像読取部２０、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８、バイアス制御回路５１、操作部７０等が挙げられる。
【００６２】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、トナー濃度センサー４１の出力値や現像容器３０内の現像剤循環速度等の、トナー補給制御に必要となるデータや、リフレッシュ工程の実行の要否を判断する印字枚数及びリフレッシュ工程の要否を判断する際に用いられる基準印字率の他、トナー吐出パターンの印字長さを計算するための現像ローラー３３及び磁気ローラー３２の外周長や感光体ドラム１に対する線速比データ等も格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。なお、カウンター９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３で印字枚数を記憶するようにしてもよい。
【００６３】
演算部９７は、トナー濃度センサー４１の出力値から現像装置３内のトナー濃度を算出して現像装置３へのトナー補給量（トナー補給モータ２７の駆動時間）を決定する。決定されたトナー補給量はＣＰＵ９１に送信され、ＣＰＵ９１はトナー補給モーター２７に制御信号を送信して所定時間（或いは所定回転数）だけ駆動させる。また、ＣＰＵ９１はトナー補給後のトナー濃度センサー４１の出力値に基づいてトナーコンテナ６の交換の要否を判定する。即ち、トナー補給後にトナー濃度センサー４１の出力値が低下しない場合はトナーコンテナ６が空または空に近い状態であると判断して、液晶表示部７１にニアエンドまたはトナーエンドの表示を行う。
【００６４】
トナーコンテナ６内のトナーが空になった場合は、トナーコンテナ６が交換され、画像形成中にトナーを補給する場合より長い時間トナーを現像装置３に供給する。攪拌が充分なされないまま補給された直後のトナーが現像ローラー３３に供給されると、トナーの帯電量が十分でなく、画像濃度が低下したり、現像ローラー３３表面に形成されたトナー薄層の一部が乱れて離脱し、塊となって現像されて画像上にランダムな黒点が発生したりする場合がある。
【００６５】
そこで、トナーコンテナ６を交換した直後のトナー補給時に、補給された未使用トナーと現像容器３０内の現像剤とを第１及び第２攪拌スクリュー３１ａ、３１ｂを用いて所定時間攪拌するエージング動作を行う。エージング動作の実行時間は特に制限はないが、現像容器３０内の現像剤の収容量、トナーコンテナ６の交換までの累積印字枚数、或いは後述する平均印字率の履歴等に基づいて適宜設定される。一般的には、エージング動作は３０秒程度実行すれば良い。
【００６６】
ところで、現像容器３０内に補給される未使用トナーは、現像容器３０内に存在する劣化トナーに比べて帯電され易く、キャリアに強く拘束されるため、エージング動作により現像容器３０内のキャリアの表面が未使用トナーで占有される。その結果、キャリアからの拘束力が弱い劣化トナーは現像剤中に半浮遊状態で存在することとなる。
【００６７】
また、本発明の画像形成装置では、記録媒体への非転写時、例えば、画像形成装置１００を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印字が行われた時に、現像ローラー３３から感光体ドラム１側にトナーを飛翔させ、トナーの強制消費を行うリフレッシュ工程を実行可能となっている。
【００６８】
このリフレッシュ工程を、トナーコンテナ６が交換されて現像装置３に未使用トナーが補給され、エージング動作が実行された後に実行することで、現像剤中に半浮遊状態で存在する劣化トナーを選択的に感光体ドラム１の表面へ移行させる（吐出させる）ことができる。具体的には、リフレッシュ工程の実行時に現像ローラー３３に印加される現像バイアスを、現像ローラー３３と感光体ドラム１との間の電位差に対する、現像ローラー３３から感光体ドラム１へと移行するトナー量の関係を示すグラフ（いわゆる、現像感度曲線）において、劣化トナーの移行量と、未使用トナーの移行量との間に優位な差異が生じる範囲に設定する。
【００６９】
ここで、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの間の現像装置３内のトナー消費量が少ない場合、トナーコンテナ６の交換時に現像装置３内に存在する劣化トナーの量は多くなる傾向にある。一方、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの間の現像装置３内のトナー消費量が多い場合、トナーコンテナ６の交換時に現像装置３内に存在する劣化トナーの量は少なくなる傾向にある。
【００７０】
そこで、本発明では、直近のリフレッシュ工程の実行からトナーコンテナ６の交換までの所定期間内の現像装置３内のトナー消費量に基づいてトナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の実行の要否を判断することとしている。現像装置３内のトナー消費量は、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでの全期間に亘って算出しても良いし、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでの一部の期間におけるトナー消費量を算出しても良い。
【００７１】
現像装置３内のトナー消費量は、平均印字率によって求めることができる。直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでの印字枚数をＡとすると、制御部９０は、画像読取部２０で読み取られ、一時記憶部９４内に記憶された画像信号に基づいて画像１枚毎の印字率ｂｎを算出し、さらに印字率ｂｎを積算した積算印字率Σｂｎを算出する。そして、積算印字率Σｂｎをカウンター９５でカウントされた印字枚数Ａで除して印字枚数Ａ当たりの平均印字率Ｂ（％）を算出する。
【００７２】
また、直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでに形成されたトナー画像の濃度を直接測定することによりトナー消費量を求めることもできる。例えば、反射型濃度センサー等を用いて感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像や、用紙上に転写されたトナー像の画像濃度を直接計測し、計測された画像濃度、及び画像形成可能領域に対する画像面積の割合を用いて画像１枚毎のトナー消費量ｃｎを算出し、さらにトナー消費量を積算した積算トナー消費量Σｃｎを算出する。そして、積算トナー消費量Σｃｎをカウンター９５でカウントされた印字枚数Ａで除して、印字枚数Ａ当たりの平均トナー消費量Ｃを算出する。
【００７３】
さらに、リフレッシュ工程の実行中に吐出するトナー量も、平均印字率Ｂまたは平均トナー消費量Ｃに応じて決定すれば良い。例えば、算出された平均印字率Ｂまたは平均トナー消費量Ｃが閾値よりも小さい場合、閾値との差が大きくなるほど直近のリフレッシュ工程からトナーエンドまでのトナー消費量が少なく、現像装置３内の劣化トナーの割合が多いと考えられるため、トナー吐出量を多くする。
【００７４】
これにより、トナーコンテナ６の交換時に実行するリフレッシュ工程において、吐出するトナー量を適切に設定してトナーの浪費を必要最小限に抑えることができる。トナー吐出量は、現像ローラー３３に印加される現像バイアス、感光体ドラム１に印加される帯電バイアスや、リフレッシュ工程の実行時間によって調整することができる。
【００７５】
トナー吐出量を増加させる具体的方法としては、リフレッシュ工程の実行時間（感光体ドラム１及び現像装置３の駆動時間）を長くする方法や、現像ローラー３３に印加するＶｓｌｖ（ＡＣ）のピークツーピーク値及び／又はＤｕｔｙ値を大きくする方法が挙げられる。また、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のＤｕｔｙ値を大きくする場合はＶｓｌｖ（ＤＣ）も併せて大きくすることが好ましい。
【００７６】
なお、リフレッシュ工程の実行時には、感光体ドラム１上へと吐出された劣化トナーが転写ローラー９上に付着することを防止するために、転写ローラー９にトナーの帯電極性と同極性のバイアス（転写逆バイアス）が印加される。
【００７７】
図７は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の制御例を示すフローチャートである。図１〜図６を参照しながら、図７のステップに沿ってリフレッシュ工程の実行手順について説明する。先ず、ユーザーにより画像形成が行われると、画像信号を含む画像出力条件が一時記憶部９４に記憶され（ステップＳ１）、カウンター９５により累積印字枚数がカウントされる（ステップＳ２）。そして、制御部９０は累積印字枚数が所定枚数に到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。
【００７８】
累積印字枚数が所定枚数に到達したときは、制御部９０は現像ローラー３３上のトナーを感光体ドラム１に吐出するリフレッシュ工程を実行し（ステップＳ４）、カウンター９５の累積カウント値をリセットする。また、ステップＳ３において累積印字枚数が所定枚数に到達していないときは、リフレッシュ工程を実行せずに次のステップへ進む。
【００７９】
次に、制御部９０は、トナー濃度センサー４１の出力値から現像装置３内のトナー濃度を検知してトナーコンテナ６内のトナー残量がトナーエンドに到達したか否かを判断する（ステップＳ５）。トナーエンドに到達していないときは、ステップＳ１に戻って上記と同様の手順を繰り返す。
【００８０】
一方、ステップＳ５でトナーエンドに到達しているときは、一時記憶部９４に記憶された画像信号、及びカウンター９５によりカウントされた直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの累積印字枚数Ａに基づいて、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ６）。また、トナーコンテナ６を交換するとともに（ステップＳ７）、新たなトナーコンテナ６からのトナー補給（ステップＳ８）及びエージング動作（ステップＳ９）を行う。
【００８１】
そして、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの平均印字率Ｂが所定の印字率Ｂ０を下回っているか否かが判断され（ステップＳ１０）、Ｂ＜Ｂ０である場合は平均印字率Ｂに基づいてリフレッシュ工程の実行条件が決定され（ステップＳ１１）、決定された条件でリフレッシュ工程が実行される（ステップＳ１２）。
【００８２】
具体的には、バイアス制御回路５１からの制御信号によって帯電バイアス電源５２から帯電装置２に帯電バイアスを印加して感光体ドラム１表面を帯電させた状態で露光装置４を用いて所定の領域を露光するか、或いは帯電バイアスをオフにして感光体ドラム１の表面電位を０とする。この状態で、現像バイアス電源５３から現像ローラー３３に現像バイアスを印加する。また、転写ローラー９にはトナーが付着しないように転写バイアス電源５４からトナーと同極性の転写逆バイアスを印加する。
【００８３】
すると、感光体ドラム１上にトナーがソリッド（ベタ）画像として飛翔し、現像ローラー３３上のトナーが強制消費される。その後、感光体ドラム１上のトナーがクリーニング装置５によって全て除去されるまでクリーニングが続行され、クリーニングが終了した場合は転写ローラー９に転写正バイアスを印加して転写ローラー９上の逆極性トナーを感光体ドラム１側に戻し、これをクリーニング装置５によりクリーニングしてリフレッシュ工程を終了する。その後、ステップＳ１に戻り、以下同様の手順を繰り返す。
【００８４】
このような制御によれば、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーコンテナ６の交換までの平均印字率、即ち、直近のリフレッシュ工程からのトナー消費量に応じてリフレッシュ工程の実行の要否、及び実行条件が決定される。その結果、トナー消費量が多い場合には不必要なリフレッシュ工程の実行を抑制することができ、トナー消費量が少ない場合にはリフレッシュ工程を実行するとともに実行時のトナー吐出量を適切な量とすることができる。
【００８５】
図８は、本発明の画像形成装置において実行されるリフレッシュ工程の他の制御例を示すフローチャートである。図８の制御では、ユーザーにより画像形成が行われると、画像信号を含む画像出力条件が一時記憶部９４に記憶され（ステップＳ１）、画像信号とカウンター９５によりカウントされた累積印字枚数から算出される印字率によってトナーコンテナ６のニアエンドの予測を行う（ステップＳ２）。そして、制御部９０は算出された印字率に基づいてトナーコンテナ６がニアエンドに到達したか否かを判断する（ステップＳ３）。ニアエンドに到達していないときは、ステップＳ１に戻って上記と同様の手順を繰り返す。
【００８６】
ステップＳ３においてニアエンドが検出されたときは、カウンター９５をリセットして（ステップＳ４）ニアエンドからの累積印字枚数Ａをカウントする（ステップＳ５）。次に制御部９０は、トナー濃度センサー４１の出力値から現像装置３内のトナー濃度を検知してトナーコンテナ６内のトナー残量がトナーエンドに到達したか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００８７】
トナーエンドに到達したときは、一時記憶部９４に記憶された画像信号、及びカウンター９５によりカウントされた累積印字枚数Ａに基づいて、ニアエンドからトナーエンドまでの平均印字率Ｂを算出する（ステップＳ７）。また、トナーコンテナ６を交換するとともに（ステップＳ８）、新たなトナーコンテナ６からのトナー補給（ステップＳ９）及びエージング動作（ステップＳ１０）を行う。
【００８８】
そして、ニアエンドからトナーエンドまでの平均印字率Ｂが所定の印字率Ｂ０を下回っているか否かが判断され（ステップＳ１１）、Ｂ＜Ｂ０である場合は平均印字率Ｂに基づいてリフレッシュ工程の実行条件が決定され（ステップＳ１２）、決定された条件でリフレッシュ工程が実行される（ステップＳ１３）。
【００８９】
図８の制御例では、トナーコンテナ６の交換時におけるリフレッシュ工程の実行の要否、及びリフレッシュ工程におけるトナーの吐出量は、交換前のトナーコンテナ６内のトナー残量がニアエンドからトナーエンドとなるまでのトナー消費量に基づいて決定される。つまり、ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量が所定の閾値を超えない場合は、現像装置３内のトナーの劣化が進んでいると考えられるため、未使用トナーの補給及びエージング動作に続いてリフレッシュ工程を実行する。また、ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量が所定の閾値以上である場合は、現像装置３内のトナーの劣化が進んでいないと考えられるため、未使用トナーの補給及びエージング動作のみを行う。
【００９０】
ニアエンドが検知された場合、トナーコンテナが交換されるまでの間は現像装置３内のトナー残量が少なくなる。そのため、少ないトナーを効率良く使用するためにニアエンドの検知からトナーエンドの検知まではリフレッシュ工程を実行しない。この場合、トナーコンテナ６の交換時に現像装置３内に残存しているトナーの状態は通常の画像形成時よりも劣化していると考えられる。本制御例では、ニアエンドの検知からトナーエンドの検知までの平均印字率に基づいてリフレッシュ工程のトナー吐出量を決定するので、トナーコンテナ６の交換時における現像装置３内のトナーの状態がより正確に反映された適切なトナー吐出量を決定可能となる。
【００９１】
ニアエンドからトナーエンドまでのトナー消費量は、図８のように平均印字率Ｂにより求めても良いし、トナー画像の濃度を直接測定することにより平均トナー消費量Ｃを算出することで求めても良い。また、ここでは印字率によってトナーコンテナ６のニアエンドの予測を行うこととしたが、印字率に代えて、トナー濃度センサー４１により検知された現像容器３０内の現像剤中のトナー濃度を用いてトナーコンテナ６のニアエンドを検知することもできる。
【００９２】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態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、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００９３】
また、本発明は図１に示すモノクロ複合機に限らず、モノクロプリンターや、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、カラープリンター、ファクシミリ等、現像装置にトナーを補給するトナーコンテナを備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、現像装置へトナー補給を行うトナーコンテナを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナーコンテナ交換時のリフレッシュ工程の要否、及びリフレッシュ工程を実行する場合のトナー吐出量を、直近のリフレッシュ工程の実行時からトナーエンドまでの所定範囲内のトナー消費量に基づいて設定できるため、不必要なリフレッシュ工程の実行を抑制することができ、リフレッシュ工程が実行される場合のトナー吐出量も適切な量とすることができる。従って、画像形成以外の無駄なトナー消費を極力抑制できる画像形成装置となる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ 現像装置
４ 露光装置
５ クリーニング装置
６ トナーコンテナ
７ 定着部
８ 画像形成部
３２ 磁気ローラー
３３ 現像ローラー（トナー担持体）
４１ トナー濃度センサー（トナー残量検知手段）
５１ バイアス制御回路
５２ 帯電バイアス電源
５３ 現像バイアス電源
５４ 転写バイアス電源
９０ 制御部（制御手段）
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ 一時記憶部
９５ カウンター
１００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置に補給するトナーを収容する交換可能なトナーコンテナと、
該トナーコンテナ内のトナーが空になるトナーエンドを検知可能なトナー残量検知手段と、を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否を決定する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて前記トナーコンテナの交換直後に前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定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】
前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量が小さいほどトナー吐出量を段階的に増加させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー残量検知手段は、前記トナーエンドの検知前に前記トナーコンテナ内のトナーが所定量以下になったニアエンドを検知可能であり、前記制御手段は、前記ニアエンドから前記トナーエンドまでのトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否、または前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内の平均印字率を用いてトナー消費量を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に対向配置されトナーを担持して像担持体に供給するトナー担持体を有し、像担持体表面に静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置と、
該現像装置に補給するトナーを収容する交換可能なトナーコンテナと、
該トナーコンテナ内のトナーが空になるトナーエンドを検知可能なトナー残量検知手段と、を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体側から前記像担持体側へトナーを吐出するリフレッシュ工程を実行可能な画像形成装置において、
直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否を決定する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量に基づいて前記トナーコンテナの交換直後に前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定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】
前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内のトナー消費量が小さいほどトナー吐出量を段階的に増加させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー残量検知手段は、前記トナーエンドの検知前に前記トナーコンテナ内のトナーが所定量以下になったニアエンドを検知可能であり、前記制御手段は、前記ニアエンドから前記トナーエンドまでのトナー消費量に基づいて、前記トナーコンテナの交換直後における前記リフレッシュ工程の実行の要否、または前記リフレッシュ工程が実行されたときのトナー吐出量を決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、直近の前記リフレッシュ工程から前記トナーエンドが検知されるまでの所定期間内の平均印字率を用いてトナー消費量を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３７２１８（Ｐ２０１３−３７２１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３７７７（Ｐ２０１１−１７３７７７）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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