画像形成装置
【課題】トナーのゆるみ見掛け密度の違いに起因する補給能力の変動を補正し、正確なトナー補給制御を行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体４０上に形成された潜像を現像する現像装置６０と、現像装置６０内に供給するトナーを収容するトナー収容体６１及びトナー収容体６１に充填するトナーを収容するトナー容器８０及びトナー容器８０よりトナー収容体６１にトナーを充填するトナー充填手段７０とを有するトナー補給装置１５０と、トナー補給装置１５０の動作時間を制御するトナー補給制御手段４０１とを有し、トナー容器８０はデータの入出力が可能な記憶手段１４５を有すると共に、記憶手段１４５に対してデータを読み込むデータ処理装置を画像形成装置本体１００に有し、記憶手段１４５のデータが更新された際に、トナー補給制御手段４０１は画素情報と補給能力とによりトナー補給装置１５０の動作時間を算出する構成とした。
【解決手段】像担持体４０上に形成された潜像を現像する現像装置６０と、現像装置６０内に供給するトナーを収容するトナー収容体６１及びトナー収容体６１に充填するトナーを収容するトナー容器８０及びトナー容器８０よりトナー収容体６１にトナーを充填するトナー充填手段７０とを有するトナー補給装置１５０と、トナー補給装置１５０の動作時間を制御するトナー補給制御手段４０１とを有し、トナー容器８０はデータの入出力が可能な記憶手段１４５を有すると共に、記憶手段１４５に対してデータを読み込むデータ処理装置を画像形成装置本体１００に有し、記憶手段１４５のデータが更新された際に、トナー補給制御手段４０１は画素情報と補給能力とによりトナー補給装置１５０の動作時間を算出する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体表面を帯電手段により所定電位に一様に帯電し、露光手段により静電潜像を形成し、静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた現像手段により現像してトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置では、現像を行う際に現像装置内の現像剤よりトナーが消費されるため、トナー収容部より現像装置内にトナーの補給を行っている。画像形成装置本体にセットされたトナーボトルまたはトナーカートリッジといったトナー容器よりトナーはトナー収容体（サブホッパ）に充填され、現像装置内に補給される。また、トナー収容体がない場合には、トナー容器をトナー収容体の代替として用い、直接トナー補給を行う場合もある。
【０００３】
従来、現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー補給量を制御する方式が広く用いられている。現像装置内のトナー濃度を透磁率検知センサまたは光学検知センサによって検知し、基準トナー濃度と検知トナー濃度との差からトナー補給量を算出する方式が一般的である。トナー補給量はトナー補給装置（例えば搬送スクリュ）の動作時間によって制御される。予めトナー補給装置の補給能力を設定しておき、必要なトナー補給量からトナー補給装置の動作時間を算出してトナー補給制御を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トナー収容部より現像装置内へと補給するトナー量をトナー補給装置の動作時間により決定する制御方式では、適切なトナー補給量を制御できない場合があった。これは、トナー補給装置の動作時間とトナー補給量が常に一定であることが前提とされているためである。しかし、実際はトナーのゆるみ見掛け密度によってその関係は変動する。
【０００５】
トナー収容体内の搬送用スクリュの動作時間とトナー補給経路を通過するトナー補給量検知結果に基づき、トナー補給時間とトナー補給量との関係を導出する方法が、例えば「特許文献１」に開示されている。また、予め各色のトナー毎にトナー補給時間とトナー補給量との対応関係を示すテーブルをＣＰＵに持たせ、画素情報よりトナー補給量を算出してトナー補給手段の動作時間を決定する方法が、例えば「特許文献２」に開示されている。
【０００６】
しかしながらトナーのゆるみ見掛け密度はトナーの色のみで変わるものではなく、トナー製造工程における製造ロットの違いによっても異なるため、色によって一概に補給能力を決定するとゆるみ見掛け密度の違いにより補給能力に誤差が生じてしまう。
本発明は上述の問題点を解決し、トナーのゆるみ見掛け密度の違いに起因する補給能力の変動を補正し、正確なトナー補給制御を行うことが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、画素情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内に供給するトナーを収容するトナー収容体及び前記トナー収容体に充填するトナーを収容するトナー容器及び前記トナー容器より前記トナー収容体にトナーを充填するトナー充填手段とを有するトナー補給装置と、前記トナー補給装置の動作時間を制御するトナー補給制御手段とを有し、前記トナー容器はデータの入出力が可能な記憶手段を有すると共に、前記記憶手段に対してデータを読み込むデータ処理装置を画像形成装置本体に有し、前記記憶手段のデータが更新された際に、このデータに基づいて前記トナー補給装置の補給能力を変化させ、前記トナー補給制御手段は前記画素情報と前記補給能力とにより前記トナー補給装置の動作時間を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、記憶手段のデータが更新された際に、このデータに基づいてトナー補給装置の補給能力を変化させ、トナー補給制御装置は画素情報と補給能力とによりトナー補給装置の動作時間を算出するので、製造ロット毎のトナーのゆるみ見掛け密度を記録したトナー容器を採用することにより、トナーのゆるみ見掛け密度による補給能力変動を補正し、正確なトナー補給制御を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられるトナー補給装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるサブホッパを説明する概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられるサブホッパの上室を説明する概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられるサブホッパの下室を説明する概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に用いられるトナー補給制御装置のブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるトナー補給制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態におけるトナーのゆるみ見掛け密度と補給能力との関係を示す線図である。
【図９】本発明の一実施形態における累積出力画素数と補給能力との関係を説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を適用した画像形成装置の一例であるカラー複写機１を示している。このカラー複写機１は中央に画像形成装置本体である複写機本体１００が、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００がそれぞれ配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００が、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００がそれぞれ配設されている。
【００１１】
複写機本体１００には、複数のローラ１４，１５，１６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０は、各ローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが図示しない駆動手段によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０は矢印で示す時計回り方向に走行駆動され、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロの画像形成手段である作像ユニット１８が並設されている。すなわち、ローラ１４とローラ１５との間の走行辺上に４個の作像ユニット１８を配置して潜像形成手段としてのタンデム画像形成装置２０を構成している。
【００１２】
４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１０に接する像担持体としての感光体ドラム４０を具備している。感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム４０と中間転写ベルト１０との当接位置における中間転写ベルト１０の内側には転写装置１２が設けられている。本実施形態では、４個の作像ユニット１８は同一構造であるが、現像装置内のトナー色がブラック、シアン、マゼンタ、イエロの４色に分けられている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム４０の表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置との間で感光体ドラム４０に対して照射を行う。露光装置２１は各作像ユニット１８に設けてもよいが、共通の露光装置２１を用いることによりコストの点で有利となる。
【００１３】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と対向する側には２次転写装置２２が設けられている。２次転写装置２２は、２個のローラ２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を巻き掛け、この２次転写ベルト２４が中間転写ベルト１０を介してローラ１６に押圧されるように配置されている。図１において２次転写装置２２の左方には、シート上に担持されたトナー像を定着するための定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、加圧ローラ２７とこれに押圧された定着ベルト２６とを有している。また２次転写装置２２には、画像転写後のシートを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えられている。もちろん、２次転写装置２２として非接触のチャージャを用いてもよく、その場合には転写後のシートを定着装置２５まで搬送するシート搬送装置を別途設ける必要が生じる。なお、図示の例では２次転写装置２２及び定着装置２５の下方に、タンデム画像形成装置２０と平行に配置された、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を有している。
【００１４】
上述した構成のカラー複写機を用いて画像形成を行う場合には、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開放してスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じて原稿を押さえる。その後図示しないスタートスイッチを押下すると、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットした場合には原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットした場合には直ちにスキャナ３００が駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射すると共に原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００１５】
また、図示しないスタートスイッチを押下すると、中間転写ベルト１０が走行移動し、同時に各作像ユニット１８にて感光体ドラム４０がそれぞれ回転を開始し、各感光体ドラム４０上にそれぞれブラック、イエロ、マゼンタ、シアンの単色画像が形成される。そして、中間転写ベルト１０の走行と共に転写装置１２が各単色画像を順次重畳転写させ、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像が形成される。
【００１６】
一方、図示しないスタートスイッチが押下されると、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つが選択的に回転駆動され、ペーパバンク４３に多段に設けられた給紙カセット４４の１つからシートが送り出される。送り出されたシートは分離ローラ４５で１枚ずつに分離されて給紙路４６に送られ、搬送ローラ４７によって搬送されて複写機本体１００内の給紙路４８へと送られ、レジストローラ対４９に突き当てられて一時停止される。手差し給紙を選択した場合には、給紙ローラ５０が回転して手差しトレイ５１上のシートを給送し、分離ローラ５２で１枚ずつに分離して給紙路５３に入れ、レジストローラ対４９に突き当てて一時停止させる。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対４９を回転させ、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを給送し、２次転写装置２２によってシート上に一括してフルカラー画像を転写させる。
【００１７】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２によって搬送され定着装置２５に送り込まれ、定着装置２５において熱と圧力とにより転写画像を定着された後、切替爪５５に案内されて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切替爪５５に案内されてシート反転装置２８に送られ、そこで反転されて再び転写位置へと送られて裏面に画像を転写された後、定着装置２５を経由して排出ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７によって画像転写後に残留トナーを除去され、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備えられる。
【００１８】
図２は、作像ユニット１８の現像装置６０にトナーを補給するトナー補給装置１５０の概略図である。同図において、トナーを収容したトナー容器８０は複写機本体１００に設けられた図示しないセット部にセットされる。このセット部にはトナー容器８０に挿入されるノズル９０が図示しない機枠に設けられており、トナー容器８０をセット部へセットすることによりシャッタ８１が側方へ押し出されてノズル９０が挿入される。ノズル９０は単管構造になっており、ノズル９０の挿入側とは反対側の端部にはトナー移送チューブ５９が接続されている。
【００１９】
トナー容器８０はその下部中央にトナー排出口８３が設けられており、このトナー排出口８３はポリエチレンやナイロン等の樹脂からなりトナー容器８０に固定された口金部材８２に形成されている。トナー排出口８３は、通常はシャッタ８１によって閉塞されているが、トナー容器８０がセット部へセットされるとシャッタ８１がノズル９０によって側方へと押し出され、ノズル９０の開口とトナー排出口８３とが連通する。図中、符号９１はシャッタ８１の戻し用ばねであり、トナー容器８０がセット部から取り出されるとトナー排出口８３を閉塞させる位置にシャッタ８１を戻すべく付勢している。なお、トナー容器はボトル形状のものであってもよい。
【００２０】
現像装置６０は、その上部に内部に供給するトナーを収容するトナー収容体としてのサブホッパ６１を有しており、トナー容器８０から送られたトナーは一旦このサブホッパ６１内に収納される。サブホッパ６１上には、トナー容器８０のトナーをサブホッパ６１内に移送させて充填させるトナー充填手段としての粉体ポンプ７０が設けられている。粉体ポンプ７０は１軸偏心スクリュポンプであり、金属等の剛性を有する材料で構成され偏心したスクリュ形状を呈するロータ７１と、ゴム等の弾性体で構成され２条スクリュ形状を呈するステータ７２と、これ等を包括しかつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料等で構成されたホルダ７３とを有している。ロータ７１は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸７４に一体的に連結されたギヤ７５（図３参照）が図示しないアイドルギヤを介して第１クラッチ７６と駆動連結され、第１クラッチ７６のオン・オフにより粉体ポンプ７０の作動が制御される。なお、第１クラッチ７６と後述する第２クラッチ６８とは、図示しない駆動装置によって駆動される回転駆動軸７９上に設けられている。ホルダ７３の先端、すなわち図２の右端にはトナー吸い込み部７７が設けられており、このトナー吸い込み部７７にはトナー移送チューブ５９が接続されている。なお、粉体ポンプ７０を用いればトナー容器８０のトナー排出口がサブホッパ６１のトナー受け取り口よりも鉛直方向において低い位置にあるような場合であっても、トナー容器８０内のトナーをスムーズに搬送することができる。
【００２１】
図２及び図３に示すように、サブホッパ６１はその縦断面形状がほぼ逆三角形状に形成され、その内部は上下仕切り部材６４によって重力方向に分割され、上室６２と下室６３とが形成されている。床面積が下室６３よりも大きい上室６２には、互いに逆方向に回転する一対の上スクリュ８４，８５と、両スクリュ間に配置され両端部が開放された仕切板６６とが設けられている。仕切板６６は上下仕切り部材６４と一体に形成されているが、双方を別部材で構成してもよい。
【００２２】
このように構成された上室６２は、図４に示すように符号Ａで示す位置が粉体ポンプ７０によって搬送されたトナーの供給位置であり、位置Ａに供給されたトナーは上スクリュ８４，８５の回転によって矢印Ｐ１方向、すなわち反時計回り方向に循環される。符号Ｂは上室６２と下室６３との連通孔であり、上スクリュ８４，８５によって矢印Ｐ１方向に循環しているトナーは連通孔Ｂから下室６３へと落下する。また、図５に示すように下室６３には下スクリュ８６が設けられており、連通孔Ｂから位置Ｂ’に供給されたトナーは下スクリュ８６の回転により矢印Ｐ２方向に移動される。符号Ｃは下室６３と現像装置６０とを連通する補給口であり、矢印Ｐ２方向に移動されたトナーは補給口Ｃから落下して現像装置６０内へと補給される。
【００２３】
このように構成されたサブホッパ６１には粉体ポンプ７０によって供給されたトナーが一旦収納され、収納されたトナーは各スクリュ８４．８５．８６によって現像装置６０へと移送される。各スクリュ８４，８５，８６の各ギヤ８４ａ，８５ａ，８６ａは、アイドルギヤ列８７を介して回転駆動軸７９に設けられた第２クラッチ６８と駆動連結され、第２クラッチ６８により駆動のオン・オフが制御される。各スクリュ８４，８５，８６は、例えばスクリュ径や回転数を異ならせることによって上スクリュ８４，８５のトナー搬送量が下スクリュ８６のそれよりも多くなるように設定されている。従って、本形態の上スクリュ８４，８５と下スクリュ８６とは同時に駆動されるので、通常下室６３はトナーがほぼ満杯状態であると共に上室６２のトナーは矢印Ｐ１方向に循環し、下室６３のトナーが補給されるとその分のトナーが連通孔Ｂから下室６３へと落下する。なお、各スクリュ８４，８５，８６の駆動は別々に制御することも可能である。
【００２４】
サブホッパ６１には、粉体ポンプ７０で移送されたトナーが供給される位置Ａのトナー循環方向上流側近傍の側壁に、トナーの有無を検知するトナー量検知手段としてのトナーエンドセンサ６９が設けられている。本形態で示すトナーエンドセンサ６９は振動式のセンサであり、上室６２内のトナーに接触する検知面６９ａにてトナーの有無を検知している。
【００２５】
上述のように構成されたトナー補給装置１５０は現像装置６０へのトナー補給指令が発せられると、第２クラッチ６８がオンして各スクリュ８４，８５，８６が作動して下スクリュ８６の回転時間に応じた量のトナーが現像装置６０に補給される。トナー容器８０からサブホッパ６１へのトナー補給は、トナーエンドセンサ６９が上室６２内のトナーを監視しており、トナーがセンサ６９の検知位置よりも減少すると粉体ポンプ７０が作動してトナー容器８０内のトナーがサブホッパ６１内へ補給される。このとき、粉体ポンプ７０によるトナー移送量は下スクリュ８６で現像装置６０に補給する量よりも多くなるように設定されている。なお、サブホッパ６１は上下室に分割していない構造であってもよい。
【００２６】
粉体ポンプ７０を何回か作動させてもトナーエンドセンサ６９のトナー検知量が規定量を下回ったままであるときには、トナー容器８０のトナーがほぼなくなったトナーニアエンドと判断され、所定動作、例えば図示しない操作パネルに対してカートリッジ交換時である旨の表示を行って所定作像回数後の作動停止等を行う。また、トナーニアエンドが検知されたとき、サブホッパ６１内にトナーが全くないわけではないので現像装置６０のトナー濃度は低下せず、トナーニアエンド検知時に画像濃度が不安定となることはない。
【００２７】
上述の効果を確実に得るためには、粉体ポンプ７０によりトナーが補給される位置Ａの上流近傍にトナーエンドセンサ６９を配置することが好ましく、この位置でトナー量が不足してもサブホッパ６１はその内部空間を利用して最大量のトナーを蓄えられるようにトナー循環経路を形成している。従って、上室６２において粉体ポンプ７０によりトナーが補給される位置Ａから下室６３へ供給する連通孔Ｂまでは上スクリュ８４，８５によってトナーが循環する経路の半周以上の間隔を空けており、トナーが少ない状態のときにトナー容器８０からのトナーが直ちに下室６３に落下することがなく、トナーニアエンドと判断されても現像装置６０へのトナー補給をある程度継続することができる。これにより、トナーニアエンド時によく生じていた、画像濃度の変動による記録物の画質低下を確実に抑制することができる。
【００２８】
本実施形態で示すカラー複写装置１は、現像装置６０へのトナー補給制御手段としてトナー補給制御装置４０１を有しており、このブロック図を図６に示す。図６においてカラー複写装置１は、２成分現像方式の現像装置６０、現像装置６０にトナーを補給するトナー補給装置１５０、画素情報を取得する画素情報取得手段１５１を備え、現像装置６０は透磁率検知方式により２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ１５２を有している。
【００２９】
本実施形態ではトナー容器８０にトナー情報を記録した記憶手段１４５を設け、トナー容器８０毎に記憶された情報に基づいたトナー補給制御を実施している。トナー容器８０は、このトナー容器８０内に貯容されているトナーの特性情報の書き込み及び読み出しが可能な記憶手段１４５を有し、複写機本体１００に設けられたトナー補給制御装置４０１によって記憶手段１４５のデータを読み込み、トナー容器８０の保有するデータが更新された際に、記憶手段１４５からのゆるみ見掛け密度情報と画素情報取得手段１５１からの画素情報に基づいてトナー補給装置１５０の補給能力を補正する。
【００３０】
また記憶手段１４５にはトナー容器８０の固有ＩＤ情報が記憶されている。この固有情報は、例えばトナーの製造年月日や製造ロット等、トナー容器に入っているトナー固有の情報が記憶されている。記憶手段１４５はＩＤチップやバーコード等、本体側の図示しない読取装置と連携し自動読み込みが可能であることが好ましい。トナー入れ替え時に、セットされたトナーの特性値情報を取得する記憶手段１４５をＩＤチップとすることによって画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることが可能となり、手入力での煩雑さや入力エラーを防ぐことが可能となる。
【００３１】
次に、トナー補給制御装置４０１の制御動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。トナー補給制御装置４０１によるトナー補給制御は、通紙毎若しくは所定時間毎の間隔で実行される。先ず、入力画像より画素情報取得手段１５１を用いて各色の画素情報を得ておき、その画素情報より通紙毎若しくは所定時間毎のトナー消費量を算出してトナー補給量の算出を行う。そして、所定の制御間隔でトナー消費量と同量のトナー補給を行うことで、トナー濃度の変動を抑制する。トナー補給量は、サブホッパ６１内に設けられている下スクリュ８６の動作時間によって制御されるが、トナーのゆるみ見掛け密度の違いによりトナー補給装置１５０の補給能力が変動するため、補給能力の補正を行う。
【００３２】
図８は、トナーのゆるみ見掛け密度とトナー補給装置１５０の補給能力との関係（シアン）を示している。同図に示すように、ゆるみ見掛け密度が高くなると補給能力も増加する傾向がある。本実施形態で示すカラー複写装置１に用いられるイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーは、何れも製造ロットによりゆるみ見掛け密度が０．３８±０．０２（ｇ／ｃｍ３）の範囲でばらつくことがある。
【００３３】
ここで、ゆるみ見掛け密度の測定方法について説明する。先ず、１０ｇのトナーを５０ｍｌのメスシリンダに入れた後、蓋をして５０回振る。そして、蓋を開けて１０分間静置後に目盛りを読み取り、計量したトナー量との比を算出してゆるみ見掛け密度とする。
【００３４】
トナーの製造ロット毎に上述の方法によってゆるみ見掛け密度を測定し、トナー容器８０固有の記憶手段１４５にそれぞれ記憶する。そして、記憶手段１４５が有するゆるみ見掛け密度情報をトナー容器８０の交換時にトナー補給制御装置４０１が読み込み、トナー補給制御に用いる。ここで、トナー容器８０の交換を行った直後に記憶手段１４５の情報に基づいてトナー補給能力を変更してしまうと、トナー容器８０の交換前のトナーが現像装置６０やサブホッパ６１内に残留しているため、補給量に誤差が生じてしまう。この不具合の発生を防止すべく、トナー容器８０の交換時より交換前のトナーが消費されるまでの旧トナー消費完了画素数を予め求めておく。トナー容器８０の交換時から旧トナー消費完了画素数に至るまでは交換前トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力を用い、旧トナー消費完了画素数経過後には交換後トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力へと変更する。
【００３５】
トナーニアエンド検知からの累積出力画素数は、各色の入力画素情報を加算することで算出し、旧トナー消費完了画素数にて交換後トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力になる。図９に示すように、累積出力画素数と補給能力との関係は１次線形でよく、トナーニアエンド検知からの累積出力画素数に基づいて補給能力を算出し、これを補給能力算出値として図９に破線で示す。トナーニアエンド検知からトナー容器８０の交換までは交換前トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力を補給制御に用いる。トナー容器８０の交換時より、補給能力算出値に基づいて補給制御に用いる補給能力（図９に実線で示す）を変更する。その後、０．０５ｍｇ／ｍｓずつ段階的に更新していき、旧トナー消費完了画素数となったとき交換後トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力とする。
【００３６】
トナー補給制御装置４０１により、トナー補給量と補給能力とからトナー補給時間（下スクリュ８６の動作時間）を算出し、トナー補給制御を行う。加えて、現像装置６０内の現像剤のトナー濃度を濃度測定手段としてのトナー濃度センサ１５２により検知する。現像装置６０内のトナー濃度は適正範囲内に制御する必要があり、トナー濃度が適正範囲より高くなりすぎた場合にはトナー飛散等が、トナー濃度が低くなりすぎた場合にはキャリア付着等がそれぞれ発生してしまう。そのためトナー濃度に上下限を設け、トナー濃度が上限値となった場合には補給を停止し、トナー濃度が下限値となった場合には補給を行うことで、トナー濃度を上下限範囲内に保つように制御している。
【００３７】
上述の構成より、記憶手段１４５のデータが更新された際に、このデータに基づいてトナー補給装置１５０の補給能力を変化させ、トナー補給制御装置４０１は画素情報と補給能力とによりトナー補給装置１５０の動作時間を算出するので、製造ロット毎のトナーのゆるみ見掛け密度を記録したトナー容器８０を採用することにより、トナーのゆるみ見掛け密度による補給能力変動を補正し、正確なトナー補給制御を実施することができる。
【００３８】
また、記憶手段１４５をＩＤチップとすることにより、画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることができ、手入力での煩雑さや入力ミスを防ぐことができる。また、記憶手段１４５に記憶されたデータが更新された際には累積出力画素数に応じて補給能力を変化させることにより、トナー容器８０が交換されてもすぐに現像装置６０内のトナーが入れ替わるわけではなくトナーの入れ替わり具合に応じて補給能力を補正することができ、正確なトナー補給制御を実施することができる。また、トナー補給制御装置４０１はトナー濃度センサ１５２の測定結果に基づいてトナー濃度上下限範囲内にトナー濃度を維持するようにトナー補給装置１５０の動作を制御するので、トナー濃度が上下限範囲外となることを防止して異常の発生を防止することができる。さらに、サブホッパ６１がトナーエンドセンサ６９を有し、トナーエンドセンサ６９により検知されたトナー量が閾値を下回ったときに粉体ポンプ７０よりサブホッパ６１にトナーが充填されるので、サブホッパ６１内のトナー不足による補給量のばらつきを最小限に抑えることができる。
【００３９】
上記実施形態では画像形成装置１として複数の感光体ドラム４０を有するカラー複写機を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機、感光体ドラム４０を１つのみ有するモノクロ複写機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 画像形成装置（カラー複写機）
２０ 潜像形成手段（タンデム画像形成装置）
４０ 像担持体（感光体ドラム）
６０ 現像装置
６１ トナー収容体（サブホッパ）
６９ トナー量検知手段（トナーエンドセンサ）
７０ トナー充填手段（粉体ポンプ）
８０ トナー容器
１００ 画像形成装置本体（複写機本体）
１５０ トナー補給装置
１５２ 濃度測定手段（トナー濃度センサ）
１４５ 記憶手段
４０１ トナー補給制御手段（トナー補給制御装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２００３−５５０３号公報
【特許文献２】特開平５−２７５２８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体表面を帯電手段により所定電位に一様に帯電し、露光手段により静電潜像を形成し、静電潜像をトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた現像手段により現像してトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置では、現像を行う際に現像装置内の現像剤よりトナーが消費されるため、トナー収容部より現像装置内にトナーの補給を行っている。画像形成装置本体にセットされたトナーボトルまたはトナーカートリッジといったトナー容器よりトナーはトナー収容体（サブホッパ）に充填され、現像装置内に補給される。また、トナー収容体がない場合には、トナー容器をトナー収容体の代替として用い、直接トナー補給を行う場合もある。
【０００３】
従来、現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー補給量を制御する方式が広く用いられている。現像装置内のトナー濃度を透磁率検知センサまたは光学検知センサによって検知し、基準トナー濃度と検知トナー濃度との差からトナー補給量を算出する方式が一般的である。トナー補給量はトナー補給装置（例えば搬送スクリュ）の動作時間によって制御される。予めトナー補給装置の補給能力を設定しておき、必要なトナー補給量からトナー補給装置の動作時間を算出してトナー補給制御を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トナー収容部より現像装置内へと補給するトナー量をトナー補給装置の動作時間により決定する制御方式では、適切なトナー補給量を制御できない場合があった。これは、トナー補給装置の動作時間とトナー補給量が常に一定であることが前提とされているためである。しかし、実際はトナーのゆるみ見掛け密度によってその関係は変動する。
【０００５】
トナー収容体内の搬送用スクリュの動作時間とトナー補給経路を通過するトナー補給量検知結果に基づき、トナー補給時間とトナー補給量との関係を導出する方法が、例えば「特許文献１」に開示されている。また、予め各色のトナー毎にトナー補給時間とトナー補給量との対応関係を示すテーブルをＣＰＵに持たせ、画素情報よりトナー補給量を算出してトナー補給手段の動作時間を決定する方法が、例えば「特許文献２」に開示されている。
【０００６】
しかしながらトナーのゆるみ見掛け密度はトナーの色のみで変わるものではなく、トナー製造工程における製造ロットの違いによっても異なるため、色によって一概に補給能力を決定するとゆるみ見掛け密度の違いにより補給能力に誤差が生じてしまう。
本発明は上述の問題点を解決し、トナーのゆるみ見掛け密度の違いに起因する補給能力の変動を補正し、正確なトナー補給制御を行うことが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、画素情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内に供給するトナーを収容するトナー収容体及び前記トナー収容体に充填するトナーを収容するトナー容器及び前記トナー容器より前記トナー収容体にトナーを充填するトナー充填手段とを有するトナー補給装置と、前記トナー補給装置の動作時間を制御するトナー補給制御手段とを有し、前記トナー容器はデータの入出力が可能な記憶手段を有すると共に、前記記憶手段に対してデータを読み込むデータ処理装置を画像形成装置本体に有し、前記記憶手段のデータが更新された際に、このデータに基づいて前記トナー補給装置の補給能力を変化させ、前記トナー補給制御手段は前記画素情報と前記補給能力とにより前記トナー補給装置の動作時間を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、記憶手段のデータが更新された際に、このデータに基づいてトナー補給装置の補給能力を変化させ、トナー補給制御装置は画素情報と補給能力とによりトナー補給装置の動作時間を算出するので、製造ロット毎のトナーのゆるみ見掛け密度を記録したトナー容器を採用することにより、トナーのゆるみ見掛け密度による補給能力変動を補正し、正確なトナー補給制御を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いられるトナー補給装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられるサブホッパを説明する概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に用いられるサブホッパの上室を説明する概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に用いられるサブホッパの下室を説明する概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に用いられるトナー補給制御装置のブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるトナー補給制御装置の制御動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態におけるトナーのゆるみ見掛け密度と補給能力との関係を示す線図である。
【図９】本発明の一実施形態における累積出力画素数と補給能力との関係を説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を適用した画像形成装置の一例であるカラー複写機１を示している。このカラー複写機１は中央に画像形成装置本体である複写機本体１００が、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００がそれぞれ配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００が、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００がそれぞれ配設されている。
【００１１】
複写機本体１００には、複数のローラ１４，１５，１６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０は、各ローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが図示しない駆動手段によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０は矢印で示す時計回り方向に走行駆動され、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロの画像形成手段である作像ユニット１８が並設されている。すなわち、ローラ１４とローラ１５との間の走行辺上に４個の作像ユニット１８を配置して潜像形成手段としてのタンデム画像形成装置２０を構成している。
【００１２】
４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１０に接する像担持体としての感光体ドラム４０を具備している。感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム４０と中間転写ベルト１０との当接位置における中間転写ベルト１０の内側には転写装置１２が設けられている。本実施形態では、４個の作像ユニット１８は同一構造であるが、現像装置内のトナー色がブラック、シアン、マゼンタ、イエロの４色に分けられている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム４０の表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置との間で感光体ドラム４０に対して照射を行う。露光装置２１は各作像ユニット１８に設けてもよいが、共通の露光装置２１を用いることによりコストの点で有利となる。
【００１３】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と対向する側には２次転写装置２２が設けられている。２次転写装置２２は、２個のローラ２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を巻き掛け、この２次転写ベルト２４が中間転写ベルト１０を介してローラ１６に押圧されるように配置されている。図１において２次転写装置２２の左方には、シート上に担持されたトナー像を定着するための定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、加圧ローラ２７とこれに押圧された定着ベルト２６とを有している。また２次転写装置２２には、画像転写後のシートを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えられている。もちろん、２次転写装置２２として非接触のチャージャを用いてもよく、その場合には転写後のシートを定着装置２５まで搬送するシート搬送装置を別途設ける必要が生じる。なお、図示の例では２次転写装置２２及び定着装置２５の下方に、タンデム画像形成装置２０と平行に配置された、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を有している。
【００１４】
上述した構成のカラー複写機を用いて画像形成を行う場合には、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開放してスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じて原稿を押さえる。その後図示しないスタートスイッチを押下すると、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットした場合には原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットした場合には直ちにスキャナ３００が駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射すると共に原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００１５】
また、図示しないスタートスイッチを押下すると、中間転写ベルト１０が走行移動し、同時に各作像ユニット１８にて感光体ドラム４０がそれぞれ回転を開始し、各感光体ドラム４０上にそれぞれブラック、イエロ、マゼンタ、シアンの単色画像が形成される。そして、中間転写ベルト１０の走行と共に転写装置１２が各単色画像を順次重畳転写させ、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像が形成される。
【００１６】
一方、図示しないスタートスイッチが押下されると、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つが選択的に回転駆動され、ペーパバンク４３に多段に設けられた給紙カセット４４の１つからシートが送り出される。送り出されたシートは分離ローラ４５で１枚ずつに分離されて給紙路４６に送られ、搬送ローラ４７によって搬送されて複写機本体１００内の給紙路４８へと送られ、レジストローラ対４９に突き当てられて一時停止される。手差し給紙を選択した場合には、給紙ローラ５０が回転して手差しトレイ５１上のシートを給送し、分離ローラ５２で１枚ずつに分離して給紙路５３に入れ、レジストローラ対４９に突き当てて一時停止させる。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対４９を回転させ、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを給送し、２次転写装置２２によってシート上に一括してフルカラー画像を転写させる。
【００１７】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２によって搬送され定着装置２５に送り込まれ、定着装置２５において熱と圧力とにより転写画像を定着された後、切替爪５５に案内されて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切替爪５５に案内されてシート反転装置２８に送られ、そこで反転されて再び転写位置へと送られて裏面に画像を転写された後、定着装置２５を経由して排出ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７によって画像転写後に残留トナーを除去され、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備えられる。
【００１８】
図２は、作像ユニット１８の現像装置６０にトナーを補給するトナー補給装置１５０の概略図である。同図において、トナーを収容したトナー容器８０は複写機本体１００に設けられた図示しないセット部にセットされる。このセット部にはトナー容器８０に挿入されるノズル９０が図示しない機枠に設けられており、トナー容器８０をセット部へセットすることによりシャッタ８１が側方へ押し出されてノズル９０が挿入される。ノズル９０は単管構造になっており、ノズル９０の挿入側とは反対側の端部にはトナー移送チューブ５９が接続されている。
【００１９】
トナー容器８０はその下部中央にトナー排出口８３が設けられており、このトナー排出口８３はポリエチレンやナイロン等の樹脂からなりトナー容器８０に固定された口金部材８２に形成されている。トナー排出口８３は、通常はシャッタ８１によって閉塞されているが、トナー容器８０がセット部へセットされるとシャッタ８１がノズル９０によって側方へと押し出され、ノズル９０の開口とトナー排出口８３とが連通する。図中、符号９１はシャッタ８１の戻し用ばねであり、トナー容器８０がセット部から取り出されるとトナー排出口８３を閉塞させる位置にシャッタ８１を戻すべく付勢している。なお、トナー容器はボトル形状のものであってもよい。
【００２０】
現像装置６０は、その上部に内部に供給するトナーを収容するトナー収容体としてのサブホッパ６１を有しており、トナー容器８０から送られたトナーは一旦このサブホッパ６１内に収納される。サブホッパ６１上には、トナー容器８０のトナーをサブホッパ６１内に移送させて充填させるトナー充填手段としての粉体ポンプ７０が設けられている。粉体ポンプ７０は１軸偏心スクリュポンプであり、金属等の剛性を有する材料で構成され偏心したスクリュ形状を呈するロータ７１と、ゴム等の弾性体で構成され２条スクリュ形状を呈するステータ７２と、これ等を包括しかつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料等で構成されたホルダ７３とを有している。ロータ７１は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸７４に一体的に連結されたギヤ７５（図３参照）が図示しないアイドルギヤを介して第１クラッチ７６と駆動連結され、第１クラッチ７６のオン・オフにより粉体ポンプ７０の作動が制御される。なお、第１クラッチ７６と後述する第２クラッチ６８とは、図示しない駆動装置によって駆動される回転駆動軸７９上に設けられている。ホルダ７３の先端、すなわち図２の右端にはトナー吸い込み部７７が設けられており、このトナー吸い込み部７７にはトナー移送チューブ５９が接続されている。なお、粉体ポンプ７０を用いればトナー容器８０のトナー排出口がサブホッパ６１のトナー受け取り口よりも鉛直方向において低い位置にあるような場合であっても、トナー容器８０内のトナーをスムーズに搬送することができる。
【００２１】
図２及び図３に示すように、サブホッパ６１はその縦断面形状がほぼ逆三角形状に形成され、その内部は上下仕切り部材６４によって重力方向に分割され、上室６２と下室６３とが形成されている。床面積が下室６３よりも大きい上室６２には、互いに逆方向に回転する一対の上スクリュ８４，８５と、両スクリュ間に配置され両端部が開放された仕切板６６とが設けられている。仕切板６６は上下仕切り部材６４と一体に形成されているが、双方を別部材で構成してもよい。
【００２２】
このように構成された上室６２は、図４に示すように符号Ａで示す位置が粉体ポンプ７０によって搬送されたトナーの供給位置であり、位置Ａに供給されたトナーは上スクリュ８４，８５の回転によって矢印Ｐ１方向、すなわち反時計回り方向に循環される。符号Ｂは上室６２と下室６３との連通孔であり、上スクリュ８４，８５によって矢印Ｐ１方向に循環しているトナーは連通孔Ｂから下室６３へと落下する。また、図５に示すように下室６３には下スクリュ８６が設けられており、連通孔Ｂから位置Ｂ’に供給されたトナーは下スクリュ８６の回転により矢印Ｐ２方向に移動される。符号Ｃは下室６３と現像装置６０とを連通する補給口であり、矢印Ｐ２方向に移動されたトナーは補給口Ｃから落下して現像装置６０内へと補給される。
【００２３】
このように構成されたサブホッパ６１には粉体ポンプ７０によって供給されたトナーが一旦収納され、収納されたトナーは各スクリュ８４．８５．８６によって現像装置６０へと移送される。各スクリュ８４，８５，８６の各ギヤ８４ａ，８５ａ，８６ａは、アイドルギヤ列８７を介して回転駆動軸７９に設けられた第２クラッチ６８と駆動連結され、第２クラッチ６８により駆動のオン・オフが制御される。各スクリュ８４，８５，８６は、例えばスクリュ径や回転数を異ならせることによって上スクリュ８４，８５のトナー搬送量が下スクリュ８６のそれよりも多くなるように設定されている。従って、本形態の上スクリュ８４，８５と下スクリュ８６とは同時に駆動されるので、通常下室６３はトナーがほぼ満杯状態であると共に上室６２のトナーは矢印Ｐ１方向に循環し、下室６３のトナーが補給されるとその分のトナーが連通孔Ｂから下室６３へと落下する。なお、各スクリュ８４，８５，８６の駆動は別々に制御することも可能である。
【００２４】
サブホッパ６１には、粉体ポンプ７０で移送されたトナーが供給される位置Ａのトナー循環方向上流側近傍の側壁に、トナーの有無を検知するトナー量検知手段としてのトナーエンドセンサ６９が設けられている。本形態で示すトナーエンドセンサ６９は振動式のセンサであり、上室６２内のトナーに接触する検知面６９ａにてトナーの有無を検知している。
【００２５】
上述のように構成されたトナー補給装置１５０は現像装置６０へのトナー補給指令が発せられると、第２クラッチ６８がオンして各スクリュ８４，８５，８６が作動して下スクリュ８６の回転時間に応じた量のトナーが現像装置６０に補給される。トナー容器８０からサブホッパ６１へのトナー補給は、トナーエンドセンサ６９が上室６２内のトナーを監視しており、トナーがセンサ６９の検知位置よりも減少すると粉体ポンプ７０が作動してトナー容器８０内のトナーがサブホッパ６１内へ補給される。このとき、粉体ポンプ７０によるトナー移送量は下スクリュ８６で現像装置６０に補給する量よりも多くなるように設定されている。なお、サブホッパ６１は上下室に分割していない構造であってもよい。
【００２６】
粉体ポンプ７０を何回か作動させてもトナーエンドセンサ６９のトナー検知量が規定量を下回ったままであるときには、トナー容器８０のトナーがほぼなくなったトナーニアエンドと判断され、所定動作、例えば図示しない操作パネルに対してカートリッジ交換時である旨の表示を行って所定作像回数後の作動停止等を行う。また、トナーニアエンドが検知されたとき、サブホッパ６１内にトナーが全くないわけではないので現像装置６０のトナー濃度は低下せず、トナーニアエンド検知時に画像濃度が不安定となることはない。
【００２７】
上述の効果を確実に得るためには、粉体ポンプ７０によりトナーが補給される位置Ａの上流近傍にトナーエンドセンサ６９を配置することが好ましく、この位置でトナー量が不足してもサブホッパ６１はその内部空間を利用して最大量のトナーを蓄えられるようにトナー循環経路を形成している。従って、上室６２において粉体ポンプ７０によりトナーが補給される位置Ａから下室６３へ供給する連通孔Ｂまでは上スクリュ８４，８５によってトナーが循環する経路の半周以上の間隔を空けており、トナーが少ない状態のときにトナー容器８０からのトナーが直ちに下室６３に落下することがなく、トナーニアエンドと判断されても現像装置６０へのトナー補給をある程度継続することができる。これにより、トナーニアエンド時によく生じていた、画像濃度の変動による記録物の画質低下を確実に抑制することができる。
【００２８】
本実施形態で示すカラー複写装置１は、現像装置６０へのトナー補給制御手段としてトナー補給制御装置４０１を有しており、このブロック図を図６に示す。図６においてカラー複写装置１は、２成分現像方式の現像装置６０、現像装置６０にトナーを補給するトナー補給装置１５０、画素情報を取得する画素情報取得手段１５１を備え、現像装置６０は透磁率検知方式により２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ１５２を有している。
【００２９】
本実施形態ではトナー容器８０にトナー情報を記録した記憶手段１４５を設け、トナー容器８０毎に記憶された情報に基づいたトナー補給制御を実施している。トナー容器８０は、このトナー容器８０内に貯容されているトナーの特性情報の書き込み及び読み出しが可能な記憶手段１４５を有し、複写機本体１００に設けられたトナー補給制御装置４０１によって記憶手段１４５のデータを読み込み、トナー容器８０の保有するデータが更新された際に、記憶手段１４５からのゆるみ見掛け密度情報と画素情報取得手段１５１からの画素情報に基づいてトナー補給装置１５０の補給能力を補正する。
【００３０】
また記憶手段１４５にはトナー容器８０の固有ＩＤ情報が記憶されている。この固有情報は、例えばトナーの製造年月日や製造ロット等、トナー容器に入っているトナー固有の情報が記憶されている。記憶手段１４５はＩＤチップやバーコード等、本体側の図示しない読取装置と連携し自動読み込みが可能であることが好ましい。トナー入れ替え時に、セットされたトナーの特性値情報を取得する記憶手段１４５をＩＤチップとすることによって画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることが可能となり、手入力での煩雑さや入力エラーを防ぐことが可能となる。
【００３１】
次に、トナー補給制御装置４０１の制御動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。トナー補給制御装置４０１によるトナー補給制御は、通紙毎若しくは所定時間毎の間隔で実行される。先ず、入力画像より画素情報取得手段１５１を用いて各色の画素情報を得ておき、その画素情報より通紙毎若しくは所定時間毎のトナー消費量を算出してトナー補給量の算出を行う。そして、所定の制御間隔でトナー消費量と同量のトナー補給を行うことで、トナー濃度の変動を抑制する。トナー補給量は、サブホッパ６１内に設けられている下スクリュ８６の動作時間によって制御されるが、トナーのゆるみ見掛け密度の違いによりトナー補給装置１５０の補給能力が変動するため、補給能力の補正を行う。
【００３２】
図８は、トナーのゆるみ見掛け密度とトナー補給装置１５０の補給能力との関係（シアン）を示している。同図に示すように、ゆるみ見掛け密度が高くなると補給能力も増加する傾向がある。本実施形態で示すカラー複写装置１に用いられるイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーは、何れも製造ロットによりゆるみ見掛け密度が０．３８±０．０２（ｇ／ｃｍ３）の範囲でばらつくことがある。
【００３３】
ここで、ゆるみ見掛け密度の測定方法について説明する。先ず、１０ｇのトナーを５０ｍｌのメスシリンダに入れた後、蓋をして５０回振る。そして、蓋を開けて１０分間静置後に目盛りを読み取り、計量したトナー量との比を算出してゆるみ見掛け密度とする。
【００３４】
トナーの製造ロット毎に上述の方法によってゆるみ見掛け密度を測定し、トナー容器８０固有の記憶手段１４５にそれぞれ記憶する。そして、記憶手段１４５が有するゆるみ見掛け密度情報をトナー容器８０の交換時にトナー補給制御装置４０１が読み込み、トナー補給制御に用いる。ここで、トナー容器８０の交換を行った直後に記憶手段１４５の情報に基づいてトナー補給能力を変更してしまうと、トナー容器８０の交換前のトナーが現像装置６０やサブホッパ６１内に残留しているため、補給量に誤差が生じてしまう。この不具合の発生を防止すべく、トナー容器８０の交換時より交換前のトナーが消費されるまでの旧トナー消費完了画素数を予め求めておく。トナー容器８０の交換時から旧トナー消費完了画素数に至るまでは交換前トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力を用い、旧トナー消費完了画素数経過後には交換後トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力へと変更する。
【００３５】
トナーニアエンド検知からの累積出力画素数は、各色の入力画素情報を加算することで算出し、旧トナー消費完了画素数にて交換後トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力になる。図９に示すように、累積出力画素数と補給能力との関係は１次線形でよく、トナーニアエンド検知からの累積出力画素数に基づいて補給能力を算出し、これを補給能力算出値として図９に破線で示す。トナーニアエンド検知からトナー容器８０の交換までは交換前トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力を補給制御に用いる。トナー容器８０の交換時より、補給能力算出値に基づいて補給制御に用いる補給能力（図９に実線で示す）を変更する。その後、０．０５ｍｇ／ｍｓずつ段階的に更新していき、旧トナー消費完了画素数となったとき交換後トナーのゆるみ見掛け密度に基づく補給能力とする。
【００３６】
トナー補給制御装置４０１により、トナー補給量と補給能力とからトナー補給時間（下スクリュ８６の動作時間）を算出し、トナー補給制御を行う。加えて、現像装置６０内の現像剤のトナー濃度を濃度測定手段としてのトナー濃度センサ１５２により検知する。現像装置６０内のトナー濃度は適正範囲内に制御する必要があり、トナー濃度が適正範囲より高くなりすぎた場合にはトナー飛散等が、トナー濃度が低くなりすぎた場合にはキャリア付着等がそれぞれ発生してしまう。そのためトナー濃度に上下限を設け、トナー濃度が上限値となった場合には補給を停止し、トナー濃度が下限値となった場合には補給を行うことで、トナー濃度を上下限範囲内に保つように制御している。
【００３７】
上述の構成より、記憶手段１４５のデータが更新された際に、このデータに基づいてトナー補給装置１５０の補給能力を変化させ、トナー補給制御装置４０１は画素情報と補給能力とによりトナー補給装置１５０の動作時間を算出するので、製造ロット毎のトナーのゆるみ見掛け密度を記録したトナー容器８０を採用することにより、トナーのゆるみ見掛け密度による補給能力変動を補正し、正確なトナー補給制御を実施することができる。
【００３８】
また、記憶手段１４５をＩＤチップとすることにより、画像形成装置本体側が非接触で情報を読み取ることができ、手入力での煩雑さや入力ミスを防ぐことができる。また、記憶手段１４５に記憶されたデータが更新された際には累積出力画素数に応じて補給能力を変化させることにより、トナー容器８０が交換されてもすぐに現像装置６０内のトナーが入れ替わるわけではなくトナーの入れ替わり具合に応じて補給能力を補正することができ、正確なトナー補給制御を実施することができる。また、トナー補給制御装置４０１はトナー濃度センサ１５２の測定結果に基づいてトナー濃度上下限範囲内にトナー濃度を維持するようにトナー補給装置１５０の動作を制御するので、トナー濃度が上下限範囲外となることを防止して異常の発生を防止することができる。さらに、サブホッパ６１がトナーエンドセンサ６９を有し、トナーエンドセンサ６９により検知されたトナー量が閾値を下回ったときに粉体ポンプ７０よりサブホッパ６１にトナーが充填されるので、サブホッパ６１内のトナー不足による補給量のばらつきを最小限に抑えることができる。
【００３９】
上記実施形態では画像形成装置１として複数の感光体ドラム４０を有するカラー複写機を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機、感光体ドラム４０を１つのみ有するモノクロ複写機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 画像形成装置（カラー複写機）
２０ 潜像形成手段（タンデム画像形成装置）
４０ 像担持体（感光体ドラム）
６０ 現像装置
６１ トナー収容体（サブホッパ）
６９ トナー量検知手段（トナーエンドセンサ）
７０ トナー充填手段（粉体ポンプ）
８０ トナー容器
１００ 画像形成装置本体（複写機本体）
１５０ トナー補給装置
１５２ 濃度測定手段（トナー濃度センサ）
１４５ 記憶手段
４０１ トナー補給制御手段（トナー補給制御装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２００３−５５０３号公報
【特許文献２】特開平５−２７５２８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内に供給するトナーを収容するトナー収容体及び前記トナー収容体に充填するトナーを収容するトナー容器及び前記トナー容器より前記トナー収容体にトナーを充填するトナー充填手段とを有するトナー補給装置と、前記トナー補給装置の動作時間を制御するトナー補給制御手段とを有し、前記トナー容器はデータの入出力が可能な記憶手段を有すると共に、前記記憶手段に対してデータを読み込むデータ処理装置を画像形成装置本体に有し、前記記憶手段のデータが更新された際に、このデータに基づいて前記トナー補給装置の補給能力を変化させ、前記トナー補給制御手段は前記画素情報と前記補給能力とにより前記トナー補給装置の動作時間を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記記憶手段に記憶されたデータはトナー特性情報であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記記憶手段はＩＤチップであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記記憶手段に記憶されたデータが更新された際には、累積出力画素数に応じて補給能力を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置において、
トナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記トナー補給制御手段は前記濃度測定手段の測定結果に基づいてトナー濃度上下限範囲内にトナー濃度を維持するように前記トナー補給装置の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記トナー収容体は内部のトナー量を検知するトナー量検知手段を有し、前記トナー量検知手段により検知されたトナー量が閾値を下回ったとき、前記トナー充填手段より前記トナー収容体へトナーが充填されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
画素情報に応じた潜像を像担持体上に形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、前記現像装置内に供給するトナーを収容するトナー収容体及び前記トナー収容体に充填するトナーを収容するトナー容器及び前記トナー容器より前記トナー収容体にトナーを充填するトナー充填手段とを有するトナー補給装置と、前記トナー補給装置の動作時間を制御するトナー補給制御手段とを有し、前記トナー容器はデータの入出力が可能な記憶手段を有すると共に、前記記憶手段に対してデータを読み込むデータ処理装置を画像形成装置本体に有し、前記記憶手段のデータが更新された際に、このデータに基づいて前記トナー補給装置の補給能力を変化させ、前記トナー補給制御手段は前記画素情報と前記補給能力とにより前記トナー補給装置の動作時間を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記記憶手段に記憶されたデータはトナー特性情報であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記記憶手段はＩＤチップであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記記憶手段に記憶されたデータが更新された際には、累積出力画素数に応じて補給能力を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置において、
トナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記トナー補給制御手段は前記濃度測定手段の測定結果に基づいてトナー濃度上下限範囲内にトナー濃度を維持するように前記トナー補給装置の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記トナー収容体は内部のトナー量を検知するトナー量検知手段を有し、前記トナー量検知手段により検知されたトナー量が閾値を下回ったとき、前記トナー充填手段より前記トナー収容体へトナーが充填されることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９７２６１（Ｐ２０１３−９７２６１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１４３０（Ｐ２０１１−２４１４３０）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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