JP2009075574A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像装置に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置へのより正確なトナー補給を行うことのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 現像装置４と、現像装置４内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置４５と、現像による現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置３８と、現像剤消費量を積算して現像剤消費量積算値を算出する現像剤消費量積算値算出装置３５と、現像装置４に現像剤を補給する現像剤補給装置５と、現像剤補給装置５による現像装置４への現像剤補給動作を制御する制御装置３５と、を有する画像形成装置は、制御装置３５が、現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに現像剤補給装置５による現像剤補給動作を所定量行わせると共に、現像剤量検知装置４５により検知した現像装置４内の現像剤量に基づいて補給閾値を補正する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて像担持体上に形成した静電像を現像剤によって現像することで画像を形成する、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

従来、例えば、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（感光体）上に形成した静電像を、現像装置を用いて現像剤のトナーによりトナー像として可視化する。その後、感光体上に形成したトナー像を、被転写体としての、例えば、記録用紙などの転写材上に転写する。そして、転写材上に転写したトナー像を、熱及び圧力などによって転写材に定着させることで出力画像を得る。

斯かる画像形成装置において、現像装置が備える現像容器内のトナーが画像形成によって消費されるのに伴って、現像剤補給装置としてのトナー補給装置から現像容器にトナーを補給するものが知られている。そして、例えばトナー補給装置が備える現像剤補給容器としてのトナー補給容器が画像形成装置の本体（装置本体）に対して着脱可能である場合には、トナー補給容器内のトナーが無くなった時に、そのトナー補給容器は新たなトナー補給容器に交換される。

トナー補給装置から現像容器へ補給されるトナーの量は、一般的に、トナー補給装置の作動量（作動時間など）によって制御される。即ち、例えば、現像容器内のトナーが減少したことをトナー量検知手段が検知すると、トナー補給装置に対してトナー補給要求が出される。そして、トナー補給装置に設けられているトナー補給ローラなどのトナー補給部材を所定量（所定時間或いは所定回転数）だけ駆動することによって、所定量のトナーがトナー補給装置から現像容器に補給される。

特許文献１には、トナー残量検知手段により現像室内のトナーの残量を検知し、その検知出力に応じて定量のトナーをトナーホッパから現像室内に供給する現像装置が記載されている。

特許文献２には、レベル検知手段により、現像装置内部のトナーのレベルを検知し、検知したレベルに応じてトナー供給ホッパからトナーを現像装置へ供給し、現像装置内部のトナーのレベルを一定に制御する画像形成装置が記載されている。

一般的に、トナー補給装置の作動量（作動時間など）とトナー補給装置から排出されるトナーの量とは比例関係にあるため、トナー補給装置の作動量を積算することで、トナー補給装置からのトナー排出量の積算値を求めることができる。

このことを利用して、トナー補給装置の作動量の積算値から求められたトナー排出量の積算値に基づいて、トナー補給容器内のトナーの残量を検知する画像形成装置もある。

ところで、画像形成装置は、一般的に、上述の如くトナー補給装置の作動量とトナー補給装置から排出されるトナーの量とが比例関係にあることを前提として設計される。例えば、トナー補給装置を構成するトナー補給ローラの１回転当たり、０．５ｇのトナーが排出されることなどを前提として設計される。

しかしながら、実際は、トナー補給装置の作動量、例えばトナー補給ローラの回転数（或いは回転時間）とトナー補給装置から排出されるトナーの量とが厳密に一対一の比例関係にならないケースが多い。即ち、画像形成装置が使用される時の温湿度環境、トナー自身の各種物性差、トナー補給容器内のトナーの残量、１回の補給動作における補給ローラの回転数などによって、トナー補給装置の補給ローラなどによって搬送されるトナーの密度が微妙に変化する。これによって、トナー補給装置の作動量とトナー補給装置から排出されるトナーの量との関係が変動する。

図１２は、トナー補給容器内のトナーの残量（％）と、トナー補給ローラの１回転当たりにトナー補給装置から排出されるトナーの量との関係の一例を示す。図１２に示す装置Ａ、装置Ｂ、装置Ｃは同じ仕様の装置であり、トナー補給ローラの１回転当たりに排出されるトナーの量は５００ｍｇと想定して設計されている。しかし、実際にトナー補給ローラの回転によりトナー補給装置から排出されるトナーの量は、装置Ａ、装置Ｂ、装置Ｃでそれぞれ異なっている。

又、図１３は、画像出力枚数の増加に伴う現像容器内のトナーの量の推移の一例を示す。ここで、画像形成装置の設計から想定されるトナー補給装置の単位補給動作当たりのトナー補給量を「想定補給量」という。又、トナー補給装置の単位補給動作当たりの実際のトナー補給量を「実際補給量」という。

図１３に示すように、「想定補給量＝実際補給量」の場合は、本来の補給要求と等しい量のトナーが補給されるため、現像容器内のトナー量は変化しない。しかし、「想定補給量＜実際補給量」の場合は、トナー補給量が要求より多過ぎて、現像容器内のトナー量は次第に増えていく。逆に、「想定補給量＞実際補給量」の場合は、現像容器内のトナー量は減っていく。

このように、想定補給量と実際補給量とがずれている場合、本来の補給要求に対してトナー補給量が多過ぎたり少な過ぎたりするため、現像容器内のトナー量が変化してしまう。

又、想定補給量と実際補給量とがずれている場合、トナー補給ローラの回転数の積算値などから予想されるトナー排出量の積算値に基づいてトナー補給容器内のトナーの残量を予測する画像形成装置においては、正確なトナー残量の予測を行うことが困難になる。

これらの問題は、「想定補給量＝実際補給量」となるようにトナー補給装置を設計すれば防げるはずである。しかし、現実的には、部品精度、使用環境、トナー物性差などの要因が重なり合い、トナー補給装置の実際のトナー排出量を全ての装置で同じにするのは非常に困難である。

このような問題に対して、特許文献３は、１回の補給動作における補給スクリューの回転数に応じて、排出トナー量予測値を補正することを開示する。又、特許文献４は、トナー補給カートリッジ内のトナーの残量や使用環境によって排出トナー量予測値を補正することを開示する。
特開平１０−２０６４０号公報 特開２００２−４０７７６号公報 特開２００３−３１６１４２号公報 特開２００４−１０９９９８号公報

しかしながら、上記特許文献３、４に記載の方法は、あくまでも過去のデータに基づいて作成された補正テーブル等による予測補正であって、必ずしも実際の状況に対して正確な補正が行われるものではない。

従って、本発明の目的は、現像装置に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置へのより正確なトナー補給を行うことのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、前記静電像の画像情報に基づいて現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置と、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、前記現像剤補給装置による前記現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置と、を有する画像形成装置において、前記制御装置は、前記現像剤消費量を積算した現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに前記現像剤補給装置を所定量の現像剤を補給する補給動作を行うよう制御し、前記現像剤量検知装置により検知した前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて前記補給閾値を補正することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の他の態様によると、静電像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、前記静電像の画像情報に基づいて現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置と、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、前記現像剤補給装置による前記現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置と、を有する画像形成装置において、前記制御装置は、前記現像剤消費量を積算した現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに前記現像剤補給装置を一定の補給動作を行うように制御し、前記現像剤量検知装置により検知した前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて前記補給閾値を補正することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、現像装置に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置へのより正確なトナー補給を行うことができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、以下の説明における構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用したレーザービームプリンタである。

画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写ローラ６、クリーニング手段としてのクリーニング装置７などが配置されている。

感光ドラム１は、画像形成装置の本体（装置本体）１１内のほぼ中心部において、図中矢印Ｒ１方向（時計回り）に回転可能に支持されている。画像形成動作が開始されると、感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２によって所定の極性の所定の電位に一様に帯電される。その後、感光ドラム１の表面は、露光装置３によって、画像情報に対応したレーザー光により走査露光される。これにより、感光ドラム１上に静電像（潜像）が形成される。本実施例では、感光ドラム１の帯電極性は負極性である。又、本実施例では、露光装置３は、レーザー照射手段であるレーザースキャナー装置として構成される。

感光ドラム１上に形成された静電像は、その後、感光ドラム１の回転に伴って、現像装置４によりトナーが供給されることで可視化される。これにより、感光ドラム１上にトナー像が形成される。

尚、本実施例では、現像方式は反転現像方式である。即ち、感光ドラム１上に形成された静電像のうち、露光装置３からのレーザー光による露光によって負極性の帯電電荷が減衰した部分（露光部，画像部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着する。又、詳しくは後述するが、本実施例では、現像装置４は、現像剤として磁性１成分現像剤、即ち、トナーを用いる。又、現像剤補給装置としてのトナー補給装置（以下「トナーホッパー」という）５から現像装置４へトナーの補給が行われる。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と転写ローラ６とが当接する転写領域Ｎにおいて、転写ローラ６の作用によって転写材Ｐ上に転写される。この時、転写ローラ６には、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性の転写バイアス電圧が印加され、転写領域Ｎに転写電界が形成される。尚、転写材Ｐは、感光ドラム１上のトナー像が転写領域Ｎに到達するタイミングと同期して、転写材収容部としてのカセット（図示せず）から、転写材供給ローラ９などによって転写領域Ｎへと搬送される。

トナー像が転写された転写材Ｐは、その後、定着手段としての定着装置８へと搬送される。転写材Ｐに担持された未定着トナー像は、定着装置８において、加熱手段としての加熱ローラ８ａによる加熱、及び加圧手段としての加圧ローラ８ｂによる加圧を受けて、転写材Ｐ上に定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、記録画像として装置本体１１の外部に排出される。

又、転写工程を終了した感光ドラム１上に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置７によって除去、回収される。これにより、感光ドラム１は、続く画像形成動作に備えられる。クリーニング装置７は、クリーニング部材としての感光ドラム１に当接する弾性体のブレード（クリーニングブレード）７ａと、クリーニングブレード７ａによって感光ドラム１から除去された転写残トナーを収容する回収トナー容器７ｂとを有する。

［現像装置］
次に、図２を参照して、現像装置４について更に説明する。

現像装置４は、現像剤としてのトナーを収納する現像容器（現像装置本体）４６を有する。現像容器４６には、トナーを担持して搬送し、感光ドラム１上の静電像に供給する、現像剤担持体としての現像ローラ４１が設けられている。又、現像容器４６には、現像ローラ４１へトナーを供給すると共に、現像ローラ４１上からトナーを回収する現像剤供給及び回収手段としての供給ローラ４３が設けられている。又、現像容器４６には、供給ローラ４３により現像ローラ４１上に供給されたトナーを規制してトナーの層を形成する現像剤規制手段としての現像剤層厚規制部材である現像ブレード４２が設けられている。又、現像容器４６には、トナーホッパー５から補給された補給現像剤としての補給用トナーと現像容器４６内のトナーとを混合する現像剤撹拌手段としての撹拌パドル４４が設けられている。更に、現像容器４６には、現像剤量検知装置として、現像容器４６内のトナー量を検知するトナー量検知手段４５が設けられている。

本実施例では、現像剤として、負帯電性の非磁性１成分現像剤、即ち、トナーが用いられる。

現像容器４６は、感光ドラム１と対向する側の一部が開口している。そして、この開口部から一部露出するようにして、現像ローラ４１が、回転可能に現像容器４６に支持されている。現像ローラ４１は、カーボンなどの導電剤を分散させた、体積抵抗率が１Ωｍ（１０²Ωｃｍ）〜１０⁸Ωｍ（１０¹⁰Ωｃｍ）の、シリコーン、ウレタンなどの低硬度のゴム材若しくは発泡体、又はその組み合わせにより構成された弾性層（弾性体）を有する。本実施例では、現像ローラ４１は、芯金上に弾性層を形成して成る、直径が２０ｍｍの半導電性の弾性体ローラである。現像ローラ４１は、付勢手段によって感光ドラム１に向けて付勢され、所定の当接圧にて感光ドラム１に当接している。現像ローラ４１は、図中矢印Ｒ２方向（反時計回り）に回転駆動される。即ち、本実施例では、感光ドラム１と現像ローラ４１との接触部（現像領域）において互いの表面移動方向が順方向となるように、感光ドラム１及び現像ローラ４１は回転駆動される。

又、本実施例では、供給ローラ４３は、芯金上に弾性層（弾性体）を形成して成る弾性ローラである。特に、本実施例では、供給ローラ４３は、直径が１６ｍｍの絶縁性のスポンジローラである。又、供給ローラ４３は、付勢手段によって現像ローラ４１に向けて付勢され、所定の当接圧にて現像ローラ１１に当接している。供給ローラ４３は、図中矢印Ｒ３方向（反時計回り）に回転駆動される。即ち、本実施例では、現像ローラ４１と供給ローラ４３との接触部において互いの表面移動方向が逆方向となるように、現像ローラ４１及び供給ローラ４３は回転駆動される。

尚、本実施例では、感光ドラム１の周速度（表面移動速度）に対応するプロセススピードは１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、現像ローラ４１の周速度（表面移動速度）は２２５ｍｍ／ｓｅｃである。

現像剤を撹拌及び搬送する手段である撹拌パドル４４は、現像容器４６内において、現像容器４６の開口部と反対側の奥部に設けられている。撹拌パドル４４は、図示矢印Ｒ４方向（時計回り）に回転駆動される。撹拌パドル４４は、現像容器４６内のトナーを撹拌すると共に、現像ローラ４１と供給ローラ４３との当接部近傍の領域へと搬送する。

現像ローラ４１と供給ローラ４３との当接部近傍の領域に搬送されたトナーは、供給ローラ４３の回転に伴って、現像ローラ１１との摺擦による摩擦帯電により電荷が付与される。電荷を付与されたトナーは、その電荷によって現像ローラ４１からの鏡映力を受けて、現像ローラ４１上に担持される。

現像ブレード４２は、現像ローラ４１に加圧されるようにして現像容器４６に設けられている。現像ブレード４２は、自由端側の側面で現像ローラ４１に当接する弾性体のブレードである。尚、現像ブレード４２は、Ｌ字形状を有するＳＵＳなどで作製された板ばねで構成し、そのＬ字形状のエッジ部において現像ローラ４１と当接するようにしてもよい。

現像ローラ４１上に供給されたトナーは、現像ブレード４２によってその層厚が規制されると共に、電荷が付与される。これにより、現像ローラ４１上にトナーの薄層が形成される。そして、この現像ローラ４１上に薄層状に担持されたトナーが、現像ローラ４１の回転に伴って現像領域へと供給される。現像領域において、感光ドラム１の静電像に対応して、現像ローラ４１から感光ドラム１へとトナーが転移する。これにより、感光ドラム１上にトナー像が形成される。

又、現像領域を通過しても現像に供されずに現像ローラ４１上に担持されたまま残ったトナーは、供給ローラ４３によって摺擦されて現像ローラ４１上から剥ぎ取られる。そして、その一部は供給ローラ４３上に新たに供給されたトナーと共に再び現像ローラ４１上へと供給され、残りは現像容器４６内へと戻される。

尚、本実施例では、供給ローラ４３は、現像剤供給及び回収手段として２つの機能を兼ねているが、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けてもよい。又、現像方式は、感光体と現像剤担持体とが接触する接触現像に限定されるものではなく、感光体と現像剤担持体とが離隔されておりトナーが飛翔することにより現像剤担持体から感光体へと転移するジャンピング現像方式などであってもよい。

又、本実施例では、現像装置４は、装置本体１１に対して着脱可能に構成されている。そして、例えば、現像装置４を構成する重要パーツ（現像ローラや現像ブレードなど）の寿命より定められた所定期間（本実施例ではＡ４サイズ換算にて画像出力３万枚に設定されている）毎に、現像装置４を装置本体１１から取り外して交換することができる。

［トナー補給装置］
本実施例では、現像装置４上部には、現像装置４に現像剤を補給する現像剤補給装置としてのトナー補給装置（機構）であるトナーホッパー５が設けられている。

トナーホッパー５は、現像剤補給容器（補給現像剤収容部）としてのトナー補給容器（ホッパー本体）５３を有する。本実施例では、トナー補給容器５３内には、補給現像剤として補給用トナーが収容されている。又、トナーホッパー５は、トナー補給容器５３から現像装置４の現像容器４６にトナーを補給するための現像剤補給部材として、現像剤補給回転体であるローラ状部材、即ち、トナー補給ローラ５１を有する。更に、トナーホッパー５のトナー補給容器５３内には、トナー補給容器５３内のトナーをほぐすための撹拌部材５２が配置されている。撹拌部材５２は、図中矢印Ｒ５方向（時計回り）に回転駆動される。

そして、トナーホッパー５は、後述する制御装置からの補給指令によりトナー補給ローラ５１を回転させることで、トナー補給容器５３及び現像容器４６にそれぞれ設けられた開口部５４、４７を通して、トナー補給容器５３から現像容器４６へとトナーを補給する。本実施例では、トナーホッパー５は、トナーホッパー５の所定の駆動量、即ち、トナー補給ローラ５１の所定の駆動時間当たりに一定量のトナーをトナー補給容器５３から現像容器４６に補給できるように構成されている。

画像形成装置１００には、現像工程による現像剤消費量に応じてトナーホッパー５から現像装置４への現像剤の補給を制御する制御装置が設けられている。斯かる制御装置としては、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する制御部が備えるＣＰＵや、専用の電気回路を用いることができる。本実施例では、画像形成装置１００の動作を統括的に制御するために装置本体１１に設けられた制御部のＣＰＵ３５（図４）が、トナーホッパー５によるトナー補給動作を制御するようになっている。

又、本実施例では、図３に示すように、トナーホッパー５自体が、装置本体１１に対して着脱可能に構成されている。即ち、トナーホッパー５は、装置本体Ａに対して着脱可能な補給カートリッジ（トナーボトル）を構成している。そして、トナーホッパー５内の補給用トナーが無くなった場合に、トナーホッパー５ごと装置本体１１から取り外して交換することで、現像装置４に対して常に必要量のトナーを補給することができる。この構成によれば、装置本体１１に対してトナーホッパー５ごと交換することができ、トナー補給時のトナーによる汚れやトナー飛散を抑制することができると共に、容易にトナー補給を行うことができる。

［トナー量検知手段及びビデオカウント装置］
本実施例では、トナー補給制御において、現像容器内のトナーの量を検知する現像剤量検知装置としてのトナー量検知手段と、現像工程による現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置としてのビデオカウント装置と、が用いられる。

本実施例の画像形成装置は、静電像を現像剤で現像する現像装置と、トナー量検知手段と、ビデオカウント装置と、を有する。又、本実施例の画像形成装置は、現像剤消費量を積算して現像剤消費量積算値を算出する現像剤消費量積算値算出装置と、現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置としてのトナーホッパー５と、を有する。更に、本実施例の画像形成装置は、現像剤補給装置による現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置としてのＣＰＵ３５（図４）を有する。そして、本実施例では、該制御装置は、現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに現像剤補給装置による現像剤補給動作を所定量行わせると共に、現像剤量検知装置により検知した現像装置内の現像剤量に基づいて補給閾値を補正する。以下、更に詳しく説明する。

・トナー量検知手段
先ず、本実施例において用いられる現像剤量検知装置としてのトナー量検知手段４５について説明する。

装置本体１１に設けられたＣＰＵ３５（図４）は、トナー量検知手段４５から、現像容器４６に収容されたトナーの上面（以下「トナー面」という）の高さに関する情報を得る。これにより、ＣＰＵ３５は、現像容器４６内のトナーの量を検知し、後述する制御手順により、トナーホッパー５から現像容器４６へのトナー補給動作を制御する。本実施例では、ＣＰＵ３５は、トナー量検知手段４５の検知結果に基づいて、図２に示す撹拌パドル４４の可動範囲内にあるトナー量制御レベルγからδまでの一定範囲にトナー面が保たれるように、トナー補給動作を制御する。

更に説明すると、現像容器４６には、撹拌パドル４４が矢印Ｒ４方向に回転可能に設けられている。現像容器４６内のトナーとトナーホッパー５から補給されたトナーとが撹拌される撹拌領域は、実質的に上記撹拌パドル４４の可動範囲に相当する。

この撹拌領域を挟むようにして、光検知方式にて撹拌領域のトナー面の高さを検知する光学検知手段（トナー面検知手段）として構成されたトナー量検知手段４５が配置されている。トナー量検知手段４５は、現像容器４６の外側に配置された、発光素子を備えた発光部４５ａ及び受光素子を備えた受光部４５ｂを有する。又、トナー量検知手段４５は、現像容器４６の壁面に配置された、光が透過する窓部４５ｃ１、４５ｃ２を有する。

撹拌パドル４４の回転に伴ってトナー面が変化する際に、撹拌パドル４４が１回転する時間に対する光の透過時間の割合を測定し、上記撹拌領域におけるトナー面の高さに関する情報、即ち、トナー量情報を得る。このトナー量情報は、そのまま用いることも可能である。しかし、本実施例では、測定誤差の影響を小さくするために、画像出力５枚毎にトナー量情報の平均値（トナー量平均値）Ｌを算出して、現像容器４６内のトナーの量を判断する時は常に最新のトナー量平均値Ｌを用いるようにした。本実施例では、ＣＰＵ３５が、トナー量平均値Ｌを算出する。又、本実施例では、ＣＰＵ３５は、算出したトナー量平均値Ｌを、ＣＰＵ３５に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ３６（図４）に逐次に記憶させる。尚、本実施例では、不揮発性メモリ３６は、装置本体１１に設けられている。

本実施例では、トナー量検知手段４５は、第１のトナー量制御レベルγに対応する「トナーＬｏｗレベル」と、第２のトナー量制御レベルδに対応する「トナーＨｉレベル」との、２つのレベルのトナー量を検知することができる。

・ビデオカウント装置
次に、本実施例において用いられる現像剤消費量算出装置としてのビデオカウント装置について説明する。本実施例では、ビデオカウント装置は、感光ドラム１上に静電像を形成するための画像情報に応じて、ビデオカウント数を算出する。当該ビデオカウント数は、静電潜像を現像した時に消費されるトナーの量（トナー消費量）に相関をもつため、ビデオカウント数からトナー消費量が推定される。

図４は、本実施例におけるビデオカウント装置３８を説明するためのブロック図である。又、図５は、ビデオカウント（ピクセルカウント）方式の原理を説明するための模式図である。

本実施例では、静電像を現像することにより消費されたトナーの量に相当する量のトナーを現像容器４６に逐次に補給するべく、露光装置３の出力信号のレベルが画素毎にカウントされる。このカウントは、本実施例では、次のようにして行われる。

本実施例においてレーザースキャナー装置とされる露光装置３は、図示しない半導体レーザー、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、レンズなどを有する。半導体レーザーから放射されたレーザー光は、回転多面鏡によって掃引され、ｆ／θレンズなどのレンズ、及びレーザー光を感光ドラム１方向に指向させる固定ミラーによって、感光ドラム１上にスポットとして結像される。感光ドラム１上に結像されたレーザー光は、感光ドラム１の回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に沿って感光ドラム１を走査露光し、感光ドラム１上に静電像を形成する。

静電像となる画像の情報は、パソコンや画像入力スキャナーなどから、画像処理回路３０を介してパルス幅変調回路３１に入力される。そして、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザー駆動パルスが、パルス幅変調回路３１から露光装置３に供給される。露光装置３は、パルス幅に対応する時間だけ半導体レーザーを発光させる。従って、半導体レーザーは、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。

具体的には、図５（ａ）に示すように、レーザー駆動パルスを形成する。即ち、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広いレーザー駆動バルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭いレーザー駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅のレーザー駆動バルスＩをそれぞれ形成する。

そのため、図５（ｂ）に示すように、感光ドラム１は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電像のドットサイズが異なる。従って、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するトナー消費量よりも多くなる。尚、図５（ｂ）は、低、中、高濃度画素の静電像の形状Ｌ、Ｍ、Ｈをそれぞれ模式的に示したものである。

上述の処理に加えて、パルス幅変調回路３１の出力信号が、ＡＮＤゲート３３の一方の入力に供給される。ＡＮＤゲート３３の他方の入力には、クロックパルス発振器３２からのクロックパルス（図５（ｃ）に示すパルス）が供給される。従って、ＡＮＤゲート３３からは、図５（ｄ）に示すように、レーザー駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。このクロックパルス数は、各画像毎にカウンタ３４によって積算され、それぞれの画素を出力画像分合算することで、最終的に静電像の画像印字比率に対応したビデオカウント数が算出される。

本実施例では、上述のクロックパルス発振器３２、ＡＮＤゲート３３、カウンタ３４を有してビデオカウント装置３８が構成される。

［トナー補給制御］
次に、本実施例のトナー補給制御について説明する。

上述のようにしてビデオカウント装置３８によって算出されるビデオカウント数は、出力画像のトナー像を形成するために現像装置４で消費されるトナー量にほぼ対応している。そこで、本実施例では、このビデオカウント数をＣＰＵ３５に供給する。ＣＰＵ３５は、このビデオカウント数に基づき、現像装置４で消費される「画像出力１枚当たりのトナー消費量」を算出する。この「画像出力１枚当たりのトナー消費量」は、「その画像出力１枚に対して補給すべきトナー量」に対応する。即ち、ＣＰＵ３５は、ビデオカウント装置３８からのビデオカウント数に基づいて、画像出力１枚毎に、その画像出力１枚に対して補給すべきトナー量ｔ１を算出する。

ここで、本実施例では、上記補給すべきトナー量ｔ１に対して直接的にトナー補給動作を行うことはしない。即ち、ＣＰＵ３５は、画像出力１枚毎に、上記補給すべきトナー量ｔ１を積算していくことで、補給すべきトナー量の積算値ｔ２を求める。本実施例では、ＣＰＵ３５は、この積算値ｔ２を、ＣＰＵ３５に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ３６に逐次に記憶させる。この積算値ｔ２は、現像装置４に対して補給すべきトナー量である。このように、本実施例では、ＣＰＵ３５は、現像剤消費量積算値算出装置としての機能も有する。

又、本実施例では、トナーホッパー５が１回の動作でトナー補給容器５３から現像容器４６に補給するトナーの量を、補給閾値ｔ３として予め設定しておく。本実施例では、この補給閾値ｔ３は、ＣＰＵ３５に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ３６に予め記憶される。

そして、ＣＰＵ３５は、補給すべきトナー量の積算値ｔ２が補給閾値ｔ３を超えた時に、トナーホッパー５を構成する補給駆動装置３７（図４）を１回動作させる。補給駆動装置３７は、トナー補給ローラ５１を回転駆動するものであり、補給駆動装置３７を１回動作させることによるトナー補給ローラ５１の回転数は、実質的に一定となるように設定されている。

次いで、ＣＰＵ３５は、補給すべきトナー量の積算値ｔ２から補給閾値ｔ３を減算する。そして、補給閾値ｔ３を減算した残りの積算値ｔ２には、補給すべきトナー量ｔ１が継続して積算されていく。

本実施例では、より具体的には、トナーホッパー５の１回の動作は、トナー補給ローラ５１が２回転するための一定の補給動作と決められている。即ち、トナー補給要求に応じて、トナーホッパー５の作動時間を可変にすること無く、１回のトナーホッパー５の動作を固定としたことが本実施例の大きな特徴の１つである。このように、本実施例では、トナーホッパー５の１回の動作におけるトナー補給ローラ５１の回転量を固定、特に、整数回転（本実施例では２回転）に固定する。これによって、本実施例によれば、トナー補給動作の度にトナー補給ローラ５１の回転量が異なる装置と比較して、トナーを所定の補給量になるよう安定させることができる効果を得られる。

次に、図６のフローチャートを参照してトナー補給動作の流れを説明する。

画像形成装置１００は、電源がＯＮとされた後（ステップ１）、所定の立ち上げ準備が終了すると、スタンバイ状態になる（ステップ２）。画像形成装置１００は、スタンバイ状態でプリント信号を受けると、プリント動作を開始し、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４などを順次起動する（ステップ３）。画像形成装置１００は、各部の準備が整う時間を見計らって、露光装置３を作動させて静電像を形成し、同時にビデオカウントデータの取得を開始する（ステップ４）。その後、画像形成装置１００は、静電像の形成を終えた時点で露光装置３を停止させて、同時にビデオカウント積算を終了して、ビデオカウント値を取得する（ステップ５、ステップ６）。

ＣＰＵ３５は、画像形成毎にビデオカウント値に基づいて、現像装置４において消費されたトナーの量、即ち、補給すべきトナー量ｔ１を算出する（ステップ７）。ＣＰＵ３５は、この補給すべきトナー量ｔ１を積算していくことで、補給すべきトナー量の積算値ｔ２を不揮発性メモリ３６に逐次に記憶させる（ステップ８）。

次いで、ＣＰＵ３５は、トナー量検知手段４５により、トナー量情報を取得する（ステップ９）。ＣＰＵ３５は、所定の画像出力枚数毎にトナー量情報の平均値（トナー量平均値）Ｌを求め、不揮発性メモリ３６に記憶させる処理を行う（ステップ１０）。本実施例では、ＣＰＵ３５は、画像出力５枚毎に最新のトナー量平均値Ｌに更新する。

次いで、ＣＰＵ３５は、補給すべきトナー量の積算値ｔ２と補給閾値ｔ３との比較を行う（ステップ１１）。ＣＰＵ３５は、「積算値ｔ２≦補給閾値ｔ３」であると判断した場合には、トナーホッパー５へのトナー補給要求は行わない。この場合には、後述するジョブ終了の判断（ステップ１２）へと移行する。一方、ＣＰＵ３５は、「積算値ｔ２＞補給閾値ｔ３」であると判断した場合には、トナーホッパー５にトナー補給動作を１回行わせる（ステップ１４）。その後、ＣＰＵ３５は、積算値ｔ２から補給閾値ｔ３を減算する（ステップ１５）。

次いで、ＣＰＵ３５は、後述する補給閾値ｔ３の補正が行われずにトナー補給動作が行われた回数Ｎが、所定間隔Ｎｔとして５回を越えたか否かを判断する（ステップ１６）。そして、ＣＰＵ３５は「Ｎ＞５」であると判断した場合には、トナー量平均値Ｌとトナー量閾値との比較を行う（ステップ１７、ステップ１９）。本実施例では、トナー量閾値として、第１のトナー量制御レベルγに対応する「トナー量Ｌｏｗ閾値」と、第２のトナー量制御レベルδに対応する「トナー量Ｈｉ閾値」とが、ＣＰＵ３５に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ３６に予め記憶されている。なお、本実施例では、トナー量平均値Ｌは補給動作直前の所定期間におけるトナー量の平均値をとっているがこれに限られるものではなく、補給後のトナー量を含めてトナー量平均値Ｌとしてもよい。補給時の近傍における現像装置内のトナー量が解かればよい。

即ち、ＣＰＵ３５は、先ず、トナー量平均値Ｌとトナー量Ｈｉ閾値との比較を行う（ステップ１７）。そして、ＣＰＵ３５は、「トナー量平均値Ｌ＞トナー量Ｈｉ閾値」であると判断した場合には、補給閾値ｔ３を所定量αだけ大きくする補正を行う（ステップ１８）。一方、ステップ１７において「トナー量平均値Ｌ≦トナー量Ｈｉ閾値」であると判断した場合には、ＣＰＵ３５は、次に、トナー量平均値Ｌとトナー量Ｌｏｗ閾値との比較を行う（ステップ１９）。そして、ＣＰＵ３５は、「トナー量平均値Ｌ＜トナー量Ｌｏｗ閾値であると判断した場合には、補給閾値ｔ３を所定量βだけ小さくする補正を行う（ステップ２０）。

ＣＰＵ３５は、ステップ１６において「Ｎ≦５」であると判断した場合、並びに、ステップ１７とステップ１９で「トナー量Ｌｏｗ閾値≦トナー量平均値Ｌ≦トナー量Ｈｉ閾値」であると判断した場合には、トナー補給動作回数Ｎに１を加算する（ステップ２１）。一方、ＣＰＵ３５は、ステップ１８又はステップ２０において補給閾値ｔ３を補正した場合には、トナー補給動作回数Ｎを０にリセットする。本実施例では、トナー補給動作回数Ｎ、及びその閾値である所定間隔Ｎｔ（本実施例では５）は、ＣＰＵ３５に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ３６に記憶される。

次いで、ＣＰＵ３５は、ジョブ（一の画像形成開始指令による単一又は複数の転写材への一連の画像形成動作）が終了したかどうかを判断する（ステップ１２）。そして、ＣＰＵ３５は、ジョブが未だ終了しておらず、連続してプリント行う必要があると判断した場合には、露光による画像形成に戻り（ステップ４）、再び露光装置３を作動させる。一方、ＣＰＵ３５は、そのジョブにおける画像出力の残りがないと判断した場合には、各部を順に停止させて、画像形成動作を終了し（ステップ１３）、スタンバイ状態に戻る（ステップ２）。

ここで、本実施例に従った、より具体的な動作例を示す。各種設定は下記の通りである。
Ａ：感光ドラム上に形成される最大濃度のトナー像のトナー量（＝０．６ｍｇ／ｃｍ²）
Ｓ：転写材の面積（Ａ４サイズ）（＝２１．０ｃｍ×２９．７ｃｍ）
Ｒ：ビデオカウントより算出される画像印字比率（＝０〜１００％）
ｔ１：画像出力１枚当りの補給すべきトナー量（＝画像出力１枚当りで消費されたトナー量）
ｔ１＝Ａ×Ｓ×Ｒ
ｔ２：補給すべきトナー量の積算値
ｔ３：補給閾値（＝初期値は６００ｍｇ）
Ｎｔ：補給閾値ｔ３の補正を行う最小間隔（＝トナー補給動作５回）
α：現像容器内のトナー量がＨｉレベルを超えた時に補給閾値ｔ３を修正する補正量（＝１０ｍｇ）
β：現像容器内のトナー量がＬｏｗレベルを下回った時に補給閾値ｔ３を修正する補正量（＝１０ｍｇ）

なお、本実施例では、補給すべきトナー量（現像剤消費量）ｔ１を、ビデオカウント装置により算出しているがこれに限られるものではない。例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から送られてくる画像情報を展開してＣＰＵ３５で画像情報の印字率に基づいてトナー消費量を算出してもよい。この場合、ＣＰＵ３５が印字率算出装置であり、現像剤消費量算出装置となる。

尚、本例では、現像容器４６内のトナー量の設計値は７０ｇとした。そして、現像容器４６内のトナー量が７５ｇを越えた時に、トナーＨｉレベルを越えたものと判断し、現像容器４６内のトナー量が６５ｇ未満となった時に、トナーＬｏｗレベルを下回ったものと判断するように、トナー量検知手段４５は調整されている。又、トナーＨｉレベルを越えた場合の補給閾値ｔ３の補正では、補給閾値ｔ３を１０ｍｇ大きくするようにし、トナーＬｏｗレベルを下回った場合の補給閾値ｔ３の補正では、補給閾値ｔ３を１０ｍｇ小さくするようにした。

ところで、所定間隔Ｎｔは、補給閾値ｔ３の補正を行う最小間隔である。即ち、本例では、前回補給閾値ｔ３の補正を行ってから、少なくともＮｔ（＝５）回のトナー補給動作を行うまでは、次の補給閾値ｔ３の補正は行わない。トナー量検知手段４５がトナーＨｉレベルやトナーＬｏｗレベルを検知してから、トナーホッパー５の１回の動作によるトナー補給量が修正されて、現像装置４内のトナー量の変化として反映されるまでには、原理的にある程度の時間差が生じる。そこで、所定間隔Ｎｔを設定して、あまりにも頻繁に補給閾値ｔ３、即ち、トナーホッパー５の１回の動作によるトナー補給量の補正が行われないようにする。即ち、制御装置は、所定回数だけ補給動作が行われなければ、補給閾値を補正することを行わないようにする。この所定間隔Ｎｔが小さ過ぎると、補給閾値ｔ３の補正が頻繁に行われ過ぎて、トナー量検知手段４５の検知結果に対して敏感になり過ぎる懸念がある。一方、この所定間隔Ｎｔが大き過ぎる場合は、逆に、トナーＨｉレベルやトナーＬｏｗレベルに対するトナー量の修正が鈍感になる。この所定間隔は特に限定されるものではないが、本発明者らの検討では、Ｎｔ＝３〜１０回程度が良好であった。なお、トナーホッパー５の１回の動作によるトナー補給量が修正されて、現像装置４内のトナー量の変化として反映されるまでにほとんど時間差が生じないような装置であれば、Ｎｔ＝１にしてもよい。

図７は、本実施例の画像形成装置１００において耐久試験を行って得られた現像容器４６内のトナー量の推移を示す。

図７において、「想定補給量＝実際補給量」の場合は、本来の補給要求と等しい量のトナーが補給されるため、現像容器４６内のトナー量は変化しない。本実施例では、想定補給量は補給閾値ｔ３に対応するため、この状態は「補給閾値ｔ３＝実際補給量」とも言える。

「想定補給量＜実際補給量」の場合は、トナー補給量が要求より多いため、現像容器４６内のトナー量は次第に増えるが、本実施例では、トナー量検知手段４５によってトナーＨｉレベルを検知し、補給閾値ｔ３を大きくする補正を行う。補給閾値ｔ３が大きくなると、トナー補給動作が疎らになる。そのため、現像容器４６に対するトナー補給量は少なくなり、現像容器４６内のトナー量は徐々に減少する。

「想定補給量＞実際補給量」の場合は、トナー補給量が要求より少ないため、現像容器４６内のトナー量は次第に減少するが、本実施例では、トナー量検知手段４５によってトナーＬｏｗレベルを検知し、補給閾値ｔ３を小さくする補正を行う。補給閾値ｔ３が小さくなると、トナー補給動作が頻繁になる。そのため、現像容器４６に対するトナー補給量は多くなり、現像容器４６内のトナー量は徐々に増加する。

このように、本実施例によれば、想定補給量と実際補給量とがずれていた場合でも、現像容器４６内のトナー量をトナー量検知手段４５により検知して、その検知結果に応じて補給閾値ｔ３を補正する。これにより、補給閾値ｔ３が、次第にフィードバック補正されて、トナーホッパー５の１回の動作による実際のトナー補給量値に近づいていく。そのため、画像形成装置１００は、実質的に「想定補給量（補給閾値ｔ３）＝実際補給量」の状態で動作することができる。

本実施例のトナー補給制御を行うことによって定常的に落ち着いた補給閾値ｔ３の値は、その装置固有の値として非常に正確なものとなる。その結果、本実施例では、トナー補給量が多過ぎたり少な過ぎたりすることなく、常に適正なトナー量を適正なタイミングで補給することが可能となる。又、本実施例は、複雑な補給テーブルや補給量補正制御を行う必要も無く、極めてシンプルな装置及び制御で実施することができる。そのため、本実施例によれば、簡易構成で高い信頼性を発揮することができる。

又、本実施例では、トナーホッパー５が１回に補給するトナーの量を固定にしたことにより、トナーホッパー５としては、特には、毎回同量のトナーを排出できるように注意して設計すれば良い。そのため、トナーホッパー５の簡略化にも貢献することができる。更に、トナーホッパー５の駆動時間とトナー排出量との関係を補正するような複雑な予測制御を行う必要を無くすことができる。

更に、本実施例では、実質的に「想定補給量（補給閾値ｔ３）＝実際補給量」の状態とすることができる。そのため、補給閾値ｔ３の積算値、即ち、トナーホッパー５の１回のトナー補給動作によるトナー補給量ｔ３をトナーホッパー５の動作回数分積算した値は、そのトナーホッパー５が実際に補給したトナーの量の積算値と言える。従って、例えばＣＰＵ３５により、トナーホッパー５の初期充填量と補給閾値ｔ３の積算値とを比較することで、トナーホッパー５内のトナーの残量を検知することができる。この場合、ＣＰＵ３５は、現像剤補給装置内の現像剤の残量を検知する補給現像剤残量検知手段としての機能も有することになる。この場合、ＣＰＵ３５は更に、トナーホッパー５内のトナーが無くなったことを検知した場合に装置本体１１に設けられた表示部又は装置本体１１に接続された機器の表示部などにおいてその旨を報知させる、報知手段としての機能を有していてよい。補給閾値ｔ３は実際補給量と等しくなるように常に修正されているため、この方法でトナーホッパー５内のトナーの残量を検知すれば、簡易な構成で、非常に高精度な残量検知を行うことが可能となる。

以上、本実施例によれば、現像装置４に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置４へのより正確なトナー補給を行うことができる。つまり、本実施例によれば、現像装置４への高精度な現像剤の補給が可能である。これにより、現像装置４におけるトナー量が安定し、トナーの帯電量が安定化することなどにより、かぶり（トナーが付着すべきではない白地部にトナーが付着する現象）や濃度ムラを抑制することができる。従って、本実施例によれば、長期にわたり高品位な画像形成が可能となる。

実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置において、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例は、主に次の点で実施例１と異なる。即ち、（１）感光ドラム、帯電ローラ、クリーニング装置及び現像装置などが装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして一体的に構成されていること、（２）画像形成装置がインライン方式のフルカラーレーザービームプリンタであることである。

図８は、本実施例の画像形成装置２００の要部概略断面を示す。又、図９は、本実施例の画像形成装置２００が備えるプロセスカートリッジ１０の概略断面構成を示す。

本実施例の画像形成装置２００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを有する。

尚、各画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図中符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して総括的に説明する。

各画像形成部１２には、感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、クリーニング装置７が設けられている。又、各画像形成部１２の各感光ドラム１に対向するように、中間転写体（第２の像担持体）としての無端状のベルト部材である中間転写ベルト２０１が周回移動可能に配置されている。各画像形成部１２において、感光ドラム１に対向する位置で中間転写ベルト２０１の内周面に接触するように、１次転写手段としての１次転写ローラ２０２が配置されている。又、中間転写ベルト２０１が張架された複数のローラのうちの１つに対向する位置で中間転写ベルト２０１の外周面に接触するように、２次転写手段としての２次転写ローラ２０３が配置されている。

そして、各画像形成部１２において、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びクリーニング装置７と、は一体的に組立てられ、装置本体１１に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１０を構成している。

プロセスカートリッジ１０は、所定の耐久寿命に達すると装置本体１１から取り外されて交換される。プロセスカートリッジ方式によれば、消耗部品を容易に交換することが可能となり、画像形成装置のメンテナンス性が大幅に向上する。又、プロセスカートリッジを交換することで、電子写真方式における重要な構成部品を新品に交換することができるため、常に高品質な画像を得ることができる。

又、本実施例では、各画像形成部１２において独立して、トナーホッパー５が、装置本体１１及びプロセスカートリッジ１０に対して着脱可能に設けられている。

本実施例では、第１〜第４の画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー収容している。又、第１〜第４の画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの各トナーホッパー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の補給用のトナー収容している。

例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部１２の各感光ドラム１の表面に形成されたトナー像は、各１次転写ローラ２０２の作用によって、中間転写ベルト２０１上に順次に重ね合わせて転写（１次転写）される。この時、各１次転写ローラ２０２には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の１次転写バイアス電圧が印加される。

中間転写ベルト２０１上に多重転写されたカラートナー像は、２次転写ローラ２０３の作用により、転写材Ｐ上に一括して転写（２次転写）される。この時、２次転写ローラ２０３には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の２次転写バイアス電圧が印加される。

その後、転写材Ｐは、中間転写ベルト２０１から分離されて定着装置（図示せず）へと搬送され、ここで加熱、加圧されることでその上のトナー像が定着された後に、フルカラーの記録画像として装置本体１１の外部に排出される。

カラー画像形成装置では、多色の画像が１枚の転写材Ｐ上に重なるため、かぶり（トナーが付着すべきではない白地部にトナーが付着する現象）や濃度ムラなどの画像不良に対して、モノクロ画像形成装置よりも高いレベルが要求される。そのため、現像装置４へのトナー補給をより正確に制御することが望まれる。現像装置４におけるトナー量が安定しないと、トナーの帯電量が不安定となることなどにより、かぶりや濃度ムラの原因になるからである。従って、本発明に従うトナー補給方法は、本実施例のようなカラー画像形成装置においても、各色のトナーの補給のために好適に用いることができる。これにより、各色について実施例１にて説明したのと同様の効果を得ることができると共に、カラー画像の更なる高画質化にも貢献することができる。

尚、本実施例にて説明したようなプロセスカートリッジ方式は、実施例１にて説明した画像形成装置１００においても採用することができる。

実施例３
次に、本発明に係る画像形成装置の更に他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置において、実施例１、２のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施例では、図１０に示すように、装置本体１１に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１０及びトナーホッパー（補給カートリッジ）５に対して、それぞれ記憶装置としての不揮発性メモリ１３、１４を設ける。そして、プロセスカートリッジ１０、トナーホッパー５がそれぞれ装置本体１１に装着された時に、装置本体１１のＣＰＵ３５と不揮発性メモリ１３，１４との間で各種の情報を読み書き可能な構成とした。

プロセスカートリッジ１０の不揮発性メモリ１３には、そのプロセスカートリッジ１０が備える現像装置４に対して補給すべきトナー量の積算値ｔ２を記憶させる。一方、トナーホッパー５の不揮発性メモリ１４には、最新の補給閾値ｔ３と、トナーホッパー５が所定の補給動作を行うたびにその時に用いた補給閾値ｔ３を積算した、補給閾値ｔ３の積算値を記憶させる。

不揮発性メモリ１３、１４に対する情報の読み書きのタイミングとしては、例えば次に説明するようなものが挙げられる。即ち、装置本体１１のカートリッジ着脱用のドアが開けられた時、或いは装置本体１１の電源がＯＦＦされた時に、ＣＰＵ３５が保持していた情報を、これらの不揮発性メモリ１３、１４に書き込む。又、カートリッジ着脱用のドアが閉じられた時、或いは装置本体１１の電源がＯＮされた時に、これらの不揮発性メモリ１３、１４の情報をＣＰＵ３５に読み出す。このようにすることで、それぞれの不揮発性メモリ１３、１４に格納された固有のｔ２値、ｔ３値、ｔ３積算値を常に使用できるようになる。

実施例１で説明したように、実際のフィードバックにより定常状態に落ち着いたｔ３値は、その装置に固有の値として非常に正確である。従って、ｔ３値をそのトナーホッパー５に固有の値としてそのトナーホッパー５が備える不揮発性メモリ１４に記憶させる。これによって、装置本体１１の電源がＯＦＦされたり、トナーホッパー５が別の装置本体１１へ装着されたりした場合などにおいても、常に最適なトナー補給を行うことが可能となり、現像装置４内のトナー量が安定して、画像品質が向上する。

又、トナーホッパー５の積算駆動時間をカウントすることによってトナーホッパー５内のトナーの残量を検知する場合にも、検知精度を大幅に向上させることが可能となる。即ち、ｔ３積算値をトナーホッパー５の不揮発性メモリ１４に記憶させて、その値に基づいてトナーホッパー５内のトナーの残量を検知する。これにより、装置本体１１の電源がＯＦＦされたり、トナーホッパー５が別の装置本体１１へ装着されたりした場合などにおいても、トナー残量に関する情報を、そのトナーホッパー５が自ら有することが可能となる。そのため、常に正確なトナー残量の検知が可能となる。

又、補給すべきトナー量の積算値ｔ２をプロセスカートリッジ１０に設けた不揮発性メモリ１３に格納する。これによって、装置本体１１の電源がＯＦＦされたり、プロセスカートリッジ１０が別の装置本体１１へ装着されたりした場合などにおいても、補給すべきであったトナーの量に関する情報を、そのプロセスカートリッジ１０が自ら有することが可能となる。そのため、トナーを補給しそこなうことを防止することが可能となり、現像装置４内のトナー量が安定して、画像品質が向上する。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではないことを理解されたい。

例えば電子写真方式の画像形成装置としては、複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ等が含まれる。

又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段又はクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。或いは、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。或いは、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。

又、画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジは、プロセスカートリッジに限定されるものではなく、現像手段を独立して画像形成装置本体に対して着脱可能な現像カートリッジとすることもできる。

又、上述の実施例では、トナー量検知手段４５は光学検知手段であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１１に示す例では、現像容器４６内のトナーを撹拌及び搬送する手段である回転可能な撹拌パドル４４の近傍に、圧電素子などからなるトナー量検知手段４５が設けられている。

又、上述の実施例では、トナーホッパー５が備える現像剤補給部材としての現像剤補給回転体は、ローラ状のものであるとして説明したが、これはスクリュー状のものであってもよい。

又、現像剤として、例えば主に非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とが混合されて成る２成分現像剤を用いる場合においても、本発明を適用することができる。この場合、補給現像剤は、トナー、又はトナーとキャリアとの混合物のいずれであってもよい。

本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置が備える現像装置及びトナーホッパーの概略断面図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置が備えるトナーホッパーの概略断面図である。 本発明に従うトナー補給制御に用いるビデオカウント装置の一例を説明するためのブロック図である。 ビデオカウント方式の原理を説明するための模式図である。 本発明に従うトナー補給制御の一例を示すフローチャート図である。 本発明に従うトナー補給制御を行った場合の現像容器内のトナー量の推移の一例を示すグラフ図である。 本発明の他の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。 プロセスカートリッジの一例の概略断面図である。 プロセスカートリッジとトナーホッパーの他の例の概略断面図である。 トナー量検知手段の他の例を説明するための現像装置及びトナーホッパーの概略断面図である。 従来のトナー補給制御を行った場合のトナーホッパーのトナー補給量の推移の一例を示すグラフ図である。 従来のトナー補給制御を行った場合の現像容器内のトナー量の推移の一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 露光装置（露光手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ トナーホッパー（現像剤補給装置）
１０ プロセスカートリッジ
１３ 不揮発性メモリ（記憶装置）
１４ 不揮発性メモリ（記憶装置）
３５ ＣＰＵ（制御装置）
３６ 不揮発性メモリ（記憶装置）
４５ トナー量検知手段
４６ 現像容器
５１ 補給ローラ（現像剤補給回転体）

Claims (14)

1. 静電像を現像剤で現像する現像装置と、
   前記現像装置内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、
   前記静電像の画像情報に基づいて現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置と、
   前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、
   前記現像剤補給装置による前記現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御装置は、前記現像剤消費量を積算した現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに前記現像剤補給装置を所定量の現像剤を補給する補給動作を行うよう制御し、前記現像剤量検知装置により検知した前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて前記補給閾値を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤消費量算出装置はビデオカウント数を算出するビデオカウント装置であり、ビデオカウント数に基づいて現像剤消費量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤消費量算出装置は印字率を算出する印字率算出装置であり、印字率に基づいて現像剤消費量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤量に関する情報は、所定期間における現像剤量の平均値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御装置は、前記補給動作が所定回数行われるまで、前記補給閾値の補正を行わないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤補給装置による前記現像剤補給動作が行われた時には、その現像剤補給動作が行われる時に前記現像剤消費量積算値との比較に用いられた前記補給閾値が、前記現像剤消費量積算値から減算されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤補給装置による前記現像剤補給動作が行われるたびに、その現像剤補給動作が行われる時に前記現像剤消費量積算値との比較に用いられた補給閾値が積算され、その補給閾値の積算値に基づいて前記現像剤補給装置内の現像剤の残量が検知されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤補給装置は、回転することによって現像剤を前記現像装置に補給する現像剤補給回転体を有し、前記現像剤補給装置による１回の前記現像剤補給動作における前記現像剤補給回転体の回転数は、所定の整数回転に決められていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記現像装置は当該画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、前記現像装置には記憶装置が設けられており、前記現像剤消費量積算値は前記現像装置に設けられた記憶装置に記憶されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記現像剤補給装置は当該画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、前記現像剤補給装置には記憶装置が設けられており、前記補給閾値は前記現像剤補給装置に設けられた記憶装置に記憶されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記現像剤補給装置は当該画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、前記現像剤補給装置には記憶装置が設けられており、前記補給閾値の積算値は前記現像剤補給装置に設けられた記憶装置に記憶されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記現像装置が用いる現像剤は、１成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記現像剤量検知装置は、光検知方式であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 静電像を現像剤で現像する現像装置と、
    前記現像装置内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、
    前記静電像の画像情報に基づいて現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置と、
    前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、
    前記現像剤補給装置による前記現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置と、
    を有する画像形成装置において、
    前記制御装置は、前記現像剤消費量を積算した現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに前記現像剤補給装置を一定の補給動作を行うように制御し、前記現像剤量検知装置により検知した前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて前記補給閾値を補正することを特徴とする画像形成装置。

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