JP2024072332A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤貯蔵部を交換した後における印刷画像の品質の低下を防ぐ。
【解決手段】画像形成装置（１００）は、現像剤（Ｄ）を収容する現像剤収容部（４０）と、現像剤貯蔵部（２０）から現像剤収容部（４０）内への現像剤（Ｄ）の補給動作を実行する補給部材（９０）と、現像剤収容部（４０）内において現像剤（Ｄ）の撹拌動作を実行する撹拌部材（４４、４５）と、補給部材駆動部（１２１）と、撹拌部材駆動部（１２２）と、現像剤貯蔵部（２０）が交換されたことを検出する検出部（１３３）と、現像剤貯蔵部（２０）が交換されたことが検出された後に、撹拌動作と補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間（Ｓ３）を間欠的に設け、撹拌補給期間（Ｓ３）の間に、撹拌動作が実行され補給動作が実行されない撹拌期間（Ｓ４）を設けるように、補給部材駆動部（１２１）と撹拌部材駆動部（１２２）とを制御する制御部（１１０）とを有する。
【選択図】図１１

Description

本開示は、画像形成装置及びその制御方法に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、帯電装置によって感光ドラムの表面が一様に帯電され、露光装置によって感光ドラムの表面に静電潜像が形成され、現像装置によって感光ドラムの表面上に現像剤像（トナー像）が形成され、転写装置によってトナー像が記録媒体上に転写される。現像装置は、現像剤（トナー）を収容する現像剤収容部（トナー収容部）を有し、トナー収容部の上部には現像剤貯蔵部（トナーカートリッジ）が装着される。また、現像装置は、トナーカートリッジの供給口を通してトナー収容部内にトナーを補給するための補給部材である回転シャッタ部材を有している。画像形成装置は、トナー収容部内のトナーの量が規定のロウレベル以下に低下したとき、又はトナーカートリッジを交換した直後に、回転シャッタ部材を回転させて、トナー収容部内のトナーの量が規定のレベル（例えば、トナーフル）になるまでトナーの補給動作を実行する。

特開２０１４－１１５３８０号公報

しかしながら、上記従来の装置では、トナーカートリッジを交換した直後にトナー収容部内にトナーが補給されると、トナー収容部内に残っているトナー（すなわち、流動性が低下した劣化トナー）と補給されたトナー（すなわち、流動性が高い新品トナー）との特性差により、劣化トナーと新品トナーとが均一に混ざりにくく、印刷画像上に濃度ムラ（例えば、縦帯）が発生するという問題があった。

本開示は、現像剤貯蔵部を交換した後における印刷画像の品質の低下を防ぐことを目的とする。

本開示の画像形成装置は、像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御する間欠動作制御を実行する制御部と、を有することを特徴とする。

本開示の画像形成装置の制御方法は、像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、を有する画像形成装置によって実行される方法であって、前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御することを特徴とする。

本開示によれば、現像剤貯蔵部を交換した後における印刷画像の品質の低下を防ぐことができる。

実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示される画像形成ユニットの構成を示す概略断面図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、トナー収容部内におけるトナー量の検出動作を説明するための図である。 トナー収容部内におけるトナー量の検出動作を説明するためのタイムチャートである。 通常時におけるトナー補給動作を説明するためのタイムチャートである。 トナーカートリッジの交換直後に実行されるトナー補給及びトナー撹拌が、印刷画像に与える影響を縦帯の発生状況の評価を行った結果を表形式で示す図である。 比較例Ｃ１のトナーカートリッジの交換の直後の動作を説明するためのタイムチャートである。 比較例Ｃ２のトナーカートリッジの交換の直後の動作を説明するためのタイムチャートである。 比較例Ｃ３のトナーカートリッジの交換の直後の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施例Ｅ１のトナーカートリッジの交換の直後の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施例Ｅ２のトナーカートリッジの交換の直後の動作を説明するためのタイムチャートである。

以下に、実施の形態に係る画像形成装置及びその制御方法を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

《画像形成装置の構成》
図１は、実施の形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略断面図である。画像形成装置１００は、現像剤としてのトナーを用いて画像を形成する装置であり、具体的には、電子写真方式によって画像を記録媒体上に形成する印刷装置である。画像形成装置１００は、例えば、カラー印刷が可能なプリンタである。

画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の画像をそれぞれ形成する画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ（「画像形成ユニット１」とも表記する。）を有する。画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、それぞれ、プロセスユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ（「プロセスユニット１０」とも表記する。）と、現像剤貯蔵部としてのトナーカートリッジ２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ（「トナーカートリッジ２０」とも表記する。）とを有する。

プロセスユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃは、それぞれＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のトナーを用いてトナー像を形成する。プロセスユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム１１と、感光ドラム１１上の静電潜像をトナーで現像する現像装置１４とを含む。各プロセスユニットの感光ドラム１１の上方には、ある一定の隙間を置いて静電潜像形成手段としての露光装置であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッド２が設置され、各感光ドラム１１上の静電潜像は、対応するＬＥＤヘッド２によって形成される。各プロセスユニット１０は、例えば、画像形成装置１００の本体に対して着脱可能に装着される。各現像装置１４は、現像剤収容部としてトナー収容部（後述の図２における４０）と、トナー収容部に装着されたトナーカートリッジとを含む。

トナーカートリッジ２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ色の新品のトナーをそれぞれ貯蔵する。トナーカートリッジ２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは、プロセスユニット１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃの現像装置１４のトナー収容部の上部にそれぞれ配置され、各トナーカートリッジに貯蔵された新品のトナーは、対応するプロセスユニットの現像装置１４のトナー収容部内に補給される。各トナーカートリッジは、例えば、対応するプロセスユニットに対して着脱可能に装着される。

画像形成装置１００は、用紙等の記録媒体Ｐを収容するトレイ３と、トレイ３内の記録媒体Ｐを１枚ずつ取り出す給紙ローラ４と、給紙ローラ４により取り出された記録媒体Ｐを画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに向けて搬送する搬送ローラ５とを有する。記録媒体Ｐは、搬送路Ｗに沿って搬送される。

記録媒体Ｐの搬送方向における搬送ローラ５の下流側には、搬送路Ｗに沿って、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、転写装置６、定着器７、排出ローラ８ａ、８ｂ、及び排出部であるスタッカーカバー９が配置される。

転写装置６は、搬送路Ｗを挟んで画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃと対向して配置され、各画像形成ユニットにより形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に転写する。転写装置６は、搬送ローラ５からの記録媒体Ｐを画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに沿って搬送する無端状の転写ベルト６ａと、転写ベルト６ａを張架して駆動する張架ローラである駆動ローラ６ｂ及び従動ローラ６ｃと、各画像形成ユニットの感光ドラム１１上に形成されたトナー像を転写ベルト６ａ上の記録媒体Ｐに転写する４つの転写手段である転写ローラ６ｄとを有する。

定着器７は、転写装置６の媒体搬送方向下流側に配置され、転写装置６により記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像を定着する。定着器７は、加熱ローラ７ａ及び加圧ローラ７ｂを含み、これらのローラ間でトナーに熱及び圧力を付与し、記録媒体Ｐにトナーを定着する。

排出ローラ８ａ、８ｂは、定着器７によりトナー像が定着された記録媒体Ｐを装置外部に排出する。スタッカーカバー９は、排出ローラ８ａ、８ｂにより排出された記録媒体Ｐを保持する。

《画像形成ユニットの構成》
図２は、図１に示される画像形成ユニット１Ｋの構成を示す概略断面図である。以下、図２を参照して、画像形成ユニット１Ｋの構成を説明する。なお、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの構成は、画像形成ユニット１Ｋの構成と同様である。

プロセスユニット１０Ｋは、ケース１９と、このケース１９内に配置された感光ドラム１１とを有する。感光ドラム１１は、静電潜像を担持する部材であり、Ｒ１１方向に回転する。帯電装置としての帯電ローラ１２、現像剤担持体としての現像ローラ４１、及びクリーニング装置１５は、感光ドラム１１の回転方向に沿って順に配置される。帯電ローラ１２と現像ローラ４１との間には、感光ドラム１１と対向してＬＥＤヘッド２が配置される。また、現像ローラ４１とクリーニング装置１５との間には、感光ドラム１１と対向して転写ローラ６ｄが配置される。

帯電ローラ１２は、感光ドラム１１の表面を一様に帯電させるものであり、ここでは、感光ドラム１１と当接して配置される帯電ローラである。ＬＥＤヘッド２は、レーザ等の光源を用いた露光装置であってもよい。現像ローラ４１は、感光ドラム１１上に形成された静電潜像をトナーＤにより現像してトナー像を形成する。転写ローラ６ｄは、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に転写する。クリーニング装置１５は、記録媒体Ｐに転写されずに感光ドラム１１の表面に残留したトナーＤを除去する。クリーニング装置１５は、感光ドラム１１に当接してトナーＤを掻き取るクリーニングブレード１５ａと、クリーニングブレード１５ａで掻き取られたトナーＤを排出するための廃トナー搬送部材１５ｂとを有する。

現像装置１４は、現像剤収容部としてのトナー収容部４０、現像剤担持体としての現像ローラ４１、現像剤供給部材としての供給ローラ４２、現像剤規制部材としての規制ブレード４３、撹拌部材４４、４５、及びトナー量検出部材４６を有する。部材４１～４６は、それぞれ長手方向に長尺な部材であり、それぞれの長手方向が同一方向（図２の紙面に垂直な方向）を向くように配置される。

トナー収容部４０は、トナーＤを収容するトナー収容室４０ａと、トナー収容室４０ａの下部から側方に開口して感光ドラム１１と対向する開口部４０ｂと、トナー収容室４０ａの上方に開口する開口部４０ｃとを有する。ここでは、トナー収容部４０は、プロセスユニット１０Ｋのケース１９の一部として構成される。

現像ローラ４１は、トナーＤを担持し、感光ドラム１１上の静電潜像にトナーＤを供給し、静電潜像をトナーＤで現像する部材である。具体的には、現像ローラ４１は、トナー収容室４０ａの下部の開口部４０ｂに感光ドラム１１と当接して配置され、Ｒ４１方向に回転する。

供給ローラ４２は、現像ローラ４１にトナーＤを供給する部材である。具体的には、供給ローラ４２は、トナー収容室４０ａの下部に現像ローラ４１と当接して配置され、Ｒ４２方向に回転する。

規制ブレード４３は、現像ローラ４１上のトナーＤの量を規制する部材であり、供給ローラ４２から現像ローラ４１に供給されたトナーＤを薄層化する。規制ブレード４３は、現像ローラ４１の回転方向Ｒ４１における供給ローラ４２の下流側且つ感光ドラム１１の上流側で、現像ローラ４１に当接して配置される。

撹拌部材４４、４５は、トナー収容部４０内のトナーＤを撹拌する部材である。 撹拌部材４４、４５は、クランク形状を有する部材であり、トナー収容部４０に回転可能に支持される。撹拌部材４４、４５は、供給ローラ４２の上方且つトナー量検出部材４６の下方に配置され、それぞれＲ４４方向、Ｒ４５方向に回転する。ただし、撹拌部材の数は、２個に限定されず、１個であってもよく、３個以上であってもよい。

トナー量検出部材４６は、トナー収容部４０内のトナーＤの量（すなわち、トナー残量）を検出するための部材である。トナー量検出部材４６は、トナー収容部４０に回転可能に支持される軸部と、この軸部から径方向の一方向に突出する平板部とを有する。

トナー収容部４０の上部には、トナー収容部４０の上部の開口部４０ｃを覆うカバー６０が配置される。このカバー６０の上部には、トナーカートリッジ２０Ｋを受け入れて支持するための凹部６１が形成されている。カバー６０は、プロセスユニット１０Ｋを構成する部材であってもよい。

なお、図２において、現像ローラ４１及び供給ローラ４２は円形状で示されているが、実際には、両ローラは弾性変形して当接する。また、規制ブレード４３及びクリーニングブレード１５ａは直線形状で示されているが、実際には、それぞれ弾性変形して現像ローラ４１及び感光ドラム１１に当接する。

以下、図２を参照して、トナー補給機構３０の構成を説明する。トナー補給機構３０は、以下のように、トナーカートリッジ２０Ｋ、カバー６０、及び補給部材としての回転シャッタ部材９０を含む。

カバー６０上には、トナーカートリッジ２０Ｋが設置される。トナーカートリッジ２０Ｋは、現像剤容器としてのトナーカートリッジ７０と、トナーカートリッジ７０内のトナーＤを撹拌する撹拌羽根８０とを有する。トナーカートリッジ７０は、トナーＤを貯蔵するトナー貯蔵室と、トナー貯蔵室内のトナーＤをトナーカートリッジ７０の外部に排出するための供給口である排出口７２とを有する。排出口７２は、具体的には、トナーカートリッジ７０の下部に設けられ、トナー貯蔵室の下方に開口する開口部である。撹拌羽根８０は、トナー貯蔵室内に回転可能に配置される。

本例では、トナーカートリッジ７０は、アウター部材であるケース７３と、ケース７３の内部に配置されるインナー部材である供給口シャッタ７４とで構成される。ケース７３は、ケース７３の下部に、開口部を有する。ケース７３は、現像ローラ４１の長手方向と平行な長手方向（図２の紙面に垂直な方向）に延び、開口部は、ケース７３の長手方向における中央部分に設けられる。

カバー６０には、トナーカートリッジ２０Ｋの排出口７２の下方に、排出口７２と現像装置１４のトナー収容部４０内とを連通させる開口部であるトナー供給口が形成されている。トナー供給口は、排出口７２と対向するように、カバー６０の長手方向における中央部分に設けられる。

プロセスユニット１０Ｋには、排出口７２から排出されるトナーＤをトナー収容部４０内へ搬送する搬送部材である回転シャッタ部材９０が設けられる。回転シャッタ部材９０は、排出口７２の下方に回転可能に配置される。図２の例では、回転シャッタ部材９０は、回転軸周りに回転可能に配置され、撹拌羽根８０と同じ回転方向Ｒ９０に回転する。

回転シャッタ部材９０は、外周部（具体的には回転軸の外周部）に周方向に沿って配置された複数の凹状の現像剤室であるトナー室を有する。各トナー室９１は、上部に位置するときに排出口７２からのトナーＤを受け、回転シャッタ部材９０の回転に伴ってトナーＤを下方に搬送し、現像装置１４のトナー収容部４０内へ搬送する。回転シャッタ部材９０が回転することによって、トナーは連続的に搬送される。

また、トナーカートリッジ２０Ｋからトナー収容部４０内へのトナー供給が行われない場合には、回転シャッタ部材９０は、回転せず、トナーカートリッジ２０Ｋからトナー収容部４０内へのトナーの移動を阻止する役割を果たす。

《制御系の構成》
図３は、実施の形態に係る画像形成装置１００の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。画像形成装置１００は、制御部１１０、受信部１３１、トナー量検出部１３２、カートリッジ検出部１３３、駆動制御部１２０、補給部材駆動部１２１、ドラム駆動部１２２、ベルト駆動部１２３、定着制御部１２４、露光制御部１２５、電圧制御部１２６、定着器７、ＬＥＤヘッド２、帯電ローラ１２、現像ローラ４１、供給ローラ４２、規制ブレード４３、及び転写ローラ６ｄを有する。制御部１１０は、トナー補給制御部１１１と、トナー残量判定部１１２とを含む。また、駆動制御部１２０、定着制御部１２４、露光制御部１２５、及び電圧制御部１２６は、制御部１１０の一部であってもよい。制御部１１０は、例えば、半導体集積回路などの処理回路によって構成される。処理回路は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサと、このプロセッサによって実行されるソフトウエアであるプログラムを記憶する記憶装置としてのメモリとから構成されてもよい。

画像形成装置１００は、図示されない上位装置より印刷指示を受信部１３１で受けると、印刷指示を制御部１１０へ送る。制御部１１０は、印刷指示を受けると印刷情報を駆動制御部１２０、定着制御部１２４、露光制御部１２５、及び電圧制御部１２６へ送り、印刷動作の指示を出す。駆動制御部１２０は、制御部１１０より指示を受けるとドラム駆動部１２２とベルト駆動部１２３を回転させることで、感光ドラム１１と駆動ローラ６ｂを回転させる。電圧制御部１２６は、制御部１１０より指示を受けると、帯電ローラ１２、現像ローラ４１、供給ローラ４２、規制ブレード４３、及び転写ローラ６ｄへ印加する電圧を制御する。露光制御部１２５は、制御部１１０からの指示によりＬＥＤヘッド２を発光させる。定着制御部１２４は、制御部１１０より指示を受けると、定着器７の温度を制御する。トナー残量判定部１１２は、トナー量検出部１３２の検出結果により、トナー収容部４０内のトナー量が減っているかを判断する。トナー残量判定部１１２は、トナー量が減っていると判断した場合にトナー補給制御部１１１へ情報を送り、トナー補給制御部１１１は、駆動制御部１２０へトナー補給動作の指示を出す。駆動制御部１２０は、トナー補給動作の指示を受けると、補給部材駆動部１２１を駆動させ回転シャッタ部材９０を回転させることでトナー収容部４０内へトナーを供給する。カートリッジ検出部１３３は、トナー収容部４０の上部のトナーカートリッジが交換されたことを検出する検出部である。

本実施の形態では、制御部１１０は、トナーカートリッジ２０が交換されたことが検出された後（例えば、直後）に、撹拌部材４４，４５による撹拌動作と回転シャッタ部材９０による補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間（例えば、Ｓ３）を間欠的に設け、隣り合う撹拌補給期間の間に、撹拌動作が実行され補給動作が実行されない撹拌期間（例えば、Ｓ４）を設けるように、補給部材駆動部１２１と撹拌部材駆動部とを制御する間欠動作制御を実行する。また、制御部１１０は、撹拌補給期間と撹拌期間とが交互に繰り返されるように、間欠動作制御を実行することが望ましい。また、制御部１１０は、１回あたりの撹拌補給期間（例えば、Ｓ３）を第１の時間に設定し、１回あたりの撹拌期間（例えば、Ｓ４）を第２の時間に設定し、第２の時間を第１の時間以上に設定することが望ましい。また、制御部１１０は、１回あたりの撹拌補給期間（例えば、Ｓ３）を第１の時間に設定し、トナーカートリッジ２０が交換されたことが検出された直後以外における現像剤補給期間（例えば、Ｓ１）を第３の時間に設定し、第１の時間を第３の時間以下に設定することが望ましい。なお、制御部１１０は、トナーの残量がトナーカートリッジ２０の交換が必要なレベルであるトナーエンプティレベルであり、且つトナーカートリッジ２０が新品に交換されたことが検出された直後に、間欠動作制御を実行する制御方法を採用してもよい。

《動作》
印刷工程について説明する。電圧制御部１２６より帯電ローラ１２に帯電電圧を印加して感光ドラム１１の表面を一様に帯電させた後、露光制御部１２５からの指示に従いＬＥＤヘッド２を発光させ、感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。そして、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ４１に、電圧制御部１２６より現像電圧を印加して、感光ドラム１１上の静電潜像を現像する。ここで、供給ローラ４２と規制ブレード４３には、現像ローラ４１上のトナー薄層の層厚を均一に形成し、トナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするため、電圧制御部１２６より供給電圧と規制電圧が印加されている。

次に、電圧制御部１２６より転写ローラ６ｄに転写電圧を印加して、感光ドラム１１上のトナー像を記録媒体Ｐ上へ転写させた後、記録媒体Ｐ上のトナー像を定着器７により記録媒体Ｐに定着する。定着された記録媒体Ｐは、排出ローラ３１にて装置外へ排出され印刷動作が完了する。転写されずに感光ドラム１１上に残ったトナーは、クリーニング装置により除去される。また、感光ドラム１１の表面電位は、除電光による露光によりリセットされる。

負帯電性トナーを用いて画像形成装置を常温常湿環境で動作させる場合、印加電圧設定は、例えば、帯電ローラ１２の帯電電圧を－１０５０Ｖ、現像ローラ４１の現像電圧を－２００Ｖ、供給ローラ４２の供給電圧を－３００Ｖ、規制ブレード４３のブレード電圧を－３００Ｖとする。感光ドラム１１の表面は、所定の値以上の帯電電圧を帯電ローラ１２に印加すると帯電され、印加する帯電電圧に比例して表面電位が変化する。本実施の形態において帯電電圧を－１０５０Ｖ印加した場合、感光ドラム１１の表面電位は、－５００Ｖとなる。そして、ＬＥＤヘッド２の発光により形成された静電潜像の電位は、－５０Ｖとなり、静電潜像に現像ローラ４１からトナーが反転現像される。なお、トナーＤが正帯電性トナーである場合は、各部の電圧の符号が逆になる。

図４（ａ）及び（ｂ）は、トナー収容部４０内におけるトナー量の検出動作を説明するための図である。図５は、トナー収容部４０内におけるトナー量の検出動作を説明するためのタイムチャートである。初期状態（時刻ｔ＝０）において、トナー量検出部材４６は、図４（ａ）に示す状態にあるものとする。図４（ａ）では、トナー量検出部材４６（又はその重心）は、その回転軌跡の最下点に位置している。

トナー量検出部材４６は、ドラム駆動部１２２からの駆動力を受けてＲ４６方向に回転周期Ｔで回転する。ドラム駆動部１２２からの駆動力により、トナー量検出部材４６は押し上げられるように回転させられ、時間Ｔ／２経過後（時刻ｔ＝Ｔ／２）に、図４（ａ）の一点鎖線のように、その回転軌跡の最上点に達する。そして、トナー量検出部材４６は、自重で回転しながら落下する。このとき、図４（ａ）のように、トナー収容部４０内のトナーＤの量が少なく、トナー上面が低い位置Ｈ１にある状態（トナーロウ）では、トナー量検出部材４６は、トナーＤの圧力をあまり受けないため、図４（ａ）に実線で示されるように、最下点まで自重落下し、時刻ｔ＝Ｔ／２＋Δｔ（０＜Δｔ＜Ｔ／２）において、最下点に到達する。このとき、トナー残量判定部１１２は、ハイレベルの信号を出力する。制御部１１０は、ハイレベルの信号を受けている期間の長さ（すなわちトナー量検出部材４６の下部での滞在時間）Ｔ１を検知する。そして、制御部１１０は、図５のように、滞在時間Ｔ１が予め設定された設定時間Ｔｌｏｗより長いとき、トナーロウ（トナーが不足する状態）を検知する。

一方、トナー収容部４０内のトナー上面が高い位置Ｈ２にある状態（トナーフル）では、トナー量検出部材４６に対するトナーの圧力が大きいため、トナー量検出部材４６は、自重落下することなく図示しない駆動部と同期して回転する。トナー残量判定部１１２により検知されるトナー量検出部材４６の下部での滞在時間Ｔ１は、トナー収容部４０内に堆積するトナー量が多いほど短く、設定時間Ｔｌｏｗより短い時、トナー残量判定部１１２は、トナーフル（トナーが十分に堆積した状態）と判定する。

トナー補給動作について説明する。トナー残量判定部１１２がトナーロウを検知すると、トナー補給制御部１１１は、駆動制御部１２０にトナー補給動作を指示し、駆動制御部１２０は、補給部材駆動部１２１を動作させる。これにより、回転シャッタ部材９０が回転し、回転シャッタ部材９０が回転している期間、トナーカートリッジ２０内のトナーをトナー収容部４０内へ連続的に供給する。この間、駆動制御部１２０は、ドラム駆動部１２２を動作させる。

トナー補給動作を継続したがトナーロウの判定を繰り返す場合は、制御部１１０は、トナーカートリッジ２０が空になったと判定し、所定枚数印刷後にトナーの量がエンプティレベルであると判定し、トナーカートリッジ交換を促す。

本実施の形態において、トナー収容部４０内のトナー量は、トナーフルの状態で３５ｇ、トナーロウの状態で３３ｇ、トナーエンプティの状態で２９ｇとなるように設定している。また、回転シャッタ部材９０の回転によるトナー供給量は、０．３ｇ／秒である。ただし、これらの数値は、例示であり、他の値であってもよい。

図６は、通常時におけるトナー補給動作を説明するためのタイムチャートである。ここで、通常時とは、トナーカートリッジの交換の直後以外のときである。ドラム駆動部１２２の駆動中にトナー残量判定部１１２がトナーロウを判定すると、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、補給部材駆動部１２１を動作させて補給部材としての回転シャッタ部材９０を回転させ、トナーカートリッジ２０からトナー収容部４０内へ新品のトナーを補給する。本実施の形態では、通常時におけるトナー補給動作では、トナーロウ状態からトナーフル状態にするためにトナー２ｇ（＝３５ｇ－３３ｇ）の補給が必要となるため、期間Ｓ１の間（例えば、７秒間）、補給部材駆動部１２１を駆動して、回転シャッタ部材９０を回転させ、約２ｇ（≒０．３ｇ／秒×７秒）のトナーを補給する。ただし、トナー残量判定部１１２が期間Ｓ１の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部１２１を停止する。また、期間Ｓ１の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部１２１を駆動する。本実施の形態では、ドラム駆動部１２２は、感光ドラム１１を回転させるが、撹拌部材４４、４５は感光ドラム１１の回転に連動して動作する。ドラム駆動部１２２は、トナー補給動作の終了後、期間Ｑが経過した後に停止する。期間Ｑは、０秒以上の長さの時間に適宜設定可能である。期間Ｑは、例えば、１秒である。なお、通常時のトナー補給動作で説明した期間Ｓ１の長さは例示であり、他の値を用いてもよい。

図７は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行されるトナー補給及びトナー撹拌が、印刷画像に与える影響を縦帯の発生状況の評価を行った結果を表形式で示す図である。図７には、比較例Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及び実施例Ｅ１、Ｅ２の５種類のトナー補給及びトナー撹拌後における印刷画像の目視確認の結果が示されている。図７において、はっきりとした縦帯が発生したものは印刷品質不良を示す「×」印、わずかに縦帯が発生したものは印刷品質やや不良を示す「△」印、縦帯が発生しなかったものは印刷品質良好を示す「〇」印を記載している。

比較例Ｃ１は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作が、従来技術の動作である場合の例である。比較例Ｃ１のトナー補給撹拌動作は、後述の図８に示される。比較例Ｃ２の、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作は、後述の図９に示される。比較例Ｃ３の、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作は、後述の図１０に示される。実施例Ｅ１は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作が本実施の形態の動作である場合の例である。実施例Ｅ１のトナー補給撹拌動作は、後述の図１１に示される。実施例Ｅ２は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作が本実施の形態の動作である場合の例である。実施例Ｅ２のトナー補給撹拌動作は、後述の図１２に示される。

図８は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行される比較例Ｃ１のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー６ｇ（＝３５ｇ－２９ｇ）の補給が必要となるため、期間Ｓ２（例えば、２０秒間）の間、補給部材駆動部１２１を駆動して、回転シャッタ部材９０を回転させ、約６ｇ（≒０．３ｇ／秒×２０秒）のトナーを補給する。ただし、トナー残量判定部１１２が期間Ｓ２の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部１２１を停止させる。また、期間Ｓ２の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部１２１を駆動する。比較例Ｃ１では、ドラム駆動部１２２は、感光ドラム１１を回転させるが、撹拌部材４４、４５は感光ドラム１１の回転に連動して動作する。ドラム駆動部１２２は、トナー補給動作の終了後、期間Ｑが経過した後に停止する。期間Ｑは、０秒以上の長さの時間に適宜設定可能であり、例えば、１秒である。図７の表に示されるように、比較例Ｃ１の場合には、印刷画像に、はっきりとした縦帯が発生した。これは、トナー収容部４０内に残留しているトナーの流動性が低下しており、補給された新品のトナーの流動性が高いため、撹拌部材４４、４５の撹拌によってトナーが均一に混合されていないためであると考えられる。

図９は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行される比較例Ｃ２のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー６ｇの補給が必要となるため、期間Ｓ３（例えば、７秒間）の間、補給部材駆動部１２１を駆動して、回転シャッタ部材９０を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を期間Ｓ４（Ｓ３＞Ｓ４）中断させて予め決められた回数（例えば、３回）実行させ、約６ｇ（≒０．３ｇ／秒×７秒×３回）のトナーを補給する。トナー残量判定部１１２が期間Ｓ３の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部１２１を停止させる。また、３回の期間Ｓ３の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部１２１を駆動する。比較例Ｃ２では、ドラム駆動部１２２は、感光ドラム１１を回転させるが、撹拌部材４４、４５は感光ドラム１１の回転に連動して動作する。ドラム駆動部１２２は、トナー補給動作の終了後、期間Ｑが経過した後に停止する。図７の表に示されるように、比較例Ｃ２の場合には、印刷画像に、わずかに縦帯が発生した。これは、撹拌部材４４、４５による撹拌が行われる期間Ｓ４が短いため、流動性の異なるトナーが均一に混合されていないためであると考えられる。

図１０は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行される比較例Ｃ３のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー６ｇの補給が必要となるため、期間Ｓ２（例えば、２０秒間）の間、補給部材駆動部１２１を駆動して、回転シャッタ部材９０を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を中断させて予め決められた期間（例えば、２２秒）、１回実行させる。ただし、トナー残量判定部１１２が期間Ｓ２の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部１２１を停止させる。また、期間Ｓ２の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部１２０は、制御部１１０からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部１２１を駆動する。比較例Ｃ３では、ドラム駆動部１２２は、感光ドラム１１を回転させるが、撹拌部材４４、４５は感光ドラム１１の回転に連動して動作する。ドラム駆動部１２２は、トナー補給動作の終了後、期間Ｑが経過した後に停止する。図７の表に示されるように、比較例Ｃ３の場合には、印刷画像に、わずかに縦帯が発生した。これは、撹拌部材４４、４５による撹拌が行われる期間Ｓ２を長くしても、１回のトナー補給動作によって大量の新品のトナーを補給した場合には、流動性の異なるトナーが均一に混合されないためであると考えられる。

図１１は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行される実施例Ｅ１のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー６ｇの補給が必要となるため、期間Ｓ３（例えば、７秒間）の間、補給部材駆動部１２１を駆動して、回転シャッタ部材９０を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を期間Ｓ４中断させて予め決められた回数（例えば、３回）実行させる。実施例Ｅ１では、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ２０の交換直後に発生する縦帯を防止するため、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う期間と、撹拌のみを行う期間を交互に設けることとした。通常時のトナー補給動作における補給部材駆動部の動作期間をＳ１（図６に示される）とし、トナーカートリッジ２０の交換後の補給部材駆動部１２１の動作期間をＳ３とし、補給部材駆動部１２１を停止しドラム駆動部１２２のみ駆動する期間をＳ４とした場合、実施例Ｅ１では、以下の関係（１）、（２）を満たすように制御する。
Ｓ３≦Ｓ１ …（１）
Ｓ３＝Ｓ４ …（２）

式（１）で示す通り、補給部材駆動部１２１の動作期間Ｓ３は、通常時のトナー補給動作期間Ｓ１以下とする。これは、劣化トナーと新品トナーの混ざり具合に問題がない期間Ｓ１を最長とすることで、劣化トナーと新品トナーの混ざりムラを防止するためである。また、式（２）で示す通り、図７の比較例Ｃ２の結果を参照し、補給部材駆動部１２１の動作期間Ｓ３は、ドラム駆動部１２２のみ駆動する期間Ｓ４と等しくする。図７の表に示されるように、実施例Ｅ１の場合には、印刷画像に縦帯が発生しない良好な品質の画像を得ることができた。

図１２は、トナーカートリッジ２０の交換直後に実行される実施例Ｅ２のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー６ｇの補給が必要となるため、期間Ｓ３（例えば、７秒間）の間、補給部材駆動部１２１を駆動して、回転シャッタ部材９０を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を期間Ｓ４中断させて予め決められた回数（例えば、３回）実行させる。実施例Ｅ２では、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ２０の交換直後に発生する縦帯を防止するため、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う期間と、撹拌のみを行う期間を交互に設けることとした。通常時のトナー補給動作における補給部材駆動部１２１の動作期間をＳ１とし、トナーカートリッジ２０の交換後の補給部材駆動部１２１の動作期間をＳ３とし、補給部材駆動部１２１を停止しドラム駆動部１２２のみ駆動する期間をＳ４とした場合、実施例Ｅ２では、以下の関係（１）、（３）を満たすように制御する。
Ｓ３≦Ｓ１ …（１）
Ｓ３＜Ｓ４ …（３）

式（１）で示す通り、補給部材駆動部１２１の動作期間Ｓ３は、通常時のトナー補給動作期間Ｓ１以下とする。これは、劣化トナーと新品トナーの混ざり具合に問題がない期間Ｓ１を最長とすることで、劣化トナーと新品トナーの混ざりムラを防止するためである。また、式（３）式で示す通り、図７の比較例Ｃ２の結果を参照し、ドラム駆動部１２２のみ駆動する期間Ｓ４を補給部材駆動部１２１の動作期間Ｓ３より長くする。図７の表に示されるように、実施例Ｅ２の場合には、印刷画像に縦帯が発生しない良好な品質の画像を得ることができた。図８の結果を参照し、補給部材駆動部１２１の動作期間Ｓ３は、ドラム駆動部１２２のみ駆動する期間Ｓ４より短くする。図７の表に示されるように、実施例Ｅ２の場合には、合計駆動時間が長いが、印刷画像に縦帯が発生しない良好な品質の画像を得ることができた。

《効果》
以上のように、本実施の形態（例えば、実施例Ｅ１、Ｅ２）によれば、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う補給撹拌期間と、補給を停止して撹拌のみを行う撹拌期間とを交互に設けることとしたため、トナー収容部４０内の劣化トナーとトナーカートリッジ２０から補給される新品トナーの混ざりにムラが無くなるため、縦帯などの画像不良を防止することができる。

また、近年、省エネルギー化を目的として、トナーの低融点化が進められているため、トナー収容部４０内のトナーが劣化しやすくなっている。このため、トナー収容部４０内の劣化トナーとトナーカートリッジ２０内の新品トナーとの間で、トナーの流動性及び帯電特性に差が生じやすい。トナー収容部４０内のトナーを撹拌部材４４、４５にて撹拌し、トナー収容部４０内の劣化トナーとトナーカートリッジ２０から補給される新品トナーを混ぜているが、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ２０の交換時のように、トナー収容部４０内のトナーが少なく、トナーカートリッジ２０から補給される新品トナーの割合が多い場合に、撹拌部材４４、４５による撹拌で均一に混ぜることができず、トナー特性の差が印刷画像上に縦帯などの濃度ムラとして現れてしまう。本実施の形態では、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ２０の交換直後に発生する縦帯を防止するため、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う期間と、撹拌のみを行う期間を交互に設けることとしたため、合計駆動時間の増加を抑制しつつ、画像不良の発生を防止することができる。

なお、本開示の画像形成装置がプリンタである場合について説明したが、複写機又は複合機などにも適用可能である。

１、１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ 画像形成ユニット、 １０、１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ プロセスユニット、 １１ 感光ドラム（像担持体）、 ２０、２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ トナーカートリッジ（現像剤貯蔵部）、 ４０ トナー収容部（現像剤収容部）、 ４４、４５ 撹拌部材、 ９０ 回転シャッタ部材（補給部材）、 １００ 画像形成装置、 １１０ 制御部、 １２１ 補給部材駆動部、 １２２ ドラム駆動部（撹拌部材駆動部）、 １３２ トナー量検出部、 １３３ カートリッジ検出部、 Ｄ トナー（現像剤）、 Ｓ３ 撹拌補給期間、 Ｓ４ 撹拌期間。

Claims (7)

1. 像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、
   前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、
   前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、
   前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、
   前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、
   前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御する間欠動作制御を実行する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記撹拌補給期間と前記撹拌期間とが交互に繰り返されるように、前記間欠動作制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、１回あたりの前記撹拌補給期間を第１の時間に設定し、１回あたりの前記撹拌期間を第２の時間に設定し、前記第２の時間を前記第１の時間以上に設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、１回あたりの前記撹拌補給期間を第１の時間に設定し、前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された直後以外における現像剤補給期間を第３の時間に設定し、前記第１の時間を前記第３の時間以下に設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記補給部材は、前記現像剤収容部に回転可能に支持され、回転することで前記現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する回転シャッタ部材である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤収容部内の現像剤の量を検出する現像剤量検出部を更に有し、
   前記制御部は、前記現像剤の量が前記現像剤貯蔵部の交換が必要なレベルであるエンプティレベルであり、且つ前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された直後に、前記間欠動作制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
7. 像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、
   前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、
   前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、
   前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、
   前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、
   を有する画像形成装置によって実行される制御方法であって、
   前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御する
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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