JP2009116001A - トナー残量推定方法、トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー貯留室に落とし込んだトナーを、トナー搬送手段を介して現像装置に補給する方法であって、トナー搬送手段の累積作動回数と累積作動時間からトナーボトル内のトナー残量を推定するトナー残量推定方法を提供すること。
【解決手段】トナーボトルから排出された補給用のトナーをトナー搬送スクリューが設けられているトナー貯留室で受けるとともに、前記トナー搬送スクリューを作動させて前記トナーを現像装置に補給するトナー補給制御方法におけるトナーボトル内のトナー残量推定方法において、前記トナー搬送スクリューの１回の動作に伴う作動時間を、前記トナー濃度検知センサの出力変化に応じて前記制御手段により選択的に設定するとともに、前記トナー搬送スクリューの累積作動回数と累積作動時間とから前記トナーボトルに収納されているトナーの残量を推定することを特徴とするトナー残量推定方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に、電子写真法により画像を形成する複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に使用するトナーボトル内のトナー残量推定方法、トナー補給装置および当該トナー補給装置を有する、前述の如くの画像形成装置に係わる。

感光体ドラムとして構成した像担持体上に、電子写真法を用いてトナー像を形成せしめ、しかる後、当該トナー画像を用紙等の転写材上に転写するとともに、定着手段により定着処理する構成の画像形成装置はよく知られている。

また、斯様な画像形成装置は一般的にトナー補給装置を備えており、現像装置内に設けたトナー濃度検知センサの出力の変化が、設定されている閾値を越えたと制御手段により判断されると、前記トナー補給装置から新規なトナーが現像装置内に補給される。

最近、トナー補給装置として、トナーボトル（トナー収容器）と、トナーボトルを回転させることによって排出されるトナーを受け入れるトナー貯留部（トナー貯留室）と、トナー貯留室内に設けたトナー供給ローラ等を備えたトナー補給装置が提案されている。

そのトナー補給装置においては、トナーボトル内のトナーは当該トナーボトルの内周面であって、その軸線方向に延びる螺旋突起の螺旋運動によって一方向に搬送され、排出口から前記トナー貯留室に排出される。

そして、前記トナーボトルからトナー貯留室にトナーを供給する制御は、前記トナー貯留室に関係づけて設けたトナー検知センサの出力変化を制御手段で監視することにより行われる。

また、トナー貯留室から現像装置へのトナー補給は、現像装置に設けられるトナー濃度検知センサの出力変化が制御手段で監視・判断されて、その結果に基づいて前記トナー供給ローラが回転され、所定の排出口を介して現像装置に補給される構成を有している。

ところで、上述のような構成のトナー補給装置において、トナーボトルに充填収納されているトナーが排出され終わると、当該トナーボトルは、新規なトナーが充填されている他のトナーボトルと交換される必要がある。

そのために、トナーボトル内のトナーの残量を何らかの方法で検出するとともに、検出結果に準じた残量トナー情報を表示するトナー残量表示手段が備えられる。

前記トナーボトル内の残量トナーは、前記トナーボトルの累積回転回数、或いは、当該トナーボトルを回転駆動するモータの累積回転回数に基づいてトナーボトル内のトナー残量を演算するトナー残量演算手段により求められる。

上記に述べたトナー補給装置に係わる技術は特許文献１に開示されている。
特開２００５−１４８２３８号公報

前記特許文献１に開示されたトナーボトルの使用は、多量の補給トナーを準備できるので、例えば、従来のトナーカートリッジを使用する構成に比して、トナーボトルの交換頻度を少なくすることができる。

しかしながら、トナーボトルの回転と、その回転に伴って排出されるトナー量との関係は一定ではない。

従って、トナーボトルの累積回転数、或いは、当該トナーボトルを駆動するモータの累積回転数に基づいてトナーボトル内のトナー残量を制御部で演算しても精度を高めることは困難であるという問題がある。

本願発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、主目的は下記の通りである。

トナーボトル内からトナー貯留室に落とし込んだトナーを、トナー搬送手段を介して現像装置に補給する態様を有し、前記トナー搬送手段の累積作動回数と累積作動時間からトナーボトル内のトナー残量を推定するトナー残量推定方法を提供することにある。

本願目的は下記の構成要件によって達成することができる。

（１）
トナーボトルから排出された補給用のトナーをトナー搬送スクリューが設けられているトナー貯留室で受けるとともに、現像装置に付設したトナー濃度検知センサの出力変化を監視している制御手段の駆動制御により、前記トナー搬送スクリューを作動させて前記トナーを現像装置に補給するトナー補給制御方法におけるトナーボトル内のトナー残量推定方法において、
前記トナー搬送スクリューの１回の動作に伴う作動時間を、前記トナー濃度検知センサの出力変化に応じて前記制御手段により選択的に設定するとともに、前記トナー搬送スクリューの累積作動回数と累積作動時間とから前記トナーボトルに収納されているトナーの残量を推定することを特徴とするトナー残量推定方法。

（２）
前記トナーボトルに収納されているトナーの残留量は表示手段により表示されることを特徴とする前記（１）に記載のトナー残量推定方法。

（３）
補給用のトナーを収納するトナーボトルを可回転に装着するトナーボトル装着部と、前記トナーボトルから排出されたトナーを受け入れるトナー貯留室と、前記トナー貯留室内に設けられており、当該貯留室内にあるトナーを所定方向に搬送してトナー排出口から現像装置に補給するトナー搬送スクリューと、前記現像装置における現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、前記トナー濃度検知センサの出力変化を監視するとともに、前記トナー搬送スクリューを作動せしめるように駆動制御する制御手段と、トナー残量表示手段とを有するトナー補給装置において、
前記トナー濃度検知センサの出力に応じて駆動制御される前記トナー搬送スクリューの１回の動作に伴う作動時間を複数段階に区分してなる作動時間設定テーブルを有し、
前記制御手段は、前記トナー濃度検知センサの出力に応じて前記作動時間設定テーブルの中から、前記トナー濃度検知センサの出力に応じた作動時間を選択的に設定するとともに、前記トナー搬送スクリューの累積作動回数と累積作動時間とから、トナーボトルを交換した後の補給補給済みトナー量を演算により求め、かつ、前記トナーボトルに収納されているトナーの残量を推定するとともに、前記トナー残量表示手段の表示を変更しうることを特徴とするトナー補給装置。

（４）
前記トナー残量表示手段によるトナー残量表示は複数段階に区分されていることを特徴とする前記（３）に記載のトナー補給装置。

（５）
前記（３）または前記（４）の何れか１に記載のトナー補給装置と、前記トナー補給装置からトナーが補給される現像装置でトナー画像を形成する画像形成部を有することを特徴とする画像形成装置。

本願発明においては、現像装置にトナーを補給する手段をトナー搬送スクリューとし、当該トナー搬送スクリューの累積作動回数と累積作動時間とから、補給したトナー量を制御手段の演算により求める。

次いで、充填されていたトナー総量から補給済みのトナー量を前記制御手段で演算させてトナーボトル内の残留トナー量を推定するので、構成・制御が簡単である。

また、トナー搬送スクリューの作動時間を複数段階に区分して制御する態様であるので、トナー補給量の精度、換言すれば、トナーボトル内のトナー残量の推定精度の向上が図れる等の利便性がある。

以下に、本願発明に係わる実施の形態について図面を基に説明する。

図１は、デジタルカラー複写機からなる画像形成装置の構成を示す概略図である。

図に示す画像形成装置は、装置本体上部に自動原稿送り装置１を有するとともに、内部に画像読み取り部２、画像形成部３、ベルトユニット４のためのベルト設置部、給紙部５、定着装置Ｔ、反転排紙・再給紙部６、および、反転搬送手段であるＡＤＵ７を有している。

前記自動原稿送り装置１は、原稿を１枚ずつ送り出して画像読み取り位置へと搬送し、画像読み取りが終わった原稿を所定の場所に排出する装置である。

前記自動原稿送り装置１は、原稿載置台１０１、原稿分離手段１０３、原稿搬送部１０５、原稿排紙手段１０７、原稿排紙台１０９、および、両面コピーモードにおいて、原稿の表裏面を反転させるためのローラ対からなる原稿反転手段１１１を有している。

処理プロセスがらみで述べるに、前記原稿載置台１０１上に載置された複数枚の原稿（不図示）は、原稿分離手段１０３によって１枚づつ分離され、前記原稿搬送部１０５を介して画像読み取り位置に向けて搬送される。

前記原稿読み取り位置は、前記原稿搬送部１０５の下方部に設けられており、そこで、画像読み取り装置２を構成するスリット２０１を介して、原稿の画像が読み取られ、読み取られた原稿は原稿排紙手段１０７によって原稿排紙台１０９上に排出される。

なお、両面コピーモードにおいては、片面が読み取られて搬送されてくる原稿は前記原稿反転手段１１１により二点鎖線の矢印で示す方向に搬送される。

そして、進行方向における原稿の後端を咬んでいる状態で駆動停止された後の原稿反転手段１１１の逆方向回転により、前記原稿搬送部１０５を介して、再び画像読み取り位置を通過した後、前記原稿排紙手段１０７によって原稿排紙台１０９上に排出される。

上記の工程は、原稿載置台１０１上に載置された原稿の枚数分繰り返される。

画像読み取り装置２は、前記スリット２０１、原稿照射用のランプ２１３と原稿の反射光を反射させる第１ミラー２１５とを一体化した第１ミラーユニット２０５、第２ミラー２１７と第３ミラー２１９とを一体化した第２ミラーユニット２０７を有する。

また、前記第３ミラー２１９からの反射光を撮像素子上に結像させる結像レンズ２０９、および、結像レンズ２０９によって結像された光像を光電変換して画像情報を得るライン状の撮像素子（以下、ＣＣＤという）２１１を有している。

前記画像情報は、適宜の画像処理を施された後、一旦、後記する制御手段Ｓ内のメモリに蓄積されるようになっている。

前記自動原稿送り装置１によって送られている原稿を、画像読み取り装置２で読み取る態様においては、第１ミラーユニット２０５及び第２ミラーユニット２０７は、図示の如き位置に固定されている。

前記画像読み取り装置２によって読み取られた各色毎の画像情報は、前記メモリより順次取り出され、静電荷潜像形成手段である各色毎の露光光学系にそれぞれ電気信号として入力される。

前記画像形成部３は色分解画像に応じたトナー像を形成するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（ＢＫ）の４組の画像形成手段（以下、画像形成ユニットという）３０を有する。

各々の画像形成ユニット３０は、感光層をドラム状の金属基体上に設けた第１の像担持体としての感光体ドラム３１０、帯電器３２０、画像書き込み手段である露光光学系３３０、現像装置８、転写手段３４０、クリーニング装置３５０を主要構成要素とする。

前記現像装置８は、磁性キャリア（以下、単にキャリアという）と非磁性トナー（以下、単にトナーという）とを含む二成分現像剤を収納する。

また、前記現像装置８は、周方向に沿って複数の磁石（磁極）を位置固定で内蔵した、可回転、かつ、非磁性の円筒形状からなる現像剤担持体（以下、現像スリーブあるいは単にスリーブと呼称する）と、トナー濃度検知手段（不図示）を有している。

前記複数の磁石は、前記現像剤を前記スリーブ上に磁気的に吸着して担持せしめ、当該スリーブの回転によって現像領域に搬送させ、次いで、現像処理後の前記現像剤を前記スリーブ上から反発磁界を利用して自動的に除去しうるように配列されている。

また、前記現像装置８における前記現像スリーブには、画像形成動作に所定極性（ここではマイナス極性の直流電圧と交流電圧の重畳）のバイアス電圧が印加されるようになっているが、これらの構成自体はよく知られているので、詳細な説明は割愛する。

更に、各現像装置８に関連してトナー補給装置が準備されており、当該トナー補給装置は、色毎の補給トナーが充填されたトナーボトルを可回転に装着するトナーボトル装着部と、トナーボトルから排出されたトナーを貯留できるトナー貯留室とを有する。

また、前記トナー貯留室内には、貯留しているトナーを所定方向に搬送し、前記現像装置８に設けてあるトナー受け入れ口を介してトナーを補給するためのトナー搬送手段が配設されているが、この辺の構成は本願発明に係わるものであり、詳細は後述する。

なお、前記露光光学系３３０はレーザ光学系で構成される露光ユニットである。

また、前記転写手段３４０は、後述する中間転写転ベルト４０１を介して前記感光体ドラム３１０の周面一部に対向しているローラからなるが、放電ワイヤからなる電極を含む通常の転写電極と呼称される態様の構成とすることもできる。

上述した４組の前記画像形成ユニットの機械的構成は基本的に同じであるので、参照符号は１組みのユニットについてのみ付し、他のユニットについては省略してある。

各々の画像形成ユニット３０は、縦方向に長く配設された、ベルトユニット４を構成するループ状の第２の像担持体である中間転写ベルト４０１の一平面（張設面）Ａの進行方向に沿って、上から、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に配列されている。

前記中間転写ベルト４０１と、当該中間転写ベルトを回転可能に懸架する支持ローラ４０５、４０６、４０７、および、バックアップローラ４１０等がベルトユニット４を構成する。

また、前記バックアップローラ４１０は、中間転写ベルト４０１を挟んで当該バックアップローラと押圧しながら回転するように対向配置した転写ローラ５１０とで二次転写手段を構成している。

上記の画像形成ユニット３０とベルトユニット４の構成とによる画像形成は次のようになされる。

画像形成プロセスの開始に伴って、反時計方向に回転する感光体ドラム３１０の表面は帯電器３２０により所定の極性（ここではマイナス極性）に帯電される。

次いで、露光光学系３３０による第１の色信号、即ち、イエロー（Ｙ）の画像信号に対応する露光が施され、当該イエロー（Ｙ）の画像に対応する潜像が前記感光体ドラム３１０上に形成される。

前記潜像は、現像装置８の現像剤による接触または非接触現像処理により、反転現像されてイエロー（Ｙ）のトナー像に変換された後、転写手段３４０の作用によって中間転写ベルト４０１上に転写される。

この現像処理時、前記スリーブには、トナーの帯電極性と同じマイナス極性の直流電圧と交流とを重畳させたバイアス電圧が印加されている。

第１の色信号による画像形成開始から所定の時間後に順次開始される他の色信号による画像形成は、上記と同様のプロセスにより、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（ＢＫ）の各画像形成ユニットによってなされる。

それぞれの画像形成ユニットで形成された感光体ドラム上の各トナー像は、前記イエロー（Ｙ）のトナー像のある画像領域と重畳するように順次転写され、前記中間転写ベルト４０１上に重ね合わせのカラートナー像が形成される。

一方、転写処理終了後の前記感光体ドラム３１０の表面はクリーニング手段３５０で清掃され、新たな画像形成のための準備が整えられる。

なお、前記感光体ドラム３１０、あるいは、中間転写ベルト４０１に対する個々の画像形成プロセスの開始タイミングは次のように行う。

即ち、前記中間転写ベルト４０１の外側であって、前記中間転写ベルトの回転方向に見て、前記転写ローラ５１０のある位置から１組目（イエロー）の画像形成ユニットが設けてある位置までの区間にレジストセンサ４１３を付設しておく。

そして、前記中間転写ベルト４０１に設けた基準マークを前記レジストセンサ４１３が検知した時を起点として計時を行い、所定時間経過毎に、順次、（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（ＢＫ）プロセスを開始させるように構成してある。

なお、参照符号Ｓはコンピュータを含む制御手段（以下、制御部ともいう）で、機械作動のプログラムを内蔵し、一連の画像形成プロセスに係わる制御、シート材の給紙・搬送制御、自動原稿送り装置の駆動制御、トナー濃度検知センサの出力変化に伴うトナー補給制御等、全ての制御を行う。

換言すれば、制御手段Ｓは、演算制御処理を行うＣＰＵと、各種動作プログラムを記憶しているＲＯＭ、演算結果データを記憶するＲＡＭ等を有する。

そして、インターフェースを介して各種センサの出力を前記ＣＰＵに取り込むと共に、その情報を基にモータ或いは表示手段等を駆動制御する構成を有する。

次に、中間転写ベルト４０１上に形成されたカラートナー画像が転写材であるシート材（一般的には普通紙等の、所定サイズに裁断された矩形の用紙である）上に転写され、装置外に排紙されるまでの工程に絡めて、装置のその他の構成につき簡単に述べる。

前記中間転写ベルト４０１上における画像形成に対応した適宜のタイミングで、シート材Ｐが給紙部５の送り出し部５０１（５１１、５２１）に位置する給紙ローラ５０３（５１３、５２３）によって給紙される。

次いで、分離ローラ５０６、および給紙経路上に設けた複数の搬送ローラ対Ｒ１〜Ｒ７、搬送ローラ５５０を介して、転写部（転写領域）の手前位置に設けられているレジストローラ５５１に向けて搬送される。

給紙されるシート材Ｐは、記録枚数、記録開始釦、又は、記録倍率や画像濃度等を設定することができる操作表示板１５０上で指定・選択されたサイズのシート材である。

前記シート材Ｐは、前記レジストローラ５５１にその先端が当接された後、当該レジストローラ５５１の回転再開により、前記中間転写ベルト４０１上のカラートナー像領域と重畳するタイミングで再給紙される。

次いで、前記シート材Ｐは二次転写部において前記バックアップローラ４１０と前記転写ローラ５１０とにより前記中間転写ベルトとともに押圧挟持され、この間に、前記中間転写ベルト４０１上のカラートナー画像が前記シート材Ｐ上に転写される。

転写の際、前記転写ローラ５１０に適宜の転写バイアス電圧を印加するように構成することが望ましい。

トナー像が転写された前記シート材Ｐは前記中間転写ベルト４０１から分離され、搬送ベルト（不図示）により定着装置Ｔに向けて搬送される。

前記定着装置Ｔは定着ヒータを内蔵する定着ローラＴ１と、当該定着ローラと圧接しながら回転する圧着ローラＴ２とを有し、画像を形成しているカラートナーは、両ローラによる加熱・加圧により溶融され、シート材Ｐ上に定着される。

定着装置Ｔによる定着処理終了後のシート材Ｐは、その下流に設けてある排紙ローラ６０３により搬送され、装置本体外に設けてある排紙トレイ上に排出される。

一方、二次転写終了後の前記中間転写ベルト４０１の表面は、クリーニング装置４０によってクリーニングされ、新たなトナー像を担持する準備がなされる。

また、図において、通路切替部材６０１の実線位置は定着処理後にシート材Ｐの上下面を反転させて排出する場合に保持される位置であり、破線位置は、上述の如く、定着装置から送り出されたシート材をそのまま排出する際に保持される位置である。

例えば、シート材Ｐの反転排出においては、前記定着装置Ｔから送り出されたシート材Ｐは前記通路切替部材６０１の右辺に沿って下方に案内され、ローラ６０２によって後端が挟持された状態とされた後の当該ローラ対６０２の逆回転により上昇される。

次いで、前記切替部材６０１の左側の辺を通って前記排紙ローラ６０３に達し、かつ、当該排紙ローラで排出されるように規制される。

更に、前記ＡＤＵ７を用いる両面コピーモードの場合、片面に画像が形成された定着処理後のシート材Ｐを前記切替部材６０１の右側の辺に沿って下方に導き、シート材Ｐの後端をローラ対６０５により挟持した状態で搬送停止せしめる。

次いで、当該ローラ対６０５を逆回転せしめ、ガイド板Ｇに沿って上昇させ、複数のローラ対７０１、７０３、７０５を有するＡＤＵ７に導いてシート材Ｐの反転を達成する。

シート材Ｐの第２面に対する画像形成プロセスは前述と基本的に同じであり、前記定着装置Ｔから送り出された後の排出路については前述した何れかが選択される。

尚、図中Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は所定量のシート材Ｐを収納することができる用紙収納装置であり、図の手前側に引き出し可能に構成してある。

また、参照符号９は開閉扉であり、反転排紙・再給紙部６の近傍において生じたジャム紙の排除（ジャム処理）をするときに操作される。

なお、上記の画像形成プロセスにおいて、現像剤中のトナー濃度は前記トナー濃度検知センサにより検知され、その出力情報は前記制御手段Ｓに取り込まれて演算され、設定されている閾値と比較される。

そして、トナー補給が必要であると前記制御手段Ｓが判断すると、当該制御手段Ｓの指令に基づいてトナー搬送手段が駆動され、必要なトナー量が現像装置８内に補給されることになる。

図２は、本願発明に係わるトナー補給装置の構成を説明するための概念図であり、他の全ての画像形成ユニットも基本的に同じ構成のトナー補給装置を有する。

図２において、参照符号８は現像装置であり、感光体ドラム３１０と対向している現像スリーブ８０、第１現像剤撹拌搬送手段８１、第２現像剤撹拌搬送手段８２とトナー濃度検知手段としてのトナー濃度検知センサＮＳ等を有する。

以後、説明の便宜上、第１及び第２現像剤撹拌搬送手段を、第１現像剤搬送手段８１及び第２現像剤搬送手段８２と呼称する。

また、参照符号８４は現像装置本体を示し、８６は前記現像装置本体８４に対して開閉可能に設けた上蓋を示す。

前記現像装置８の上部一部には、補給されるトナーを受け入れるためのトナー受け入れ口８７が設けてある。

ＴＨはトナー補給装置で、未使用のトナーが充填されているトナーボトル８００と、当該トナーボトルを回転駆動するモータＭ１０を含む駆動機構と、前記トナーボトルから排出されるトナーを一時的に貯留するトナー貯留室（トナー貯留部）８０５を有する。

また、前記トナー貯留室８０５内には、トナーを所定方向（図においては左方向）に搬送するトナー搬送手段であるトナー搬送スクリュー８０７が付設されており、当該トナー搬送スクリュー８０７は、モータＭ２０により回転駆動される構成にある。

ここで、トナー搬送スクリューとは、軸の周囲にあり、かつ、軸方向に沿って連続的に設けた螺旋状の突起を有する回転部材を指す。

前記トナー貯留室８０５の一端部にはトナー排出口８０９が設けてあり、当該トナー排出口は、画像形成装置内の所定位置に装填された前記現像装置８のトナー受け入れ口８７と整合するように構成してある。

上記の構成をより具体的に説明すると、前記トナーボトル８００は、画像形成装置装置本体のトナーボトル装着部８０１に可回転に装着される。

また、前記トナーボトル８００の内周面であって、その軸線方向には、連続した螺旋突起が形成されており、当該トナーボトル８００が前記モータＭ１０によって回転駆動されると、トナーは螺旋突起の螺旋運動によって一方向に搬送される。

そして、トナー排出口８０３を介して前記トナー貯留室８０５に排出される。

トナー貯留室８０５に設けてあるトナー搬送スクリュー８０７は、前記トナー濃度検知センサＮＳの出力がトナー補給の要否を決定するための閾値を越えたことを制御手段Ｓが判別すると、当該制御手段Ｓの制御により駆動されるモータＭ２を介して回転される。

前記トナー搬送スクリュー８０７の回転はトナー貯留室８０５内のトナーを軸方向に搬送し、前記トナー排出口８０９と前記トナー受け入れ口８７を介して、現像装置８内にトナーを供給（補給）する。

ここで、トナー受け入れ口、現像剤の循環搬送構造、およびトナー濃度検知センサＮＳの付設場所を示す図３を用いて現像装置の大まかな構成や、現像装置内での現像剤の挙動等を説明する。

前記現像装置８のトナー受け入れ口８７は、第２現像剤搬送手段８２上であって、現像領域外の部位に設けられており、補給されたトナーは、現像装置内の現像剤と混合撹拌され、所定の帯電量を得た後に現像スリーブ８０に供給されるようになっている。

第１、第２現像剤搬送手段８１，８２はスクリュー形状を有し、現像領域外に形成した連通部を介して現像剤を循環搬送することができるようになっている。

補給されたトナーは、第２現像剤搬送手段８２によって矢印の方向に撹拌される間に現像剤と混合撹拌され、所定極性であって現像に必要な帯電量を付与される。

しかる後、一方の連通部を介して第１現像剤搬送手段８１に受け渡され、搬送されるようになった現像剤はその搬送途上において順次現像スリーブ８０に向けて送られ、次いで、スリーブ上に吸着して現像部に送られ、感光体ドラム上の潜像をトナー像とする。

現像処理後の現像剤は自動的に前記スリーブ８０上から除去され、前記第１現像剤搬送手段８１で搬送され、トナー濃度検知センサＮＳによりトナー濃度が検知される。

本実施の形態におけるトナー濃度検知センサＮＳは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤の透磁率を計測することにより現像剤のトナー濃度の変化を検知できる透磁率センサとしたが、他の形式のセンサであってもよい。

前記トナー濃度検知センサＮＳの出力は電圧として取り出され、当該出力電圧値は前記制御手段Ｓに取り込まれて監視されるようになっている。

制御手段Ｓは予め設定されている閾値（基準電圧）と前記トナー濃度検知センサＮＳの出力電圧とを比較演算し、当該出力電圧が前記閾値を越えたことを判別すると、不図示のドライバ回路を介してモータＭ２０を駆動制御する。

結果として、上述の如くの新規なトナーが前記現像装置８に補給される。

上記のトナー補給に係わる動作は、少なくとも現像処理動作中に繰り返し行われ、この動作によって、現像剤のトナー濃度は所定の現像能力を維持できる範囲に保たれる。

図２に戻って、ＴＳはトナー貯留室８０５内のトナー量を所定の範囲に保持するために用いられるトナー量検知センサであり、本実施の形態においてはピエゾ素子で構成してあるが、他の形式のセンサでもよい。

前記トナーボトル８００からトナーを供給することにより達成される前記トナー貯留室８０５内のトナー量の維持制御は、前記トナー量検知センサの出力を前記制御手段Ｓで監視することにより行われる。

例えば、トナー量検知センサＴＳの出力電圧が閾値（基準電圧）を越えたことを前記制御手段Ｓが判別すると、当該制御手段Ｓは不図示のドライバ回路を介して、前記モータ１０を駆動してトナーボトルを回転させ、前記トナー貯留室８０５にトナーが供給される。

また、前記トナー量検知センサＴＳの出力電圧が閾値よりも小さくなったことを前記制御手段Ｓが判別すると、前記モータ１０は非駆動とされ、トナー供給は中断される。

このように、トナー貯留室内のトナーを現像装置に補給するトナー補給動作と、トナーボトル内のトナーをトナー貯留室に供給するトナー供給動作とはそれぞれ独立して制御部Ｓにおいて制御される。

次に、トナー補給時における前記トナー搬送スクリューの動作態様およびトナーボトル内のトナー残量の推定方法について説明する。

本実施の形態において、トナー補給はトナー搬送スクリューを回転駆動させて行うものであることは前述の通りである。

そして、トナー搬送スクリューの累積作動時間を所定の状態（トナーボトルが交換された初期状態に対応する）からカウントしてトナーの総補給量を演算により求める。

次いで、トナーボトルに充填されていたトナーの総量（総質量と同義）から前述のトナーの総補給量（総補給質量と同義）を減算する演算により得られたトナー量をトナーボトル内の残留トナー量と推定するものである。

本願発明に係わるトナー残量の推定方法は、基本的に上記の工程を必須とするが、一方において、補給に係わる前記トナー搬送スクリューの１回の動作に伴う作動時間は複数に区分された条件の中から選択され、設定されるようになっている。

この複数に区分されているトナー搬送スクリューの作動時間は、作動時間設定テーブルとしてテーブル化され、前記制御部Ｓ内のメモリ内に取り出し可能に記憶されている。

トナー搬送スクリューの作動時間の区分は、基準値である閾値に対するトナー濃度検知センサＮＳからの出力の変化範囲を適宜に複数に区分するとともに、その区分に適合するトナー補給が可能な時間を実験から求めることにより決定することができる。

本実施の形態においては、トナー搬送スクリューの１作動当たりの作動時間を４段階に区分してあり、トナー濃度検知センサの出力に応じて、前記制御手段Ｓを介して前記４段階の内の１つが自動的に選択設定される。

４段階の区分は、１作動当たりの作動時間をｔ（秒）とすると、
（区分１）トナー濃度検知センサ出力が１の範囲にあるとき、ｔ＝１
（区分２）トナー濃度検知センサ出力が２の範囲にあるとき、ｔ＝０．４
（区分３）トナー濃度検知センサ出力が３の範囲にあるとき、ｔ＝０．２
（区分４）トナー濃度検知センサ出力が４の範囲にあるとき、ｔ＝０．１
とした。

例えば、現像される画像の状態（例えば、印字率或いは画素数）が全面にわたって一様であるとしたときの制御は次のようになされる。

一例として、前記区分１が選択設定されたとき、トナー搬送スクリューはトナー濃度検知センサ出力が基準値と同じになるまで連続的に作動され、区分２では０．４秒の作動時間と１．６秒の非作動時間が繰り返される制御が行われる。

同様に、区分３が選択設定されたとき、トナー濃度検知センサ出力が基準値と同じになるまで、０．２秒の作動時間と１．８秒の非作動時間が繰り返され、区分４では０．１秒の作動時間と１．９秒の非作動時間が繰り返される制御が行われる。

換言すれば、上記の制御は、トナー濃度検知センサの出力を約２秒に１回の割合で制御部Ｓに取り込む構成としてあるが、作動時間、作動時間の区分数を含めて、これらの条件は適宜に決定できる。

なお、前記トナー搬送スクリュー８０７の搬送能力は連続回転において０．４９３ｇ／秒となるように構成した。

しかしながら、上述のＯＮ，ＯＦＦ制御の下、全区分について累積の作動時間が３０分となる実験を複数回行った結果から、１秒当たりの平均搬送量（質量）が略１０％も異なることが判明した。

例えば、区分１では０．４９５ｇ／秒、区分２では０．４８７ｇ／秒、区分３では０．４７０ｇ／秒、そして区分４では０．４４７ｇ／秒であった。

例えば、トナー搬送スクリューの作動時間が０．１秒であるとき、搬送状態にあるトナー粒子はトナー搬送スクリューの回転による振動を受け、その振動がトナーの嵩密度を変化させるのに費やされる、その分、トナー搬送量が少なくなったものと推定される。

なお、前記の平均搬送量は平均の補給トナー量（質量）と同義である。

また、本実施の形態において、各色毎のトナーボトル８００に充填されているトナーの総質量は全て６５０ｇとした。

図４は、トナーボトル内のトナー残量を推定するためのフローチャートであり、また、表示手段との関係を説明するための模式図でもある。

構成の補足を適宜に行いながら説明する。新規なトナーボトル８００が所定位置に装着された（ステップ１）ことをセンサが検知すると、制御手段Ｓはトナーボトル残量推定に係わる当該制御手段Ｓ内のカウンタ等をリセットする（ステップ２）。

前記カウンタとは、例えば、交換されたトナーボトルに係わるトナー搬送スクリュー８０７の累積作動回数や累積作動時間を計測していたカウンタである。

上記により、新規なトナーボトル内のトナー残量を推定するための演算制御開始モードが準備される（ステップ３）。

トナー濃度検知センサＮＳの出力値が閾値を越えたか否かが制御手段Ｓで比較され（ステップ４）、閾値を越えたと判断されると、その出力値に応じてトナー搬送スクリュー８０７の作動時間が作動時間設定テーブルの複数区分から選択設定される（ステップ５）。

選択設定された時間だけトナー搬送スクリュー８０７が回転駆動され、トナー補給が行われる度毎に、その累積作動回数と累積作動時間とがカウンタによりカウントされ、総補給トナー量が演算により求められる（ステップ６）。

トナーボトル内に収容されている総トナー量から前記補給トナー量が減算され、トナーボトル内の残量トナー量が推定される（ステップ７）。

少なくともトナーボトル内の残留トナー量の推定値は書き換え可能にメモリに記憶される。

前記ステップ４乃至ステップ７は、例えば、トナーボトル内の推定トナー残量が演算結果で実質的に零となる迄繰り返される。

また、前記ステップ５におけるトナー搬送スクリューの累積作動回数および累積作動時間を基にしての、ステップ７における推定トナー残量の変化の度合いは、操作表示板１５０の１区画に設けたトナー残量表示手段を含む表示部（不図示）で表示される。

表示は、図４に示される如く、トナーボトル内の残留トナー量が７５〜１００％に当たる４８８〜６５０ｇと推定された場合のガスゲージ表示４から、残留トナー量が０〜２５％に当たる０〜１６３ｇと推定された場合のガスゲージ表示１迄の４段階表示とした。

トナーボトル内の残量トナーが１６３ｇ或いはそれ以下になったと推定されると（ステップ８）、トナーガスゲージ表示は１と表示され（ステップ９）、トナーボトルの交換時期が近くなっていることをユーザに知らしめる。

なお、トナーボトル内からトナー貯留室内へのトナー供給は、前述の如くに、トナー量検知センサＴＳの出力を基に行っており、本実施の形態においては、前記トナー量検知センサＴＳの出力を１秒に１回監視することで行っている。

具体的には、トナー量検知センサＴＳの出力変化を制御手段Ｓで監視し、トナー供給制御を行っているが、前記トナー量検知センサからのトナー無し信号が連続して４回出たことを確認することで、トナーボトル内のトナー量が所定量以下となったと判断する。

そして、その後、連続２分してもトナー無し信号が出ていることを確認したら、トナーボトル内のトナーは消費され尽くしたと判断し、新規なトナーボトルへの交換をユーザに促すように構成されている。

このトナーボトル交換は、前記トナー残量表示手段による表示とは別個に、音、光等の認識手段で報知することが望ましい。

なお、上述のトナー残量表示手段や警告手段等は各色ごとに準備されている。

また、本願発明はカラー画像形成装置のみならず、モノクロ画像形成装置にも適用できるものである。

デジタルカラー複写機からなる画像形成装置の構成を示す概略図である。 トナー補給装置の構成を説明するための概念図である。 トナー受け入れ口、現像剤の循環搬送構造、およびトナー濃度検知センサの付設場所を示す概略図である。 トナーボトル内のトナー残量を推定するためのフローチャートであり、また、表示手段との関係を説明するための模式図でもある。

符号の説明

８ 現像装置
８１ 第１現像剤撹拌搬送手段
８２ 第１現像剤撹拌搬送手段
８７ トナー受け入れ口
８００ トナーボトル
８０５ トナー貯留室（トナー貯留部）
８０７ トナー搬送スクリュー
８０９ トナー排出口
Ｍ１０，Ｍ２０ モータ
ＮＳ トナー濃度検知センサ
ＴＨ トナー補給装置
ＴＳ トナー量検知センサ

Claims (5)

1. トナーボトルから排出された補給用のトナーをトナー搬送スクリューが設けられているトナー貯留室で受けるとともに、現像装置に付設したトナー濃度検知センサの出力変化を監視している制御手段の駆動制御により、前記トナー搬送スクリューを作動させて前記トナーを現像装置に補給するトナー補給制御方法におけるトナーボトル内のトナー残量推定方法において、
   前記トナー搬送スクリューの１回の動作に伴う作動時間を、前記トナー濃度検知センサの出力変化に応じて前記制御手段により選択的に設定するとともに、前記トナー搬送スクリューの累積作動回数と累積作動時間とから前記トナーボトルに収納されているトナーの残量を推定することを特徴とするトナー残量推定方法。
2. 前記トナーボトルに収納されているトナーの残留量は表示手段により表示されることを特徴とする請求項１に記載のトナー残量推定方法。
3. 補給用のトナーを収納するトナーボトルを可回転に装着するトナーボトル装着部と、前記トナーボトルから排出されたトナーを受け入れるトナー貯留室と、前記トナー貯留室内に設けられており、当該貯留室内にあるトナーを所定方向に搬送してトナー排出口から現像装置に補給するトナー搬送スクリューと、前記現像装置における現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、前記トナー濃度検知センサの出力変化を監視するとともに、前記トナー搬送スクリューを作動せしめるように駆動制御する制御手段と、トナー残量表示手段とを有するトナー補給装置において、
   前記トナー濃度検知センサの出力に応じて駆動制御される前記トナー搬送スクリューの１回の動作に伴う作動時間を複数段階に区分してなる作動時間設定テーブルを有し、
   前記制御手段は、前記トナー濃度検知センサの出力に応じて前記作動時間設定テーブルの中から、前記トナー濃度検知センサの出力に応じた作動時間を選択的に設定するとともに、前記トナー搬送スクリューの累積作動回数と累積作動時間とから、トナーボトルを交換した後の補給補給済みトナー量を演算により求め、かつ、前記トナーボトルに収納されているトナーの残量を推定するとともに、前記トナー残量表示手段の表示を変更しうることを特徴とするトナー補給装置。
4. 前記トナー残量表示手段によるトナー残量表示は複数段階に区分されていることを特徴とする請求項３に記載のトナー補給装置。
5. 請求項３または４の何れか１項に記載のトナー補給装置と、前記トナー補給装置からトナーが補給される現像装置でトナー画像を形成する画像形成部を有することを特徴とする画像形成装置。

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