JP2009210743A

JP2009210743A - 画像形成装置

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Publication number: JP2009210743A
Application number: JP2008052672A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Takiguchi; 俊樹瀧口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: US20090220253A1; US8150277B2; JP4855430B2; CN101526782B; CN101526782A

Abstract

【課題】トナーカートリッジの交換において、ユーザの作業負担を軽減することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】カートリッジ検知センサＡ１によって、少なくとも１つのトナーカートリッジ２０が空であると検出されると、検出されたトナーカートリッジ２０以外の他のトナーカートリッジ２０から中間ホッパ２１へ所定量のトナーを強制的に補給させる。そののち、他のトナーカートリッジ２０内のトナー量を検知し、新たに空のトナーカートリッジ２０があった場合は、先に空であると検出されたトナーカートリッジ２０と合わせて交換要請を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、補給用のトナーを収容する複数のトナーカートリッジと、中間ホッパと、現像装置とを有する画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いる画像形成装置は、一般に、回転する像担持体である感光体と、その周りに配置される帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段、クリーニング手段および除電手段とを含んで構成される。帯電手段は、感光体の表面を均一に帯電する。露光手段は、帯電された感光体表面に画像情報に応じた光を露光して静電潜像を形成する。現像手段は、トナーを攪拌して摩擦帯電させ、該摩擦帯電させたトナーを感光体表面に形成された静電潜像に付着させることによってトナー像を形成する。転写手段は、トナーと逆極性の電荷を記録媒体に与えることによってトナー像を記録媒体に転写させる。定着手段は、加熱、加圧などの手段によって転写されたトナー像を記録媒体上に定着する。クリーニング手段は、記録媒体に転写されずに感光体表面に残ったトナーを回収する。除電手段は、トナー像転写後の感光体を除電する。このように構成される電子写真方式を用いる画像形成装置によって、記録媒体上に所望の画像が形成される。

このような画像形成装置では、現像手段で用いられ、現像を行なうためのトナーが消耗品であるので、現像手段に備えられるトナーを収容する容器である現像剤収容容器に対してトナーを補給するトナー補給手段を備える。トナー補給手段は、通常、画像形成装置に対して着脱可能に構成されるトナーカートリッジ中のトナーを、中間ホッパーを介して現像剤収容容器に補給するものである。

トナーカートリッジ中のトナーが現像剤収容容器へのトナーの補給により無くなると画像形成装置の動作を停止し、トナーが無くなったトナーカートリッジを新たなトナーカートリッジに交換することによって現像剤収容容器にトナーを補給し、再度画像形成動作が行なえるように構成されている。

近年、利用頻度が極めて高く多量のトナーを消費するユーザ向けの電子写真方式の複写機、プリンタなどの画像形成装置が開発されており、このような装置においては、トナーカートリッジを複数搭載することができ、１つのトナーカートリッジが空になっても他のトナーカートリッジから補給することができ、他のカートリッジによる補給中に空になったトナーカートリッジを交換することができる。

フルカラー画像を印刷するカラー画像形成装置の場合は、、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを使用するので、１色に付き１つのトナーカートリッジを搭載しても４つのトナーカートリッジが必要であり、１色に付き複数のトナーカートリッジを搭載することが困難である。

トナーカートリッジの交換にあたっては、トナーカートリッジ内のトナー残量、または中間ホッパ内のトナー残量をセンサで検出し、検出結果に応じてユーザに交換を促すように報知する。

特許文献１記載の画像形成装置は、トナーホッパ内の残量検知センサが、トナーホッパ内の蓄積量が所定量以下に減少したことを検知したときにトナーボトルを回転させてトナーホッパへトナーの補給を行う。トナーボトルの回転が所定の回転数または回転時間を経過してもなお残量検知センサの検知結果が同じ状態（蓄積量が所定量以下）に維持されたときは、トナーボトルが空であると認識して、トナーボトル交換の要請表示を行う。

特開２００５−８４０７２号公報

複数のトナーカートリッジを備えている場合、トナーカートリッジごとにトナーの残量検知を行なっており、いずれか１つのトナーカートリッジのトナーが空になる（残量が所定量以下になる）度に装置動作を停止し、トナーカートリッジの交換要請のメッセージを表示させている。

ブラックのトナーカートリッジが空であるのを検出した場合、装置動作を停止して黒のトナーカートリッジの交換要請のメッセージを表示させる。

その時点で、イエローのトナーカートリッジのトナー残量が残り僅かの状態であってもイエローのトナーカートリッジの交換要請のメッセージは表示されないので、ユーザは交換要請があったブラックのトナーカートリッジのみを交換する。このブラックのトナーカートリッジの交換直後にイエローのトナーカートリッジの交換が必要になると、再度の装置動作の停止と交換作業が必要となる。このように、ユーザが短期間に連続してトナーの交換作業を行なわなければならない状態が発生するという問題がある。

本発明の目的は、トナーカートリッジの交換において、ユーザの作業負担を軽減することが可能な画像形成装置を提供することである。

本発明は、補給用のトナーを収容する複数のトナーカートリッジと、中間ホッパと、現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記複数のトナーカートリッジ内のトナー量をそれぞれ検知するトナー量検知手段と、
前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されると、当該トナーカートリッジ以外の他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーを補給させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、補給用のトナーを色ごとに収容する複数のトナーカートリッジと、複数の中間ホッパと、複数の現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記複数のトナーカートリッジ内のトナー量をそれぞれ検知するトナー量検知手段と、
前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されると、当該トナーカートリッジ以外の他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーを補給させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、前記トナーカートリッジの交換要請の表示を行う表示部を備え、
前記トナー量検知手段は、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーが補給されたのち、前記他のトナーカートリッジ内のトナー量を検知し、
前記制御手段は、前記トナー量検知手段によって、収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知された全てのトナーカートリッジについて、前記表示部に交換要請の表示を行わせることを特徴とする。

また本発明は、前記中間ホッパ内のトナー量を検知するホッパトナー量検知手段を有し、
前記制御手段は、前記ホッパトナー量検知手段によって前記中間ホッパ内のトナー量が所定量以上になったことを検知するまで、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへトナーを補給させるように制御することを特徴とする。

また本発明は、前記ホッパトナー量検知手段は、前記中間ホッパ内のトナー量が満杯になったか否かを検知し、
前記制御手段は、前記ホッパトナー量検知手段によって前記中間ホッパ内のトナー量が満杯になったことを検知するまで、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへトナーを補給させるように制御することを特徴とする。

また本発明は、前記制御手段は、画像形成処理中に、前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されたとき、前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量以上であることが検知されていれば、画像形成処理を継続させることを特徴とする。

本発明によれば、複数のトナーカートリッジ内のトナー量をそれぞれ検知するトナー量検知手段を備え、制御手段は、トナー量検知手段によって、複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されると、当該トナーカートリッジ以外の他のトナーカートリッジから中間ホッパへ所定量のトナーを補給させるように制御する。

いまだ交換が必要な程度にトナー量が減っていないトナーカートリッジに対して、強制的に中間ホッパへ所定量のトナーを補給させてトナー量を減らすことにより、複数のトナーカートリッジ内の収容量を平均化し、複数のトナーカートリッジの交換時期が同時期になるように制御する。

これにより、ユーザが一度の交換作業で複数のトナーカートリッジを交換する可能性が高くなり、ユーザの作業負担を軽減することができる。

また本発明によれば、色ごとにトナーを収容する複数のトナーカートリッジ内のトナー量をそれぞれ検知するトナー量検知手段を備え、制御手段は、トナー量検知手段によって、複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されると、当該トナーカートリッジ以外の他のトナーカートリッジから中間ホッパへ所定量のトナーを補給させるように制御する。

いまだ交換が必要な程度にトナー量が減っていないトナーカートリッジに対して、強制的に中間ホッパへ所定量のトナーを補給させてトナー量を減らすことにより、複数色のトナーカートリッジ内の収容量を平均化し、複数のトナーカートリッジの交換時期が同時期になるように制御する。

これにより、ユーザが一度の交換作業で複数色のトナーカートリッジを交換する可能性が高くなり、ユーザの作業負担を軽減することができる。

また本発明によれば、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーが補給されたのち、前記他のトナーカートリッジ内のトナー量を再度検知する。このとき、前記制御手段は、前記トナー量検知手段によって、収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知された全てのトナーカートリッジについて、前記表示部に交換要請の表示を行わせる。

収容されているトナー量に差がほとんどないトナーカートリッジが複数あった場合、いまだ交換が必要な程度にまでトナー量が減っていないトナーカートリッジであっても、強制的に中間ホッパへ所定量のトナーを補給させてトナー量を減らすことにより、交換が必要となる場合がある。

強制的にトナー量を減らしたのち再度トナー量を検知することで、新たに交換が必要なトナーカートリッジを検出することができ、これら全ての交換要請を表示することができる。

これにより、ユーザが一度の交換作業で複数のトナーカートリッジを交換することができ、ユーザの作業負担を軽減することができる。

また本発明によれば、ホッパトナー量検知手段によって前記中間ホッパ内のトナー量が所定量以上になったことを検知するまで、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへトナーを補給させるように制御する。

これにより、他のトナーカートリッジから中間ホッパに強制的に補給させるトナー量を適切な量に制御することができる。

また本発明によれば、前記ホッパトナー量検知手段によって前記中間ホッパ内のトナー量が満杯になったことを検知するまで、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへトナーを補給させるように制御する。

これにより、他のトナーカートリッジから中間ホッパに強制的に補給させるトナー量を最大量にすることができる。

また本発明によれば、画像形成処理中に、前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されたとき、前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量以上であることが検知されていれば、画像形成処理を継続させる。
これにより、画像形成処理中に動作を停止する頻度を下げることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録用紙に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１１０と、自動原稿読取装置１２０とにより構成されている。

装置本体１１０は、露光ユニット１、現像装置２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１等を有して構成されている。

装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２には自動原稿読取装置１２０が載置される。自動原稿読取装置１２０は、原稿載置台９２上の原稿読取領域に自動で原稿を搬送する。また原稿処理装置１２０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上方を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。

画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類のトナー像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。

露光ユニット１は、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット１は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。また露光ユニット１としては、この他発光素子をアレイ状に並べた、たとえばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる構成も採用できる。

露光ユニット１は、一様に帯電された感光体ドラム３を、入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像装置２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより現像するものである。またクリーナユニット４は、現像、画像転写後における感光体ドラム３の表面に残留したトナーを、除去および回収する。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。上記中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。

中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。

中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられ、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１上に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、たとえば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（たとえばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（たとえばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述の様に各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化されたトナー像は中間転写ベルト６１上に積層される。このように、積層された多色トナー像は中間転写ベルト６１の回転によって搬送され、記録用紙と中間転写ベルト６１との接触位置に配置される転写ローラ１０によって記録用紙上に転写される。

このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０とは所定ニップで圧接されるとともに、転写ローラ１０にはトナーを用紙に転写させるための転写電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１０は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１０もしくは転写ローラ１０に対向して配置されている中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）としている。

また、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって記録用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去、回収されるように構成されている。

中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に接触するたとえばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。中間転写ベルト６１が回動すると、接触したクリーニングブレードが中間転写ベルト６１表面上の残存トナーを掻き取り回収する。

給紙カセット８１は、画像形成に使用する記録用紙を収容しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下方に設けられている。また手差し給紙カセット８２には、画像形成に使用する記録用紙を載置することができる。装置本体１１０の上部に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで集積するためのトレイである。

また装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２の記録用紙を、転写ベルト１０や定着ユニット７を経由させて略鉛直方向上向きに排紙トレイ９１に向かって搬送するための、用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１、手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ，レジストローラ１３、転写ベルト１０、定着ユニット７等が配されている。

搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、記録用紙の搬送を促進、補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。またピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から記録用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。同様にピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から記録用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。

レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されている記録用紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像を記録用紙の所定の位置に転写するために、感光体ドラム３の回転に合わせて、記録用紙を搬送する。

定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、トナー像が転写された記録用紙を挟んで回転するようになっている。ヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように温度制御されており、加圧ローラ７２とともにトナーを記録用紙に熱圧着することにより、記録用紙に転写された多色トナー像を溶融、混合、圧接し、記録用紙に対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７１を外部から加熱するために外部加熱ベルト７３が設けられている。

次に用紙搬送経路を詳細に説明する。上述のように、画像形成装置１００には予め記録用紙を収納する給紙カセット８１、及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これら給紙カセット８１，８２から記録用紙を給紙するために、各々ピックアップローラ１１ａ，１１ｂが配置され、シートを１枚ずつ用紙搬送路Ｓに導くようになっている。

各給紙カセット８１，８２から搬送される記録用紙は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、記録用紙と中間転写ベルト６１上のトナー像との位置を整合するタイミングで転写位置に搬送され、記録用紙上にトナー像が転写される。その後、記録用紙は定着ユニット７を通過することによって未定着トナーが熱で記録用紙に溶融、固着され、その後に配された搬送ローラ１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。

上記の搬送経路は、記録用紙に対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着ユニット７を通過したシートの先端が搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって記録用紙を、定着ユニット７から外れた経路に配置された搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。そしてその後レジストローラ１３を経て記録用紙の裏面に印字が行われた後に排紙トレイ９１に排出される。

図２は、画像形成装置１００の画像形成処理部の部分拡大図である。
補給用のトナーは、トナーカートリッジ２０に収容されており、必要に応じて中間ホッパ２１に供給される。中間ホッパ２１に収容されるトナーは、連結パイプ２２を介して現像装置２の現像槽２３に供給される。

トナーカートリッジ２０から中間ホッパ２１へのトナーの供給機構、中間ホッパ２１から現像槽２３へのトナーの供給機構は、特に限定されず既存の供給機構を利用することができる。

たとえば、トナーカートリッジ２０は、ボトル型カートリッジで構成される。ボトル型の場合、内部にらせん状のリブが形成されており、カートリッジが回転することで収容されたトナーがリブに沿って端部へと搬送される。カートリッジの端部には、補給口が設けられており、搬送されてきたトナーが補給口から中間ホッパ２１へと落下して補給される。補給量は、カートリッジの回転数、回転時間によって制御できる。

中間ホッパ２１は漏斗状に形成され、足の部分が連結パイプ２２に接続される。中間ホッパ２１と連結パイプ２２との接続部分、連結パイプと現像槽２３との接続部分にはシャッターが設けられ、シャッターを開放することで、中間ホッパ２１と現像槽２３とが連結パイプ２２を介して連通し、中間ホッパ２１に収容されるトナーが現像槽２３内に落下して補給される。補給量は、シャッターの開放時間によって制御できる。

トナーカートリッジ２０には、トナーカートリッジ２０に収容されるトナーの残量を検知するカートリッジ検知センサＡ１が設けられ、中間ホッパ２１には、中間ホッパ２１に収容されるトナーの残量および満杯か否かを検知するホッパ検知センサＡ２が設けられる。検知センサＡ１，Ａ２を含むこれらの構成は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色毎に設けられている。

トナーカートリッジ２０および中間ホッパ２１内のトナー残量を検出する方式としては、発光素子と受光素子とからなるトナーエンド検知センサを用い、発光素子から水平方向に光を照射するように両素子設ける。トナーが一定量以上収容されている間はトナーが光を遮るので受光素子が光を受光せず、トナーが一定量より少なくなると、光が受光素子に到達するので、このような検知センサにより、トナーの残量が一定量以上であるか否かを検出することができる。

また、中間ホッパ２１には、収容されているトナーが満杯であるか否かを検知するセンサも含まれる。トナーが満杯であるか否かは、たとえば以下のようにして検知できる。

中間ホッパ２１内には、撹拌手段が設けられておりその回転シャフトにフィンを設置しておく。フィンとトナーとの接触により回転シャフトの回転トルクが変化するので、これを検知するか、または規定のトルクに達したときに、ギヤが跳ぶ、スリップする等の機構を設け、ギヤ跳び、スリップを検知することで満杯であるかどうかを検知する。

また、現像槽２３へのトナーの補給制御については、現像槽２３に透磁率センサを設けており、このセンサでトナーとキャリアの混合比率から適正な比率となるようにトナー補給を行う。トナー量に関しては一定重量での維持というよりも、キャリアとトナーとの混合比率を一定に維持するように補給を行う。

なお、トナーの放置時間（長期間放置した場合、トナーの嵩高さが低くなる）や低印字率の連続印字や高印字率の連続印字、キャリアのライフに対して最適な帯電量となるべく若干の過補給や補給制限などの調整を行ってもよい。

図３は、画像形成装置１００のトナー補給に関連する部位についての電気的構成を示すブロック図である。

ＣＰＵ３０は、トナーの補給制御を含め、画像形成装置１００全体の制御処理を行う。ＲＯＭ（Read Only Memory）３１は、トナーの補給を行うに際し、トナーカートリッジ２０、中間ホッパ２１などを動作させるためのトナー補給プログラム、トナーカートリッジ２０の交換時期の判断、交換要請の表示などを行うためのカートリッジ交換プログラム、画像形成動作を行うための画像形成プログラムなどを記憶する。ＲＡＭ（Random Access Memory）３２は、各プログラムに応じて動作する際に必要なデータを一時的に記憶する。表示部３３は、画像形成装置１００の操作パネルなどに設けられ、操作メニューの表示や、トナーカートリッジの交換要請、紙詰まりなどを報知する。

上記の検知センサＡ１，Ａ２は、検知結果をＣＰＵ３０に対して出力し、ＣＰＵ３０は、検知結果に基づいて、中間ホッパ２１、現像槽２３へのトナーの補給が必要であると判断すれば、トナーカートリッジ２０、中間ホッパ２１を動作させてトナーの補給を行う。トナーの補給によりトナーカートリッジ２０が空になった（所定の残量よりも少なくなった）場合は、トナーカートリッジ２０の交換をユーザに促すために、表示部３３にトナーカートリッジ２０の交換要請のメッセージを表示する。

図４は、トナー補給処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、現像槽２３内のトナー残量が予め定める残量以下になったかどうかを判断し、予め定める残量以下であれば補給が必要であるので、ステップＳ２に進み、残量が予め定める残量よりも多ければ補給は不要であるので、待機する。ステップＳ２では、連結パイプ２２のシャッターを開放して中間ホッパ２１から現像槽２３へトナーの排出を開始する。

ステップＳ３では、現像槽２３が満杯になったか（所定量以上になったか）どうかを判断し、満杯であればステップＳ８に進んで、シャッターを閉じてトナーの排出を停止する。満杯でなければ、ステップＳ４に進み、シャッターを開放してから所定時間が経過したかどうかを判断する。所定時間が経過していればステップＳ５に進み、シャッターの開放時間を予め定める時間継続する。所定時間が経過していなければステップＳ３に戻る。

ステップＳ６では、現像槽２３が満杯になったか（所定量以上になったか）どうかを判断し、満杯であればステップＳ８に進んで、シャッターを閉じてトナーの排出を停止する。満杯でなければ、ステップＳ７に進み、トナーカートリッジ２０から中間ホッパ２１へトナーを補給する。シャッターを長時間開放しても現像槽２３が満杯にならない場合は、中間ホッパ２１内のトナー残量が少ないまたは空である可能性が高いので、トナーカートリッジ２０から中間ホッパ２１へトナーを補給する。

このようにしてトナーの補給を行っていくうちに、トナーカートリッジ２０内のトナー残量が減少し、空になるとトナーカートリッジを交換する必要がある。

図５は、トナーカートリッジ２０の交換処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１１では、全てのトナーカートリッジ２０について、収容されているトナーの残量を検知する。ＣＰＵ３０は、印字中、電源オン時、印字動作開始時、又は終了時の所定のタイミングで、トナー残量を残量検知センサＡ１で検知する。ステップＳ１２では、１つでも空のトナーカートリッジ２０があったかどうかを判断し、空のトナーカートリッジ２０が１つでもあれば、ステップＳ３に進み、空のトナーカートリッジ２０が１つもなければ、ステップＳ１８に進んで印字を継続する。

ステップＳ１３では、空のトナーカートリッジ２０以外の他のトナーカートリッジ２０に収容されているトナーを中間ホッパ２１に強制的に排出して補給する。ステップＳ１４では、中間ホッパ２１が満杯になるまで、他のトナーカートリッジ２０からの補給を行う。ステップＳ１５では他のトナーカートリッジ２０からの補給を停止する。

中間ホッパ２１のトナー量を検知することで、他のトナーカートリッジから中間ホッパ２１に強制的に補給させるトナー量を適切な量に制御することができる。特に中間ホッパ２１が満杯になるまで、他のトナーカートリッジ２０からの補給を行うことで、最大量のトナーを強制的に他のトナーカートリッジ２０から減らすことができる。

ステップＳ１６では、他のトナーカートリッジ２０について、収容されているトナーの残量を検知する。ステップＳ１７では、空であると判断された全てのトナーカートリッジ２０を交換するように交換要請のメッセージを表示部３３に表示するとともに印刷中であった場合は印刷動作を中断する。

他のトナーカートリッジ２０のうち新たに空のトナーカートリッジ２０があった場合は、先に空であると判断されたトナーカートリッジ２０と、新たに空であると判断されたトナーカートリッジ２０との交換要請を行い、新たに空のトナーカートリッジ２０がなかった場合は、先に空であると判断されたトナーカートリッジ２０のみの交換要請を行う。

交換要請ののちユーザによってトナーカートリッジ２０が交換されると、中断していた印刷動作を再開する。

収容されているトナー量に差がほとんどないトナーカートリッジ２０が複数あった場合、いまだ交換が必要な程度にまでトナー量が減っていないトナーカートリッジ２０であっても、強制的に中間ホッパ２１へ所定量のトナーを補給させてトナー量を減らすことにより、交換が必要となる場合がある。

強制的にトナー量を減らしたのち再度トナー量を検知することで、新たに交換が必要なトナーカートリッジを検出することができ、これら全ての交換要請を表示部３３に表示させることができる。

なお、印刷動作については、現像槽２３または、中間ホッパ２１のトナー残量が所定量以下になるまでは、中断させることなく、継続しても良い。

また、印刷処理中に、空のトナーカートリッジ２０が検出された場合であっても、空ではないトナーカートリッジ２０があれば、印刷処理を停止せずに継続させる。これにより、印刷処理中に動作を停止する頻度を下げることができる。

ブラックトナーは複数のトナーカートリッジを備える場合があるので、停止頻度を下げることができる。また、カラートナーが不足してもモノクロ印字は可能であり、また２色印字、３色印字など全色のトナーを使用しないで印字することや、ブラックをカラー３色の混合で印字するなど、空のトナーカートリッジ２０が検出された場合であっても、空ではないトナーカートリッジ２０があれば、印字を継続することは可能である。

本発明の実施の一形態である画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００の画像形成処理部の部分拡大図である。画像形成装置１００のトナー補給に関連する部位についての電気的構成を示すブロック図である。トナー補給処理を示すフローチャートである。トナーカートリッジ２０の交換処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１露光ユニット
２現像装置
３感光体ドラム
４クリーナユニット
５帯電器
６中間転写ベルトユニット
７定着ユニット
２０トナーカートリッジ
２１中間ホッパ
２２連結パイプ
２３現像槽
Ａ１カートリッジ検知センサ
Ａ２ホッパ検知センサ

Claims

補給用のトナーを収容する複数のトナーカートリッジと、中間ホッパと、現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記複数のトナーカートリッジ内のトナー量をそれぞれ検知するトナー量検知手段と、
前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されると、当該トナーカートリッジ以外の他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーを補給させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
補給用のトナーを色ごとに収容する複数のトナーカートリッジと、複数の中間ホッパと、複数の現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記複数のトナーカートリッジ内のトナー量をそれぞれ検知するトナー量検知手段と、
前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されると、当該トナーカートリッジ以外の他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーを補給させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記トナーカートリッジの交換要請の表示を行う表示部を備え、
前記トナー量検知手段は、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへ所定量のトナーが補給されたのち、前記他のトナーカートリッジ内のトナー量を検知し、
前記制御手段は、前記トナー量検知手段によって、収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知された全てのトナーカートリッジについて、前記表示部に交換要請の表示を行わせることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
前記中間ホッパ内のトナー量を検知するホッパトナー量検知手段を有し、
前記制御手段は、前記ホッパトナー量検知手段によって前記中間ホッパ内のトナー量が所定量以上になったことを検知するまで、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへトナーを補給させるように制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
前記ホッパトナー量検知手段は、前記中間ホッパ内のトナー量が満杯になったか否かを検知し、
前記制御手段は、前記ホッパトナー量検知手段によって前記中間ホッパ内のトナー量が満杯になったことを検知するまで、前記他のトナーカートリッジから前記中間ホッパへトナーを補給させるように制御することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
前記制御手段は、画像形成処理中に、前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量よりも少なくなったことが検知されたとき、前記トナー量検知手段によって、前記複数のトナーカートリッジのうちの少なくとも１つのトナーカートリッジの収容するトナー量が所定量以上であることが検知されていれば、画像形成処理を継続させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。