JP2016133785A - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数色のトナー補給を１つの駆動源で実行する場合に最適に補給動作を実行できるトナー補給装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態の画像形成装置１は、エンプティセンサー８２５がサブホッパー８２のトナー残量の低下を検知すると、複数色それぞれのサブホッパー８２へのトナー補給を同時に実行させる。トナー制御部１２３は、サブホッパー８２を満杯とする容量に相当する第１閾値ＴＨ１に近い第２閾値ＴＨ２を記憶しており、エンプティ色に対するサブホッパー８２のトナー量が第２閾値ＴＨ２となったときに、サブホッパー８２へのトナー補給動作を停止する。
【選択図】図８

Description

本発明は、現像装置にトナーを好適に補給することのできるトナー補給装置、及び、当該トナー補給装置が装填される画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置には、像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像器と、補給用トナーを収容し且つ着脱交換可能なトナーボトル（トナー収容容器）と、補給用トナーを一時的に貯留するサブホッパー（トナー貯蔵部）とを備えたものがある。補給用トナーは、トナー収容容器の回転にてトナー貯蔵部に送られて一時的に貯留され、必要に応じてサブホッパーから現像器に供給される。

又、従来の画像形成装置の中には、現像装置内でトナー濃度を検出し、現像装置へのトナー補給量を色や機構による差異に基づいて補正しながら、各色毎に最適な補給量でトナーの補給制御を行う機能を備えたものがある（特許文献１参照）。又、１つの駆動源でトナー貯蔵装置内部の攪拌パドルの回転／非回転を制御して、効率的にトナーを攪拌する機構が提供されている（特許文献２参照）。

特開２００７−３０４５２４号公報 特開２００９−２４４４７８号公報

ところで、特許文献１におけるトナー補給制御装置のように、各色毎にトナー補給量を設定する場合、現像装置への補給量を最適に設定できることから、各色の現像装置においてトナーを過不足無く貯留できる。しかしながら、各色毎に補給量を制御するためには、現像装置への補給を実行させる駆動源を各色に設ける必要があり、装置の小型化及び省電力化の妨げとなる。一方、特許文献２における機構を設けたトナー供給装置においては、１つの駆動源で攪拌パドルを制御するものの、カラー印刷時においては全色の攪拌パドルを駆動させることとなる。従って、トナー補給機構を１つの駆動源とした場合に、当該攪拌パドルを制御する機構を適用したとしても、不足した色を満たすように補給した場合、不足していない色について過補給となり、トナー劣化やトナー詰まりを引き起こし、画像不良の原因となる。

このような問題を鑑みて、本発明は、複数色のトナー補給を１つの駆動源で実行する場合に最適に補給動作を実行できるトナー補給装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のトナー補給装置は、着脱自在の複数色のトナー収容容器からトナーを受ける複数色のトナー貯蔵部と、前記トナー貯蔵部に前記トナー収容容器から前記トナーを補給させる第１トナー補給部と、トナー画像を像担持体に形成する複数色の現像器に前記トナーを前記トナー貯蔵部より補給させる第２トナー補給部と、前記トナー貯蔵部のトナー量を検知する検知部と、装置内各部を制御する制御部とを備えたトナー補給装置において、前記制御部は、前記トナー貯蔵部のトナー量を満了とする第１閾値と、該第１閾値より少量となる第２閾値とを記憶しており、前記検知部からの信号に基づいて前記トナー貯蔵部が空であるものと判断したとき、前記第１トナー補給部による前記トナー貯蔵部へのトナー補給動作を開始し、前記トナー貯蔵部のトナー量が前記第２閾値以上となったときに、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を停止させることを特徴とする。

この画像形成装置において、前記第１トナー補給部が、単一の駆動源の駆動により、複数色の前記トナー貯蔵部それぞれに前記トナーを同時に補給するものである。

上記画像形成装置において、前記検出部の信号に基づいて空と判断された第１色のトナーを貯蔵するトナー貯蔵部を第１トナー貯蔵部とし、前記第１色以外の第２色のトナーを貯蔵するトナー貯蔵部を第２トナー貯蔵部としたとき、前記制御部は、前記第１閾値以上となる第３閾値を記憶しており、前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値以上となったときに、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を停止させるものとしても構わない。

そして、前記制御部は、前記第１トナー貯蔵部へ前記トナーを補給した際に最低補給量とする第４閾値を記憶しており、前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値以上となった場合であっても、前記第１トナー貯蔵部のトナー量が前記第４閾値より少ない場合は、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を継続させるものとしても構わない。

又、前記制御部は、前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第１トナー貯蔵部のトナー量が前記第２閾値以上となった場合であっても、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値より少ない場合は、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を継続させるものであっても構わない。

更に、前記制御部は、印刷枚数が所定枚数以上である場合に大量印刷であるものと判定し、前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値以上となった場合であっても、大量印刷であるものと判定した場合は、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を継続させるものであっても構わない。

又、上記の画像形成装置それぞれにおいて、装置内環境を検出する環境センサーを備えており、前記制御部は、前記環境センサーの検出結果に基づいて、前記トナー補給部によるトナー補給動作を停止させる閾値を設定するものであっても構わない。更に、トナー収容容器は、補給量（トナー搬送力）の少ないブローボトル式によるトナーボトルが好ましい。

本発明の画像形成装置は、上記トナー補給装置いずれかを備えており、該トナー補給装置から前記トナーが前記現像器に補給され、前記現像器によりトナー画像を像担持体に形成し、前記像担持体上のトナー画像を記録紙に転写して印字することを特徴とする。

本発明によると、複数色のトナー貯蔵部に同時にトナー収容容器からトナー補給する場合に、トナー貯蔵部が空と判定されたエンプティ色以外の色に対して、トナー貯蔵部への過剰補給（過補給）を制限できる。これにより、トナー収容容器及びトナー貯蔵部に過補給となって押しこまれるトナー量を低減し、トナー劣化又はトナー固化の発生を抑制し、結果、画像不良の発生を低減できる。又、エンプティ色以外の色に関してトナー貯蔵部への補給量が過剰とならないように制御部で監視することで、複数色のトナー同時補給動作において、トナー貯蔵部へのトナーの過補給を確実に制限できる。

又、トナー貯蔵部へのトナー補給量について最低補給量を指定することにより、トナー補給動作の回数を低減し、トナー補給部における駆動機構の耐久性を向上させるとともに、トナー補給時における動作音に基づく騒音を低減できる。大量印刷時においてトナー補給を継続できる構成とすることで、トナー補給動作の回数を低減し、トナー補給部における駆動機構の耐久性を向上させるとともに、トナー補給時における動作音に基づく騒音を低減できる。

は、本発明の基本構成となる画像形成装置の構成を示す外観斜視図である。 は、図１に示す画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。 は、トナーボトル及びサブホッパーの構成を示す斜視図である。 は、トナーボトルとサブホッパーの位置関係を示す要部断面図である。 は、トナーボトル、サブホッパー、及び現像器の構成を示す概略図である。 は、サブホッパーの動作説明図であって、（ａ）及び（ｂ）が、サブホッパーのトナー量が十分であるときの図であって、（ｃ）が、サブホッパー内のトナー量が不足したときの図である。 は、図１に示す画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。 は、第１の実施形態における画像形成装置における制御動作を示すフローチャートである。 は、複数色のうちの一色がトナーエンプティとなった状態の一例を示す図である。 は、第１の実施形態における画像形成装置の制御動作を説明するための図であって、（ａ）が、トナー補給開始後の状態を示し、（ｂ）が、トナーエンプティ色のトナーが第２閾値まで補給された状態を示す。 は、第１の実施形態における画像形成装置の制御動作を説明するための図であって、（ａ）が、トナーエンプティ色のトナーが満杯となった状態を示し、（ｂ）が、過補給が判断された状態を示す。 は、第２の実施形態における画像形成装置における制御動作を示すフローチャートである。 は、第２の実施形態における画像形成装置の制御動作を説明するための図であって、（ａ）が、トナーエンプティ色のトナーが補給最低量を超えていない状態を示し、（ｂ）が、トナーエンプティ色のトナーが補給最低量を超えた状態を示す。 は、第３の実施形態における画像形成装置における制御動作を示すフローチャートである。

＜本発明を実施するための形態における基本構成＞
以下、本発明の実施形態における基本構成につき、図面を参照しながら説明する。以下の図では、同一部分又は対応する部分に同一符号を付してある。又、本基本構成は、以下の各実施形態における構成において共通する構成を説明するものである。尚、以下の各実施形態を含め、本発明による画像形成装置は、例えば、コピー機や、コピー機能を備えたプリンター又は複合機などであっても構わない。

１．画像形成装置の構成
図１及び図２を参照して、画像形成装置１の構成について説明する。図１は、画像形成装置１の構成を示す外観斜視図であり、図２は、画像形成装置１の内部構成を示す概略構成図である。

画像形成装置１は、図１及び図２に示すように、記録紙に画像を印字する画像形成部２と、原稿から画像を読み取る画像読取部３とを備え、画像形成部２上方に画像読み取り部３を載置した構成を備える。又、画像形成装置１は、ユーザーに対して各種の表示を行うとともにユーザーによる入力操作を受け付ける操作パネル１１６を備えている。

画像読取部３は、原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナーを移動して読み取る公知のものである。原稿画像は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三色に色分解されて、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサにより電気信号に変換され、Ｒ・Ｇ・Ｂの画像データが得られる。画像読み取り部３で得られた各色成分の画像データは、後述の画像制御部１１（図７参照）において各種処理が行われて、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データに変換される。

画像形成部２は、画像データに基づくトナー画像を記録紙に転写する作像装置４と、作像装置４で記録紙に転写されたトナー画像を定着させる定着装置５と、画像を印刷するための記録紙を収納するとともに記録紙を給紙する給紙機構６と、定着装置５によりトナー画像が定着されて画像形成された記録紙を排紙する排紙機構７と、を備える。又、画像読取部３は、原稿からの画像を読み取るスキャナー装置３１と、スキャナー部３１の上部に設けられるとともにスキャナー装置３１に原稿を１枚ずつ搬送させる自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）３２とを備える。

画像形成部２内の中央部に位置する作像装置４は、像坦持体の一例である感光体上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する役割を担うものであり、中間転写ベルト４２、及びイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像機構４１を備えている。尚、図２では、説明の便宜上、各作像機構４１に、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

中間転写ベルト４２は、駆動ローラー４３と従動ローラー４４の間に張設され、従動ローラー４４が不図示のスプリングで図２の左方向へ付勢されることにより、中間転写ベルト４２に張力が与えられている。そして、転写駆動モータ（図示省略）からの動力伝達にて、駆動ローラー４３が反時計回りに回転する。中間転写ベルト４２にはポリカーボネート、ポリイミド、ポリイミドアミドなどの樹脂材料が使用される。中間転写ベルト４２のうち従動ローラー４４に巻き掛けられた部分の外周側には、転写ベルトクリーナ４２１が配置されている。転写ベルトクリーナ４２１は、中間転写ベルト４２上に残留する未転写トナーを除去するためのものであり、中間転写ベルト４２に当接している。

中間転写ベルト４２の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像機構４が所定間隔で配置されている。そして、それぞれ作像機構４１の感光体ドラム４５と、中間転写ベルト４２を挟んで対向する位置に、一次転写ローラー４６が配置されている。感光体ドラム４５の外周には、図２における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電器４７、現像器４８、一次転写ローラー４６及び感光体クリーナ４９が配置されている。

感光体ドラム４５は負帯電性のものであり、感光体モータ（図示省略）からの動力伝達にて、図２の時計方向に回転駆動するように構成されている。帯電器４７はローラー帯電式のものであり、該帯電器４７には、帯電用電源（図示省略）から所定のタイミングにて感光体帯電のための電圧が印加される。現像器４８は、負の極性を呈するトナーを利用して、感光体ドラム４５上に形成された静電潜像を反転現像にて顕在化させるものである。

一次転写ローラー４６は、中間転写ベルト４２の内周側に位置しており、中間転写ベルト４２の回転に伴って図２の反時計方向に回転する。中間転写ベルト４２と一次転写ローラー４６との間（当接部分）に、一次転写領域である一次転写ニップ部を構成している。感光体クリーナ４９は、感光体ドラム４５上に残留する未転写トナーを除去するものであり、感光体ドラム４５に当接している。４つの作像機構４１の下方には露光部５０が配置されている。露光部５０は、画像データに基づき、レーザービームにて各感光体ドラム４５に静電潜像を形成するものである。画像データは、位置ズレ補正のための補正を受けた後、記録紙の供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、露光部５０に設けられた発光ダイオードの駆動信号となっている。

中間転写ベルト４２のうち駆動ローラー４３に巻き掛けられた部分の外周側には、二次転写ローラー５１が配置されている。二次転写ローラー５１は、中間転写ベルト４２に当接していて、中間転写ベルト４２と二次転写ローラー５１との間（当接部分）が二次転写領域である二次転写ニップ部を形成している。二次転写ローラー５１は、中間転写ベルト４２の回転に伴って、又は二次転写ニップ部に挟持搬送される記録紙の移動に伴って図２の時計方向に回転する。

作像装置４は、帯電器４７で感光体ドラム４５表面を帯電させた後、露光部５０で画像データに応じた静電潜像を形成し、この静電潜像に現像器４８からのトナーを付着させて感光体ドラム４５表面にトナー像を形成する。感光体ドラム４５表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト４２が感光体ドラム４５と一次転写ローラー４６との間（一次転写ニップ部）を通過する時に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、中間転写ベルト４２上に１次転写される。感光体ドラム４５に残った未転写トナーは感光体クリーナ４９にて掻き取られ、感光体ドラム４５上から取り除かれる。そして、記録紙が二次転写ニップ部を通過する際に、重ね合わされた４色のトナー像が記録紙に一括して二次転写される。中間転写ベルト４２に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナ４２１にて掻き取られ、中間転写ベルト４２上から取り除かれて、廃トナーボックス（図示省略）に蓄えられる。

二次転写ローラー５１の上方に位置する定着装置５は、記録紙の搬送方向との直交方向に長い加熱ローラー５５、及び、加熱ローラー５５と平行状に延びる加圧ローラー５６を備えている。加圧ローラー５６は、加熱ローラー５５に当接していて、加熱ローラー５５と加圧ローラー５６との間（当接部分）が定着領域である定着ニップ部を形成している。二次転写ローラー５１における二次転写ニップ部を通過して未定着トナー像を載せた記録紙が、加熱ローラー５５と加圧ローラー５６との間の定着ニップ部を通過する際、加熱ローラー５５と加圧ローラー５６とが記録紙を加熱・加圧して、記録紙上の未定着トナー像を定着させる。

作像装置４の下方に位置する給紙装置６は、記録紙を収容する複数段（実施形態では２段）の給紙カセット、給紙カセット６１内の記録紙を１枚ずつ繰り出す繰り出しローラー６２、及び繰り出された記録紙を所定のタイミングにて二次転写ニップ部（二次転写領域）に搬送する一対のレジストローラー６３等を備えている。又、排紙機構７は、定着装置５でトナー像が定着された記録紙を装置外部に排紙させる排出ローラー７１と、排紙された記録紙を受ける排紙トレイ７２とを備えている。

各給紙カセット６１は画像形成部２の下部に着脱可能に配置されている。各給紙カセット６１内の記録紙は、対応する繰り出しローラー６２の回転にて、最上部のものから１枚ずつ搬送経路３０に送り出される。搬送経路３０は、給紙装置６の各給紙カセット６１から、両レジストローラー６３間のニップ部、及び作像装置４における二次転写ニップ部（二次転写領域）を経て、定着装置５の定着ニップ部に至る。そして、搬送経路３０は、定着装置５の定着ニップ部から一対の排出ローラー７１を介して画像形成部２上面の排紙トレイ７２にまで延びている。

２．トナー補給路の構成
画像形成装置１は、現像器４８にトナーを補給させるために、トナーボトル（トナー収容容器）８１を着脱可能としている。図２に示すように、中間転写ベルト４２の上方にはボトル収容室８０が設けられており、ボトル収容室８０内には、各現像器４８に供給される補給用トナーを収容するトナーボトル８１が着脱可能に配置されている。尚、図２では、説明の便宜上、ボトル収容室８０及びトナーボトル８１にも、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。このトナーボトル８１から現像器４８へのトナー補給路の詳細について、図３〜図５を参照して以下に説明する。

図３〜図５に示すように、作像機構４１の現像器４８には、トナーを一定量補給するサブホッパー（トナー貯蔵部）８２が設けられており、ここからジョイント８３を介して現像器４８に供給される。サブホッパー８２の上方には、トナーボトル８１が着脱自在に設けられている。サブホッパー８２内のトナー残量が少なくなると、トナーボトル８１からにトナーが供給される。トナーボトル８１内のトナーがなくなると、新しいトナーボトル８１と交換される。尚、図３では、説明の便宜上、トナーボトル８１及びサブホッパー８２にも、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

トナーボトル８１は、トナーを収納しているボトル部８１２と、供給口８１３ａが外周面に形成されたキャップ部８１３と、供給口８１３ａを開閉するシャッター部８１５とを有する。ボトル部８１２とキャップ部８１３とは相対的に回転可能に取り付けられている。キャップ部８１３の正面側にはトナーボトル８１を回転させるツマミ８１４が形成されている。この色別に設けられるトナーボトル８１のそれぞれのキャップ部８１３は、色別のサブホッパー８２が一体に構成された上面に載置されている。

トナーボトル８１の裏面側には、ボトル部８１２を回転させるボトル回転機構８１１が設けられている。ボトル回転機構８１１は、駆動源となるステッピングモータ８１１ａを備えており、不図示のギヤ機構を介してステッピングモータ８１１ａの回転力をトナーボトル８１に伝達させる。ボトル回転機構８１１でボトル部８１２を回転させると、ボトル部８１２内に収納されたトナーは、ボトル部８１２の内周面に形成された螺旋状溝８１７（第１トナー補給部）によって、キャップ部８１３の供給口８１３ａに導かれる。そして、トナーは供給口８１３ａからサブホッパー８２に落下供給される。

図４に示すように、トナーボトル８１のキャップ部８１３におけるキャップ部８１３の供給口８１３ａがサブホッパー８２の上部に位置する。サブホッパー８２内には、トナーの上面レベルを検出するフロート部材８２４が、軸８２４ａを中心として揺動自在に設けられている。そして、フロート部材８２４の下方には撹拌軸と共に回転するカム８２２が設けられており、カム８２２の回転によってフロート部材８２４は上下に揺動する。

一方、図５に示すように、現像器４８にはトナー濃度センサー４８１が設けられていて、現像器４８のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度となるようにサブホッパー８２の補給ローラー（第２トナー補給部）８２３が回転して現像器４８にトナーが補給される。尚、これら撹拌軸及び補給ローラー８２３はサブホッパー駆動機構８２１で駆動される。サブホッパー駆動機構８２１は、駆動源となるステッピングモータ８２１ａを備えており、不図示のギヤ機構を介してステッピングモータ８２１ａの回転力をサブホッパー８２に伝達させる。

次に、サブホッパー８２におけるフロート部材８２４の動作について、図６を参照して説明する。図４に示すように、フロート部材８２４の自由端側には浮体８２４ｂが設けられており、トナーの上面レベルに応じて上下動する。浮体８２４ｂの上面には磁石８２４ｃが設けられており、サブホッパー８２の外側面には、エンプティセンサー（第１検知部）８２５が取り付けられている。エンプティセンサー８２５としては、リードスイッチが用いられ、浮体８２４ｂの上面に設けられた磁石８２４ｃの位置に応じてＯＮ又はＯＦＦの信号が得られる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、サブホッパー８２内にトナーが十分にある場合は、フロート部材８２４及び磁石８２４ｃは上方に位置する。従って、エンプティセンサー８２５はＯＦＦ状態となる。一方、図６（ｃ）に示すように、サブホッパー８２内のトナー量が少なくなると、トナーの上面が低下し、フロート部材８２４及び磁石８２４ｃが下方に下がり、エンプティセンサー８２５がＯＮとなる。

エンプティセンサー８２５がＯＮになると、ボトル回転機構８１１が駆動してトナーボトル８１のボトル部８１２を所定時間（例えば１０秒間）回転させ、トナーボトル８１からサブホッパー８２内にトナーを供給する。サブホッパー８２にトナーボトル８１からトナーが補給されると、フロート部材８２４及び磁石８２４ｃが上方に上がるため、エンプティセンサー８２５はＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。ところが、トナーボトル８１にトナーがない場合には、ボトル部８１２を回転させてもサブホッパー８２内にトナーは補給されない。尚、カム８２２と補給ローラー８２３は共に、サブホッパー駆動機構８２１によって回転駆動するため、エンプティセンサー８２５の変化を確認するためにカム８２２を動作させた時、補給ローラー８２３も同時に回転することとなる。

他方、現像器４８には、二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサー（第２検知部）４８１（図５参照）が設けられている。そして、現像器４８内のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度を維持するように、サブホッパー駆動機構８２１によりサブホッパー８２の補給ローラー８２３を回転させて、現像器４８にトナーを補給する。例えば、トナー濃度の通常設定値が５％の場合、トナー濃度が４．５％以下となると、補給ローラー８２３が回転して、サブホッパー８２から現像器４８にトナー補給が行われる。そして、トナー濃度が５％になると、補給ローラー８２３の回転が停止する。

又、画像形成装置１は、トナーボトル８１を回転させたときに、エンプティセンサー８２５がＯＮ信号からＯＦＦ信号となれば、トナーボトル８１からサブホッパー８２にトナーが供給されたと認識するため、トナーボトル８１が新品に交換されたと判断する。又、補給ローラー８２３が１回転することで、所定グラム数のトナーを現像器４８に送るため、補給ローラー８２３の回転数により現像器４８に送るトナー量を管理することが出来る。そして、サブホッパー８２の容量が決まっているため、サブホッパー８２の容量以上にトナーを消費しても、トナー濃度センサー８２１により検出されたトナー濃度が低下していない場合は、トナーボトル８２が交換されていたものと判別できる。

３．制御ブロックの構成
画像形成装置１の各部動作を制御する制御ブロックについて、図７を参照して以下に説明する。図７に示すように、画像形成装置１は、画像データを処理する画像制御部１１と、画像形成を全般的に処理するエンジン制御部１２とからなる制御系を備えている。そして、画像制御部１１は、シリアル通信により、エンジン制御部１２との通信を実行する。即ち、画像制御部１１は、画像バスを介して画像データをエンジン制御部１２に提供するとともに、装置内の環境状態や記録紙の用紙サイズ等に応じて、記録紙の搬送速度を決定し、エンジン制御部１２に通知する。

画像制御部１１は、記憶媒体であるＲＡＭ１１２、ハードディスク装置（ＨＤＤ）等からなる記憶部１１３、画像読取部３、ＦＡＸインターフェース（ＩＦ）１１５、及び操作パネル１１６等を制御する。又、画像制御部１１は、ネットワーク回線を介して、装置外部の端末装置１１７と通信し、データの授受を実行する。画像制御部１１は、画像読取部３、ＦＡＸインターフェース１１５、及び端末装置１１７それぞれからデータを受信すると、ＲＡＭ１１２及び記憶部１１３を活用して、印字用の画像データを生成して、エンジン制御部１２に転送する。

ＲＡＭ１１２は、転送速度の点で優れており、又、記憶部１１３を構成するハードディスク装置は、転送速度はＲＡＭ１１２よりも劣るものの、記憶容量の点では有利な記憶媒体である。ＦＡＸインターフェース１１５は、通信回線を介して外部のファクシミリ装置と画像データのファクシミリ送受信を実行する。又、操作パネル１１６は、表示部を構成するタッチパネルと、押しボタン部とを備え、ユーザーに対して表示を行うとともに、ユーザーから入力操作を受け付ける。

エンジン制御部１２は、温度センサー１１８及び湿度センサー１１９からの検出信号が入力されて、装置内環境を認識する。即ち、エンジン制御部１２は、温度センサー１１８からの検出信号により装置内温度を認識するとともに、湿度センサー１１９からの検出信号により装置内湿度を認識すると、認識した温湿度に基づいて、各部の制御パラメーターを変更する。又、エンジン制御部１２は、作像制御部１２０、定着制御部１２１、搬送制御部１２２、及びトナー制御部１２３と通信し、画像形成部２内の各部の動作を制御する。

作像制御部１２０は、作像機構４１、駆動ローラー４３、一次転写ローラー４６、及び露光部５０それぞれの駆動を制御することで、中間転写ベルト４２にトナー像を形成させ、更に二次転写ローラー５１の駆動を制御することで、中間転写ベルト４２のトナー像を記録紙に転写させる。定着制御部１２１は、加熱ローラー５５及び加圧ローラー５６それぞれの駆動を制御することで、記録紙上のトナー像を定着させる。搬送制御部１２２は、給紙機構６及び排紙機構７を含む搬送経路３０における各部品を駆動させることで、記録紙の搬送動作を制御する。

トナー制御部１２３は、トナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給動作や、サブホッパー８２から現像器４８へのトナー補給動作を制御する。トナー制御部１２３は、ボトル回転機構８１１のステッピングモータ８１１ａ、及びサブホッパー駆動機構８２１のステッピングモータ８２１ａに制御信号を与える一方で、現像器４８のトナー濃度センサー４８１、及びサブホッパー８２のエンプティセンサー８２５からの信号を受ける。従って、トナー制御部１２３は、トナー濃度センサー４８１からの信号を受けて、サブホッパー８２からのトナー補給を実行させる一方で、エンプティセンサー８２５からの信号を受けて、トナーボトル８１からのトナー補給を実行させる。

以下の各実施形態は、上述した画像形成装置１を基本構成とする画像形成装置を説明するものであり、トナー補給動作について、より詳細に説明するものである。よって、以下の各実施形態では、画像形成装置におけるトナー補給動作を中心に、その詳細について説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態の画像形成装置について、以下に、図面を参照して説明する。図８は、本実施形態のトナー補給制御を示すフローチャートである。尚、本実施形態の画像形成装置の構成については、上述の基本構成で示した構成となるため、以下では、トナー補給動作について説明する。

本実施形態の画像形成装置１は、画像制御部１１からの画像データに基づいて、エンジン制御部１２が、作像制御部１２０、定着制御部１２１、及び搬送制御部１２２を通じて、画像形成部２の各部を動作させて、印字処理を行うと、トナー制御部１２３が、サブホッパー駆動機構８２１を駆動させて、現像器４８へのトナー補給を実行させる。サブホッパー駆動機構８２１が駆動することで、サブホッパー８２内の補給ローラー８２３が回転して、サブホッパー８２内のトナーが現像器４８へ補給される。

このとき、トナー制御部１２３は、図８のフローチャートに従って動作することで、トナーボトル８１からサブホッパー８２に対するトナー補給を実行する。以下では、このトナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給動作について、図８〜図１０を参照にして説明する。尚、トナー制御部１２３は、後述する第１〜第３閾値ＴＨ１〜ＴＨ３を記憶しており、第１〜第３閾値ＴＨ１〜ＴＨ３それぞれとサブホッパー８２内のトナー量を比較することで、サブホッパー８２へのトナー補給動作を制御する。

図８に示すように、トナー制御部１２３は、補給ローラー８２３とともにカム８２２を回転させることで、エンプティセンサー８２５からＯＮ信号が入力されたか否かを確認する（Ｓ１０１）。ＹＭＣＫ各色のうちの少なくとも一つのエンプティセンサー８２５からＯＮ信号が入力されると（Ｓ１０１でＹｅｓ）、トナー制御部１２３は、サブホッパー８２のトナー量に不足が生じていると判断し、トナーボトル回転機構８１１を駆動させて、サブホッパー８２へのトナー補給を実行させる（Ｓ１０２）。

即ち、図９に示すように、ＹＭＣＫ各色のうちの少なくとも一色（図９の例では、マゼンダ）について、サブホッパー８２内のトナー量がトナーエンプティとなる量（以下、『エンプティ量Ｅ１』とする）を下回ると、当該サブホッパー８２内のエンプティセンサー８２５がＯＮ信号を出力する。これにより、トナー制御部１２３が、トナーボトル回転機構８１１を駆動して、ＹＭＣＫ全色のトナーボトル８１を回転させ、ＹＭＣＫ全色のトナーを各色のサブホッパー８２へ補給する。尚、トナー制御部１２３は、例えば、サブホッパー８２内の補給ローラー８２３の回転数とトナーボトル８１の回転数に基づいて、ＹＭＣＫ各色に対するサブホッパー８２内のトナー量を算出している。

トナー制御部１２３は、トナー補給動作を実行させると、トナーエンプティとなった色（以下、「エンプティ色」とする）について、サブホッパー８２内のトナー量が、サブホッパー８２を満杯とする容量に相当する第１閾値ＴＨ１に近い第２閾値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）に到達したか否かを確認する（Ｓ１０３）。図１０（ａ）の例に示すように、エンプティ色（図１０（ａ）の例では、マゼンダ）におけるサブホッパー８２内のトナー量が第２閾値ＴＨ２を下回っている場合は（Ｓ１０３でＮｏ）、トナー補給動作を継続させる。

エンプティ色におけるサブホッパー８２内のトナー量が第２閾値ＴＨ２以上となった場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、トナー制御部１２３は、エンプティ色以外の色について、サブホッパー８２へのトナー補給量が過補給となっているか否かを確認する（Ｓ１０４）。即ち、トナー制御部１２３は、サブホッパー８２内のトナー量が過補給と判定される第３閾値ＴＨ３（ＴＨ３≧ＴＨ１）に到達したか否かを確認することで、サブホッパー８２への過補給が発生している色の有無を確認する。第３閾値ＴＨ３は、例えば、サブホッパー８２を満杯とするトナー量ＴＨ１に、トナーボトル８１の供給口８１３ａとサブホッパー８２との連結部分の容量を加えた値である。

ＹＭＣＫ全色においてサブホッパー８２への過補給が確認されなかった場合（Ｓ１０４でＮｏ）、トナー制御部１２３は、エンプティ色におけるサブホッパー８２内のトナー量が、サブホッパー８２を満杯とする容量に相当する第１閾値ＴＨ１に到達したか否かを確認する（Ｓ１０５）。即ち、図１０（ａ）の例に示すように、ＹＭＣＫ全色において、サブホッパー８２内のトナー量が第３閾値ＴＨ３を下回っているとき、トナー制御部１２３は、サブホッパー８２で過補給がないものと判定して、Ｓ１０５における判定動作に移行する。そして、エンプティ色におけるサブホッパー８２内のトナー量が第１閾値ＴＨ１を下回っている場合（Ｓ１０５でＮｏ）、Ｓ１０４における判定動作に移行する。

サブホッパー８２でトナー過補給が確認された場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、又は、エンプティ色のサブホッパー８２が満量となった場合（Ｓ１０５でＹｅｓ）、トナー制御部１２３は、トナーボトル回転機構８１１を停止して、トナー補給動作を停止させる（Ｓ１０６）。即ち、図１１（ａ）の例に示すように、トナー制御部１２３は、サブホッパー８２内のトナー量が第３閾値ＴＨ３となる色（図１１（ａ）の例では、ブラック）を確認すると、Ｓ１０６に移行してトナー補給動作を停止させる。又、図１１（ｂ）の例に示すように、トナー制御部１２３は、エンプティ色以外の色（図１１（ａ）では、イエロー、シアン、ブラック）に対するサブホッパー８２について過補給に至ることなく、エンプティ色（図１１（ａ）の例では、マゼンダ）におけるサブホッパー８２内のトナー量が第１閾値ＴＨ１以上となったことを確認すると、Ｓ１０６に移行してトナー補給動作を停止させる。

尚、本実施形態において、トナー制御部１２３は、温度センサー１１８で検出された装置内温度と、湿度センサー１１９で検出された装置内湿度とを、エンジン制御部１２を通じて認識できる。そして、トナー制御部１２３は、温度センサー１１８及び湿度センサー１１９の検出結果に基づいて、装置内温度又は装置内湿度が高くなる場合に、第２閾値ＴＨ２を小さく設定することで、エンプティ色以外の色における過補給を抑制し、トナー固化や劣化を防止するものとしてもよい。又、トナー制御部１２３は、装置内温度又は装置内湿度が高くなる場合に、第３閾値ＴＨ３を小さく設定することでも、エンプティ色以外の色における過補給を抑制し、トナー固化や劣化を防止できる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態の画像形成装置について、以下に、図面を参照して説明する。図１２は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー補給制御を示すフローチャートである。尚、図１２において、図８におけるフローチャートと同一の動作ステップについては同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置１は、サブホッパー８２へのトナー補給動作において、第１の実施形態における制御動作に、エンプティ色に対するサブホッパー８２へのトナー補給量が少量であるか否かを判定する動作を更に追加したものである。即ち、本実施形態の画像形成装置１におけるトナー補給動作は、第１の実施形態における画像形成装置による図８に示す動作フローに対して、エンプティ色のサブホッパー８２のトナー量が補給最低量ＴＨ４（Ｅ１＜ＴＨ４＜ＴＨ１）を超えたか否かを判断する動作を追加したものである。よって、以下では、補給最低量を超えたことを判定するための動作ステップについて、図１２及び図１３を参照して、詳細に説明する。尚、トナー制御部１２３は、第１の実施形態と同様、第１〜第３閾値ＴＨ１〜ＴＨ３と共に第４閾値ＴＨ４を記憶している。

本実施形態の画像形成装置１は、第１の実施形態と同様、サブホッパー８２のトナー量がエンプティ量Ｅ１を下回ると、トナーボトル回転機構８１１を駆動して、サブホッパー８２へのトナー補給を開始する（Ｓ１０１〜Ｓ１０２）。トナー制御部１２３は、トナー補給を開始すると、ＹＭＣＫ全色について、サブホッパー８２への過補給の有無を確認する（Ｓ２０１）。そして、ＹＭＣＫ全色について、サブホッパー８２のトナー量が第３閾値ＴＨ３より下回っており、過補給がないものと判定した場合（Ｓ２０１でＮｏ）、エンプティ色におけるサブホッパー８２内のトナー量が第２閾値ＴＨ２に到達したか否かを判定する（Ｓ１０３）。

一方、トナー制御部１２３が、サブホッパー８２のトナー量が第３閾値ＴＨ３に到達する色を確認すると（Ｓ２０１でＹｅｓ）、エンプティ色におけるサブホッパー８２のトナー補給量が少量であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。即ち、トナー制御部１２３は、エンプティ色のサブホッパー８２のトナー量が、補給最低量となる第４閾値ＴＨ４に到達したか否かを判定する。このとき、図１３（ａ）の例に示すように、エンプティ色（図１３（ａ）の例では、マゼンダ）におけるサブホッパー８２のトナー量が第４閾値ＴＨ４を下回っている場合（Ｓ２０２でＮｏ）、Ｓ１０３における判定動作に移行する。尚、Ｓ１０３において、エンプティ色におけるサブホッパー８２のトナー量が第２閾値ＴＨ２を下回っている場合（Ｎｏ）、Ｓ２０１における判定動作に移行する。

又、図１３（ｂ）の例に示すように、エンプティ色（図１３（ｂ）の例では、マゼンダ）におけるサブホッパー８２のトナー量が第４閾値ＴＨ４以上となる場合（Ｓ２０２でＹｅｓ）、Ｓ１０６に移行してトナー補給動作を停止させる。このように動作することで、エンプティ色のサブホッパー８２に補給最低量となるトナー量を確保できるため、トナー補給動作を無駄に繰り返すことがなく、更には、エンプティ色以外の色で発生する過補給を少量に抑制できる。

尚、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、トナー制御部１２３は、温度センサー１１８で検出された装置内温度と、湿度センサー１１９で検出された装置内湿度とを、エンジン制御部１２を通じて認識できる。そして、本実施形態において、トナー制御部１２３は、装置内温度又は装置内湿度が高くなる場合に、第２閾値ＴＨ２及び第３閾値ＴＨ３以外に、第４閾値ＴＨ４を小さく設定することでも、エンプティ色以外の色における過補給を抑制し、トナー固化や劣化を防止できる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態の画像形成装置について、以下に、図面を参照して説明する。図１４は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー補給制御を示すフローチャートである。尚、図１４において、図１２におけるフローチャートと同一の動作ステップについては同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置１は、サブホッパー８２へのトナー補給動作において、第２の実施形態における制御動作に、大量印刷動作を実行しているか否かを判定する動作を更に追加したものである。即ち、本実施形態の画像形成装置１におけるトナー補給動作は、第２の実施形態における画像形成装置による図１２に示す動作フローに対して、残りの印刷枚数が所定枚数Ｐｔｈを上回っているか否かを判断する動作を追加したものである。よって、以下では、大量印刷を判定するための動作ステップについて、図１４を参照して、詳細に説明する。

本実施形態の画像形成装置１は、第２の実施形態と異なり、Ｓ１０２でトナー補給を開始すると、大量印刷を実行しているか否かについて判定する（Ｓ３０１）。トナー制御部１２３は、トナー補給を開始すると、エンジン制御部１２を通じて残り印刷枚数を確認し、残り印刷枚数が所定枚数Ｐｔｈより多いか否かを判定する。そして、残り印刷枚数が所定枚数Ｐｔｈ以下となる場合（Ｓ３０１でＮｏ）、Ｓ２０１における過補給の有無の判定動作に移行し、第２の実施形態と同様の制御動作を実行する。

又、残り印刷枚数が所定枚数Ｐｔｈを上回っている場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、エンプティ色におけるサブホッパー８２内のトナー量が、第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを確認する（Ｓ３０２）。そして、エンプティ色におけるサブホッパー８２内のトナー量が第１閾値ＴＨ１を下回っている場合（Ｓ３０２でＮｏ）、Ｓ３０１における判定動作に移行する。一方、エンプティ色のサブホッパー８２が満量となった場合（Ｓ３０２でＹｅｓ）、トナー制御部１２３は、トナーボトル回転機構８１１を停止して、トナー補給動作を停止させる（Ｓ１０６）。これにより、本実施形態では、大量印刷時においてトナー消費量が多い場合に、サブホッパー８２へのトナー補給回数を抑制することができ、駆動機構の耐久性劣化を抑制するとともに、駆動音による騒音を低減できる。

尚、本実施形態においても、第２の実施形態と同様、トナー制御部１２３は、温度センサー１１８で検出された装置内温度と、湿度センサー１１９で検出された装置内湿度とを、エンジン制御部１２を通じて認識できる。そして、本実施形態において、トナー制御部１２３は、装置内温度又は装置内湿度が高くなる場合に、第２〜第４閾値ＴＨ２〜ＴＨ４以外に、例えば、所定枚数Ｐｔｈを多く設定することでも、エンプティ色以外の色における過補給を抑制し、トナー固化や劣化を防止できる。

上記各実施形態において、補給量（トナー搬送力）の少ないブローボトル式によるトナーボトルによりトナーが補給されるものとしたが、サブホッパーを備える構成であれば、トナーボトル以外のトナーカートリッジからサブホッパーにトナーを補給するものであっても構わない。又、第１〜第４閾値ＴＨ２〜ＴＨ４及び所定枚数Ｐｔｈを操作部１１６により指定するものとしても構わない。更に、本願発明における画像形成装置として、コピー機能、スキャナー機能、プリンター機能、ファックス機能を有するＭＦＰ（Multifunction Peripheral）であっても構わないし、プリンター、コピー機、ファクシミリ等であっても構わない。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
３ 画像読取部
４ 作像装置
５ 定着装置
６ 給紙機構
７ 排紙機構
１１ 画像制御部
１２ エンジン制御部
３１ スキャナー装置
３２ 自動原稿搬送装置
４１ 作像機構
４２ 中間転写ベルト
４３ 駆動ローラー
４４ 従動ローラー
４５ 感光体ドラム
４６ 一次転写ローラー
４７ 帯電器
４８ 現像器
４９ 感光体クリーナ
５０ 露光部
５１ 二次転写ローラー
５５ 加熱ローラー
５６ 加圧ローラー
６１ 給紙カセット
６２ 繰り出しローラー
６３ レジストローラー
７１ 排出ローラー
７２ 排紙トレイ
８０ ボトル収容室
８１ トナーボトル
８２ サブホッパー
１１２ ＲＡＭ
１１３ 記憶部
１１４ 画像データ生成部
１１５ ＦＡＸインターフェース
１１７ 端末装置
１１８ 温度センサー
１１９ 湿度センサー
１２０ 作像制御部
１２１ 定着制御部
１２２ 搬送制御部
１２３ トナー制御部
１６１ 棒グラフ（トナー残量表示）
１６２ メッセージ（トナーエンプティ表示）
４２１ 転写ベルトクリーナ
４８１ トナー濃度センサー
８１１ ボトル回転機構
８１１ａ ステッピングモータ
８１２ ボトル
８１３ キャップ部
８１３ａ 供給口
８１４ ツマミ
８１５ シャッター部
８１７ 螺旋状溝
８２１ サブホッパー駆動機構
８２１ａ ステッピングモータ
８２２ カム
８２３ 補給ローラー
８２４ フロート部材
８２４ａ 軸
８２４ｂ 浮体
８２４ｃ 磁石
８２５ エンプティセンサー

Claims (8)

1. 着脱自在の複数色のトナー収容容器からトナーを受ける複数色のトナー貯蔵部と、前記トナー貯蔵部に前記トナー収容容器から前記トナーを補給させる第１トナー補給部と、トナー画像を像担持体に形成する複数色の現像器に前記トナーを前記トナー貯蔵部より補給させる第２トナー補給部と、前記トナー貯蔵部のトナー量を検知する検知部と、装置内各部を制御する制御部とを備えたトナー補給装置において、
   前記制御部は、前記トナー貯蔵部のトナー量を満了とする第１閾値と、該第１閾値より少量となる第２閾値とを記憶しており、
   前記検知部からの信号に基づいて前記トナー貯蔵部が空であるものと判断したとき、前記第１トナー補給部による前記トナー貯蔵部へのトナー補給動作を開始し、
   前記トナー貯蔵部のトナー量が前記第２閾値以上となったときに、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を停止させることを特徴とするトナー補給装置。
2. 前記第１トナー補給部が、単一の駆動源の駆動により、複数色の前記トナー貯蔵部それぞれに前記トナーを同時に補給することを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
3. 前記検出部の信号に基づいて空と判断された第１色のトナーを貯蔵するトナー貯蔵部を第１トナー貯蔵部とし、前記第１色以外の第２色のトナーを貯蔵するトナー貯蔵部を第２トナー貯蔵部としたとき、
   前記制御部は、前記第１閾値以上となる第３閾値を記憶しており、
   前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値以上となったときに、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置。
4. 前記制御部は、前記第１トナー貯蔵部へ前記トナーを補給した際に最低補給量とする第４閾値を記憶しており、
   前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値以上となった場合であっても、前記第１トナー貯蔵部のトナー量が前記第４閾値より少ない場合は、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を継続させ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. 前記制御部は、前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第１トナー貯蔵部のトナー量が前記第２閾値以上となった場合であっても、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値より少ない場合は、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を継続させることを特徴とする請求項３又は４に記載のトナー補給装置。
6. 前記制御部は、印刷枚数が所定枚数以上である場合に大量印刷であるものと判定し、
   前記第１トナー補給部による補給動作を開始した後、前記第２トナー貯蔵部のトナー量が前記第３閾値以上となった場合であっても、大量印刷であるものと判定した場合は、前記第１トナー補給部によるトナー補給動作を継続させることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のトナー補給装置。
7. 装置内環境を検出する環境センサーを備えており、
   前記制御部は、前記環境センサーの検出結果に基づいて、前記トナー補給部によるトナー補給動作を停止させる閾値を設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトナー補給装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のトナー補給装置を備えており、該トナー補給装置から前記トナーが前記現像器に補給され、前記現像器によりトナー画像を像担持体に形成し、前記像担持体上のトナー画像を記録紙に転写して印字することを特徴とする画像形成装置。

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