JP2017198871A - トナー補給装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の異常が誤検知されることなく正確に検知される、トナー補給装置、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー検知センサ８６の検知結果に基いてトナー容器３２Ｙからサブホッパ８１に向けてトナーが排出された場合に、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けて補給された累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているかを判別するとともに、その累積のトナー補給量をリセットする。そして、累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているものと判別された場合には、装置の異常を報知する。所定値をＡとして、新品のトナー容器３２Ｙがセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量をＢとして、トナーが所定の高さＨ１に達しているときのサブホッパ８１内のトナー量をＣとして、サブホッパ８１の容量をＤとしたときに、Ｃ＞Ａ＞Ｂ、Ｄ＞Ｂ＋Ｃなる関係が成立するように構成されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、トナー容器に収容されたトナーをサブホッパを介して現像装置に向けて補給するトナー補給装置と、それを備えた画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置に設置されるトナー補給装置において、トナー容器から排出されたトナーをサブホッパに貯留して、サブホッパに貯留されたトナーを現像装置に向けて補給するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、特許文献１におけるトナー補給装置は、サブホッパに、トナー検知センサ（センサ）が設置されている。そして、そのトナー検知センサが、その位置（高さ）にトナーがないことを検知すると、ボトル状のトナー容器（トナーボトル）が所定方向に回転駆動されて、トナー容器からサブホッパに向けてトナーが供給される。
また、現像装置に収容された現像剤のトナー濃度が低下した状態が磁気センサなどによって検知されると、サブホッパに設置された搬送スクリュが回転駆動されて、サブホッパから現像装置に向けてトナーが補給される。

一方、特許文献１には、サブホッパから現像装置に向けて補給されたトナー補給量の積算値（累積のトナー補給量）を検知して、トナー容器からサブホッパにトナーが排出されるたびに、その積算値をリセット（クリア）するように制御するとともに、その積算値が一定値を超えた場合に、トナー補給装置に異常が生じたものとして、その旨を報知するとともに、画像形成動作を停止するように制御する技術が開示されている。

特許文献１に開示されたトナー補給装置は、トナー容器からサブホッパにトナーが排出されるたびに、サブホッパから現像装置に向けて補給されたトナー補給量の積算値（累積のトナー補給量）が一定値を超えていないかを判別して、その積算量が一定値を超えた場合にトナー補給装置に異常が生じたものとしているため、トナー補給装置の異常を把握してそれによるトラブルを未然に防止する効果が期待できる。
しかし、新品のトナー容器がトナー補給装置にセットされて、そのトナー容器の回転駆動が開始される前に、開栓された状態のトナー容器からサブホッパに向けてある程度の量のトナーが自然に流れ込んでしまった場合などに、サブホッパから現像装置に向けて補給されたトナー補給量の積算値が一定値を超えてしまうものと判別してしまい、トナー補給装置に異常がないにも関わらず、異常があるものと誤検知してしまうことがあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の異常が誤検知されることなく正確に検知される、トナー補給装置、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明におけるトナー補給装置は、トナー容器から排出されたトナーが貯留されて、貯留されたトナーを現像装置に向けて補給するサブホッパと、前記サブホッパに貯留されたトナーが、所定の高さに達していない状態を検知するトナー検知センサと、を備え、前記トナー検知センサによって前記サブホッパに貯留されたトナーが前記所定の高さに達していない状態が検知されたときに、前記トナー容器から前記サブホッパに向けてトナーが排出されるように制御され、前記現像装置に収容された現像剤中のトナー濃度が所定値に達していない状態が直接的又は間接的に検知されたときに、前記サブホッパから前記現像装置に向けてトナーが補給されるように制御され、前記サブホッパから前記現像装置に向けて補給された累積のトナー補給量を検知する累積トナー補給量検知手段を備え、前記トナー検知センサの検知結果に基いて前記トナー容器から前記サブホッパに向けてトナーが排出された場合に、前記累積トナー補給量検知手段によって検知された累積のトナー補給量が所定値に達しているかを判別するとともに、当該累積のトナー補給量をリセットし、当該累積のトナー補給量が所定値に達しているものと判別された場合には、装置の異常を報知し、前記所定値をＡとして、新品の前記トナー容器がセットされたときに前記サブホッパに流れ込むトナー量をＢとして、前記サブホッパに貯留されたトナーが所定の高さに達しているときの前記サブホッパ内のトナー量をＣとして、前記サブホッパの容量をＤとしたときに、
Ｃ＞Ａ＞Ｂ
Ｄ＞Ｂ＋Ｃ
なる関係が成立するように構成されたものである。

本発明によれば、装置の異常が誤検知されることなく正確に検知される、トナー補給装置、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 トナー補給装置を示す全体構成図である。 作像部を示す断面図である。 トナー補給装置でおこなわれる制御を示すフローチャートである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１〜図３にて、画像形成装置１００における全体の構成・動作について説明する。
図１は画像形成装置としてのプリンタを示す構成図であり、図２はそのトナー補給装置（粉体補給装置）を示す構成図であり、図３は作像部を示す拡大図である。
図１に示すように、画像形成装置本体１００の上方にある設置部３１（トナー容器受台）には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つの略筒状のトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ（粉体容器）が着脱可能（交換可能）に載置されている。また、各トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの下方には、それぞれ、トナー補給装置のサブホッパ８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋが配設されている。
また、設置部３１の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。その中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。

図３を参照して、イエローに対応した作像部６Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部、等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明をおこなうことにする。

図３を参照して、像担持体としての感光体ドラム１Ｙは、モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光部７（書込み部）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１Ｙ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様におこなわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ 、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング部１０等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ１２の回転駆動によって図１の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ 、１Ｍ 、１Ｃ 、１Ｋ との間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ 、１Ｍ 、１Ｃ 、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対２８（タイミングローラ対）に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、トナー補給装置９０の構成・動作について、簡単に説明する。
トナー補給装置９０は、設置部３１に設置されたトナー容器３２Ｙを所定方向（図２の矢印方向である。）に回転駆動して、トナー容器３２Ｙ内に収容されたトナーを容器外に排出して、サブホッパ８１を介して現像装置５Ｙに導くためのものであって、トナー補給経路（トナー搬送経路）を形成している。
なお、図２は、理解を容易にするために、トナー容器３２Ｙ、トナー補給装置９０、現像装置５Ｙの配置方向などを変えて図示している。実際には、図２において、トナー容器３２Ｙとトナー補給装置９０の一部との長手方向が紙面垂直方向になるように配設されている（図１を参照できる。）。また、搬送管９６の配置も簡略化して図示している。

画像形成装置本体１００の設置部３１に設置された各トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内のトナーは、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給装置を経て適宜に各現像装置内に補給される。４つのトナー補給装置は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
詳しくは、トナー容器３２Ｙが装置本体１００の設置部３１にセットされると、トナー容器３２Ｙのボトル・ギア３７Ｙが装置本体１００の駆動ギア１１０に噛合するとともに、キャップ受部９１のキャップ開閉チャック９２によってトナー容器３２Ｙからキャップ３４Ｙ（トナー排出口Ｃを塞ぐための部材である。）が取り外される。これにより、トナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｃ（開口部）が開放されて、トナー容器３２Ｙ内に収容されたトナーの排出が可能になる。

一方、トナー補給装置９０において、開放されたトナー排出口Ｃの下方には、サブホッパ８１（貯留部）が設けられている。サブホッパ８１の底部にはトナー搬送部８２の一端側が接続されている。トナー搬送部８２の他端側は、現像装置５Ｙに接続されている。
このように構成されたトナー補給装置９０において、駆動モータ１１５によって駆動ギア１１０が駆動されるとトナー容器３２Ｙの容器本体３３Ｙが図２の矢印方向に回転駆動されて、トナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｃからトナーが排出される。トナー容器３２Ｙから排出されたトナーは、落下経路部を落下してサブホッパ８１に貯留される。サブホッパ８１に貯留されたトナーは、アジテータ８４によって撹拌されながら第１搬送スクリュ８３によって図２の紙面垂直方向に搬送される。そして、第１搬送スクリュ８３によって搬送されたトナーは、底部に形成された開口部からトナー搬送部８２に流入される。そして、トナー搬送部８２に流入されたトナーは、駆動モータ８７によって回転駆動される第２搬送スクリュ８５によってトナー搬送部８２内を搬送されて、トナー搬送部８２から排出された後に搬送管９６を介して現像装置５Ｙ内に補給される。すなわち、トナー容器３２Ｙ内のトナーは、図２中の破線矢印方向に搬送されることになる。

次に、図３にて、作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙに対向する現像ローラ５１Ｙ、現像ローラ５１Ｙに対向するドクターブレード５２Ｙ、現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙ内に配設された２つの搬送スクリュ５５Ｙ、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５６Ｙ、等で構成される。現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤（現像剤）が収容されている。

このように構成された現像装置５Ｙは、次のように動作する。
現像ローラ５１Ｙのスリーブは、図３の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤は、スリーブの回転にともない現像ローラ５１Ｙ上を移動する。
ここで、現像装置５Ｙ内の現像剤は、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー容器３２Ｙに収容されているトナーが、トナー補給装置９０を介して現像剤収容部５４Ｙ内に補給される。

その後、現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュ５５Ｙによって、現像剤とともに混合・撹拌されながら、２つの現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙを循環する（図３の紙面垂直方向の長手方向の移動である。）。そして、現像剤中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５１Ｙ上に担持される。
現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤は、図３中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤は、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５１Ｙ上に残った現像剤はスリーブの回転にともない現像剤収容部５３Ｙの上方に達して、この位置で現像ローラ５１Ｙから離脱される。

次に、図２を用いて、トナー容器３２Ｙについての説明と、それに付随するトナー補給装置９０についての説明と、をおこなう。
トナー容器３２Ｙは、主として、容器本体３３Ｙと、そのトナー排出口Ｃに着脱可能に設けられたキャップ３４Ｙ（栓部材）と、で構成される。
容器本体３３Ｙの頭部には、容器本体３３Ｙと一体的に回転するボトル・ギア３７Ｙと、トナー排出口Ｃと、が設けられている。ボトル・ギア３７Ｙは、装置本体１００の駆動ギア１１０と噛合して容器本体３３Ｙを所定方向に回転駆動するためのものである。また、トナー排出口Ｃは、容器本体３３Ｙ内に収容されたトナー（粉体）をサブホッパ８１に向けて排出するためのものである。
容器本体３３Ｙには、外周面から内周面にかけて、螺旋状の突起３３ａが設けられている。この螺旋状の突起３３ａは、容器本体３３Ｙを回転駆動してトナー排出口Ｃからトナーを排出するためのものである。
なお、このように構成された容器本体３３Ｙは、ボトル・ギア３７Ｙとともにブロー成形にて製造することができる。

一方、トナー補給装置９０のキャップ受部９１は、設置部３１（トナー補給装置９０）に設置された状態のトナー容器３２Ｙの頭部を覆うように設けられている。
キャップ受部９１には、トナー容器３２Ｙの着脱動作に連動してキャップ３４Ｙの開閉動作をおこなうキャップ開閉チャック９２や、キャップ開閉チャック９２を駆動する開閉駆動部や、サブホッパ８１、等が設けられている。そして、設置部３１上に載置されたトナー容器３２Ｙがキャップ受部９１に向けてスライド移動されて、キャップ３４Ｙがキャップ開閉チャック９２の位置に達すると、さらにトナー容器３２Ｙをスライド移動させて押し込む動作に連動して、キャップ開閉チャック９２がキャップ３４Ｙを挟んだ状態でトナー排出口Ｃからキャップ３４Ｙを離脱させるように開閉駆動部が稼働する。これにより、トナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｃが開放された状態になって、トナー排出口Ｃからのトナー排出が可能になる。また、このようなトナー容器３２Ｙの装着動作に連動して、ロック機構が稼働してトナー容器３２Ｙの頭部側が設置部３１から取り外されないようにロックされる。このとき、トナー容器３２Ｙは、トナー補給装置９０（設置部３１）に対して、そのトナー排出口Ｃ（頭部）の側が回転可能に固定される。また、トナー容器３２Ｙの容器本体３３Ｙは、設置部３１上において回転可能に保持されることになる。
なお、設置部３１（トナー容器受台）に対してトナー容器３２Ｙが離脱されるときには、上述した装着時の動作と逆の動作がおこなわれることになる。

トナー補給装置９０のサブホッパ８１は、トナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｃから落下したトナーが貯留されるように略椀状に形成されていて、その内部には第１搬送スクリュ８３、アジテータ８４、トナー検知センサ８６などが設置されている。トナー搬送部８２は、サブホッパ８１に連通していて、その内部には第２搬送スクリュ８５が設置されている。そして、駆動モータ８７が稼働して第２搬送スクリュ８５が回転駆動されることで、サブホッパ８１に貯留されたトナーが現像装置５Ｙに向けて補給されることになる。

図２を参照して、トナー検知センサ８６は、サブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さＨ１に達していない状態（サブホッパ８１に貯留されたトナーが一定量に達していない状態である。）を検知するものであって、その高さＨ１に対応するサブホッパ８１の壁部に設置されている。
詳しくは、トナー検知センサ８６としては、圧電センサ、透過光センサなどを用いることができる。本実施の形態では、トナー検知センサ８６として圧電センサを用いている。トナー検知センサ８６の検知面の高さＨ１は、サブホッパ８１に貯留されるトナー量（堆積高さ）が狙いの値になるように設定されている。
そして、トナー検知センサ８６の検知結果に基いて、トナー容器３２Ｙ（容器本体３３Ｙ）を回転駆動する駆動モータ１１５の駆動タイミングが制御される。具体的に、トナー検知センサ８６によってその位置にトナーがないものと判別された場合には駆動モータ１１５が所定時間だけ駆動されて、トナー検知センサ８６によってその位置にトナーがあるものと判別された場合には駆動モータ１１５の駆動が停止されることになる。トナー検知センサ８６による検知は、その出力を所定の周期でサンプリングすることでおこなっている。

以下、図２、図４等を用いて、本実施の形態におけるトナー補給装置９０（画像形成装置１００）でおこなわれる、特徴的な制御について説明する。
先に図２を用いて説明したように、本実施の形態におけるトナー補給装置９０には、サブホッパ８１や、トナー検知センサ８６が設置されている。
サブホッパ８１は、トナー容器３２Ｙから排出されたトナーが貯留されて、貯留されたトナーを現像装置５Ｙに向けて補給するためのものである。
トナー検知センサ８６は、サブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さに達していない状態を検知するものである。

そして、トナー検知センサ８６によってサブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さＨ１に達していない状態が検知されたときに、トナー容器３２Ｙからサブホッパ８１に向けてトナーが排出されるように、トナー補給装置９０が制御される。
具体的に、トナー検知センサ８６の出力がオン（又は、オフ）からオフ（又は、オン）に変化した状態が制御部７０で認識されると、制御部７０による制御によって駆動モータ１１５が稼働されて、トナー容器３２Ｙ（容器本体３３Ｙ）が回転駆動される。そして、トナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｃからトナーが排出されて、サブホッパ８１に向けてトナーが供給されることになる。

一方、現像装置５Ｙに収容された現像剤中のトナー濃度が所定値に達していない状態が直接的又は間接的に検知されたときには、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けてトナーが補給されるように、トナー補給装置９０が制御される。
具体的に、現像装置５Ｙに内設された濃度検知センサ５６Ｙによって、現像装置５Ｙ内に収容された現像剤中のトナーが不足している状態が検知されると、トナー搬送部８２の駆動モータ８７が稼働されて、第２搬送スクリュ８５が回転駆動されて、サブホッパ８１（トナー搬送部８２）から現像装置５Ｙに向けてトナーが補給されることになる。
なお、本実施の形態では、現像装置５Ｙに内設された濃度検知センサ５６Ｙを用いて、現像装置５Ｙに収容された現像剤中のトナー濃度を直接的に検知した。これに対して、現像領域の下流側に感光体ドラム１Ｙに対向するようにフォトセンサを設置して、そのフォトセンサによって感光体ドラムに形成（現像）したトナー像の画像濃度を検知することで、現像装置５Ｙに収容された現像剤中のトナー濃度を間接的に検知することもできる。

ここで、本実施の形態では、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けて補給された累積のトナー補給量を検知する累積トナー補給量検知手段が設けられている。
詳しくは、累積トナー補給量検知手段は、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けて補給された制御上の累積のトナー補給量を検知するものであって、サブホッパから現像装置５Ｙに向けてトナーを補給する累積時間を検知するものである。さらに具体的に、制御部７０には、第２搬送スクリュ８５を回転駆動する駆動モータ８７の駆動時間を検知するカウンタや、その駆動時間を積算して累積の駆動時間として記憶するメモリが設けられていて、これらが累積トナー補給量検知手段として機能することになる。第２搬送スクリュ８５の駆動時間は、第２搬送スクリュ８５によって現像装置５Ｙに向けて補給するトナー補給量にほぼ比例するため、このような制御が可能になる。なお、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けて補給されるトナー量を直接的に検知できる場合には、そのような検知手段を累積トナー補給量検知手段として用いることもできる。

そして、トナー検知センサ８６の検知結果に基いてトナー容器３２Ｙからサブホッパ８１に向けてトナーが排出された場合に、累積トナー補給量検知手段（制御部７０）によって検知された累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているかを判別するとともに、その累積のトナー補給量をリセット（クリア）する。
具体的に、トナー容器３２Ｙ用の駆動モータ１１５が駆動されると、制御部７０のメモリに記憶された累積駆動時間（そのときの駆動時間をも積算したものである。）が所定値Ａ´に達しているかが判別される。そして、判別の対象となった累積駆動時間は、無条件で、ゼロにリセットされる。

その結果、累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているものと判別された場合には、トナー補給装置９０（特に、トナー検知センサ８６である。）に異常が生じてしまい、トナー容器３２Ｙからサブホッパ８１へのトナー供給がおこなわれていない間に、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに大量のトナー補給がされてしまったものとして、トナー補給装置９０の異常を報知する。
詳しくは、トナー検知センサ８６の検知結果に基いてトナー容器３２Ｙからサブホッパ８１に向けてトナーが排出された場合であって、累積トナー補給量検知手段（制御部７０）によって検知された累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているものと判別された場合には、トナー補給装置９０の異常を画像形成装置１００の表示パネル７５（表示部）に報知するとともに、画像形成装置１００における画像形成動作（プリント動作）を停止する。
具体的に、トナー容器３２Ｙ用の駆動モータ１１５が駆動されて、制御部７０のメモリに記憶された累積駆動時間（そのときの駆動時間をも積算したものである。）が所定値Ａ´に達しているものと判別された場合には、画像形成装置１００が稼働停止されて、画像形成装置１００の外装部に設置された表示部としての表示パネル７５に、「トナー補給装置が故障しましたので、プリント動作を停止します。サービスマンに連絡してください。」などの表示がされることになる。
このようなトナー補給装置９０の異常は、トナー容器３２Ｙからサブホッパ８１へのトナー供給がおこなわれていない間にサブホッパ８１から現像装置５Ｙに大量のトナー補給がされてしまうものであって、その主な原因としてトナー検知センサ８６の誤検知（トナーが無いのに有ると検知してしまう誤検知）があり、第２搬送スクリュ８５の駆動モータ８７が誤動作してしまうことなどが原因となることもある。

ここで、上述したようなトナー補給装置９０の異常を検知する制御をおこなう上で、累積トナー補給量の判別基準となる「所定値」をＡとして、新品のトナー容器３２Ｙが設置部３１にセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量をＢとして、サブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さＨ１に達しているときのサブホッパ内のトナー量をＣとして、サブホッパの容量（貯留可能なトナー量）をＤとしたときに、
Ｃ＞Ａ＞Ｂ
Ｄ＞Ｂ＋Ｃ
なる関係が成立するように構成されている。

詳しくは、新品のトナー容器３２Ｙがトナー補給装置の設置部３１にセットされると、キャップ開閉チャック９２によってトナー容器３２Ｙからキャップ３４Ｙが開栓されることになるが、トナー容器３２Ｙの回転駆動を開始しなくても、開栓直後のトナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｃの近傍に収容されていたトナーが、自重や開栓による勢い・圧力差などによって、サブホッパ８１に向けて自然に流れ込んでしまう。そして、そのようにサブホッパ８１に流れ込んだトナーは、トナー検知センサ８６による検知信号に基いて駆動モータ１１５を制御して供給したものではないため、上述したトナー補給装置９０の異常を検知する制御において、累積トナー補給量検知手段（制御部７０）によって検知される累積トナー補給量をリセットするためのトリガーとならないトナー供給になる。そのため、そのままトナー補給装置９０が稼働されたときに、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けて補給された累積トナー補給量が所定値Ａを超えてしまうものと判別されて、トナー補給装置９０に異常がないにも関わらず、異常があるものと誤検知してしまう可能性がある。

そこで、本実施の形態では、まず、そのように新品のトナー容器３２Ｙが設置部３１にセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量をＢとしている。この流れ込むトナー量Ｂは、トナーの流動性が高く、開栓前にトナー容器２３Ｙ内のトナーがトナー排出口Ｃ側に最も偏っている、など、最悪条件で大きな値になるように、実験やシュミレーションを通じて予め設定された値である。
そして、上述したようなトナー補給装置９０の異常を検知する制御をおこなう上で、累積トナー補給量の判別基準となる「所定値Ａ」を、「新品のトナー容器３２Ｙが設置部３１にセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量Ｂ」よりも大きな値に設定することで（Ａ＞Ｂ）、トナー検知センサ８６の高さＨ１までトナーが貯留されている状態のサブホッパ８１に、新品のトナー容器３２Ｙの開栓直後のトナー（トナー量Ｂのトナーである。）が流れ込んでしまっても、次にトナー検知センサ８６の検知に基づくトナー容器３２Ｙの回動がおこなわれるときに、トナー補給装置９０の異常がない限り、累積トナー補給量が所定値Ａを上回ってトナー補給装置９０に異常があるものと誤検知してしまうことはない。

また、本実施の形態では、「新品のトナー容器３２Ｙが設置部３１にセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量Ｂ」と、「サブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さＨ１に達しているときのサブホッパ内のトナー量Ｃ」と、の総和が、「サブホッパの容量Ｄ」よりも小さくなるように構成している（Ｄ＞Ｂ＋Ｃ）。すなわち、トナー検知センサ８６の高さＨ１までトナーが貯留されている状態のサブホッパ８１に、新品のトナー容器３２Ｙの開栓直後のトナー（トナー量Ｂのトナーである。）が流れ込んでしまっても、それらのトナーはサブホッパ８１から溢れることなく、サブホッパ８１内に貯留されることになる。
具体的に、トナー検知センサ８６の高さＨ１までトナーが貯留されている状態のサブホッパ８１に、新品のトナー容器３２Ｙの開栓直後のトナー（トナー量Ｂのトナーである。）が流れ込んでしまったときに、サブホッパ８１内のトナーの高さ（トナー面）は、図２に示す高さＨ２分だけ高くなり、サブホッパ８１からトナーは漏れない。すなわち、図２に示す高さＨ２分に相当するトナー量が、「新品のトナー容器３２Ｙが設置部３１にセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量Ｂ」となる。

また、本実施の形態では、上述したようなトナー補給装置９０の異常を検知する制御をおこなう上で、累積トナー補給量の判別基準となる「所定値Ａ」が、「サブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さＨ１に達しているときのサブホッパ内のトナー量Ｃ」よりも小さくなるように設定されている（Ｃ＞Ａ）。ここで、「トナー量Ｃ」は、サブホッパ８１に貯留されたトナーがトナー検知センサ８６の検知位置である高さＨ１に達している状態で、トナー容器３２Ｙからトナー供給されることなく、サブホッパ８１（トナー搬送部８２も含むものとする。）から現像装置５Ｙに補給可能なトナー量である。
このようにＣ＞Ａなる関係が成立するように設定することで、トナー検知センサ８６の誤検知（トナーが無いのに有ると検知してしまう誤検知）が生じたときに、「サブホッパ８１に貯留されたトナーが所定の高さＨ１に達しているときのサブホッパ内のトナー量Ｃ」よりも少ない累積トナー補給量のトナーが現像装置５Ｙに補給された時点で、トナー補給装置９０の異常（トナー検知センサ８６の誤検知）を判断して画像形成動作を停止することになる。そのため、画像形成動作がおこなわれている間に、サブホッパ８１内において、現像装置５Ｙに向けて補給するためのトナーが枯渇して、現像装置５Ｙ内の現像剤のトナー濃度の低下にともない出力画像の画像濃度も低下してしまう不具合が確実に軽減されることになる。

最後に、図４のフロー図を用いて、上述した本実施の形態におけるトナー補給装置９０でおこなわれる特徴的な制御について、まとめとして説明する。
まず、画像形成装置１００の主電源がオンされると、トナー検知センサ８６による検知がおこなわれる（ステップＳ１〜Ｓ２）。そして、サブホッパ８１内のトナーが所定高さＨ１に達しているかが、トナー検知センサ８６によって検知される（ステップＳ３）。
その結果、サブホッパ８１内のトナーが所定高さＨ１に達しているものと判別された場合には、トナー容器３２Ｙからサブホッパ８１へのトナー供給は不要であるものとして、次に、サブホッパ８１から現像装置５Ｙへのトナー補給があったかが判別される（ステップＳ４）。具体的には、第２搬送スクリュ８５の駆動モータ８７の駆動の有無が判別される。
その結果、サブホッパ８１から現像装置５Ｙへのトナー補給があった場合には、制御部７０（累積トナー量検知手段）にてそのトナー補給量（第２搬送スクリュ８５の駆動時間）が積算されて（ステップＳ５）、ステップＳ２以降のフローが繰り返される。これに対して、ステップＳ４にて、サブホッパ８１から現像装置５Ｙへのトナー補給がなかった場合には、そのままステップＳ２以降のフローが繰り返される。

また、ステップＳ３にて、サブホッパ８１内のトナーが所定高さＨ１に達していないものと判別された場合には、トナー容器３２Ｙからサブホッパ８１へのトナー供給が必要であるものとして、トナー容器３２Ｙが回転駆動される（ステップＳ６）。具体的には、トナー容器３２Ｙ用の駆動モータ１１５が稼働される。
そして、制御部７０（累積トナー量検知手段）にて検知された累積トナー補給量が所定値Ａに達しているかが判別される（ステップＳ７）。
その結果、累積トナー補給量が所定値Ａに達していないものと判別された場合には、トナー補給装置９０が正常に動作しているものとして、累積トナー補給量をゼロにリセットして（ステップＳ８）、その後にステップＳ２以降のフローが繰り返される。
これに対して、ステップＳ７にて、累積トナー補給量が所定値Ａに達しているものと判別された場合には、トナー補給装置９０が正常に動作していないものとして、表示パネル７５に異常表示をするとともに、メンテナンスがおこなわれるまで画像形成装置１００のプリント動作を停止する（ステップＳ９）。

以上説明したように、本実施の形態におけるトナー補給装置９０は、サブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けて補給された累積のトナー補給量を検知するように制御部７０（累積トナー補給量検知手段）が構成されていて、トナー検知センサ８６の検知結果に基いてトナー容器３２Ｙからサブホッパ８１に向けてトナーが排出された場合に、累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているかを判別するとともに、その累積のトナー補給量をリセットする。そして、累積のトナー補給量が所定値Ａに達しているものと判別された場合には、装置の異常を報知する。所定値をＡとして、新品のトナー容器３２Ｙがセットされたときにサブホッパ８１に流れ込むトナー量をＢとして、トナーが所定の高さＨ１に達しているときのサブホッパ８１内のトナー量をＣとして、サブホッパ８１の容量をＤとしたときに、Ｃ＞Ａ＞Ｂ、Ｄ＞Ｂ＋Ｃなる関係が成立するように構成されている。
これにより、装置の異常が誤検知されることなく正確に検知される、トナー補給装置、及び、画像形成装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内にトナーのみを収容したが、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を現像装置５に適宜に供給する画像形成装置に対してはトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内に２成分現像剤（トナーとキャリアとである。）を収容することもできる。
また、本実施の形態では、第２搬送スクリュ８５を用いてサブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けてトナーを補給したが、粉体ポンプ（例えば、ダイヤフラムポンプ、モーノポンプ、ベローズポンプ等である。）を用いてサブホッパ８１から現像装置５Ｙに向けてトナーを補給することもできる。
また、本実施の形態では、サブホッパ８１の底部にトナー搬送部８２が接続されたトナー補給装置９０に対して、本発明を適用した。しかし、本発明が適用されるトナー補給装置は、これに限定されることなく、例えば、サブホッパの底部に現像装置が直接的に接続されたトナー補給装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、これらのような場合であっても、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

５Ｙ 現像装置（被補給体）、
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ トナー容器（粉体容器）、
８１ サブホッパ（貯留部）、
８２ トナー搬送部、
８３ 第１搬送スクリュ（第１搬送部材）、
８４ アジテータ（撹拌部材）、
８５ 第２搬送スクリュ（第２搬送部材）、
８６ トナー検知センサ（トナー検知手段）、
８７ 駆動モータ（搬送スクリュ用駆動モータ）、
９０ トナー補給装置（粉体補給装置）、
１００ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１１５ 駆動モータ（トナー容器用駆動モータ）。

特開２００９−２７６６６６号公報

Claims (4)

1. トナー容器から排出されたトナーが貯留されて、貯留されたトナーを現像装置に向けて補給するサブホッパと、
   前記サブホッパに貯留されたトナーが、所定の高さに達していない状態を検知するトナー検知センサと、
   を備え、
   前記トナー検知センサによって前記サブホッパに貯留されたトナーが前記所定の高さに達していない状態が検知されたときに、前記トナー容器から前記サブホッパに向けてトナーが排出されるように制御され、
   前記現像装置に収容された現像剤中のトナー濃度が所定値に達していない状態が直接的又は間接的に検知されたときに、前記サブホッパから前記現像装置に向けてトナーが補給されるように制御され、
   前記サブホッパから前記現像装置に向けて補給された累積のトナー補給量を検知する累積トナー補給量検知手段を備え、
   前記トナー検知センサの検知結果に基いて前記トナー容器から前記サブホッパに向けてトナーが排出された場合に、前記累積トナー補給量検知手段によって検知された累積のトナー補給量が所定値に達しているかを判別するとともに、当該累積のトナー補給量をリセットし、
   当該累積のトナー補給量が所定値に達しているものと判別された場合には、装置の異常を報知し、
   前記所定値をＡとして、新品の前記トナー容器がセットされたときに前記サブホッパに流れ込むトナー量をＢとして、前記サブホッパに貯留されたトナーが所定の高さに達しているときの前記サブホッパ内のトナー量をＣとして、前記サブホッパの容量をＤとしたときに、
   Ｃ＞Ａ＞Ｂ
   Ｄ＞Ｂ＋Ｃ
   なる関係が成立するように構成されたことを特徴とするトナー補給装置。
2. 前記累積トナー補給量検知手段は、
   前記サブホッパから前記現像装置に向けて補給された制御上の累積のトナー補給量を検知するものであって、
   前記サブホッパから前記現像装置に向けてトナーを補給する累積時間を検知するものであ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. 前記トナー検知センサの検知結果に基いて前記トナー容器から前記サブホッパに向けてトナーが排出された場合であって、前記累積トナー補給量検知手段によって検知された累積のトナー補給量が前記所定値に達しているものと判別された場合には、装置の異常を画像形成装置の表示部に報知するとともに、前記画像形成装置における画像形成動作を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー補給装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のトナー補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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