JP5627292B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを貯蔵するトナー貯蔵部から現像装置にトナーを供給して、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置として、例えば、電子写真式、静電記録式などにより感光ドラムなどの像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置が収容した現像剤（トナー）にて可視像（トナー像）とする構成が知られている。このような構造の場合、静電潜像を現像することによって現像装置内の現像剤が規定量以下に減少した場合、補給用現像剤（トナー）をトナー供給装置から現像装置内に補給する。

トナー供給装置は、補給用のトナーを収容したトナー収容容器から供給されるトナーを受けるトナー貯蔵部と、トナー貯蔵部内のトナーを現像装置に供給するためのトナー搬送経路とトナー搬送手段から構成される。そして、例えば、トナー収容容器から供給されたトナーが、トナー貯蔵部に重力で落下して溜まり、更にトナー貯蔵部底面に対向して設けられたトナー搬送経路の搬入部に重力により搬送される。トナー搬送経路内のトナーは、トナー搬送手段によって現像装置に供給される。

高画質化及びランニングコストが廉価である、トナーとキャリアの２成分を有する現像剤を使用する構造では、現像装置内のキャリアの量とトナーの量との比を一定に保つ必要がある。この構造の場合、トナー搬送手段で現像装置へ供給するトナーの量を調整することで現像装置内のキャリア量とトナー量の比を一定に保つようにしている。このようなトナー搬送手段で安定したトナー供給を実現するためには、トナー貯蔵部及び、トナー搬送経路内のトナーかさ密度（単位体積あたりのトナー量）を安定させる必要がある。

また、工場出荷時の画像形成装置又はカートリッジは、トナー貯蔵部及びトナー搬送経路内はトナーが空の状態である。これは輸送によるトナー飛散を避けるためと、輸送振動によるトナー貯蔵部及びトナー搬送路内のトナーの劣化や凝集を防止するためである。このため、新品の画像形成装置を初めて使用する場合やカートリッジ交換時には、トナー供給装置にトナー収容容器を装着し、トナー貯蔵部及びトナー搬送経路内にトナーを充填するための所定の準備動作（充填動作）を行う。

トナー供給装置における充填動作は、本体設置動作又はカートリッジ交換動作終了後に画像形成する場合に、消費した現像剤分を適正に供給できるようにするために行う。例えば、トナー搬送経路が長く、トナー収容容器を装着し、トナー貯蔵部にトナーを満たしても、トナー搬送経路に未充填の部分が残る。未充填部分を残したまま画像形成を行うと、トナー搬送経路にトナーが満たされるまでは現像装置内のトナー消費に対してトナー搬送経路から搬送されるトナーが少なくなる。この結果、現像装置内のトナーが減り、濃度低下を招く可能性がある。

トナー供給装置のトナー充填は、例えば、予め実験等により未充填部分が確実になくなるまでのトナー搬送手段の動作時間を求め、その求めた時間分だけトナー搬送手段を駆動する。また、現像装置内にトナー濃度センサを設置し、濃度センサの出力が出るまでトナー充填作業を行い、濃度センサの出力が出ることにより、トナー供給装置内にトナーが満たされたと判断する構成がある（特許文献１参照）

特開平５−１５０６５４号公報

近年、画像形成装置には、更なる高画質化、ユーザビリティの向上が要求されている。高画質化を実現するために、特に２成分系の現像においては、現像装置内のキャリア量とトナー量の比を一定に保ち、画像濃度を安定させることが重要である。現像装置内のキャリア量とトナー量の比を一定に保つには、現像装置に供給されるトナー量を制御する必要がある。現像装置内でセンサを用いて供給されるトナー量を制御はするが、トナー搬送手段で定量的にトナーを現像装置内に供給することで、より高精度に現像装置内のキャリア量とトナー量の比を一定に保つことができる。

しかし、トナー搬送手段で定量的にトナーを供給するためには、トナー貯蔵部からトナーが送り込まれるトナー搬送経路の開口部付近（搬入部）のトナーかさ密度を安定させ、トナー貯蔵部からトナー搬送手段へとトナーを安定的に送り込まなければならない。トナー貯蔵部及びトナー搬送経路内がトナーで満たされていると、トナー搬送手段によって現像装置に運ばれたトナー分だけがトナー貯蔵部からトナー搬送経路に送り込まれ、トナー貯蔵部とトナー搬送手段の開口部付近のトナーかさ密度が安定する。

これに対して、トナー供給装置が初めて使用される場合においては、トナー搬送経路内にはトナーがなく（或は少なく）、トナー貯蔵部からトナーが存在しない（或は少ない）トナー搬送経路内の広い空間に送りこまれたトナーは、かさ密度が低い状態になる。この状態で、トナーがトナー搬送手段によりトナー搬送経路内を満たすように運ばれるが、この搬送速度がトナーがトナー搬送経路内に充填された状態と同じであると、トナー搬送経路の開口部付近のトナーかさ密度に変化が生じ易い。即ち、トナー搬送経路内にトナーが送り込まれる分、トナー搬送手段がトナーを運ぶので、トナー貯蔵部からトナー搬送手段に送り込まれるトナーが開口部付近を満たす前に、トナー搬送手段がトナーを運んでしまう場合がある。この結果、トナー搬送経路の開口部付近のトナーかさ密度変化が生じ易い。そして、トナー搬送経路内のトナーかさ密度がばらついてしまい、現像装置へ送るトナー量にばらつきが生じ易くなる。

本発明は、上述のような事情に鑑み、トナー搬送経路内にトナーを充填させる準備動作時において、トナー搬送経路内のトナーかさ密度を安定させることができる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、トナーを貯蔵するトナー貯蔵部と、該トナー貯蔵部から搬送されたトナーを搬送するトナー搬送経路と、該トナー搬送経路内のトナーを搬送するトナー搬送部材と、前記トナー搬送経路から搬送されたトナーを用いて現像する現像装置と、画像形成前の準備期間において、前記トナー搬送部材を間欠的に駆動させることで、前記トナー搬送経路内にトナーを充填させる充填モードを実行可能な制御部と、を備え、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置において、前記制御部は、前記充填モードにおいて、前記トナー搬送部材を間欠的に駆動させたときの単位時間当たりの駆動量が、前記充填モードの前半よりも後半の方が多くなるように前記トナー搬送部材の間欠動作を制御することを特徴とするものである。

本発明によれば、画像形成前の準備期間において、トナー搬送部材を間欠的に駆動させたときの単位時間当たりの駆動量が、充填モードの前半よりも後半の方が多くなるようにトナー搬送部材の間欠動作を制御する。このため、トナー搬送経路内にトナーが送り込まれる量に対して、トナー搬送部材がトナーを運ぶ量を抑えられ、準備期間にトナー搬送経路内にトナーの未充填部分があっても、トナー搬送経路の搬入部のトナーかさ密度を安定させられる。そして、搬入部のトナーかさ密度が安定すれば、トナー搬送経路内のトナーかさ密度も安定させられる。また、このような充填モードにかかる時間を短くできる。

本発明の対象となる画像形成装置の１例を示す概略構成図。 同じくカートリッジの１例を示す概略構成図。 第１の実施形態に係るトナー供給装置を示す部分切断斜視図。 第１の実施形態の制御に関するブロック図。 第１の実施形態のトナー充填モードの流れを示すフローチャート。 間欠動作における脈動を説明するための図。 第２の実施形態のトナー充填モードの流れを示すフローチャート。 第３の実施形態に係るトナー供給装置を示す部分切断斜視図。

［第１の実施形態］
＜画像形成装置及びカートリッジ＞
図１ないし図５を用いて本発明の第１の実施形態について説明する。まず、図１及び図２を用いて画像形成装置及びカートリッジの概略構成を説明する。本実施形態は、タンデム型のカラー画像形成装置に本発明を適用したものである。図１に示すように、画像形成装置本体（以下、装置本体）１内の上部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計４色のカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが配置されている。図２は、これら各カートリッジのうちの何れか１個のカートリッジ２部分を抜き出して示している。カートリッジ２は、それぞれ、像担持体である感光ドラム３の周囲に、帯電手段である帯電ローラ４、クリーニング装置５などを配置してなる。

なお、本実施の形態の場合、感光ドラム３、帯電ローラ４、クリーニング装置５などをカートリッジ２（ドラムカートリッジ）として一体化し、このようなドラムカートリッジと寿命が異なる現像装置７を別体のトナーカートリッジ７ａとしている。但し、カートリッジ２は、現像装置７と分割・結合可能とするなどして一体化し、所謂プロセスカートリッジとすることもできる。

何れにしても、感光ドラム３の周囲に、印刷時の感光ドラムの回転方向（図２の矢印方向）に関し、帯電ローラ４、レーザ光などで露光する部分、現像装置７、転写部Ａ、クリーニング装置５の順番で配置される。また、現像装置７には後述するトナー供給装置５０を装着し、このトナー供給装置５０を含めてトナーカートリッジ７ａ或はプロセスカートリッジを構成する。そして、装置本体１に着脱自在としている。

感光ドラム３は、円筒状に形成され、帯電ローラ４によって均一に帯電された後、表面に露光装置３ａ（図１）からレーザ光（図１、２の破線）を照射され、静電潜像が形成される。現像装置７は、後述するトナー収容容器５４（図３参照）からトナー貯蔵部５１内に補給されたトナーを、現像スリーブ８により静電潜像を形成した感光ドラム３上に供給してトナー像を形成する。トナー収容容器５４は、トナー貯蔵部５１内の各色のトナー量が規定量を下回らないように、トナー消費量に応じてトナーを補給する。

クリーニング装置５は、感光ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト９に一次転写した後、感光ドラム３の表面に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレード１０を有する。また、クリーニング装置５は、クリーニングブレード１０により回収されたトナーを装置本体１内の回収トナーボックスなどに搬送する回収トナー搬送手段である搬送スクリュー１１も備える。

また、カートリッジ２及びトナーカートリッジ７ａ或はプロセスカートリッジは、装置本体１内の所定部に対して挿入装着され、また反対に装置本体１から抜き外しできるようになっている。このようにカートリッジ２などを装置本体１に着脱自在とすることにより、メンテナンスや消耗品の交換を行い易くして、製品の性能の維持を図っている。即ち、画像形成装置を長時間使用していると、各種部品が消耗して印字品質を低下させてしまうが、サービスマンやユーザーがカートリッジ２などを取り外してメンテナンスをしたり交換することで、規定の性能を維持できる。

また、装置本体１内の各カートリッジ２の図１、２の下側には、中間転写ベルト９を回転自在に張架している。即ち、中間転写ベルト９は、ベルトを無端状に形成したもので、図１に示すように、駆動ローラ１２と、テンションローラ１３と、二次転写内ローラ１４とにより張架されている。駆動ローラ１２は図示しないモータにより駆動され中間転写ベルト９を回転させる。テンションローラ１３は、図示しない付勢手段により中間転写ベルト９に所定のテンションを付与して中間転写ベルト９の張力を調整し、負荷変動などによる中間転写ベルト９の撓みなどを防止する。二次転写内ローラ１４は、二次転写外ローラ１５と対向して配置され、中間転写ベルト９に形成されたトナー像を記録材に転写する。また、中間転写ベルト９内の各感光ドラム３と対向する位置には、それぞれ一次転写ローラ１６を配置し、各感光ドラム３に形成されたトナー像を中間転写ベルト９にそれぞれ転写する転写部Ａを構成する。

原稿を印刷する場合には、原稿読取装置１７で読み取った画像データ或は外部端末から送られた画像データに基づいて、帯電された感光ドラム３上にレーザを発光し、感光ドラム３上に静電潜像を描く。次に、現像装置７により静電潜像を形成した感光ドラム３上にトナーを供給してトナー像を形成する。そして、このトナー像を、一次転写ローラ１６により中間転写ベルト９に一次転写する。この際、所定の転写バイアスを一次転写部に印加することにより、感光ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト９上に転写する。中間転写ベルト９に一次転写されたトナー像は、二次転写内、外ローラ１４、１５により構成される二次転写部で、次述するような記録材搬送手段により搬送された記録材Ｓに二次転写される。二次転写部で転写されずに残留したトナーは、転写ベルトクリーナ１９によって回収される。

記録材搬送手段は、給紙カセット２０から記録材Ｓを二次転写部まで搬送する。即ち、給紙カセット２０からピックアップした記録材Ｓを、給紙部２１から搬送パス２２を通じて搬送方向下流に搬送し、レジストローラ対２３により、最終的な記録材Ｓの斜行補正と、画像形成部での画像書き込みと記録材搬送のタイミング合わせを行う。そして、所定のタイミングで二次転写部に記録材Ｓを搬送する。記録材Ｓに転写されたトナー像は、定着器２４により記録材Ｓに定着される。定着器２４の通過後、記録材Ｓは、排紙トレイ（フェイスダウン）２５に排出する排紙パス２６と、排紙トレイ（フェイスアップ）２７に排出する排紙パス２８との何れかに搬送される。排紙パス２６と２８との分岐点では、切替手段２９により２つの搬送路が切り換えられ、排紙トレイ２５または２７に印刷された記録材Ｓが排出される。

＜トナー供給装置＞
次に、上述のような現像装置７にトナーを供給するトナー供給装置５０について、図３及び図４を用いて説明する。トナー供給装置５０は、トナー貯蔵部５１と、トナー搬送経路５２と、トナー搬送部材であるスクリュー５３とを備える。トナー貯蔵部５１は、周囲を壁で囲まれた貯蔵空間５１ａを有し、この貯蔵空間５１ａ内にトナーを貯蔵する。トナー貯蔵部５１の上部側面に設けた搬入開口部５１ｂには、トナー収容容器５４の一端を接続している。

トナー貯蔵部５１内の所定位置には、トナー量検知センサ５５を配置し、トナー貯蔵部５１内（貯蔵空間５１ａ）に所定量のトナーが貯蔵されているか否かを検知する。トナー量検知センサ５５は、例えば、圧電素子や、発光部と受光部とを有する光学センサなど、センサを設置した位置でトナーを検知できるものであれば良い。

トナー収容容器５４は、例えば筒状に構成され、一端に開閉可能な蓋を設けており、トナー収容容器５４をトナー供給装置５０に装着した状態で蓋を開く。そして、この蓋が開いた状態でトナー貯蔵部５１に設けた搬入開口部５１ｂとトナー収容容器５４の内部とが連通する。また、トナー収容容器５４はモータＭにより回転可能であり、トナー収容容器５４自体が回転することにより、この回転に応じた量のトナーを搬入開口部５１ｂから貯蔵空間５１ａ内に送り込む（搬送する）。そして、トナーをトナー収容容器５４から貯蔵空間５１ａ内に補給し、貯蔵する。

また、トナー貯蔵部５１の貯蔵空間５１ａは、上下方向中間部乃至下端部が下方に向かう程空間が狭くなるように構成されて、トナー貯蔵部５１の下端部には排出開口部５１ｃを設けている。したがって、貯蔵空間５１ａ内に貯蔵されたトナーは重力及び貯蔵空間５１ａの内壁に沿って排出開口部５１ｃに送られる。

また、トナー搬送経路５２は、筒状の搬送容器５２ａにより構成される。この搬送容器５２ａは、トナー貯蔵部５１の下方に配置され、排出開口部５１ｃと対向する一端側上部にトナー搬入部である搬入開口部５２ｂを有する。そして、トナー貯蔵部５１の排出開口部５１ｃとトナー搬送経路５２の搬入開口部５２ｂとを接続している。これにより、トナー貯蔵部５１からトナーが重力により排出開口部５１ｃ及び搬入開口部５２ｂを通じて、搬送容器５２ａ内に送り込まれる（搬入される）。一方、搬送容器５２の他端部には、トナー供給部である排出開口部５２ｃを設けている。したがって、トナー搬送経路５２は、搬送容器５２ａ内の搬入開口部５２ｂと排出開口部５２ｃとの間を連通する。この排出開口部５２ｃは、現像装置７に接続される。

また、スクリュー５３は、軸５３ａの周囲に羽根５３ｂを螺旋状に配置したもので、搬送容器５２内に配置される。軸５３ａは、トナー収容容器５４を回転させるモータＭの回転軸に接続されており、スクリュー５３は、このモータＭにより回転する。即ち、モータＭが所定方向に回転（正転）した場合にはトナー収容容器５４が回転し、この所定方向と逆方向に回転（逆転）した場合にはスクリュー５３が回転する。このために、それぞれの回転伝達経路の途中にワンウェイクラッチを設け一定の方向の回転のみが伝達されるようになっている。

このように、トナー収容容器５４とスクリュー５３とを駆動するモータＭを１個とすれば、モータの設置空間を小さくでき、小型化及び低コスト化を図れる。更に、別々に駆動することにより、モータＭとして出力の小さなものを使用でき、より小型化及び低コスト化を図れる。なお、トナー収容容器５４とスクリュー５３とのそれぞれに（１個ずつ）駆動モータを設けても良い。

何れにしても、モータＭによりスクリュー５３が回転すると、トナー搬送経路内のトナーを、搬入開口部５２ｂから排出開口部５２ｃまで搬送する。そして、排出開口部５２ｃから現像装置７にトナーを供給する。

通常動作時（画像形成時）、即ち、トナー貯蔵部５１及びトナー搬送経路５２内にトナーが充填されている状態で、トナー収容容器５４からトナーの補給を行う場合、次のように行う。まず、トナー量検知センサ５５がトナー無しと検知すると、トナー収容容器５４を回転させ、トナー貯蔵部５１内にトナーを補給する。そして、トナー量検知センサ５５がトナー有りと検知すると、トナー収容容器５４の回転を停止し、トナー補給を停止する。これにより、トナー貯蔵部５１内に所定量のトナーが充填される。なお、トナー量検知センサ５５を設けずに、予め実験によりトナー貯蔵部５１内に所定量のトナーを充填するのに必要なトナー収容容器５４を駆動する時間を決定しておき、その決定した時間分、トナー収容容器５４を駆動するようにしても良い。

また、スクリュー５３は、現像装置７でのトナー使用量に応じてトナー搬送経路５２を通じてトナーを供給する。即ち、現像装置７で使用されたトナー量分、トナーが現像装置７に供給されるようにスクリュー５３を回転させる。本実施形態の場合、スクリュー５３の回転を検知する回転検知センサ５６を有し、この回転検知センサ５６によりスクリュー５３の回転回数を検知可能としている。したがって、現像装置７でのトナー使用量に応じた所定回数、スクリュー５３を回転させることにより、適切な量を現像装置７に供給できる。

また、各種の駆動やセンサは、制御部であるＣＰＵ５７からの指令に従って動作する。図４に示すように、ＣＰＵ５７には、スクリュー及びトナー収容容器駆動モータＭ、現像装置駆動モータ５８、トナー量検知センサ５５、回転検知センサ５６、各種の制御を実施するためのプログラムが記憶されたＲＯＭ５９及びカウンタ６０が接続されている。ここで、現像装置駆動モータ５８は、現像装置７内でトナーを搬送する搬送手段などを駆動する。また、カウンタ６０は、後述するように時間をカウントする。

また、ＣＰＵ５７は、スクリュー５３を次のように制御する。即ち、トナー搬送経路内にトナーが充填された状態（充填状態）でトナーの搬送を行う場合よりも、トナー搬送経路内にトナーが未充填の部分がある状態（未充填状態）でトナーの搬送を行う場合の方が、単位時間当たりのトナー搬送量が少なくなるようにする。具体的には、トナー搬送経路内にトナーを充填させる準備動作時（画像形成前の準備期間）において、単位時間当たりのトナー搬送量が画像形成時よりも少なくなるようにスクリュー５３を制御する。言い換えれば、未充填状態でのトナーの搬送速度の平均値が、充填状態でのトナーの搬送速度の平均値よりも低くなるようにする。本実施形態の場合、スクリュー５３の回転速度を低くする制御を行っている。例えば、未充填状態での回転速度を、充填状態での回転速度の１／２以下、より好ましくは１／４以下とする。

この点について、図５も参照しつつ説明する。画像形成装置が一番初めに設置された状態、或は、トナーカートリッジ７ａ又はプロセスカートリッジを交換した状態では、トナー貯蔵部５１及びトナー搬送経路５２はトナーが空の状態にある。したがって、例えば、ユーザー若しくはサービスエンジニアが、図示しない操作部からの操作によりトナー充填モードを選択するなどして充填モードをスタートする（Ｓ１）。すると、トナー量検知センサ５５がトナーを検知しないので、ＣＰＵ５７は、モータＭを駆動（正転）し、トナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１へとトナーの供給を開始（トナー収容容器動作ＯＮ）する（Ｓ２）。この際、スクリュー５３は駆動していないため、トナー貯蔵部５１内にトナーが貯蔵される。

トナー貯蔵部５１へのトナー補給は、トナー量検知センサ５５がトナーを検知するまで行われる（Ｓ３）。トナー量検知センサ５５がトナーを検知した場合には、トナー収容容器５４の駆動を停止（動作ＯＦＦ）し、トナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１へのトナーの供給を一時中断する（Ｓ４）。

次に、カウンタ６０にて時間Ｔ１＝０を入力後（Ｓ５）、トナー搬送経路５２へのトナーの充填を行うべく、モータＭを上述の場合と逆方向に回転させてスクリュー５３を駆動（動作ＯＮ）する（Ｓ６）。これと同時に、カウンタ６０がカウントを開始する。そして、Ｔ１が所定の値、例えば１０秒に到達したか否かを判断し（Ｓ７）、１０秒に到達していない場合には、次のような動作を繰り返す。まず、トナー量検知センサ５５によってトナー貯蔵部５１内のトナーの有無を検知する（Ｓ９）。トナーを検知しない場合にはモータＭを停止し、スクリュー５３の動作を停止（動作ＯＦＦ）する（Ｓ１０）。

次いで、モータＭを正転し、トナー収容容器５４を駆動（動作ＯＮ）し（Ｓ１１）、トナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１にトナーを補給する。この補給動作は、トナー量検知センサ５５がトナー有を検知するまで行う（Ｓ１２）。このとき、トナー収容容器５４を動作させている間はＴ１時間をカウントしないようにする。トナー量検知センサ５５がトナー有りと検知したら、モータＭの駆動を停止し、トナー収容容器５４の動作を停止（動作ＯＦＦ）する（Ｓ１３）。そして、Ｓ６に戻り、カウントを再開すると共にモータＭを逆転させてスクリュー５３を駆動する。Ｓ７で、Ｔ１が１０秒に達すると、モータＭの駆動を停止（Ｓ８）してスクリュー５３の駆動を停止し、充填モード終了とする。

本実施形態の場合、このようなトナー充填モード（準備動作時）で、スクリュー５３の動作を通常動作時よりも単位時間あたりのトナー搬送量が少なくなるように低下させている。このために、モータＭの回転速度を通常動作時よりも減速させている。この結果、トナー充填モードで、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間のトナーの受渡し部となる搬入開口部５２ｂでのトナーのかさ密度を安定させられる。

即ち、通常動作時、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間において、重力によりトナーが、トナー貯蔵部５１からトナー搬送経路５２へと押し込まれようとしている。しかし、トナー搬送経路内にトナーが満たされているため、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間のトナーは、所定の圧が作用した状態でトナー搬送経路内に押し込まれ、搬入開口部５２ｂ付近のかさ密度が安定する。

一方、トナー搬送経路５２が空の状態であるとき、トナー貯蔵部５１からトナー搬送経路内に送られたトナーには充分な空間があり、搬入開口部５２ｂ付近のトナーのかさ密度が低い状態になってしまう。この状態でトナーは、スクリュー５３によりトナー搬送経路５２内をトナーで満たすように運ばれていく。トナー搬送経路内をトナーで満たす分、スクリュー５３がトナーを運ぶので、トナー貯蔵部５１からトナー搬送経路５２に送り込まれるトナーよりも、スクリュー５３が運ぶトナーが多くなる。そして、この状態で搬送を続けると、トナー搬送経路５２内のトナーのかさ密度も低い状態になる。

更に、スクリュー５３を動作し続けることで、次第にトナー搬送経路５２内にトナーが満たされ、スクリュー５３のトナー搬送量とトナー貯蔵部５１からのトナー押込み量が同じになる。言い換えれば、スクリュー５３によりトナーを搬送した分、トナー貯蔵部５１からトナーが搬送される。そして、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間のかさ密度は安定していく。かさ密度が安定するまでは現像装置７に定量的にトナーを供給できなくなり、現像装置７内のトナーの濃度変動が生じやすくなる。一方、かさ密度が安定するまで充填モードを続けていると、現像装置７内に多量のトナーを供給することになり、現像装置７内のトナーの濃度が濃くなってしまう。

そこで、スクリュー５３の単位時間あたりのトナー搬送量を低下させることで、トナー貯蔵部５１から送り込まれる量よりもスクリュー５３の搬送量を少なくする。これにより、トナー貯蔵部５１からトナー搬送経路５２内にトナーを押し込むのに充分な時間をかけることになり、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間の受渡し部のかさ密度を早期に安定させることができる。そうすることで、充填モード終了後から、現像装置７に定量的にトナーを供給することができ、現像装置７内の濃度を安定させることができ、高画質化に繋がる。また、余剰に現像装置７内にトナーを供給することもない。

［第１の実施形態の変形例］
トナー充填モードの時間を短縮すべく、トナー搬送経路内にトナーが未充填の状態から充填された状態になるまで、単位時間当たりのトナー搬送量を漸次増加させるようにすることもできる。即ち、トナーの充填などの本体設置時又はカートリッジ交換時に必要な初期動作は、ユーザが行うことが多く、その動作時間は、短時間で済むことが望まれる。しかし、スクリュー５３の単位時間当たりのトナー搬送量を通常動作時と同じとした場合、トナー充填時間は長くなってしまう。これは、前述のように、現像装置７へ送るトナー量が安定するまで、言い換えれば、上述のトナーかさ密度のばらつきが収まるまで、トナー供給装置５０によるトナー充填動作を行う必要があるためである。

一方、第１の実施形態の場合、所定時間スクリュー５３のトナー搬送量を低下させているため、トナー充填モードにある程度の時間がかかるのは避けられない。そこで、スクリュー５３のトナー搬送量を漸次増加させれば、トナー充填モードにかかる時間を短くできる。例えば、最初の第１の所定時間では、スクリュー５３の回転速度を通常状態の２５％とし、次の第２の所定時間では５０％とし、その次の第３の所定時間では７５％とする。或は、所定時間連続して回転速度を増加させるようにしても良い。即ち、充填モードにおいて、スクリュー５３を駆動させたときのスクリュー５３の単位時間当たりの駆動量が充填モードの前半よりも後半の方が多くなるようにスクリュー５３の速度を制御する。何れにしても、スクリュー５３によるトナー搬送量が徐々に増加していくため、早期にトナー搬送経路内にトナーが充填され、トナー充填モードにかかる時間を短くできる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図３及び図４を参照しつつ、図６及び図７を用いて説明する。なお、本実施形態のトナー供給装置５０は、スクリュー５３によるトナー搬送を間欠動作で行っている点で、上述の第１の実施形態と異なる。その他の構造及び作用に関しては、上述の第１の実施形態と同様であるため、以下、異なる点を中心に説明する。

本実施形態の場合、ＣＰＵ５７は、トナー充填モードで、スクリュー５３の回転を間欠で行い、この間欠回転動作の間隔を制御している。即ち、１回転毎に所定間隔をあけて回転を行う。また、本実施形態の場合、スクリュー５３が１回転する毎に同じ回転位置となるように、スクリュー５３の回転を制御している。即ち、ＣＰＵ５７は、回転検知センサ５６の検知に基づいて、間欠回転動作でスクリュー５３の回転停止位置が同じとなるように制御する。

この点について図６により説明する。スクリュー５３は１回転で１ピッチ分のトナーを搬送するが、搬入開口部５２ｂに対する羽根５３ｂの位置関係の影響で、スクリュー５３が１回転する間にもトナーの送り量が脈動し増減を繰り返す。即ち、図６（Ａ）に示すように、搬入開口部５２ｂと対向する位置から羽根５３ｂが外れるなどして、搬入開口部５２ｂとスクリュー５３との間の空間が大きくなった場合、搬入開口部５２ｂから送り込まれるトナーの量（トナー搬送量）が多くなる。これに対して、図６（Ｂ）に示すように、搬入開口部５２ｂと対向する位置に羽根５３ｂが存在するなどして、搬入開口部５２ｂとスクリュー５３との間の空間が狭くなった場合、搬入開口部５２ｂから送り込まれるトナーの量が少なくなる。したがって、図６（Ｃ）に示すように、スクリュー５３の回転に伴い、搬入開口部５２ｂから送り込まれるトナーの量（トナー搬送量）が変動、即ち脈動する。

そこで、本実施形態の場合には、このような脈動の影響を受け難くするように、常に１回転単位で回転し、搬入開口部５２ｂに対するスクリュー５３の羽根５３ｂの位置が同じになるようにしている。なお、本実施形態の場合、カウンタ６０ａ（図４）は、スクリュー５３の回転回数をカウントする。即ち、回転検知センサ５６の検知に基づいて、カウンタ６０ａが回転回数をカウントする。

このような本実施形態のトナー充填モードの流れについて、図７により説明する。まず、ユーザーなどがトナー充填モードを選択するなどして充填モードをスタートする（Ｓ１１）。すると、トナー量検知センサ５５がトナーを検知しないので、ＣＰＵ５７は、モータＭを駆動（正転）し、トナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１へとトナーの供給を開始する（Ｓ１２）。この際、スクリュー５３は駆動していないため、トナー貯蔵部５１内にトナーが貯蔵される。トナー貯蔵部５１へのトナー補給は、トナー量検知センサ５５がトナーを検知するまで行われる（Ｓ１３）。トナー量検知センサ５５がトナーを検知した場合には、トナー収容容器５４の駆動を停止（動作ＯＦＦ）し、トナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１へのトナーの供給を一時中断する（Ｓ１４）。

次に、カウンタ６０ａにて回転回数＝０を入力後、トナー搬送経路５２へのトナーの充填を行うべく、モータＭを上述の場合と逆方向に回転させてスクリュー５３を駆動する（Ｓ１５）。そして、カウンタ６０ａが回転回数Ｘをカウントする（Ｓ１６）と共に、モータＭがスクリュー５３の１回転毎に回転を停止する（Ｓ１７）。この一連の動きを所定の間隔と回数、例えば２秒間隔で１０回行うが、１０回に到達したか否かを判断し（Ｓ１８）、１０回に到達していない場合には、次のような動作を繰り返す。まず、トナー量検知センサ５５によってトナー貯蔵部５１内のトナー有無を検知する（Ｓ１９）。トナーを検知しない場合にはモータＭを駆動させ、トナー有りを検知するまでトナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１へとトナーを供給する（Ｓ２０）。トナー有りを検知したならば、モータＭを停止し（Ｓ２１）、Ｓ１５に戻る。

ここで、Ｓ１５からＳ２１までの１連の動作は、スクリュー５３の１回転毎に行う。Ｓ１９でトナーを検知しない場合には、スクリュー５３の間欠動作の間隔が設定値（例えば２秒）よりも長くなってしまうが、Ｓ１９でトナー有りを検知すれば、トナー収容容器５４からのトナー補給動作がなく、スクリュー５３の間欠動作を設定値通りに行える。なお、装置が備えているタイマ（カウンタ６０ａが備えていても良い）により、上述の所定の間隔の時間を計測する。

上述のようなスクリュー５３の間欠動作を２秒間隔で１０回行う動作を、第一充填とする。第一充填はトナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間の受渡し部のかさ密度を安定させるために、間欠動作の間隔を充分にとったものである。このとき、間欠動作を行うこと、及び、その間隔を充分にとっていることで、スクリュー５３の単位時間あたりのトナー搬送量を、通常動作時よりも低下させている。

その後、回転回数のカウントが１０回に達した場合、第二充填に入る。ここでも、スクリュー５３を駆動して（Ｓ２２）、カウンタ６０ａが回転回数Ｙをカウントする（Ｓ２３）と共に、モータＭがスクリュー５３の１回転毎に回転を停止する（Ｓ２４）。この一連の動きを所定の間隔と回数、例えば０．５秒間隔で３５回行うが、３５回に到達したか否かを判断し（Ｓ２５）、３５回に到達していない場合には、次のような動作を繰り返す。まず、トナー量検知センサ５５によってトナー貯蔵部５１内のトナー有無を検知する（Ｓ２６）。トナーを検知しない場合にはモータＭを駆動させ、トナー有りを検知するまでトナー収容容器５４からトナー貯蔵部５１へとトナーを供給する（Ｓ２７）。トナー有りを検知したならば、モータＭを停止し（Ｓ２８）、Ｓ２２に戻る。

このような第二充填の場合も、Ｓ２２からＳ２８までの１連の動作は、スクリュー５３の１回転毎に行う。なお、Ｓ２６でトナーを検知しない場合には、スクリュー５３の間欠動作の間隔が設定値（例えば０．５秒）よりも長くなってしまう場合がある。但し、Ｓ２６でトナー有りを検知すれば、トナー収容容器５４からのトナー補給動作がなく、スクリュー５３の間欠動作を設定値通りに行える。何れにしても、回転回数Ｙのカウントが３５回に達した時にトナー充填モードを終了する。このように、充填モードにおいて、スクリュー５３を間欠的に駆動させたときの単位時間当たりの駆動量が、充填モードの前半（第一充填）よりも後半（第二充填）の方が多くなるようにスクリュー５３の間欠動作を制御するようにしている。また、充填モードの前半よりも後半の方が、スクリュー５３の間欠動作時の停止時間が短くなるようにしている。

ここで、第二充填にて、間欠動作の間隔を第一充填よりも短くしたのは、トナー充填モードの総時間を短くするためである。充填モード等の画像形成装置設置時における準備動作は時間がかかる程、ユーザーを待たせることになり、好ましくない。充填モードを短く設定することは、ユーザビリティの向上にも繋がる。前述した通り、第一充填でトナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２の受け渡し部のかさ密度は安定している状態になっている。このため、第二充填では、トナー搬送経路５２中にまだトナーが充填しきっていないが、受渡し部ではトナーが充填されているので、第一充填ほど搬送量を遅らせなくてもかさ密度が安定した状態でトナーを充填することができる。したがって、第二充填では、第一充填の場合程スクリュー５３の動作間隔はいらず、間隔を短くできる。尚、本実施例では、トナー搬送経路５２の最後までトナーを充填させるために、現像装置７にトナーを若干吐き出すようにスクリュー５３の回転数を決定している。即ち、第１充填で充填されたトナーを若干現像装置７に吐き出している。この吐き出したトナー量は僅かであるので、現像装置内のトナー濃度変動は問題ない。

上述のように、本実施形態の場合には、トナー充填モードにおいて、単位時間あたりのトナー搬送量を低下させてトナー搬送経路５２にトナーを充填することによって、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間の受け渡し部のかさ密度を安定させるられる。この結果、充填モード終了後からの現像装置７へのトナー供給量を安定させることができ、本体設置後からの現像器内のトナー濃度を安定させ、高画質化に寄与できる。また、充填モードにおける単位時間あたりのトナー搬送量を低下させた状態から、トナー搬送量を除々に増加させることで、充填モードに掛かる時間を短くし、ユーザビリティを向上させることができる。

なお、本実施形態の場合で、第二充填を省略し、第一充填のみによりトナー充填モードを行っても良い。また、第三、第四など、更に段階を増やしてスクリュー５３によるトナーの搬送量を増大させるようにしても良い。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態の場合、トナー供給装置５０ａのトナー搬送経路５２が、設置状態で、トナー搬入部である搬入開口部５２ｂがトナー供給部である排出開口部５２ｃよりも下方に位置するように配置されている。このために、トナー搬送経路５２を構成する搬送容器５２ａ（上方搬送路）が水平方向に対して傾斜した状態で配置される。また、トナー貯蔵部５１の排出開口部５１ｃは、トナー貯蔵部５１の下部側方に設けられ、トナー搬送経路５２の搬入開口部５２ｂに接続されている。また、スクリュー５３は、搬送容器５２ａ内に配置され、搬入開口部５２ｂに送り込まれたトナーを斜め上方に搬送する。そして、排出開口部５２ｃから現像装置７にトナーを供給する。

このような本実施形態の場合、トナー搬送経路５２内でトナーを上方に搬送するため、トナー貯蔵部５１とトナー搬送経路５２との間のかさ密度が安定しにくく、上述の各実施形態の場合と比べて、より一層、かさ密度を安定させることが求められる。したがって、上述の各実施形態と同様に、トナー充填モードで、スクリュー５３のの単位時間あたりのトナー搬送量を低下させる。その他の構造及び作用は、上述の各実施形態と同様である。

なお、上述の各実施形態では、トナーカートリッジ又はカートリッジを有する画像形成装置に本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明は、このような構造に限らず、種々の画像形成装置に適用可能である。また、本発明は、トナーとキャリアとを有する二成分現像剤を使用する構造であっても、トナーのみの一成分現像剤を使用する構造であっても適用可能である。

１・・・画像形成装置本体、３・・・感光ドラム（像担持体）、７・・・現像装置、７ａ・・・トナーカートリッジ（カートリッジ）、５０、５０ａ・・・トナー供給装置、５１・・・トナー貯蔵部、５２・・・トナー搬送経路、５２ｂ・・・搬入開口部（トナー搬入部）、５２ｃ・・・排出開口部（トナー供給部）、５３・・・スクリュー（トナー搬送部材）、５４・・・トナー収容容器、５５・・・トナー量検知センサ、５６・・・回転検知センサ（回転検知手段）、５７・・・ＣＰＵ（制御部）

Claims (5)

1. トナーを貯蔵するトナー貯蔵部と、
   該トナー貯蔵部から搬送されたトナーを搬送するトナー搬送経路と、
   該トナー搬送経路内のトナーを搬送するトナー搬送部材と、
   前記トナー搬送経路から搬送されたトナーを用いて現像する現像装置と、
   画像形成前の準備期間において、前記トナー搬送部材を間欠的に駆動させることで、前記トナー搬送経路内にトナーを充填させる充填モードを実行可能な制御部と、を備え、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記充填モードにおいて、前記トナー搬送部材を間欠的に駆動させたときの単位時間当たりの駆動量が、前記充填モードの前半よりも後半の方が多くなるように前記トナー搬送部材の間欠動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記充填モードの前半よりも後半の方が、前記トナー搬送部材の間欠動作時の停止時間が短くなるように制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナーを貯蔵するトナー貯蔵部と、
   該トナー貯蔵部から搬送されたトナーを搬送するトナー搬送経路と、
   該トナー搬送経路内のトナーを搬送するトナー搬送部材と、
   前記トナー搬送経路から搬送されたトナーを用いて現像する現像装置と、
   画像形成前の準備期間において、前記トナー搬送部材の駆動速度が画像形成時よりも低くなるように駆動させて、前記トナー搬送経路内にトナーを充填させる充填モードを実行可能な制御部と、を備え、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記充填モードにおいて、前記トナー搬送部材を駆動させたときの前記トナー搬送部材の単位時間当たりの駆動量が前記充填モードの前半よりも後半の方が多くなるように前記トナー搬送部材の速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記トナー搬送経路は、前記トナー貯蔵部の側方に接続され、重力方向上方に向かってトナーを搬送する上方搬送路を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記充填モードを実行するための信号を入力するための操作部を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。

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