JP4294334B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作者に対して所定の情報を報知することで、現像剤を収容する剤収容部にトナーを供給するトナー供給手段へのトナー補充操作を促した後、所定の演算処理に基づいて画像形成動作を強制停止する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を用いて、感光体等の潜像担持体上の潜像をトナー像に現像する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、特許文献１に記載のものが知られている。この画像形成装置は、剤収容部内の現像剤を担持して潜像担持体上の潜像を現像する現像ロール等の現像剤担持体と、剤収容部にトナーを供給するトナー供給装置とを備えている。また、トナー供給装置に搭載されているトナーが少なくなったり、無くなったりなどしたときに、操作者に対して所定の情報を報知してトナー供給装置へのトナー補充操作を促す報知手段も備えている。この報知手段による報知を行った後、トナー補充が行われずにプリント命令がなされると、プリント動作毎にその画像面積に基づいて所定の演算処理を実施し、トナー消費量予想値に応じた分だけ残りプリント可能枚数を減じる。そして、残りプリント可能枚数がゼロ枚になった時点で、その後のプリント動作を強制停止する。かかる構成によれば、トナー補充がすぐに行われない場合でも、剤収容部やトナー補給装置などに残っているトナーを用いてプリントアウトを行うことで、トナー補充準備のための期間を操作者に与えることができる。また、ある程度までプリントアウトを行った時点でその後のプリント動作を強制停止することで、次のような事態の発生を抑えることもできる。即ち、現像剤のトナー濃度を著しく低下させた状態で画像形成を行ったために潜像担持体へのキャリア付着を引き起こして、機械に損傷を与えるといった事態である。
【０００３】
操作者に対してトナー補充操作を促すタイミングについては、トナー供給装置の構成などによって異なってくる。例えば、本体に一体的に設けられたトナー収容部を用いるトナー供給装置では、トナー残量に比較的余裕があっても、セット用トナーを全て受け入れ得る空容量がトナー収容部に生ずれば操作者にトナー補充操作を促しても差し支えない。一方、着脱可能に装着されたトナー収容器の交換によってトナーがセットされるトナー供給装置では、トナー残量に比較的余裕がある段階でトナー補充操作を促してしまうと、トナー収容器に残っているトナーが無駄に廃棄されてしまう。よって、トナー収容器のトナー残量をできる限りゼロに近づけるか、あるいは完全に空になった時点で、トナー補充操作を促すのが一般的である。この場合、トナー収容器から剤収容部へのトナー供給が殆どなくなるので、トナー補充がすぐに行われなければ、プリントアウトに伴って現像剤のトナー濃度が徐々に低下していく。そして、画像濃度も徐々に低下していくが、それでも画像形成を望む操作者に対しては、上述のキャリア付着を引き起こさない程度のトナー消費量を限度としてプリントアウトを許容することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１８１８４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにしてある程度のプリントアウトを許容する画像形成装置においては、強制停止に至る前に画像濃度が視認不能なレベルまで低下するという問題を引き起こすことが本発明者の調査によって判明した。具体的には、例えば、トナー補充がなされないままにプリントアウトを行った場合に、Ａ４サイズのベタ画像を２００回プリントアウトした時点で現像剤のトナー濃度が上述のキャリア付着を引き起こす程度まで低下すると仮定する。このような場合、Ａ４サイズの用紙に２〜３文字しか印字しないといったトナー消費量の極めて少ないプリントアウトについては、数千回程度まで許容される。ところが、２００回程度のプリントアウトで、画像濃度が視認不能なレベルまで低下してしまうのである。
【０００６】
そこで、本発明者がこれについて鋭意研究を行った結果、次に掲げる原因によるものであることがわかってきた。
即ち、第１の原因として、トナーの過剰帯電が挙げられる。具体的には、ニアエンド後においては、現像剤中における磁性キャリアに対するトナーの割合が少なくなることから、ニアエンド前に比べてトナーが摩擦され易くなる。このような状態で、２〜３文字などといった画像面積比の小さいプリントアウトが多く行われたとする。すると、トナー消費が強制停止のレベルまで進行しないうちに、プリントアウトに伴う摩擦によってトナーが過剰帯電して視認不能濃度の画像が形成されてしまうのである。
また、第２の原因として、地汚れによるトナー消費が挙げられる。具体的には、現像剤のトナーは現像によって消費される他、潜像担持体の非画像部に僅かながらに付着するいわゆる地汚れによっても消費される。このため、画像面積比の小さいプリントアウトが多く行われると、画像面積に基づいて算出される理論上のトナー消費量と、地汚れ分の消費を含む実際のトナー消費量とに大きな差が出てくる。すると、理論上のトナー消費が強制停止のレベルまで進行していないにもかかわらず、実際にはそのレベルに達していることがある。このことによっても、視認不能濃度の画像が形成されてしまう。
【０００７】
このような視認不能濃度の画像については、トナー補充操作を促した後、画像の画像面積にかかわらず、所定枚数のプリントアウトを行った時点で強制停止を行うことで抑えることができる。しかしながら、かかる構成では、ベタ画像などの画像面積の極めて大きいプリントアウトが連続してなされる場合を想定してプリント可能枚数を設定する必要がある。このため、文字画像など一般的な画像面積のプリントアウトだけがなされた場合には、トナー消費量が限界に達しておらず且つトナーの過剰帯電も起こっていない状態で強制停止を実施することになる。すると、ニアエンドから強制停止までの期間を不必要に短縮してしまう。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置を提供することである。即ち、操作者に対してトナー補充操作を促してから強制停止を行うまでの期間を不必要に短縮するといった事態を抑えつつ、その期間における視認不能濃度の画像の発生を抑えることができる画像形成装置である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、表面に担持した現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するためのトナー及び磁性キャリアを含有する現像剤を収容する剤収容手段と、該剤収容手段にトナーを供給するトナー供給手段と、操作者に対して所定の情報を報知して該トナー供給手段へのトナー補充操作を促す報知手段と、該報知手段による報知について実施するか否かを決定する報知決定手段と、該報知手段による報知が行われた後、画像が形成される毎にその画像面積を算出して累積画像面積に加算する演算処理を実施し、該累積画像面積の演算結果に基づいて画像形成動作について強制停止すべきか否かを判定する判定手段とを備える画像形成装置において、上記演算処理にて、上記画像面積が所定の閾値を超える値である場合には、該値を累積画像面積に加算する演算法を用いる一方で、上記画像面積が所定の閾値以下の値である場合には、該値の代わりに該閾値を累積画像面積に加算する演算法を用いるように、上記判定手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー供給手段として、トナーを収容するトナー収容器が着脱可能に構成されたものを用いるとともに、上記報知決定手段として、該トナー収容器からのトナーの排出性の変化に基づいた決定を行うものを用いたことを特徴とするものである。
【００１０】
これらの画像形成装置において、トナー補充操作が行われないままに形成する画像の画像面積が一般的であるかあるいは比較的大きい場合には、従来と同様にその値に応じたトナー消費があるものとみなして強制停止の必要性を判定することが可能である。このため、画像面積に応じた分のみ強制停止の実施タイミングを早めて、トナー補充操作を促してから強制停止を行うまでの期間を不必要に短縮するといった事態を抑えることができる。一方、トナー補充が行われないままに形成する画像の画像面積が比較的小さい場合には、演算法を切り替えて、その値よりも多くのトナー消費があるものとみなして強制停止の必要性を判定することが可能である。このため、地汚れ分のトナー消費や、トナーのチャージアップに応じて強制停止の実施タイミングをより早めて、視認不能濃度の画像の発生を抑えることもできる。
よって、操作者に対してトナー補充操作を促してから強制停止を実施するまでの期間を不必要に短縮するといった事態を抑えつつ、その期間における視認不能濃度の画像の発生を抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。これらは、画像形成剤として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００１２】
上記帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体１Ｙの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
【００１３】
上記現像装置５Ｙは、第１搬送スクリュウ５１ＹやＴセンサ５２Ｙが配設された第１剤収容部５３Ｙと、第２搬送スクリュウ５４Ｙ、現像ロール５５Ｙ、ドクターブレード５６Ｙなどが配設された第２剤収容部５７Ｙとを有している。剤収容手段たるこれら２つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる図示しない現像剤が内包されている。第１剤収容部５３Ｙ内の第１搬送スクリュウ５１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を図中手前側から奥側へと搬送する。搬送途中の現像剤は、第１剤収容部５３Ｙの底部に固定されたＴセンサ５２Ｙによってその透磁率が検知される。そして、第１剤収容部５３Ｙと第２剤収容部５７Ｙとの間の仕切壁に設けられた図示しない連通口を経て、第２剤収容部５７内に進入する。第２剤収容部内の第２搬送スクリュウ５４Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。このようにして現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ５４Ｙの図中上方には、図中反時計回りに回転駆動せしめられる非磁性パイプ内に図示しないマグネットローラを内包する現像ロール５５Ｙが平行配設されている。第２搬送スクリュウ５４Ｙによって搬送される現像剤は、マグネットローラの磁力によって非磁性パイプ表面に汲み上げられる。そして、現像ローラ５５Ｙと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレードによってその層厚が規制された後、感光体１Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体１Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体１Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費した現像剤は、現像ロール５１Ｙの非磁性パイプの回転に伴って第２搬送スクリュウ５４Ｙ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第１剤収容部５３Ｙ内に進入する。
【００１４】
透磁率センサからなる上記Ｔセンサ５２Ｙによる現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ５２ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。上記制御部はＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ５２Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像装置に搭載されたＭ，Ｃ，Ｋ用のＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータを格納している。現像装置５Ｙについては、Ｔセンサ５２Ｙからの出力電圧の値とＹ用Ｖｔｒｅｆを比較し、後述するＹ用のトナー供給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。この駆動により、現像に伴ってＹトナーを消費してＹトナー濃度を低下させていた現像剤に対して第１剤収容部５３Ｙで適量のＹトナーが供給される。このため、第２剤収容部５７Ｙ内の現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスカートリッジ６Ｍ，Ｃ，Ｋにおける現像剤についても、同様のトナー供給制御が実施される。
【００１５】
上記感光体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ、６Ｃ、６Ｋ上にＭ、Ｃ、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト８上に中間転写される。
【００１６】
先に示した図１において、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段たる露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。なお、露光装置７は、プロセスプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどとともに、潜像担持体たる感光体上に可視像たるトナー像を形成する可視像形成手段を構成している。
【００１７】
露光装置７の図中下側には、レジストローラ対２８、紙収容カセット２６、これに組み込まれた給紙ローラ２７など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６は、記録体たる転写紙Ｐを複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７を当接させている。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
【００１８】
プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、クリーニング装置１０などを備えている。また、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、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なども備えている。中間転写ベルト８は、これら７つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００１９】
上記２次転写バックアップローラ１２は、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。中間転写ベルト８上に形成された可視像たる４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。
【００２０】
２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、上記レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に、熱と圧力と影響を受けて、表面のフルカラートナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部５０ａが形成されており、上記排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部５０ａに順次スタックされる。
【００２１】
上記中間転写ユニット１５と、これよりも上方にあるスタック部５０ａとの間には、ボトル支持部３１が配設されている。このボトル支持部３１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを収容する剤収容部たるトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを搭載している。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、水平よりも少し傾斜した角度で互いに並ぶように配設され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋという順で配設位置が高くなっている。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーは、それぞれプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置に適宜供給される。これらのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとは独立してプリンタ１００本体に脱着可能である。
【００２２】
図３はトナー収容部たるＹ用のトナーボトル３２Ｙを示す斜視図である。同図において、Ｙ用のトナーボトル３２Ｙは、ボトル部３３Ｙと、その先端側に固定されたキャップ部３４Ｙとを有している。円柱状に形成されたボトル部３３Ｙには、外側から内側に向けて突出するスクリュー状の突起がその円周面に沿うようにエンボス加工されている。Ｙ用のトナーボトル３２Ｙが回転せしめられると、ボトル部３３Ｙ内のＹトナーがこのスクリュー状の突起に沿ってボトル底側からボトル先端側に向けて移動する。そして、ボトル部３３Ｙ内からキャップ部３４Ｙ内に進入する。
【００２３】
上記キャップ部３４Ｙは、ボトル部３３Ｙよりも少し径の小さな円柱状に形成され、把手３５Ｙと、シャッタ３６Ｙと、ギヤ部３７Ｙとをその円周面に有している。把手３５Ｙは、円柱軸線方向に延在するようにキャップ円周面に突設せしめられている。また、シャッタ３６Ｙは、円周方向にスライド移動可能になっており、図示した状態ではキャップ円周面に設けられた図示しないトナー排出口を覆い隠している。また、ギヤ部３７Ｙは、キャップ部３４Ｙの軸線方向において、把手３５Ｙやシャッタ３６Ｙが設けられていないボトル部３３Ｙ側の領域に設けられており、円周方向の全域渡って図示しない複数の歯車を有している。このギヤ部３７Ｙの歯車が後述するトナー供給装置の駆動ギヤと噛み合うことで、Ｙ用のトナーボトル３２Ｙが回転せしめられる。他色のＭ，Ｃ，Ｋ用のトナーボトル３２Ｍ，Ｃ，Ｋも同様の構成になっている。
【００２４】
図４は、ボトル支持部３１と、４つのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを示す斜視図である。ボトル支持部３１は、４つのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋをそれぞれ別々に取り付けるための４つのボトル取付部３１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。同図は、４つのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用のトナーボトル３２Ｋが取り付けられる途中の状態を示したものである。操作者は、トナーボトル３２Ｋをボトル支持部３１のＫ用のボトル取付部３１Ｙに載せた後、トナーボトル３２Ｋのキャップ部３４Ｋに設けられた把手３５Ｙを把持して、トナーボトル３２Ｋを回転させる。この回転に伴い、キャップ部３４Ｋに設けられた上述のシャッタ（図示せず）が開くとともに、キャップ部３４Ｋのトナー排出口（図示せず）が露出して鉛直方向下側を向く。また、同時に、キャップ部３４Ｋが、ボトル取付部３１Ｋの図示しない係合部で係合して固定される。他色のトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃも同様の操作によってボトル支持部３１上に固定されるとともに、トナー排出口を露出させる。
【００２５】
図５から図７は、それぞれ、ボトル取付部３１Ｋの断面及び側面を、トナーボトル３２Ｋの正面（キャップ部３４Ｋの先端面）とともに示す図である。トナーボトル３２Ｋのキャップ部３４Ｋの先端面には、複雑な形状で湾曲する係合壁３８Ｋが立設せしめられている。トナーボトル３２Ｋは、その把手３５Ｋを鉛直方向上側に向ける姿勢で、Ｋ用のボトル取付部３１Ｋの上に載置される（図５）。この姿勢は、複雑な形状で湾曲する係合壁３８Ｋの開口を鉛直方向下側に向ける姿勢でもある。かかる姿勢で載置されるトナーボトル３２Ｋの係合壁３８Ｋには、ボトル取付部３１Ｋの係合板Ａがその開口を通ってループ内に進入する（図６）。このとき、トナーボトル３２Ｋはまだ正常にセットされた状態ではなく、そのキャップ部３４Ｋの図示しないトナー排出口は、シャッタ３６Ｋによって閉じられたままである。操作者は、ボトル取付部３１Ｋ上に載置したトナーボトル３２Ｋの把手３５Ｋを把持して、図中反時計回りに約４５［°］回転させる。すると、トナーボトル３２Ｋはその全体を図中反時計回りに回転させるが、キャップ部３４Ｋのシャッタ３６Ｋはボトル取付部３１Ｋの底に引っ掛かる。このため、シャッタ３６Ｋだけが回転を阻止される（図７）。そして、それまでシャッタ３６Ｋによって閉ざされていた図示しないトナー排出口が露出して、鉛直方向下側を向く。更に、キャップ部３４Ｋの係合壁３８Ｋが、ボトル取付部３１Ｋの係合板Ａに係合して、トナーボトル３２Ｋがボトル取付部３１Ｋ上に固定される。
【００２６】
図８及び図９は、それぞれＫ用のトナーボトル３２Ｋをキャップ部３４Ｋの箇所で破断した断面図である。先に図６、図７に示したトナーボトル３２Ｋの姿勢は、それぞれ図８、図９の姿勢と同様である。トナーボトル３２Ｋを４５［°］回転させることで、それまでシャッタ３６Ｋに閉ざされていたトナー排出口Ｃを露出させて、鉛直方向下側に位置させることがわかる。このように鉛直方向下側に向いたトナー排出口Ｃの下方では、図示しないトナー搬送パイプがそのトナー受入口を鉛直方向上側に向けている。よって、トナー排出口Ｃから排出されたＫトナーが、自重によって後述のトナー搬送パイプ内に落下する。
【００２７】
図１０は、本プリンタ１００におけるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー供給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの一部を示す斜視図である。トナー供給手段たるこれらトナー供給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、取り扱うトナーの色が互いに異なる点以外が、それぞれほぼ同様の構成となっている。Ｙトナーを取り扱うＹ用のトナー供給装置４０Ｙを例にすると、次のような構成である。即ち、トナー供給装置４０Ｙは、上述のトナーボトル３２Ｙの他、駆動モータ４１Ｙ、駆動ギヤ４２Ｙ、トナー搬送パイプ４３Ｙなどを有している。また、図示を省略しているが、上述のＹ用のボトル支持部（図４の３１Ｙ）も有している。Ｙ用のボトル支持部に正しくセットされたトナーボトル３２Ｙは、そのキャップ部３４Ｙのギヤ部３７Ｙを、上記駆動ギヤ４２Ｙに噛み合わせる。駆動モータ４１Ｙによって駆動ギヤ４２Ｙが回転せしめられると、その回転駆動力がギヤ部３７Ｙを介してトナーボトル３２Ｙ全体に伝わり、トナーボトル３２Ｙが回転する。そして、キャップ部３４Ｙの鉛直方向下側を向いている図示しないトナー排出口からＹトナーが排出されて、トナー搬送パイプ４３Ｙに落下する。このトナー搬送パイプ４３Ｙ内には、図示しない樹脂製のコイルが内設されており、これも上記駆動モータ４１Ｙによって回転駆動されるようになっている。樹脂製のコイルは、トナー排出口から受け入れたＹトナーを、トナー搬送パイプ４３Ｙ内に沿って搬送して、図示しないＹ用の現像装置内に供給する。
【００２８】
次に、本プリンタ１００の特徴的な構成について説明する。
図１１は、Ｙ用のトナー供給装置（図１０の４０Ｙ）におけるトナー搬送パイプ４３Ｙの一部を示す断面図である。トナー搬送パイプ４３Ｙの根元部分（トナーボトル側の端部分）には、管内部を挟み込んで相対向する発光部４４Ｙと受光部４５Ｙとを有する透過型フォトセンサからなるトナーセンサ４６Ｙが固定されている。このトナーセンサ４６Ｙは、発光部４４Ｙから管内に向けて光ｌを発する。発せられた光ｌは、管内を横断して受光部４５Ｙに受光される。トナー搬送パイプ４３Ｙ内に配設された樹脂製のコイル４７Ｙは、トナーセンサ４６Ｙの光路を妨げないように、根元部分がコイルを形成しない直線状の軸になっている。図示しないＹ用のトナーボトル（図１０の３２Ｙ）から排出されたＹトナー（Ｔ）は、このトナー搬送パイプ４３Ｙ内を搬送される際に、トナーセンサ４６Ｙの光路を横断する。Ｙ用のトナーボトルからのトナー排出が良好であると、多量のＹトナーがトナー搬送パイプ４３Ｙの根元部分に流れ込んで上記光路を横断するため、受光部４４Ｙにおける受光量がかなり低い値になる。一方、Ｙ用のトナーボトルからのトナー排出が良好に行われないと、トナー搬送パイプ４３Ｙの根元部分に流れ込むトナー量が僅かになるため、受光部４４Ｙにおける受光量がかなり高い値になる。トナーセンサ４６Ｙは、受光部４４Ｙにおける受光量が所定の閾値以下である場合（トナー排出が良好である場合）には、図示しないデジタルＩＣによって５［Ｖ］のＨｉｇｈ信号を出力する。一方、受光部４４Ｙにおける受光量が所定の閾値を上回る場合（トナー排出が良好でない場合）には、図示しないデジタルＩＣによって０［Ｖ］のＬｏｗ信号を出力する。他色用のトナー搬送パイプ（図１０の４３Ｍ，Ｃ，Ｋ）も同様の構成になっている。
【００２９】
図１２は、本プリンタ１００の電子回路の一部を示すブロック図である。同図において、制御部６０は図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有しており、プリンタ全体の制御を司っている。この制御部１００には、各プロセスユニット６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、露光装置７、中間転写ユニット１５、定着装置２０、操作表示部７０などが電気的に接続されている。また、各トナー供給装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋも電気的に接続されており、当然ながらそれらのトナー搬送パイプに固定されたトナーセンサも接続されている。操作表示部７０は、タッチパネル等から構成され、ディスプレイに様々な情報を表示したり、操作者によるキー入力を受け付けたりする。
【００３０】
図１３は、上記制御部６０によって実施されるトナーニアエンド検知制御の一例を示すフローチャートである。このトナーニアエンド検知制御は、各色のトナー供給装置（４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）についてそれぞれ個別に実施される。そして、それぞれフロー中でカウントされる後述のＬｏｗレベルカウンタＣ２の値が５以上になると、対応するトナー供給装置にトナーニアエンドが発生しているものと検知される。トナーニアエンド検知制御がスタートすると、まず、図示しないＲＡＭに記憶されていたＬｏｗレベルカウンタＣ２の値が読み込まれる（ステップ１：なお、以下、ステップをＳと記す）。そして、対応するトナーボトル（３２Ｙ〜Ｋのどれか）の回転駆動が開始されるまで制御フローの進行が中断された後（Ｓ２）、サンプリングカウンタＣ１、トナーセンサ出力積算値Ａが、それぞれゼロにセットされる。次に、ＦＧＡＴＥ信号（基準トリガー信号）の出力があるまで制御フローの進行が待機された後（Ｓ５）、トナーセンサ出力値のサンプリング処理が開始される。
【００３１】
Ｓ６からＳ１０までの制御工程からなるサンプリング処理では、まず、２０［ｍｓｅｃ］だけ制御フローの進行が待機された後（Ｓ６）、サンプリングカウンタＣ１の値に「１」が加算される（Ｓ７）。そして、対応するトナーセンサの出力値（５Ｖ又は０Ｖ）がサンプリングされた後（Ｓ８）、トナーセンサ出力積算値Ａの値にサンプリング値が加算される（Ｓ９）。更に、ＦＧＡＴＥ信号の出力についてＯＦＦになったか否かが検知され（Ｓ９）、ＯＦＦでない場合にはＳ６からＳ９までの制御フローが再び実施される。また、ＯＦＦである場合には、サンプリング処理が終了して次のＳ１１の制御に進む。このようなサンプリング処理においては、ＦＧＡＴＥ信号の出力がＯＮされてからＯＦＦされるまでの期間内で、２０［ｍｓｅｃ］毎にトナーセンサの出力値がサンプリングされてトナーセンサ出力積算値Ａに積算されていく。
【００３２】
サンプリング処理が終了すると、トナーセンサ出力積算値ＡとサンプリングカウンタＣ１とに基づいて出力平均値Ｂ（＝Ａ／Ｃ１）が算出された後（Ｓ１１）、算出結果について０．５０［Ｖ］を上回っているか否かが判断される（Ｓ１２）。
【００３３】
ここで、出力平均値Ｂが０．５０［Ｖ］を上回っている場合（Ｓ１２でＹ）には、トナーボトル内のトナー残留に十分な余裕があるため、トナーボトルからトナーが良好に排出されていることになる。即ち、そのトナーボトルを搭載しているトナー供給装置にトナーニアエンドが発生していないことになる。このため、ＬｏｗレベルカウンタＣ２の値がゼロにリセットされる（Ｓ１７）。この後、トナーボトルがまだ回転中である場合には、その後のトナー供給に伴ってトナーニアエンド発生の可能性がある。そこで、トナーボトルについて回転停止したか否かが判断され、回転停止した場合だけ（Ｓ１７でＹ）、トナーニアエンド検知制御が終了する。トナーボトルが回転停止していない場合には（Ｓ１７でＮ）、制御フローが上述のＳ３にループせしめられて、サンプリングカウンタＣ１やトナーセンサ出力積算値Ａのリセット後に再びサンプリング処理が行われる。
【００３４】
一方、上述のＳ１２において、出力平均値Ｂが０．５０［Ｖ］以下である場合には（Ｎ）、少なくとも上述のサンプリング処理中にはトナーボトルからトナーが良好に排出されていなかったことになる。トナーボトル内のトナー残留に余裕がある場合であっても一時的にトナー排出不良が起こるが、継続して起こる場合にはトナーニアエンドであると考えて差し支えない。本プリンタにおいて、５回のサンプリング処理で連続してトナー排出不良が検出された場合には、トナーニアエンドとなる。そこで、出力平均値Ｂが０．５０［Ｖ］以下である場合には、ＬｏｗレベルカウンタＣ２に「１」が加算された後（Ｓ１４）、加算結果について「５」以上であるか否かが判断される（Ｓ１５）。そして、「５」以上である場合には（Ｓ１５でＹ）、トナーニアエンドが報知される（Ｓ１６）。この報知については、制御部（６０）が上述の操作表示部（７０）のディスプレイにニアエンド報知用の表示を行わせることによってなされる。なお、ＬｏｗレベルカウンタＣ２が「５」未満であった場合には（Ｓ１５でＮ）、出力平均値Ｂが０．５０［Ｖ］以下であった場合と同様の制御フローが実施される。
【００３５】
以上のトナーニアエンド検知制御を実施する制御部（６０）と、各トナー供給装置のトナーセンサとの組合せは、各トナー供給装置のニアエンドを検知するニアエンド検知手段として機能している。
【００３６】
本プリンタにおいては、上述のように、各トナー供給装置（４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対して、それぞれ着脱可能に装着されたトナー収容器たるトナーボトルが交換されることで、新たなトナーがセットされる。かかる構成では、トナー収容部が着脱不能に固定されたトナー供給装置とは異なり、セット用トナーを袋からトナー収容部に移す際にトナーを飛散させたり手を汚したりといった事態を回避することができる。
【００３７】
トナーニアエンドの検知方法としては、トナーボトル等のトナー収容部に設けたトナーセンサによってトナー残量を直接的に検知する方法や、トナー収容部からのトナー排出性に基づいてトナー残量を間接的に検知する方法などがある。本プリンタのようなトナーボトル等の着脱式トナー収容器を交換する方式において、前者の方法を採用してしまうと、使い捨ての着脱式トナー収容器がコスト高になってしまう。そこで、本プリンタでは、後者の方法を採用している。後者の方法では、トナーセンサを着脱式トナー収容器（本例ではトナーボトル）から独立させて設けることができるため、上述のようなコスト高を回避することができる。
【００３８】
本プリンタは、主走査方向（感光体の軸線方向）６００［ｄｐｉ］、副走査方向（感光体の周方向）６００［ｄｐｉ］の解像度で画像を形成するようになっている。また、トナーニアエンドが検知されてから、画像濃度が許容範囲ギリギリに低下するまでの平均的なトナー消費量が１５．６［ｇ］となっている。また、各色のトナー像について、それぞれ画像面積あたりのトナー消費量の平均値が０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］となっている。かかる構成においては、プリントアウト１枚あたりにおける画像面積を次式によって求めることができる。
【数１】
１枚あたりの画像面積＝出力画素数／（６００ｄｐｉ／２．５４ｉｎｃｈ）^２［ｃｍ^２］・・・・・（式１）
【００３９】
また、トナーニアエンドが検知されてから、画像濃度が許容範囲ギリギリまで低下するまでに出力可能な画像面積は、次式のようになる。
【数２】
ニアエンド後出力可能画像面積＝１５．６ｇ×１０００／０．５ｍｇ＝３１２００［ｃｍ^２］・・・・・（式２）
【００４０】
図１４は、上記制御部（６０）によって実施される強制停止判定制御の一例を示すフローチャートである。この強制判定制御は、トナーニアエンド後のプリント動作時に、判定手段たる制御部（６０）によって実施されるものである。パーソナルコンピュータ等からの画像情報に基づいてプリントアウトプロセスがスタートすると（Ｓ１）、ＦＧＡＴＥ信号が出力されるまで制御フローの進行が中断される（Ｓ２）。そして、出力画素数が読み込まれた後（Ｓ３）、読込結果と上記式１とに基づいて１枚あたりの画像面積Ｓ１が算出される（Ｓ４）。次いで、その画像面積Ｓ１について１２［ｃｍ^２］以下であるか否かが判断され（Ｓ５）、そうである場合には画像面積Ｓ１が１２［ｃｍ^２］にセットされた後（Ｓ６）、それが累積画像面積Ｓｃに加算される（Ｓ７）。また、そうでない場合には、算出された画像面積Ｓ１がそのまま累積画像面積Ｓｃに加算される（Ｓ７）。そして、累積画像面積Ｓｃについて閾値である３１２００［ｃｍ^２］を上回ったか否かが判断され（Ｓ８）、上回っていない場合には残りジョブの有無に応じて制御フローが上記Ｓ１にループせしめられるか、あるいは終了する。一方、上回っている場合には（Ｓ８でＹ）、強制停止フラグがセットされた後（Ｓ１０）、残りジョブの有無にかかわらず制御フローが終了する。強制停止フラグがセットされると、以降のプリントアウト動作が強制停止される。
【００４１】
このような強制停止判定制御において、ニアエンド後にプリントアウト１枚あたりに形成されるトナー像の画像面積Ｓ１が一般的又は比較的大きくて１２［ｃｍ^２］を上回る場合には、その値がそのまま累積画像面積Ｓｃに加算される。このような加算により、従来と同様に、画像面積Ｓ１の値に応じたトナー消費があるものとみなされて、強制停止フラグのセットの必要性が判定される。そして、画像面積Ｓ１に応じた分のみ強制停止の実施タイミングが早められて、トナーニアエンドから強制停止までの期間を不必要に短縮するといった事態が抑えられる。一方、画像面積Ｓ１が比較的小さい場合には、たとえそれが極僅かであっても全て１２［ｃｍ^２］にセットされて累積画像面積Ｓｃに加算される。このような加算により、理論値よりも多くのトナー消費があるものとみなされて、強制停止フラグのセットの必要性が判定される。よって、地汚れ分のトナー消費や、トナーのチャージアップに応じて強制停止の実施タイミングが早められて、視認不能濃度の画像の発生が有効に抑えられる。なお、かかる強制停止判定制御を実施する上記制御部（６０）は、強制停止すべきか否かを判定する判定手段として機能している。
【００４２】
図１５は、本プリンタにおいて、トナーニアエンドが検知された後における単色（Ｙ，Ｍ，Ｃ又はＫ）トナー像の転写紙（Ａ４サイズ）１枚あたりの画像面積と、プリントアウト枚数との関係を示すグラフである。このグラフは、トナーニアエンド後に、同じ画像面積の単色トナー像が複数の転写紙に連続してプリントアウトされた例を示している。トナーニアエンドが発生した後、その色の単色トナー像について０〜１２［ｃｍ^２］の画像面積のものが連続出力された場合には、２５００枚のプリントアウト（画像形成動作）後に強制停止が行われることがわかる。一方、１２［ｃｍ^２］以上の画像面積の単色トナー像が連続出力された場合には、その画像面積に応じて強制停止の実施時期が変化することがわかる。実際には、同じ画像面積の単色トナー像が連続出力される場合よりも、それぞれ異なった画像面積の単色トナー像が出力される場合の方が多いが、０〜１２［ｃｍ^２］の画像面積の場合に理論値よりも多くのトナー消費が加味されることに変わりはない。よって、トナーニアエンドから強制停止までの期間を不必要に短縮するといった事態を抑えつつ、その期間における視認不能濃度の画像の発生を抑えることができる。
【００４３】
図１６は、従来のプリンタのトナーニアエンド後における単色トナー像の画像面積とプリントアウト枚数との関係を示すグラフである。従来では、画像面積の極めて小さい単色トナー像が連続出力される場合に、その画像面積分のトナー消費量しか加味されないために、プリントアウト枚数が本プリンタの４倍以上にもなっていたことがわかる。このことにより、トナーの過剰帯電や、トナー濃度の著しい低下を招いて視認不能濃度の画像を発生させていた。
【００４４】
これまで、各色毎に分けられた複数の潜像担持体を用いてフルカラー画像を形成するプリンタについて説明してきた。しかし、１つの潜像担持体にそれぞれ異なる色の単色トナー像を形成して中間転写体に順次重ね合わせ転写することで、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも本発明の適用が可能である。また、単色トナー像だけを形成する画像形成装置にも本発明の適用が可能である。
【００４５】
以上、本プリンタにおいては、トナーニアエンド後に出力される単色トナー像の画像面積について、所定の閾値（１２ｃｍ^２）以下である場合と、上回っている場合とで、強制停止実施の判定のための演算処理を異ならせている。かかる構成では、例えば、１［ｃｍ^２］オーダーといった所定の面積値毎にそれぞれ専用の演算処理を実施させる場合に比べ、演算処理の簡素化を図りながら、視認不能濃度が画像の発生を抑えることができる。
また、本プリンタにおいては、各色のトナー供給装置として、トナー収容器たるトナーボトルが着脱可能に構成されたものを用いている。そして、ニアエンド検知手段として、トナーボトルからのトナーの排出性の変化に基づいてトナーニアエンドを検知するものを用いている。かかる構成では、トナーセンサを着脱式トナー収容器（本例ではトナーボトル）から独立させて設けることができるため、上述のようなコスト高を回避することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、ニアエンドから強制停止までの期間を不必要に短縮するといった事態を抑えつつ、その期間における視認不能濃度の画像の発生を抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】同プリンタのＹ用のプロセスカートリッジと、その周囲とを示す拡大構成図。
【図３】同プリンタのＹ用のトナーボトルを示す斜視図。
【図４】同プリンタにおけるボトル支持部と４つのトナーボトルとを示す斜視図。
【図５】同ボトル取付部の断面及び側面を、Ｙ用のトナーボトルの正面とともに示す図（ボトル載置前）。
【図６】同ボトル取付部の断面及び側面を、Ｙ用のトナーボトルの正面とともに示す図（ボトル載置直後）。
【図７】同ボトル取付部の断面及び側面を、Ｙ用のトナーボトルの正面とともに示す図（ボトル回転後）。
【図８】同プリンタのＫ用のトナーボトルをキャップ部の箇所で破断した断面図（回転前の姿勢）。
【図９】同プリンタのＫ用のトナーボトルをキャップ部の箇所で破断した断面図（回転後の姿勢）。
【図１０】同プリンタにおけるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー供給装置の一部を示す斜視図。
【図１１】同プリンタのＹ用のトナー供給装置におけるトナー搬送パイプ４３Ｙの一部を示す断面図。
【図１２】同プリンタの電子回路の一部を示すブロック図。
【図１３】同プリンタの制御部によって実施されるトナーニアエンド検知制御の一例を示すフローチャート。
【図１４】同制御部によって実施される強制停止判定制御の一例を示すフローチャート。
【図１５】同プリンタにおいて、トナーニアエンドが検知された後における単色トナー像の転写紙１枚あたりの画像面積と、プリントアウト枚数との関係を示すグラフ。
【図１６】従来のプリンタのトナーニアエンド後における単色トナー像の画像面積とプリントアウト枚数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体（潜像担持体）
６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ プロセスカートリッジ
７ 露光装置
３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ トナーボトル（トナー収容器）
４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ トナー供給装置
４６Ｙ トナーセンサ（報知決定手段の一部）
５３Ｙ 第１剤収容手段
５７Ｙ 第２剤収容手段
６０ 制御部（報知手段の一部、報知決定手段、判定手段）
７０ 操作表示部（報知手段の一部）

Claims (2)

1. 潜像担持体と、表面に担持した現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体に供給するためのトナー及び磁性キャリアを含有する現像剤を収容する剤収容手段と、該剤収容手段にトナーを供給するトナー供給手段と、操作者に対して所定の情報を報知して該トナー供給手段へのトナー補充操作を促す報知手段と、該報知手段による報知について実施するか否かを決定する報知決定手段と、該報知手段による報知が行われた後、画像が形成される毎にその画像面積を算出して累積画像面積に加算する演算処理を実施し、該累積画像面積の演算結果に基づいて画像形成動作について強制停止すべきか否かを判定する判定手段とを備える画像形成装置において、
   上記演算処理にて、上記画像面積が所定の閾値を超える値である場合には、該値を累積画像面積に加算する演算法を用いる一方で、上記画像面積が所定の閾値以下の値である場合には、該値の代わりに該閾値を累積画像面積に加算する演算法を用いるように、上記判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記トナー供給手段として、トナーを収容するトナー収容器が着脱可能に構成されたものを用いるとともに、上記報知決定手段として、該トナー収容器からのトナーの排出性の変化に基づいた決定を行うものを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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