JP5322852B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを貯留するトナーコンテナが着脱可能に装置本体に装着されてなる画像形成装置に関するものである。

画像形成装置に装着されたトナーコンテナのトナーの残量を検出する技術としては、画像形成時におけるドットカウントの積算値（ドットカウント方式）や、トナー補給モータの回転時間（回転数）の積算値に基づいて、トナーコンテナ内のトナー残量を推定する方式がある。これらの方式は、トナーコンテナ内にトナー残量センサが備えられていない場合や、トナーコンテナと現像装置との間に中間ホッパが備えられていない装置構成の場合に汎用されている。

トナーコンテナ内のトナー残量が僅かであると推定された場合、ユーザにトナー残量がニアエンドであることを報知する一方で、現像装置内に残存しているトナーを用いて画像形成動作が行われる。ユーザは、このニアエンドの警告後、現像装置内のトナーが実質的に費消され尽くすトナーエンドまでの間に、トナーコンテナを交換する。

特開平６−３９５５号公報

しかしながら、ドットカウント方式にあっては、画像形成装置周囲の温度や湿度等の環境によって、同じ印字率でもトナーの消費量が異なるため、正確にトナー残量を把握することができない場合がある。また、トナー補給モータの回転時間に基づく推定方法では、モータの動作とトナー送り量との関係を定量化することが困難で、やはり正確にトナー残量を把握することができない。

このため、ニアエンドの時点を正確に求めることが出来ず、ニアエンドの警告後に直ぐにトナーエンドの状態が発生してしまうことがあった。また、小型の画像形成装置では、現像装置の容量が小さく、仮にニアエンドが正確に検知されたとしても、トナーエンドに至るまでに印字できる枚数が少ない場合があり、ユーザはニアエンドの警告があると直ちにトナーコンテナを交換せねばならないという不都合があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑みて為されたもので、ニアエンドからトナーエンドまでの間において、充分に印字を行うことが出来る画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、トナーが貯留され、トナー補給口が形成された底壁と、該底壁に形成され前記トナー補給口にトナーを導くトナー搬送経路とを備えたトナーコンテナと、フィーダ軸と、このフィーダ軸に同心で一体的に付設されたスパイラルフィンとを備え、前記トナー搬送経路上に配設され、当該トナーコンテナ内のトナーを、順回転されることで前記トナー搬送経路に沿った順方向に搬送するとともに、逆回転されることで前記順方向と反対の逆方向に搬送するスクリューフィーダと、前記スクリューフィーダを回転駆動する駆動源と、前記駆動源を制御する制御手段と、前記トナーコンテナのトナー補給口からトナーが補給される現像装置と、前記現像装置内のトナーの残量を検出する残量センサと、を備え、前記スパイラルフィンは、螺旋の方向がスクリューフィーダの全長に亘って同一であり、前記トナー補給口は、前記トナー搬送経路において前記順方向に沿った搬送を行うときの終端近傍に設けられ、これにより前記底板には前記トナー補給口を境にして、前記トナー搬送経路が延びる方向において長尺の部分と短尺の部分とが存在し、前記制御手段は、前記残量センサが所定量以下のトナー残量を検出するまでは、前記スクリューフィーダを順方向に回転させて前記長尺の部分のトナーが前記トナー補給口へ搬送されるように前記駆動源を制御し、前記残量センサが所定量以下のトナー残量を検出した後は、前記スクリューフィーダを逆方向に回転させて前記短尺の部分のトナーが前記トナー補給口へ搬送されるように前記駆動源を制御することを特徴とする（請求項１）。

この構成によれば、トナーコンテナに貯留されたトナーは、スクリューフィーダの順回転によってトナー補給口に向けてトナー搬送経路を順方向に搬送され、当該トナー補給口から現像装置へ補給される。一方、現像装置内のトナーの残量が所定量に以下になると、スクリューフィーダは逆方向に回転され、トナーはトナー搬送経路を逆方向に搬送される。トナーの順方向搬送が実行されている間、トナー補給口とトナー搬送経路の終端との間におけるトナー搬送経路（短尺の部分）には、トナーが少量残存するようになる。従って、前記逆方向搬送を行うことで、残存したトナーをトナー補給口に向かわせることができる。このため、例えば前記順方向搬送を行ってもトナー残量が増加しない状態を「ニアエンド」とすると、このニアエンド状態が到来しても前記逆方向搬送を行うことで、ある程度の期間はトナー補給を継続させることができる。

上記構成において、前記トナーコンテナは、互いに対向した一対の短尺壁と、各短尺壁を挟んで互いに対向した一対の長尺壁とを有し、前記底壁は、これら各短尺壁および各長尺壁によって囲繞された空間の底部を覆うものであり、前記トナー搬送経路は、前記長尺壁の延びる方向に沿って直線状に形成され、前記トナー補給口は、前記底壁における一方の短尺壁の近傍に設けられていることが好ましい（請求項２）。

かかる構成によれば、トナーコンテナは、一対の短尺壁と、一対の長尺壁と、底部を覆う底壁とを備えた箱状の筐体を構成要素としているため、筐体が単純な構造になって製造コストの低減化に貢献する。また、トナー搬送経路は、長尺壁の延びる方向に沿って直線状に形成され、トナー補給口は、底壁における一方の短尺壁の近傍に設けられているため、トナー搬送手段を少なくとも１つ設けることで筐体内のトナーをトナー補給口へ向けて送り残りがない状態で搬送することができる。

上記構成において、前記現像装置が、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いるものであって、前記残量センサが、前記トナーと前記キャリアとの混合比に基づきトナー濃度を検出するトナー濃度センサであることが望ましい（請求項３）。

この構成によれば、二成分現像剤が用いられる現像装置において、トナー濃度に基づきトナー残量を検出することができる。

この場合、前記トナー濃度センサの検出値に基づき、前記トナーコンテナ内のトナー残量を推定する残量推定手段をさらに備え、前記残量推定手段は、前記トナー濃度センサが所定の濃度値よりも低いトナー濃度を検出し、これに応じて前記制御手段が前記スクリューフィーダを順方向に回転させるトナー補給動作を所定時間行わせた後に、再度前記トナー濃度センサが所定の濃度値よりも低いトナー濃度を検出したときに、前記トナーコンテナ内のトナー量が残り少ないニアエンドであると判定し、前記制御手段は、前記残量推定手段が前記ニアエンドの判定を行ったときに、それ以降の前記トナー補給動作を、前記スクリューフィーダを逆方向に回転させて行わせることが望ましい（請求項４）。

この構成によれば、ニアエンドの判定を、前記トナー濃度センサの検出値に基づき行うことができ、スクリューフィーダを逆方向に回転させるタイミングを的確に導出することができる。

本発明によれば、ニアエンド状態が到来してもトナーの逆方向搬送を行うことで、ある程度の期間はトナー補給を継続させることができ、トナーコンテナの交換に余裕を持たせることができる。

本発明に係る画像形成装置の要部を説明するための説明図である。 図１に示すトナーコンテナのＩＩ−ＩＩ線視の断面略図である。 制御部による制御を説明するためのブロック図である。 制御部による制御を説明するためのフローチャートの前半部分である。 制御部による制御を説明するためのフローチャートの後半部分である。

図１は、本発明に係る画像形成装置の要部を説明するための説明図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、感光体ドラム１１と、帯電器１２と、露光装置１３と、現像装置２０と、トナーコンテナ３０と、中間転写ベルト１４と、転写ローラ１５と、クリーニングブレード１６と、除電器１７とを備えて構成されている。

前記装置本体１１は、その周面に静電潜像およびトナー像を形成させるものであり、図１においてドラム心回りに時計方向に向けて回転可能に画像形成装置１０の図略の装置本体内に配設されている。

前記帯電器１２は、例えばコロナ放電によってその周面に一様な帯電処理を施すものである。かかる帯電器１２は、前記感光体ドラム１１の直上位置に設けられ、ドラム心回りに回転している感光体ドラム１１の周面に向けて照射されるコロナ放電によって当該周面が帯電されて行く。なお、コロナ放電に代えて高圧電圧が印加された帯電ローラを感光体ドラム１１の周面に当接させることにより当該感光体ドラム１１の周面に帯電処理を施すようにしてもよい。

前記露光装置１３は、露光装置１３により帯電処理が施された感光体ドラム１１の周面に、読み取ったり、あるいはコンピュータ等の外部機器から伝送されたりした画像情報に基づくレーザー光を照射し、これによって当該感光体ドラム１１の周面に静電潜像を形成させるためのものである。

前記現像装置２０は、ドラム心回りに回転している感光体ドラム１１の周面にトナーを供給して静電潜像に沿ったトナー像（可視像）を形成させるためのものであり、前記露光装置１３の下方で、かつ、感光体ドラム１１の直右方位置に配設されている。本実施形態では、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられる。

かかる現像装置２０は、前記感光体ドラム１１のドラム心の延びる方向（図１の紙面に直交する方向）に長尺のケーシング２１と、このケーシング２１の図１における右側位置に並設された前記ドラム心方向に延びるトナー攪拌用の２本の攪拌スクリュー２２と、左側の攪拌スクリュー２２のさらに左方位置に攪拌スクリュー２２と平行に配設された現像ローラ２３とを備えている。現像ローラ２３は、ローラ心回りに反時計方向に向けて回転可能に設けられ、その周面が感光体ドラム１１の周面と対向配置されている。

一方、ケーシング２１の左面開口の上縁部には、現像ローラ２３の周面に積層されたトナーの厚さを所定の値に規制するブレード２４が設けられている。

また、ケーシング２１の天板には、トナーコンテナ３０からのトナーを受け入れるためのトナー受入口２５と、このトナー受入口２５を開閉するためのシャッタ部材２６とが設けられている。前記シャッタ部材２６は、トナー受入口２５を開閉するべくスライドするシャッタ板２６１と、このシャッタ板２６１に開閉動作を行わせるソレノイド装置２６２とを備えている。

そして、トナーコンテナ３０内のトナーを現像装置２０へ補給するときは、ソレノイド装置２６２への通電によって当該ソレノイド装置２６２が励磁されてシャッタ板２６１が開放される。一方、一旦開放されたシャッタ板２６１が閉止されるときは、ソレノイド装置２６２への通電が遮断され、これによる図略の付勢部材の付勢力でシャッタ板２６１が閉止される。

トナーコンテナ３０は、現像装置２０にトナーを補給するためのものであり、現像装置２０に対して着脱可能に装着される。トナーコンテナ３０が空になると、新旧交換される。本実施形態では、トナーコンテナ３０にはトナー残量センサが備えられていない。このトナーコンテナ３０については、後に図２を基に詳細に説明する。

現像装置２０のケーシング２１の側板内部には、現像装置２０内部のトナーの濃度を検出するトナー濃度センサ（残量センサ）４０が配置されている。トナー濃度センサ４０は、現像装置２０に貯留されている現像剤の透磁率を測定することで、トナーとキャリアとの混合比に基づきトナー濃度を検出する。トナー濃度センサ４０が、現像装置２０内のトナー濃度が所定値以下になったことを検出すると、トナーコンテナ３０からトナーが現像装置２０へ補給させる補給動作が行われる。もし、補給動作が形式的には行われたにも拘わらず、トナー濃度センサ４０がトナー濃度の上昇を検知しない場合は、トナーコンテナ３０内にトナーが貯留されていないと判定することができる。

なお、トナー濃度センサ４０は、現像装置２０のトナー受入部に設けられたシャッタ部材（図略）の開閉制御の要素としても使用される。このように、センサ用途を兼用させることで、装置コストを低く抑えることができる。

本実施形態では、トナーコンテナ３０内にはトナー残量センサを設けず、現像装置のトナー濃度センサ４０を用いてトナーコンテナ３０内のトナー残量を推定する構成である。トナーコンテナ３０は、トナーが空になると新品と交換される、いわゆる使い捨ての容器であるため、かかる容器に高価なセンサを設けると、トナーコンテナ３０のコストが嵩み、経済的に不利になる。このような不都合は、本実施形態では解消される。

トナー濃度センサ４０の検出力が低下するのを防止するために、検出面をクリーニングする清拭部材２２１が、図２における右側の攪拌スクリュー２２に設けられている。この清拭部材２２１は、攪拌スクリュー２２が１回転する都度、トナー濃度センサ４０の検出面を清拭する。従って、トナー濃度センサ４０の検出力の低下が防止される。

前記クリーニングブレード１６は、感光体ドラム１１の周面に残留している残留トナーを取り除くものであり、ゴムなどの柔軟性材料によって形成され、その先端縁部が感光体ドラム１１の周面に当接されている。従って、感光体ドラム１１がドラム心回りに回転すると、その周面に残留している残留トナーは、このクリーニングブレード１６の先端縁部によって掻き取られることになる。

前記除電器１７は、感光体ドラム１１の周面の残留電荷を取り除くためのものであり、クリーニングブレード１６と前記帯電器１２との間に介設されている。かかる除電器１７は、複数のＬＥＤ光源が感光体ドラム１１のドラム心方向に向けて並設されて構成されている。かかる複数のＬＥＤ光源からの光が感光体ドラム１１の周面に照射されることにより、当該周面に残留していた電荷が除去される。

そして、このような１組の感光体ドラム１１，帯電器１２、露光装置１３、現像装置２０、トナーコンテナ３０、クリーニングブレード１６および除電器１７によって１つの画像形成部が形成される。

このような画像形成部は、本実施形態においては、４組が並設されている。図１には４組の内の最も左側のもののみが示されている。かかる４組の画像形成部の内の図略の最も右側のものは、マゼンタ色のトナーが使用されるマゼンタ用の画像形成部であり、その左隣にはシアン色のトナーが使用される図略のシアン用の画像形成部が配設され、さらにその左隣にはイエロー色のトナーが使用される図略のイエロー用のトナー搬送装置２０が配設されている。そして、さらにその左隣には、図１に示されたブラック色のトナーが使用されるブラック用の画像形成部が配設されている。

前記中間転写ベルト１４は、各感光体ドラム１１の周面と当接され、これによって感光体ドラム１１の回転と同期しながら周回することによって感光体ドラム１１のトナー像が転写されるものである。かかる中間転写ベルト１４は、４組の画像形成部の直下位置において、これら４組の画像形成部に亘るように周回可能に配設されている。

このような中間転写ベルト１４は、最も左側のブラックトナー用の画像形成部のさらに左側に配設された駆動ローラ１４１と、最も右側のマゼンタ用の画像形成部のさらに右側に配設された図略の従動ローラとの間に掛け回されている。そして、かかる中間転写ベルト１４は、図略の駆動モータの駆動による駆動ローラ１４１のローラ心回りの反時計方向へ向かう回転によって反時計方向に向けて周回される。

また、前記転写ローラ１５は、各感光体ドラム１１の直下位置において、周面が中間転写ベルト１４を介して感光体ドラム１１の周面とそれぞれ対向配置されている。かかる各転写ローラ１５には感光体ドラム１１の周面のトナー像と逆の電荷が帯電されている。従って、中間転写ベルト１４が感光体ドラム１１と転写ローラ１５とで挟持された状態で周回すると、感光体ドラム１１の周面に形成されているトナー像が転写ローラ１５によって引き剥がされ、中間転写ベルト１４の表面に転写されることになる。

そして、中間転写ベルト１４が周回することによりその表面に対しマゼンタ用画像形成部の感光体ドラム１１によるマゼンタトナーのトナー像の転写が行なわれ、ついで中間転写ベルト１４の同一位置にシアン用画像形成部の感光体ドラム１１によるシアントナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれ、ついで中間転写ベルト１４の同一位置にイエロー用画像形成部の感光体ドラム１１によるイエロートナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれ、最後に中間転写ベルト１４の同一位置にブラック用画像形成部の感光体ドラム１１によるブラックトナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれ、これによって中間転写ベルト１４の表面にカラーのトナー像が形成される。

なお、前記駆動ローラ１４１の下方位置には、中間転写ベルト１４の表面に形成されたトナー画像の画像濃度を検出するための画像濃度センサ１４２が設けられている。この画像濃度センサ１４２の検出結果は、画像形成処理の制御に利用される。

また、画像形成装置１０には、装置本体内における各画像形成部の下方位置に複数枚の用紙を貯留する図略の用紙貯留部が設けられている。そして、画像形成処理が実行される都度、用紙貯留部に貯留されている用紙束から１枚ずつの用紙が繰り出されて前記図略の従動ローラに掛け回された中間転写ベルト１４と、この中間転写ベルト１４に対向配置された図略の第２転写ローラとの間のニップ部に供給される。用紙がこのニップ部を通過するときに、中間転写ベルト１４の表面に形成されていたカラーのトナー画像が用紙に転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙は、引き続き図略の定着装置へ搬送され、当該定着装置において加熱による定着処理が施される。ついで、定着処理が完了した用紙は、画像形成装置１０の装置本体の適所に設けられた排紙トレイへ排出される。

以下、図２を基に必要に応じて図１を参照しながらトナーコンテナ３０について説明する。図２は、図１に示すトナーコンテナ３０のＩＩ−ＩＩ線視の断面略図である。トナーコンテナ３０は、現像装置２０に対し着脱可能に装着された状態でトナーを補給する。トナーコンテナ３０は、図２に示すように、中間転写ベルト１４の周回方向に直交する幅方向に長尺の箱形を呈した筐体３１と、この筐体３１に内装されたスクリューフィーダ（トナー搬送手段）３２とを備えた基本構成を有している。

前記筐体３１は、互いに対向した一対の短尺壁３１１と、これら各短尺壁３１１をそれぞれ挟んで対向配置された一対の長尺壁３１２と、これら一対の短尺壁３１１および長尺壁３１２によって囲繞された空間の底部の開口を覆って閉止する円弧底板（底壁、トナー搬送経路）３１３と、同上面の開口を覆って閉止する天板３１４とを備えている。

このような筐体３１において、円弧底板３１３の図２における左方の短尺壁３１１近傍には、トナーを現像装置２０へ補給するためのトナー補給口３１５が開口されている。

前記短尺壁３１１は、図１に示すように、五角形状に設定されている。かかる短尺壁３１１は、上部の矩形状を呈する矩形部３１１ａと、この矩形部３１１ａの下部に連設された逆三角形状を呈する逆三角形部３１１ｂとからなり、下方に向かって先細りの漏斗状に形成されている。前記円弧底板３１３によってトナーを順方向および逆方向のいずれかに搬送するためのトナー搬送経路が形成されている。

トナー補給口３１５は、円弧底板３１３の左端ではなく、その左端から僅かに中央に寄った位置に配置されている。これにより、円弧底板３１３（トナー搬送経路）はトナー補給口３１５を境にして長尺の部分（図２の右側）と短尺の部分（図２の左側）を有している。

円弧底板３１３上のトナーは、スクリューフィーダ３２が順回転されることによって当該円弧底板３１３に沿い順方向（すなわち、トナー補給口３１５を境にしてトナーが長尺側のスクリューフィーダ３２に対応した領域からトナー補給口３１５へ向かわされる方向（図２において円内数字「１」で示す白抜き矢印の矢視方向））に向けて搬送される。

これに対し、スクリューフィーダ３２が逆回転された場合には、円弧底板３１３上のトナーは、円弧底板３１３に沿い逆方向（すなわち、トナー補給口３１５を境にして短尺側のスクリューフィーダ３２に対応した領域（すなわちデッドスペース３５）からトナーがトナー補給口３１５へ向かわされる方向（図２において円内数字「２」で示す白抜き矢印の矢視方向））に向けて搬送される。

また、前記長尺壁３１２は、短尺壁３１１の矩形部３１１ａに対応して設けられた上下方向に延びる鉛直部３１２ａと、この鉛直部３１２ａの下縁部から前記短尺壁３１１の逆三角形部３１１ｂの縁部に対応し傾斜して設けられた傾斜部３１２ｂとからなり、これによって筐体３１は、端面視で下部が先細りの漏斗状に形成されている。

前記円弧底板３１３は、一対の長尺壁３１２の各傾斜部３１２ｂの下縁部間に架設されて形成されている。かかる円弧底板３１３は、図１に示すように、端面視で上に凹の円弧状に形成されている。筐体３１内のトナーは、長尺壁３１２の互いに対向した一対の傾斜部３１２ｂに誘導されて円弧状の円弧底板３１３へ向かわされる。

また、円弧底板３１３には、トナー補給口３１５を開閉可能に閉止するためのシャッタプレート３１６が設けられている。このシャッタプレート３１６は、トナーコンテナ３０が現像装置２０に装着されていない状態では図略の付勢部材の付勢力によってトナー補給口３１５を閉止している。これに対しトナーコンテナ３０が現像装置２０に装着されるときには、シャッタプレート３１６が現像装置２０の一部と干渉し、これによって当該シャッタプレート３１６は、付勢部材の付勢力に抗してトナー補給口３１５を開放するようになされている。

前記スクリューフィーダ３２は、筐体３１内に貯留されたトナーをトナー補給口３１５へ向けて搬送するものである。かかるスクリューフィーダ３２は、トナーコンテナ３０内に形成されたトナー搬送経路である円弧底板３１３上に配設され、当該トナーコンテナ３０内のトナーを、順回転されることで前記円弧底板３１３に沿った順方向に搬送するとともに、逆回転されることで前記円弧底板３１３に沿った逆方向に搬送するように螺設方向が設定されている。

このようなスクリューフィーダ３２は、筐体３１の円弧底板３１３に沿って一対の短尺壁３１１の逆三角形部３１１ｂの下端部間に架設されたフィーダ軸３２１と、このフィーダ軸３２１に同心で一体的に付設されたスパイラルフィン３２２とを備えている。

前記フィーダ軸３２１は、短尺壁３１１の逆三角形部３１１ｂの曲率中心と同心に設定されている。また、スパイラルフィン３２２は、螺旋の方向がスクリューフィーダ３２の全長に亘って同一に設定されている。

このようなスクリューフィーダ３２のフィーダ軸３２１の図２における短尺壁３１１を貫通して外側へ突出した部分には、同心で一体回転可能にギヤ３３が取り付けられている。このギヤ３３には、画像形成装置１０の装置本体内の適所に据え付けられた駆動モータ（駆動源）３４の駆動力が、所定のギヤ機構３４１を介し減速された状態で伝達される。

そして、駆動モータ３４の順駆動によりスクリューフィーダ３２がフィーダ軸３２１回りに順方向に向けて回転されると、筐体３１内のトナーは、図２の円内数字「１」の白抜き矢印で示すように、左方へ向かって搬送される。これに対し、スクリューフィーダ３２がフィーダ軸３２１回りに逆方向に向けて回転されると、筐体３１内のトナーは、図２の円内数字「２」の白抜き矢印で示すように、右方へ向かって搬送される。

従って、筐体３１内におけるトナー補給口３１５より右側にスクリューフィーダ３２によって搬送され得る所定量以上のトナーが存在する場合には、スクリューフィーダ３２が順方向に回転されると、トナー補給口３１５より右側のトナーは、トナー補給口３１５へ向けて搬送される。これに対し、筐体３１内に前記所定量に満たない量のトナーしか存在しない場合には、スクリューフィーダ３２が順方向に回転しても、当該トナーは、トナー補給口３１５へ向けて搬送されない。

ところで、筐体３１内にスクリューフィーダ３２を順方向に向けて回転させることにより左方へ向けて搬送し得る量のトナーが存在する場合、トナー補給口３１５より右側にあるトナーは、スクリューフィーダ３２の順回転によってトナー補給口３１５へ向けて搬送され、一部は当該トナー補給口３１５を通って現像装置２０へ補給されるが、残部は、トナー補給口３１５の左側の下方隅部に形成されたデッドスペース３５に向けて次々と送り込まれ、このデッドスペース３５に押圧されながら堆積されて堆積トナーＤになる。

従って、スクリューフィーダ３２の順方向回転によるトナー補給が不可となった後に、スクリューフィーダ３２を逆回転させれば、上記の堆積トナーＤを利用して、ある程度の期間（枚数）の画像形成を行わせることができる。すなわち、スクリューフィーダ３２の順回転によって筐体３１内のトナーをトナー補給口３１５へ向けて搬送し得なくなったときをニアエンドの状態と扱い、その後はスクリューフィーダ３２を逆回転させることによって、トナー補給口３１５の左側のデッドスペース３５に堆積している堆積トナーＤを、図２の円内数字「２」の白抜き矢印で示すように右方へ向かって搬送し、トナー補給口３１５から現像装置２０へ補給させる。

本実施形態においては、トナー濃度センサ４０の検出結果を基にスクリューフィーダ３２の回転方向を制御して堆積トナーＤを有効に利用するべく制御する制御部（制御手段）５０が設けられている。以下、図３を基に制御部５０について説明する。図３は、制御部５０による制御を説明するためのブロック図である。

図３に示すように、制御部５０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、このＣＰＵ５１に付設された読み出し専用のＲＯＭ（Read Only Memory）５２と、同読み書き自在のＲＡＭ（Random Access Memory）５３とを備える。

ＲＯＭ５２には、本制御を実行するためのプログラムや不変定数等が記憶されており、画像形成装置１０に電源が入れられる都度、当該プログラムがＣＰＵ５１に読み込まれ、以後このプログラムに基づきスクリューフィーダ３２の回転方向の制御が実行される。これに対し、ＲＡＭ５３は、制御動作において、一時的に用いられる各種のデータを一時的に書き込んだり読み出したりする領域として使用されるものである。なお、ＲＡＭ５３は、タイマ５３１を有している。このタイマ５３１は、後述のフィーダ回転方向判別部５１１の判別結果に基づき経過時間を計測する。

前記ＣＰＵ５１は、トナー濃度センサ４０の検出結果に基づきスクリューフィーダ３２の回転方向を判別するフィーダ回転方向判別部５１１と、このフィーダ回転方向判別部５１１の判別結果に基づき前記シャッタ部材２６、駆動モータ３４および画像形成装置１０の装置本体の適所に設けられた報知部５４（図３）に向けて制御信号を出力する制御信号出力部５１２とを備えている。

前記トナー濃度センサ４０は、その周囲に存在する現像剤の透磁率を測定してその測定結果に基づきトナーの濃度（トナーとキャリアとの混合比）を検出するものである。そして、かかるトナー濃度センサ４０によって検出されたトナーの濃度を示す検出信号は逐一フィーダ回転方向判別部５１１へ入力される。

フィーダ回転方向判別部５１１は、この入力された検出信号に基づきスクリューフィーダ３２の駆動回転の方向を判別するとともに、この判別結果に基づき制御信号出力部５１２へ向けて当該制御信号出力部５１２がどのような制御信号を出力するべきかの指令信号を出力する。

そして、入力されたトナーの濃度が予め設定された所定の下限濃度（この下限濃度はＲＯＭ５２に記憶されている）以下になった場合、すなわち現像装置２０内に充分な量のトナーが存在しなくなった場合には、制御信号出力部５１２は、駆動モータ３４に向けて順駆動を行わせるための制御信号を出力する。これによってスクリューフィーダ３２が順回転するため、トナーコンテナ３０内に充分な量のトナーが存在する場合には、当該トナーコンテナ３０内のトナーが現像装置２０へ補給されることになる。トナー濃度が上限濃度を超えたときは、制御信号出力部５１２は、駆動モータ３４へ向けて駆動停止の制御信号を出力するため、スクリューフィーダ３２は停止され、現像装置２０へのこれ以上のトナーの補給は行われない。

すなわち、トナーコンテナ３０内に充分な量のトナーが貯留されている場合には、現像装置２０内のトナーの高さレベルが、第１下限濃度に対応した高さレベルと、上限濃度に対応した高さレベルとの間に位置するように補給制御される。なお、本実施形態においては、トナーコンテナ３０から現像装置２０へトナーの補給が行われるとき、当該トナーの補給が完了するまで画像形成処理は一時中断される。

これに対し、トナーコンテナ３０内のトナー量がスクリューフィーダ３２の順回転ではトナー補給口３１５へ向けて搬送することができない程度にまで低下してしまったとき、すなわちトナーコンテナ３０内のトナー量がニアエンド状態になっているときには、フィーダ回転方向判別部５１１は、トナー濃度センサ４０からの検出信号に基づきそのことを判別し、制御信号出力部５１２に駆動モータ３４に逆駆動を行わせる制御信号を出力させ、スクリューフィーダ３２にその逆回転によってデッドスペース３５に堆積されている堆積トナーＤをトナー補給口３１５へ向けて搬送させる制御をする。

かかる制御を行うために、トナー濃度センサ４０がトナー濃度の第１下限濃度を検出したとき、前記タイマ５３１を始動させると共にスクリューフィーダ３２を順回転させ、予め設定された時間（例えば数分〜１０数分程度、この時間はＲＯＭ５２に記憶されている）が経過したとき検出されたトナーの濃度が第１下限濃度よりも低位の第２下限濃度以下になっているか否かがフィーダ回転方向判別部５１１により判別される。

すなわち、フィーダ回転方向判別部５１１は、トナー濃度センサ４０によるトナー濃度の検出値が予め設定された第１下限濃度以下になり、この状態が予め設定された時間の経過によってさらに下位の第２下限濃度以下になっていた場合、或いは第１下限濃度から実質的に濃度が上昇していない場合には、トナーコンテナ３０内がニアエンド状態になっていると判別する。

第１下限濃度を超過した場合には、トナーコンテナ３０からトナーが補給されたことを示しているため、フィーダ回転方向判別部５１１は、トナーコンテナ３０内がニアエンド状態にはなっていないと判別する。

そして、フィーダ回転方向判別部５１１がトナーコンテナ３０のニアエンド状態を判別すると、当該フィーダ回転方向判別部５１１は、そのことを指令信号として制御信号出力部５１２へ伝達する。

この指令信号が入力された制御信号出力部５１２は、まず、画像形成装置１０の装置本体の適所に設けられた報知部（報知手段）５４にそのことを報知させるための制御信号を出力する。報知部としては、装置本体の適所に設けられた操作パネル上のＬＣＤを挙げることができる。この場合、ＬＣＤに例えば「トナーコンテナ内のトナーがニアエンド状態になりましたので、デッドスペースのトナーを搬送して補給します。」というような文字出力が行なわれる。また、かかる文字出力に代えて同一の内容を音声出力させるようにしてもよい。

これと同時に、制御信号出力部５１２は、今まで順駆動していた駆動モータ３４に向けて逆駆動を行わせるための制御信号を出力する。これによる駆動モータ３４の逆駆動でスクリューフィーダ３２は、ギヤ機構３４１およびギヤ３３を介して逆回転するため、筐体３１内のデッドスペース３５に堆積されていた堆積トナーＤは、図２の円内数字「２」の白抜き矢印で示すように、逆方向に向けて搬送され、トナー補給口３１５およびトナー受入口２５を介して現像装置２０へ補給される。

そして、堆積トナーＤを使い尽くし、トナーコンテナ３０内が完全空状態になると、制御信号出力部５１２は、フィーダ回転方向判別部５１１からの指令信号に基づき、まず、駆動モータ３４に向けて駆動停止信号を出力し、これによる駆動モータ３４への電力供給停止によって駆動モータ３４は停止する。

これと同時に制御信号出力部５１２は、シャッタ部材２６のソレノイド装置２６２への通電が遮断される。これによってシャッタ板２６１は、付勢部材の付勢力によりトナー受入口２５を閉止する。

また、これらと同時に制御信号出力部５１２は、報知部５４に向けてトナーコンテナ３０の交換を促すメッセージを表示させるための制御信号を出力する。この制御信号を受信した報知部５４は、例えば、「トナーコンテナを新品と交換してください。」というようなメッセージを文字出力する。

以下、図４および図５を基に、制御部５０による制御につき説明する。図４および図５は、制御部５０によるスクリューフィーダ３２の回転制御を説明するためのフローチャートであり、図４は、前半部分、図５は、後半部分である。このフローチャートでは、画像形成装置１０の電源が入れられ、画像形成処理が実行可能になった状態以降を示している。

まず、ステップＳ１では、トナー濃度センサ４０によって検出された現像装置２０内のトナーの濃度が予め設定された第１下限濃度以下であるか否かがフィーダ回転方向判別部５１１によって判別される。この判別の結果、トナー濃度センサ４０による検出トナー濃度が第１下限濃度を超えているとき（ステップＳ１でＮＯ）には、所定のサンプリング周期に、再度ステップＳ１が実行するルーチンが繰り返される。

そして、現像装置２０でのトナーの消費によりトナー濃度センサ４０による検出トナー濃度が第１下限濃度以下になったとき（ステップＳ１でＹＥＳ）は、制御信号出力部５１２からの制御信号により駆動モータ３４が順駆動され、これによってスクリューフィーダ３２が順方向に向けて回転（すなわち順回転）し（ステップＳ２）、トナーコンテナ３０内のトナーが現像装置２０へ補給される。

ついで、ステップＳ３で検出トナー濃度が上限濃度未満であるか否かが判別され、上限濃度を超えている場合（ステップＳ３でＮＯ）、駆動モータ３４が停止される（ステップＳ４）。これに対し、検出トナー濃度が上限濃度未満のとき（ステップＳ３でＹＥＳ）には、駆動モータ３４の駆動が継続される（ステップＳ５）。これによって現像装置２０内へは引き続きトナーコンテナ３０からのトナーが補給される。

そして、トナーが補給されつつある状態で所定時間が経過する（ステップＳ６）と、今度は、ステップＳ７において、検出トナー濃度が第１下限濃度より低位の第２下限濃度以下であるか否かが判別され、第２下限濃度を超えている場合（ステップＳ７でＮＯ）には、トナーコンテナ３０内に未だ補給可能なトナーが存在すると判断されてステップＳ１に戻される。なお、このステップＳ７では、第１下限濃度と検出トナー濃度とを比較するようにしても良い。

これに対し、ステップＳ７において検出トナー濃度が第２下限濃度（又は第１下限濃度）以下の場合（ステップＳ７でＹＥＳ）には、スクリューフィーダ３２を順回転させた状態では、もはやトナーコンテナ３０内に現像装置２０へ補給するべきトナーが存在しないと判断され、駆動モータ３４が停止される（ステップＳ８）。

引き続き、制御信号出力部５１２からの制御信号により報知部５４は、トナーコンテナ３０が、デッドスペース３５に堆積している堆積トナーＤを除いてトナーが存在しないニアエンド状態であることを報知する（ステップＳ９）。この報知によってユーザは、トナーコンテナ３０内に補給するべきトナーが少量しか存在しないことを知ることができる。

ついで、駆動モータ３４は、制御信号出力部５１２からの制御信号により逆駆動される（ステップＳ１０）。これによるスクリューフィーダ３２の逆方向へ向かう回転（逆回転）により、トナーコンテナ３０のデッドスペース３５内に堆積されていた堆積トナーＤは、図２に白抜き矢印「２」に示すように、右方へ向けて搬送され、トナー補給口３１５を介して現像装置２０へ補給される。

ついで、所定の時間が経過（ステップＳ１１）した後、ステップＳ１２において、検出トナー濃度が第２下限濃度以下になっているか否かがフィーダ回転方向判別部５１１によって判別され、第２下限濃度を超えている場合（ステップＳ１２でＮＯ）には、駆動モータ３４の逆駆動が継続されたままでステップＳ１１へ戻される。

そして、検出トナー濃度が第２下限濃度以下になったとき（ステップＳ１２でＹＥＳ）には、トナーコンテナ３０内には、もはや現像装置２０へ補給するべきトナーが存在しないと判断され、報知部５４がトナーコンテナ３０の交換を促すメッセージを報知する。ユーザは、この報知によってトナーコンテナ３０の交換の時期が到来したことを知ることができる。

また、この報知と同時に駆動モータ３４が停止され（ステップＳ１４）、現像装置２０のシャッタ部材２６のシャッタ板２６１によってトナー受入口２５が閉止される。その後ユーザは、トナーコンテナ３０を新旧交換することになる。

以上詳述したように、本実施形態に係る画像形成装置１０によれば、トナーコンテナ３０のトナー補給口３１５をトナー搬送経路の終端ではなく、終端から僅かに上流側に配置して堆積トナーＤが形成されるようにしている。そして、ニアエンド状態が到来したときにスクリューフィーダ３２を逆回転させることで、堆積トナーＤをトナー補給口３１５へ向かわせるようにし、ある程度の期間はトナー補給を継続させることが可能としている。従って、ニアエンド後もある程度の枚数の用紙にプリント動作を行わせることができ、トナーコンテナ３０の交換に余裕を持たせることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。

（１）上記の実施形態においては、トナーコンテナ３０が着脱可能に装着される画像形成装置１０として、感光体ドラム１１の他に中間転写ベルト１４が像担持体として採用されているカラー印刷用のものを例に挙げて説明したが、かかるカラー印刷用のものであることに限定されるものではなく、中間転写ベルト１４が採用されないカラー印刷用のものであってもよいし、モノクロ印刷用のものであってもよい。

（２）上記の実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられる例を示した。これに代えて、トナーのみで形成されている１成分系現像剤を用いることもできる。

（３）上記の実施形態においては、スクリューフィーダ３２の逆回転が開始されるまでの間、トナーコンテナ３０内のトナー濃度に応じてスクリューフィーダ３２の回転方向を制御するべく、判別の基準値として第１下限濃度および第２下限濃度の２段階を設定しているが、１段階のみの下限濃度に基づきでスクリューフィーダ３２の回転方向の制御を行ってもよい。

１０ 画像形成装置 １１ 感光体ドラム
１２ 帯電器 １３ 露光装置
１４ 中間転写ベルト １４１ 駆動ローラ
１４２ 画像濃度センサ １５ 転写ローラ
１６ クリーニングブレード １７ 除電器
２０ 現像装置
２１ ケーシング ２２ 攪拌スクリュー
２２１ 清拭部材 ２３ 現像ローラ
２４ ブレード ２５ トナー受入口
２６ シャッタ部材 ２６１ シャッタ板
２６２ ソレノイド装置 ３０ トナーコンテナ
３１ 筐体 ３１１ 短尺壁
３１１ａ 矩形部 ３１１ｂ 逆三角形部
３１２ 長尺壁 ３１２ａ 鉛直部
３１２ｂ 傾斜部 ３１３ 円弧底板（底壁、トナー搬送経路）
３１４ 天板 ３１５ トナー補給口
３１６ シャッタプレート ３２ スクリューフィーダ（トナー搬送手段）
３２１ フィーダ軸 ３２２ スパイラルフィン
３３ ギヤ ３４ 駆動モータ（駆動源）
３４１ ギヤ機構 ３５ デッドスペース
４０ トナー濃度センサ（残量センサ）
５０ 制御部（制御手段） ５１ ＣＰＵ
５１１ フィーダ回転方向判別部 ５１２ 制御信号出力部
５２ ＲＯＭ ５３ ＲＡＭ
５３１ タイマ ５４ 報知部
Ｄ 堆積トナー

Claims (4)

1. トナーが貯留され、トナー補給口が形成された底壁と、該底壁に形成され前記トナー補給口にトナーを導くトナー搬送経路とを備えたトナーコンテナと、
   フィーダ軸と、このフィーダ軸に同心で一体的に付設されたスパイラルフィンとを備え、前記トナー搬送経路上に配設され、当該トナーコンテナ内のトナーを、順回転されることで前記トナー搬送経路に沿った順方向に搬送するとともに、逆回転されることで前記順方向と反対の逆方向に搬送するスクリューフィーダと、
   前記スクリューフィーダを回転駆動する駆動源と、
   前記駆動源を制御する制御手段と、
   前記トナーコンテナのトナー補給口からトナーが補給される現像装置と、
   前記現像装置内のトナーの残量を検出する残量センサと、を備え、
   前記スパイラルフィンは、螺旋の方向がスクリューフィーダの全長に亘って同一であり、
   前記トナー補給口は、前記トナー搬送経路において前記順方向に沿った搬送を行うときの終端近傍に設けられ、これにより前記底壁には前記トナー補給口を境にして、前記トナー搬送経路が延びる方向において長尺の部分と短尺の部分とが存在し、
   前記制御手段は、前記残量センサが所定量以下のトナー残量を検出するまでは、前記スクリューフィーダを順方向に回転させて前記長尺の部分のトナーが前記トナー補給口へ搬送されるように前記駆動源を制御し、前記残量センサが所定量以下のトナー残量を検出した後は、前記スクリューフィーダを逆方向に回転させて前記短尺の部分のトナーが前記トナー補給口へ搬送されるように前記駆動源を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナーコンテナは、互いに対向した一対の短尺壁と、各短尺壁を挟んで互いに対向した一対の長尺壁とを有し、前記底壁は、これら各短尺壁および各長尺壁によって囲繞された空間の底部を覆うものであり、
   前記トナー搬送経路は、前記長尺壁の延びる方向に沿って直線状に形成され、
   前記トナー補給口は、前記底壁における一方の短尺壁の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像装置が、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いるものであって、
   前記残量センサが、前記トナーと前記キャリアとの混合比に基づきトナー濃度を検出するトナー濃度センサであ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。
4. 前記トナー濃度センサの検出値に基づき、前記トナーコンテナ内のトナー残量を推定する残量推定手段をさらに備え、
   前記残量推定手段は、
   前記トナー濃度センサが所定の濃度値よりも低いトナー濃度を検出し、これに応じて前記制御手段が前記スクリューフィーダを順方向に回転させるトナー補給動作を所定時間行わせた後に、再度前記トナー濃度センサが所定の濃度値よりも低いトナー濃度を検出したときに、前記トナーコンテナ内のトナー量が残り少ないニアエンドであると判定し、
   前記制御手段は、
   前記残量推定手段が前記ニアエンドの判定を行ったときに、それ以降の前記トナー補給動作を、前記スクリューフィーダを逆方向に回転させて行わせることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
   

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