JP5445774B2 - 現像剤補給装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は現像剤補給装置及び画像形成装置に係り、特に現像剤容器と、前記現像剤容器から現像装置に現像剤を搬送する搬送経路とを備え、現像剤容器には、現像剤としてトナーに対して一定量のキャリアを分散させたものを格納し、この現像剤容器を交換できるものとした現像剤補給装置及びこの現像剤補給装置を備えたが現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した画像形成装置では、感光体ドラムや感光体ベルトなどの潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像が形成され、この静電画像に現像剤担持体を有する現像装置が行う現像処理を行い可視像が得られる。このような現像装置として、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる二成分現像方式を採用したものが使用されている。

二成分現像方式は、キャリアとトナーからなる現像剤を使用して現像を行うが、トナー消費に応じて、現像機にトナーを補給する必要がある。ここで交換可能なトナーの収納容器としてトナー補給の安定性および輸送を効率的に行えることから、螺旋状の溝を有するトナーボトルが広く用いられている。

このようなトナーボトルとして、トナーを収容するための容器であって、円筒形状の本体部と、この本体部の一端側について密閉された底部と、前記本体部の他端側について細く絞られたトナー吐出用の口部とを有し、前記本体部から前記口部にかけての内壁には前記底部側の前記本体部から前記口部に向けて連続して形成されたトナー搬送用の螺旋溝が設けられていて、回転とともに前記螺旋溝により前記本体部のトナーを前記口部を経て外部に送り出すようにしたトナーボトルにおいて、前記底部の外側であっ て、前記円筒形状の中心軸線から離れた位置に、当該トナーボトルに対する回転力伝達用の軸方向突起を設けたトナーボトルが知られている。このようなトナーボトルは回転によってトナーが出口に移動することで、安定したトナー補給ができる。トナーボトルから供給されたトナーは、スクリューや重力による自由落下によって現像機へ搬送するようにしている。

また二成分現像方式では、長期間の画像出力に伴ってキャリアのコート層の磨耗やコート層へのトナー樹脂および添加剤の付着によって帯電能力が低下することとなる。この結果、出力画像における地汚れやトナー飛散等の問題を引き起こすため、現像剤の交換を一定の頻度で行う必要があった。

この問題を解決するため、現像機にトナーを補給する際にトナーと混ぜ合わせてキャリアを供給し、同時に過剰な現像剤を排出させることで、徐々にキャリアを交換し、現像剤劣化の防止や、現像剤交換の間隔を長くする、所謂プレミックス方式が実用化されている。このプレミックス方式のものとして、例えば一部又は全部が変形可能に構成された現像剤容器と、現像剤容器に収容された現像剤を気体とともに吸引して現像剤を現像部に向けて排出するポンプと、を備える現像剤補給装置が知られている。

ここで、このような画像形成装置では、現像機のトナー濃度の低下を防ぐため、トナーの消費によってトナーボトルにトナーがなくなった場合現像剤エンドと判定し、使用者にトナーボトルの交換を促すようにしている。更に、多くの画像形成装置では、現像剤エンド判定前にトナーの残量が少なく現像剤エンドが近いことを現像剤ニアエンドとして示すことで便宜を図っている。

図１５は上述のような画像形成装置で、現像剤の現在残量と現像剤搬送能力の関係を示した図であり、現像剤残量が３００ｇ付近から搬送能力が低下し始め、以後ボトル内残量が少なくなるほどトナー搬送能力は低下しつづける。この結果、トナー搬送時間のみによって現像剤残量を推定しようとすると、特に現像剤エンド付近での現像剤残量の推定が困難になりやすいことがわかる（例えば特許文献１参照）。

他のトナー搬送量の検知を行う手法として、搬送されるトナーを直接光センサで検知するものがある。例えば、トナー搬送装置のトナー搬送部材のトナー経路に検知窓を開設し、この検知窓の内側にガラス管を配置し、検知窓に隣接して光センサを配置し、ガラス管部分におけるトナーの有無を判定し、現像剤エンドの判定に利用するものである。しかしこの方法は、ガラス管へのトナーの付着による汚れにより誤検知をしやすいという問題が存在する。

ところで、前述したトナー補給を行った時間の積算値によって残量を推定では、上述のように現像剤エンド付近ではそれまでのトナー搬送量が多いためばらつきによる誤差が大きくなりやすい。また図１０に示したように、現像剤残量が少なくなるとトナーボトルからの時間あたりのトナー搬送量が減少するため、現像剤エンド付近ではトナー搬送を行った時間から現像剤残量を正確に推定しにくいという問題があり、解決が望まれている。

本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の知見を得るに至った。即ち、トナーにキャリアを混合した現像剤を現像機に補給するプレミックス方式を採用した場合、トナーとキャリアの比重の差が大きいため、現像剤容器から供給される現像剤に含まれるキャリアの濃度は現像剤の残量が所定量に減少したとき高くなるのである（図４参照）。ここで、このキャリア濃度の変化は現像剤容器に入れたキャリアの量、容器の形状、充填方法等によって変化するが、同一条件下では、ほぼ同様の変動となることが実験から判明している。本発明は、この事実に基づいてトナー量を正確に推定するものである。

すなわち、請求項１の発明は、現像剤容器と、前記現像剤容器から現像装置に現像剤を搬送する搬送経路とを備え、現像剤容器には、現像剤としてトナーに対して一定量のキャリアを分散させたものを格納し、この現像剤容器を交換できるものとした現像剤補給装置において、前記搬送経路中に配置され現像剤中のキャリアの濃度を測定する測定手段と、検出したキャリアの濃度に基づいて前記現像剤容器の現像剤の残量を推定する残量推定手段を備えることを特徴とする現像剤補給装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の現像剤補給装置において、残量推定手段は、検出したキャリア濃度に基づいて現像剤容器の現像剤エンド状態及び現像剤ニアエンド状態の少なくとも一方を推定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の現像剤補給装置において、残量推定手段は、予め定めれられた第一のキャリア濃度を検出し、次いで該予め定められた第一のキャリア濃度よりも低い第２のキャリア濃度を検出したことに基づいてエンド、ニアエンドを判断することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像剤補給装置において、前記測定手段は、透磁率の変化を測定するものであることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像剤補給装置において、前記測定手段は、非接触で測定を行うものであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像剤補給装置において、前記測定手段は、前記搬送路のうち水平に配置されている個所に配置されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像剤補給装置において、前記現像剤は、圧力差を利用したポンプで搬送されることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の現像剤補給装置において、前記現像剤は、一軸偏芯スクリューポンプで搬送されることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の現像剤補給装置を備えることを特徴とする現像蔵置である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係る現像剤補給装置及び画像形成装置によれば、簡易な構成で現像剤の残量を推定して現像剤のエンド状態、ニアエンド状態を確実に告知することができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図 図１の画像形成装置における作像部を示す断面図 図１の画像形成装置におけるトナー補給経路を示す概略図 トナー容器が設置される状態のトナー容器収容部を示す斜視図 トナー容器収容部に設置されるトナー容器を示す斜視図 図５のトナー容器の頭部側を示す断面図 画像形成装置の本体ドアーを開放した状態を示す斜視図 実施例に係る現像剤補給装置の構成示す模式図 現像剤ボトルを示す平面図 モーノポンプの構成を示す断面図 現像剤の残量とキャリア濃度との関係を示すグラフ キャリア濃度センサの方向による出力例を示すグラフ キャリア濃度とセンサの出力との関係を示すグラフ 現像剤残量とセンサの出力との関係を示すグラフ 現像剤残量と搬送能力との関係を示すグラフ センサ検知処理のフローを示す図 エンド表示処理例のフローを示す図 交換検知処理例のフローを示す図

本発明では、二成分電子写真方式の画像形成装置に採用されるプレミックス方式の現像剤補給装置に適用される。現像剤補給装置は、現像剤容器と、前記現像剤容器から現像装置に現像剤を搬送する搬送経路とを備え、現像剤容器には、現像剤としてトナーに対して一定量のキャリアを分散させたものを格納し、この現像剤容器を交換できるものとした現像剤補給装置において、前記搬送経路中に配置され現像剤中のキャリアの濃度、すなわちトナー濃度の裏返しの値であるキャリア濃度を測定する測定手段と、検出したキャリアの濃度に基づいて前記現像剤容器の現像剤の残量を推定する残量推定手段を備えるものである。

本発明の残量推定手段は、検出したキャリア濃度に基づいて現像剤容器の現像剤エンド状態及び現像剤ニアエンド状態の少なくとも一方を推定する。また、本発明の測定手段は、透磁率の変化を測定するものである。また、測定手段は、非接触のものであり、搬送路のうち水平に配置されている個所に配置されている。

また、本発明において、現像剤は、圧力差を利用したポンプ、例えば一軸偏芯スクリューポンプで搬送される。

なお、以下の説明において、ニアエンドとはトナーボトル等の現像剤の容器内の現像剤が空に近いか、もしくは空であることであり、エンド報知とはそのような状態であることを利用者に報知すること、例えばトナーボトルの交換を促す指示等であることである。

まず、図１〜図４にて、本発明の実施対象とし得る画像形成装置の一例の全体の構成、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全体構成図、図２はその作像部を示す拡大図、図３はそのトナー補給経路を示す概略図、図４はトナー補給装置の一部を示す斜視図である。

図１に示すように、画像形成装置本体１００の上方にあるトナー容器収容部３１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つのトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている（後述する図７も参照されたい）。トナー容器収容部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２を参照すると、イエローに対応した作像部６Ｙは、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（不図示である。）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）が行われて、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のみの説明を行うことにする。

感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図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）。その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７（図１を参照されたい）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）。

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）。またその後、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）。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。

さらにその後、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クリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去され、感光体ドラム１Ｙ上で行われる、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と同様に行われる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基づいたレーザ光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。さらにその後、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。

再び図１を参照すると、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中の矢印方向に無端移動されている。

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。中間転写ベルト８は図中の矢印方向に走行し、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被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材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の位置に達し、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、中間転写ベルト８上で行われる、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被転写材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、転写紙等の被転写材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、一番上の被転写材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に搬送された被転写材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、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送され、被転写材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被転写材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被転写材Ｐ上に定着される。ついで被転写材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被転写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、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を参照して、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つの搬送スクリュー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Ｇが収容されている。現像剤収容部５４Ｙは、その上方に形成された開口を介してトナー搬送パイプ４３Ｙに連通している。

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２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Ｇ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Ｇ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５９（図３を参照されたい）を介して現像剤収容部５４Ｙ内に補給される。なお、トナー補給装置５９及びトナー容器３２Ｙの構成、動作については、後述する。

その後、現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュー５５Ｙによって、現像剤Ｇ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２の紙面垂直方向の移動である。）。そして、現像剤Ｇ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。

そして、現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の右方向へと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Ｇ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）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Ｇ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３を参照してトナー容器３２Ｙ内に収容されたトナーを現像装置５Ｙに導くトナー補給装置５９について詳述する。なお、図３は、理解を容易にするために、トナー容器３２Ｙ、トナー補給経路４３Ｙ、６０、７０、７１、現像装置５Ｙの配置方向を変えて図示している。実際には、図３において、トナー容器３２Ｙとトナー補給経路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。）。

図４及び図７を参照して、装置本体１００のトナー容器収容部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経路を経て適宜に各現像装置内に補給される。４つのトナー補給経路は、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、図３を参照すればわかるよう
に、トナー容器３２Ｙが装置本体１００のトナー容器収容部３１にセットされると、トナー容器３２Ｙの被保持部３４Ｙにトナー容器収容部３１のノズル７０が接続される。このとき、トナー容器３２Ｙの口栓部材３４ｄ（開閉部材）は、ノズル７０と爪部材７６（板バネ７７によって付勢されている。）とに挟まれた状態で、被保持部３４Ｙのトナー排出口を開放する。これにより、トナー容器３２Ｙの容器本体３３Ｙ内に収容されたトナーが、トナー排出口を介して、ノズル７０内に搬送されることになる。

一方、ノズル７０の他端は、搬送管としてのチューブ７１の一端に接続されている。チューブ７１は、耐トナー性に優れたフレキシブルな材料からなり、その他端がトナー補給装置のスクリューポンプ６０（モーノポンプ）に接続されている。搬送管としてのチューブ７１は、その内径が４〜１０ｍｍになるように形成されている。チューブ７１の材料としては、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム材料や、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂材料を用いることができる。このようなフレキシブルなチューブ７１を用いることで、トナー補給経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置が小型化される。

スクリューポンプ６０は、吸引型一軸偏心スクリューポンプであって、ロータ６１、ステータ６２、吸引口６３、ユニバーサルジョイント６４、モータ６６、等で構成される。ロータ６１、ステータ６２、ユニバーサルジョイント６４等は、不図示のケース内に収納されている。ステータ６２は、ゴム等の弾性材料からなる雌ねじ状部材であって、その内部にはダブルピッチの螺旋溝が形成されている。ロータ６１は、金属等の剛性材料からなる軸が螺旋状にねじれて形成された雄ねじ状部材であって、ステータ６２内に回動自在に嵌挿されている。ロータ６１の一端は、ユニバーサルジョイント６４を介して、モータ６６に回転自在に連結されている。

このスクリューポンプ６０は、モータ６６によってステータ６２内のロータ６１を所定方向（トナー搬送方向上流側からみて反時計方向である。）に回転駆動することで、吸引口３６に吸引力を発生させる。すなわち、チューブ３１内の空気を送出してチューブ３１内に負圧を発生させる。これによって、トナー容器３２Ｙ内のトナーが空気とともにチューブ７１を介して吸引口６３に吸引される。吸引口６３まで吸引されたトナーは、ステータ６２とロータ６１との隙間に送入されて、ロータ６１の回転に沿って他端側に送出される。送出されたトナーは、スクリューポンプ６０の送出口６７から排出されて、トナー搬送パイプ４３Ｙを介して現像装置５Ｙ内に補給される（図３中に破線で示した矢印方向の移動である）。

次に、図５及び図６にて、トナー容器について説明する。 先に図１及び図４で説明したように、トナー容器収容部３１には、４つの略円筒状のトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ（トナーボトル）が、着脱自在に設置されている（図７をも参照されたい）。トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、それぞれ、寿命に達したとき（収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったときである。）に新品のものに交換される。そして、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内に収容された各色のトナーは、それぞれ、図３で説明したトナー補給経路を経て、各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの現像装置に適宜補給される。

図５は、トナー容器３２Ｙを示す斜視図、図６は、トナー容器３２Ｙの頭部側（被保持部３４Ｙが設置された側である。）を示す断面図である。なお、他の３つのトナー容器３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋも、収容されたトナーの色が異なることと凹部３４ｍ及び凸部３４ｎの位置以外は、イエロートナーを収容したトナー容器３２Ｙとほぼ同様の構成となっている。以下、他の３つのトナー容器３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの説明を適宜に省略して、イエロートナーを収容したトナー容器３２Ｙのみの説明を行うことにする。

図５に示すように、トナー容器３２Ｙは、主として、容器本体３３Ｙと、その頭部に設けられた被保持部３４Ｙ（ボトルキャップ）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ギア３３ｃと、開口部Ａとが設けられている（図６を参照されたい）。開口部Ａは、容器本体３３Ｙの頭部（装着動作において先方となる位置）に設けられていて、容器本体３３Ｙ内に収容されたトナーを被保持部３４Ｙ内のスペース（空洞）に向けて排出するようになっている。

ギア３３ｃは、装置本体１００のトナー容器収容部３１に設けられた駆動部の駆動ギア３１ｇと噛合して、容器本体３３Ｙを回転軸（図６中の一点鎖線である。）を中心に回転駆動させるためのものである。詳しくは、ギア３３ｃは、被保持部３４Ｙに形成された切欠部３４ｈから露呈して、図６に示す噛合位置Ｄで装置本体１００の駆動ギア３１ｇと噛合する。そして、駆動ギア３１ｇからギア３３ｃに駆動力が伝達されて、容器本体３３Ｙが所定方向に回転することになる。なお、本実施の形態１において、駆動ギア３１ｇ及びギア３３ｃは平歯車である。

図５を参照すると、容器本体３３Ｙの後端部（底部）には、トナー容器３２Ｙの着脱作業を行う際にユーザーが把持するための把持部３３ｄが設けられている。また、容器本体３３Ｙの内周面には、螺旋状の突起３３ｂが設けられており、外周面側から見ると螺旋状の溝となっている。この螺旋状の突起３３ｂは、容器本体３３Ｙを所定方向に回転駆動して開口部Ａからトナーを排出するためのものである。このように構成された容器本体３３Ｙは、その周面上に配設されるギア３３ｃとともにブロー成形にて製造することができる。なお、本例におけるトナー容器３２Ｙは、容器本体３３Ｙとともに回転する撹拌部材３３ｆが開口部Ａに設置されている。撹拌部材３３ｆは、被保持部３４Ｙ内のスペースから容器本体３３Ｙ内に向けて延設されるとともに、回転軸（図６中の一点鎖線である。）に対して斜めに配設された棒状部材である。容器本体３３Ｙとともに撹拌部材３３が回転することで、開口部Ａからのトナー排出性が向上する。

また、本例ではトナー容器３２Ｙの容器本体３３Ｙをトナー搬送方向上流側からみて反時計方向に回転させ、容器本体３３Ｙにおける突起３３ｂの螺旋方向（巻き方向）を右方向に設定している。これにより、容器本体３３Ｙの回転によって、トナー容器３２Ｙ内には右回りの渦気流が形成される。これは、スクリューポンプ６０内に形成される渦気流の回転方向と同方向である。

図５及び図６を参照して説明すると、被保持部３４Ｙは、キャップ３４ａ、キャップカバー３４ｂ、ホルダ３４ｃ、開閉部材としての口栓部材３４ｄ（シャッタ）、パッキン３４ｅ、電子部品としてのＩＣチップ３５、等で構成されている。また、被保持部３４Ｙの両側面には、トナー容器収容部３１の位置決め部材３１ｃが係合する係合部３４ｇ（溝部）が設けられている。また、被保持部３４Ｙの端面には、トナー容器収容部３１の嵌合部材３１ｄが嵌合する凹部３４ｍが設けられている。また、被保持部３４Ｙの周面には、トナー容器収容部３１の別の嵌合部材（不図示）が嵌合する凸部３４ｎが設けられている。さらに、被保持部３４Ｙの上方には、ギア３３ｃの一部が露呈する切欠部３４ｈが設けられている。

被保持部３４Ｙは、開口部Ａを介して容器本体３３Ｙに連通していて、開口部Ａから排出されたトナーをトナー排出口Ｂから排出する（図６中の破線で示す矢印方向の移動である。）。ここで、本例では、被保持部３４Ｙの内部に形成された空洞（スペース）が、略円柱状に形成されている。さらに、被保持部３４Ｙの内部に形成された略円柱状の空洞からトナー排出口Ｂに至るトナー排出経路（垂直経路）がすり鉢状に形成されている。これによって、容器本体３３Ｙの回転によって容器本体３３Ｙ内に形成された渦気流が消失されることなく維持されて、トナー排出口Ｂに向けて効率よく受け渡されることになる。そのため、トナー排出口Ｂから排出されてチューブ７１内を移動するトナーのトナー搬送性が向上する。

被保持部３４Ｙは、容器本体３３Ｙの回転には連動せずに、係合部３４ｇが位置決め部材３１ｃに係合した状態でトナー容器収容部３１の保持部７３（図４を参照できる。）に非回転で保持される。被保持部３４Ｙのキャップカバー３４ｂは、キャップ３４ａの周面に接着されている。キャップカバー３４ｂの先端には爪３４ｂ１が設けられていて、この爪３４ｂ１が容器本体３３Ｙの頭部に形成された係合部材に係合することで、容器本体３３Ｙが被保持部３４Ｙに対して相対的に回転可能に保持される。ここで、容器本体３３Ｙの回転駆動をスムーズに行うために、被保持部３４Ｙの爪３４ｂ１と容器本体３３Ｙの係合部材とは適度なクリアランスを設けて係合されている。

また被保持部３４Ｙは、容器本体３３Ｙの開口部Ａの周囲の先端面３３ａに対向する対向面にシール材３７が貼着されている。シール材３７は、開口部Ａの周囲で容器本体３３Ｙ及び被保持部３４Ｙの互いの対向面の隙間を封止するためのもので、発泡ポリウレタン等の弾性材料で形成されている。さらに、被保持部３４Ｙの下方にはホルダ３４ｃが設けられている。ホルダ３４ｃには、トナー容器３２Ｙの着脱動作に連動してトナー排出口Ｂを開閉する開閉部材としての口栓部材３４ｄ（シャッタ）が設置されている。

詳しくは、ホルダ３４ｃには、滑動部３４ｃ１、３４ｃ２に囲まれるように、口栓部材３４ｄが図６の左右方向に移動可能に内側に設けられている。ホルダ３４ｃの底面には、装置本体１００の爪部材７６が口栓部材３４ｄに係合して、口栓部材３４ｄが相対的に移動するためのスペース（凹部）が設けられている。さらに口栓部材３４ｄの両端には、口栓部材３４ｄ近傍からのトナーの漏出を抑止するためにＧシール等のパッキン３４ｅが設置されている。さらに、ホルダ３４ｃとキャップ３４ａとの係合部には、双方の隙間からのトナーの漏出を抑止するためにＯリング等のパッキンが設置されている。なお、トナー容器３２Ｙをトナー容器収容部３１にセットすると、口栓部材３４ｄの右端に、トナー排出口Ｂを閉鎖する方向に口栓部材３４ｄを付勢する付勢部材としての爪部材７６（図５を参照されたい）が係合する。この爪部材７６は、板バネ７７（第２付勢部材）による付勢力を受けて付勢部材として機能する。

また、被保持部３４ＹのＩＣチップ３５は、トナー容器収容部３１に対するトナー容器３２Ｙの装着動作に連動してトナー容器収容部３１の通信回路７４に対して所定距離離間して対向するように構成されている。詳しくは、電子部品としてのＩＣチップ３５は、トナー容器収容部３１への装着方向（図５の矢印方向である。）に突出する被保持部３４Ｙ（突出部３４ａ１）上であって装着方向に直交する面上に配設されている。そして、ＩＣチップ３５は、被保持部３４Ｙがトナー容器収容部３１に保持された状態で、装置本体の通信回路７４との間で非接触通信（無線通信）を行う。

ＩＣチップ３５（電子部品）には、トナー容器３２Ｙやそこに収容されたトナーに係わる種々の情報が予め記憶されている。一方、トナー容器収容部３１の通信回路７４は、トナー容器３２Ｙがトナー容器収容部３１にセットされた状態で、ＩＣチップ３５との間で無線にて情報を授受することになる。すなわち、ＩＣチップ３５に記憶された情報が通信回路７４を介して装置本体１００の制御部７５（図５を参照されたい）に送信されたり、制御部７５で取得した装置本体１００の情報が通信回路７４を介してＩＣチップ３５に送信され記憶されたりすることになる。

なお、ＩＣチップ３５には、トナー色、トナーの製造番号（製造ロット）、トナーの製造年月日等のトナーに係わる情報や、リサイクル回数、リサイクル年月日、リサイクルメーカ等のトナー容器３２Ｙのリサイクルに係わる情報等が記憶されている。そして、トナー容器３２Ｙがトナー容器収容部３１
に設置されると、ＩＣチップ３５に記憶された情報が電子回路７４を介して装置本体１００の制御部７５に送信される。そして、これらの情報に基づいて、装置本体１００が最適に制御される。例えば、トナー色がトナー容器収容部に設置されるべきトナー色と異なる場合にはトナー補給装置の稼働を停止させたり、製造番号やリサイクルメーカに応じて作像条件を変更させたりすることができる。

また本例では、トナー容器３２Ｙの被保持部３４Ｙに、ＩＣチップ３５を覆う保護部材としての保護キャップ３８が設置されている。詳しくは、保護キャップ３８（保護部材）は、画像形成装置本体（通信回路７４）に対向するＩＣチップ３５の対向面の全部を覆うように構成されている。保護キャップ３８は、ある程度強度があり、ＩＣチップ３５と通信回路７４との通信を妨げない程度に薄肉化された樹脂材料で形成されている。このような構成により、ＩＣチップ３５の通信機能を維持しつつ、トナー容器３２Ｙの交換作業を行うユーザーが不注意によりトナー容器３２Ｙを装置本体１００等にぶつけてしまってもＩＣチップ３５が破損してしまう不具合を抑止することができる。

また、被保持部３４Ｙのホルダ３４ｃには、トナー容器収容部３１に対する着脱動作に連動してトナー容器収容部３１を滑動する滑動部３４ｃ１、３４ｃ２が設けられている。詳しくは、第１の滑動部３４ｃ１は、トナー容器収容部３１の滑合面に対して平行になるように形成された平面部であって、着脱動作が行われる被保持部３４Ｙの底部に配設されている。また、第２の滑動部３４ｃ２は、トナー容器収容部３１の滑合面（側面である。）に対して平行になるように形成された平面部であって、着脱動作が行われる被保持部３４Ｙの側部に配設されている。

また、図５を参照して、被保持部３４Ｙの端面であって突出部３４ａ１の近傍には、トナー容器収容部３１の嵌合部材３１ｄに嵌合する凹部３４ｍが設けられている。この凹部３４ｍは、トナー容器収容部３１への装着操作が正しいときに（トナー容器収容部３１の正規位置へ装着されたときに）、対応する嵌合部材３１ｄに嵌合するように構成されている。このような構成によって、所定の色のトナー容器収容部（例えば、シアンのトナー容器収容部である。）に、異なる色のトナー容器（例えば、イエローのトナー容器である。）がセットされて、所望のカラー画像が形成できなくなる不具合が抑止される。

同様に、図５を参照して説明すると、被保持部３４Ｙの周面には、別の嵌合部材（不図示である。）が嵌合する凸部３４ｎが設けられている。この凸部３４ｎは、上述した凹部３４ｍと同様に、トナー容器収容部３１への装着操作が正しいときに、対応する嵌合部材に嵌合するように構成されている。図示は省略するが、トナー容器（容器本体）に収容されるトナーの色に応じて凸部３４ｎの位置が異なる位置に配設されている。このような構成によって、上述した凹部３４ｍと同様に、トナー容器収容部へのトナー容器の誤セットが抑止される。

ここで、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内に収容するトナーとして、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）として個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたときに、３≦Ｄｖ≦８、及び１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．４０なる関係が成立するように形成されたものを用いることによって、現像工程時に画像パターンに応じたトナー粒子の選択が行われて良好な画質が維持されるとともに、現像装置で長時間撹拌されても良好な現像性が維持され得るとともに、チューブ７１等のトナー補給経路が閉塞することなく、トナーが効率的かつ確実に搬送されることになるが本発明はこれに限定されない。なお、トナーの体積平均粒径及び個数平均粒径の測定は、例えばコールカウンター式粒度分布測定器「コールターカウンターＴＡ−２」（コールター社製）又は「コールターマルチサイザー２」（コールター社製）を用いて測定することができる。

さらに、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内に収容するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲になって、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲になるように形成された略球形トナーを用いことにより、高い転写効率を維持しつつ、クリーニング性能の低下を抑止することができ、またチューブ７１等のトナー補給経路が閉塞することなく、トナーが効率的かつ確実に搬送されることになるが本発明はこれに限定されない。

ここで、形状係数ＳＦ−１は、トナー粒子の球形度を示すものであり、次式で求まる。 ＳＦ−１＝（Ｍ²／Ｓ）×（１００π／４）この式において、Ｍはトナー粒子の投影面における最大粒径（まばらな粒径の中で最も大きな粒径を意味する）であり、Ｓはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数ＳＦ−１が１００であるトナー粒子は真球であって、１００から大きくなるほど球形度が低くなる。

また、形状係数ＳＦ−２は、トナー粒子の凹凸度を示すものであり、次式で求まる。 ＳＦ−２＝（Ｎ²／Ｓ）×（１００／４π）この式において、Ｎはトナー粒子の投影面における周長であり、Ｓはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数ＳＦ−２が１００であるトナー粒子は凹凸がなくて、１００から大きくなるほど凹凸が大きくなる。なお、形状係数ＳＦ−１及び形状係数ＳＦ−２は、例えば走査型電子顕微鏡「Ｓ−８００」（日立製作所社製）にて撮影したトナー粒子の写真を、画像解析装置「ＬＵＳＥＸ３」（ニレコ社製）にて解析して求め得る。

以下、トナー容器収容部３１へのトナー容器３２Ｙの着脱動作（着脱操作）について簡単に説明する。 図７を参照して説明すると、トナー容器３２Ｙを装置本体１００のトナー容器収容部３１に装着する場合は、まず、画像形成装置本体１００の前面に設けられた本体カバー１１０を開放してトナー容器収容部３１を前方に露出させる。その後、トナー容器３２Ｙをトナー容器収容部３１内に向けて押し込む。すなわち、被保持部３４Ｙが容器本体３３Ｙに対して先方になるように、容器本体３３Ｙ（又は、トナー容器３２Ｙ）の長手方向に沿って、トナー容器３２Ｙがトナー容器収容部３１に装着される。

このとき、トナー容器３２Ｙの先頭側で滑動部３４ｃ１がトナー容器収容部３１の滑合面を滑りながら、トナー容器３２Ｙの後端側で把持部３３ｄを把持するユーザーによって、トナー容器３２Ｙがトナー容器収容部３１内にバランスよく押し込められることになる。その後、トナー容器３３Ｙのホルダ３４ｃがトナー容器収容部３１の保持部７３に達すると、第１の滑動部３４ｃ１の滑動に加えて、第２の滑動部３４ｃ２が滑合面（側面）を滑りながら被保持部３４Ｙの位置決めが開始される。詳しくは、被保持部３４Ｙの係合部３４ｇと、トナー容器収容部３１の位置決め部材３１ｃと、の係合が開始される。このとき、不図示のアーム対によって、トナー容器３２Ｙの被保持部３４Ｙは保持部７３に向けて付勢される。さらに、このとき、トナー容器収容部３１の保持部７３に設置された爪部材７６は、被保持部３４Ｙの装着を妨げない位置に退避する。具体的には回転支軸７６ａを中心にした矢印方向の回転で退避する。すなわち、爪部材７６は、滑動部３４ｃ１によって、板バネ７７の付勢力に抗する方向に押し下げられる。

その後、さらにトナー容器３２Ｙの装着動作が進められると、係合部３４ｇと位置決め部材３１ｃとが係合した状態で、口栓部材３４ｄによるトナー排出口Ｂの開放が開始される。すなわち、ノズル７０の先端がホルダ３４ｃの穴部に挿入されるのにともない、口栓部材３４ｄがノズル７０に押動される。

このとき、爪部材７６は、上述した退避位置から口栓部材３４ｄに係合する位置に突出する（回転支軸７６ａを中心にした回転である）。すなわち、爪部材７６は、滑動部３４ｃ１による押動から開放されて、板バネ７７の付勢力によってデフォルトポジションに押し上げられる。

このとき、口栓部材３４ｄは、ノズル７０と爪部材７６とによって挟持されて、トナー容器収容部３１（保持部７３）における位置が固定された状態である。そして、その状態から、トナー容器３２Ｙがさらに装着方向に移動すると、口栓部材３４ｄの位置が固定された状態で、トナー排出口Ｂの開放が行われる（相対的に口栓部材３４ｄが移動する。）。

そして、ホルダ３４ｃが保持部７３に突き当たる位置（突き当て基準位置）で被保持部３４Ｙの位置が定まり、それと同時に口栓部材３４ｄがトナー排出口Ｂを完全に開放するとともに、トナー容器収容部３１の駆動部の駆動ギア３１ｇにトナー容器３２Ｙのギア３３ｃが噛合する。また、ＩＣチップ３５が通信回路７４に対して無線通信ができる位置で対向し、トナー容器の非互換性を担保するための凹部３４ｍ及び凸部３４ｎが、装置本体の嵌合部材と嵌合する。そして、トナー容器３２Ｙのトナー排出口Ｂとノズル７０のトナー補給口７０ａとが連通して、トナー容器３２Ｙの装着動作が完了する。

他方、トナー容器３２Ｙを装置本体１００のトナー容器収容部３１から取出（離脱）する場合には、上述の装着時の手順と逆の手順で操作が行われる。 すなわち、まずトナー容器３２Ｙが保持部７３から離れる動作（離脱動作）に連動して、保持部７３における口栓部材３４ｄの位置がノズル７０及び爪部材７６によって固定された状態で、口栓部材３４ｄが爪部材７６に付勢されてトナー排出口Ｂの閉鎖が行われる。このとき、口栓部材３４ｄの端面が、被保持部３４Ｙに形成された嵌合部に嵌合して、口栓部材３４ｄによるトナー排出口Ｂの閉鎖が完了する。その後、トナー容器３２Ｙがさらに離脱方向に移動すると、被保持部３４Ｙの離脱を妨げない位置に爪部材７６が移動する。そして、被保持部３４Ｙが完全に離脱された後に、爪部材７６は、滑動部３４ｃ１による押動から開放されて、板バネ７７の付勢力によってデフォルトポジションに戻ることになる。

以上説明した画像形成装置では、トナー容器３２Ｙの滑動部３４ｃ１が滑合面３１ａ上を滑動する１つのアクション（本体ドアー１１０の開閉動作を除く）で、トナー容器３２Ｙの装着動作及び離脱動作が完了することになる。なお、トナー容器３２Ｙは、トナー排出口Ｂが鉛直方向下方に向けて配設された被保持部３４Ｙを備え、そのトナー排出口Ｂが開口部Ａより鉛直方向下方に配設されるとともに、装着動作に連動して口栓部材３４ｄが確実に位置決めされた後にノズル７０に押動されてパッキン３４ｅで密封されたトナー排出口Ｂを開放するために、トナー排出口Ｂのトナー汚れが少なく、ユーザーがトナー排出口Ｂに触れてトナーで汚される不具合が抑止される。

また、トナー容器収容部３１に対するトナー容器３２Ｙの着脱動作は、滑動部３４ｃ１の滑動にともなう１つのアクションになるために、トナー容器３２Ｙの交換時の操作性、作業性が向上する。特に、被保持部３４Ｙの底面に滑動部３４ｃ１を設けることで、滑動部３４ｃ１がトナー容器３２Ｙを支持しながら滑合面３１ａを滑動することになる。さらに、トナー容器３２Ｙの装着動作は、ユーザーが把持部３３ｄを直接的に把持した状態で滑動部３４ｃ１の滑動が開始されて、その後にアーム対の付勢とともに被保持部３４Ｙの位置決めが開始されて、その後にノズル７０の挿入が開始されて、滑動の終了とともに被保持部３４Ｙの位置決めとノズル７０の挿入と駆動部の連結とが終了するものである。これにより、ユーザーは被保持部３４Ｙの滑動（１アクションの装着動作）が進むのと同時に、被保持部３４Ｙの位置決めによるクリック感を体感して、装着動作に誤操作が生じていないことを確信することになる。

またトナー容器３２Ｙは、トナー容器収容部３１（装置本体１００）の上方から載置するのではなくて、トナー容器収容部３１（装置本体１００）の前面から着脱されるために、トナー容器収容部３１の上方のレイアウトの自由度が高まる。例えば、トナー補給装置の真上にスキャナ（原稿読込み部）が配設されている場合であっても、トナー容器３２Ｙの着脱における操作性、作業性は低下しない。さらに、トナー容器３２Ｙのギア３３ｃと装置本体１００の駆動ギア３１ｇとの噛合位置Ｄに対するレイアウトの自由度も高まる。また、トナー容器３２Ｙは、その長手方向を水平方向として装置本体１００に設置されるために、画像形成装置１００全体の高さ方向のレイアウトに影響を及ぼすことなく、トナー容器３２Ｙのトナー容量を多くしてその交換頻度を少なくすることができる。

なお、上述してきたトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの容器本体内にはトナーのみを収容するものとしたが、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を現像装置に適宜に供給する画像形成装置においては、トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの容器本体内に２成分現像剤を収容することもできる。また、容器本体３３Ｙの内周面に突起３３ｂを一体的に形成して、容器本体３３Ｙを回転駆動したが、容器本体３３Ｙの内部にコイル又はスクリューを回転自在に保持して、容器本体３３Ｙを回転せずに、コイル又はスクリューをギア３３ｃによって回転駆動することもできる。その場合も、ＩＣチップ３５を覆う保護キャップ３８を設けるとともに、トナー容器３２Ｙの１アクションの着脱動作に連動して被保持部３４Ｙの口栓部材３４ｄによるトナー排出口Ｂの開閉を行える。

さらに、トナー補給装置にチューブ７１の内部に対して空気を送出する吸引型スクリューポンプ６０を設置したが、トナー補給装置としては、チューブ７１の内部に対して空気を送入する吐出型スクリューポンプを設置することもできる。さらには、チューブ７１に接続するポンプとしてダイヤフラム式エアーポンプを用いることもできる。

さらにまた、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの一部又は全部をプロセスカートリッジとすることもできる。そしてさらに、上述したトナー容器をプロセスカートリッジに一体的に設置することもできる。すなわち、トナー容器をプロセスカートリッジの構成部材とすることができる。

以下本発明の実施例に係る現像剤補給装置について説明する。本実施例に係る現像剤補給装置は、二成分電子写真方式の画像形成装置に採用されるプレミックス方式の現像剤補給装置に適用されるものである。

図８は本実施例に係る現像剤補給装置の構成示す模式図、図９は現像剤ボトルを示す平面図である。本例に係る現像剤補給装置１４０は、トナー及びキャリアが所定の割合で混合された現像剤が格納された交換可能な現像剤容器である現像剤ボトル１５０と、現像剤搬送路である現像剤搬送チューブ１４１と、搬送ポンプとしてモーノポンプ１６０と備え、現像剤を現像器１４２に搬送する。

また、現像剤搬送チューブ１４１の水平配置部１４１ａには、現像剤中のキャリアの割合を検知するセンサ１４３が取り付けられている。ここで、センサ１４３は、透磁率を測定する非接触式のものであり、符号１４３ａはセンサ１４３のヘッド部を示している。また、センサ４３には、センサ４３からの信号を受け、現像剤ボトル５０内の現像剤の量を推定し、現像剤が無くなる現像剤エンド、現像剤エンドが近い現像剤ニアエンドを判定する判定手段１４４と、判定手段１４４の判定に基づき現像剤エンド及び現像剤ニアエンドを警告する表示手段１４５とを備える。既に述べたように、以上及び以下において、ニアエンド、エンド報知とは現像剤ボトルあるいはトナーボトル内の現像剤が空に近いもしくは空であることを利用者に報知することであり、その態様はボトルの交換を促す指示等である。

判定手段１４４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで、所定のソフトウエアを実行することにより前記機能を実現する。例えばＲＯＭ等に閾値を格納したテーブルを備え、ＣＰＵで入力されたセンサ１４３からの出力値と閾値とを比較して現像剤エンド又は現像剤ニアエンドを判定する。また、表示手段１４５は、画像形成装置の操作部近傍に設けられた表示装置にその旨を表示するものである。なお、表示手段の他に音声で現像剤エンド等の告知する音声出力手段を設けることができる。またＲＡＭには後述する制御処理におけるフラグの状態を保存する格納スペースを設けるものとする。

現像剤ボトル１５０は、上述した図５等に示すトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋと同様の構成を有し、この現像剤ボトル１５０から現像機１４２へ現像剤を搬送するため圧力差を生じさせるポンプを使用することが好適である。本例では、現像剤搬送チューブ１４１としては、例えばシリコンチューブを用いる。そのため、搬送にスクリューを使用する場合に比べて機械内部での這い回しが容易となる。その結果、レイアウトの自由度が増し、機械の小型化を実現しやすくなる。またスクリューを使用すると、その搬送経路が長いと現像剤にストレスを与えて、現像剤の品質の劣化させるのに対して、ポンプによる搬送の場合、搬送経路が長くなることの影響はほとんど見られない。またチューブでの搬送経路を持たせた場合、水平配置部１４１ａを容易に構成することができる。

上述のように本例では、現像剤搬送用のポンプとしてモーノポンプ１６０を使用しているが、図１０はモーノポンプの構成を示す断面図である。このモーノポンプ１６０は、円筒形状のケース１６１内に１本の螺旋旋状の凸部を設けたロータ１６２と円筒形状部材に２本の螺旋状の溝を設けたステータ１６３とからなり一軸偏芯スクリューポンプである。また、モーノポンプ１６０は、補給ケース１６４、補給クラッチ１６５、チューブ清掃用キャップ１６６を備えている。このモーノポンプ１６０は、良好な補給分解能を持つため最少補給時間を短くできることから現像剤の搬送量の分解能を高くすることができ、搬送量にばらつきの少ない現像剤の供給が可能となる。

さらに、モーノポンプ１６０は、現像剤エンド時に現像剤が供給されなくなると空転してポンプとしての性能が大きく劣化することが知られている。このため、現像剤ボトル１５０に現像剤がなくなる現像剤エンドとなった場合には速やかにモーノポンプ１６０を停止する必要がある。本例では、現像剤エンドの判定を正確に行うことができるキャリア濃度による現像剤エンドの判定を行うため、モーノポンプ１６０の空転による性能劣化を防止することができる。

センサ１４３としては、透磁率を測定する非接触式の公知のものを使用し得る。キャリアは、磁性を持つフェライト粒子の表面に帯電付与の機能を持つ樹脂をコーティングした構成からなるものが一般的ある。このため、キャリアの濃度は、透磁率を測定することにより測定できるからである。また、透磁率を測定するセンサは非接触のものが実用化されており、このタイプのセンサを用いることで、搬送経路に穴等の改造を加えることなく、現像剤残量の推定、現像剤エンドおよび現像剤ニアエンドを正確に判定することができる。また、センサ１４３は、現像剤搬送チューブ１４１の水平配置部１４１ａに取り付けることで、センサ出力が安定し、その結果現像剤残量の推定とトナー容器の現像剤エンドおよび現像剤ニアエンドの判定をより正確に行うことが可能となる。

発明者は現像剤に残留している現像剤と搬送される現像剤中のキャリアの濃度との関係について測定をおこなった。ここで最初に現像剤ボトルに充填したトナーとキャリアはそれぞれ１８４０ｇ、１６０ｇであり、キャリアの割合は重量比で８％であった。また充填方法としては、キャリアを先に注入した後に、トナーを注入している。現像剤として、黒（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色について測定を行った。

図１１は現像剤の残量とキャリア濃度との関係を示すグラフである。キャリアの比重はトナーに比べて非常に大きいため、トナーボトルから排出しにくく、前半はほとんどキャリアが出てこないことがわかる。また現像剤残量が少なくなってからキャリア濃度が上昇し、後に再度低下する。この傾向は色による差がなく、また高い再現性があることが確認された。

以上の結果から、現像剤補給装置１４０の現像剤搬送チューブ１４１でキャリア濃度を測定することでトナーボトル内の現像剤残量を推定できることが分かる。また上昇したキャリア濃度が一定の値を下回った場合（このグラフでは１０％程度）を下回った際にニアエンドやエンド判定の基準とすることで正確な現像剤エンド検知を容易に行うことが可能となる。また、現像剤容器にトナーがなくなる直前にキャリア濃度は急激に低下することから、このキャリア濃度の変化によって現像剤エンド、もしくは現像剤ニアエンドを判定することができる。

図１２はキャリア濃度センサの方向による出力例を示すグラフである。センサ１４３は、水平方向に取り付けた場合と、鉛直方向に取り付けた場合の出力に違いがある。ここで測定に用いたトナーのキャリア濃度は約８％（センサ出力約１．７２Ｖ）で同じ濃度であり、１００ｍｓ間隔でサンプリングを行った結果をグラフにしたものである。

このように取り付け位置によってセンサの出力のばらつきに差が出るため、安定な出力が得られる水平部に取り付けることが望ましく、その結果として現像剤残量の推定、現像剤エンドおよび現像剤ニアエンドを正確に判定することが可能となる。

図１３はキャリア濃度とセンサの出力との関係を示すグラフ、図１４は現像剤残量とセンサの出力との関係を示すグラフである。センサ１４３は透磁率を検出するものであるため、キャリア濃度の上昇によって出力が増加する。これにより、センサの出力によって画像形成装置は現像剤残量を推定出来ることが分かる、さらに現像剤エンドおよび現像剤ニアエンドを正確に判定することが可能となる。即ち、センサ出力が増加し、ピークに達したあとに一定まで出力が低下した場合（センサ出力が１．０Ｖ以下など）に、現像剤エンドと判定することで正確な現像剤エンド判定を行うことが可能となる。

次に、図１６から図１８を参照してセンサ検知処理のフローを説明する。
図１６において、ステップ１（Ｓ１：以下ステップを単にＳと記載する）において、ＲＡＭの所定領域に存在する４ＶフラグがＯＮとなっているか否かを判断する。ついでＳ２において、Ｓ１で４ＶフラグがＯＮとなっていなかった場合にはセンサからの信号が４Ｖ以上となっているか否かを判断する。ここで４Ｖ以上となっていなければ本処理を抜ける。さらにＳ３では、Ｓ２でセンサからの信号が４Ｖ以上となっていた場合には４ＶフラグをＯＮして、本処理を抜ける。

またＳ４では、Ｓ１で４ＶフラグがＯＮであった場合には、引き続き１ＶフラグがＯＮとなっているか否かを判断する。ここで１ＶフラグがＯＮであった場合にはそのまま本処理を抜ける。そしてＳ５では、Ｓ４で１ＶフラグがＯＮでなかった場合にセンサからの信号が１Ｖ以下となっているか否かを判断する。ここで、１Ｖ以下となっていなければ本処理を抜ける。さらにＳ６では、Ｓ５で１Ｖ以下となっている場合には１ＶフラグをＯＮして本処理を抜ける。

次にエンド表示処理例の１を説明する。
図１７(Ａ)に示すように、Ｓ７で１ＶフラグがＯＮされているか否か判断し、Ｓ８では、Ｓ７で１ＶフラグがＯＮしていない場合には４ＶフラグがＯＮしているか否かを判断する。ここで４ＶフラグがＯＮしていない場合、即ち、１Ｖフラグ、４Ｖフラグが共にＯＦＦの状態の場合には本処理を抜ける。またＳ９では、Ｓ８において、４ＶフラグがＯＮされているときにはニアエンドを利用者に報知するニアエンド表示処理を行なう。ニアエンドは、例えば画像形成装置に設けられている表示手段１４５の表示画面（液晶表示部等）にその旨を表示しても良いし、所定の部位のＬＥＤの発光、もしくは音声等で利用者に報知しても構わない。

そしてＳ１０で、後述する交換フラグがＯＮになっているか否かを判断し、交換フラグがＯＮになっていない場合には本処理を抜ける。またＳ１１では、Ｓ１０で交換フラグがＯＮになっていた場合は、４Ｖフラグ、１ＶフラグをＯＦＦにする。即ち、現像剤ボトル１５０（或いはトナーボトル）が交換されていれば各フラグがリセットされ、初期状態に戻ることを意味する。そしてＳ１２において交換フラグをＯＦＦとする。なお、Ｓ１３では、Ｓ７で１ＶフラグがＯＮになっていた場合にはトナーエンドを利用者に報知するエンド表示処理を行う。これはやはり画像形成装置に設けられている表示手段１４５の表示画面（液晶表示部等）にその旨を表示しても良いし、所定の部位のＬＥＤの発光、もしくは音声等で利用者に報知しても構わない。

次にエンド表示処理例の２を説明する。
図１７(Ｂ)に示すように、Ｓ１４では、１VフラグがONか否かを判断し、ONで無い場合には本処理を抜ける。Ｓ１５では、Ｓ１４で１ＶフラグがＯＮであった場合にはエンド表示（ニアエンド表示）を行う。これはやはり表示手段１４５の表示画面等にその旨を表示しても良いし、所定の部位のＬＥＤの発光、もしくは音声等で利用者に報知しても構わない。なお本例ではエンド表示を行うが、ニアエンド表示を行っても良い。そして、Ｓ１６〜Ｓ１８では、先に説明したＳ１０〜Ｓ１２と同様の処理を行う。

次に交換検知処理について説明する。
図１８に示すように、Ｓ１９では現像剤ボトル１５０の交換動作が行われたか否かを判断する。ここでの判断基準としては、例えば現像剤ボトル１５０が引き抜かれたことを検知し、その後、新規の現像剤ボトル１５０が挿入された場合に、現像剤ボトル１５０に設けられている既述のＩＣチップ等の情報記憶素子から当該現像剤ボトル１５０の情報を読み取り、新規の現像剤ボトル１５０である場合には交換動作が行われたものと判断する手法が採用できる。既述のようにＩＣチップ等の情報記憶素子には現像剤ボトル１５０に入れられているトナーの種類や、ロット番号、リサイクルの回数等を記憶させておく。そしてＳ２０では、Ｓ１９において、現像剤ボトル１５０交換動作が行われたと判断された時には交換完了フラグをＯＮとする。

なお、上述したＳ１３、Ｓ９、及びＳ１５等でニアエンド、エンド表示を行なう前後で現像剤ボトル１５０（或いはトナーボトル）に設けられているＩＣチップ等の記憶素子にニアエンド、エンドである旨を書き込み、交換動作時や、交換フラグ確認時に当該書き込みが無いボトルであれば交換が済んだものとしてみなすことも可能である。また上述のように現像剤ボトル１５０等自体にニアエンド、エンドの識別情報を載せることが可能になっていれば、一度中のトナーを使い切って、エンド、ニアエンドが書き込まれた現像剤ボトル１５０を誤って再度画像形成装置に挿入しても速やかにエンド、ニアエンド表示等を行わせることが可能になる。

またさらには、１Ｖフラグ、４Ｖフラグを書き込む場所を画像形成装置のＲＡＭではなく、ボトルの情報記憶素子に書き込みその情報を読み取るようにしてもよい。この場合は、１Ｖフラグ、４Ｖフラグの格納場所をトナーボトルの情報記憶素子上に設定しておき、エンド処理その１におけるＳ１０〜Ｓ１２の処理、もしくはエンド表示処理その２のＳ１６〜Ｓ１８を省くことで実現できる。

すなわち上述したセンサ検知処理から交換検知処理までの処理を行うことで以下の動作が可能となる。
まず、センサ検知処理によって、搬送チューブ内を搬送している現像剤のキャリア濃度が予め定められた第一の濃度（例えば約21％）に達したか否か、また、当該第一の濃度に達した後に、予め定められた第一の濃度よりも低い第２の濃度（例えば5％）まで低下したかを判断させる。実際にはセンサ出力値（４Ｖ、１Ｖ）を基準とするが、目的としては濃度の上下を判断することにある。

ついで、上述したエンド表示処理の１では、そこから搬送される現像剤が一旦第１の濃度まで上昇し、第２の濃度に下がった現像剤ボトル１５０は、中の現像剤量が予め定められた交換必須とされている量より少なくなっているものとみなされてエンド表示が行われ、第一の濃度まで上がってはいるが、まだ第２の濃度までは下がっていないものはこの交換必須とされている量にまでは減っていないが警告もふくめてニアエンド表示が行われることになる。

また上述したエンド表示処理の２では、エンド表示処理例の１で行っているニアエンド表示の領域、つまり、第一の濃度まで上がった後、第２の濃度まで下がっていない領域では特に警告は行わず、第２の濃度まで下がった領域で警告表示（エンド表示、もしくはニアエンド表示）を行うようになっている。エンド表示の２の処理を利用する画像形成装置には現像剤ボトルやトナーボトルと現像装置との間に現像剤をある程度溜めておけるホッパを有することが望ましい。このホッパを有することで現像剤ボトル等の内部の現像剤が空に近くなったとしても、ホッパ内の現像剤を使用でき、ある程度の余裕を持って現像剤交換の時期を決定できる。そのため、エンド表示その2に有るように現像剤ボトルが空に近いときにいきなりエンド表示、もしくはニアエンド表示を行なっても余裕を持ってボトルの交換ができるという利点がある。もちろん、本発明では上述のようなホッパを有することが必須ではなく、現像剤ボトルの剤容量、上述した第２の濃度をどの程度の濃度に設定するか等でエンド表示の２の処理は十分にその機能を発揮できる。なお、上述した交換検知処理は、現像剤ボトルが交換されたか否かを判断するものであり、ニアエンド、エンドを取り消すための契機となる処理であることは勿論である。

５Ｙ：現像装置３１：トナー容器収容部３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ：トナー容器３３Ｙ：容器本体３３ｂ：突起３３ｃ：ギア３４Ｙ 被保持部３４ａ：キャップ３４ａ１：突出部３４ｂ：キャップカバー３４ｃ：ホルダ３４ｄ 口栓部材（開閉部材）３４ｅ：パッキン３５：ＩＣチップ（電子部品）３８：保護キャップ（保護部材）５９：トナー補給装置６０：スクリューポンプ６１：ロータ６２：ステータ７０：ノズル７０ａ：トナー補給口７１：チューブ（搬送管）７３：保持部７４：通信回路７６：爪部材（付勢部材）１００：画像形成装置本体（装置本体）１４０：現像剤補給装置１４１：現像剤搬送チューブ１４１ａ：水平配置部１４２：現像器１４３：センサ１４３ａ：符号１５０：現像剤ボトル１５１：周壁部１５２：溝部１５３：排出部１６０：モーノポンプ１６１：ケース１６２：ロータ１６３：ステータ１６４：補給ケース１６５：補給クラッチ１６６：チューブ清掃用キャップＡ：開口部Ｂ：トナー排出口

特開２０００−３３８７６７公報

Claims (10)

1. 現像剤容器と、前記現像剤容器から現像装置に現像剤を搬送する搬送経路とを備え、現像剤容器には、現像剤としてトナーに対して一定量のキャリアを分散させたものを格納し、この現像剤容器を交換できるものとした現像剤補給装置において、 前記搬送経路中に配置され現像剤中のキャリアの濃度を測定する測定手段と、 検出したキャリアの濃度に基づいて前記現像剤容器の現像剤の残量を推定する残量推定手段を備えることを特徴とする現像剤補給装置。
2. 残量推定手段は、検出したキャリア濃度に基づいて現像剤容器の現像剤エンド状態及び現像剤ニアエンド状態の少なくとも一方を推定することを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
3. 残量推定手段は、予め定められた第一のキャリア濃度を検出し、次いで該予め定められた第一のキャリア濃度よりも低い第２のキャリア濃度を検出したことに基づいてエンド、ニアエンドを判断することを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
4. 前記測定手段は、透磁率の変化を測定するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像剤補給装置。
5. 前記測定手段は、非接触で測定を行うものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像剤補給装置。
6. 前記測定手段は、前記搬送路のうち水平に配置されている個所に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像剤補給装置。
7. 前記現像剤は、圧力差を利用したポンプで搬送されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像剤補給装置。
8. 前記現像剤は、一軸偏芯スクリューポンプで搬送されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の現像剤補給装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の現像剤補給装置を備えることを特徴とする現像装置。
10. 請求項９に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。