JP5966474B2 - 現像剤補給装置、画像形成装置及び現像剤補給制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を現像装置へ搬送して補給する現像剤補給装置、現像剤補給装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの２つの以上の機能を備えた複合機等の画像形成装置、及び現像剤補給制御方法に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの２つ以上の機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体の表面に静電潜像を形成し、現像装置により該静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させてトナー像を形成し、該トナー像を記録紙（用紙）に転写、定着することで、トナー像が記録材に印刷される。

現像装置は、静電潜像をトナー像として可視像化する現像工程で現像剤（トナー）を消費する。このため、現像剤容器としてのトナー容器から現像装置へトナー消費量に応じてトナーを搬送し、現像装置へのトナー補給が行われる。

また、例えば特許文献１のように、トナー容器（現像剤容器）から現像剤貯留部としてのサブホッパに一旦トナーを搬送し、このサブホッパから現像装置へトナー補給する現像剤補給装置としてのトナー補給装置を、現像剤容器と現像装置の間に設けている構成も広く知られている。

このように、トナー（現像剤）を一時貯留するサブホッパを有することで、トナー容器内のトナーが消費されて空になった後でも、一定枚数の画像出力が可能となる。よって、トナー容器内のトナーがなくなりトナー容器の交換が必要になっても、すぐに交換する必要がなく空いた時間に新しいトナー容器に交換できるので、画像形成装置の停止時間（ダウンタイム）を短くすることが可能となる。

ところで、近年、複写機等の画像形成装置の小型化に伴って、前記現像剤貯留部（サブホッパ）も小型化されている。このため、現像剤貯留部に一時貯留される現像剤容量が減少する。一方で、複写機等の画像形成装置の商品価値向上の観点から、現像剤容器及び現像剤貯留部内の現像剤がなくなった際における、現像剤エンドリカバリ時間（現像剤容器交換時の現像剤濃度調整に要する時間）の短縮（もしくは省略）や、交換される現像剤容器内の現像剤残量をできるだけ少なくすることが求められている。

しかしながら、前述した現像剤貯留部の小型化によって現像剤貯留部内の現像剤容量が減少してきているため、充分な現像剤容器の交換推奨期間の確保が難しくなってきている。更には、現像剤容器交換時における現像剤容器内の現像剤残量の減少を達成するために、現像剤容器をより長い時間駆動させるなどの対応をすることが望まれているため、現像剤ニアエンド（現像剤容器内の現像剤が空になっている状態）の判定を確定するまでの時間が長くなってきている。

このような状況を踏まえ、近年の画像形成装置では、従来よりも正確に現像剤貯留部内の現像剤量を把握し、現像剤貯留部の現像剤容量を可能な限り有効活用することが望まれてきている。

ところで、従来の現像剤補給制御では、現像剤ニアエンドと判定した後の現像剤エンド（現像剤貯留部内に残っている現像剤による画像の印刷可能量）を、現像剤ニアエンドと判定してから印刷される画像の画素等をカウントして、所定の閾値を超えたと判定することで推定していた。

そのため、実際には現像剤貯留部内の現像剤が所定の下限貯留量まで減少している状態の検知信号を現像剤エンドセンサが出力開始した時点から、現像剤貯留部内に残っている現像剤によって画像の印刷動作が行なわれているにもかかわらず、現像剤エンドセンサが現像剤貯留部内の現像剤が所定の下限貯留量まで減少している状態の検知信号を出力開始してから現像剤ニアエンドと判定するまでの把握時間（数秒〜数十秒間）に、印刷で消費した現像剤量を把握することができていなかった。

それで、例えば、この把握できていない時間に消費される現像剤量を予め任意に設定しておき、その分だけ余裕を持って現像剤エンドまでの閾値を決めておくようにする解決策が考えられる。なお、現像剤エンドと判定すると、画像形成装置による印刷動作（画像形成動作）が自動的に停止される。

しかしながら、本来、現像剤エンドセンサが現像剤貯留部内の現像剤が所定の下限貯留量まで減少している状態の検知信号を出力開始してから現像剤ニアエンドと判定するまでの間に印刷（画像形成）で消費した現像剤量は、記録紙に画像を印刷するときの、記録紙の画像印刷可能範囲に対する画像面積の割合（以下、「画像面積割合」という）によって大きく左右される。

そのため、画像面積割合が小さい場合には、消費される現像剤量が標準消費量よりも少なくなり、現像剤貯留部内にまだ充分な量の現像剤を残したまま現像剤エンドと判定する。

一方、画像面積割合が大きい場合には、消費される現像剤量が標準消費量よりも多くなるため、現像剤エンドと判定する前に現像剤貯留部内の現像剤が空になって現像装置へ現像剤補給ができなくなる。このため、濃度不良の画像（現像剤濃度の薄い画像）が印刷されるなどの不具合が生じることがある。

そこで、本発明は、現像剤ニアエンドと判定した後において、印刷される画像の画像面積割合が小さい場合や大きい場合でも、現像剤エンドと判定される時点で現像剤貯留部内の現像剤が略空になるように現像剤補給制御することができる現像剤補給装置、画像形成装置及び現像剤補給制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明に係る現像剤補給装置は、現像剤を収納する現像剤収容器と、前記現像剤収容器から供給される現像剤を貯留するとともに、現像装置に現像剤を補給する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部内の現像剤残量を検知する残量検知手段と、少なくとも前記残量検知手段と接続され現像剤補給制御を実施する制御手段と、を有し、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤収容器内から前記現像剤貯留部へ現像剤を供給する現像剤補給装置において、前記制御手段は、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定下限量まで減少したと判定した時点から、該制御手段の、露光装置に入力される画像データに基づくカウント値のカウントアップを開始して、次いで前記現像剤収容器内の現像剤が略空となる現像剤ニアエンドと判定した場合に、そのままカウント値のカウントアップを継続し、また、前記制御手段は、前記現像剤ニアエンドと判定する前に、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定上限量に回復したと判定した場合に、カウント値をクリアすることを特徴としている。

また、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置を少なくとも備えた画像形成装置において、前記現像装置で消費される現像剤を補給する現像剤補給装置として、請求項１〜６の何れか１つに記載の現像剤補給装置を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係る現像剤補給制御方法は、現像剤を収納する現像剤収容器と、前記現像剤収容器から供給される現像剤を貯留するとともに、現像装置に現像剤を補給する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部内の現像剤残量を検知する残量検知手段と、少なくとも前記残量検知手段と接続され現像剤補給制御を実施する制御手段と、を用いて、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤収容器内から前記現像剤貯留部へ現像剤を供給する現像剤補給制御方法において、前記制御手段が、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定下限量まで減少したと判定した時点から、該制御手段の、露光装置に入力される画像データに基づくカウント値のカウントアップを開始して、次いで前記現像剤収容器内の現像剤が略空となる現像剤ニアエンドと判定した場合に、そのままカウント値のカウントアップを継続し、また、前記制御手段は、前記現像剤ニアエンドと判定する前に、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定上限量に回復したと判定した場合に、カウント値をクリアすることを特徴としている。

本発明に係る現像剤補給装置、画像形成装置及び現像剤補給制御方法によれば、残量検知手段からの検知結果に基づいて、現像剤貯留部内の現像剤残量が所定下限量まで減少したと判定した時点から、制御手段の、露光装置に入力される画像データに基づくカウント値のカウントアップを開始して、次いで現像剤収容器内の現像剤が略空となる現像剤ニアエンドと判定した場合に、そのままカウント値のカウントアップを継続することにより、現像剤ニアエンドと判定した後において、印刷される画像の画像面積割合が小さい場合や大きい場合でも、現像剤エンドと判定される時点で現像剤貯留部内の現像剤が略空になるように現像剤補給制御することができる。

本発明の実施形態に係るトナー補給装置（現像剤補給装置）を備えた画像形成装置を示す概略構成図。 イエロートナー像を作像する作像部を示す概略構成図。 本発明の実施形態に係るトナー補給装置（現像剤補給装置）を示す概略構成図。 トナー容器を着脱自在に収納するトナー容器収容部を示す斜視図。 トナー容器の外観を示す図。 本発明の実施形態のトナー補給装置によるトナー補給制御の一例を示したタイミングチャート。 本発明の実施形態のトナー補給装置によるトナー補給制御の一例を示したタイミングチャート。 本発明の実施形態のトナー補給装置によるトナー補給制御の一例を示したタイミングチャート。 従来例（比較例）におけるトナー補給制御の一例を示したタイミングチャート。 従来例（比較例）におけるトナー補給制御の一例を示したタイミングチャート。 従来例（比較例）における本発明の実施形態のトナー補給装置によるトナー補給制御の一例を示したタイミングチャート。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る現像剤補給装置としてのトナー補給装置を備えた画像形成装置の一例としての電子写真方式のカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）を示す概略構成図である。先ず、プリンタ（画像形成装置）１００の全体構成及びその動作について説明する。

（プリンタ（画像形成装置）１００の構成、動作）
図１に示すように、本実施形態のプリンタ（画像形成装置）１００は、装置本体１１０内の上部に後述するトナー容器収容部３１とトナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが設けられている。このトナー容器収容部３１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像剤としてのトナーがそれぞれ収納された４つの現像剤収容器としてのトナー容器（トナーボトル）３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に装着されている。各トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋにそれぞれ対応するようにして、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが設けられている。

装置本体１１０内のトナー容器収容部３１の下方には、中間転写ユニット１５と４つの作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配設されている。なお、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラック（黒）トナー像をそれぞれ作像する各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの構成は、基本的に同様の構成であるので、作像部６Ｙの構成及び動作について説明する。

図２に示すように、イエロートナー像を作像する作像部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ローラ４Ｙと、現像装置５Ｙと、クリーニング装置２Ｙと、除電器（不図示）を有している。この作像部６Ｙでは、感光体ドラム１Ｙ上において、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、イエロー画像（イエローのトナー像）が形成される。

感光体ドラム１Ｙは、図示を略す駆動モータにより、図２を正面視した時計方向に回転駆動される。その感光体ドラム１Ｙの表面は、当接する帯電ローラ４Ｙにより一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７（図１参照）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達し、そ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、その対向位置で静電潜像が現像（可視像化）されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程）。その後、感光体ドラム１Ｙの表面が、中間転写ベルト８および第１次転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達すると、そ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）。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング装置２Ｙとの対向位置に達し、その位置で残存する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）。そして、感光体ドラム１Ｙの表面は、図示を略す除電器との対向位置に達し、その位置で残留電位が除去される。これにより、感光体ドラム１Ｙ上（表面）で行われる一連の作像プロセスが終了する。

なお、この一連の作像プロセスは、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも同様に行われることとなる。この各作像部における作像プロセスのために、露光装置７では、図示は略すが、入力される画像情報に基づいて光源からレーザ光Ｌを発し、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、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に照射する。

ここで、中間転写ユニット１５では、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋが、対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間で中間転写ベルト８を挟み込んで１次転写ニップを形成している。その各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加されている。このため、中間転写ベルト８が矢印方向に移動して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋおよび感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによる１次転写ニップを順次通過することにより、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、互いに重なるように中間転写ベルト８上に１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

その後、中間転写ベルト８の各色のトナー像が重ねて転写された箇所（カラー画像が形成された箇所）は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この対向位置では、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。このため、中間転写ベルト８上に形成されたトナー像（カラー画像）は、この２次転写ニップの位置に搬送された用紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。

その後、中間転写ベルト８の未転写トナーが残存する箇所は、中間転写クリーニング部材１０が設けられた位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーは、中間転写クリーニング部材１０により回収される。これにより、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る記録媒体（用紙）Ｐは、装置本体１１０内の下部に設けられた給紙部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る。その給紙部２６には、用紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。給紙部２６では、給紙ローラ２７が図２を正面視して反時計方向に回転駆動されることにより、収納されたうちの一番上の記録媒体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。そのレジストローラ対２８は、回転駆動を停止することにより搬送された記録媒体Ｐをローラニップの位置で一旦停止させる。

その後、レジストローラ対２８は、無端移動される中間転写ベルト８上のカラー画像が形成された箇所の通過にタイミングを合わせて回転駆動され、記録媒体Ｐを２次転写ニップに向けて搬送する。これにより、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、定着装置２０の位置に搬送される。そして、定着装置２０において、定着ローラ２０ａと圧力ローラ２０ｂ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、装置本体１１０の上面へと排出される。

この排紙ローラ対２９により排出された記録媒体Ｐは、印刷画像としてスタック部３０上に順次スタックされる（積み重ねられる）。これにより、プリンタ１００における一連の画像形成プロセスが完了する。

（現像装置５Ｙの構成、動作）
各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ（図１参照）の構成は、基本的に同様の構成であるので、現像装置５Ｙの構成及び動作について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、作像部６Ｙの現像装置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Ｇを収容する第１現像剤収容部５３Ｙと第２現像剤収容部５４Ｙ、それらの中に配設された２つの搬送スクリュー５５Ｙ、および現像剤Ｇ中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサ５６Ｙを有する。なお、第１現像剤収容部５３Ｙと第２現像剤収容部５４Ｙ内に収納される現像剤Ｇは、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤である。なお、現像剤として、例えば一成分現像剤や、キャリアとトナーがプレミックスされた現像剤を用いてもよく、使用する現像装置の種類に応じて適宜選択することができる。

現像ローラ５１Ｙは、図示は略すが、内部に固設されたマグネットと、そのマグネットの周囲を回転するスリーブとを有する。現像剤収容部５４Ｙの上部には、トナー補給管５７Ｙが連結されている。このトナー補給管５７Ｙには、後述するトナー補給装置６０Ｙ（図３参照）の現像剤貯留部としてのサブホッパ６５が連結されており、現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇにおけるトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように、サブホッパ６５からトナー補給管５７Ｙを通してトナーｔが現像剤収容部５４Ｙ内に適宜供給される。

この現像装置５Ｙは、次のように動作する。サブホッパ６５から連結管５７Ｙを通して第２現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーｔは、２つの搬送スクリュー５５Ｙによってキャリアとともに混合されかつ撹拌されながら各搬送スクリュー５５Ｙの長手方向に沿って、第１現像剤収容部５３Ｙと第２現像剤収容部５４Ｙとの間を循環するように構成されている。第１現像剤収容部５３Ｙ内の現像剤Ｇは、搬送スクリュー５５Ｙの一方側に搬送されながら現像ローラ５１Ｙ内のマグネットローラにより形成される磁界によって現像ローラ５１Ｙのスリーブ表面上に供給され、担持される。

現像ローラ５１Ｙのスリーブは矢印方向（反時計方向）に回転駆動し、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。このとき、現像剤Ｇ中のトナーは、現像剤Ｇ中のキャリアとの摩擦帯電によりキャリアとは逆極性の電位に帯電して静電的にキャリアに吸着し、現像ローラ５１Ｙ上に形成された磁界によって引き寄せられる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Ｇは矢印方向（反時計方向）に搬送されて、ドクターブレード５２Ｙと現像ローラ５１Ｙとが対向するドクタ部に達する。現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、ドクタ部を通過する際にその量が適量化され、その後、感光体ドラム１Ｙとの対向位置である現像領域まで搬送される。現像領域では、現像ローラ５１Ｙと感光体ドラム１Ｙとの間に形成された現像電界によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された静電潜像に現像剤Ｇ中のトナーが吸着される。現像領域を通過した現像ローラ５１Ｙの表面上に残った現像剤Ｇは、スリーブの回転に伴い第１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。

現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、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内の現像剤Ｇに含まれるトナーの現像による消費量に応じて、後述するトナー補給装置６０Ｙからトナーがトナー補給管５７Ｙを通して第２現像剤収容部５４Ｙ内に補給される。第２現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの現像剤搬送スクリュー５５Ｙによって現像剤Ｇとともに混合、攪拌されながら、第１現像剤収容部５３Ｙと第２現像剤収容部５４Ｙとの間を循環する。

（トナー補給装置６０Ｙの構成、動作）
各トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋに対応して設けられているトナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋの構成は、基本的に同様の構成であるので、トナー補給装置６０Ｙの構成及び動作について、図３を参照して説明する。

図３は、トナー補給装置６０Ｙの概略構成を示す図である。図３に示すように、トナー補給装置６０Ｙは、トナー容器装着部３３Ｙに装着された略円筒状のトナー容器３２Ｙを回転させるトナー容器回転駆動モータ６１と、トナー容器装着部３３Ｙのトナー排出口３４Ｙから第１トナー搬送管６２を通してトナーを吸引するスクリューポンプ６３と、スクリューポンプ６３で吸引されたトナーを、第２トナー搬送管６４を通して一旦貯留した後に現像装置５Ｙ（第２現像剤収容部５４Ｙ）へ搬送するサブホッパ６５と、トナー補給動作全体を制御する制御部６６を備えている。制御部６６によるトナー補給動作の制御の詳細については後述する。

図３、図４に示すように、トナー容器３２Ｙが着脱自在に装着されるトナー容器収納部３１の一端側には、トナー容器装着部３３Ｙが設けられており、このトナー容器装着部３３Ｙのカップリング部３５Ｙにトナー容器３２Ｙの装着側端部３２Ｙａが連結される。なお、他のトナー容器３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋの装着側端部も同様にカップリング部に連結される。

図５に示すように、トナー容器３２Ｙは、その長手方向に沿って内周面に螺旋状突起部３２Ｙｂが形成されており、トナー容器３２Ｙ自体の回転によって内部に収納されているトナーが螺旋状溝部３２Ｙｂによって、トナー容器３２Ｙの装着側端部３２Ｙａ側（図３、図５の右側）に搬送される。

トナー容器装着部３３Ｙには、トナー容器回転駆動モータ６１を含むトナー容器回転駆動機構が設けられており、トナー容器装着部３３Ｙのカップリング部３５Ｙ（図４参照）にトナー容器３２Ｙの装着側端部３２Ｙａが連結され、トナー容器回転駆動モータ６１の駆動によってトナー容器３２Ｙがトナー容器収納部３１内で回転するように構成されている。

トナー容器３２Ｙの装着側端部３２Ｙａの先端開口部は、開閉部（不図示）を有する栓部材３２Ｙｃで密閉されている。一方、トナー容器装着部３３Ｙには、トナー容器３２Ｙをトナー容器収納部３１に装着したときに栓部材３２Ｙｃの開閉部（不図示）を機械的に開くための駆動モータ等を有する開閉駆動機構（不図示）が設けられている。これにより、トナー容器３２Ｙをトナー容器収納部３１に装着すると、トナー容器装着部３３Ｙの開閉駆動機構（不図示）の駆動によって栓部材３２Ｙｃの開閉部（不図示）が開かれ、トナー容器３２Ｙ内とトナー容器装着部３３Ｙの下部のトナー排出口３４Ｙとが連通するように構成されている。

スクリューポンプ６３は、吸引型一軸偏心スクリューポンプであり、ステータ７０、ロータ７１、吸引口７２、ユニバーサルジョイント７３およびポンプ駆動モータ７４を有している。

ステータ７０は、ゴム等の弾性材料からなる雌ねじ状部材であり、その内壁面にダブルピッチの螺旋溝が形成されている。ロータ７１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り、ステータ７０内に回動自在に嵌挿されている。このロータ７１の一端側は、ユニバーサルジョイント７３を介してポンプ駆動モータ７４に回転自在に連結されている。

このスクリューポンプ６３は、ポンプ駆動モータ７４によりステータ７０内のロータ７１を所定方向に回転駆動させることで、第１トナー搬送管６２内の空気を送出して第１トナー搬送管６２内に負圧を発生させ、吸引口７２に吸引力を発生させる。これにより、トナー容器３２Ｙ内のトナー（イエロートナー）が空気とともに第１トナー搬送管６２を通して吸引口７２に吸引される。吸引口７２まで吸引されたトナーは、ステータ７０とロータ７１との隙間に送入され、ロータ７１の回転に沿ってステータ７０の他端側（吸引口７２と反対側）に送出される。この送出されたトナーは、トナー排出口７５から第２トナー搬送管６４を通してサブホッパ６５へ搬送される。

サブホッパ６５は、トナー補給管５７Ｙと連通するトナー排出口側へトナーを攪拌しながら搬送する搬送スクリュー７６と、搬送スクリュー回転駆動モータ７７を含む搬送スクリュー回転駆動機構と、サブホッパ６５内のトナー量を検知するトナー量検知センサ７８を有している。

制御部６６は、上記した画像形成プロセス時において、トナー濃度検知センサ５６Ｙから入力される検知信号に基づいて現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇ中のトナー濃度が設定濃度以下になったと判定した場合、搬送スクリュー回転駆動モータ７７に駆動信号を出力して搬送スクリュー７６を回転させ、サブホッパ６５内からトナー補給管５７Ｙを通してトナーを現像装置５Ｙ（第２現像剤収容部５４Ｙ）に補給させる。

また、制御部６６は、トナー量検知センサ７８から入力される検知信号に基づいてサブホッパ６５内のトナーが所定の下限貯留量まで減少したと判定した場合、トナー容器回転駆動モータ６１及びポンプ駆動モータ７４に駆動信号を出力してトナー容器３２Ｙ及びスクリューポンプ６３のロータ７１を回転させ、トナー容器３２Ｙ内から第１トナー搬送管６２、スクリューポンプ６３、第２トナー搬送管６４を通してトナーをサブホッパ６５内に供給させる。

このようなサブホッパ６５へのトナー供給動作時において、トナー容器３２Ｙからサブホッパ６５へトナー供給動作を行なっているにもかかわらず、サブホッパ６５内のトナーが、所定時間経過しても所定の下限貯留量から増えていかない、あるいは所定の下限貯留量からさらに減少していることを、トナー量検知センサ７８から入力される検知信号に基づいて制御部６６が検知した場合、制御部６６はトナー容器３２Ｙ内のトナーが空になったと判定する（以下、トナー容器３２Ｙ内のトナーが空になったと判定した状態を「トナーニアエンド」という）。

このように、実際にトナー容器３２Ｙ内のトナーが空になってからトナーニアエンドと判定されるまでには、所定のタイムラグがある。なお、このトナーニアエンドと判定された時点では、サブホッパ６５内には下限貯留量、あるいは下限貯留量以下であるが所定量のトナーが残っている。

そして、このトナーニアエンドと判定された後は、サブホッパ６５内に残っているトナーが現像装置５Ｙ（第２現像剤収容部５４Ｙ）に補給される。そして、制御部６６は、印刷（画像形成）する画像全体の画素数（画像全体に含まれるドットの総数）のカウント値をカウントアップし、所定の閾値を超えたときにトナーエンドになったと判定する。このトナーエンドと判定されると、記録媒体（用紙）の通紙を停止（上記した画像形成プロセスを停止）する。なお、印刷される画像全体の画素数は、例えば前記露光装置７に入力される画像データに基づいて把握することができる。

なお、制御部６６は、印刷（画像形成）する画像全体の画素数（画像全体に含まれるドットの総数）、印刷枚数、サブホッパ６５から現像装置５Ｙへのトナーの補給駆動時間のうちのいずれか１つに対応した制御カウント値、或いはいずれか２つ以上に対応した制御カウント値をカウントアップし、積算したカウント値が所定の閾値を超えたときにトナーエンドになったと判定するようにしてもよい。

（本実施形態におけるトナー補給装置６０Ｙのトナー補給制御）
本実施形態における各トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋのトナー補給制御は、基本的に同様であるので、上記したトナー補給装置６０Ｙのトナー補給制御について、図６〜図８を参照して説明する。なお、図９〜図１１は、従来例（比較例）のトナー補給制御を示したタイミングチャートである。

図６は、画像面積割合（記録媒体（用紙）に占める画像面積の割合）が３０％の場合におけるトナー補給制御のタイミングチャートであり、「画像面積割合」、「トナー容器内トナー量」、「サブホッパ内トナー量」、「トナーニアエンド／エンド判定状態」、「画素カウント値」の時系列の状況を示している。以下の図７〜図１１においても同様である。

なお、図６の「サブホッパ内トナー量」のａ１はトナーの上限貯留量、ａ２はトナーの下限貯留量、「トナーニアエンド／エンド判定状態」のｂ１はトナーフル判定状態（サブホッパ６５内にトナーが下限貯留量以上有る状態、ｂ２はトナーニアエンド判定状態、ｂ３はトナーエンド判定状態、「画素カウント値」のＳは予め設定した閾値である。以下の図７〜図１１においても同様である。

図６に示すように、時刻ｔ１から上記した画像形成プロセスが開始された場合、制御部６６は、トナー濃度検知センサ５６Ｙから入力される検知信号に基づいて現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇ中のトナー濃度が設定濃度以下になったと判定したときに、上記したようにサブホッパ６５の搬送スクリュー回転駆動モータ７７に駆動信号を出力して搬送スクリュー７６を回転させ、サブホッパ６５からトナーを現像装置５Ｙ（第２現像剤収容部５４Ｙ）に補給する。

そして、制御部６６は、トナー量検知センサ７８から入力される検知信号に基づいてサブホッパ６５内のトナーが、上限貯留量ａ１から下限貯留量ａ２まで減少したと判定した場合、上記したようにトナー容器回転駆動モータ６１及びポンプ駆動モータ７４に駆動信号を出力してトナー容器３２Ｙ及びロータ７１を回転させ、トナー容器３２Ｙ内からトナーをサブホッパ６５内に供給する。これにより、サブホッパ６５内のトナーが上限貯留量ａ１に回復する。

このように、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間ではサブホッパ６５内のトナーは、上限貯留量ａ１から下限貯留量ａ２の間に保たれる。一方、トナー容器３２Ｙ内のトナーは、サブホッパ６５への供給とともに減少して時刻ｔ２で空になるので、サブホッパ６５内のトナーは、時刻ｔ３で下限貯留量ａ２から増えなくなる。

そして、本実施形態のトナー補給制御では、制御部６６は、サブホッパ６５内のトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定したときに印刷（画像形成）する画像の画素数のカウント値（画素カウント値）をカウントアップしていき、サブホッパ６５内のトナーが上限貯留量ａ１に回復したと判定したときに画素カウント値をクリア（リセット）する。時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間では、予め設定した閾値Ｓに達するまでにクリア（リセット）されている。

そして、制御部６６は、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、時刻ｔ４でトナーニアエンドであると判定する。そして、時刻ｔ３からカウントアップされている画素カウント値が、時刻ｔ５で閾値Ｓに達するとトナーエンドｂ３と判定し、上記した画像形成プロセスを停止（装置停止）する。

なお、画素カウント値は、画像面積割合に応じてカウントされる。即ち、画像面積割合が小さくなるほど画素カウント値のカウントアップ数が小さくなり、画像面積割合が大きくなるほど画素カウント値のカウントアップ数が大きくなる。

図７は、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間（トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間）で画像面積割合が８０％の画像を印刷した場合における、トナー補給制御動作のタイミングチャートである。なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間、及び時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間は、図６と同様に画像面積割合が３０％の画像を印刷している。

時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間でのトナー補給制御は、図６の場合と同様である。そして、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、時刻ｔ４でトナーニアエンドと判定する。この際、画像面積８０％の画像印刷に応じた画素カウント値が、時刻ｔ３からカウントアップされる。

そして、時刻ｔ４から画像面積３０％の画像印刷が行なわれると、この画像面積３０％の画像印刷に応じた画素カウント値が、時刻ｔ４からカウントアップされる（画像面積８０％の画像印刷の場合よりも緩やかなカウントアップ）。そして、時刻ｔ３からカウントアップされている画素カウント値が、時刻ｔ５で閾値Ｓに達するとトナーエンドｂ３と判定し、上記した画像形成プロセスを停止（装置停止）する。

図８は、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間（トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間）で画像面積割合が１％の画像を印刷した場合における、トナー補給制御のタイミングチャートである。なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間、及び時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間は、図６と同様に画像面積割合が３０％の画像を印刷している。

時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間でのトナー補給制御は、図６の場合と同様である。そして、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、時刻ｔ４でトナーニアエンドと判定する。この際、画像面積１％の画像印刷に応じた画素カウント値が、時刻ｔ３からカウントアップされる（画像面積１％の画像印刷では、画素カウント値のカウントアップは僅かである）。

そして、時刻ｔ４から画像面積３０％の画像印刷が行なわれると、この画像面積３０％の画像印刷に応じた画素カウント値が、時刻ｔ４からカウントアップされる。そして、時刻ｔ３からカウントアップされている画素カウント値が、時刻ｔ５で閾値Ｓに達するとトナーエンドｂ３と判定し、上記した画像形成プロセスを停止（装置停止）する。

このように、本発明の実施形態におけるトナー補給制御では、トナー量検知センサ７８からの検知信号に基づいてサブホッパ６５内のトナーが下限貯留量まで減少したと判定した際に、毎回画素カウント値をカウントアップしていき、トナーが上限貯留量に回復したと判定した場合は画素カウント値をクリア（リセット）する。

そして、トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、画像面積割合に応じて画素カウント値をカウントアップしているときに所定の閾値Ｓに達すると、トナーエンドと判定して画像形成プロセスを停止（装置停止）するように制御する。これにより、サブホッパ６５内のトナーが下限貯留量まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間（時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間）に、画像面積割合を変化させた画像を印刷した場合でも、サブホッパ６５内のトナーが略空になって現像装置５Ｙ内にトナーが供給されなくなる時期と、画素カウント値が所定の閾値Ｓに達してトナーエンドと判定される時期とを略同時になるように設定することが可能となる。

なお、図６〜図８のトナー補給制御における画像面積割合のパーセント（％）は一例であり、任意の画像面積割合の場合でも同様に適用することができることは言うまでもない。

（従来例（比較例）におけるトナー補給装置のトナー補給制御）
図９〜図１１は、従来例１〜３のトナー補給制御動作を示したタイミングチャートである。

図９に示す従来例１において、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間でのトナー補給制御は、図６の場合と同様である（画像面積割合が３０％の場合）。そして、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、時刻ｔ４でトナーニアエンドと判定する。この際、画像面積３０％の画像印刷に応じた画素カウント値が、時刻ｔ４からカウントアップされる。

この従来例１では、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定されてからサブホッパ６５内のトナーが略空になる時間と、時刻ｔ４でトナーニアエンドと判定してからカウントアップされる画素カウント値のカウント値が閾値に達する時間とが略同時になるように、画素カウント値の閾値（以下、「設定閾値」という）Ｓａを予め設定している。この設定閾値Ｓａは、以下の従来例２、３においても同じ値である。

そして、時刻ｔ４からカウントアップされている画素カウント値が、時刻ｔ５で設定閾値Ｓａに達するとトナーエンドｂ３と判定し、上記した画像形成プロセスを停止（装置停止）する。

図１０に示す従来例２は、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間（トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間）で、画像面積割合が８０％の画像を印刷した場合における、トナー補給制御動作のタイミングチャートである。なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間、及び時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間は、画像面積割合が３０％で画像印刷している。

時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間でのトナー補給制御は、図６の場合と同様である。そして、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、時刻ｔ４でトナーニアエンドと判定する。この際、時刻ｔ４から画素カウント値がカウントアップされる。

時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間では画像面積割合が８０％で画像印刷されることにより、トナー消費量が多い。このため、時刻ｔ４ａでサブホッパ６５内のトナーが空になっても、時刻ｔ４からカウントアップされている画素カウント値が設定閾値Ｓａにまだ達していないので、画像形成プロセスが継続される。そして、時刻ｔ５で画素カウント値が設定閾値Ｓａに達するとトナーエンドｂ３と判定し、画像形成プロセスを停止（装置停止）する。

このように、図１０に示す従来例２では、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間（トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間）に、例えば画像面積割合が８０％の画像を印刷した場合、トナーエンドと判定する前にサブホッパ６５内のトナーが空になってしまうので、現像装置５Ｙ（５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）へのトナーの補給不足が生じて、トナー濃度の低下によって異常画像が出力される。

図１１に示す従来例３は、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間（トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間）で、画像面積割合が１％の画像を印刷した場合における、トナー補給制御のタイミングチャートである。なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間、及び時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間は、画像面積割合が３０％で画像印刷している。

時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間でのトナー補給制御は、図６の場合と同様である。そして、時刻ｔ３でトナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定した後、時刻ｔ４でトナーニアエンドと判定する。この際、時刻ｔ４から画素カウント値がカウントアップされる。

この際、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間では画像面積割合が１％で画像印刷されることにより、トナー消費量が少ない。このため、時刻ｔ５で画素カウント値が設定閾値Ｓａに達してトナーエンドと判定し、画像形成プロセスを停止（装置停止）した状態でも、サブホッパ６５内にトナーがまだ所定量ａ３だけ残っている。

このように、図１１に示す従来例３では、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間（トナーが下限貯留量ａ２まで減少したと判定してからトナーニアエンドと判定するまでの間）に、例えば画像面積割合が１％の画像を印刷した場合、トナーエンドと判定されても、サブホッパ６５内にはまだ所定量のトナーが残った状態となり、サブホッパ６５のトナー補給能力を最大限に活用することができない。

これに対して、上記した本発明の実施形態におけるトナー補給制御では、トナーニアエンドと判定した後において、印刷される画像の画像面積割合が小さい場合や大きい場合でも、トナーエンドと判定される時点でサブホッパ６５内のトナーが略空になるようにトナー補給制御することができるので、サブホッパ６５のトナー補給能力を最大限に活用することができ、かつ最後までトナー濃度が適正な画像を印刷することが可能となる。

５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 現像装置
３１ トナー容器収容部
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ トナー容器（現像剤収容器）
５６Ｙ トナー濃度検知センサ（濃度検知手段）
６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ トナー補給装置
６１ トナー容器回転駆動モータ
６３ スクリューポンプ
６５ サブホッパ（現像剤貯留部）
６６ 制御部
７４ ポンプ駆動モータ
７７ 搬送スクリュー回転駆動モータ
７８ トナー量検知センサ（残量検知手段）
１００ プリンタ（画像形成装置）

特開２００７−１１４４２９号公報

Claims (8)

1. 現像剤を収納する現像剤収容器と、
   前記現像剤収容器から供給される現像剤を貯留するとともに、現像装置に現像剤を補給する現像剤貯留部と、
   前記現像剤貯留部内の現像剤残量を検知する残量検知手段と、
   少なくとも前記残量検知手段と接続され現像剤補給制御を実施する制御手段と、を有し、
   前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤収容器内から前記現像剤貯留部へ現像剤を供給する現像剤補給装置において、
   前記制御手段は、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定下限量まで減少したと判定した時点から、該制御手段の、露光装置に入力される画像データに基づくカウント値のカウントアップを開始して、次いで前記現像剤収容器内の現像剤が略空となる現像剤ニアエンドと判定した場合に、そのままカウント値のカウントアップを継続し、
   また、前記制御手段は、前記現像剤ニアエンドと判定する前に、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定上限量に回復したと判定した場合に、カウント値をクリアすることを特徴とする現像剤補給装置。
2. 請求項１に記載の現像剤補給装置において、
   前記制御手段は、前記現像剤ニアエンドと判定した後に、継続してカウントアップしているカウント値が予め設定した閾値を超えた時点で、前記現像剤貯留部の現像剤が略空となる現像剤エンドと判定することを特徴とする現像剤補給装置。
3. 請求項１または２に記載の現像剤補給装置において、
   前記カウント値は、前記現像剤残量に対応するとともに、画像全体の画素数及び印刷枚数のうち少なくとも１つに基づいた制御値であることを特徴とする現像剤補給装置。
4. 請求項１または２に記載の現像剤補給装置において、
   前記現像剤貯留部から現像装置へ現像剤を補給する現像剤補給手段を備え、
   前記制御手段は、前記現像装置へ現像剤を補給するよう該現像剤補給手段を制御することを特徴とする現像剤補給装置。
5. 請求項４に記載の現像剤補給装置において、
   前記現像装置内の現像剤の濃度を検知する濃度検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記濃度検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部の現像剤を前記現像装置に補給する制御を行うことを特徴とする現像剤補給装置。
6. 請求項４または５に記載の現像剤補給装置において、
   前記カウント値は、前記現像剤残量に対応するとともに、画像全体の画素数、印刷枚数、及び前記現像剤補給手段の作動時間のうち少なくとも１つに基づいた制御値であることを特徴とする現像剤補給装置。
7. 像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置を少なくとも備えた画像形成装置において、
   前記現像装置で消費される現像剤を補給する現像剤補給装置として、請求項１〜６の何れか１つに記載の現像剤補給装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
8. 現像剤を収納する現像剤収容器と、前記現像剤収容器から供給される現像剤を貯留するとともに、現像装置に現像剤を補給する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部内の現像剤残量を検知する残量検知手段と、少なくとも前記残量検知手段と接続され現像剤補給制御を実施する制御手段と、を用いて、
   前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤収容器内から前記現像剤貯留部へ現像剤を供給する現像剤補給制御方法において、
   前記制御手段が、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定下限量まで減少したと判定した時点から、該制御手段の、露光装置に入力される画像データに基づくカウント値のカウントアップを開始して、次いで前記現像剤収容器内の現像剤が略空となる現像剤ニアエンドと判定した場合に、そのままカウント値のカウントアップを継続し、
   また、前記制御手段は、前記現像剤ニアエンドと判定する前に、前記残量検知手段からの検知結果に基づいて、前記現像剤貯留部内の現像剤残量が所定上限量に回復したと判定した場合に、カウント値をクリアすることを特徴とする現像剤補給制御方法。