JP6816371B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像に現像器からトナーを供給して顕像化し、当該顕像化されたトナー像を記録シート上に転写した後、定着部で熱定着することにより画像形成が行われる。
このような画像形成装置においては、交換可能で容量の大きなトナーボトルを現像器の上方に設置し、サブホッパーを介して現像器にトナーを補給するトナー補給装置を備えているのが一般的である。

サブホッパーには、内部に収納しているトナー量の下限値と上限値を検出するトナーレベルセンサーが設けられており、トナー量が下限値になったことが検出されると（トナーエンプティの状態）、トナーボトルからトナーが補充され、サブホッパー内のトナー量が上限値（トナーフルの状態）になると当該トナーの補充を停止するように構成されている。

ところで、我が国で使用する画像形成装置においては、商用電源（１００Ｖ）を使用した場合の最大消費電流が規定値の１５Ａ以下になるよう制限されている。
画像形成装置において、一番消費電流が大きい時期は、定着部の定着ローラーを所定の定着温度に上昇させるウォームアップ直後にプリント動作を開始させたときであると考えられる。

このときには定着部全体が十分暖まっていないので、引き続き定着部のヒーターに大量の電流を供給する必要があるばかりではなく、シート搬送系の駆動モーターのほか、感光体ドラムや現像器などプロセス系における駆動モーターなどを駆動しなければならないからである。特に、プリント開始直後は、それまで放置されて凝集したトナーを攪拌するため、現像器における駆動モーターの負荷も大きくなり、その分、駆動電流が大きくなる傾向にある。

このようなプリント開始初期に、サブホッパーのトナーエンプティが重なると、さらにトナー補給装置のモーターも駆動しなければならないので、従来は、このトナー補給に必要な電流（以下、「トナー補給用電流」という。）だけ、１５Ａから余裕を持たせるように、他の部分の消費電流、特に、装置の消費電流の大半を占める定着部のヒーターの消費電力を押さえるようにしている。

特開平０６−０８３１９９号公報 特開平０５−１５０６５４号公報

しかしながら、上記のように定着部のヒーターの消費電力を押さえると、それだけウォームアップ時間が長引くことになってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、トナー補給時の最大消費電流が規定値を超えることなく、かつ、できるだけウォームアップ時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、トナーボトルからサブホッパーを経由して現像器へトナーを補給する画像形成装置において、サブホッパー内のトナー量が、下限閾値に至ると、前記トナーボトルからトナーをサブホッパーに補給するトナー補給手段と、前記トナー補給手段によるトナー補給動作を実行すると、装置全体の消費電流が、所定の上限値を超えるような期間を、トナー補給禁止期間として設定する設定手段と、前記設定されたトナー補給禁止期間中における、トナー補給手段のトナー補給動作を禁止する禁止手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、現在の装置全体の消費電流を検出する消費電流検出手段を備え、前記設定手段は、前記検出された消費電流の値に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定することとしてもよい。
また、前記設定手段は、前回の画像形成動作の終了時からの経過時間に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定するようにしてもよい。

定着部内の温度状態を検出する温度検出手段を備え、前記設定手段は、前記温度検出手段によってウォームアップ開始時に検出された定着部内の温度状態に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定するようにしてもよい。
また、定着部のヒーターの点灯を制御する点灯制御手段を備え、前記トナー補給手段は、前記点灯制御手段によりヒーターに電力が供給されていないときにトナー補給動作を実行するようにしてもよい。

また、前記トナー補給手段は、前記サブホッパー内のトナー量が前記下限閾値に至らなくても、当該トナー量が上限閾値よりも少なく、かつ、（ａ）装置への電源投入直後、（ｂ）装置のメンテナンス用扉が閉じられた直後、（ｃ）画像形成動作の終了直後、のうち少なくとも１つの条件に該当すれば、サブホッパーへのトナー補給動作を開始することとしてもよい。

ここで、前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、装置がスリープモードに移行する際には、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止することとしてもよい。
また、前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、ウォームアップが完了したときには、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止することとしてもよい。

前記トナー補給動作には、トナー濃度検出手段により現像器内のトナー／キャリア比を検出し、その比が基準値となるように、サブホッパーから現像器へトナーを補給する動作を含むとしてもよい。

サブホッパー内のトナーの残量が下限閾値に達しても、トナー補給手段によるトナー補給動作を実行すると、装置全体の消費電流が所定の上限値を超えるようなトナー補給禁止期間内においては、トナー補給手段によるトナー補給動作を禁止するようにしているので、定着部のヒーターの消費電流を多少増加させても、装置の最大消費電流が上限値を超えないようにすることができる。これによりウォームアップ時間の短縮化が図れる。

本発明の実施の形態に係るプリンターの全体構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るトナー補給装置の構成を示す概略図である。 プリンターの制御部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、サブホッパー内の残留トナー量の変化、（ｂ）は、プリンターの消費電流の変化を示すグラフである。 プリンターの制御部で実行されるトナー補給処理の制御内容を示すフローチャートである。 図５のステップＳ１２のトナー補給禁止期間判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 （ａ）は、トナー補給処理の第１の変形例におけるトナー補給禁止時間取得処理のフローチャートであり、（ｂ）は、当該トナー補給禁止時間取得処理において参照するトナー補給禁止時間のテーブルの例である。 上記第１の変形例におけるトナー補給禁止期間判定処理のフローチャートである。 （ａ）は、トナー補給処理の第２の変形例におけるトナー補給禁止時間取得処理のフローチャートであり、（ｂ）は、当該トナー補給禁止時間取得処理において参照するトナー補給禁止時間のテーブルの例である。 トナー補給処理の第３の変形例の内容を示す部分フローチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型のカラープリンター（以下、単に「プリンター」という）に適用した場合を例にして説明する。
＜プリンターの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係るプリンター１０の概略構成を示す図である。
プリンター１０は、画像形成部２０、給紙部３０、定着部４０および制御部５０を備えており、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラック色からなるトナー像を形成し、これらを多重転写してカラーの画像形成を実行する。

以下、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各再現色をＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを添字として付加する。
画像形成部２０は、現像色Ｃ〜Ｋのそれぞれに対応するイメージングユニット２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、２１Ｋ、および、露光走査部２３、中間転写ベルト２５などを備えている。

イメージングユニット２１Ｃ〜２１Ｋは、それぞれ感光体ユニット２４Ｃ〜２４Ｋと現像器２６Ｃ〜２６Ｋを組み合わせてなる。
感光体ユニット２４Ｋは、感光体ドラム２２Ｋ、帯電器２４１Ｋ、クリーニングブレード２４２Ｋなどを備え、現像器２６Ｋは、現像ローラー２６１Ｋ、供給スクリュー２６２Ｋ、攪拌スクリュー２６３Ｋなどを備える。

他のイメージングユニット２１Ｃ〜２１Ｙについても、イメージングユニット２１Ｋと同様の構成になっており、同図では細部の符号の表記を省略している。
中間転写ベルト２５は、無端状のベルトであり、駆動ローラー２５ａと従動ローラー２５ｂに張架されて矢印Ａ方向に回転駆動される。
感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋは、帯電器２４１Ｃ〜２４１Ｋにより一定の電位に帯電される。

露光走査部２３は、レーザダイオードなどの発光素子を備え、制御部５０からの駆動信号によりＣ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザ光ＬＢを発し、Ｂ方向に回転する感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋの周面を露光走査し、これにより感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋの周面上に静電潜像が形成される。
感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋ上に形成された静電潜像は、現像器２６Ｃ〜２６Ｋにより現像されてＣ〜Ｋ色のトナー像となる。

各現像器２６Ｃ〜２６Ｋは、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像方式の現像器をユニット化したものである。例えば、現像器２６Ｋでは、攪拌スクリュー２６３Ｋにより撹拌され摩擦帯電され、その表面にトナーが付着したキャリアは、供給スクリュー２６２Ｋより、内部にマグネットローラー（不図示）が収納された現像ローラー２６１Ｋの表面近くに搬送され、磁気的に吸引される。

現像ローラー２６１Ｋに磁気的に吸引された現像剤は、感光体ドラム２２Ｋ表面と対向する領域（現像領域）まで搬送されて、感光体ドラム２２Ｋ表面に形成された静電潜像を現像する。
このように各感光体ドラム２２Ｃ〜２２Ｋに形成された各色のトナー像が中間転写ベルト２５上の同じ位置に重ね合わせて１次転写されるように、各静電潜像の形成はそれぞれタイミングをずらして実行される。

１次転写ローラー２７Ｃ〜２７Ｋにより作用する静電力により中間転写ベルト２５上に各色のトナー像が順次転写されカラーのトナー像が形成され、２次転写位置Ｔに向けて移動する。
一方、給紙部３０は、繰り出しローラー３２、タイミングローラー対３４などを備えており、中間転写ベルト２５上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部３０から記録シートＳを２次転写位置Ｔに給送し、２次転写ローラー２９により中間転写ベルト２５上のトナー像が一括して記録シートＳ上に２次転写される。

２次転写位置Ｔを通過した記録シートＳは、定着部４０に搬送され、定着部４０の定着ローラー４１と押圧ローラー４２のニップに通紙され、加熱・加圧されることにより記録シートＳ上のトナー像（未定着画像）が記録シートＳに定着され、その後、排出ローラー対３６を介して排出トレイ３８上に排出される。
定着ローラー４１の内部には、ヒーターが内蔵されており（不図示）、制御部５０は、サーミスタなどの温度検出器４３により定着ローラー４１の表面温度を検出し、この検出結果に基づき、定着ローラー４１の温度が所望の温度となるようにヒーターへの電力供給を制御する。

また、制御部５０は、画像形成部２０、給紙部３０、定着部４０などを制御して円滑なコピー動作やプリント動作を実行させる。
なお、中間転写ベルト２５の上方には、トナー補給装置２８Ｃ〜２８Ｋが並んで配設される。各トナー補給装置は、それぞれＣ、Ｙ、Ｍ、Ｋ色のトナーを収容するトナーボトルを有しており、対応する現像器２６Ｃ〜２６Ｋにトナーを供給する。

以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるトナー補給装置の構成について説明するが、本実施の形態では、各現像色毎に設けられた４台のトナー補給装置２８Ｃ〜２８Ｋは、いずれも同様の構成であるため、以降の説明については、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの添え字を省略することとする。
＜トナー補給装置の構成＞
図２は、トナー補給装置２８の構成を示す概略図である。

同図に示すように、トナー補給装置２８は、トナーボトル部１００と、サブホッパー部１１０とからなる。
トナーボトル部１００は、ホルダー１０７上に交換可能に載置されたトナーボトル１０１を回転させて、トナーボトル１０１内部のトナーを下方のサブホッパー部１１０に供給する。

具体的に、トナーボトル１０１のネック部１０３の先端部が、キャップ部材１０４に係合しており、このキャップ部材１０４を、ギャ機構１０５を介して第１モーター１０６で回転駆動させることにより、トナーボトル１０１を回転させる。
トナーボトル１０１本体の内周面には螺旋状の突条部１０２が形成されており、トナーボトル１０１の回転に伴い、内部に収納されたトナーが徐々にネック部１０３に向けて搬送され、ネック部１０３の周面の一部に設けられた開口部１０３ａが下側を向いたときにトナーが落下し、第１供給路１０８を介してサブホッパー部１１０に供給される。

サブホッパー部１１０は、トナーを一時収納するサブホッパー１１１と、サブホッパー１１１内の残存トナー量が上限、下限にあることを検出するトナーレベルセンサーとしてのトナー上限センサー１１５、トナー下限センサー１１６と、サブホッパー１１１内のトナーを現像器２６に供給するための、第２、第３供給路１１４、１１７、第２供給路１１４に内挿された搬送スクリュー１１３、および搬送スクリュー１１３を回転駆動するサブホッパー用の第２モーター１１２とを備える。

なお、サブホッパー１１１内のトナー残量を検出するためのトナーレベルセンサーとして、例えば、透過型の光電センサーを利用したり、トナー液面に揺動可能な板状の液面検出板を接触させて、液面の低下に伴う検出板の変位を磁気センサーで検出するなど様々な公知の技術がある（特開２００１―１００５０８号公報、特開２０１１−１７４９６１号公報等参照）。

また、現像器２６の攪拌スクリュー２６３の下方には、磁気センサー（トナー濃度センサー、ＴＣＲ）２６４が設置されており、これにより現像器２６内部の現像剤におけるトナー濃度を検出できるようになっている。
上記構成のトナー補給装置２８においては、後述するトナー補給禁止期間を除いて、一般的に次のようにしてトナー補給動作の制御が実行される。

本実施の形態では、現像器２６は、現像剤がトナーと磁性キャリアの混合物からなるいわゆる二成分現像方式のものが用いられており、現像により内部のトナーが消費されるとキャリアの割合が大きくなるので、これを磁気センサー２６４でトナー／キャリア比を検出することにより現像器２６におけるトナー濃度を取得する。
このトナー濃度が一定の閾値以下になるとトナーを補給すべくサブホッパー部１１０の第２モーター１１２を駆動して、搬送スクリュー１１３を回転させ、サブホッパー１１１内のトナーを現像器２６に供給し、この供給によりトナー濃度が一定の基準値まで復帰すると、第２モーター１１２の駆動を停止させる。

一方、サブホッパー１１１内のトナー残量が減って、トナーの上面がトナー下限センサー１１６の検出位置以下になると（トナー下限センサー１１６：ＯＮ）、第１モーター１０６を駆動させてトナーボトル１０１を回転させ、開口部１０３ａから、サブホッパー１１１にトナーを補給し、サブホッパー１１１内のトナー量が増加してトナー上限センサー１１５のレベルに達したことが検出されると（トナー上限センサー１１５：ＯＮ）、トナーボトル部１００からサブホッパー部１１０へのトナー補給を停止するようになっている。

＜制御部５０の構成＞
図３は、プリンター１０の制御部５０の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、制御部５０は、主にＣＰＵ５１と、通信部５２、ＲＡＭ５３、ＲＯＭ５４、画像処理部５５、画像メモリ５６、ＥＥＰＲＯＭ５７とからなる。
通信部５２は、ＬＡＮカードやＬＡＮボードなどからなり、有線ＬＡＮもしくは無線ＬＡＮを介して外部のＰＣ端末（不図示）に接続されており、当該ＰＣ端末からプリントジョブを受信する。

ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１が画像形成のためのプログラムを実行する際におけるワークエリアとなる。
ＲＯＭ５４は、プリンター１０が動作するために必要な各種のプログラムや、感光体ドラムの寿命の示す感光体膜厚の閾値などの情報が格納されている。
画像処理部５５は、通信部５２を介して受信したプリントジョブに含まれるＲＧＢの画像データを、現像色であるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの現像色の画像データに変換したり、必要に応じてスムージング処理やエッジ強調処理、γ補正などの処理を施して画像メモリ５６に格納させる。

ＥＥＰＲＯＭ５７には、プリンター１０におけるプリント枚数の総数などの装置の状態に関する情報が記憶される。このＥＥＰＲＯＭ５７は、フラッシュメモリなど他の書き込み可能な不揮発性メモリであってもよい。
電源回路１３０は、電源スイッチ（不図示）を介して商用電源から電力を供給され、制御部５０や各種駆動部に電力を供給する。

なお、第１、第２駆動回路１２１、１２２は、それぞれＣＰＵ５１からの制御信号を受けて第１モーター１０６、第２モーター１１２を駆動させるための回路である。
また、電流検出部１３１としてカレントトランスなどが使用され、商用電源から電源回路１３０に到る電路に取り付けられて、プリンター１０全体の消費電流を検出できるようになっている。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５４に格納されていた各種のプログラムを読み出して、通信部５２を介して受け付けたプリントジョブに基づき、画像形成部２０、給紙部３０、定着部４０を制御してプリント動作を円滑に実行させる。
特に、画像形成部２０に対する制御には、各現像器２６Ｃ〜２６Ｋにトナーを補給するためのトナー補給処理の制御が含まれる。

＜トナー補給処理＞
（１）トナー補給処理の概要
図４は、時間の経過に伴う、プリンター１０の、例えば、モノクロのプリント動作時の実行状態の変化（図４（ｂ））と、そのときのブラック色のトナー補給装置２８Ｋにおけるサブホッパー１１１内のトナー量の変化（図４（ａ））の例を示す図である。

図４（ａ）では、横軸は、時間軸を示し、縦軸は、サブホッパー１１１内の残存トナー量を示す。図４（ｂ）では、横軸は、図４（ａ）と同じ時間軸、縦軸は、電流検出部１３１によって検出されたプリンター１０の消費電流を示している。
図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１にプリンター１０に電源が投入されると（電源ＯＮ）、まず、制御部５０を起動して待機状態にし（時刻ｔ２）、その後、定着部４０の定着ローラー４１のヒーターへ電流を供給して定着ローラー４１を所定の定着温度（例えば、１８０℃）まで加熱するウォームアップ処理（ＷＵＰ）を実行する。このウォームアップ処理実行時には消費電力が１３Ａまで増加する。

そして、ウォームアップ処理が完了すると（時刻ｔ３）、プリント動作を開始するべく、画像形成部２０の駆動系、帯電器、１次転写ローラー、２次転写ローラーなどのバイアス電圧の印加および給紙部３０の駆動系への電力供給のため、さらに消費電流が増加する。
特に、プリント動作の開始直後の時刻ｔ３からｔ５までの間（初期期間ｔｐ）は、他のプリント動作中の消費電力に比べて消費電流が少し多くなっている（１４．８Ａ）。これは、プリント開始直後においては、まだ、現像器２６内のトナーが凝集していて、現像器２６内の攪拌スクリュー２６３、供給スクリュー２６４に対する回転負荷が大きく、それだけ、現像器２６駆動用のモーターにかかる負荷トルクが大きくなること、および、定着ローラー４１が定着温度に到達してウォームアップが完了しても、その段階では定着部４０のその他の部分（押圧ローラー４２や定着部４０の筺体部分）が十分加熱されていないため、通紙しても定着温度を維持するためには、ヒーターに供給する電流を最大値で維持しておく時間が必要になることなどに起因する。

そして、図４（ａ）の破線のグラフＬ１に示すように、サブホッパー１１１の残留トナー量が、たまたま上記初期期間ｔｐ内の時刻ｔ４に下限レベルに達してしまうと、従来は、即座にトナーボトル１０１からサブホッパー１１１にトナーを補充するため、サブホッパー１１１用の第１モーター１０６の駆動を開始していた。そのための電流消費量に、トナー補給用電流分が加算されて、総消費電流が、上限の１５Ａを越えてしまう事態が想定される。

このような予期しない事態を避けるため、従来は、トナー補給用電流分だけ余裕を持たせるべく、その分だけ消費電力の小さなヒーターを使用し、もし初期期間ｔｐの間にサブホッパー１１１へのトナーの補給が開始されても、総電力消費量が上限値を超えないようにしていた。
しかし、ヒーターの消費電力が押さえられるとウォームアップ時間の短縮化が図れないので、本実施の形態では、ヒーターの消費電力を小さくするのでなく、もし、初期期間ｔｐに、サブホッパー１１１のトナー残量が下限レベルに達しても、当該初期期間ｔｐの間だけは、サブホッパー１１１へのトナー補給動作を禁ずるようにして、ヒーター消費電力をできるだけ大きく取れるようにしている。

この場合には、サブホッパー１１１内のトナー残量は、図４（ａ）の実線のグラフＬ２のように変化する。すなわち、期間ｔｐの間はサブホッパー１１１へのトナー補給を禁止しておき、初期期間ｔｐの終了後（時刻ｔ５）には、最大消費電力が下がるので、その時点でトナー補給動作を開始しても、総消費電流が、１５Ａを越えることがなくなる。
なお、本実施の形態では、初期期間中は、サブホッパー１１１から現像器２６へのトナー補給動作も禁止するようにしている。このような初期期間ｔｐは、実際のところそれほど長くはなく（最大でも１分程度）、このぐらいの時間は、トナー補給を禁止しても現像器２６内にある程度の量のトナーが収納されているので、トナー濃度の低下によりすぐに画像が劣化することはない。

以下では、上記のようにプリンターの最大消費電流が上限の規制値（１５Ａ）を越えないようにするためにトナー補給が禁止される初期期間ｔｐを「トナー補給禁止期間」と言う。
本実施の形態では、プリント動作が終了すると（時刻ｔ８）、すぐに定着部４０のヒーターへの電力供給を停止して、省エネルギーモードに移行するようになっている。この省エネルギーモードでは、まず、制御部５０のみに電力を供給する待機モードに移行し、予め決定されている所定時間（例えば、５分間）、プリントジョブを受付けなければ、さらにスリープモードに移行する（時刻ｔ９）。

このスリープモードでは、制御部５０のうち、ジョブプリントの受付け監視に必要な部分（例えば、通信部５２とＣＰＵ５１）のみの最小限の電流が消費される。
（２）トナー補給処理のフローチャート
図５は、制御部５０によって実行されるトナー補給処理の制御内容を示すフローチャートであり、プリンター１０全体の動作を制御するメインフローチャート（不図示）のサブルーチンとして実行されるものである。

まず、トナー下限センサー１１６によりサブホッパー１１１内の残留トナーのレベルが下限に達した（トナー下限センサーＯＮ）か否かを検出する。
もし、トナー下限センサー１１６が、ＯＮであれば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、次に現在、トナー補給禁止期間中であるか否かの判定（トナー補給禁止期間判定処理）を行う（ステップＳ１２）。

図６は、このトナー補給禁止期間判定処理のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。
本実施の形態では、電流検出部１３１によりプリンター１０が消費している電流をリアルタイムに検出することによって、トナー補給禁止期間であるか否かの判定を行うようにしている。

すなわち、ステップＳ１０１において、電流検出部１３１によりプリンター１０の消費電流を検知し、その消費電流が、一定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
検知された現在の消費電流が、一定の閾値以上であれば（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、トナー補給禁止期間であると判断する（ステップＳ１０３）。具体的には、その旨を示すフラグ（補給禁止フラグ）を「１」に設定する。この補給禁止フラグは、例えばＥＥＰＲＯＭ５７に保持される。

ステップＳ１０２で、消費電流が、一定の閾値以上ではないと判断されれば（ステップＳ１０２でＮＯ）、現在トナー補給非禁止期間であるとみなして（ステップＳ１０４）、補給禁止フラグを「０」に設定する。なお、このトナー補給非禁止期間内に仮に４色のトナー補給装置２８Ｃ〜２８Ｋが一斉にトナー補給動作を開始しても、そのときの全消費電流が１５Ａを越えないように定着部４０のヒーターの消費電力が決定されている。

その後、図５のフローチャートにリターンする。
図５のステップＳ１３では、上記トナー補給禁止期間判定処理で設定された補給禁止フラグの設定状態を参照して、現在トナー補給禁止期間中であるかの判定を行い。トナー補給禁止期間中でなければ（ステップＳ１３でＮＯ）、トナーボトル１０１からサブホッパー１１１へのトナー補給を実行し（ステップＳ１４）、補給中フラグＦを「１」に設定する（ステップＳ１５）。

その後、プリント動作が行われないで、予め設定された所定時間が経過してプリンター１０がスリープモードに移行したときは（ステップＳ１６でＹＥＳ）、電力消費を最小限に抑えるため、ステップＳ１８に移行してトナー補給を停止し、ステップＳ１９で補給中フラグＦを「０」に戻してメインフローチャートにリターンする。なお、ステップＳ１６において、待機モードに移行したときに、すぐにトナー補給停止とする構成としても構わない。

ステップＳ１６でスリープモードに移行していない場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、サブホッパー１１１内のトナーレベルが上限に達してトナー上限センサー１１５がＯＮになったか否かを判定し（ステップＳ１７）、ＯＮになっていれば（ステップＳ１７でＹＥＳ）、トナー補給を停止し（ステップＳ１８）、フラグＦを「０」に戻して（ステップＳ１９）、メインフローチャートにリターンする。

ステップＳ１７で、トナー上限センサー１１５がＯＮになったと判定されなければ（ステップＳ１７でＮＯ）、ステップＳ１２に戻って、それ以降のステップを繰り返す。
以上のように処理することにより、プリンター１０が消費電流を最大に消費する可能性のある期間をトナー補給禁止期間に設定し、その期間内にはトナー補給をしないようにしているので、最大消費電流に余裕ができ、その分定着部４０のヒーターの消費電力を上げることが可能となり、ウォームアップ時間の短縮化に資する。

なお、本実施の形態では、ステップＳ１１において、トナー下限センサー１１６がＯＮではない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ２１でトナー上限センサー１１５がＯＮであるか否かを判定し、トナー上限センサー１１５が、ＯＮでなく（ステップＳ２１でＮＯ）、かつ、プリンター１０への電源投入直後である場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、上記ステップＳ１２以降の処理を実行するように設定している。

この場合には、ウォームアップが完了してプリント動作を開始するまでに時間に余裕があり、すぐにトナー補給禁止期間には到らないので、ステップＳ１３でＮＯと判定されて、トナー補給が開始されることになる（ステップＳ１４）。
その後、スリープモードに移行するか（ステップＳ１６でＹＥＳ）、トナー上限センサー１１５がＯＮになるか（ステップＳ１７でＹＥＳ）、もしくはトナー補給禁止期間に突入する（ステップＳ１３でＹＥＳ）までトナー補給動作が継続される。

ステップＳ２１で、トナー上限センサー１１５がＯＮである場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）および、ステップＳ２２で装置の電源投入直後でない場合（ステップＳ２２でＮＯ）には、トナー補給をすることなく、そのままメインフローチャートにリターンする。
このようにトナー下限センサー１１６がＯＮにならなくても装置に電源が投入された直後にトナー補給を実行することにより、トナー補給禁止期間中にトナーエンプティになる確率が少なくなり、トナー補給が必要にもかかわらずトナー補給を禁止するような事態を可及的に避けることができる。

＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態における図６のトナー補給禁止期間判定処理に代えて、次のような変形例を実施することが可能である。

すなわち、上述のようにウォームアップの完了後プリント開始時に消費電流が最大になる期間（トナー補給禁止期間）が発生する原因は、プリンター１０の電源ＯＦＦ時やスリープモード時などの省エネルギーモード時におけるトナーの凝集による攪拌の負荷と、定着部内温度の低下による追加加熱の必要性によるものであった。
したがって、トナー補給禁止期間の長さは、プリント動作を休止している時間、言い換えれば、前回のプリント動作の終了時（前回のプリントジョブの完了時）から次にウォームアップするまでの経過時間の長さに依存すると考えられる。

そこで、本変形例では、ウォームアップ開始のときに、前回のプリントジョブ終了時からの経過時間に基づき、次のプリント開始時におけるトナー補給禁止期間の長さ（以下、「トナー補給禁止時間」という。）を決定するようにしている。
図７（ａ）は、上記トナー補給禁止時間取得処理のフローチャートを示すものであって、装置全体を制御するメインフローチャート（不図示）のサブルーチンとして図５のフローチャートに先行して制御部５０で実行される。

まず、ステップＳ２０１において、ウォームアップが開始されるか否かを判定する。
制御部５０は、例えば、装置の電源投入後、メンテナンス用扉を閉じた後、もしくは、通信部５２を介して外部の端末からプリントジョブを受信後にスリープモードを解除して、ウォームアップを開始するように制御する。
ウォームアップを開始する場合には（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、前回のプリント動作終了時からの経過時間を取得する（ステップＳ２０２）。制御部５０のＣＰＵ５１は、内部クロックにより、プリント動作が終了する毎に、その時刻をＥＥＰＲＯＭ５７に更新して記憶するようになっており、当該記憶された時刻と現在の時刻に基づき、前回のプリント動作終了時からの経過時間を算出する。

そして、ＲＯＭ５４には、図７（ｂ）に示すように、前回のプリント動作終了時からの経過時間とトナー補給禁止時間との関係が、テーブルとして記憶されており、このテーブルを参照して、上記で算出された経過時間に基づきトナー補給禁止時間を取得し（ステップＳ２０３）、その値をＥＥＰＲＯＭ５７に更新して記憶し（ステップＳ２０４）、メインフローチャートにリターンする。

なお、図７（ｂ）のテーブルはあくまでも一例であり、予め実験などにより機種ごとに設定される。テーブルに記載した各経過時間の間の経過時間に対するトナー補給禁止時間は、線形補間により決定されることが望ましい。また、当該テーブルにおける経過時間をもっと細かく区切って、それらに対応するトナー補給禁止時間を格納するようにすれば、より正確なトナー補給禁止期間を求めることができるのはいうまでもない。

図８は、本変形例における、図５のステップＳ１２のトナー補給期間判定処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ３０１において、上記図７（ａ）のステップＳ２０４でＥＥＰＲＯＭ５７に記憶されたトナー補給禁止時間を読み出し、現在が、プリント動作開始からトナー補給禁止時間の経過前であるか否かを判定し（ステップＳ３０２）、もし、そうであれば（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、トナー補給禁止期間であると判断し（ステップＳ３０３）、そうでなければ（ステップＳ３０２でＮＯ）、トナー補給非禁止期間として（ステップＳ３０４）、それぞれに対応した補給禁止フラグをＥＥＰＲＯＭ５７に設定し、図５のフローチャートにリターンする。

（２）上記（１）の変形例では、トナー補給禁止時間を前回のプリント動作の終了時からの経過時間に基づいて決定したが、本変形例では、ウォームアップ開始時における定着部４０内の温度状態、特に、温度検出器４３で検出された定着ローラー４１の温度に基づき、トナー補給禁止時間を求めるようにしている。
ウォームアップ開始時の定着部４０定着ローラー４１の温度も、前回のプリント動作完了時からの経過時間と相関関係があり、トナー補給禁止時間を推定するためのパラメーターとなり得るからである。

そこで、本変形例では、ウォームアップ開始のときに、温度検出器４３で検出された定着ローラー４１の温度に基づき、次のプリント開始時におけるトナー補給禁止時間を決定するようにしている。
図９（ａ）は、本変形例に係るトナー補給禁止時間取得処理のフローチャートを示すものであって、図７（ａ）の場合と同様、装置全体を制御するメインフローチャート（不図示）のサブルーチンとして図５のフローチャートに先行して制御部５０で実行される。

まず、ステップＳ４０１において、ウォームアップが開始されるか否かを判定する。
制御部５０が、ウォームアップを開始すると判定した場合には（ステップＳ４０１でＹＥＳ）、定着部４０内の温度状態を示す情報として、温度検出器４３により検出された定着ローラー４１の温度を取得する（ステップＳ４０２）。
ＲＯＭ５４には、図９（ｂ）に示すように、ウォームアップ開始時の定着ローラー４１の温度とトナー補給禁止時間との関係が、テーブルとして記憶されており、このテーブルを参照して、トナー補給禁止時間を求め（ステップＳ４０３）、その値をＥＥＰＲＯＭ５７に更新して記憶し（ステップＳ４０４）、メインフローチャートにリターンする。

なお、図９（ｂ）のテーブルも、あくまでも一例であり、予め実験などにより機種ごとに設定される。テーブルに記載した各温度間の温度に対するトナー補給禁止時間は、線形補間により決定されることが望ましい。また、当該テーブルにおける温度をもっと細かく区切って、それらに対応するトナー補給禁止時間を格納するようにすれば、より正確なトナー補給禁止期間を求めることができる。

上記のようにトナー補給禁止時間が決定されると、上記変形例（１）で説明した図８と同じフローチャートが、図５のステップＳ１２のトナー補給期間判定処理のサブルーチンとして実行される。
すなわち、図８のステップＳ３０１において、上記図９（ａ）のステップＳ４０４でＥＥＰＲＯＭ５７に記憶されたトナー補給禁止時間を読出し、現在が、プリント動作開始からトナー補給禁止時間の経過前であるか否かを判定し（ステップＳ３０２）、もし、そうであれば（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、トナー補給禁止期間であると判断し（ステップＳ３０３）、そうでなければ（ステップＳ３０２でＮＯ）、トナー補給非禁止期間として（ステップＳ３０４）、それぞれに対応した補給禁止フラグをＥＥＰＲＯＭ５７に設定し、図５のフローチャートにリターンする。

なお、本変形例では、定着部４０の温度状態を指標する情報として、定着ローラー４１の温度検出器４３の検出温度を用いたが、定着部４０内に別の温度センサーを設置してその検出温度を定着部４０の温度状態を指標する情報として利用することも可能である。
（３）上記実施の形態における図５に示すトナー補給処理のフローチャートでは、トナー下限センサー１１６がＯＮでなければ（ステップＳ１１でＮＯ）、トナー上限センサー１１５がＯＮでなく（ステップＳ２１でＮＯ）、かつ、装置電源投入直後である場合に（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ１２以下のステップにより、トナー補給を開始するように制御した（ステップＳ１４）。

このように、装置電源投入直後にトナー補給を実行するように制御しているのは、装置電源投入直後から、ウォームアップが完了してプリントを開始するまでに多少なりとも時間の余裕があり、その間にトナーを補給しておけば、プリント開始直後のトナー補給禁止期間にトナーエンプティとなる確率が少なくなるからである。
このような観点から、本変形例では、プリンター１０のメンテナンス用扉を閉じたときや、プリント動作終了直後（すなわち、プリントジョブ終了直後）にもトナー補給するようにしている。

通常、プリンター１０にジャム（紙詰まり）が発生したときのジャム処理のときや、画像形成部２０の各感光体ユニット２４や現像器２６を交換するとき、あるいはトナーボトル１０１を交換する際には、対応するメンテナンス用扉を開放して行う。
各メンテナンス用扉には、その開閉動作を検出するスイッチング素子が設けられており、メンテナンス用扉を開放したことが検出されると、電源回路１３０は、安全のためプリンター１０の駆動系および定着部４０のヒーターへの電源供給を遮断し、メンテナンス用
扉を閉じると電源が復旧して、ウォームアップが開始される構成なっているので、メンテナンス用扉が閉じられたら即座にトナー補給を開始することによって、少なくともウォームアップの完了までには、サブホッパー１１１内の残留トナーをある程度増やすことができ、トナー補給禁止期間中にトナー下限センサー１１６がＯＮになる確率を少なくすることができる。

また、プリント動作が終了すると駆動系が停止するので、プリンター１０の消費電流の規制値まで十分余裕があり、このときにトナー補給するように構成してもよい。
図１０に、本変形例が適用される場合のトナー補給処理のフローチャートを部分的に示す。
ステップＳ２２までは、図５と同じであり、ステップＳ２２において、装置電源投入直後ではないと判定された場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、次にステップＳ５０１に移り、メンテナンス用扉を閉じた直後であるか否かを判定する。

メンテナンス用扉が閉じた直後であれば（ステップＳ５０１でＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行し、トナー補給禁止期間であるか否かの判定を経てトナー補給されるが（図５のステップＳ１２〜Ｓ１４）、メンテナンス用扉が閉じた直後でなければ（ステップＳ５０１でＮＯ）、ステップＳ５０２に移って、プリント動作終了直後であるか否かを判定する。

プリント動作終了直後であれば（ステップＳ５０２でＹＥＳ）、やはり、ステップＳ１２に移行し、トナー補給禁止期間であるか否かの判定を経てトナー補給されるが（図５のステップＳ１２〜Ｓ１４）、プリント動作終了直後でなければ（ステップＳ５０２でＮＯ）、メインフローチャートにリターンする。
なお、上記ステップＳ２２、Ｓ５０１、Ｓ５０２のそれぞれでＹＥＳと判定された場合に代えて、もしくはそれらに加えて、制御部５０により定着部４０のヒーターを点灯制御する必要のないときに、トナー補給を開始するようにしてもよい。

プリンター１０の消費電流の大半を占めるのは、定着部４０のヒーターなので、ヒーターに電力を供給する必要のない期間では、トナー補給電流を消費しても装置の消費電流が上限の規制値を越えることはありえないからである。このヒーターを点灯制御しない期間は、主に待機モードの期間を意味するが、場合によっては、スリープモードの期間を含んでも構わない。

（４）上記（３）のようにトナー下限センサー１１６がＯＮでなくても、トナー補給を開始する各場合には、トナー上限センサー１１５がＯＮになる以前であっても、ウォームアップが完了してプリント動作を開始する準備が完了した時点でトナー補給を停止するのが望ましい。もし、その時点でトナー補給禁止期間でないと判断されれば、続けてトナー補給するようにしてもよい。

（５）上記実施の形態では、トナー補給禁止期間中は、トナーボトル１０１からサブホッパー１１１へのトナー補給動作およびサブホッパー１１１から現像器２６へのトナー補給の双方のトナー補給動作を同時に禁止するようにしたが、場合によっては、トナーボトル１０１からサブホッパー１１１へのトナー補給のみ禁止して、サブホッパー１１１から現像器２６へのトナー補給は停止しないようにしてもよい。

サブホッパー１１１のトナー下限センサー１１６がＯＮになっても、底部には多少のトナーが残存しており、また、サブホッパー１１１の第２モーター１１２の消費電流は、大きなトナーボトル１０１を回転させるための第１モーター１０６の消費電流に比して、比較的小さいし、特に精密なカラー画像などにおいては現像器２６内のトナー濃度の変動をできるだけ少なくすることが望ましいからである。

（６）上記実施の形態では、国内で使用されるプリンターを対象に説明したため、商用電源１００Ｖで最大消費電流の規制値が１５Ａとして説明したが、電力供給事情は国毎に異なるので、輸出品については、輸出先における最大消費電流の規制値が適用されることは言うまでもない。
（７）上記実施の形態においては、本発明に係る画像形成装置をタンデム型のカラープリンターを例として説明したが、定着装置および現像装置を備える画像形成装置であれば、ファクシミリ装置や複写機にも適用でき、また、モノクロの画像形成装置であってもよい。

（８）また、上記実施の形態及び変形例の内容を可能な限り組み合わせても構わない。

本発明は、画像形成装置の最大消費電流を規定値内に収めつつ、トナー補給のタイミングを調整することにより定着部のヒーターの消費電力を大きくしてウォームアップ時間を短縮する技術として好適である。

１０ プリンター
２０ 画像形成部
２３ 露光走査部
２４Ｃ〜２４Ｋ 感光体ユニット
２５ 中間転写ベルト
２６Ｃ〜２６Ｋ、２６ 現像器
２８Ｃ〜２８Ｋ、２８ トナー補給装置
３０ 給紙部
４０ 定着部
４１ 定着ローラー
４２ 押圧ローラー
４３ 温度検出器
５０ 制御部
５１ ＣＰＵ
５２ 通信部
５３ ＲＡＭ
５４ ＲＯＭ
５７ ＥＥＰＲＯＭ
１００ トナーボトル部
１１０ サブホッパー部
１１１ サブホッパー
１１５ トナー上限センサー
１１６ トナー下限センサー
１３０ 電源回路
１３１ 電流検出部
２６４ 磁気センサー

Claims (9)

1. トナーボトルからサブホッパーを経由して現像器へトナーを補給する画像形成装置において、
   サブホッパー内のトナー量が、下限閾値に至ると、前記トナーボトルからトナーをサブホッパーに補給するトナー補給手段と、
   前記トナー補給手段によるトナー補給動作を実行すると、装置全体の消費電流が、所定の上限値を超えるような期間を、トナー補給禁止期間として設定する設定手段と、
   前記設定されたトナー補給禁止期間中における、トナー補給手段のトナー補給動作を禁止する禁止手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 現在の装置全体の消費電流を検出する消費電流検出手段を備え、
   前記設定手段は、
   前記検出された消費電流の値に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記設定手段は、
   前回の画像形成動作の終了時からの経過時間に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 定着部内の温度状態を検出する温度検出手段を備え、
   前記設定手段は、
   前記温度検出手段によってウォームアップ開始時に検出された定着部内の温度状態に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 定着部のヒーターの点灯を制御する点灯制御手段を備え、
   前記トナー補給手段は、前記点灯制御手段によりヒーターに電力が供給されていないときにトナー補給動作を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記トナー補給手段は、
   前記サブホッパー内のトナー量が前記下限閾値に至らなくても、当該トナー量が上限閾値よりも少なく、かつ、
   （ａ）装置への電源投入直後、
   （ｂ）装置のメンテナンス用扉が閉じられた直後、
   （ｃ）画像形成動作の終了直後、
   のうち少なくとも１つの条件に該当すれば、サブホッパーへのトナー補給動作を開始する
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、装置がスリープモードに移行する際には、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、ウォームアップが完了したときには、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記トナー補給動作には、トナー濃度検出手段により現像器内のトナー／キャリア比を検出し、その比が基準値となるように、サブホッパーから現像器へトナーを補給する動作を含む
   ことを特徴とする請求項２から８までのいずれかに記載の画像形成装置。