JP7069671B2 - トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー補給装置および画像形成装置に関する。

トナーカートリッジのトナー残量を算出する技術が、特開２００８－３３１９７号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２００８－３３１９７号公報

上記の特許文献１に開示されるように、トナー供給装置の駆動時間により求められた計算消費量と、実際にトナーカートリッジから消費されたトナー消費量を比較し、次回からの消費量計算の係数を変更するフィードバック制御を持つトナー補給制御装置が知られている。

上記の構成では、次回から（新品）のトナーカートリッジ内の残存トナー量を推定することができるが、使用中のトナーカートリッジ内の残存トナー量を推定することはできない。また、トナーカートリッジを交換すると使用されるトナーの特性が変化するため、残存トナー量の推定精度は低下する。

本開示では、トナー収容容器内の残存トナー量を精度よく推定できるトナー補給装置および画像形成装置が提供される。

このトナー補給装置は、トナー収容容器と、トナー貯留部と、検出部と、判断部と、を備えている。上記トナー収容容器は、上記現像装置に供給されるトナーを収容する。上記トナー貯留部は、上記トナー収容容器から排出されるトナーを貯留し、一定量のトナーを貯留できる。上記検出部は、上記トナー貯留部から上記現像装置に供給されるトナー量を検出する。上記判断部は、一定量のトナーと同量のトナーが検出部に検出されるまでの間におけるトナー供給に関するデーターに基づいて上記トナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する。

上記のトナー補給装置によると、上記トナー貯留部から上記現像装置に供給するトナー量を実測して、推定算出した使用トナー量を補正することにより、上記トナー収容容器の残存トナー量を高精度に推定することができる。

上記のトナー補給装置は、供給部をさらに備えている。上記供給部は、上記トナー貯留部から上記現像装置にトナーを供給する。上記トナー供給に関するデーターは、上記供給部の駆動量を含んでいる。これにより、上記トナー収容容器の残存トナー量を高精度に推定することができる。

上記のトナー補給装置において、上記判断部は、環境変動が生じた際に、上記トナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する。これにより、生産性を確保した上で、上記トナー収容容器の残存トナー量を高精度に推定することができる。

上記のトナー補給装置において、上記環境変動は、温湿度の変化および使用頻度の変化を含んでいる。これにより、上記トナー収容容器内の残存トナー量の推定精度を確保することができる。

上記のトナー補給装置において、上記検出部は、検出センサーを含んでいる。上記一定量は、上記検出センサーのＯＦＦ状態からＯＮ状態までの間に上記現像装置に供給されるトナー量である。これにより、トナー補給装置を簡易な構成とすることができる。

上記のトナー補給装置において、上記判断部が上記トナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する際は、一定量のトナーと同量のトナーが上記検出部に検出されるまでの間、上記トナー収容容器から上記トナー貯留部にトナーが排出されない。これにより、上記トナー収容容器の残存トナー量の推定精度を確保できる。

上記のトナー補給装置において、上記判断部は、上記トナー収容容器を新品に交換した後に、上記新品のトナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する。これにより、上記トナー収容容器内の残存トナー量の推定精度を確保することができる。

この画像形成装置は、上記のいずれかの局面のトナー補給装置と、上記トナー収容容器を収容する容器収容部とを備える。これにより、トナー収容容器内の残存トナー量を精度よく推定できる画像形成装置を実現できる。

本開示に従えば、トナー収容容器内の残存トナー量を精度よく推定できるトナー補給装置および画像形成装置を実現することができる。

実施の形態の画像形成装置を示す模式図である。 実施の形態のトナー補給装置周辺の概略断面図である。 図２に示すサブホッパ部の拡大斜視図である。 トナー補給装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態の制御におけるフローチャートである。

以下、図面に基づいて、実施の形態におけるトナー補給装置および画像形成装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。

（画像形成装置１００）
図１は、実施の形態の画像形成装置１００を示す模式図である。実施の形態の画像形成装置１００は、タンデム型カラーデジタル複写機である。図中に両矢印で示された上下方向ＤＲ１は、画像形成装置１００の高さ方向であり、図１においては上下方向である。画像形成装置１００は、イメージリーダー部１０と、制御部３０と、プリンタ部２０とを備えている。

イメージリーダー部１０は、スキャナーを移動させることによって、原稿ガラス板（図示せず）に載置された原稿画像を読み取る。原稿画像は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色に色分解されて、不図示のＣＣＤイメージセンサー（以下、「ＣＣＤセンサー」という）により電気信号に変換される。これにより、原稿のＲ、Ｇ、Ｂの画像データーが得られる。

制御部３０は、イメージリーダー部１０で得られた各色成分毎の画像データーにデーター処理を施す。これにより、上記画像データーは、更にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データーに変換される（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）。

制御部３０は、画像情報取得部３７および画像メモリ９０を含んでいる。画像情報取得部３７は、画像形成される記録シートＳの画像の濃度を取得する（ドットカウント）。画像メモリ９０は、各再現色の画像データーを各再現色ごとに格納している。上記画像データーは、位置ずれ補正のための必要な画像補正を受ける。制御部３０は、記録シートＳの供給と同期して１走査ラインごとに上記画像データーを読み出す。制御部３０は、後述する発光ダイオード４６（ＬＥＤ）に駆動信号を送信する。

プリンタ部２０は、イメージリーダー部１０で読み取った画像を記録シートＳ上にプリントして再現する。プリンタ部２０は、電子写真方式により画像形成する。プリンタ部２０は、中間転写ユニット６０、トナー補給装置１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、および連結部７１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを含んでいる。中間転写ユニット６０は、中間転写ベルト１０３、駆動ローラー６１、従動ローラー６２、転写駆動モーター９１、およびエンコーダー３４１を有している。

無端状の中間転写ベルト１０３の材料は、ポリカーボネイト、ポリイミド、およびポリアミドイミド等がある。実施の形態の中間転写ベルト１０３は、体積抵抗率が１．０×１０^１０［Ω・ｃｍ］程度のポリアミドイミドである。

駆動ローラー６１および従動ローラー６２によって、中間転写ベルト１０３が張架されている。従動ローラー６２は、ばねにより駆動ローラー６１から離れる方向（図１中左方向）に付勢されている。これにより、中間転写ベルト１０３には張力が与えられている。

駆動ローラー６１には、転写駆動モーター９１が連結されている。転写駆動モーター９１は、駆動ローラー６１を半時計回りに回転させる。これにより、中間転写ベルト１０３は半時計回りに回転する。エンコーダー３４１は、駆動ローラー６１と、転写駆動モーター９１との間に設けられている。エンコーダー３４１は、駆動ローラー６１の回転むらを検出する。制御部３０は、回転むらの検出結果に基づいて、転写駆動モーター９１を制御する。

中間転写ユニット６０は、さらに作像部４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、および転写ローラー４５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを含んでいる。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の作像部４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間転写ベルト１０３に対向している。作像部４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間転写ベルト１０３の従動ローラー６２側（以降、「上流側」という）から駆動ローラー６１側（以降、「下流側」という）に沿って所定の間隔で配置されている。作像部４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの構成は同等であるため、以下、各色の作像部４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの１つ（作像部４０とする）の構成について説明する。転写ローラー４５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、トナー補給装置１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、および連結部７１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについても同様である。

作像部４０は、感光体ドラム４１、クリーナー４４、帯電チャージャ４２、現像装置１４、および露光走査部７０を有している。感光体ドラム４１、帯電チャージャ４２、現像装置１４、およびクリーナー４４は、画像プロセス部を構成する。クリーナー４４、帯電チャージャ４２、および現像装置１４は、感光体ドラム４１の周囲に配置されている。

クリーナー４４は、感光体ドラム４１が露光される前に感光体ドラム４１の表面の残存トナーを除去する。イレーサランプ（不図示）は、感光体ドラム４１の表面を除電する。除電後、帯電チャージャ４２は、感光体ドラム４１の表面を一様に帯電する。

露光走査部７０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）４６を有している。発光ダイオード４６は、各再現色の画像データーを読み出した制御部３０から出力された駆動信号を受けて発光する。発光ダイオード４６からの光が、感光体ドラム４１の表面を露光走査する。一様に帯電した状態で感光体ドラム４１が露光を受けることにより、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。

静電潜像は、現像装置１４にトナーを供給されることで現像される。静電潜像にトナーが付着することにより、感光体ドラム４１表面にトナー像が形成される。現像装置１４内のトナーが少なくなると、現像装置１４は、トナー補給装置１にトナーの補給を要求する。現像装置１４内のトナー消費量に応じて、トナー補給装置１は、連結部７１を介して現像装置１４にトナーを補給する。トナー補給装置１の詳細については後述する。

転写ローラー４５は、中間転写ベルト１０３を介して、作像部４０に対向して配置されている。転写ローラー４５に高電圧基板（図示しない）より電圧が印加されることで、感光体ドラム４１上のトナー像が中間転写ベルト１０３上に転写される。各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１０３上に順次転写される。各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にトナー像を形成する動作は、各色のトナー像が中間転写ベルト１０３の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側の作像部４０Ｙから下流側の作像部４０Ｋに向けて、タイミングをずらして実行される。

中間転写ユニット６０は、さらに二次転写ローラー１０４、二次転写駆動モーター９２、温湿度センサー５４、および中間転写ベルトクリーナー１０５、を含んでいる。二次転写駆動モーター９２は、二次転写ローラー１０４と連結している。二次転写駆動モーター９２は、二次転写ローラー１０４を駆動する。

中間転写ベルト１０３上に転写されたトナー像は、二次転写ローラー１０４および駆動ローラー６１によって形成される二次転写ニップ部Ｎまで搬送される。二次転写ニップ部Ｎにおいて、二次転写ローラー１０４は、記録シートＳに中間転写ベルト１０３上のトナー像を転写する（二次転写）。二次転写ローラー１０４は、図示しない圧接離間機構を有している。印字を行わない時に二次転写ローラー１０４は、中間転写ベルト１０３から離間している。これにより、二次転写ローラー１０４の弾性体のクリープ変形を抑制している。

二次転写ローラー１０４および転写ローラー４５は、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）にイオン導電物質を添加し発泡させた弾性ローラーである。二次転写ローラー１０４および転写ローラー４５は、温度および湿度等の影響で電気抵抗が変化する。温湿度センサー５４は、画像形成装置１００内に設けられている。温湿度センサー５４は、画像形成装置１００内の温度および湿度を測定する。制御部３０は、温湿度センサー５４で測定した温度および湿度に基づいて、適正な電流が二次転写ローラー１０４および転写ローラー４５に流れるように、それぞれのローラーに印加する電圧を調整する。

中間転写ベルトクリーナー１０５は、クリーニングブレード６８、スクリュー６６、クリーナーハウジング６９、ジョイント１０７、および廃トナーボックス１０８を有している。クリーニングブレード６８は、二次転写された後の中間転写ベルト１０３上に残った残留トナー（以下、廃トナー）を掻き取り除去する。廃トナーは、クリーナーハウジング６９内で回転するスクリュー６６によって紙面上の手前方向に搬送される。その後、廃トナーは、ジョイント１０７を介して廃トナーボックス１０８に送られる。

画像形成装置１００は、さらにパネル部２００、給紙部５０、および定着部８０を備えている。パネル部２００は、画像形成装置１００の操作、プリンタ部２０の紙詰まり、および画像形成装置１００の構成部品の寿命などを表示する。

給紙部５０は、シートＳの搬送経路の上流に配置されている。給紙部５０は、給紙カセット５１、給紙ローラー５２、レジストローラー５３、およびシート検出センサー５５を含んでいる。

給紙カセット５１は、記録シートＳを収納している。給紙ローラー５２は、記録シートＳを給紙カセット５１から取り出して搬送経路の下流に向けて搬送する。レジストローラー５３は、二次転写ニップ部Ｎに記録シートＳを搬送するタイミングを計る。シート検出センサー５５は、レジストローラー５３に対して搬送経路の上流側直前に設けられている。シート検出センサー５５は、給紙ローラー５２からレジストローラー５３に搬送された記録シートＳの先端を検出する。シート検出センサー５５は、記録シートＳの先端を検出したことを制御部３０に発信する。

制御部３０は、シート検出センサー５５からの信号を受信する。制御部３０は、タイミングを計りながら、レジストローラー５３の駆動部（不図示）にレジストローラー５３を駆動させる信号を発する。制御部３０からの信号を受けて、レジストローラー５３は、二次転写ニップ部Ｎに記録シートＳを搬送する。二次転写ニップ部Ｎにおいて、記録シートＳには中間転写ベルト１０３状に形成された各色のトナー像が転写される。

記録シートＳが二次転写ニップ部Ｎを通過した後、記録シートＳは、定着部８０に搬送される。定着部８０は、二次転写ニップ部Ｎに対して記録シートＳの搬送経路の下流に配置されている。定着部８０は、記録シートＳを高熱で加圧する。定着部８０は、記録シートＳ表面のトナー像を記録シートＳ表面に熔融付着して定着させる。トナー像を定着された記録シートＳは、排紙ローラー８２を経て、排紙トレイ８１上に排出される。

（トナー補給装置１）
図２は、実施の形態のトナー補給装置１周辺の概略断面図である。トナー補給装置１は、連結部７１を介して現像装置１４と連結されている。トナー補給装置１は、連結部７１を介して現像装置１４にトナーを補給する。トナー補給装置１は、容器収容部９、トナー収容容器５、およびサブホッパ部３１を有している。

トナー収容容器５は、現像装置１４に供給されるトナーを収容している。トナー収容容器５は、円筒状の形状を有している。トナー収容容器５が回転することで、トナー収容容器５内のトナーが搬送され、トナーがサブホッパ部３１へ排出される。トナー収容容器５は、図示しない駆動部により回転させられる。

トナー収容容器５は、容器収容部９に設置される。容器収容部９は、トナー収容容器５を収容している。容器収容部９は、排出部９ａを有している。トナー収容容器５に充填されているトナーは、排出部９ａから排出される。トナー収容容器５は、容器収容部９から着脱可能である。

トナー収容容器５が容器収容部９に設置されると、図示しないトナー封止部材が設置動作に合わせて移動する。トナー封止部材が移動することにより、排出部９ａが解放される。これにより、トナー収容容器５内に収容されていたトナーが、排出部９ａからサブホッパ部３１に排出される。

（サブホッパ部３１）
図３は、図２に示すサブホッパ部３１の拡大斜視図である。図２および図３を参照して、サブホッパ部３１について説明する。サブホッパ部３１は、トナー収容容器５の下方に設けられている。サブホッパ部３１は、トナー貯留部８、撹拌部２、カム部３、撹拌軸４、検出部７、および供給部６を含む。

トナー貯留部８は、トナー収容容器５から排出されたトナーを貯留している。トナー貯留部８の最大積載容積から、トナー貯留部８の最大収容トナー量（以下、最大収容量）が定められる。

トナー貯留部８内に貯留されたトナーは、現像装置１４からの要求に応じて、連結部７１を通って現像装置１４に供給される。トナー貯留部８内のトナーが現像装置１４に供給されると、トナー貯留部８内のトナー量が減少する。トナー貯留部８内のトナー量が最大収容量より小さくなると、トナー収容容器５からトナーが補充され、トナー貯留部８内のトナー量が最大収容量であることが保たれる。トナー貯留部８内には、撹拌部２、カム部３、検出部７および供給部６が配置されている。

供給部６は、トナー貯留部８の下方に位置している。実施の形態の供給部６は、搬送スクリュー６ａおよび搬送管６ｂを有している。搬送管６ｂは、搬送スクリュー６ａを覆っている。搬送スクリュー６ａは、現像装置１４からのトナー補給要求に合わせて、図示しない駆動機構に回転させられることにより、トナー貯留部８に貯留したトナーを現像装置１４に供給する。

撹拌軸４は、図示しない駆動機構により回転される。撹拌軸４の端部にはカム部３が設けられている。撹拌軸４の回転に連動してカム部３が回転する。カム部３の外周には、軸の回転角度に対応した曲率を有する曲面が形成されている。

撹拌部２は、トナー貯留部８内のトナーを供給部６に向けて供給する。撹拌部２は、トナー貯留部８内のトナーを撹拌する。これにより、撹拌部２は、トナーの凝集を防止する。したがって、撹拌部２は、安定したトナー貯留状態を確保する。

検出部７は、検出部材７ａおよび検出センサー７ｂを含む。検出部材７ａは、トナー貯留部８の上方に設けられている。検出部材７ａは、軸を中心として円弧状に移動可能な構成である。検出部材７ａは、トナー貯留部８内のトナーの液面上に配置されている。

検出部材７ａには、アクチュエーター（図示しない）が連結されている。アクチュエーターは、検出部材７ａの上下方向ＤＲ１の搖動に連動して作動する。検出センサー７ｂは、アクチュエーターの動作を検出する。検出センサー７ｂは、アクチュエーターが作動している場合にＯＮ状態となり、アクチュエーターが作動していない場合にＯＦＦ状態となる。検出センサー７ｂは、検出部材７ａの上下方向ＤＲ１の搖動を検出している。

検出部材７ａは、設置部７ｃを有している。設置部７ｃは、トナー貯留部８内のトナーの液面上に設置されている。設置部７ｃは、トナーの液面の位置によって、上下方向ＤＲ１における位置が変わる。トナーの液面が相対的に高い位置にある場合（トナー貯留部８のトナー量が相対的に大きい場合）、設置部７ｃは、上下方向ＤＲ１において相対的に高い位置に配置される。トナーの液面が相対的に低い位置にある場合（トナー貯留部８のトナー量が相対的に小さい場合）、設置部７ｃは、上下方向ＤＲ１において相対的に低い位置に配置される。

トナー貯留部８に貯留されているトナー量が所定量（たとえば最大収容量）の場合、設置部７ｃは、回転するカム部３よりも上方向に配置される。設置部７ｃは、回転するカム部３と接触しない。設置部７ｃおよびカム部３が接触しないため、検出部材７ａは、上下方向ＤＲ１に搖動しない。そのため、アクチュエーターは作動しない。検出センサー７ｂは、アクチュエーターの動作を検出しない。そのため、検出センサー７ｂは、常にＯＦＦ状態となる（この状態を「常にＯＦＦ状態」とする）。検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の際、検出センサー７ｂは、トナー貯留部８内に最大収容量のトナーがあることを検出する。

トナー貯留部８内のトナーが現像装置１４に供給されてトナー貯留部８に貯留されているトナー量が最大収容量より少なくなると、設置部７ｃは、トナー貯留部８に貯留されているトナー量が最大収容量の場合よりも、相対的に低い位置に配置される。トナーの液面の位置が相対的に低くなるため、設置部７ｃの上下方向ＤＲ１における位置が低くなる。そのため、設置部７ｃは、回転するカム部３と接触する。カム部３の回転角度が変わると、設置部７ｃおよびカム部３は離間する。設置部７ｃは、カム部３との接触および離間を繰り返す。

これにより、検出部材７ａは、上下方向ＤＲ１に搖動する。検出部材７ａの上下方向ＤＲ１の搖動に連動して、アクチュエーターが作動と停止を繰り返す。検出センサー７ｂがアクチュエーターの作動および停止を検出することによって、検出センサー７ｂは、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態を繰り返す。ＯＮ状態が長い場合（設置部７ｃおよびカム部３の接触時間が長い場合）におけるトナー貯留部８に貯留されているトナー量は、ＯＮ状態が短い場合におけるトナー貯留部８に貯留されているトナー量と比較して少ない。

トナー貯留部８内のトナー量がさらに減少した場合、設置部７ｃは、回転するカム部３と常に接触するようになる。この場合、検出センサー７ｂは、常にＯＮ状態となる（この状態を「常にＯＮ状態」とする）。検出センサー７ｂが常にＯＮ状態である場合、トナー貯留部８内のトナー量が相対的に少ない状態（貯留部エンプティ状態）である。貯留部エンプティ状態では、トナー収容容器５からトナー貯留部８へのトナー補給が要求される。トナー収容容器５内の使用可能トナーがゼロの場合は、トナー収容容器５を新品に交換することが要求される。

検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の時のトナー貯留部８内のトナー量（最大収容量）は既知の値であり、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態の時のトナー貯留部８内のトナー量も既知の値である。すなわち、検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量と、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量との差は、既知の値となる。このように、検出センサー７ｂがＯＮ状態およびＯＦＦ状態を検出（検出部材７ａの上下方向ＤＲ１の搖動を検出）することにより、トナー貯留部８内のトナー量を検出する。検出センサー７ｂは、トナー貯留部８から現像装置１４に供給されるトナー量を検出する。

これにより、トナー貯留部８は、一定量のトナーを貯留できる。一定量とは、検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量と、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量との差量である。

（判断部３３）
図４は、トナー補給装置１の構成を示すブロック図である。トナー補給装置１は、回転検出部３６、メモリー部３４、発信部３５、および判断部３３をさらに有している。回転検出部３６は、搬送スクリュー６ａの駆動量を検出する。実施の形態において、搬送スクリュー６ａの駆動量は、搬送スクリュー６ａの回転時間である。回転検出部３６は、搬送スクリュー６ａの回転時間を累積してカウントすることができる。

メモリー部３４には、新品のトナー収容容器５に収容されているトナー量に関するデーターが格納されている。メモリー部３４には、トナー貯留部８の最大収容量に関するデーターが格納されている。メモリー部３４には、一定量（検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量と、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量との差量）に関するデーターが格納されている。メモリー部３４には、湿度および温度の変動閾値が格納されている。

判断部３３は、検出センサー７ｂが検出したトナー量の情報を基に、トナー収容容器５からのトナー排出の動作または停止を決定する。検出センサー７ｂがＯＮ状態（ＯＮ状態とＯＦＦ状態の繰り返しも含む）を検出した時、判断部３３は、トナー収容容器５を作動させてトナー貯留部８にトナーを補給させる。検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態を検出した時、判断部３３は、トナー収容容器５を停止させる。

発信部３５は、判断部３３からの指令に基づいて、容器ニアエンプティ状態（トナー収容容器５に収容されているトナー量が規定量以下である状態）および容器エンプティ状態（トナー収容容器５に収容されている使用可能なトナー量がゼロである状態）であることを発信する。

（トナー収容容器内の残存トナー量推定）
従来のトナー補給装置において、搬送スクリューが回転した時間から画像形成に使用したトナー量（使用トナー量）を推定算出して、トナー収容容器内の残存トナー量を推定する場合がある。

トナーは画像形成装置の設置環境および使用方法等（温度、湿度、気圧、保管状態、トナーの放置時間等）によって大きく特性が変わる。さらに、トナーの処方（製造）によっても、その特性は大きく変化し、トナーの製造段階では同じように製造しているつもりでも、トナーの帯電量等の特性は製造するたびに変化する。トナーの特性は、製造段階だけではなく画像形成時に使用する段階でも変化する。このように、トナーの特性が変化することによって、実際に消費する使用トナー量は変化する。実際に消費する使用トナー量は、搬送スクリューが回転した時間から推定算出した使用トナー量（以下、推定算出した使用トナー量）に対してバラついた値となる。わずかなトナーの特性の違いにより、トナー収容容器内の残存トナー量推定精度が低下する。

トナーの特性が変化する要因（画像形成装置の設置環境、使用方法、トナーの処方等）をすべて考慮して、使用トナー量を推定算出することは困難である。トナー収容容器の重さを直接測定し残存トナー量を実測する方法、および透過型のセンサーを使って残存トナー量を見る方法もあるが、画像形成装置の大型化およびコストアップにつながる。

そのため、上記の要因によりトナーの特性が変化する状況が発生した場合に、使用トナー量を実測し、推定算出した使用トナー量を補正して残存トナー量を推定することが好ましい。トナーの特性が変化するたびに推定算出した使用トナー量を補正することで、精度よくトナー収容容器内の残存トナー量を推定できる。

（推定算出した使用トナー量の補正制御）
図５は、実施の形態の制御におけるフローチャートである。実施の形態の制御では、まずステップＳ１００において、判断部３３は、推定算出した使用トナー量を補正する必要があるかどうかを判断する。補正が必要な場合は、トナー収容容器５が新品に交換されたとき、画像形成装置１００の設置環境（機外温度、湿度、気圧）が変動したとき、および長時間印刷されていない状態になっているとき等である。

たとえば、画像形成装置１００内の湿度が変動したことを温湿度センサー５４が検出した場合、判断部３３は、その検出結果とメモリー部３４に格納されている湿度の変動閾値とを比較して、湿度の変動閾値を超えていた場合、補正が必要であると判断する。

判断部３３が、補正が必要でないと判断した場合（ステップＳ１００においてＮＯ）、処理を終了する（終了）。判断部３３が、補正が必要であると判断した場合（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１において、判断部３３は、検出センサー７ｂのトナー貯留部８内のトナー量の検出結果に基づいて、トナー貯留部８内のトナー量が、検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量（最大収容量）であるか否かを判断する。トナー貯留部８内のトナー量が最大収容量である状態をフル状態とする。トナー貯留部８がフル状態でない場合（ステップＳ１０１においてＮＯ）、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、トナー収容容器５が回転し、トナー貯留部８にトナーの補給が開始される。トナー収容容器５を回転させたまま、ステップＳ１０３において、判断部３３は、検出センサー７ｂのトナー貯留部８内のトナー量の検出結果に基づいて、トナー貯留部８がフル状態であるか否かを判断する。判断部３３が、トナー貯留部８がフル状態であることを判断するまで、トナー収容容器５は回転し続け、トナー貯留部８にトナーが補給され続ける。トナー貯留部８がフル状態になるまで、ステップＳ１０３の判断が繰り返される。

トナー貯留部８がフル状態になった後、ステップＳ１０４において、トナー収容容器５の回転が停止する。トナー収容容器５からトナー貯留部８への補給は停止される。その後、制御が終了するまでトナー収容容器５からトナー貯留部８にトナーが補給されない。

次にステップＳ１０５に進み、搬送スクリュー６ａが回転する。ユーザーが印字することにより、現像装置１４のトナーが消費される。現像装置１４からの要求により、トナー貯留部８から連結部７１を通って、現像装置１４にトナーが供給される。ユーザーの印字に伴い、徐々にトナー貯留部８内のトナーが消費される。ステップＳ１０５において、回転検出部３６は、トナー貯留部８から現像装置１４へトナー補給する供給部６（搬送スクリュー６ａ）の回転時間を検出する。回転検出部３６は、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態であることを検出するまでの間、搬送スクリュー６ａの回転時間を累積してカウントする。

ユーザーによる印字を続けたまま、ステップＳ１０６において、判断部３３は、検出センサー７ｂのトナー貯留部８内のトナー量の検出結果に基づいて、貯留部エンプティ状態（検出センサー７ｂが常にＯＮ状態）であるか否かを判断する。

判断部３３が、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態であることを検出するまで、ユーザによる印字は継続され続ける。検出センサー７ｂが常にＯＮ状態になるまで、ステップＳ１０６の判断が繰り返される。

判断部３３が貯留部エンプティ状態になったと判断した場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、画像情報取得部３７は、検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態を検出したときから検出センサー７ｂが常にＯＮ状態を検出するまでの間に印字した記録シートＳの画像濃度の合計値を取得する。回転検出部３６は、検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態を検出したときから検出センサー７ｂが常にＯＮ状態を検出するまでの間における搬送スクリュー６ａの累積回転時間を検出する。

次にステップＳ１０８に進み、判断部３３は、一定量（検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量と、検出センサー７ｂが常にＯＮ状態の場合におけるトナー貯留部８内のトナー量との差）のトナーと同量のトナーがトナー貯留部８から現像装置１４に供給されることを検出センサー７ｂに検出されるまでの間におけるトナー供給に関するデーターに基づいて、トナー収容容器５に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する。

トナー供給に関するデーターは、トナー貯留部８から現像装置１４にトナーが供給される際に関係するデーターである。トナー供給に関するデーターは、たとえば、印字された記録シートＳに関するデーター、およびトナー貯留部８から現像装置１４にトナーを供給した駆動機構の駆動量に関するデーター等である。トナー供給に関するデーターは、具体的には、検出センサー７ｂが常にＯＦＦ状態を検出したときから検出センサー７ｂが常にＯＮ状態を検出するまでの間における、搬送スクリュー６ａの累積回転時間、画像情報取得部３７が取得した全ての記録シートＳの画像濃度の合計値、および、検出センサー７ｂが検出した、トナー貯留部８から現像装置１４に供給された一定量のトナー量である。

たとえば一定量が２５［ｇ］、新品のトナー収容容器５に収容されているトナー量が２００［ｇ］の場合、トナー収容容器５には残り１７５［ｇ］のトナーが残存していることになる。回転検出部３６が検出した搬送スクリュー６ａの累積回転時間が、１０００［ｓ］の場合、２５［ｇ］のトナーをトナー貯留部８から現像装置１４に供給するのに１０００［ｓ］要したということになる。トナー収容容器５の残存トナー量が１７５［ｇ］であることから、トナー収容容器５の残存トナー量がなくなるタイミングは、搬送スクリュー６ａがあと７０００［ｓ］回転した場合であると推定できる。

ある画像の濃度に対して使用するトナー量は、予め定まった値を用いる場合もあるが、画像情報取得部３７が取得した全ての記録シートＳの画像濃度の合計値のデーターを用いることにより、実際に使用しているトナーの特性に対応した、ある画像の濃度に対して使用するトナー量を定めることができる。これにより、より精度よく残存トナー量を推定できる。

（作用効果）
トナー収容容器内の残存トナー量が規定量以下になると、発信部は、トナー収容容器が容器ニアエンプティ状態であることを発信する場合がある。この構成は、交換用のトナー収容容器をユーザーの下へ自動配送するシステムに用られる。このシステムにおいて、容器ニアエンプティ状態の発信が遅くなった場合には、ユーザーへの交換用のトナー収容容器の到着が間に合わず画像形成装置が使用不可状態となる可能性がある。

一方、容器ニアエンプティ状態の発信が早すぎた場合には、トナー収容容器内に十分にトナーが残っているにも関わらずトナー収容容器を新品と交換する可能性、およびユーザー先でのトナー収容容器の保管スペースが必要となる可能性がある。そのため、トナー収容容器の自動配送システムを有効に運用するためにはトナー収容容器内の残存トナー量を精度よく推定することが必要である。

実施の形態のトナー補給装置１において、判断部３３は、一定量のトナーと同量のトナーが検出センサー７ｂに検出されるまでの間におけるトナー供給に関するデーターに基づいて、トナー収容容器５の残存トナー量を推定する。トナー貯留部８から現像装置１４に供給するトナー量を実測して、推定算出した使用トナー量を補正することにより、トナー収容容器５の残存トナー量を高精度に推定することができる。

さらに、トナー収容容器５が空になった後、交換後の新品のトナー収容容器５の残存トナー量を推定できるだけではなく、現在使用しているトナー収容容器５であってもトナー収容容器５の残存トナー量を高精度に推定することができる。

トナー供給に関するデーターは、供給部６の駆動量に関するデーターを含んでいる。実施の形態において、供給部６の駆動量は、搬送スクリュー６ａの回転時間である。搬送スクリュー６ａの回転時間をトナー供給に関するデーターとして用いることにより、トナー収容容器５の残存トナー量を高精度に推定することができる。

判断部３３は、環境変動が生じた際に、トナー収容容器５に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する。環境変動が生じた際に、推定算出した使用トナー量を補正する制御が開始される。環境変動とは、画像形成装置１００の環境が変化（たとえば温湿度、気圧の変化）した場合等のことをいう。

推定算出した使用トナー量を補正する制御が行われているときは、トナー収容容器５からトナー貯留部８へのトナーの補給が停止する。トナー収容容器５は、貯留部エンプティ状態になった後で、トナー貯留部８にトナーを補給することになる。トナー収容容器５からトナー貯留部８にトナーを供給している間は、印字することができない。そのため、画像形成装置１００の生産性が低下する。

環境変動が生じてトナーの特性が変化した場合にのみ、推定算出した使用トナー量の補正制御を行なうことにより、生産性を確保した上で、トナー収容容器５の残存トナー量を高精度に推定することができる。

環境変動は、画像形成装置１００周囲の温湿度の変化、および画像形成装置１００の使用頻度の変化を含んでいる。画像形成装置１００周囲の温湿度の変化により、トナー補給装置１内の温湿度も変化する。これにより、トナーの特性が変化する。画像形成装置１００を長時間使用せずトナーを放置した場合と、画像形成装置１００を短時間間隔で使用し、連続してトナーを消費する場合とを比較すると、それぞれの場合におけるトナーの特性は異なる。

画像形成装置１００の設置状況（画像形成装置１００周囲の温湿度）、およびユーザー先での使用状況（画像形成装置１００の使用頻度）に応じて、その都度補正をかける制御とすることで、画像形成装置１００の状況に対応して、推定算出した使用トナー量を補正することができる。画像形成装置１００の状況それぞれに対応する、推定算出した使用トナー量の補正条件を設定し、環境が変動した場合に再度補正しなおすことで、トナー収容容器５内の残存トナー量の推定精度を確保することができる。

検出センサー７ｂは、常にＯＦＦ状態を検出してから常にＯＮ状態を検出するまでの間にトナー貯留部８から現像装置１４に供給されるトナー量を検出する。常にＯＦＦ状態におけるトナー貯留部８内のトナー量、および常にＯＮ状態におけるトナー貯留部８内のトナー量は、既知の値である。検出センサー７ｂは、トナー貯留部８から現像装置１４に供給される一定量のトナーを検出できる。一定量のトナーを検出するために検出センサー７ｂを用いることにより、トナー補給装置１を簡易な構成とすることができる。

判断部３３がトナー収容容器５に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する際は（推定算出した使用トナー量の補正制御が行われる際は）、一定量のトナーと同量のトナーが検出部７に検出されるまでの間、トナー収容容器５からトナー貯留部８にトナーが排出されない。推定算出した使用トナー量を補正する制御が行われているときは、トナー収容容器５からトナー貯留部８へのトナーの補給が停止される。これにより、トナー収容容器５の残存トナー量の推定精度を確保できる。

判断部３３は、トナー収容容器５を新品に交換した後に、新品のトナー収容容器５に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する。製造方法およびトナーの保管状態等の違いにより、新品のトナー収容容器５内に収容されているトナーと、交換前に画像形成装置１００に使用していたトナー収容容器５内のトナーとの特性は厳密には異なる。トナーの特性が変化した際に推定算出した使用トナー量の補正することで、トナー収容容器５内の残存トナー量の推定精度を確保することができる。

なお、駆動量は搬送スクリュー６ａの回転数でもよい。回転検出部３６は、搬送スクリュー６ａの回転数を検出し回転数を累積してカウントしてもよい。回転検出部３６は、トナー収容容器５の回転数および回転時間を検出し、累積してカウントしてもよい。

なお、実施の形態において、回転検出部３６、メモリー部３４、発信部３５、および判断部３３は、トナー補給装置１に含まれている構成としたが、制御部３０に含まれている構成としてもよい。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ トナー補給装置、２ 撹拌部、３ カム部、４ 撹拌軸、５ トナー収容容器、６ 供給部、６ａ 搬送スクリュー、６ｂ 搬送管、７ 検出部、７ａ 検出部材、７ｂ 検出センサー、７ｃ 設置部、８ トナー貯留部、９ 容器収容部、９ａ 排出部、１０ イメージリーダー部、１４ 現像装置、２０ プリンタ部、３０ 制御部、３１ サブホッパ部、３３ 判断部、３４ メモリー部、３５ 発信部、３６ 回転検出部、３７ 画像情報取得部、４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｋ，４０Ｍ 作像部、４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１Ｍ 感光体ドラム、４２ 帯電チャージャ、４４ クリーナー、４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｋ，４５Ｍ 転写ローラー、４６ 発光ダイオード、５０ 給紙部、５１ 給紙カセット、５２ 給紙ローラー、５３ レジストローラー、５４ 温湿度センサー、５５ シート検出センサー、６０ 中間転写ユニット、６１ 駆動ローラー、６２ 従動ローラー、６６ スクリュー、６８ クリーニングブレード、６９ クリーナーハウジング、７０ 露光走査部、７１Ｙ，７１Ｃ，７１Ｋ，７１Ｍ 連結部、８０ 定着部、８１ 排紙トレイ、８２ 排紙ローラー、９０ 画像メモリ、９１ 転写駆動モーター、９２ 二次転写駆動モーター、１００ 画像形成装置、１０３ 中間転写ベルト、１０４ 二次転写ローラー、１０５ 中間転写ベルトクリーナー、１０７ ジョイント、１０８ 廃トナーボックス、２００ パネル部、３４１ エンコーダー、ＤＲ１ 上下方向、Ｎ 二次転写ニップ部。

Claims (8)

1. 現像装置に供給されるトナーを収容するトナー収容容器と、
   前記トナー収容容器から排出されるトナーを貯留し、一定量のトナーを貯留できるトナー貯留部と、
   前記トナー貯留部から前記現像装置に供給されるトナー量を検出する検出部と、
   前記一定量のトナーと同量のトナーが前記検出部に検出されるまでの間におけるトナー供給に関するデーターに基づいて前記トナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する判断部と、を備え、
   前記検出部は、検出部材および検出センサーを含み、
   前記検出部材は、前記トナー貯留部内のトナーの液面上に配置され、
   前記検出部材は、トナーの液面の位置に対応して、軸を中心として円弧状に上下方向に搖動移動可能に設けられ、
   前記検出センサーは、前記検出部材の上下方向の搖動に基づき、前記トナー貯留部から前記現像装置に供給されるトナー量を検出し、
   前記検出部材は前記トナー貯留部の上方に設けられ、
   前記検出部材にはアクチュエータが連結されており、
   前記検出センサーは、前記アクチュエータの動作を検出し、
   前記検出センサーは、前記アクチュエータが作動している場合はＯＮ状態であり、
   前記検出センサーは、前記アクチュエータが作動していない場合はＯＦＦ状態であり、
   前記検出センサーが前記アクチュエータの作動および停止を検出することによって、前記検出センサーは、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態を繰り返し、ＯＮ状態が長い場合における前記トナー貯留部に貯留されているトナー量は、ＯＮ状態が短い場合における前記トナー貯留部に貯留されているトナー量と比較して少ないと判断する、
   トナー補給装置。
2. 前記トナー貯留部から前記現像装置にトナーを供給する供給部をさらに備え、
   前記データーは、前記供給部の駆動量を含む、請求項１に記載のトナー補給装置。
3. 前記判断部は、環境変動が生じた際に、前記トナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する、請求項１または請求項２に記載のトナー補給装置。
4. 前記環境変動は、温湿度の変化および使用頻度の変化を含む、請求項３に記載のトナー補給装置。
5. 前記検出部は、検出センサーを含み、
   前記一定量は、前記検出センサーのＯＦＦ状態からＯＮ状態までの間に前記現像装置に供給されるトナー量である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトナー補給装置。
6. 前記判断部が前記トナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する際は、前記一定量のトナーと同量のトナーが前記検出部に検出されるまでの間、前記トナー収容容器から前記トナー貯留部にトナーが排出されない、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトナー補給装置。
7. 前記判断部は、前記トナー収容容器を新品に交換した後に、前記新品のトナー収容容器に残存するトナーがなくなるタイミングを推定する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のトナー補給装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載されたトナー補給装置と、
   前記トナー収容容器を収容する容器収容部と、を備える、画像形成装置。

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