(57)【要約】【課題】画像形成用の粉体が補給口からこぼれたり飛散したりするのを抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成用の粉体を収容すると共に当該粉体を内部へ補給するための補給口２５ａが設けられた粉体収容部３２と、補給口２５ａに対して着脱可能な排出口４１ａを有すると共に補給口２５ａに連結された状態の排出口４１ａを介して粉体収容部３２内へ画像形成用の粉体を補給する補給手段４０と、粉体収容部内３２に収容されている粉体の収容レベルＡが閾値レベルＣ未満となっていないか否かを検知する収容量検知手段と、補給手段４０による粉体の補給量を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、制御手段によって、粉体収容部３２への粉体の補給量を、補給後の粉体収容部３２内の粉体の収容レベルＡが、閾値レベルＣと補給口２５ａの位置Ｂとの間となるように制御する。【選択図】図７
2014026045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成用の粉体を収容すると共に当該粉体を内部へ補給するための補給口が設けられた粉体収容部と、
前記補給口に対して着脱可能な排出口を有すると共に前記補給口に連結された状態の前記排出口を介して前記粉体収容部内へ画像形成用の粉体を補給する補給手段と、
前記粉体収容部内に収容されている粉体の収容レベルが閾値レベル未満となっていないか否かを検知する収容量検知手段と、
前記補給手段による粉体の補給量を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、
前記制御手段によって、前記粉体収容部への粉体の補給量を、補給後の前記粉体収容部内の粉体の収容レベルが、前記閾値レベルと前記補給口の位置との間となるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記粉体収容部内の粉体の消費量を検知する消費量検知手段を備え、
前記制御手段は、前記粉体収容部内に収容されている粉体の収容レベルが前記閾値レベル以上となっている場合に、前記消費量検知手段によって検知した粉体の消費量に基づき、当該消費量よりも少ない量の粉体を補給する第１の制御と、
前記粉体収容部内に収容されている粉体の収容レベルが前記閾値レベル未満となっている場合に、所定量の粉体を補給する第２の制御とを行うように構成され、
前記第２の制御における前記所定量は、補給後の前記粉体収容部内の粉体の収容レベルが、前記閾値レベルと前記補給口の位置との間となるような量である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補給口と前記排出口の少なくとも一方に開閉可能なシャッターを設けた請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記粉体収容部と前記補給手段をそれぞれ複数備えると共に、前記複数の補給手段を画像形成装置本体に開閉可能に設けられたカバーに一体的に設け、
前記カバーの開閉動作に伴って前記複数の粉体収容部の前記補給口に対して前記複数の補給手段の前記排出口を着脱可能となるように構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記収容量検知手段を、発光素子から受光素子への光路が粉体によって遮断されることにより粉体を検知する光学式センサとした請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
粉体収容部内に収容されている画像形成用の粉体の収容レベルが閾値レベル未満となっていないか否かを検知するための検知部へ向かって前記粉体を搬送する粉体搬送部材であって、
前記検知部よりも粉体搬送方向の上流側において粉体の滞留を促進する滞留促進部を設けたことを特徴とする粉体搬送部材。
【請求項７】
前記粉体収容部へ画像形成用の粉体を補給するための補給口に対向する箇所において、粉体を前記滞留促進部よりも速く搬送する補給口側搬送促進部を設けた請求項６に記載の粉体搬送部材。
【請求項８】
前記粉体収容部へ画像形成用の粉体を補給するための補給口から粉体を使用する使用領域までの搬送経路において、前記補給口から補給される新しい粉体と前記使用領域で使用されずに前記補給口の対向位置まで戻された既存の粉体とを撹拌する撹拌部を設けた請求項６又は７に記載の粉体搬送部材。
【請求項９】
前記滞留促進部の一部を前記撹拌部とすると共に、前記滞留促進部を前記撹拌部よりも粉体搬送方向下流へ長く設けた請求項８に記載の粉体搬送部材。
【請求項１０】
前記検知部の粉体搬送方向下流側において粉体を前記滞留促進部よりも速く搬送する検知下流側搬送促進部を設けた請求項６から９のいずれか１項に記載の粉体搬送部材。
【請求項１１】
前記粉体収容部内に設けられた回転軸と、前記回転軸の外周面に螺旋状の搬送羽根を設けた粉体搬送部材であって、
前記滞留促進部では、前記搬送羽根を周方向の一部のみに設けた請求項６に記載の粉体搬送部材。
【請求項１２】
前記粉体収容部内に設けられた回転軸と、前記回転軸の外周面に螺旋状の搬送羽根を設けた粉体搬送部材であって、
前記撹拌部では、平面状の撹拌羽根を前記回転軸に設けた請求項８に記載の粉体搬送部材。
【請求項１３】
前記粉体収容部内に設けられた回転軸と、前記回転軸の外周面に螺旋状の搬送羽根を設けた粉体搬送部材であって、
前記補給口側搬送促進部では、前記搬送羽根を周方向全体に渡って設けた請求項７に記載の粉体搬送部材。
【請求項１４】
前記粉体収容部内に設けられた回転軸と、前記回転軸の外周面に螺旋状の搬送羽根を設けた粉体搬送部材であって、
前記検知下流側搬送促進部では、前記搬送羽根を周方向全体に渡って設けた請求項１０に記載の粉体搬送部材。
【請求項１５】
前記粉体収容部内に設けられた回転軸と、前記回転軸の外周面に螺旋状の搬送羽根を設けた粉体搬送部材であって、
前記検知部に対向する検知対向部では、前記回転軸に前記検知部を清掃する清掃部材のみ設けた請求項６から１４のいずれか１項に記載の粉体搬送部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成用の粉体を収容する粉体収容部を備えた画像形成装置、及び前記粉体収容部内で粉体を搬送する粉体搬送部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成に伴って画像形成に用いられる粉体であるトナーが消費されるため、現像装置内のトナーが枯渇しないようにトナーの補給が行われる。一般的には、交換可能なトナーカートリッジを用いた方式が多く採用されている（例えば特許文献１参照）。このようなトナーカートリッジを用いた構成では、トナーカートリッジを装着する場合、例えば、トナーカートリッジに設けられている排出口と現像装置に設けられている補給口とが連結されることで、トナーカートリッジから現像装置へトナーを補給可能となる。
【０００３】
また、現像装置には、現像装置内のトナー量を検知する手段として光学式などのセンサが設けられており（例えば特許文献２参照）、このセンサの検知結果に基づいて必要と判断された場合に、前記トナーカートリッジから現像装置内へトナーの補給が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、補給後の現像装置内のトナー収容レベル（高さ位置）の上限位置について特に管理されていない場合、図１４に示すように、トナーＴの収容レベルＡが現像装置２００の補給口２００ａの位置Ｂ（上端位置）よりも上方に達した状態となる可能性がある。
【０００５】
このように、現像装置内のトナーの収容レベルが補給口の位置よりも上方に達した状態でトナーカートリッジを取り外すと、取り外しと同時に、補給口からトナーがこぼれ、さらに周辺にトナーが飛散して装置内部等が汚されるといったことが危惧される。従って、補給口からトナーがこぼれ出ないような補給量の管理が必要である。
【０００６】
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、画像形成用の粉体が補給口からこぼれたり飛散したりするのを抑制することができる画像形成装置、及び粉体搬送部材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、画像形成用の粉体を収容すると共に当該粉体を内部へ補給するための補給口が設けられた粉体収容部と、前記補給口に対して着脱可能な排出口を有すると共に前記補給口に連結された状態の前記排出口を介して前記粉体収容部内へ画像形成用の粉体を補給する補給手段と、前記粉体収容部内に収容されている粉体の収容レベルが閾値レベル未満となっていないか否かを検知する収容量検知手段と、前記補給手段による粉体の補給量を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、前記制御手段によって、前記粉体収容部への粉体の補給量を、補給後の前記粉体収容部内の粉体の収容レベルが、前記閾値レベルと前記補給口の位置との間となるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、粉体収容部内の粉体の収容レベルが補給口の位置を超えないように制御することができるで、補給口が開放された際に、補給口から粉体がこぼれたり飛散したりするのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】前記画像形成装置に搭載された現像装置の断面図である。
【図３】前記現像装置を、図２の紙面と直交する方向に沿って切断した断面図である。
【図４】前記現像装置内のトナー収容量を検知する収容量検知手段の構成を示す図である。
【図５】トナーの補給量を制御する制御系のブロック図である。
【図６】トナー補給量の制御方法のフローチャートを示す図である。
【図７】補給後の現像装置内のトナーの収容レベルの位置を示す図である。
【図８】開閉可能なシャッターを設けたトナーカートリッジを示す図である。
【図９】前記シャッターを設けたトナーカートリッジにおいて、トナー収容レベルが補給口の位置よりも上方に達している状態を示す図である。
【図１０】カバーの開閉動作に伴って複数のトナーカートリッジを一体的に着脱可能に構成した画像形成装置の概略構成図である。
【図１１】他の着脱方法を採用した画像形成装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の他の実施形態の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す搬送スクリューの斜視図である。
【図１４】トナー収容レベルが補給口の位置よりも上方に達している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置としてのカラーレーザープリンタの概略構成図である。まず、図１を参照して、カラーレーザープリンタの全体構成及び動作について説明する。
【００１２】
図１に示すように、画像形成装置本体１００には、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の画像を形成する画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に潜像を担持する潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を備える。
【００１３】
なお、図１では、イエロー画像用のプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。
【００１４】
画像形成装置本体１００の上部には、各感光体２の表面に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１５】
また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、中間転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。
【００１６】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。
【００１７】
また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００１８】
また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入り口部に接続されている。
【００１９】
画像形成装置本体１００の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１５や、給紙トレイ１５から用紙Ｐを給送する給紙ローラ１６等が設けてある。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。
【００２０】
また、画像形成装置本体１００内には、用紙Ｐを給紙トレイ１５から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。この搬送路Ｒにおいて、給紙ローラ１６の位置と二次転写ローラ１２の位置との間には、タイミングローラ対であるレジストローラ対１９が設けられている。また、搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が設けてある。さらに、搬送路Ｒの終端には、用Ｐ紙を装置外へ排出するための排紙ローラ対１７が設けられ、画像形成装置本体１００の上面部に、装置外に排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ１８が設けられている。
【００２１】
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によって画像形成用の粉体であるトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２２】
また、作像動作が開始されると、中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が回転駆動することにより、中間転写ベルト８が図の矢印の方向に周回走行される。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
【００２３】
その後、各感光体２の回転に伴い、感光体２上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体２上のトナー画像が中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト８の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。
【００２４】
画像形成装置の下部では、給紙ローラ１６が回転駆動を開始し、給紙トレイ１５から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と駆動ローラ９との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
【００２５】
その後、中間転写ベルト８の周回走行に伴って、中間転写ベルト８上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト８上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置１３によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器１４へと搬送され回収される。
【００２６】
その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ対１７によって装置外へ排出され、排紙トレイ１８上にストックされる。
【００２７】
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００２８】
図２に、現像装置の断面図を示す。
図２に示すように、現像装置４は、現像ハウジング２５と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ２６と、現像ローラ２６にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ２７と、現像ローラ２６上に担持されたトナーの量を規制する規制部材としての現像ブレード２８と、トナーを搬送する粉体搬送部材としての第１の搬送スクリュー２９及び第２の搬送スクリュー３０等を備える。
【００２９】
現像ハウジング２５の内部は、仕切り部材３１によって、図の上部の現像剤収容部（粉体収容部）３２と、図の下部の現像部３３とに仕切られている。現像剤収容部３２内には、第１の搬送スクリュー２９が収容されている。一方、現像部３３には、現像ローラ２６、供給ローラ２７、現像ブレード２８及び第２の搬送スクリュー３０が設けられている。
【００３０】
図３に示すように、仕切部材３１の両端部には、それぞれ孔部３１ａが形成されており、各孔部３１ａを介して現像剤収容部３２と現像部３３とが連通している。また、図の矢印で示すように、第１の搬送スクリュー２９と第２の搬送スクリュー３０は、互いに反対方向へトナーを搬送するように構成されている。従って、各搬送スクリュー２９，３０によって搬送されたトナーは、それぞれの搬送方向下流側にある孔部３１ａを介して、一方の領域から他方の領域へ送り込まれ、現像剤収容部３２と現像部３３との間でトナーが循環するようになっている。
【００３１】
上記現像ローラ２６は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ６、導電性ゴムの外周をφ１２、ゴム硬度Ｈｓ７５に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約１０5〜１０7Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ２６は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを現像ブレード２８及び感光体２との対向位置へと搬送する。
【００３２】
上記供給ローラ２７には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。本実施形態では、芯金の外径をφ６、スポンジ部分の外径をφ１２に設定している。供給ローラ２７は、現像ローラ２６に対して当接している。供給ローラ２７と現像ローラ２６とが当接して形成されるニップ部は、通常約１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定されている。本実施形態では、ニップを２ｍｍとしている。また、供給ローラ２７は、現像ローラ２６に対してカウンター方向（図２において反時計回り）に回転することで、現像ハウジング２５内のトナーを現像ローラ２６の表層まで効率よく供給できる。なお、本実施形態では、現像ローラ２６と供給ローラ２７の回転数比を１に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。
【００３３】
上記現像ブレード２８は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板で構成される。現像ブレード２８は、その先端側で現像ローラ２６の表面に当接しており、供給ローラ２７によって現像ローラ２６上に供給されたトナーは、現像ローラ２６と現像ブレード２８とのニップ部を通過することにより、厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。現像ローラ２６上のトナー量の制御は、現像特性を安定させ良好な画質を得るために非常に重要なパラメータであるため、通常の製品においては現像ローラ２６に対する現像ブレード２８の当接圧は２０〜６０Ｎ／ｍ程度、ニップ部の位置は現像ブレード２８の先端から０．５±０．５ｍｍ程度に厳しく管理されている。また、これらのパラメータは、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本実施形態では、現像ブレード２８を厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ材で構成し、当接圧４５Ｎ／ｍ、ニップ部の位置を現像ブレード２８の先端から０．２ｍｍ、現像ブレード２８の支持端部から自由端（先端）までの長さ（自由長）を１４ｍｍに設定することで、現像ローラ２６上に安定したトナーの薄層を形成できるようにしている。
【００３４】
また、図２に示すように、現像装置４の上部には、現像装置４内へトナーを補給する補給手段４０が設けられている。補給手段４０は、補給用のトナーを収容する補給用粉体収容器としてのトナーカートリッジ４１と、トナーカートリッジ４１内に収容された粉体搬送部材としての搬送スクリュー４２及び粉体撹拌部材としてのアジテータ４３を備えている。トナーカートリッジ４１は現像装置４の上部に対して着脱可能となっている。また、トナーカートリッジ４１の下部には、トナーを排出するための排出口４１ａが設けられており、トナーカートリッジ４１の着脱に伴い、排出口４１ａは現像装置４（現像ハウジング２５）の上部に形成された補給口２５ａに対して着脱される。搬送スクリュー４２とアジテータ４３は、図示しない駆動手段によって回転駆動するようになっている。搬送スクリュー４２が回転駆動すると、トナーカートリッジ４１内のトナーが排出口４１ａへ搬送される（図３参照）。また、アジテータ４３は、回転駆動することにより、トナーカートリッジ４１内のトナーを撹拌しつつ搬送スクリュー４２の方へトナーを寄せるように構成されている。
【００３５】
図４は、現像装置内のトナー収容量を検知する収容量検知手段の構成を示す図である。
本実施形態では、収容量検知手段として光学式センサを用いている。具体的に、図４に示す収容量検知手段３８は、光を発する発光素子３４と、光を受ける受光素子３５と、発光素子３４からの光を受光素子３５へと導く第１の導光部材３６及び第２の導光部材３７とを備える。
【００３６】
各導光部材３６，３７は、例えば、光透過性のよい材料を用いて構成される。その材料として樹脂を用いる場合は、透明度の高いアクリル材やＰＣ材などが好ましい。また、各導光部材３６，３７の材料として、より良好な光学特性が得られる光学ガラスなどを用いることも可能である。あるいは、導光部材３６，３７に光ファイバーを用いてもよい。この場合は、光路の設計自由度が向上する。
【００３７】
発光素子３４と受光素子３５は、画像形成装置本体１００に設けられ（図３参照）、第１の導光部材３６と第２の導光部材３７は、現像ハウジング２５に設けられている。各導光部材３６，３７の一端部３６ａ，３７ａは、それぞれ現像ハウジング２５から外側に露出するように配設され、反対側の他端部３６ｂ，３７ｂは、それぞれ現像ハウジング２５内に配設されている。第１の導光部材３６の外側に露出する端部３６ａは、発光素子３４と対向するように配設されている。一方、第２の導光部材３７の外側に露出する端部３７ａは、受光素子３５と対向するように配設されている。また、各導光部材３６，３７の現像ハウジング２５内に配設された端部３６ｂ，３７ｂは、所定の間隔をおいて互いに対向するように配設されている。
【００３８】
発光素子３４が発光すると、光は、第１の導光部材３６の外側に露出する端部３６ａから入射し、反対側の端部３６ｂから出射して、対向する第２の導光部材３７の端部３７ｂへ入射する。そして、光は、第２の導光部材３７の反対側の端部３７ｂから出射し、受光素子３５へと到達するようになっている。
【００３９】
ここで、現像ハウジング２５内にトナーが十分に存在する状態では、各導光部材３６，３７の互いに対向する端部３６ｂ，３７ｂの間（光が通過する空間内）にトナーが存在することにより光が遮断されるため、受光素子３５まで光が到達しない。一方、印刷などでトナーが消費されると、トナーの上面が各導光部材３６，３７の位置よりも低下し、互いに対向する端部３６ｂ，３７ｂの間にトナーが存在しなくなるので、受光素子３５まで光が到達するようになる。このときの受光素子３５での出力値を検出することで、トナーの高さ位置である収容レベルが閾値レベル（導光部材３６，３７間のトナーの存在を検知できるレベル）未満となっていることを把握できる仕組みとなっている。
【００４０】
また、図４に示すように、本実施形態では、両導光部材３６，３７の互いに対向する端部３６ｂ、３７ｂを清掃する清掃部材３９が、第１の搬送スクリュー２９に設けられている。清掃部材３９は、例えばＰＥＴシートなどの可撓性を有する部材で構成されている。清掃部材３９の軸方向の幅Ｗは、各導光部材３６，３７の互いに対向する端部３６ｂ，３７ｂ間の間隔Ｄよりも若干大きく設定されている。このため、第１の搬送スクリュー２９が回転すると、これに伴って清掃部材３９は各導光部材３６，３７の互いに対向する端部３６ｂ，３７ｂ（端面）に接触し、それらの表面に付着したトナーを掻き取る。これにより、第１の導光部材３６から第２の導光部材３７への光の透過を良好に維持できるので、導光部材３６，３７の端面に付着した異物等により光の透過が遮断されて誤検知してしまう虞を回避することができる。
【００４１】
上記の如く本実施形態では、トナーカートリッジ４１が現像装置４に対して着脱可能となっている。このため、仮に、図１４に示す場合と同様に、現像装置内のトナーの収容レベルＡが補給口の位置Ｂ（上端位置）よりも上方に達した状態となっていると、トナーカートリッジを取り外した際に、補給口からトナーがこぼれたり、周辺にトナーが飛散したりして装置内部等が汚される虞がある。
そこで、本実施形態においては、以下のようにトナー補給量を管理している。
【００４２】
図５は、トナーの補給量を制御する制御系のブロック図である。
現像装置へのトナーの補給は、画像形成装置のシステム全体を制御するＣＰＵ等の制御手段４５が、上記補給手段４０の駆動を制御することによって行う。すなわち、制御手段４５によってトナーの補給が必要と判断された場合、トナーカートリッジ４１内の搬送スクリュー４２とアジテータ４３とを回転駆動させ、現像装置４内へトナーを補給する。
【００４３】
また、トナーを補給するか否かの判断は、上記発光素子３４と受光素子３５等を備える収容量検知手段３８と、現像装置４内のトナーの消費量を検知する消費量検知手段４６との検知結果に基づいて行われる。収容量検知手段３８の構成は上述の通りである。消費量検知手段４６は、画像形成時の画像ドット数のデータに基づき、そのドット数に応じたトナー消費量を算出するように構成されている。
【００４４】
以下、図６に示すフローチャートを参照しつつ、トナー補給量の制御方法について説明する。
まず、通常は、消費量検知手段４６によって検知した画像ドット数のデータに基づき、消費量に応じたトナーの補給を行う（Ｓ１）。このときのトナー補給量は、算出されたトナー消費量よりも若干少なく見積もった量としている。また、このトナー補給は、画像形成ごとに毎回行わなくてもよい。例えば、画像形成回数の累積値が所定回数となったときに、まとめてトナー補給を行ってもよい。
【００４５】
次に、上記トナー補給を終えた後、収容量検知手段３８によって、補給後の現像装置４（現像剤収容部３２）内のトナー収容レベルが閾値レベル以上となっているか否かを確認する（Ｓ２）。その結果、収容レベルが閾値レベル以上となっている場合は、上記消費量に応じたトナー補給のフローを継続する。
【００４６】
上記のように、トナー消費量に応じたトナー補給では、算出されたトナー消費量よりも若干少ない量のトナーを補給するように制御しているため、現像装置４内のトナーは徐々に減る傾向にある。そして、現像装置４内のトナーが減り、収容レベルが閾値レベル未満となったときに、所定量のトナーを補給する（Ｓ３）。これにより、少なくなったトナー量の回復を図る。
【００４７】
この収容レベルが閾値レベル未満となったときに補給するトナーの補給量は、予め設定されている。具体的には、図７に示すように、補給後の現像装置４（現像剤収容部３２）内のトナーの収容レベルＡが、閾値レベルＣと補給口２５ａの（開口上端縁の）位置Ｂとの間となるような補給量に設定されている。
【００４８】
その後、収容量検知手段３８によって、補給後の現像装置４（現像剤収容部３２）内のトナー収容レベルが閾値レベル以上となっているか否かを確認する（Ｓ４）。その結果、収容レベルが閾値レベル以上となっている場合は、上記消費量に応じたトナー補給のフローを継続する。一方、収容レベルが閾値レベル未満となっている場合は、トナーカートリッジ４１内のトナーが無くなった（トナーエンド）、あるいは、トナーがほとんど残っていない（トナーニアエンド）と判断し、トナー補給を終了する。また、この場合、ユーザー等に対し、パネルの表示や音、光などで、新しいトナーカートリッジへの交換を促すようにしてもよい。
【００４９】
以上のように、本実施形態では、消費量に応じてトナーを補給する第１の制御と、予め設定された所定量のトナーを補給する第２の制御によって、トナー補給量の制御を行っている。ここで、第１の制御では、消費量よりも少ない量しか補給しないので、収容レベルが上昇して補給口２５ａの位置を超えることはない。また、第２の制御でも、補給量を、補給後の収容レベルＡが閾値レベルＣと補給口２５ａの位置Ｂとの間となるような量（図７参照）に予め設定しているため、この補給によっても収容レベルが補給口２５ａの位置を超えることはない。
【００５０】
このように、本実施形態における画像形成装置によれば、現像装置４内のトナーの収容レベルが補給口２５ａの位置よりも上方に達しないように制御することができる。これにより、トナーカートリッジ４１を取り外し、補給口２５ａが開放された際に、補給口２５ａからトナーがこぼれたり飛散したりするのを抑制することができ、画像形成装置の内部又は外部がトナーによって汚されるのを軽減することができる。また、トナーのこぼれや飛散に対するユーザー又は作業者の注意や負担を軽減することができるので、扱いやすいものとなる。
【００５１】
図８は、排出口に開閉可能なシャッターを設けたトナーカートリッジを示す図である。
このように、排出口４１ａに開閉可能なシャッター４８を設けた構成では、図８の二点鎖線で示すように、トナーカートリッジ４１を取り外す際に、シャッター４８が移動して排出口４１ａを閉じるので、排出口４１ａからのトナー漏れを防止できる。
【００５２】
しかしながら、図９に示すように、現像装置４内のトナー収容レベルが補給口２５ａの位置よりも上方に達している場合は、トナーカートリッジ４１を取り外す際に、閉じる方向へスライドするシャッター４８によって、補給口２５ａ上のトナーが飛ばされてしまう。従って、このような開閉可能なシャッター４８を設けた構成においても、上記本発明の構成を適用することで、トナーが補給口２５ａの位置よりも上方に達しないようにすることができるので、有効である。
【００５３】
なお、現像装置４の補給口２５ａ側にシャッターを設けた構成や、補給口２５ａと排出口４１ａの両方にシャッターを設けた構成においても、同様に本発明を適用可能である。
【００５４】
図１０は、他の画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置では、装置本体１００の上部に設けられたカバー１０１が、支軸１０２を中心に揺動して開閉可能に構成されている。また、このカバー１０１には、複数のトナーカートリッジ４１が一体的に設けられており、カバー１０１の開閉動作に伴って複数のトナーカートリッジ４１が対応する現像装置４に対して着脱可能となっている。なお、図１０において、図１と同一符号を付している装置や部材は、同一の機能を有するものであるので説明を省略する。
【００５５】
このような構成の場合、複数のトナーカートリッジ４１の排出口が現像装置４の補給口に対して一斉に離脱するので、ユーザー又は作業者が各補給口からのトナーのこぼれ等に注意しつつカバー１０１の開閉を行うのは困難である。また、万が一、補給口からトナーがこぼれた際にトナーによって汚される範囲も広くなる。従って、特に、このような画像形成装置において、上記本発明のトナー補給量の制御方法を適用することで、補給口からのトナーのこぼれや飛散を抑制することができるようになるので、大きな効果を期待できる。
【００５６】
なお、図１０に示す構成では、トナーカートリッジ４１の排出口側に開閉可能なシャッターを設けているが、反対に、現像装置４の補給口にシャッターを設けた構成や、補給口と排出口の両方にシャッターを設けた構成、あるいは、いずれにもシャッターを設けない構成においても本発明は有効である。
【００５７】
また、複数のトナーカートリッジ４１を一斉に着脱する方法は、図１０に示すような回動可能なカバー１０１を用いた方法に限らない。例えば、図１１に示すように、トレイ状のホルダ４９で複数のトナーカートリッジ４１を保持し、このホルダ４９を画像形成装置本体に対して上下方向（鉛直方向）に着脱可能に構成することで、複数のトナーカートリッジ４１を一斉に着脱するようにしてもよい。
【００５８】
図１２に、本発明の他の実施形態の構成を示す。
図１２に示す実施形態では、現像剤収容部３２内に設けられた第１の搬送スクリュー２９の構成に特徴を有する。それ以外は、図３に示す構成と同様である。また、図１３に、図１２に示す第１の搬送スクリューの斜視図を示す。
【００５９】
図１３に示すように、この第１の搬送スクリュー２９は、基本的に、回転軸５０と、回転軸５０の外周面に設けられた螺旋状の搬送羽根５１によって構成されているが、その軸方向に渡って構成が異なる。具体的には、第１の搬送スクリュー２９は、粉体搬送方向（以下、単に「搬送方向」という）の上流側から順に、補給口側搬送促進部５２と、撹拌部５３を一部に有する滞留促進部５４と、検知対向部５５と、検知下流側搬送促進部５６と、逆送部５７とを有している。
【００６０】
補給口側搬送促進部５２は、補給口２５ａに対向する箇所に設けられている（図１２参照）。補給口側搬送促進部５２では、搬送羽根５１が回転軸５０の周方向全体に渡って設けられている。
【００６１】
滞留促進部５４は、補給口２５ａよりも搬送方向下流側で、かつ、収容量検知手段３８の検知部Ｅ（２つの導光部材３６，３７の対向する端部間でトナーの有無を検知する箇所）よりも搬送方向上流側に設けられている（図１２参照）。滞留促進部５４では、搬送羽根５１が回転軸５０の周方向の一部にしか設けられていない。このため、滞留促進部５４は、上記補給口側搬送促進部５２よりも遅い速度でトナーを搬送するようになっている。
【００６２】
また、滞留促進部５４の一部に設けられた撹拌部５３には、周方向の一部に設けられた搬送羽根５１に加え、平面状の撹拌羽根５８が設けられている。撹拌羽根５８は、可撓性を有するＰＥＴシートなどで構成されている。また、本実施形態では、撹拌羽根５８が回転した際（撹拌時）に、撹拌羽根５８がトナーから受ける負荷を軽減するために、トナーを通過させる通過孔５８ａが撹拌羽根５８に設けられている。
【００６３】
また、回転軸５０には、撹拌羽根５８を取り付けるための複数の爪部５０ａが設けられている。一方、撹拌羽根５８には、その爪部５０ａと係合する複数の係合孔５８ｂが設けられている。このように、本実施形態では、複数の爪部５０ａを各係合孔５８ｂに挿入して係合させることにより、撹拌羽根５８が回転軸５０に取り付けられる構成となっている。この構成では、撹拌羽根５８の取り付けに両面粘着テープを用いなくてもよいため、より簡易な構成になると共に組み立て性が向上する。
【００６４】
また、滞留促進部５４全体は、撹拌部５３よりも搬送方向下流側へ長く設けられている。すなわち、滞留促進部５４のうち、収容量検知手段３８の検知部Ｅに近い搬送方向下流側では、撹拌部材５８を設けていない。
【００６５】
検知対向部５５は、前記検知部Ｅに対向する箇所に設けられている（図１２参照）。この検知対向部５５では、回転軸５０に搬送羽根５１や撹拌部材５８は設けられていない。ただし、両導光部材３６，３７の互いに対向する端部（端面）を清掃する清掃部材３９は設けられている。なお、本実施形態では、清掃部材３９は、搬送羽根５１と同様に爪部を係合孔との係合により取り付けられる構成となっている。
【００６６】
検知下流側搬送促進部５６は、前記検知部Ｅの搬送方向下流側に設けられている（図１２参照）。また、検知下流側搬送促進部５６では、搬送羽根５１が回転軸５０の周方向全体に渡って設けられている。従って、検知下流側搬送促進部５６は、上記滞留促進部５４よりも速い速度でトナーを搬送するようになっている。
【００６７】
逆送部５７では、第１の搬送スクリュー２９の他の部分と異なり、搬送羽根５１が逆巻きとなっている。このため、逆送部５７では、反対向きにトナーが搬送される。ここで、逆送部５７以外の部分における搬送方向を主搬送方向と称すると、逆送部５７は、現像剤収容部３２から現像部３３へトナーを搬入するための孔部３１ａよりも、主搬送方向の下流側に設けられている（図１２参照）。なお、本実施形態では、逆送部５７の搬送羽根５１は、回転軸５０の全周に渡って設けられている。
【００６８】
以下、図１２及び図１３に示す第１の搬送スクリュー２９の作用・効果について説明する。
補給口２５ａから現像剤収容部３２内にトナーが補給されると、補給されたトナーは、補給口側搬送促進部５２によって下流側へと搬送される。この補給口側搬送促進部５２では、搬送羽根５１が回転軸５０の周方向全体に渡って設けられているので、下流側の滞留促進部５４に比べて、トナー搬送速度が速い。このように、補給口側搬送促進部５２において速い速度でトナーを搬送するのは、補給口２５ａの近傍でトナーを停滞させないようにして、トナーが補給口２５ａから上方へ溢れるのを抑制するためである。
【００６９】
次に、トナーは滞留促進部５４へと搬送される。ここでは、補給口側搬送促進部５２に比べて搬送速度が遅いので、トナーの滞留が促進される。このように、滞留促進部５４においてトナーを遅く搬送し滞留させることで、検知部Ｅの手前でトナーを溜め、検知部Ｅへ安定してトナーを供給することができる。特に、滞留促進部５４の搬送方向下流側では撹拌羽根５８を設けていないので、検知部Ｅの搬送方向上流側近傍において、撹拌羽根５８の回転によるトナーの乱れが抑制される。これにより、検知部Ｅでのトナー収容レベルの検知精度が向上する。
【００７０】
また、滞留促進部５４のうち、撹拌羽根５８を設けた撹拌部５３では、トナーが撹拌されつつ搬送される。本実施形態では、上述の実施形態と同様に、現像剤収容部３２と現像部３３との間でトナーが循環するようになっている。このため、現像ローラ３２から感光体２へトナーを転移する現像領域（使用領域）において使用されなかったトナーは、再び現像部３３内へ戻され、補給口２５ａ側へと搬送される（図１２参照）。従って、現像装置４内には、現像領域で使用されずに補給口２５ａの対向位置まで戻された既存のトナーと、補給口２５ａから補給される新しいとトーとが混在する。しかしながら、既存のトナーと新しいトナーの混合が不十分であると、トナーの帯電具合にばらつきが生じ、色ムラや地汚れの発生など、画質を低下させてしまう虞がある。そこで、本実施形態では、撹拌部５３においてトナーを撹拌することで、補給口２５ａから現像領域までの搬送経路において新しいトナーと既存のトナーとを十分に混合することができ、画質の低下を抑制するようにしている。
【００７１】
滞留促進部５４によって搬送されたトナーは、検知対向部５５へと送られる。検知対向部５５では、搬送羽根や撹拌部材は設けられていないので、トナーの搬送や撹拌は積極的に行われない。このようにしているのは、検知対向部５５においてトナーを滞留させると共に、トナーの乱れを抑制することで、検知部Ｅでのトナー収容レベルの検知精度を向上させるためである。
【００７２】
そして、トナーは、検知下流側搬送促進部５６に送られる。ここでは、搬送羽根５１が回転軸５０の周方向全体に渡って設けられているので、滞留促進部５４よりも速い速度でトナーが搬送される。このように、検知下流側搬送促進部５６においては、速い速度でトナーを搬送することで、検知部Ｅでトナーが過剰に滞留することによる誤検知を防止している。また、検知下流側搬送促進部５６において下流側へ搬送されたトナーは、仕切り部材３１の孔部３１ａを介して現像部３３へと搬入される。
【００７３】
検知下流側搬送促進部５６よりも搬送方向下流側の逆送部５７では、トナーが反対方向に搬送される。これにより、互いに反対方向に搬送されるトナーが孔部３１ａの対向位置で合流し、孔部３１ａから現像部３３へトナーが押し出されやすくなる。また、逆送部５７によってトナーを戻すことで、現像剤収容部３２の搬送方向下流側の端部におけるトナーの凝集も抑制できる。
【００７４】
以上、図１２及び図１３に示す第１の搬送スクリュー２９の作用・効果について説明したが、この搬送スクリュー２９と、上述のトナー補給量の制御方法とを、併用することも可能である。また、この搬送スクリュー２９を適用可能な画像形成装置の構成は、図１２に示す実施形態に限られない。例えば、図８に示すような開閉可能なシャッターを設けたトナーカートリッジを備える画像形成装置や、図１０又は図１１に示すようなカバー１０１の開閉動作に伴って複数のトナーカートリッジ４１を着脱可能に構成した画像形成装置にも、同様に、当該搬送スクリュー２９を適用可能である。また、本発明の構成を適用する画像形成装置は、図１に示すようなタンデム式のカラーレーザープリンタに限らず、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。また、上述の実施形態では、画像形成用の粉体として、トナーから成る一成分現像剤を用いているが、本発明はこれに限らず、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いた場合においても上記と同様の作用・効果が得られる。
【符号の説明】
【００７５】
４      現像装置
２５ａ  補給口
２９    第１の搬送スクリュー（粉体搬送部材）
３２    現像剤収容部（粉体収容部）
３４    発光素子
３５    受光素子
３８    収容量検知手段
４０    補給手段
４１ａ  排出口
４５    制御手段
４６    消費量検知手段
４８    シャッター
５０    回転軸
５１    搬送羽根
５２    補給口側搬送促進部
５３    撹拌部
５４    滞留促進部
５６    検知下流側搬送促進部
５８    撹拌羽根
Ａ      収容レベル
Ｂ      補給口の位置
Ｃ      閾値レベル
Ｅ      検知部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特許第４６７３６４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４７４７号公報
【図１】
2014026045.tif 000003
【図２】
2014026045.tif 000004
【図３】
2014026045.tif 000005
【図４】
2014026045.tif 000006
【図５】
2014026045.tif 000007
【図６】
2014026045.tif 000008
【図７】
2014026045.tif 000009
【図８】
2014026045.tif 000010
【図９】
2014026045.tif 000011
【図１０】
2014026045.tif 000012
【図１１】
2014026045.tif 000013
【図１２】
2014026045.tif 000014
【図１３】
2014026045.tif 000015
【図１４】
2014026045.tif 000016