(57)【要約】【課題】トナー収容容器内のトナー残量の検知精度を高める。【解決手段】本発明に係るトナー補給装置８０は、装置本体８１と、装置本体に着脱自在であり、その内部にトナーＴーが充填されるトナー収容容器１８０とを備えたものであり、検知光を照射する発光部３００ａ、３０１ａと、発光部からの検知光を受光する受光部３００ｂ、３０１ｂを備え、トナー収容容器内のトナーの有無を光学的に検知する光透過型の検知手段３００，３０１を有し、発光部と受光部とを、トナー収容容器を挟んで互いに対向するように複数配置するとともに、発光部及び受光部と対向するトナー収容容器の部位を光透過部とした。【選択図】図６
2014202782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、装置本体に着脱自在であり、その内部にトナーが充填されるトナー収容容器とを備えたトナー補給装置において、
検知光を照射する発光部と、前記発光部からの検知光を受光する受光部とを備え、前記トナー収容容器内のトナーの有無を光学的に検知する光透過型の検知手段を有し、
前記発光部と前記受光部とを、前記トナー収容容器を挟んで互いに対向するように複数配置するとともに、
少なくとも前記発光部と前記受光部と対向する前記トナー収容容器の部位を、光透過部としたことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
前記光透過部は、前記トナー収容容器の円筒形状部位に形成されていることを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。
【請求項３】
前記トナー収容容器は、その一端にトナー排出口が形成されているとともに、容器内のトナーを、前記トナー排出口に向かって搬送する搬送部を有し、
前記複数の検知手段のうちの１つの検知手段が、前記トナー排出口内の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のトナー補給装置。
【請求項４】
前記検知手段よりもトナー搬送方向の上流に別な検知手段が配置されていることを特徴とする請求項３記載のトナー補給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のトナー補給装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記トナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ/Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする請求項５又は６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に粉体であるトナーが充填されたトナー収容容器を備えたトナー補給装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、詳しくは、トナー収容容器内のトナーの残量検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、画像出力に応じて現像装置内のトナーが消費されるため、トナー収容容器としてのトナーカートリッジ内に充填されているトナーを現像装置へ搬送している。画像形成装置では、トナーカートリッジ内のトナーが消費され続け、最終的にトナーカートリッジ内が空になった場合（トナーエンド）には、その旨をユーザーに通知をし、トナーカートリッジの交換を促すように構成されている。
トナーエンドの検知方法としては、現像装置に設置された透磁率センサでの検知、トナー貯留部としてのトナーホッパ内に設置された圧電センサでの検知等が知られている。しかし、上記のトナーエンドが突然通知されることになると、ユーザーは通知されてから交換用のカートリッジを用意しなければならないため、トナーエンド通知から新品のトナーカートリッジの交換まで画像形成装置が使用出来ず、ユーザーの利便性が損なわれてしまう。
そのため、トナーエンドになるまでのトナー消費状況をユーザーが把握できるように、出力画像の画素を基にしてトナー消費量を推定し、トナー残量が少なくなってきたこと（トナーニアエンド）をユーザーへ通知する画像形成装置が提案されている。
【０００３】
しかし、トナーエンド検知に関しては、透磁率センサや圧電センサなどのこれまでの検知方式では、トナーカートリッジ内にまだトナーが残っているにも関わらず、トナー搬送経路の詰まり等でセンサ検知部へトナーが供給されず、トナーエンド誤検知が発生する場合がある。また、トナーニアエンドに関しては、出力画像の画素を基にした推定消費量に応じてトナーニアエンドを通知する。このため、使用環境等でトナーの実消費量と推定消費量がずれてしまい、実際にはトナーが多く残っているにも関わらずニアエンドを通知してしまうなど、実残量と推定残量が乖離してしまう問題があった。
特許文献１（特開２００８−１０２４７８号公報）には、補給経路に設置されたトナーエンド検知機構の清掃方法について記載されており、検知部のガラス窓を清掃部材で掃引することで誤検知を防ぐ方法が開示されている。しかし、トナーカートリッジ内の残量誤検知という問題は解消できていない。
特許文献２（特開２００８−０６５１２８号公報）には、像担持体上、もしくは中間転写体上に多階調のパターンのトナー像を形成し、そのトナー付着量を検知し、検知結果を画素消費量推定に利用することでトナーニアエンド精度を向上させる方法が開示されている。しかし推定消費量と実消費量のずれが発生するという問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、トナー収容容器内のトナー残量の検知精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るトナー補給装置は、装置本体と、装置本体に着脱自在であり、その内部にトナーが充填されるトナー収容容器と、検知光を照射する発光部および発光部からの検知光を受光する受光部を備え、トナー収容容器内のトナーの有無を光学的に検知する光透過型の検知手段を有し、発光部と受光部とを、トナー収容容器を挟んで互いに対向するように複数配置するとともに、発光部及び受光部と対向するトナー収容容器の部位を、光透過部にしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光透過型の検知手段の発光部と受光部を、トナー収容容器を挟んで互いに対向するように複数配置し、発光部及び受光部と対向するトナー収容容器の部位を光透過部にしたので、トナー収容容器内のトナーの残量を推定ではなく複数の検知手段により直接検知するので、トナー収容容器内の正確なトナー残量を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一形態を示す説明図。
【図２】本発明に係るトナー補給装置の概略構成を示す部分拡大斜視図。
【図３】トナー収容容器の構成とトナー補給装置が備えるノズルの構成を示す斜視図。
【図４】トナー収容容器内のトナーの状態を示す側面断面図。
【図５】ノズルの構成を示す拡大断面図。
【図６】トナー検知手段の構成と配置と作用を示す拡大図。
【図７】トナー検知手段の制御系の主要構成を示すブロック図。
【図８】トナー検知手段によるトナーニアエンドの検知状態を示す拡大図。
【図９】トナー検知手段によるトナーエンドの検知状態を示す拡大図
【図１０】トナー検知手段による容器端部の異常残トナーの検知形態を示す拡大図。
【図１１】形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した説明図。
【図１２】形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した説明図。
【図１３】制御手段によるトナーニアエンドとトナーエンドの判定処理の一形態を示すフローチャート。
【図１４】制御手段によるトナーニアエンドとトナーエンドと再セットの判定処理の一形態を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、トナー収容容器となるトナーボトル内のトナーの検知方法に際して、以下の特徴を有する。要するに、トナー検知手段としての光透過型センサの発光部と受光部を、トナーボトルの少なくとも透明な検知領域において、トナーボトルを挟むように複数設置し、トナーボトル内のトナーの有無を直接検知することが特徴になっている。
【０００９】
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式でタンデム型のカラー複写機である。複写機の装置本体（以下「画像形成装置本体」と記す）１００の上部には、原稿を原稿読込部に搬送して読み取る原稿読取部３２が配置され、画像形成装置本体１００の下部には、転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部２６と、給紙部２６から記録媒体Ｐを給紙する給紙ローラ２７が配置されている。原稿読取部３２の下方には、画像形成されたプリント物が積載される排紙トレイ３０が配置されている。画像形成装置本体１００の内部には、各色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ）のトナー像がそれぞれ形成される像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを備えた作像部としてプロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋと、トナー補給手段８０が配置されている。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは各色に対応した構成部材に付す添え字であり、適宜省力する。各感光体ドラムの周囲には、各感光体ドラムを帯電する帯電手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋと、各感光体ドラム上に形成される静電潜像を現像して各色のトナー像とする現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋと、中間転写体としての中間転写ベルト８と、各感光体ドラムを清掃するドラムクリーニング手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋと、図示しない除電手段が配置されている。
【００１０】
中間転写ベルト８は、複数のローラ間に巻き掛けられていて、図中反時計周りに回転移動する。ループ状の中間転写ベルト８の、各感光体ドラムと対向するループ内には、各感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８上に転写する１次転写部を形成する１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋが配置されている。中間転写ベルト８の外側には、中間転写ベルト８上に転写されたトナー像を記録媒体Ｐ上に一括転写する２次転写部を形成する２次転写部材としての２次転写バイアスローラ１９が配置されている。２次転写バイアスローラ１９と給紙ローラ２７の間には、給紙部２６から給紙された記録媒体Ｐを２次転写部でトナー像と合うタイミングで送り出すレジストローラ２８が配置されている。２次転写バイアスローラ１９と排紙トレイ３０の間には、２次転写部で記録媒体Ｐ上に転写された未定着のトナー像を熱と圧力で定着する定着装置２０が配置されている。符号１８０Ｙ、１８０Ｍ、１８０Ｃ、１８０Ｂｋは各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を各現像装置に供給するトナー補給装置８０にセットされた各色のトナー収容容器となるトナーボトルを示す。各色のトナーボトルの構成は同一構成であるので、以下、色を区別するためのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの添え字は省略する。
【００１１】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。原稿は、原稿読取部３２において画像情報が光学的に読み取られる。詳しくは、原稿読取部３２は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００１２】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、図示しない書込み部に送信される。この書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、それぞれ対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に向けて照射される。
【００１３】
一方、４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、それぞれ、図１において時計周り方向に回転している。これら感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面は、帯電手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋとの対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。書込み部において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。
【００１４】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電手段４Ｙにて帯電された後の感光体ドラム１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００１５】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１Ｂｋ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００１６】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面は、それぞれ、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋとの対向位置に達する。そして、各現像装置から感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に各色のトナーがそれぞれ供給されて、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上の潜像が各色のトナー像として現像される（現像工程）。
現像工程後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面は、それぞれ中間転写ベルト８との対向部としての１次転写部に達し、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に順次重ねて転写される（１次転写工程）。
【００１７】
転写工程後の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面は、それぞれドラムクリーニング手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋとの対向位置に達し、各ドラムクリーニング手段で、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。その後、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面は、図示しない除電手段との対向部を通過して、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００１８】
他方、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋから各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト８は、図中の反時計方向に回転移動して、２次転写バイアスローラ１９との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１９との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト８上に担持されたカラーのトナー像が一括転写される（２次転写工程）。その後、中間転写ベルト８の表面は、図示しない中間転写ベルトクリーニング部の位置に達し、中間転写ベルト８上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト８における一連の転写プロセスが終了する。
【００１９】
ここで、中間転写ベルト８と２次転写バイアスローラ１９との間（２次転写ニップ）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部２６からレジストローラ２８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部２６から、給紙ローラ２７により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ２８に導かれる。レジストローラ２８に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて２次転写部に向けて搬送される。
【００２０】
フルカラーのトナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとの定着ニップにて、フルカラーのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ２９によって画像形成装置本体１００外にプリント物として排出されて、排紙トレイ３０上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２１】
図２は、各現像装置にトナーを補給するトナー補給装置８０を示す斜視図である。トナー補給装置８０は、画像形成装置本体１００に固定される装置本体８１に現像装置毎に粉体ポンプ７０が備えられている。図２では、２つの現像装置５Ｙ、５Ｍと、これら現像装置５Ｙ、５Ｍに対応した紛体ポンプ７０（Ｙ）、７０（Ｍ）を示している。各現像装置に対する紛体ポンプ７０及び関連の構成は搬送するトナーの色が異なる以外は同一構成であのので、ここでは図２で一番手前に位置するイエロー用の機器を用いて説明する。なお、色を識別する添え字は省略する。
粉体ポンプ７０にはトナー補給チューブ９１を介してノズル１９０が接続されている。ノズル１９０は図示していない機枠に支持されており、後述するトナー収容容器としてのトナーボトル１８０をセット部にセットすることで、ノズル先端がボトル内に挿入される。
【００２２】
粉体ポンプ７０は、駆動モータ７１により回転駆動される駆動シャフト７２に装着された駆動シャフトギヤ７３から連絡ギヤ７４を介して駆動される。粉体ポンプ７０としては周知の構成のモーノポンプを採用することが可能である。粉体ポンプ７０により移送されたトナーは、一旦サブホッパ７５に収納され、サブホッパ下部のトナー補給口７６より現像装置５へトナーが供給される。
【００２３】
本実施形態のトナーとしては、６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は３〜８μｍが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。この比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位で高画質な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００２４】
また、本実施形態のトナーとしては、形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１１、図１２はそれぞれ形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
【００２５】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・式（１）
【００２６】
また、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００２７】
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（２）
【００２８】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００２９】
磁性キャリアは、第１空間１２０と第２空間１２１との双方に収容されている。磁性キャリアの平均粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。トナーの具体的な例としては、例えば平均粒径７μｍ以下の小粒径重合トナーが好適に用いられる。また、トナーにあらかじめキャリアを混合したプレミックス剤を用いることもできる。
【００３０】
図３は、トナーボトル及びトナーボトルが装着される装置本体８１側のノズル部材を示す斜視図である。また図４は、トナーボトル１８０のトナー供給口付近の断面図である。これら図３、図４に示すように、トナーボトル１８０は、円筒状のボトル本体１８１と、そのボトル本体と相対的に回転可能なキャップ１８３及びホルダ１８４を有している。ボトル本体１８１は、一方の端部がトナー排出口１８１ａとして開口された有底筒状をなし、その周面に搬送部としての螺旋状の溝部（以下「螺旋溝」と記す）１８２が形成されている。この螺旋溝１８２は、ボトル本体１８１内には螺旋状の突起として形成されていて、ボトル本体１８１が回転することによって内部に充填されたトナーＴをキャップ１８３内に位置するトナー排出口１８１ａへ向かって搬送するものである。螺旋溝１８２の端部１８２ａとトナー排出口１８１ａの間には、ボトル肩部１８１ｃが形成されている。ボトル肩部１８１ｃは螺旋溝１８２で搬送されてボトル底部に堆積しているトナーＴをボトル本体１８１が回転することで掻き上げて凝集を防止するためのものであり、螺旋溝１８２よりも小径で、トナー排出口１８１ａの直径よりも大径に形成されている。このボトル肩部１８１ｃは、ボトル本体１８１の端部に設けたトナー排出口１８１ａに向けてトナーＴを流し込む部分であり、ボトル肩部１８１ｃとトナー排出口１８１ａとの直径の違いにより形成される段差をトナーＴに乗り越えさせる機能を備えている。このため、ボトル肩部１８１ｃは回転位置によってトナーＴが残留する部分がある。
【００３１】
キャップ１８３は、ホルダ１８４を介してボトル本体１８１に装着されている。図４に示すように、ホルダ１８４のボトル本体側端部には爪部１８４ａが設けられ、この爪部１８４ａがボトル本体１８１に形成された円周溝１８７に係止されることにより、キャップ１８３及びホルダ１８４がボトル本体１８１に相対的に回転可能に構成されている。なお、ボトル本体１８１とキャップ１８３の接合部にはシール１８８を介在させて当該部からのトナー漏れを防いでいる。また、ボトル本体１８１のキャップ１８３を取り付ける近傍には、ボトル本体１８１を回転させるための入力部となるボトルギヤ１８９がボトル本体１８１と一体に設けられている。ボトル本体１８１は、ボトルギヤ１８９が駆動力を受けることで回転し、内部のトナーＴをトナー排出口１８１ａへ搬送する。この時キャップ１８３は回転せず、装置本体８１に固定されている。回転時において、トナーＴは常に螺旋溝１８２でトナー排出口１８１ａに向かって搬送される。また、この搬送量はトナー排出口１８１ａから排出されるトナー量よりも多いため、トナーボトル１８０内のトナーＴはトナー排出口１８１ａ側が高くなるように傾斜がつき、偏りのある状態になる。
【００３２】
トナーボトル１８０には、キャップ１８３の下部に位置して、排出用部材としての出口部材２０１が設けられている。この出口部材２０１には、図３に示すように、ノズル部材１９０の位置決めピン１９２、１９２が挿入される位置決め溝１８６、１８６がボトル先端側端面に開口するように設けられている。位置決め溝１８６、１８６の間には、ノズル部材１９０のノズル１９１が挿入されるノズル孔２０２（図４）の開口部２０３が開口している。
【００３３】
図４に示すように、出口部材２０１の内部には円筒形状の空間として構成されるノズル孔２０２が形成されている。ノズル孔２０２の上側には連通口２０４が形成され、キャップ１８３に設けられた開口１８５に対向している。これにより、ボトル本体１８１内のトナーＴはトナー排出口１８１ａ、開口１８５及び連通口２０４を通ってノズル孔２０２に導かれる。ノズル孔２０２は内部に円筒形状の弁体２０５が配置される弁室であり、この弁体２０５を軸方向（図４において左右方向）に動かすことでトナー供給路を開閉できるように構成されている。
【００３４】
図４では、弁体２０５が図示しない圧縮バネによりノズル孔２０２内に位置して連通口２０４から開口２０３に至るトナー供給路が閉じられた状態を示している。この弁体２０５は、トナーボトル１８０が装置本体８１にセットされていないときは閉じられていて、トナーボトル１８０が装置本体８１にセットされて、ノズル１９１がノズル孔２０２に挿入されると、図中右方に移動し、連通口２０４から開口２０３に至るトナー供給路が開かれる。
弁室であるノズル孔２０２には、連通口２０４の両側にシール部材となるＯリング２０６、２０６が配置されている。弁体２０５が両側のＯリング２０６、２０６にまたがるように位置したときに、各Ｏリング２０６が弁体２０５の外周に密着することでトナー供給路が確実に閉鎖される。
【００３５】
図５は、ノズル部材１９０の断面図である。ノズル部材１９０のノズル１９１の内部には、円筒状空間であるトナー通路（水平路）１９２が形成されている。ノズル１９１の先端には受口１９３が開口している。ノズル部材１９０には垂直部１９４が設けられている。その垂直部１９４の内部には、円筒状空間であるトナー通路（垂直路）１９５が形成され、水平路１９２と接続されている。垂直部１９４には、粉体ポンプ７０につながるトナー補給チューブ９１が接続される（図２参照）。
【００３６】
次に本発明の特徴部分について説明する。
図６に示すように、トナー補給装置８０の装置本体８１には、トナーボトル１８０、より詳しくはボトル本体１８１内の残留トナーを検知する検知手段として光透過型のセンサ（以下「透過センサ」と記す）３００、３０１がボトル軸線方向に間隔を空けて配置されている。本形態において、透過センサ３００、３０１は、装置本体８１に設置しているが、便宜上図では装置本体８１は省略している。透過センサ３００、３０１は、発光部３００ａ、３０１ａと受光部３００ｂ、３０１ｂをそれぞれ備えていて、発光部３００ａと受光部３００ｂ及び発光部３０１ａと受光部３０１ｂとがボトル本体１８１を間にして互いに対向するように配置されている。すなわち、透過センサ３００の発光部３００ａと受光部３００ｂは、ボトル本体１８１を挟み込むようにしてトナー排出口１８１ａの近傍に配置されている。透過センサ３０１の発光部３０１ａと受光部３０１ｂは、透過センサ３００よりもトナー搬送方向上流側でボトル本体１８１を挟み込むようにして配置されている。
【００３７】
これら透過センサ３００、３０１の発光部３００ａ、３０１ａと受光部３００ｂ、３０１ｂは、図７に示すように、制御手段３１０にそれぞれ信号線によって接続されている。制御手段３１０は、演算部、記憶部などを備えたコンピュータで構成されていて、発光部３００ａ、３０１ａを所定間隔で発光させて検知光を照射させるとともに、受光部３００ｂ、３０１ｂで検知光を受光すると、その値の変化に応じてトナーの有無を判定するように構成されている。すなわち、制御手段３１０は、受光部３００ｂ、３０１ｂが検知光を検知しないでロー信号を出力する場合には、「トナー有り」と判定し、受光部３００ｂ、３０１ｂが検知光を検知してハイ信号を出力する場合には、「トナー無し」と判定する。制御手段３１０には、トナーニアエンドとトナーエンドをユーザーに通知するための通知手段４００、４０１が信号線によってそれぞれ接続されている。
【００３８】
本形態において、検知手段には透過センサ３００、３０１を用いているので、ボトル本体１８１全体を光透過部（被検知部）となるように透明な材質で形成している。しかし、ボトル全体１８１を透明な材質で形成して光透過部とする必要はなく、少なくとも、透過センサ３００の発光部３００ａと受光部３００ｂ及び透過センサ３０１の発光部３０１ａと受光部３０１ｂと対向するボトル本体１８１の部分、あるいは、透過センサ３００と透過センサ３０１が配置されるボトル本体１８１の範囲の部分だけを透明に形成して光透過部としてもよい。ただ、透明な部分と透明でない部分を１つのボトル本体１８１に形成するのは製造上煩雑になるので、その点を考慮すると、ボトル本体１８１全体を透明体として形成するのが好ましい。なお、本形態でいう透明とは、光の透過率が１００％に限定されるものではなく、少なくとも各発光部からの検知光が各受光部に到達し、検知光が完全に到達しない場合よりも高い出力（ハイ信号）を各受光部が出力可能な透過率までが透明の概念に含まれる。つまり、光透過部とは透明から半透明までを含むものである。
【００３９】
本形態において、透過センサ３０１の発光部３０１ａから検知光を透過する光透過部（被検知部）となる透明部１８１ｄは、ボトル肩部１８１ｃとボトルギヤ１８９の間に形成されていて、この間において、トナー排出口１８１ａ内のトナーＴを透過センサ３０１で検知可能にしている。螺旋溝１８２が形成されたボトル本体１８１部分も透明な円筒形状であって、螺旋溝１８２の端部１８２Ａよりもトナー搬送方向上流側に透過センサ３００の発光部３００ａと受光部３００ｂを配置されている。
ボトル肩部１８１ｃは円筒形状であり、円筒形状の部位に透明部１８１ｄを設けている。発光部３０１ａと受光部３０１ｂは、この円筒形状部位に設けた透明部１８１ｄに対して検知光が垂直に透過して受光するように配置されている。このため、ボトル本体１８１が回転駆動した場合でも、発光部３０１ａから受光部３０１ｂまでのセンサ光経路が常に一様になるので、回転するボトル本体１８１内のトナーＴを検知することができる。無論透過センサ３００の発光部３００ａと受光部３００ｂも透明な筒状のボトル本体１８１を間にして互いに対向するように配置されているので、ボトル本体１８１が回転駆動した場合でも、発光部３００ａから受光部３００ｂまでのセンサ光経路が常に一様になるので、回転するボトル本体１８１内のトナーＴを検知することができる。
【００４０】
このような構成における制御手段３１０によるトナーニアエンドとトナーエンドの判定処理について図１３のフローチャートを中心に説明する。
制御手段３１０は、ステップＳＰ１において所定間隔で発光部３００ａ、３０１ａから検知光を照射し、ステップＳＰ２において受光部３００ｂ、３０１ｂからの出力を受け、トナーＴの有無を判定する。図６に示すように、ボトル本体１８１内にトナーＴが十分に入っている場合には、トナー排出口１８１ａ付近や螺旋溝１８２の端部１８２ａの近傍にはトナーＴが存在する。このため、透過センサ３００、３０１の発光部３００ａ、３０１ａから照射される検知光は、それぞれトナーＴによって遮られて受光部３００ｂ、３０１ｂには届かないため、制御手段３１０は、「トナー有り」と判定する。
すなわち、ステップＳＰ３において受光部３００ｂからの出力値はハイ信号ではなく、ステップＳＰ５において受光部３０１ｂからの出力値もハイ信号では無い場合には、次の検知時期までは待機状態となり、所定間隔毎に判定処理が繰り返される。この場合、通知手段４００，４０１による通知は実行されない。
【００４１】
トナーＴの消費が進むと、トナー排出口１８１ａの反対側となるボトル本体１８１内ではトナーが無くなっていき、図８に示すように、トナー排出口１８１ａ近傍（透過センサ３０１による検知範囲）にはトナーＴがあり、トナー排出口１８１ａよりもトナー搬送方向上流側に位置するボトル本体１８１内にトナーが無い状態となる。このような状態になると、発光部３００ａから照射された検知光は受光部３００ｂに届き、受光部３００ｂからの出力値がロー信号からハイ信号へ変化する。このため、制御手段３１０はステップＳＰ３において「トナー無し」と判定する。これに対しトナー排出口１８１近傍の透過センサ３０１では、検知光がトナーＴによって遮られるため、制御手段３１０は「トナー有り」と判定する。例えば、透過センサ３００の受光部３００ｂからの出力により制御手段３１０がトナーなしと判断した場合を、トナーニアエンド判定とすると、制御手段３１０はステップＳＰ４に進んで通知手段４００を作動してユーザーにトナーニアエンドであることを通知することで、実際のトナー残量に即したトナーニアエンドの通知をすることができる。
【００４２】
トナーＴの消費が更に進み、図９に示すように、ボトル本体１８１内のトナーＴがなくなると、透過センサ３００だけではく、トナー排出口１８１ａ近傍の透過センサ３０１の発光部３０１ａから照射された検知光は受光部３０１ｂに届き、受光部３０１ｂからの出力値もロー信号からハイ信号へと変化する。このため、制御手段３１０はステップＳＰ５において「トナー無し」と判定する。例えば、透過センサ３０１の受光部３０１ｂからの出力により制御手段３１０が「トナーなし」と判断した場合をトナーエンド判定とすると、制御手段３１０は、ステップＳＰ６において、通知手段４０１を作動してユーザーにトナーエンドであることを通知することで、トナーエンドの検知と通知をユーザーに確実に行える。
【００４３】
このように、複数の透過センサ３００、３０１をボトル本体１８１のトナー搬送方向において上流側と下流側に配置すると、一方の透過センサ３００によりトナー排出口１８１ａよりもトナー搬送方向上流側のトナー有無を判定することでトナーのニアエンドを検知することが出来るとともに、他方の透過センサ３０１によりトナーボトル１８０のトナー排出口１８１ａ近傍のトナー有無を判定することでトナーエンドを検知することができる。このため、ボトル本体１８１内のトナーの有無を、従来構成に比べて精度良く検知することができるので、トナー残量がある場合のトナーエンドを検知するという誤検知を防止することができるとともに、実際の残量に即したトナーニアエンドの検知と通知をすることができる。
【００４４】
また、本形態では、透過センサ３０１は、ボトル肩部１８１ｃとボトルギヤ１８９とに挟まれる位置でトナー残量検知をしている。この位置でトナー残量検知を行なうと、ボトル肩部１８１ｃで持ち上げた後にトナー排出口１８１ａに向けて流れ込むトナーＴの有無を検知することができる。つまり、ボトル肩部１８１ｃで持ち上がらなかった数ｇのトナーＴがトナーボトル１８０内に残っていたとしても、トナーエンド検知を精度良く行うことができる。
すなわち、ボトル肩部１８１ｃよりもトナー搬送方向上流側（図中右側）に、透過センサ３０１が設けられていたとすると、ボトル肩部１８１ｃで持ち上がらなかった数ｇのトナーがトナーボトル１８０内に残っていた場合に、実際にはトナーエンドである。しかし、透過センサ３００によるトナーニアエンド或いは透過センサ３０１により「トナー有り」と判断して誤検知するおそれがある。しかし、ボトル肩部１８１ｃとボトルギヤ１８９とに挟まれる位置でトナー残量を検知するように透過センサ３０１を配置することで、ボトル本体１８１内の死角に相当する部分の．残トナーによる誤検知のリスクを回避することができ、より精度の良くトナーエンドを検知することができる。
【００４５】
透過センサ３００、３０１の配置については、トナーエンド検知用の透過センサ３０１は、ボトル本体１８１内のトナー残量が出来るだけ少ない状態でトナーエンド検知するために、できうる限りトナー排出口１８１ａ寄りに設置するのが望ましい。またトナーニアエンド検知用の透過センサ３００の配置については、透過センサ３０１よりもトナー搬送方向上流に設置されることが必須である。ただ、トナー排出口１８１ａからどのくらいの距離（位置）に設置するかは、狙いのトナーニアエンド残量によって変更することができる。設置箇所が透過センサ３０１から離れるに従って、より残量が多い状態でのトナーニアエンド検知が可能となるため、トナーボトル１８０のトナー充填量、使用する画像形成装置、トナーボトル１８０の大きさなどの条件によって適宜変更することができる。
【００４６】
例えば、ボトル本体１８１の外径φ６３ｍｍ、螺旋ピッチ４０ｍｍのトナーボトル１８０の場合（Ａｐ／Ａｔのボトル想定）、トナーニアエンド残量の狙いを３０ｇとすると、３０ｇの時点でトナー排出口１８１ａから２２０ｍｍの位置でトナーが無くなることが検知できたため、この位置にトナーニアエンド検知用の透過センサ３０１を配置すると良い。
【００４７】
トナー検知において、透過センサ３０１は、できる限りトナー排出口１８１ａ寄りとなり、キャップ１８３側で検知する方が検知精度を高められるので望ましい。しかし、装置本体８１には、キャップ１８３の底部を挟み込んで保持するロック機構が設置されることがあり、装置本体８１側の構成が過密となって透過センサ３０１の設置スペースを取り難い。一方で、透明な樹脂材としてＰＥＴ材（ポリエチレンテレフタラート）を用いてボトル本体１８１を形成した場合、ボトル本体１８１側に光透過部（被検知部）を設けようとすると、ボトル肩部１８１ｃで持ち上げたトナーＴを、トナー排出口１８１ａを通過してキャップ部１８３まで流し込む。このため、ボトル肩部１８１ｃから回転摺動部（トナー排出口１８１ｃ）までの距離を短くしたい要求がある。また、ボトル本体１８１を回転させる駆動力を装置本体８１側から受けるためのボトルギヤ１８９をボトル本体１８１に形成しているため、ボトル肩部１８１ｃとボトルギヤ１８９とに挟まれる位置（光透過部の位置）は長手方向の距離が短い（狭い）領域となり、装置本体８１側の透過センサ３０１との位置合わせに精度が要求される。
【００４８】
これを解決するため、ＰＥＴ製のボトル本体１８１側のキャップ部１８３に支持される被支持部の近傍に透過部１８１ｄを設けている。このようにキャップ部１８３の位置が決まることで、ＰＥＴ製のボトル本体１８１のトナー排出口１８１ａの先端は、キャップ部１８３に回転摺動可能に支持される構成になるので、ボトル肩部１８１ｃとボトルギヤ１８９とに挟まれる位置（光透過部の位置）と装置本体８１側に透過センサ３０１を設置している位置（検知位置）との位置合わせ（位置精度）がよくなる。そして装置本体８１側の必須構成（ロック機構など）とレイアウトでバッティングせず、トナー検知精度を維持することができる。なお、ボトル本体１８１の材質は、ＰＥＴ材に限定されるものではない。
【００４９】
図１０は、上述の２組の透過センサ３００、３０１以外に、ボトル本体１８１内のトナーＴを検知する発光部３０２ａと受光部３０２ｂを有する検知手段となる透過センサ３０２を、トナー排出口１８１ａと反対側のボトル本体１８１の端部１８１ｂの外周に設置したものである。発光部３０２ａと受光部３０２ｂは、ボトル本体１８１を間において互いに対向するように装置本体８１側に配置されている。図１０においても装置本体８１の構成の記載は省略している。発光部３０２ａと受光部３０２ｂは、図７に示すように制御手段３１０に信号線を介してそれぞれ接続されている。また、透過センサ３０２を設置する場合、これに合わせて通知手段４０３も信号線を介して制御手段３１０と接続する。
ボトル本体１８１（トナーボトル１８０）の端部１８１ｂは、トナーボトル１８０の縦置き状態での放置等によって、トナーＴが押し固められた状態になることがある。このようにトナーＴが押し固められた状態で使用することを防ぐために、トナーボトル１８０を画像形成装置で使用する際にはトナーボトル１８０を往復動作するように振った上で装置本体８１にセットするようにマニュアル等でユーザーに喚起している。しかし、このセット時の往復動作によるトナー解し動作が必ずしも行なわれる訳ではなく、トナーＴが押し固められたままの状態でトナーボトル１８０がセットされてしまう可能性がある。そしてその状態のまま、画像形成装置が作動すると、押し固められた箇所が搬送されずトナーエンド時にもそのまま残ってしまう。つまり、ボトル本体１８１内にトナーＴがあるにも係らず、トナーエンドを検知することになってしまう。
【００５０】
透過センサ３０２を追加した場合の制御手段３１０の処理内容について図１４に示すフローチャートを中心に説明する。なお、図１４において、ステップＳＰ１１からＳＰ１６は、図１３に示したステップＳＰ１からＳＰ１６の処理内容と同一であるので、詳細な説明は省略する。
押し固められた箇所がない正常な状態では、透過センサ３００によってトナーニアエンドが検知された場合（ステップＳＰ１３，ＳＰ１４）、あるいは、透過センサ３０１によってトナーエンドが検知された場合（ステップＳＰ１５，ＳＰ１６）において、端部１８１ｂに設置された透過センサ３０２の発光部３０２ａから照射された検知光は、ボトル内にトナーＴが無いので受光部３０２ｂに届く。この受光部３０２ｂの出力はハイ信号になり、制御手段３１０は「トナー無し」を検知するので、制御手段３１０は「トナーなし」と判定する。
しかし、トナーＴが押し固められ端部１８１ｂにトナーＴが残っている状態のトナーボルト１８０の場合、透過センサ３００、３０１でトナーニアエンドやトナーエンドを検知した場合でも、透過センサ３０２の出力はロー信号のままであるので、制御手段３１０は「トナーあり」と判定する。
【００５１】
このような場合、図１４のステップＳＰ１４の後、あるいはステップＳＰ１６の後に、ステップＳＰ１７として受光部３０２ｂからの出力値の判定処理を追加する。図１４ではステップＳＰ１６のトナーエンドの判定処理の後に追加している。ステップＳＰ１７において出力値がハイ信号の場合には、トナーＴがボトル端部１８１ｂに無い正常な状態として、次の検知時期まで待機状態とする。しかし、ステップＳＰ１７において受光部３０２ｂからの出力値がロー信号のままの場合、制御手段３１０は、「トナー有り」と判断するため、ステップＳ１８において、通知手段４０２を作動し、ユーザーにトナーボトル１８０を取り外して再セットを促す内容を通知するようにしてもよい。
【００５２】
通知手段４０２としては、例えば、再セット時にトナーボトル１８０を往復動作して振る解し動作をすることを促す文字あるいは画像を表示可能なディスプレイ等が好ましい。無論、通知手段４０２としてはディスプレイではなく、音声発生装置を用いて音声によりトナーボトル１８０を取り出して振ることをアナウンスするようにしてもよい。
このようにトナーニアエンドやトナーエンドを透過センサ３００、３０１で検知した場合であっても、ボトル本体１８１の端部１８１ｂにトナーＴがあることを透過センサ３０２で検知した場合にはトナーボトル１８０の再セットを促すようにすることで、ボトル本体１８１の端部１８１ｂに異常にトナーＴが残った状態でのトナーニアエンドやトナーエンドの検知を回避することができ、より正確にトナーニアエンドやトナーエンドを検知することができる。つまり、トナーボトル１８０内のトナーＴの有無をより正確に検知することができるようになる。
【符号の説明】
【００５３】
８０        トナー補給装置
８１        装置本体
１８０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）    トナー収容容器
１８１                        ボトル本体（光透過部）
１８１ａ                      トナー排出口
１８１ｄ                      光透過部
１８２                        搬送部
３００，３０１、３０２        検知手段
３００ａ、３０１ａ、３０２ａ  発光部
３００ｂ、３０１ｂ、３０２ｂ  受光部
Ｔ          トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００８−１０２４７８号公報
【特許文献２】特開２００８−０６５１２８号公報
【図１】
2014202782.tif 000003
【図２】
2014202782.tif 000004
【図３】
2014202782.tif 000005
【図４】
2014202782.tif 000006
【図５】
2014202782.tif 000007
【図６】
2014202782.tif 000008
【図７】
2014202782.tif 000009
【図８】
2014202782.tif 000010
【図９】
2014202782.tif 000011
【図１０】
2014202782.tif 000012
【図１１】
2014202782.tif 000013
【図１２】
2014202782.tif 000014
【図１３】
2014202782.tif 000015
【図１４】
2014202782.tif 000016