(57)【要約】【課題】本発明の目的は、現像剤収容ユニットにおける排出される現像剤の詰まりを解消することのできる画像形成装置を提供することである。【解決手段】現像剤に圧力を与える圧力付与手段により現像剤を排出する現像剤収容ユニットにおける、排出される現像剤の詰まり状態を判定する判定手段と、前記判定手段が所定の現像剤の詰まり状態を判定することに応答して現像剤に付与される圧力が増大するように前記圧力付与手段を制御する制御手段と、を有する。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤に圧力を与える圧力付与手段により現像剤を排出する現像剤収容ユニットにおける、排出される現像剤の詰まり状態を判定する判定手段と、
前記判定手段が所定の現像剤の詰まり状態を判定することに応答して現像剤に付与される圧力が増大するように前記圧力付与手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の現像剤の詰まり状態を判定することに応答して増大させる圧力は、前記現像剤収容ユニットから排出された現像剤を収容する現像容器の隙間から現像剤が飛散する以上の圧力であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記圧力付与手段は、回転駆動を受ける駆動部と、前記駆動部が受ける駆動力によって伸縮するポンプ部と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、所定の現像剤の詰まり状態が判定された場合に、該判定がなされる前よりも速い速度の回転駆動を前記駆動部に与えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、現像剤の詰まり状態が判定された場合に、該判定がなされる前よりも大きなストローク量で前記ポンプ部を伸縮させることを特徴とする請求項３又は請求項４に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、現像剤収容ユニットから現像剤を補給される、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体に対して現像剤を供給して前記静電潜像を現像する。その後、現像によって感光体に形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によって定着させる。
【０００３】
このような画像形成装置では、画像形成に伴い消費された現像剤を、現像剤収容ユニットから補給される構成となっている。現像剤収容ユニットから現像剤を補給する構成において、現像剤収容ユニットからの現像剤補給量がバラついてしまうと、現像容器への補給量不足による画像白抜けや補給量過多による現像容器内でのパッキングが発生する恐れがある。そのため、現像剤の均一補給が求められている。
【０００４】
この課題を解決する為に、特許文献１に記載の装置では、現像剤収容ユニットに蛇腹状のポンプを設け、このポンプを画像形成装置側から入力された駆動力により、排出口を介した吸気動作と排気動作を交互に繰り返し切り替わるように構成している。従って、現像剤を十分に解すことが可能となり、安定した現像剤の排出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５６８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構成をとった場合でも、現像剤収容ユニット内での現像剤の凝集が解消されず、現像剤が排出口に詰まることがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、現像剤収容ユニットにおける排出される現像剤の詰まりを解消することのできる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、現像剤に圧力を与える圧力付与手段により現像剤を排出する現像剤収容ユニットにおける、排出される現像剤の詰まり状態を判定する判定手段と、前記判定手段が所定の現像剤の詰まり状態を判定することに応答して現像剤に付与される圧力が増大するように前記圧力付与手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤収容ユニットにおける排出される現像剤の詰まりを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の全体の構成を示す説明図
【図２】画像形成装置のブロック図
【図３】（ａ）は画像形成装置の要部断面図、（ｂ）はトナー補給装置の側面図、（ｃ）はトナー補給装置の上視図
【図４】（ａ）はトナーボトルのポンプ部が使用上最大限伸張された状態の断面図、（ｂ）はトナーボトルのポンプ部が使用上最大限収縮された状態の断面図、（ｃ）は（ａ）を上方向から見た図、（ｄ）は（ｂ）を上方向から見た図
【図５】トナー搬送路の説明図
【図６】第１実施形態におけるトナー補給動作のフローチャート
【図７】トナーボトルの回転速度とポンプ部の圧力の関係を示すグラフ
【図８】トナーボトルの回転速度とトナー排出量の関係を示すグラフ
【図９】ポンプ部の圧力とトナー飛散の関係を示す表図
【図１０】（ａ）はポンプ部が第１のストローク量で最大限伸張された状態の側面図、（ｂ）はポンプ部が第１のストローク量で最大限収縮された状態の側面図、（ｃ）はポンプ部が第２のストローク量で最大限伸張された状態の側面図、（ｄ）はポンプ部が第２のストローク量で最大限収縮された状態の側面図
【図１１】第２実施形態におけるトナー補給動作のフローチャート
【図１２】ポンプ部のストローク量とポンプ部の圧力の関係を示すグラフ
【図１３】ポンプ部のストローク量とトナー排出量の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
まず図１及び図３（ａ）を用いて、画像形成装置の画像形成動作について説明する。図１は第１実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。図３（ａ）は画像形成装置の要部断面図である。
【００１３】
この画像形成装置は、感光ドラム１と、帯電部２と、像露光部（不図示）と、現像器３と、転写部４と、定着装置５と、回収機構Ａと、トナー補給装置を備えている。感光ドラム１は、例えば有機感光体よりなる。帯電部２は、感光ドラム１を、例えば帯電ローラ等によって一様に帯電する。像露光部は、一様に帯電した感光ドラム１に対して、画像信号処理部１０９の画像情報に基づいて、例えばレーザ装置（レーザスキャナ）１０８からレーザ光を放射し、ポリゴンミラーおよび反射ミラー(図示せず)を介して露光を行うことにより静電荷像を形成する。現像器３は、トナー（現像剤）を収容する現像容器を備え、感光ドラム１に形成された静電荷像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する。転写部４は、感光ドラム１に形成されたトナー像を、例えば紙などの転写材に転写させる。定着装置５は、転写材の表面に転写されたトナー像を定着させる。回収機構Ａは、転写材に転写されずに感光ドラム１上に残った残現像剤を回収する。トナー補給装置については後述する。
【００１４】
また、静電潜像がなされた、感光ドラム１へのトナー（現像剤）の現像は、現像スリーブ８に印加している現像バイアスによる、感光ドラム１と現像スリーブ８の電位差でトナーが飛翔する。このトナーの飛翔を現像と言う。現像バイアスは、不図示の高圧印加基板から所定の出力が現像スリーブ８に印加され、ここではＡＣバイアスとＤＣバイアスを重畳させている。
【００１５】
次に図２を用いて、本実施形態に係る画像形成装置の制御部の構成について説明する。図２に示すように、ＣＰＵ１００には、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、表示部１０３、画像信号処理部１０９、駆動制御部１１０、センサ検知部１１１などが接続されている。
【００１６】
ＣＰＵ１００は制御装置（制御手段）であり、各種の演算処理などを行う。またＲＯＭ１０１には、画像形成のための各種の制御プログラムが格納されている。またＲＡＭ１０２には、制御プログラム実行中の各種データ等を一時的に格納する。また表示部１０３には、画像形成装置の動作状態や操作メッセージ、或いはトナーエンド状態やニアエンド状態である旨などを表示する。
【００１７】
センサ検知部１１１は、搬送路内トナーセンサ１４、現像器内トナーセンサ１６から出力される出力電圧に基づいて、トナー搬送路６０内、現像器３内のトナー残量を検知する。
【００１８】
駆動制御部１１０は、現像器３、トナー搬送路６０、トナーボトル５０に駆動ギア（不図示）を介して回転力を付与する駆動源としてのメインモータ１１２、搬送路モータ１１３、ボトルモータ１１４を制御する。
【００１９】
画像信号処理部１０９は、画像データ取込部１０４と接続され、画像データ取込部１０４から取り込まれた画像データをビデオ信号に変換する。そして、このビデオ信号をレーザ駆動パルスに変換してレーザ装置１０８に送信する。
【００２０】
画像データ取込部１０４は、複製機能などに用いられるスキャナ１０５、外部機器が出力する画像データを受信するプリンタインターフェース１０６、電話回線網から画像データを受信するモデム１０７から構成されている。画像データ取込部１０４はこれらによって画像データを画像形成装置に取り込む。
【００２１】
次に図３及び図４を用いて、前記画像形成装置におけるトナー補給装置について説明する。図３（ａ）は画像形成装置の要部断面図、図３（ｂ）はトナー補給装置の側面図、図３（ｃ）はトナー補給装置の上視図である。
【００２２】
図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、現像器３にトナーを補給するためのトナー補給装置は、トナーボトル５０を回転可能に支持するトナーボトル装着部９と、駆動することによりトナーボトル５０のトナー収容部のみを回転させるトナーボトル駆動機構（回転駆動機構）１０と、トナーボトル５０から排出されたトナーを現像器３に搬送するトナー搬送路６０と、により構成されている。トナーボトル５０は、トナーボトル装着部９に着脱可能とされている。トナーボトル５０は、トナーに圧力を与える圧力付与手段によりトナーを排出する現像剤収容ユニットである。ここで、圧力付与手段は、回転駆動を受ける駆動部（ギア部５３）と、前記駆動部が受ける駆動力によって伸縮するポンプ部５１と、を有する。
【００２３】
円筒状のトナーボトル５０においては、図４に示すようにトナーを収容するトナー収容部（現像剤収容部）とトナーを排出する排出口を備えたトナー排出部（現像剤排出部）に分けられる。トナー収容部の内周面には、螺旋状の突起５０Ａが当該トナーボトル５０の内方に突出して形成され、この突起５０Ａと回転駆動によりトナーはトナー収容部からトナー排出部へ案内される。
【００２４】
次に、往復動に伴いその容積が可変なポンプ部（往復動可能なポンプ部）５１について同様に図４を用いて説明する。ここで、図４（ａ）はトナーボトルのポンプ部が使用上最大限伸張された状態の断面図であり、図４（ｂ）はトナーボトルのポンプ部が使用上最大限収縮された状態の断面図である。同様に、図４（ｃ）は図４（ａ）を上方向から見た図であり、図４（ｄ）は図４（ｂ）を上方向から見た図である。
【００２５】
本実施形態に係るトナーボトル５０のポンプ部５１は、排出口５２を介して吸気動作と排気動作を交互に行わせる吸排気機構として機能する。言い換えると、ポンプ部５１は、排出口５２を通してトナーボトル５０の内部に向かう気流とトナーボトル５０から外部に向かう気流を交互に繰り返し発生させる気流発生機構として機能する。
【００２６】
ポンプ部５１は、円筒部５７の回転方向へ自らが回転することがないように設けられている。そして、本実施形態では、ポンプ部５１として、往復動に伴いその容積が可変な樹脂製の容積可変型ポンプ部（蛇腹状ポンプ）を採用している。具体的には、図４に示すように、蛇腹状のポンプを採用しており、「山折り」部と「谷折り」部が周期的に交互に複数形成されている。従って、このポンプ部５１は、トナーボトル駆動機構１０から受けた駆動力により、圧縮、伸張を交互に繰り返し行う（伸縮する）ことができる。なお、本実施形態では、ポンプ部５１の伸縮時の容積変化量は、１７ｃｍ３に設定されている。
【００２７】
このようなポンプ部５１を採用することにより、トナーボトル５０の容積を可変させるとともに、所定の周期で交互に繰り返し変化させることができる。即ち、図４（ａ）に示すようにポンプ部５１が伸びた場合には容積が大きくなり、一番伸びた場合に最大容積となる。逆に、図４（ｂ）に示すようにポンプ部５１が縮んだ場合には容積は小さくなり、一番縮んだ場合に最小容積となる。このように、ポンプ部５１の伸縮に伴いトナーボトル５０の容積が変化する構成となっている。その結果、小径（直径が約２ｍｍ）の排出口５２から現像剤を効率良く、排出させることが可能となる。
【００２８】
次に、トナーボトル５０の駆動変換機構（駆動変換部）について説明する。なお、本実施形態では、駆動変換機構の例としてカム機構を用いた場合について説明する。
【００２９】
トナーボトル５０には、ギア部５３が受けたトナー収容部を回転させるための回転駆動力を、ポンプ部５１を往復動させる方向の力へ変換する駆動変換機構（駆動変換部）として機能するカム機構が設けられている。
【００３０】
つまり、本実施例では、トナー収容部の回転とポンプ部５１の往復動するための駆動力を１つの駆動部（ギア部５３）で受ける構成としつつ、ギア部５３が受けた回転駆動力を、トナーボトル５０側で往復動力へ変換する構成としている。
【００３１】
これは、トナーボトル５０に駆動部を２つ別々に設ける場合に比して、トナーボトル５０の駆動入力機構の構成を簡易化できるからである。
【００３２】
回転駆動力をポンプ部５１の往復動力に変換するために介する部材としては往復動部材（駆動伝達部材）５４を用いている。具体的には、トナーボトル駆動機構１０から回転駆動を受けた駆動部（ギア部５３）と、一体となっている全周に溝が設けられているカム溝５５が回転する。
【００３３】
このカム溝５５には、往復動部材５４から一部が突出した係合突起（往復部材係合突起、駆動伝達部材係合突起）５６がカム溝５５に係合している。なお、本例では、この往復動部材５４は図４に示すように、円筒部５７の回転方向へ自らが回転することがないように（ガタ程度は許容する）に固定している。このように回転方向が規制されることで、カム溝５５の溝に沿って往復動するように規制されている。さらに、係合突起５６はカム溝５５に複数係合するように設けられている。具体的には、円筒部５７の外周面に２つの係合突起５６が約１８０°対向するように設けられている。
【００３４】
ここで、係合突起５６の配置個数については、少なくとも１つ設けられていれば構わない。但し、ポンプ部５１の伸縮時の抗力により駆動変換機構等にモーメントが発生し、スムーズな往復動が行われない恐れがあるため、カム溝５５形状との関係が破綻しないよう複数個設けるのが好ましい。
【００３５】
つまり、トナーボトル駆動機構１０から入力された回転駆動力でカム溝５５が回転することで、カム溝５５に沿って係合突起５６が往復動作をすることで、ポンプ部５１が伸張した状態（図４（ａ））とポンプ部５１が収縮した状態（図４（ｂ））を交互に繰り返すことで、トナーボトル５０の容積可変を達成することができる。
【００３６】
次に図５を用いてトナー搬送路６０の構成について説明する。
【００３７】
図５はトナー搬送路６０を横方向側から見た図と断面方向から見た図である。トナー搬送路６０にはトナーボトル５０の排出口５２と連結しているトナー搬送路供給口６１を備えている。また、トナー搬送路６０内部には現像器３へトナーを搬送する為の現像剤搬送手段（以下、トナー搬送スクリュー）１３が設けられている。
【００３８】
次に、現像剤補給手段と残量検知手段について説明する。
【００３９】
トナー搬送路６０には、当該トナー搬送路内におけるトナーの量を検知するための残量検知手段（以下、トナーセンサ）１４が設けられている。本例に使われるトナーセンサ１４は、透磁率センサを用いたトナー残量検知システムである。透磁率センサは、センサ検知可能領域内のトナー中に含まれる磁性体の透磁率に応じたセンサ出力電圧を出力し、このセンサ出力電圧が基準電圧を越えたときをトナー「有」としてトナー量検知を行う。このトナーセンサ１４はトナー搬送路６０におけるトナーの量から得られる信号値に基づいて、トナーボトル５０からトナー搬送路６０への補給指令信号および補給停止信号を発するものである。
【００４０】
トナーボトル６には前述したトナーボトル駆動機構（回転駆動機構）１０が設けられており、該トナーボトル駆動機構１０が回転することでトナーボトル６を回転させ、トナーボトル６からトナー搬送路６０へトナーが排出される。一定時間、トナーボトル５０を回転させ、トナーボトル５０からのトナー供給を行っても、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りにならなかった時、ボトル空とし、画像形成動作は継続させるもののユーザに対してはトナーボトル５０内残量ゼロの旨、警告を促す。
【００４１】
トナー搬送路６０には前述したトナー搬送スクリュー（現像剤補給手段）１３が設けられている。現像器３内に配置してあるトナーセンサ１６が現像器内トナー無しを検知した時、該トナー搬送スクリュー１３を回転させ、トナー搬送路６０からトナーを現像器３へ供給する。
【００４２】
ボトル空検知後、一定時間、トナー搬送スクリュー１３を回転させ、トナー搬送路６０からトナー供給を行っても、現像器３内トナーセンサ１６がトナー有りにならなかった時、トナーＥｎｄとし、画像形成動作を禁止させ、ユーザに対してはトナーボトル５０交換を促す。
【００４３】
搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りと検知すれば、トナーボトル５０からトナー搬送路６０へのトナー供給を停止させ、また、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りと判断すれば、トナー搬送路６０から現像器３へのトナー補給をそれぞれ停止させる。同様に、搬送路内トナーセンサ１４がトナー無しと検知すれば、トナーボトル５０からトナー搬送路６０へのトナー供給、トナー搬送路６０から現像器３へのトナー補給をそれぞれ開始させる。
【００４４】
次に本実施形態におけるトナー補給制御について、図６のフローチャートを用いて説明する。ＣＰＵ１００は、前述したように、各種の演算処理などを行う制御装置（制御手段）である。ＣＰＵ１００は、トナーボトル５０における、排出される現像剤の詰まり状態を判定する判定手段を兼ねている。すなわち、ＣＰＵ１００は、排出口の現像剤詰まりの発生有無を判定する。さらにＣＰＵ１００は、所定の現像剤の詰まり状態を判定することに応答して現像剤に付与される圧力が増大するように前記圧力付与手段を制御する。ここで、ＣＰＵ１００は、排出口の現像剤詰まり有りと判定した場合、現像剤に付与される圧力が増大するように通常時の第一の圧力よりも大きい第二の圧力でポンプ部を駆動（ポンピング）させ、現像剤詰まりを解消する。ここでは、ポンプ部を駆動する圧力として、トナーボトルの回転速度を用いている。以下、詳しく説明する。
【００４５】
通常、画像形成動作を行い、現像器３内のトナーが消費され、現像器内トナーセンサ１６がトナー無しを検知する（Ｓ００１）。
【００４６】
この時、トナー搬送路６０内部のトナーセンサ（例えば透磁率センサ）１４がトナー有りを検知していた時（Ｓ００２，Ｙｅｓ）、トナー搬送路６０に対してトナーの供給命令を行い、トナー搬送路６０内のトナー搬送スクリュー１３を回転させ、現像器３へトナーを供給する。
【００４７】
この時、現像器３へのトナー供給により、トナー搬送路６０内部のトナーセンサ１４がトナー無しを検知した時、トナーボトル補給動作を開始する（Ｓ００３）。トナーボトル５０の回転速度を第１の回転速度（ここでは４４ｒｐｍ）に設定し（Ｓ００４）、トナーボトル５０を回転させ（Ｓ００５）、トナーボトル５０からトナー搬送路６０へトナーを供給する。本実施形態においては、デフォルトのトナーボトルの回転速度（第１の回転速度）を４４ｒｐｍに設定している。
【００４８】
トナーボトル５０からのトナー供給を行い、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りになった時（Ｓ００６，Ｙｅｓ）、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りかどうかを確認し、トナー有りを検知した場合（Ｓ０１２，Ｙｅｓ）、トナー搬送路６０から現像器３へのトナー補給をそれぞれ停止させ、トナー補給動作を終了する。
【００４９】
この時、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りを検知しなかった場合（Ｓ０１２，Ｎｏ）、再度トナーボトル５０を回転させ、トナー補給を行う。
【００５０】
この時、トナーボトル５０を回転させ、トナーボトル５０からのトナー供給を行っても、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りを検知しなかった時（Ｓ００６，Ｎｏ）、トナー搬送路内トナー無し回数を計測し（Ｓ００７）、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー無し検知を１０回連続で検知したか確認する（Ｓ００８）。
【００５１】
ここで、トナー搬送路内トナーセンサ１４のトナー無し検知回数が１０回連続未満の場合（Ｓ００８，Ｙｅｓ）、再度トナーボトル５０を回転させ（Ｓ００５）、トナーボトル５０からのトナー供給を行う。一方、トナー搬送路内トナーセンサ１４のトナー無し検知回数が１０回以上連続している場合（Ｓ００８，Ｎｏ）、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まっていると判定し、トナーボトル５０の回転速度を前記第１の回転速度より速い第２の回転速度（ここでは９５ｒｐｍ）に変更し（Ｓ００９）、トナー詰まり解消モードに入る。すなわち、ＣＰＵ１００は、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まっていると判定した場合に、該判定がなされる前よりも速い速度の回転駆動を駆動部（ギア部５３）に与える。これにより、該判定がなされる前よりも速い速度（第２の回転速度）でトナーボトル５０が回転される。
【００５２】
第２の回転速度でトナーボトル５０を回転させ（Ｓ０１０）、トナーボトル５０からトナー搬送路６０へトナーを供給する。トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー無しを検知した時（Ｓ０１１，Ｎｏ）、トナーボトル５０の排出口５２のトナー詰まりが解消されていないと判定し、再度第２の回転速度でトナーボトル５０を回転させる（Ｓ０１０）。
【００５３】
この時、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りを検知した時（Ｓ０１１，Ｙｅｓ）、トナーボトル５０の排出口５２のトナー詰まりが解消したと判定する。そして、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りかどうかを確認する（Ｓ０１２）。
【００５４】
ここで現像器内トナーセンサ１６がトナー有りを検知した場合（Ｓ０１２，Ｙｅｓ）、トナー搬送路６０から現像器３へのトナー補給をそれぞれ停止させ、トナー補給動作を終了する。一方、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りを検知しなかった場合（Ｓ０１２，Ｎｏ）、トナーボトル５０の回転速度を前記第１の回転速度（４４ｒｐｍ）に設定し（Ｓ００４）、再度トナーボトル５０を回転させ、トナー補給を行う。
【００５５】
ここで図７を用いて、トナーボトル５０のポンプ圧力とトナーボトルの回転速度の関係について説明する。図７に、トナーボトル５０のポンプ圧力とトナーボトルの回転速度の関係を示したグラフを提示する。
【００５６】
トナーボトル５０の排出口５２に凝集したトナーが詰まった場合、トナー詰まりを解消する為に、現像器３の隙間からトナーが飛散する領域までポンプ圧力をあげる必要があるが、前述したトナー補給動作では、通常時の第１の回転速度より速い第２の回転速度でポンプ部を駆動し、トナー詰まりを解消するようにしている。
【００５７】
本実施形態のポンプ部５１を有するトナーボトル５０においては、ギア部５３が受けた回転駆動力を、トナーボトル５０側で往復動力へ変換する構成である。このため、トナーボトル５０の回転速度を上げるとポンプ部５１の伸縮動作の速度も上がり、直前の伸縮動作で上昇した圧力が下がりきる前に次の伸縮動作が開始されるため、トナーボトル５０の回転速度に比例してポンプ圧力が上がる。
【００５８】
一方、トナーボトル５０からのトナー排出量はトナーボトル１回転で排出部に送られるトナー量によって決まるため、トナーボトル５０の回転速度を上げてポンプ圧力を強くしてもボトル１回転で送られたトナー量以上のトナーが排出されることはない。
【００５９】
図８に、トナーボトル５０の回転速度とトナー排出量の関係を示したグラフを提示する。
【００６０】
トナーボトル５０の回転速度を上げても、所定の回転数（本実施例においては６０ｒｐｍ）をピークとしてそれ以降の伸縮動作1回あたりのトナー排出量は低下する。これは、トナー排出後の再充填の時間が短くなるためである。このため、トナーボトル５０の排出口５２のトナー詰まりを解消するために回転数を上げてポンプ圧力を上げても、一定時間辺りのトナー排出量はそれほど上昇しないため、トナー搬送路６０内でトナーが詰まることはない。
【００６１】
図９にポンプ圧力とトナー飛散の関係を示した表を提示する。
【００６２】
本実施例の構成においては、図９に示したように、現像器３の隙間からトナーが飛散するには所定以上（ここでは１０ｋＰａ以上）のポンプ圧力を加える必要がある。図７に示したトナーボトルのポンプ圧力とトナーボトルの回転速度の関係から、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まった場合、１０ｋＰａのポンプ圧力を加える為に、第２の回転速度を９５ｒｐｍに設定している。
【００６３】
ここで、ポンプ圧力を１０ｋＰａ以上とすることでトナーボトル５０の排出口５２におけるトナーの詰まりを解消すると、一時的に１０ｋＰａ以上の圧力が現像器３内部に加わる。そのため現像器３の隙間からトナーが飛散する恐れがある。しかし、トナーボトルから現像器３までのトナー供給路は完全に密閉されてはいないので、トナーの詰まりが発生していない場合にポンプ圧を１０ｋＰａ以上にした場合と比較すると、到達圧力や圧力の上昇速度は緩和されるため、現像器３からのトナー飛散は発生しにくい。さらに、ポンプ圧力を上昇させる機会をトナーの詰まりを解消する場合に限定することで、トナー飛散が発生する可能性を最低限に抑えることができる。
【００６４】
以上説明したように、本実施例では、通常補給時は、現像器３の隙間からトナー飛散を防止しつつ、トナーボトル５０の１ポンプ当たりのトナーの補給量が所定量（ここでは２ｇ）となるように、第１の圧力として、トナーボトルの回転速度を第１の回転速度（ここでは４４ｒｐｍ）に設定している。そして、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まった場合、第１の圧力より高い第２の圧力として、第１の回転速度より速い第２の回転速度（ここでは９５ｒｐｍ）に変更して１０ｋＰａのポンプ圧力を加えている。これにより、通常補給時にトナーを飛散させることなく、排出口にトナーが詰まった場合に、そのトナー詰まりを解消することができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、トナーの詰まりが発生した場合にトナーボトルの回転速度を第１の回転速度（４４ｒｐｍ）から第２の回転速度（９５ｒｐｍ）に変更したが、これに限定されるものではない。例えば、第１の回転速度から第２の回転速度までを更に細かく段階的に変更するようにしても良い。これにより、トナーの詰まりが軽微である場合に、必要最低限の圧力上昇で詰まりを解消する事が可能となる。
【００６６】
また、本実施形態では、トナーボトル５０の１ポンプ当たりのトナーの補給量が２ｇとなるようにトナーボトル５０の回転速度を４４ｒｐｍにして補給制御を行っているが、これは必要に応じて適宜設定されるべきものであり、これに限定されるものではない。
【００６７】
〔第２実施形態〕
前述した第１実施形態では、トナーボトル５０の回転速度を可変することで通常補給時とトナー詰まり時のポンプ圧力を可変し、通常補給時にトナー飛散させることなく、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まった場合のみ、現像器３の隙間からトナーが飛散するポンプ圧力に変更して、排出口５２のトナー詰まりを解消した。これに対し、第２実施形態では、複数のカム溝５５を設け、通常補給時とトナー詰まり時とで往復部材の係合突起５６の通るカム溝５５を変更することにより、ポンプ圧力を可変する手段を提案する。
【００６８】
本実施形態における画像形成装置全体の概略構成は、前述した第１実施形態と同様であるため、同一の機能を有する部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【００６９】
本実施形態に用いられる円筒状のトナーボトル５０においては、図１０に示すようにトナー収容部とトナー排出部に分けられる。トナー収容部の内部に内周面には、螺旋状の突起５０Ａが当該トナーボトル５０の内方に突出して形成され、この突起５０Ａと回転駆動によりトナーはトナー収容部からトナー排出部へ案内される。
【００７０】
次に、往復動に伴いその容積が可変なポンプ部（往復動可能な）５１について同様に図１０を用いて説明する。ここで、図１０（ａ）はポンプ部５１が第１のストロークでの使用上最大限伸張された状態であり、図１０（ｂ）はポンプ部５１が第１のストロークでの使用上最大限収縮された状態を示している。同様に、図１０（ｃ）はポンプ部５１が第２のストロークでの使用上最大限伸張された状態であり、図１０（ｄ）はポンプ部５１が第２のストロークでの使用上最大限収縮された状態を示している。
【００７１】
本実施形態のポンプ部５１は、排出口５２を介して吸気動作と排気動作を交互に行わせる吸排気機構として機能する。言い換えると、ポンプ部５１は、排出口５２を通してトナーボトル５０の内部に向かう気流とトナーボトル５０から外部に向かう気流を交互に繰り返し発生させる気流発生機構として機能する。
【００７２】
ポンプ部５１は、円筒部５７の回転方向へ自らが回転することがないように設けられている。そして、本実施形態では、ポンプ部５１として、往復動に伴いその容積が可変な樹脂製の容積可変型ポンプ部（蛇腹状ポンプ）を採用している。具体的には、図１０に示すように、蛇腹状のポンプを採用しており、「山折り」部と「谷折り」部が周期的に交互に複数形成されている。従って、このポンプ部５１は、トナーボトル駆動機構１０から受けた駆動力により、圧縮、伸張を交互に繰り返し行う（伸縮する）ことができる。なお、本実施形態では、ポンプ部５１の第１のストローク伸縮時の容積変化量は、１７ｃｍ３に設定されており、ポンプ部５１の第２のストローク伸縮時の容積変化量は、３５ｃｍ３に設定されている。
【００７３】
このようなポンプ部５１を採用することにより、トナーボトル５０の容積を可変させるとともに、所定の周期で交互に繰り返し変化させることができる。即ち、図１０（ａ）、図１０（ｃ）に示すようにポンプ部５１が伸びた場合には容積が大きくなり、一番伸びた場合に最大容積となる。逆に、図１０（ｂ）、図１０（ｄ）に示すようにポンプ部５１が縮んだ場合には容積は小さくなり、一番縮んだ場合に最小容積となる。このように、ポンプ部５１の伸縮に伴い容積が変化する構成となっている。その結果、小径（直径が約２ｍｍ）の排出口５２から現像剤を効率良く、排出させることが可能となる。
【００７４】
次に、トナーボトル５０の駆動変換機構（駆動変換部）について説明する。なお、本実施形態では、駆動変換機構の例としてカム機構を用いた場合について説明する。
【００７５】
回転駆動力をポンプ部５１の往復動力に変換するために介する部材としては往復動部材（駆動伝達部材）５４を用いている。具体的には、トナーボトル駆動機構１０から回転駆動を受けた駆動部（ギア部５３）と、一体となっている全周に溝が設けられているカム溝５５が回転する。このカム溝５５はポンプ部５１の伸縮量を可変する為に、第１のストローク量となるカム溝５５ａと第２のストローク量となるカム溝５５ｂが設けられている。
【００７６】
このカム溝５５には、往復動部材５４から一部が突出した係合突起（往復部材係合突起、駆動伝達部材係合突起）５６がカム溝５５に係合している。なお、本例では、この往復動部材５４は図１０に示すように、円筒部５７の回転方向へ自らが回転することがないように（ガタ程度は許容する）に固定している。このように回転方向が規制されることで、カム溝５５の溝に沿って往復動するように規制されている。さらに、係合突起５６はカム溝５５に複数係合するように設けられている。具体的には、円筒部５７の外周面に２つの係合突起５６が約１８０°対向するように設けられている。
【００７７】
ここで、係合突起５６の配置個数については、少なくとも１つ設けられていれば構わない。但し、ポンプ部５１の伸縮時の抗力により駆動変換機構等にモーメントが発生し、スムーズな往復動が行われない恐れがあるため、カム溝５５形状との関係が破綻しないよう複数個設けるのが好ましい。
【００７８】
つまり、トナーボトル駆動機構１０から入力された回転駆動力でカム溝５５が回転することで、カム溝５５に沿って係合突起５６が往復動作をすることで、ポンプ部５１が伸張した状態（図１０（ａ），図１０（ｃ））とポンプ部５１が収縮した状態（図１０（ｂ），図１０（ｄ））を交互に繰り返すことで、トナーボトル５０の容積可変を達成することができる。
【００７９】
次に本実施形態におけるトナー補給制御について、図１１のフローチャートを用いて説明する。ＣＰＵ１００は、排出口の現像剤詰まりの発生有無を判定し、排出口の現像剤詰まり有りと判定した場合、通常時の第一の圧力よりも大きい第二の圧力でポンプ部を駆動（ポンピング）させ、現像剤詰まりを解消する。ここでは、ポンプ部を駆動する圧力として、ポンプ部のストローク量を用いている。以下、詳しく説明する。
【００８０】
通常、画像形成動作を行い、現像器３内のトナーが消費され、現像器内トナーセンサ１６がトナー無しを検知する（Ｓ１０１）。
【００８１】
この時、トナー搬送路６０内部のトナーセンサ（例えば透磁率センサ）１４がトナー有りを検知していた時（Ｓ１０２，Ｙｅｓ）、トナー搬送路６０に対してトナーの供給命令を行い、トナー搬送路６０内のトナー搬送スクリュー１３を回転させ、現像器３へトナーを供給する。
【００８２】
この時、現像器３へのトナー供給により、トナー搬送路６０内部のトナーセンサ１４がトナー無しを検知した時、トナーボトル補給動作を開始する（Ｓ１０３）。トナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量を第１のストローク量に設定し（Ｓ１０４）、トナーボトル５０を回転させ（Ｓ１０５）、トナーボトル５０からトナー搬送路６０へトナーを供給する。トナーボトル５０のポンプ部５１を第１のストローク量で伸縮させる場合は、カム溝５５のうちのカム溝５５ａを用いる。トナーボトル５０を回転させ、往復動部材５４がカム溝５５ａに沿って往復動されることで、ポンプ部５１が第１のストローク量で伸縮される。本実施形態においては、トナーボトル５０のポンプ部５１の第１のストローク量を９ｍｍ、トナーボトル５０の回転速度を４４ｒｐｍに設定している。
【００８３】
トナーボトル５０からのトナー供給を行い、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りになった時（Ｓ１０６，Ｙｅｓ）、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りかどうかを確認し、トナー有りを検知した場合（Ｓ１１２，Ｙｅｓ）、トナー搬送路６０から現像器３へのトナー補給をそれぞれ停止させ、トナー補給動作を終了する。
【００８４】
この時、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りを検知しなかった場合（Ｓ１１２，Ｎｏ）、再度トナーボトル５０を回転させ、トナー補給を行う。
【００８５】
この時、トナーボトル５０を回転させ、トナーボトル５０からのトナー供給を行っても、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りを検知しなかった時（Ｓ１０６，Ｎｏ）、トナー搬送路内トナー無し回数を計測し（Ｓ１０７）、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー無し検知を１０回連続で検知したか確認する（Ｓ１０８）。
【００８６】
ここで、トナー搬送路内トナーセンサ１４のトナー無し検知回数が１０回連続未満の場合（Ｓ１０８，Ｙｅｓ）、再度トナーボトル５０を回転させ（Ｓ１０５）、トナーボトル５０からのトナー供給を行う。一方、トナー搬送路内トナーセンサ１４のトナー無し検知回数が１０回以上連続している場合（Ｓ１０８，Ｎｏ）、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まっていると判定し、トナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量を第１のストローク量より多い第２のストローク量に設定し（Ｓ１０９）、トナー詰まり解消モードに入る。すなわち、ＣＰＵ１００は、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まっていると判定した場合に、該判定がなされる前よりも大きなストローク量でポンプ部５１を伸縮させる。トナーボトル５０のポンプ部５１を第２のストローク量で伸縮させる場合は、カム溝５５のうちのカム溝５５ｂを用いる。トナーボトル５０を回転させ、往復動部材５４がカム溝５５ｂに沿って往復動されることで、ポンプ部５１が第２のストローク量で伸縮される。本実施形態においては、トナーボトル５０のポンプ部５１の第２のストローク量を１９ｍｍ、トナーボトル５０の回転速度を４４ｒｐｍに設定している。
【００８７】
第２のストローク量でトナーボトル５０を回転させ（Ｓ１１０）、トナーボトル５０からトナー搬送路６０へトナーを供給する。トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー無しを検知した時（Ｓ１１１，Ｎｏ）、トナーボトル５０の排出口５２のトナー詰まりが解消されていないと判定し、再度第２のストローク量でトナーボトル５０を回転させる（Ｓ１１０）。
【００８８】
この時、トナー搬送路内トナーセンサ１４がトナー有りを検知した時（Ｓ１１１，Ｙｅｓ）、トナーボトル５０の排出口５２のトナー詰まりが解消したと判定する。そして、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りかどうかを確認する（Ｓ１１２）。
【００８９】
ここで現像器内トナーセンサ１６がトナー有りを検知した場合（Ｓ１１２，Ｙｅｓ）、トナー搬送路６０から現像器３へのトナー補給をそれぞれ停止させ、トナー補給動作を終了する。一方、現像器内トナーセンサ１６がトナー有りを検知しなかった場合（Ｓ１１２，Ｎｏ）、トナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量を前記第１のストローク量に設定し（Ｓ１０４）、再度トナーボトル５０を回転させ、トナー補給を行う。
【００９０】
ここで図１２を用いて、トナーボトル５０のポンプ圧力とトナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量の関係について説明する。図１２に、トナーボトル５０のポンプ圧力とトナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量の関係を示したグラフを提示する。
【００９１】
トナーボトル５０の排出口５２に凝集したトナーが詰まった場合、トナー詰まりを解消する為に、現像器３の隙間からトナーが飛散する領域までポンプ圧力をあげる必要があるが、前述したトナー補給動作では、通常時の第１のストローク量より多い第２のストローク量でポンプ部を往復動させ、トナー詰まりを解消するようにしている。
【００９２】
本実施形態のポンプ部５１を有するトナーボトル５０においては、ポンプ部５１の伸縮量を可変する為に、第１のストローク量となるカム溝５５ａと前記第１のストローク量より多い第２のストローク量となるカム溝５５ｂを有する。この構成のため、トナーボトル５０の回転時に係合突起５６の通るカム溝５５を、カム溝５５ａ又はカム溝５５ｂに切り替えることで、ポンプ部５１の伸縮動作の伸縮量が変わり、ポンプ部５１のストローク量（伸縮量）に比例してポンプ圧力が上がる。
【００９３】
一方、トナーボトル５０からのトナー排出量はトナーボトル１回転で排出部に送られるトナー量によって決まるため、トナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量を可変してポンプ圧力を強くしてもボトル１回転で送られたトナー量以上のトナーが排出されることはない。
【００９４】
図１３に、トナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量とトナー排出量の関係を示したグラフを提示する。
【００９５】
トナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量を可変してもトナー排出量は一定量で飽和する。このため、トナーボトル５０の排出口５２のトナー詰まりを解消するためにポンプ圧力を上げても、トナー搬送路６０内でトナーが詰まることはない。
【００９６】
本実施形態の構成においては、図９に示したように、現像器３の隙間からトナーが飛散するには所定以上（ここでは１０ｋＰａ以上）のポンプ圧力を加える必要がある。図１２に示したトナーボトル５０のポンプ圧力とトナーボトル５０のポンプ部５１のストローク量の関係から、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まった場合、１０ｋＰａのポンプ圧力を加える為に、第２のストローク量を１９ｍｍに設定している。
【００９７】
以上説明したように、本実施例では、通常補給時は、現像器３の隙間からトナー飛散を防止しつつ、トナーボトル５０の１ポンプ当たりのトナーの補給量が所定量（ここでは２ｇ）となるように、第１の圧力として、ポンプ部５１のストローク量を第１のストローク量（ここでは９ｍｍ）に設定し、トナーボトルの回転速度を４４ｒｐｍに設定している。そして、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まった場合、第１の圧力より高い第２の圧力として、ポンプ部５１のストローク量を第１のストローク量より多い第２のストローク量（ここでは１９ｍｍ）に変更して１０ｋＰａのポンプ圧力を加えている。これにより、通常補給時にトナーを飛散させることなく、排出口にトナーが詰まった場合に、そのトナー詰まりを解消することができる。
【００９８】
なお、本実施形態では、トナーボトル５０の１ポンプ当たりの補給量が２ｇとなるようにポンプ部５１のストローク量を９ｍｍ、トナーボトル５０の回転速度を４４ｒｐｍにして補給制御を行っているが、これは必要に応じて適宜設定されるべきものであり、これに限定されるものではない。
【００９９】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、トナーボトル５０の排出口５２にトナーが詰まっているかどうかを判定するのに、トナー搬送路内トナーセンサ１４のトナー無し検知回数を連続１０回以上で判定しているが、これに限定されるものではない。すなわち、現像剤の詰まり状態を判定する基準は、適宜設定されるものであり、トナー搬送路内トナーセンサ１４のトナー無し検知回数が１０回以上連続している場合に限定されるものではない。
【０１００】
また前述した実施形態では、トナーセンサとして透磁率センサを用い、現像器３内、及び、トナー搬送路６０内のトナー残量によって変化する透磁率に応じた出力電圧を検知して、その検知結果などからニアエンド状態やトナーエンド状態を検知した。しかしこれに限らず、現像器３に収容されたトナーのトナー量に応じて出力値を変化させる各種センサを用いることで、本発明と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
前述した実施形態では、多色画像形成モジュールのために単色画像形成モジュールを４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
【０１０２】
また前述した実施形態では、露光手段としてレーザースキャナ部を使用したが、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を使用しても良い。
【０１０３】
また前述した実施形態では、画像形成モジュールに対して着脱自在なプロセスカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではなく、感光体ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。
【０１０４】
更に前述した実施形態では、感光体ドラムを含むプロセスカートリッジが画像形成モジュールに対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば各構成部材がそれぞれ組み込まれた画像形成モジュール、或いは各構成部材がそれぞれ着脱可能な画像形成モジュールとしても良い。
【０１０５】
また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、転写材担持体を使用し、該転写材担持体に担持された転写材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置や、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を転写材に一括して転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
３    …現像器
９    …トナーボトル装着部
１０  …トナーボトル駆動機構
１３  …トナー搬送路スクリュー
１４  …搬送路内トナーセンサ
１６  …現像器内トナーセンサ
５０  …トナーボトル
５１  …ポンプ部
５２  …排出口
５３  …ギア部
５４  …往復動部材
５５，５５ａ，５５ｂ …カム溝
６０  …トナー搬送路
１００ …ＣＰＵ
【図１】
2018163201.tif 000003
【図２】
2018163201.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018163201.tif 000006
【図５】
2018163201.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018163201.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018163201.tif 000011
【図１０】
2018163201.tif 000012
【図１１】
2018163201.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2018163201.tif 000015