(57)【要約】【課題】現像装置と第２貯留容器との間に設けられた第１貯留容器内のトナー残量を簡易な構成で検知可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、現像装置と、現像装置に供給するトナーを貯留する第１貯留容器と、第１貯留容器に供給するトナーを貯留する第２貯留容器と、第１貯留容器内に配置され、第１貯留容器から現像装置にトナーを供給するために回転する補給部材と、演算部と、制御部と、回転検知機構と、を備える。制御部は、演算部によって算出されたトナー消費量分のトナーを現像装置に補給するのに必要な補給部材の理論回転数ｒ１と、トナー消費量分のトナーを現像装置に補給したとき回転検知機構によりカウントされた補給部材の実測回転数ｒ２との回転数差が閾値Ｅ１を上回った場合は、第２貯留容器から第１貯留容器へのトナー補給を開始する。【選択図】図５
2019090851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有する現像装置と、
前記現像装置に供給するトナーを貯留する第１貯留容器と、
前記第１貯留容器に供給するトナーを貯留する第２貯留容器と、
前記第１貯留容器内に配置され、前記第１貯留容器から前記現像装置にトナーを供給するために回転する補給部材と、
印字される画像の印字率に基づいてトナー消費量を算出する演算部と、
前記演算部によって算出されたトナー消費量に基づいて前記補給部材を回転させることにより前記現像装置へのトナー補給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記補給部材の回転数をカウントする回転検知機構を有し、
前記制御部は、前記トナー消費量分のトナーを前記現像装置に補給するのに必要な前記補給部材の理論回転数ｒ１と、前記トナー消費量分のトナーを前記現像装置に補給したとき前記回転検知機構によりカウントされた前記補給部材の実測回転数ｒ２との回転数差が閾値Ｅ１を上回った場合は、前記第２貯留容器から前記第１貯留容器へのトナー補給を開始することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２貯留容器から前記第１貯留容器へのトナー補給を開始した後、印字継続中に前記理論回転数ｒ１と前記実測回転数ｒ２との回転数差が閾値Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１）を下回った場合は、前記第２貯留容器から前記第１貯留容器へのトナー補給を停止す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】
前記制御部は、前記理論回転数ｒ１と前記実測回転数ｒ２との回転数差が閾値Ｅ２を下回ってから所定時間経過後に前記第２貯留容器から前記第１貯留容器へのトナー補給を停止することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記理論回転数ｒ１と前記実測回転数ｒ２との回転数差が閾値Ｅ１を上回っていても、印字動作が終了した時点で前記第２貯留容器から前記第１貯留容器へのトナー補給を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記理論回転数は、前記トナー消費量を、前記第１貯留容器内にトナーが十分に充填された状態での前記補給部材の１回転当たりのトナー落下量で除して算出されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記理論回転数ｒ１および前記実測回転数ｒ２を所定印字枚数または所定印字時間分だけ積算した積算値Ｒ１、Ｒ２を用いて前記回転数差を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記回転検知機構は、前記補給部材の回転軸と同軸上に設けられ、前記回転軸と同心円上に複数のスリットが等間隔で設けられたパルス板と、前記パルス板を挟むように検知部が配置され、前記スリットの通過を検知する光センサーと、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記補給部材は、前記第１貯留容器の内部の最下面よりも上方に前記補給部材の下端部が位置するように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか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、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関し、特に、現像装置と現像装置にトナーを供給するトナーコンテナとの間に中間ホッパーを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置に搭載される現像装置は、メンテナンスの容易化のため現像装置内に一定量の現像剤（トナー）を充填しておき、現像剤がなくなると現像装置ごと交換していた。しかし、現像装置は経済上の観点から頻繁に交換できず、ある程度多数枚の画像形成を行うためには現像剤の容量を大きくせざるを得ないため、上記の方式では小型化は困難である。そこで、現像装置の小型化を図るために、現像装置とは別個に設けられたトナーコンテナから現像剤を供給する方式が提案されている。
【０００３】
ところで、現像装置とトナーコンテナとの間に、一定量のトナーを貯留可能な中間ホッパーを備えた構成が知られている。この構成によれば、仮にトナーコンテナが空になったとしても、中間ホッパー内に貯留されたトナーが無くなるまで一定の枚数を印字可能である。ユーザーはその間に新たなトナーコンテナを発注することができるため、画像形成装置のダウンタイムを極力短縮することができる。
【０００４】
この中間ホッパーは、内部のトナーが無くなったときトナーコンテナからトナーを補給し、十分に補給されたときトナーの補給を停止する。そこで、中間ホッパー内のトナーレベルを検知する必要が生じる。トナーレベルの検知方法としては、例えば特許文献１に示すように中間ホッパー内のトナーレベルを検知するトナーセンサーを配置する方法が広く用いられている。また、トナーセンサーとしては特許文献２に開示されているような光学センサーが一般的に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６９９９６号公報
【特許文献２】特開２００５−３５２４０２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、トナーセンサーとして光学センサーを用いる場合は、センサーの検知面がトナーで汚れるとトナーの有無を判断するための受光量を正確に読み取ることができず、誤検知を起こしてしまう可能性がある。そのため、検知面を清掃する清掃機構が必要となり、構成が複雑化するという問題点があった。また、ひずみゲージを用いた圧電センサーを用いることも考えられるが、圧電センサーが高価である上に、光学センサーと同様に検知面を清掃する必要があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、トナーセンサーやセンサーの清掃機構を必要とせず、現像装置と第２貯留容器との間に設けられた第１貯留容器内のトナー残量を簡易な構成で検知可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、現像装置と、第１貯留容器と、第２貯留容器と、補給部材と、演算部と、制御部と、回転検知機構と、を備えた画像形成装置である。現像装置は、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体を有する。第１貯留容器は、現像装置に供給するトナーを貯留する。第２貯留容器は、第１貯留容器に供給するトナーを貯留する。補給部材は、第１貯留容器内に配置され、第１貯留容器から現像装置にトナーを供給するために回転する。演算部は、印字される画像の印字率に基づいてトナー消費量を算出する。制御部は、演算部によって算出されたトナー消費量に基づいて補給部材を回転させることにより現像装置へのトナー補給を制御する。回転検知機構は、補給部材の回転数をカウントする。制御部は、トナー消費量分のトナーを現像装置に補給するのに必要な補給部材の理論回転数ｒ１と、トナー消費量分のトナーを現像装置に補給したとき回転検知機構によりカウントされた補給部材の実測回転数ｒ２との回転数差が閾値Ｅ１を上回った場合は、第２貯留容器から第１貯留容器へのトナー補給を開始する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の構成によれば、補給部材の回転数に基づいて第１貯留容器内のトナー残量を推定する。これにより、第１貯留容器内のトナー量を検知するためのセンサーや、センサーの検知面を清掃するための機構が不要となるため、簡易な構成で第２貯留容器から第１貯留容器へのトナー補給を制御することができ、コスト面においても有利となる。また、補給部材の理論回転数と実測回転数の回転数差が閾値Ｅ１を上回ったときトナー補給を開始することにより、推定された第１貯留容器内のトナー残量に応じて第２貯留容器から第１貯留容器へトナーの補給を適正なタイミングで開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略断面図
【図２】本発明の画像形成装置１００に搭載される現像装置４の外観斜視図
【図３】図２に示す現像装置４の側面断面図
【図４】中間ホッパー６の内部構成を示す側面断面図
【図５】中間ホッパー６を長手方向の一端側から見た側面図
【図６】本発明の画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図
【図７】ホッパー容器６１内にトナーが十分に充填されている場合の中間ホッパー６の側面断面図
【図８】ホッパー容器６１内にトナーが残り僅かになった状態の中間ホッパー６の側面断面図
【図９】中間ホッパー６内のトナー量と補給スパイラル６２の所定回転角当たりのトナー落下量との関係を示すグラフ
【図１０】本発明の画像形成装置１００におけるトナーコンテナ５から中間ホッパー６へのトナー補給制御の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略断面図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１００では、コピー動作を行う場合、画像形成装置１００本体内の画像形成部Ｐにおいて、不図示のパーソナルコンピューター（以下、パソコンと略す）から送信された原稿画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置４により静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。この現像装置４へのトナーの供給はトナーコンテナ５から中間ホッパー６を介して行われる。そして、このような画像形成装置１００では、感光体ドラム１を図１において時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００１２】
画像形成部Ｐには、感光体ドラム１の回転方向（時計回り）に沿って、帯電部２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラー７、クリーニング装置８、及び除電装置（図示せず）が配設されている。感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット３からのレーザービームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定されるものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や、帯電時のオゾンの発生が少なく高解像度の画像が得られる有機感光層（ＯＰＣ）等が好ましい。
【００１３】
帯電部２は、感光体ドラム１の表面の感光層を帯電させる。例えば帯電部２として、細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置が用いられる。なお、コロナ放電装置に代えて、帯電ローラーに代表される帯電部材を感光体ドラム１の表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置を用いても良い。露光ユニット３は、画像データに基づいて光ビーム（例えばレーザービーム）を感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。
【００１４】
現像装置４は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。なお、ここでは磁性を有するトナー成分のみから構成される一成分現像剤（以下、単にトナーともいう）が現像装置４に収容されている。また、現像装置４の詳細については後述する。転写ローラー７は、感光体ドラム１表面に形成されたトナー像を用紙搬送路１１に沿って搬送される用紙に転写する。クリーニング装置８は、感光体ドラム１の長手方向に線接触するクリーニングローラーやブレード等を備えており、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム１の表面の残留トナーを除去する。
【００１５】
画像形成を行う場合、先ず帯電部２によって感光体ドラム１の表面を均一に帯電させる。そして、予め入力された画像データに基づいて露光ユニット３が感光体ドラム１上にレーザービーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１表面に形成する。その後、現像装置４が静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。
【００１６】
上記のようにトナー像が形成された画像形成部Ｐに向けて、用紙収容部１０から用紙が用紙搬送路１１およびレジストローラー対１３を経由して所定のタイミングで搬送され、画像形成部Ｐにおいて転写ローラー７により感光体ドラム１表面のトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム１から分離され、定着部９に搬送されて加熱及び加圧されることで用紙にトナー像が定着される。定着部９を通過した用紙は、排出ローラー対１４を通過して用紙排出部１５に排出される。
【００１７】
図２および図３は、現像装置４の斜視図および側面断面図である。図３に示すように、現像容器２０内には、現像容器２０と一体形成された仕切壁２０ａによって第１貯留室２１と第２貯留室２２とが形成されている。そして、この第１貯留室２１には第１攪拌スクリュー２３が、第２貯留室２２には第２攪拌スクリュー２４が配設されている。現像容器２０の上部にはトナー供給口２０ｂが設けられており、現像容器２０内のトナー量を検知するトナーセンサー２６の検知結果に応じてトナーコンテナ５（図１参照）に貯留されたトナーが中間ホッパー６（図１参照）を介して供給される。
【００１８】
第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４は、それぞれ支軸を中心とし、その周囲に螺旋羽を設けた構成になっており、互いに平行な状態で現像容器２０に回転可能に軸支されている。なお、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４の軸方向である現像容器２０の長手方向（図３の紙面と垂直な方向）の両端部においては仕切壁２０ａが存在せず、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４間でのトナーの受け渡しが可能となっている。これにより、第１攪拌スクリュー２３は、第１貯留室２１内のトナーを攪拌しながら第２貯留室２２に搬送し、第２攪拌スクリュー２４は、第２貯留室２２に搬送されてきたトナーを攪拌しながら搬送して現像ローラー２５に供給する。
【００１９】
現像ローラー２５は、第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４と平行な状態で現像容器２０に回転可能に軸支されている。現像ローラー２５の内部には複数の磁極を有する永久磁石から成るマグネット体２７が固定されている。このマグネット体２７の磁力により現像ローラー２５の表面にトナーを付着（担持）させてトナー薄層を形成する。現像ローラー２５は外周面の一部が現像容器２０から露出しており、露出部分が感光体ドラム１（図１参照）に対向するように配置されている。
【００２０】
そして、トナー薄層の形成された現像ローラー２５が感光体ドラム１の回転に応じて回転することで、感光体ドラム１の感光層にトナーを供給する。第１攪拌スクリュー２３、第２攪拌スクリュー２４、及び現像ローラー２５は、モーター（図示せず）及びギア列により所定の速度で回転駆動される。また、現像ローラー２５の両端部には現像容器２０と現像ローラー２５との隙間からの現像剤の漏出を防止するための磁気シール部材２８が配設されている。
【００２１】
規制ブレード２９は、その長手方向が現像ローラー２５の最大現像幅よりも大きく形成されており、現像ローラー２５と所定の間隔を隔てて配置されることにより、感光体ドラム１に供給するトナー量を規制する層厚規制部３０を形成する。層厚規制部３０の隙間は０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度に設定される。規制ブレード２９の材質としては、磁性体或いは非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）等が用いられる。ここでは、磁性体の規制ブレード２９に永久磁石３１を装着して磁性を付与している。
【００２２】
マグネット体２７は、Ｎ極及びＳ極から成る複数の磁極（図示せず）を有している。規制ブレード２９にはマグネット体２７の磁極が並行するため、規制ブレード２９の先端には極が集中され、層厚規制部３０に引き合う方向の磁界が発生する。
【００２３】
この磁界により、規制ブレード２９と現像ローラー２５との間にトナーが連なったトナー鎖（磁気ブラシ）が形成される。そして、層厚規制部３０を通過することにより層規制され、現像ローラー２５上にトナー薄層が形成される。規制ブレード２９に永久磁石３１を配置することにより、層厚規制部３０の間隔だけでなく層厚規制部３０に発生する磁界によって規制力を高め、現像ローラー２５上に数十μｍのトナー薄層を形成する。一方、トナー薄層の形成に用いられなかったトナーは規制ブレード２９の上流側（図３の下側）の側面に沿って滞留する。その後、現像ローラー２５が図３の時計方向に回転してトナー鎖が感光体ドラム１に対向する位置に移動すると、トナー鎖は感光体ドラム１表面に接触してトナー像を形成する。
【００２４】
図４は、現像装置４にトナーを補給する中間ホッパー６の内部構成を示す側面断面図である。中間ホッパー６は、トナーを貯留するホッパー容器６１と、補給スパイラル６２と、撹拌パドル６３と、を備える。
【００２５】
ホッパー容器６１は、トナー受入口６１ａと、トナー送出口６１ｂと、を備える。トナー受入口６１ａは、ホッパー容器６１の上部で、トナーコンテナ５の補給口（図示せず）に対向する位置に形成される。トナー送出口６１ｂは、ホッパー容器６１の底部で軸方向の一端部に形成され、現像装置４のトナー供給口２０ｂ（図２参照）に対向する。
【００２６】
補給スパイラル６２は、ホッパー容器６１内の底部に回転可能に設けられ、一端部がトナー送出口６１ｂに対向している。補給スパイラル６２は、回転軸６２ａと、回転軸６２ａの外周面に一定のピッチで螺旋状に形成された搬送羽根６２ｂとで構成される。補給スパイラル６２が所定方向（図４の反時計回り方向）に回転すると、トナー送出口６１ｂに向かってトナーが搬送される。
【００２７】
攪拌パドル６３は、回転軸６３ａと、回転軸６３ａから径方向に延び、且つ軸方向に展開するパドル状の攪拌羽根６３ｂとで構成される。攪拌パドル６３が所定方向（図４の反時計回り方向）に回転すると、ホッパー容器６１内のトナーが攪拌される。補給スパイラル６２および攪拌パドル６３は、ホッパー駆動モーター３３（図６参照）によって回転駆動される。
【００２８】
図５は、中間ホッパー６を長手方向の一端側から見た側面図である。補給スパイラル６２の回転軸６２ａはホッパー容器６１の外側まで延びている。回転軸６２ａには、補給スパイラル６２の回転角（回転数）を検出するための多数のスリット６５ａが等間隔で形成されたパルス板６５が固定されている。
【００２９】
また、パルス板６５の近傍には回転検知センサー６７が配置されている。回転検知センサー６７は、発光部及び受光部（図示せず）が対向配置された検出部を有するＰＩ（フォトインタラプター）センサーである。回転検知センサー６７は、パルス板６５のスリット６５ａが形成された部分（外周縁近傍）を検出部によって表裏方向（図５の紙面と垂直な方向）から挟むように配置されている。
【００３０】
補給スパイラル６２が回転すると、パルス板６５のスリット６５ａが一定間隔で回転検知センサー６７を通過するため、回転検知センサー６７の受光信号レベルが一定のタイミングでＬＯＷ（ＯＦＦ状態）及びＨＩＧＨ（ＯＮ状態）に切り換わる。スリット６５ａの通過によって回転検知センサー６７の受光信号レベルがＬＯＷからＨＩＧＨへ切り換わる回数をカウントすることにより、パルス板６５の回転角を検出し、それに基づいて補給スパイラル６２の回転角（回転数）を検知することができる。例えば、スリット６５ａの数が１８である場合は３６０／１８＝２０°刻みで補給スパイラル６２の回転角を検知可能である。
【００３１】
図６は、本発明の画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００３２】
画像入力部４０は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。
【００３３】
操作部７０には、液晶表示部７１、各種の状態を示すＬＥＤ７２が設けられており、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。
【００３４】
その他、操作部７０には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
【００３５】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００内の任意の場所に配置可能である。
【００３６】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、後述する中間ホッパー６へのトナー補給制御において補給の開始および停止を決定する際に使用する、補給スパイラル６２の１回転当たりのトナー落下量や補給スパイラル６２の回転数の差分の閾値Ｅ１、Ｅ２等も記憶される。一時記憶部９４は、画像入力部４０より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター９５は、印字枚数を累積してカウントする。
【００３７】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐ、定着部９、ホッパー駆動モーター３３、コンテナ駆動モーター３５、画像入力部４０、回転検知センサー６７、操作部７０等が挙げられる。
【００３８】
演算部９７は、一時記憶部９４内のデジタル信号（画像データ）に基づいて画像毎の印字率を算出し、算出された印字率をトナー消費量に換算する。演算部９７は、トナー消費量に基づいて、後述する中間ホッパー６へのトナー補給制御における補給スパイラル６２の理論回転数ｒ１を算出する。
【００３９】
次に、本発明の特徴部分であるトナーコンテナ５から中間ホッパー６へのトナー補給制御について説明する。図７および図８は、それぞれホッパー容器６１内にトナーが十分に充填されている場合（full検知）、トナーが残り僅かになった状態（empty状態）の中間ホッパー６の側面断面図である。図９は、中間ホッパー６内のトナー量と補給スパイラル６２の所定回転角当たりのトナー落下量との関係を示すグラフである。なお、ここでは回転検知センサー６７により検知されるパルス板６５の１パルス（２０°）当たりのトナー落下量について示している。
【００４０】
図７に示すように、ホッパー容器６１内にトナーが十分に充填された状態（図７の実線で表示）では補給スパイラル６２の周囲全体にトナーが存在する。そのため、補給スパイラル６２の回転によって一定量のトナーが軸方向に搬送され、トナー送出口６１ｂから現像装置４内に落下する。図９に示すように、ホッパー容器６１内のトナー量が１００％である場合は補給スパイラル６２の１パルス当たりのトナー落下量は約３０ｍｇ／１pulseとなっている。
【００４１】
図８に示すように、ホッパー容器６１内のトナーが残り僅かになった状態では補給スパイラル６２の周囲にトナーが存在しない。そのため、補給スパイラル６２の回転によってトナー送出口６１ｂから現像装置４内に落下するトナー量が図７の状態に比べて減少する。図９に示すように、ホッパー容器６１内のトナー量が１０％になった場合は補給スパイラル６２の１パルス当たりのトナー落下量は約１０ｍｇ／１pulseまで減少する。
【００４２】
本発明の画像形成装置１００では、中間ホッパー６内のトナーの充填量による補給スパイラル６２の１回転当たりのトナー落下量の差を利用して、中間ホッパー６内のトナー充填量を検知し、検知結果に基づいてトナーコンテナ５から中間ホッパー６へのトナー補給制御を行う。
【００４３】
図１０は、本発明の画像形成装置１００におけるトナーコンテナ５から中間ホッパー６へのトナー補給制御の一例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図９を参照しながら、図１０のステップに沿って中間ホッパー６へのトナー補給手順について説明する。
【００４４】
パソコン等から制御部９０に印字データが入力されると（ステップＳ１）、ＣＰＵ９１から画像形成装置１００の各部に制御信号を送信し、感光体ドラム１、帯電部２、露光ユニット３、現像装置４、転写ローラー７、クリーニング装置８等を駆動して印字動作を開始する。同時に、画像入力部４０から入力され一時記憶部９４に保管された印字データを読み出し、演算部９７において現像装置４内のトナー消費量を算出する（ステップＳ２）。例えば、印字率が１０％である場合は、印字率１０％の画像を印字するのに必要なトナー量４０ｍｇが算出される。
【００４５】
次に、算出されたトナー消費量に基づいて、中間ホッパー６から現像装置４へトナーを補給するための補給スパイラル６２の回転数の理論値（以下、理論回転数という）ｒ１を算出する（ステップＳ３）。ここで、中間ホッパー６内にトナーが十分に充填された状態での補給スパイラル６２の所定回転角当たりのトナー落下量は予め求められており、ＲＡＭ９３等に記憶されている。
【００４６】
図９からホッパー容器６１内のトナー量が１００％である場合の補給スパイラル６２の１パルス（２０°）当たりのトナー落下量は約３０ｍｇ／１pulseであるため、補給スパイラル６２の１回転当たりのトナー落下量は３０×（３６０／２０）＝５４０ｍｇ／１回転となる。例えば、ステップＳ２で算出されたトナー消費量が４０ｍｇである場合はｒ１＝４０／５４０≒０．０７４［回］となる。
【００４７】
次に、制御部９０はホッパー駆動モーター３３へ制御信号を送信し、ステップＳ２で算出されたトナー消費量分だけ現像装置４にトナーを補給する。具体的には、トナーセンサー２６によって現像装置４内のトナー量が所定量であると検知された時点でトナー補給を停止する。そして、トナー補給を開始してから停止するまでの補給スパイラル６２の回転数の実測値（以下、実測回転数という）ｒ２を回転検知センサー６７により検知する（ステップＳ４）。
【００４８】
次に、制御部９０は印字枚数が所定枚数（例えば１００枚）に到達したか否かを検知する（ステップＳ５）。所定枚数に到達していない場合は（ステップＳ５でＮｏ）、ｒ１、ｒ２をそれぞれ積算した積算値Ｒ１、Ｒ２を算出し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻って印字データの入力、トナー消費量の算出、理論回転数ｒ１の算出、および実測回転数ｒ２の検知を繰り返し行う（ステップＳ１〜Ｓ４）。
【００４９】
印字枚数が所定枚数に到達した場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部９０はＲ２とＲ１との回転数差ΔＲ（＝Ｒ２−Ｒ１）を算出する（ステップＳ７）。例えば、印字率１０％の画像を１００枚印字した場合の理論回転数ｒ１の積算値Ｒ１は４０×１００／５４０≒７．４回となり、実測回転数ｒ２の積算値Ｒ２が１０回であった場合、ΔＲ＝１０−７．４＝２．６（回）となる。
【００５０】
次に、制御部９０はΔＲが閾値Ｅ１を上回るか否かを判断する（ステップＳ８）。ΔＲ＞Ｅ１である場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、図８に示したように中間ホッパー６内のトナー量が残り僅かとなり、補給スパイラル６２の１回転当たりのトナー落下量が減少したことにより、補給スパイラル６２の実測回転数ｒ２の積算値Ｒ２が理論回転数ｒ１の積算値Ｒ１よりも大きくなっている。そこで、制御部９０はコンテナ駆動モーター３５へ制御信号を送信し、トナーコンテナ５から中間ホッパー６内へのトナー補給を開始する（ステップＳ９）。
【００５１】
次に、制御部９０は印字継続中にΔＲが閾値Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１）を下回ったか否かを判断する（ステップＳ１０）。ΔＲ＜Ｅ２となった場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）、中間ホッパー６内のトナー量が増加し、補給スパイラル６２の１回転当たりのトナー落下量が増加したことにより、補給スパイラル６２の実測回転数ｒ２の積算値Ｒ２が理論回転数ｒ１の積算値Ｒ１に近くなっている。そこで、トナーコンテナ５から中間ホッパー６内へのトナー補給を停止する（ステップＳ１１）。
【００５２】
また、ステップＳ１０でΔＲ≧Ｅ２である場合は（ステップＳ１０でＮｏ）、印字が終了したか否かを判断し（ステップＳ１２）、印字が継続している場合（ステップＳ１２でＮｏ）はトナーコンテナ５から中間ホッパー６内へのトナー補給を継続する。一方、印字が終了している場合（ステップＳ１２でＮｏ）はトナーコンテナ５から中間ホッパー６内へのトナー補給を停止する（ステップＳ１１）。
【００５３】
なお、ステップＳ８においてΔＲ≦Ｅ１である場合は（ステップＳ８でＮｏ）、中間ホッパー６内のトナー量が十分であると判断し、トナーコンテナ５から中間ホッパー６内へのトナー補給を行わずに処理を終了する。
【００５４】
上記の制御によれば、補給スパイラル６２の回転数に基づいて中間ホッパー６内のトナー残量を推定する。これにより、中間ホッパー６内のトナー量を検知するためのセンサーや、センサーの検知面を清掃するための機構が不要となるため、簡易な構成でトナーコンテナ５から中間ホッパー６へのトナー補給を制御することができ、コスト面においても有利となる。
【００５５】
また、補給スパイラル６２の理論回転数ｒ１の積算値Ｒ１と実測回転数ｒ２の積算値Ｒ２の回転数差ΔＲが閾値Ｅ１を上回ったときトナー補給を開始し、閾値Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１）を下回ったときトナー補給を停止することにより、推定された中間ホッパー６内のトナー残量に応じてトナー補給を適正なタイミングで開始および停止することができ、トナーコンテナ５から中間ホッパー６へトナーを過不足なく補給することができる。また、理論回転数ｒ１と実測回転数ｒ２の所定枚数当たりの積算値Ｒ１、積算値Ｒ２を用いて回転数差ΔＲを算出することで、回転数差を精度良く判断することができる。
【００５６】
また、パルス板６５と回転検知センサー６７とを含む回転検知機構を用いることにより、補給スパイラル６２の実測回転数ｒ２を精度良く検知することができる。具体的には、パルス板６５のスリット６５ａを多くするほど検知可能な回転角の単位が細かくなるため、検知精度を高めることができる。
【００５７】
なお、補給スパイラル６２の周囲全体にトナーが存在する状態となったときに補給スパイラル６２の１回転当たりのトナー落下量が理論値に近くなる。そのため、図１０のようにΔＲが閾値Ｅ２を下回ったときトナー補給を直ちに停止する制御とすると、補給スパイラル６２の上端にトナーが被るレベル（図７の破線で表示）までトナーが補給されたときトナー補給が停止される。即ち、中間ホッパー６内にトナーが十分に充填される前にトナー補給が停止してしまう。
【００５８】
そこで、ΔＲが閾値Ｅ２を下回ったときにトナー補給を直ちに停止するのではなく、ΔＲが閾値Ｅ２を下回ってから所定時間経過後にトナー補給を停止するようにしてもよい。この制御によれば、ΔＲが閾値Ｅ２を下回ってからトナー補給を停止するまでの時間を中間ホッパー６の容量に合わせて設定することにより、中間ホッパー６内にトナーが十分に充填されたタイミングでトナー補給を停止することができる。
【００５９】
さらに、図４に示すように、補給スパイラル６２の下端部を中間ホッパー６の内部の最下面よりも所定距離ｄだけ上方に設けることにより、図８のように中間ホッパー６内のトナーが残り少なくなったときに補給スパイラル６２の周囲にトナーが存在しない状態となり易くなる。従って、中間ホッパー６内のトナー残量に応じて補給スパイラル６２の回転数差ΔＲを明確に変化させることができ、中間ホッパー６内のトナー量の検知精度が向上する。
【００６０】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では補給スパイラル６２の理論回転数ｒ１、実測回転数ｒ２を所定の印字枚数分だけ積算した積算値Ｒ１、Ｒ２を用いて回転数差ΔＲを算出したが、ｒ１、ｒ２を所定の印字時間分だけ積算した積算値を用いてもよい。
【００６１】
また、ここでは図２及び図３に示したような磁性一成分現像剤を用いる現像装置４を用いる構成について説明したが、これに限定されるものではなく、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用いる現像装置であっても良い。また本発明は、図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、カラープリンター、カラー複写機、ファクシミリ等、現像装置４とトナーコンテナ５との間に中間ホッパー６を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、現像装置とトナーを貯留するトナー貯留容器との間に中間ホッパーを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナーセンサーやセンサーの清掃機構を必要とせず、簡易な構成で中間ホッパー内のトナーの有無を検知可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１              感光体ドラム（像担持体）
４              現像装置
５              トナーコンテナ（第２貯留容器）
６              中間ホッパー（第１貯留容器）
２０            現像容器
６１            ホッパー容器
６２            補給スパイラル（補給部材）
６５            パルス板（回転検知機構）
６５ａ          スリット
６７            回転検知センサー（回転検知機構）
９０            制御部
９２            ＲＯＭ
９３            ＲＡＭ
９４            一時記憶部
９７            演算部
１００          画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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