(57)【要約】【課題】体積補給型の現像装置に補給するトナーを収容するトナー収容容器の交換時におけるトナー収容容器内のトナー残量を減少させるとともに、補給かぶりによる画質低下も効果的に抑制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、トナー収容容器と、現像装置と、補給手段と、トナー残量センサーと、トナー消費量算出手段と、制御手段と、を備える。制御手段は、トナー残量センサーの出力値が所定値以下となったときトナー収容容器内のLow状態を検知し、トナー消費量算出手段により算出されたLow状態からのトナー消費量が所定の閾値に到達したときトナー収容容器内がReplace状態であると判定する。そして、Low状態からの所定枚数当たりの平均印字率が高くなるにつれてReplace状態を判定する際のトナー消費量の閾値を段階的に高くする。【選択図】図６
2015081990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未使用トナーが収容される着脱可能なトナー収容容器と、
該トナー収容容器からトナーが補給されるトナー補給口と、該トナー補給口の下流側に配置された搬送能力抑制部とを備え、前記搬送能力抑制部によって発生するトナーの滞留で前記トナー補給口を塞ぐことにより前記トナー収容容器からのトナー補給を規制する現像装置と、
前記トナー収容容器内のトナーを前記現像装置に補給する補給手段と、
前記トナー収容容器内のトナー残量を検知するトナー残量センサーと、
前記トナー収容容器内のトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と、
前記トナー残量センサーの出力値が所定値以下となったとき前記トナー収容容器内のトナー残量が少なくなったLow状態を検知し、前記トナー消費量算出手段により算出された前記Low状態からのトナー消費量が所定の閾値に到達したとき前記トナー収容容器内のトナー残量が空になったReplace状態であると判定する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記Low状態からの所定枚数当たりの平均印字率が高くなるにつれて前記Replace状態を判定する際のトナー消費量の閾値を段階的に高くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー消費量算出手段は、印字１枚毎に算出される印字率を積算した累積印字率を用いて前記Low状態からのトナー消費量を算出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】
前記制御手段は、前記Low状態からの平均印字率が所定値以下であるとき、前記Replace状態を判定する際の累積印字率の閾値をＭ１に設定し、前記Low状態からの平均印字率が所定値を超えるとき、前記Replace状態を判定する際の累積印字率の閾値をＭ２（Ｍ２＞Ｍ１）に設定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】
前記トナー消費量算出手段は、前記補給手段の累積駆動回数または累積駆動時間を用いて前記Low状態からのトナー消費量を算出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５】
前記制御手段は、前記Low状態からの平均印字率が所定値以下であるとき、前記Replace状態を判定する際の前記補給手段の累積駆動回数または累積駆動時間の閾値をＱ１に設定し、前記Low状態からの平均印字率が所定値を超えるとき、前記Replace状態を判定する際の前記補給手段の累積駆動回数または累積駆動時間の閾値をＱ２（Ｑ２＞Ｑ１）に設定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー収容容器が前記Low状態、または前記Replace状態であることを表示する表示手段を備えた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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター等の画像形成装置に関し、特に現像装置へのトナー補給を行う着脱可能なトナー収容容器を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を直接、或いは中間転写体を介して記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。現像剤は、トナー及びキャリアから成る二成分現像剤と、トナー成分のみから成る一成分現像剤（以下、単にトナーともいう）とに大別される。
【０００３】
また、現像装置の小型化を図るために、トナーコンテナやトナーカートリッジ等の交換可能なトナー収容容器を用いて、現像装置内のトナー残量に応じて現像装置の外部からトナーを供給する方式が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、磁性一成分現像方式の現像装置であって、トナー補給口の下流側に、攪拌部材の径を小さくしたり、縦方向のパドルを取り付けたりすることでトナーの滞留を発生させ、このトナーの滞留でトナー補給口を塞ぎ、トナー補給を規制する方式の現像装置（体積補給型現像装置）が提案されている。この方式では、現像装置内部のトナー量が減少すると、滞留するトナーが少なくなってトナー補給口の現像器側のトナーの圧力が低下し、トナーコンテナからのトナー補給が促進される。一方、現像装置内部のトナー量が増加すると、滞留するトナーも多くなり、現像装置側のトナーの圧力が上昇し、トナーコンテナからのトナー補給が制限される。この結果、現像装置内のトナー量は、消費するトナー量に応じて一定の量にコントロールされるようになる。
【０００５】
また、トナーコンテナ内のトナー残量を検知するために、トナーコンテナの壁面、或いはトナーコンテナの壁面と対峙する画像形成装置本体側に、透磁率センサー等のトナー残量センサーが取り付けられている。そして、センサーの出力値が所定の閾値を下回った場合、トナーコンテナ内のトナーが少なくなった状態（Low状態）であることを検知し、その旨の表示（Low表示）を行う。
【０００６】
ところで、トナー残量センサーによってトナーを検知できる領域はトナーコンテナ内の一部（センサー面）のみである。そのため、Low表示が行われるタイミングでは、トナーコンテナ内にはセンサー面以外の部分にトナーが残存している。そこで、この残存トナーを使い切るために、Low状態が検知されてから一定の累積印字率Ｍ分だけ累積して出力したところで、トナーコンテナ内のトナーが空になった状態（Replace状態）であると判定し、トナーコンテナの交換を促す表示（Replace表示）を行うとともに、印字動作を停止する方法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４６１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような体積補給型の現像装置では、トナーコンテナ内のトナー残量が減少すると、トナーコンテナ側から現像装置のトナー補給口へのトナーの押し込み力（トナー補給圧）が低下し、トナー補給が行われ難くなる。そのため、特に、Low状態となった後に高印字率での印字が続いた場合、現像装置内のトナーの消費にトナーコンテナからのトナー補給が追従できないことがある。
【０００９】
図８は、Low状態からの累積印字率とトナーコンテナ内のトナー残量との関係を印字率毎に示したグラフである。図８に示すように、Low状態からの累積印字率が同じであっても、印字率が１％（図の◆のデータ系列）から５％（図の■のデータ系列）、２０％（図の△のデータ系列）と上昇するにつれてトナーコンテナ内のトナー残量が増加している。その結果、累積印字率によってLow状態からのトナー消費量を予測してReplace状態を判定する制御では、（現像装置内のトナー消費量）＞（トナーコンテナからのトナー補給量）となってしまい、トナーコンテナ内にトナーが多く残存した状態でReplace状態と判定してしまうこととなる。
【００１０】
一方、Low状態が検知された後に高印字率が続いた場合にもトナーコンテナからのトナー補給量を減少させないように、Replace状態を判定する際の累積印字率の閾値を予め高く設定しておくことも考えられるが、現像装置内のトナーが過剰に消費されてしまい、現像装置内のトナーが少なくなった状態でトナーコンテナが交換されることとなる。
【００１１】
図９は、Low状態が検知されてからReplace状態と判定されるまでの累積印字率の閾値を高く設定したときのLow状態からの累積印字率と現像装置内のトナー残量との関係を印字率毎に示したグラフである。図９に示すように、累積印字率の閾値を高く設定した場合、印字率が１％（図の◆のデータ系列）、５％（図の■のデータ系列）、２０％（図の△のデータ系列）のいずれの場合でも現像装置内のトナー残量が減少する。この状態でトナーコンテナが交換されると、現像装置内に短時間で多量のトナーが補給されることとなる。
【００１２】
その結果、トナーコンテナの交換直後に印字を行うと、新たに補給されたトナーの帯電が十分に行われず、補給かぶりが発生する。特に、トナーコンテナの交換前に低印字率での印字が続いた場合、現像装置内のトナーがチャージアップされているため、現像装置内に存在しているトナーと新たに補給されたトナーとの摩擦帯電によって、補給されたトナーの一部が帯電異常を起こし、補給かぶりがより発生し易くなってしまう。
【００１３】
なお、ここではLow状態からの累積印字率に基づいてReplace状態を判定する制御について説明したが、Low状態からのトナー補給モーターの累積回転数（累積駆動時間）に基づいてReplace状態を判定する制御においても同様の問題点が存在していた。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑み、体積補給型の現像装置に補給するトナーを収容するトナー収容容器の交換時におけるトナー収容容器内のトナー残量を減少させるとともに、補給かぶりによる画質低下の発生も効果的に抑制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】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、トナー収容容器と、現像装置と、補給手段と、トナー残量センサーと、トナー消費量算出手段と、制御手段と、を備えた画像形成装置である。トナー収容容器は、画像形成装置に対し着脱可能であり未使用トナーが収容される。現像装置は、トナー収容容器からトナーが補給されるトナー補給口と、該トナー補給口の下流側に配置された搬送能力抑制部とを備え、搬送能力抑制部によって発生するトナーの滞留でトナー補給口を塞ぐことによりトナー収容容器からのトナー補給を規制する。補給手段は、トナー収容容器内のトナーを現像装置に補給する。トナー残量センサーは、トナー収容容器内のトナー残量を検知する。トナー消費量算出手段は、トナー収容容器内のトナー消費量を算出する。制御手段は、トナー残量センサーの出力値が所定値以下となったときトナー収容容器内のトナー残量が少なくなったLow状態を検知し、トナー消費量算出手段により算出されたLow状態からのトナー消費量が所定の閾値に到達したときトナー収容容器内のトナー残量が空になったReplace状態であると判定する。制御手段は、Low状態からの所定枚数当たりの平均印字率が高くなるにつれてReplace状態を判定する際のトナー消費量の閾値を段階的に高くする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の構成によれば、Low状態が検知されてからの平均印字率に関係なく、現像装置でのトナー消費量にトナー収容容器内のトナー消費量を追従させることができ、トナー収容容器がReplace状態と判定されたときのトナー収容容器内のトナー残量を一定量に減少させることができる。また、Low状態が検知された後に低印字率の画像が多数枚印字された場合でも現像装置内のトナー量が減少するおそれがないため、トナー収容容器の交換後に短時間で多量のトナーが補給されず、補給かぶりやトナー飛散の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略断面図
【図２】画像形成装置１００に搭載される現像装置１６の側面断面図
【図３】現像装置１６を上方から見た平面図
【図４】トナーコンテナ２０を概略的に示す側面断面図
【図５】本発明の画像形成装置１００の制御経路を説明するためのブロック図
【図６】本発明の第１実施形態の画像形成装置１００におけるトナーコンテナ２０内のトナー残量検知手順を示すフローチャート
【図７】本発明の第２実施形態の画像形成装置１００におけるトナーコンテナ２０内のトナー残量検知手順を示すフローチャート
【図８】Low状態が検知されてから一定の累積印字率分だけ出力したところでReplace状態であると判定する従来の制御において、Low状態からの累積印字率とトナーコンテナ内のトナー残量との関係を印字率毎に示したグラフ
【図９】Low状態が検知されてから一定の累積印字率分だけ出力したところでReplace状態であると判定する従来の制御において、累積印字率の閾値を高く設定したときのLow状態からの累積印字率と現像装置内のトナー残量との関係を印字率毎に示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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の概略断面図であり、右側を画像形成装置１００の前方側として図示している。図１に示すように、画像形成装置（ここではモノクロプリンター）１００は、画像形成装置１００本体の下部に、積載された用紙（記録媒体）を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、画像形成装置１００本体の前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて画像形成装置１００本体の上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラー対１１が配置されている。
【００１９】
給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラー５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給送された場合には、これらフィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。
【００２０】
そして、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００２１】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回り方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラー１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。
【００２２】
帯電装置１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラー１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラー１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、導電性ゴムローラー１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、導電性ゴムローラー１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電されることとなる。
【００２３】
次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラー１８により感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。
【００２４】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着部１０に備えられた加熱ローラー２２、及びこの加熱ローラー２２に圧接される加圧ローラー２３によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００２５】
そして、画像形成部９及び定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。その後、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００２６】
図２は、画像形成装置１００に搭載される現像装置１６の側面断面図であり、図３は、現像装置１６を上方から見た平面図である。なお、図２は図３におけるＸＸ′矢視断面図に相当し、図３においては説明の便宜上、カバー３１ｂを外して攪拌部が見えるようにした状態を示している。
【００２７】
図２及び図３に示すように、現像装置１６は、磁性一成分現像剤（トナー）が収容される容器本体３１ａと、容器本体３１ａに収容されたトナーが外部に漏れないように封止するカバー３１ｂとから構成される現像容器３１内に、第１攪拌搬送スクリュー３２、第２攪拌搬送スクリュー３３、現像ローラー３５、規制ブレード３６が備えられている。
【００２８】
容器本体３１ａの内部は、長手方向に延在する仕切板３７によって第１貯留室３８と第２貯留室３９とに区画されており、第１貯留室３８には第１攪拌搬送スクリュー３２が、第２貯留室３９には第２攪拌搬送スクリュー３３がそれぞれ配設されている。また、仕切板３７は、図３に示すように容器本体３１ａの左右両端部には設けられておらず、この部分が第１貯留室３８と第２貯留室３９の間をトナーが移動する連通部（トナー受け渡し部）４０ａ、４０ｂとなっている。
【００２９】
第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３は、それぞれ回転軸３２ａ、３３ａと、その外周面に一体形成された螺旋羽３２ｂ、３３ｂから構成され、互いに略平行となるように容器本体３１ａ内に回転可能に軸支されており、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３が所定方向に回転することによって第１貯留室３８内のトナーを矢印Ａ方向に搬送し、第２貯留室３９内のトナーを矢印Ｂ方向に搬送するように構成されている。また、後述するトナー残量センサー４４の検出結果に応じて容器本体３１ａ内にトナーを補給できるように、カバー３１ｂにはトナーコンテナ２０（図４参照）からトナーが供給されるトナー補給口３４が設けられている。
【００３０】
そして、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３の回転軸３２ａ、３３ａにはギア４１ａ、４１ｂが連結されており、ギア４１ａ、４１ｂには駆動出力ギア４２を介してモーター４３が接続されている。このギア４１ａ、４１ｂ、駆動出力ギア４２及びモーター４３により第１及び第２攪拌搬送スクリュー３２、３３を所定方向に回転駆動することによって、トナーが第１貯留室３８及び第２貯留室３９内を搬送され、また、上述したように容器本体３１ａの左右両端部に設けられた連通部４０ａ、４０ｂを通過して、第１貯留室３８と第２貯留室３９とを循環するようになっている。
【００３１】
また、第２攪拌搬送スクリュー３３には、第２貯留室３９内のトナー搬送方向（矢印Ｂ方向）に対しトナー補給口３４の下流側に搬送能力抑制部５０が設けられている。搬送能力抑制部５０は、螺旋羽３３ｂの周縁部に回転軸３３ａと平行に付設された複数本のリブ部材で構成されている。本実施形態においては、リブ部材５０ａは、周方向に等間隔で４本設けられているが、リブ部材５０ａは４本に限定されるものではなく、３本以下であってもよいし、５本以上であってもよい。
【００３２】
この搬送能力抑制部５０がトナー搬送方向に対しトナー補給口３４より下流側に設けられることにより、第２攪拌搬送スクリュー３３によって下流側（図３の右方向）へ搬送されるトナーは、搬送能力抑制部５０に到達した時点でリブ部材５０ａに妨害されて搬送方向への移動が抑制されるため、搬送能力抑制部５０の上流側（図３の左側）のトナー補給口３４付近で滞留するようになる。従って、トナーコンテナ２０からトナーが補給されて容器本体３１ａ内のトナー量が増えると、滞留したトナーがトナー補給口３４を塞ぐように作用し、それ以上のトナーの補給を抑制する。トナーが消費され、滞留したトナーが少なくなると、トナーが滞留している部分とトナー補給口３４との間に隙間ができ、この隙間にトナーが補給される。
【００３３】
なお、ここでは搬送能力抑制部５０を、回転軸３３ａと平行に付設された複数本のリブ部材で構成したが、これに限らず、トナー補給口３４の下流側においてトナーの搬送能力を低下させる構成であれば他の構成であっても良い。例えば、第２攪拌搬送スクリュー３３の螺旋羽３３ｂの外径またはピッチ（位相）の少なくとも一方を部分的に小さくすることで搬送能力抑制部５０を設けてもよい。
【００３４】
現像ローラー３５は、第１攪拌搬送スクリュー３２及び第２攪拌搬送スクリュー３３と略平行となるように第１貯留室３８内に回転可能に軸支され、ギア列（図示せず）を介してモーター４３が接続されている。この現像ローラー３５には、内面に永久磁石から成る磁界発生部材（図示せず）が固定されたマグネットローラーが使用されており、感光体ドラム１４の回転に応じて現像ローラー３５が回転すると、この磁界発生部材の磁力により現像ローラー３５の表面にトナーが付着（担持）されてトナー層が形成される。
【００３５】
そして、所定の現像域において現像ローラー３５に付着したトナーが、感光体ドラム１４の表面電位と現像ローラー３５に印加される現像バイアスとの電位差により感光体ドラム１４へと飛翔して感光層に付着し、感光体ドラム１４表面にトナー像が形成される。なお、現像ローラー３５が独立して駆動するように現像ローラー３５にモーター４３とは別個の駆動手段を接続しても良い。
【００３６】
規制ブレード３６は、感光体ドラム１４に供給するトナー量、すなわち現像ローラー３５へのトナー付着量を規制するとともに、トナーを摩擦帯電させるものであり、例えばＳＵＳ３０３等の非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）が用いられる。そして、規制ブレード３６は、その先端と現像ローラー３５との間に所定の隙間が形成されるように配設されており、この規制ブレード３６と現像ローラー３５との隙間によって現像ローラー３５へのトナー付着量が規制され、トナーを摩擦帯電（ここでは正帯電）させる。
【００３７】
図４は、トナーコンテナ２０を概略的に示す側面断面図である。トナーコンテナ２０は、未使用のトナーを貯留するコンテナ容器６１、搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３、トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８を備える。
【００３８】
コンテナ容器６１の底部の長手方向（図４の紙面と垂直な方向）の一端部には、現像容器３１のトナー補給口３４（図２参照）に連結される供給口６１ａが形成されている。攪拌パドル６３は、その軸部から径方向の片側に延び、且つ容器の長手方向に展開されるフィルム状の攪拌羽根６３ａを有する。攪拌羽根６３ａの回転によって、コンテナ容器６１内のトナーが攪拌され、攪拌されたトナーが搬送スクリュー６２側に移送される。
【００３９】
搬送スクリュー６２は、その軸部の周りに長手方向に一定の位相（ピッチ）で螺旋状に形成される螺旋羽６２ａを有し、コンテナ容器６１内の底部に供給口６１ａに対向して配置されている。搬送スクリュー６２が回転すると、攪拌パドル６３によって攪拌されたトナーが螺旋羽６２ａの位相の進行により供給口６１ａに向かって搬送され、供給口６１ａを介して現像容器３０に補給される。
【００４０】
トナー補給モーター２７、攪拌モーター２８は、それぞれ搬送スクリュー６２、攪拌パドル６３を回転させるＤＣモーターからなり、例えば、ブリッジ回路にパルス電圧を印加してパルス電圧のオンとオフを繰り返すことによって回転駆動させられる。攪拌パドル６３の攪拌羽根６３ａは、その軸部から半径方向に搬送スクリュー６２の外縁まで延び、螺旋羽６２ａに接触可能である。
【００４１】
コンテナ容器６１内にトナーが十分に貯留されている場合には、攪拌パドル６３はトナーを攪拌して搬送スクリュー６２に供給する。そして、トナー補給モーター２７が定速で回転駆動すると、搬送スクリュー６２はその回転速度に応じた一定量のトナーを供給口６１ａから現像装置１６のトナー補給口３４（図３参照）に補給する。前述したように、トナー補給口３４には搬送能力抑制部５０によって現像装置１６内のトナー残量に応じたトナーの滞留が発生しており、印字により現像装置１６内のトナーが消費されるとトナーの滞留も減少し、その減少分だけトナー補給口３４からトナーが補給される。これにより、現像容器３０内の現像剤のトナー量は一定に保持される。
【００４２】
また、画像形成装置１００のコンテナ容器６１に対峙する位置にはトナー残量センサー７０が配置されている。トナー残量センサー７０としては、コンテナ容器６１内におけるトナーの透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。トナー残量センサー７０によりトナーの透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を制御部９０（図５参照）に出力するよう構成されており、制御部９０によってセンサーの出力値からコンテナ容器６１内のトナー残量が検知されるようになっている。
【００４３】
図５は、本発明の画像形成装置１００の制御経路を説明するためのブロック図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。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、ここではトナーコンテナ２０内のトナーの残量検知、及びトナーコンテナ２０の交換時期の通知制御に必要となる部分を重点的に説明する。また、既に説明した部分については説明を省略あるいは簡略化する。
【００４４】
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、読み書き自在の記憶部である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、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８０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／Ｆ９５を少なくとも備えている。
【００４５】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御に必要な数値等、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、ＲＯＭ９２には、トナーコンテナ２０の状態別に複数のメッセージを格納するメッセージ格納テーブルが備えられている。
【００４６】
メッセージ格納テーブルには装置の状態に応じた種々の文字メッセージがデータ化されて格納されている。ここでは、ユーザーによる交換作業を促すメッセージデータが格納されている。ＣＰＵ９１は、トナー残量センサー７０からの検知信号に基づいてメッセージデータを選択し、操作部５０内の液晶表示部５１に表示する。
【００４７】
例えば、トナー残量センサー７０の出力値が所定の閾値以下となった場合は、トナーコンテナ２０内のトナーは残り少なくなったものの、トナーコンテナ２０内にはまだトナーが残存している状態（Low状態）である。そこで、「トナーが残り少なくなりました。トナーコンテナの交換をお勧めします。」というメッセージ（Low表示）が選択される。
【００４８】
また、Low表示を行ってから一定の累積印字率分だけ出力した場合は、トナーコンテナ２０内のトナーが空になった状態（Replace状態）であると判断される。そこで、トナーコンテナ２０の交換を要求する「トナーが無くなりました。トナーコンテナを交換してください。」というメッセージ（Replace表示）が選択される。
【００４９】
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／Ｆ９５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／Ｆ９５を通じてＣＰＵ９１に送信される。例えば、トナー残量センサー７０からの検知信号は、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）９５を介して制御部９０内のＣＰＵ９１に送信される。カウンター９６は、印字枚数を積算してカウントする。
【００５０】
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Ｐを算出する。算出された印字率ＰはＲＡＭ９３に記憶される。そして、後述する第１実施形態の制御においては、トナーコンテナ２０のLow状態が検知された後の所定枚数Ｎ当たりの平均印字率Ｐｎや、画像毎の印字率Ｐを積算した累積印字率ΣＰを算出する。また、第２実施形態の制御においては、トナー補給モーター２７の回転数を積算した累積回転数ΣＲを算出する。
【００５１】
操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２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の印字条件等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。
【００５２】
その他、操作部８０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。
【００５３】
ところで、図２及び図３に示したような、搬送能力抑制部５０によって現像容器３１内にトナーの滞留を発生させ、このトナーの滞留でトナー補給口３４を塞ぎ、トナー補給を規制する体積補給型の現像装置１６では、トナーコンテナ２０内の補給トナー残量が少なくなるにつれてトナーコンテナ２０からのトナー補給量（落下量）が減少する。
【００５４】
そのため、トナー残量センサー７０によってLow状態が検出されてからの累積印字率に基づいてトナーエンプティ（Replace状態）までのトナー消費量（トナー補給量）の推定値を計算してReplace状態を判定する場合、Low状態が検出されてから高印字率の画像が多数枚印字されると、累積印字率から算出されるトナー補給量の推定値と、トナーコンテナ２０からの実際のトナー補給量とが乖離してしまい、トナーコンテナ２０内のトナー残量が増加してしまうことがあった。
【００５５】
そこで、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００では、トナーコンテナ２０のLow状態が検出されてからの平均印字率に基づいて、Replace状態を判定する際のトリガーとなる累積印字率の閾値を補正することとしている。
【００５６】
図６は、第１実施形態の画像形成装置１００におけるトナーコンテナ２０内のトナー残量検知手順を示すフローチャートである。図１〜図５を参照しながら、図６のステップに沿って、Low状態が検知されてからReplace状態と判定されるまでの平均印字率に基づいて累積印字率の閾値を補正する方法について説明する。
【００５７】
ユーザーにより印字が開始されると、現像装置４内のトナー消費量に応じてトナーコンテナ２０からトナーが補給される。そして、印字中にトナー残量センサー７０の出力値が閾値Ｌ１よりも小さくなったか否かが判断される（ステップＳ１）。トナー残量センサー７０の出力値がＬ１よりも小さくなった場合（ステップＳ１でＹＥＳ）は、制御部９０はトナーコンテナ２０内の補給トナーが残り少なくなったLow状態であると判断し、液晶表示部５１にLow表示を行う（ステップＳ２）。
【００５８】
そして、Low状態を検知してから印字される画像の所定枚数Ｎ当たりの平均印字率Ｐｎを算出する（ステップＳ３）。具体的には、演算部９７において画像毎の印字率ＰをＮ枚分積算した累積印字率ΣＰｎを算出し、さらにΣＰｎ／ＮによりLow表示時からの平均印字率Ｐｎを算出する。平均印字率Ｐｎを算出した後、平均印字率Ｐｎが所定値Ｐ１以下であるか否かが判断される（ステップＳ４）。Ｐｎ≦Ｐ１である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）は、Replace状態を判定するトリガーとなる累積印字率ΣＰの閾値をＭ１に設定する（ステップＳ５）。また、Low状態を検知してからの累積印字率ΣＰのカウントを継続して行う（ステップＳ６）。
【００５９】
次に、累積印字率ΣＰがＭ１以上であるか否かが判断される（ステップＳ７）。ΣＰ≧Ｍ１となった場合（ステップＳ７でＹＥＳ）は、制御部９０はトナーコンテナ２０内の補給トナーが空になったReplace状態であると判断し、液晶表示部５１にReplace表示を行うとともに、印字動作を停止する（ステップＳ８）。
【００６０】
一方、ステップＳ４でＰｎ＞Ｐ１である場合（ステップＳ４でＮＯ）は、Replace状態を判定するトリガーとなる累積印字率ΣＰの閾値をＭ２（Ｍ２＞Ｍ１）に設定する（ステップＳ９）。また、Low状態を検知してからの累積印字率ΣＰのカウントを継続して行う（ステップＳ１０）。
【００６１】
次に、累積印字率ΣＰがＭ２以上であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。ΣＰ≧Ｍ２となった場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）は、制御部９０はトナーコンテナ２０内の補給トナーが空になったReplace状態であると判断し、液晶表示部５１にReplace表示を行うとともに、印字動作を停止する（ステップＳ８）。
【００６２】
上記の制御を行うことにより、Low状態が検知されてからの所定枚数当たりの平均印字率ＰｎがＰ１以下である場合は、トナーコンテナ２０からの実際のトナー補給量がトナー補給量の推定値よりも多めであると判断し、累積印字率ΣＰがＭ１に到達した時点でReplace状態であると判定する。また、Low状態が検知されてからの平均印字率ＰｎがＰ１を超える場合は、トナーコンテナ２０からの実際のトナー補給量がトナー補給量の推定値よりも少なめであると判断し、累積印字率ΣＰがＭ１よりも大きいＭ２に到達した時点でReplace状態であると判定する。
【００６３】
従って、Low状態が検知されてからの平均印字率に関係なく、現像装置１６でのトナー消費量にトナーコンテナ２０からのトナー補給量を追従させることができ、トナーコンテナ２０がReplace状態と判定されたときのトナーコンテナ２０内のトナー残量を一定量に減少させることができる。また、Low状態が検知された後に低印字率の画像が多数枚印字された場合でも現像装置１６内のトナー量が減少するおそれがないため、トナーコンテナ２０の交換後に短時間で多量のトナーが補給されず、補給かぶりやトナー飛散の発生を効果的に抑制することができる。
【００６４】
図７は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００におけるトナーコンテナ２０内のトナー残量検知手順を示すフローチャートである。本実施形態の画像形成装置１００では、Low状態からのトナー補給モーター２７の累積回転数に基づいてReplace状態を判定している。画像形成装置１００、現像装置１６、トナーコンテナ２０の構成、画像形成装置１００の制御経路は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。図１〜図５を参照しながら、図８のステップに沿って、Low状態が検知されてからReplace状態と判定されるまでの平均印字率に基づいてトナー補給モーター２７の累積回転数の閾値を補正する方法について説明する。
【００６５】
印字中にトナー残量センサー７０の出力値が閾値Ｌ１よりも小さくなったか否かが判断され、トナー残量センサー７０の出力値がＬ１よりも小さくなった場合は、制御部９０はトナーコンテナ２０内の補給トナーが残り少なくなったLow状態であると判断し、Low状態を検知してから印字される画像の所定枚数Ｎ当たりの平均印字率Ｐｎを算出した後、平均印字率Ｐｎが所定値Ｐ１以下であるか否かが判断される（ステップＳ１〜Ｓ４）までは図６に示した第１実施形態の制御と同様である。
【００６６】
そして、Ｐｎ≦Ｐ１である場合（ステップＳ４でＹＥＳ）は、Replace状態を判定するトリガーとなるトナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲの閾値をＱ１に設定する（ステップＳ５）。また、Low状態を検知してからのトナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲのカウントを継続して行う（ステップＳ６）。
【００６７】
次に、累積回転数ΣＲがＱ１以上であるか否かが判断される（ステップＳ７）。ΣＲ≧Ｑ１となった場合（ステップＳ７でＹＥＳ）は、制御部９０はトナーコンテナ２０内の補給トナーが空になったReplace状態であると判断し、液晶表示部５１にReplace表示を行うとともに、印字動作を停止する（ステップＳ８）。
【００６８】
一方、ステップＳ４でＰｎ＞Ｐ１である場合（ステップＳ４でＮＯ）は、Replace状態を判定するトリガーとなるトナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲの閾値をＱ２（Ｑ２＞Ｑ１）に設定する（ステップＳ９）。また、Low状態を検知してからのトナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲのカウントを継続して行う（ステップＳ１０）。
【００６９】
次に、累積回転数ΣＲがＱ２以上であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。ΣＲ≧Ｑ２となった場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）は、制御部９０はトナーコンテナ２０内の補給トナーが空になったReplace状態であると判断し、液晶表示部５１にReplace表示を行うとともに、印字動作を停止する（ステップＳ８）。
【００７０】
上記の制御を行うことにより、Low状態が検知されてからの所定枚数当たりの平均印字率ＰｎがＰ１以下である場合は、トナーコンテナ２０からの実際のトナー補給量がトナー補給量の推定値よりも多めであると判断し、トナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲがＱ１に到達した時点でReplace状態であると判定する。また、Low状態が検知されてからの平均印字率ＰｎがＰ１を超える場合は、トナーコンテナ２０からの実際のトナー補給量がトナー補給量の推定値よりも少なめであると判断し、トナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲがＱ１よりも大きいＱ２に到達した時点でReplace状態であると判定する。
【００７１】
従って、第１実施形態と同様に、Low状態が検知されてからの平均印字率に関係なく、現像装置１６でのトナー消費量にトナーコンテナ２０からのトナー補給量を追従させることができ、トナーコンテナ２０がReplace状態と判定されたときのトナーコンテナ２０内のトナー残量を一定量に減少させることができる。また、Low状態が検知された後に低印字率の画像が多数枚印字された場合でも現像装置１６内のトナー量が減少するおそれがないため、トナーコンテナ２０の交換後に短時間で多量のトナーが補給されず、補給かぶりやトナー飛散の発生を効果的に抑制することができる。
【００７２】
なお、図７ではLow状態からのトナー補給モーター２７の累積回転数に基づいてReplace状態を判定したが、Low状態からのトナー補給モーター２７の累積駆動時間に基づいてReplace状態を判定する制御についても全く同様に説明できる。
【００７３】
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、上記第１実施形態においては、Low状態が検知された後の平均印字率Ｐｎに基づいて累積印字率ΣＰの閾値をＭ１、Ｍ２の２段階に変更し、上記第２実施形態においては、Low状態が検知された後の平均印字率Ｐｎに基づいてトナー補給モーター２７の累積回転数ΣＲの閾値をＱ１、Ｑ２の２段階に変更したが、３段階以上に変更してもよい。また、平均印字率Ｐｎの閾値Ｐ１や、累積印字率ΣＰの閾値Ｍ１、Ｍ２、累積回転数ΣＲの閾値Ｑ１、Ｑ２についても、現像装置１６、トナーコンテナ２０、画像形成装置１００の仕様や使用するトナーの物性等に応じて適宜設定すればよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置について説明したが、磁性一成分現像方式に限らず、非磁性一成分現像剤を用いる非磁性一成分現像方式の体積補給型現像装置を備えた画像形成装置にも適用可能である。
【００７５】
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れるものではなく、タンデム式またはロータリー方式のカラー複写機及びプリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、着脱可能なトナー収容容器を有する種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する。
【実施例】
【００７６】
図３に示したような体積補給型の現像装置１６を備えた画像形成装置１００において、Low状態が検知された後の平均印字率に応じてトナーコンテナ２０のReplace状態を判定するトリガーとなる累積印字率の閾値を変更した場合の、トナーコンテナ２０内、現像装置１６内のトナー残量、及び補給かぶりの発生について調査した。試験方法としては、Low状態が検知された後の平均印字率が１％以下のときの累積印字率の閾値（図６のＭ１）を１５００％、平均印字率が１％を超えるときの累積印字率の閾値（図６のＭ２）を２５００％に設定した場合（実施例１）と、Low状態が検知された後の平均印字率に関係なく、累積印字率の閾値をそれぞれ２５００％、１５００％とした場合（比較例１、２）について、Low状態が検知された後に１％、５％、２０％のテスト画像を連続印字し、Replace状態と判定されたときのトナーコンテナ２０内のトナー残量、現像装置１６内のトナー残量を測定した。結果を表１、表２に示す。
【００７７】
【表１】
2015081990.tif 000003
【００７８】
【表２】
2015081990.tif 000004
【００７９】
また、Replace状態と判定された後、トナーコンテナ２０を交換した直後における補給かぶりの発生を比較した。補給かぶりの発生は、白ベタ印字後の用紙を目視により観察し、補給かぶりの発生が目視により認識されるレベルを×、目視により視認されないレベルを○とした。結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】
2015081990.tif 000005
【００８１】
表１から明らかなように、Low状態が検知された後の平均印字率が１％以下のときの累積印字率の閾値を１５００％、平均印字率が１％を超えるときの累積印字率の閾値を２５００％に設定した実施例１、及び、Low状態が検知された後の平均印字率に関係なく、累積印字率の閾値を２５００％に設定した比較例１では、Low状態が検知された後に１％、５％、２０％のテスト画像を連続印字したいずれの場合でも、Replace状態と判定されたときのトナーコンテナ２０内のトナー残量は８ｇ〜１０ｇの範囲であった。これに対し、Low状態が検知された後の平均印字率に関係なく、累積印字率の閾値を１５００％に設定した比較例２では、Low状態が検知された後に２０％のテスト画像を連続印字した場合に、Replace状態と判定されたときのトナーコンテナ２０内に１７ｇという多量のトナーが残存していた。
【００８２】
また、表２から明らかなように、実施例１及び比較例２では、Low状態が検知された後に１％のテスト画像を連続印字し、Replace状態と判定されたときの現像装置１６内のトナー残量はいずれも９０ｇであったのに対し、比較例１では８０ｇと少なくなっていた。また、低印字率の画像を連続印字した場合、現像装置１６内のトナーは長期間に亘って攪拌されるため、チャージアップしている。
【００８３】
そのため、トナーコンテナ２０を交換すると、現像装置１６内のトナー量が９０ｇに戻るように短時間で多量のトナーが補給されてしまい、現像装置１６内に存在しているチャージアップしたトナーと新たに補給されるトナーとの摩擦帯電によって、補給されたトナーの一部が帯電異常を起こす。その結果、表３に示すように、比較例１ではLow状態が検知された後に１％のテスト画像を連続印字した場合、トナーコンテナ２０の交換直後に補給かぶりの発生が認められた。
【００８４】
以上の結果より、Low状態が検知された後の平均印字率に応じて累積印字率の閾値を変化させる実施例１の制御を行うことにより、Replace状態と判定されたときのトナーコンテナ２０内のトナー残量を確実に減少させることができ、且つ、トナーコンテナ２０の交換直後における補給かぶりの発生も効果的に抑制できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、現像装置へのトナー補給を行う着脱可能なトナー収容容器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、トナー収容容器の交換時におけるトナー収容容器内のトナー残量を減少させるとともに、補給かぶりによる画質低下の発生も効果的に抑制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】
【００８６】
１              感光体ドラム（像担持体）
１６            現像装置
２０            トナーコンテナ（トナー収容容器）
２７            トナー補給モーター（補給手段）
３４            トナー補給口
５０            搬送能力抑制部
７０            トナー残量センサー
８０            液晶表示部（表示手段）
９０            制御部（制御手段）
９７            演算部（トナー消費量算出手段）
１００          画像形成装置
Ｐ              画像形成部
【図１】
2015081990.tif 000006
【図２】
2015081990.tif 000007
【図３】
2015081990.tif 000008
【図４】
2015081990.tif 000009
【図５】
2015081990.tif 000010
【図６】
2015081990.tif 000011
【図７】
2015081990.tif 000012
【図８】
2015081990.tif 000013
【図９】
2015081990.tif 000014