(57)【要約】【課題】トナー容器内のトナーが少なくなって偏ったときでも、トナー残量を的確に検出することができ、トナー容器からのトナー補給量の低下を防止することが可能なトナー補給装置を提供する。【解決手段】３組の発光素子５１ａ〜５３ａと受光素子５１ｂ〜５３ｂを用いて、トナー容器４１内のトナー残量が少なくなって、トナーの偏りが生じたときでも、トナー残量レベルを正確に検出し、この検出したトナー残量レベルに応じてスクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間を制御し、これによりトナー容器４１から現像剤槽４２への適量のトナー補給を速やかに行うようにしている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容したトナー容器と、トナーをトナー容器の長手方向に搬送して、トナーを搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出供給する搬送部材とを備えるトナー補給装置において、
前記トナー容器の長手方向に沿って離間して配置され、それぞれの配置位置でトナー容器内のトナーを検出する複数のセンサーと、
前記各センサーの検出出力に基づいて、前記トナー容器内のトナー残量を判定する判定手段とを備えることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記各センサーのうちのトナー無しを検出したセンサーの位置に基づいて、前記トナー容器内のトナー残量を判定することを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記搬送部材によるトナーの搬送速度を制御しており、前記判定したトナー残量に応じて搬送部材によるトナーの搬送速度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記搬送部材によるトナーの搬送動作をオンオフ制御しており、前記判定したトナー残量に応じて搬送部材によるトナーの搬送動作のオン期間を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置。
【請求項５】
前記判定手段により判定されたトナー残量を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項６】
前記センサーは、発光素子及び受光素子を備え、
前記トナー容器は、トナーの有無の検出のために、前記発光素子及び前記受光素子間で授受される光を該トナー容器の内外に入出させる透光窓を有することを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項７】
前記搬送部材は、前記トナー容器の長手方向に沿って設けられたスクリュー軸であることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項８】
前記搬送部材は、前記トナー容器に設けられた螺旋状の凹凸であって、トナー容器を回転させることで搬送部材により内部のトナーを搬送することを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のトナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置にトナーを補給するトナー補給装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、帯電装置により潜像担持体である感光体の表面を一様に帯電させ、露光装置により感光体表面を露光して、感光体表面に静電潜像を形成し、現像装置により感光体表面の静電潜像にトナーを付着させて、感光体表面にトナー像（可視像）を形成し、転写装置により感光体表面のトナー像を記録媒体に転写して、定着装置により記録媒体上にトナー像を定着させる。
【０００３】
現像装置の現像方式としては、現像剤の成分により２種類の方式に分類される。一方は、トナーと磁性体キャリアを混合した２成分現像剤を用い、この２成分現像剤を攪拌混合して摩擦帯電させ、この２成分現像剤に含まれるトナーを感光体表面の静電潜像に付着させる方式であり、また他方は、トナーのみを現像剤として用い、帯電部材によりトナーを摩擦帯電させ、このトナーを静電潜像に付着させる方式である。いずれの方式においても、２成分現像剤又はトナーを現像剤槽に収容し、トナーの消費により現像剤槽のトナーが減少すると、トナーを現像剤槽に補給している。補給用のトナーは、トナー容器に収容されており、このトナー容器から現像剤槽へとトナーが随時補給される。このトナー容器内のトナーが残り少なくなったり無くなったときには、トナー容器を新たなものに交換して、トナーの補給が途切れないようにする。
【０００４】
ところで、上記いずれの現像方式においても、画像品質を高く維持するには、トナーの帯電量を適正レベルに保つことが非常に重要である。トナーの帯電量は、２成分現像剤を用いる方式においてはトナーと磁性体キャリアの混合比が大きく影響し、トナーのみを現像剤として用いる方式においては現像剤槽内のトナー量が大きく影響する。故に、いずれの現像方式においても現像剤槽内のトナー量を一定に保つ必要がある。このため、現像剤槽内のトナーの消費量を正確に求めて、この消費量の分だけトナーを現像剤槽に補給している。例えば、露光装置により露光された感光体の表面積を積算したり、感光体表面の回転移動距離を積算して、これらの積算値からトナー消費量を求めるか、あるいはセンサーによりトナー消費量を直接検出し、このトナー消費量に等しい分量のトナーをトナー容器から現像剤槽へと補給している。
【０００５】
また、トナー容器の交換を適切なタイミングで行わなければ、トナー容器から現像剤槽へのトナー補給が途切れて、現像剤槽のトナーが不足することになる。このため、トナー容器の重量を検出したり、トナー容器内の現像剤の搬送部材の回転数を積算して、これらの積算値からトナー残量を求めるか、あるいはセンサーによりトナー残量を直接検出し、このトナー残量が殆ど無くなったときに、トナー容器の交換を促す旨を表示している。トナー残量検出用のセンサーとしては、透磁率センサー、超音波センサー、圧電センサー、光学センサー、負荷検知センサーなどが知られている。
【０００６】
また、特許文献１では、トナー容器に収容されている現像剤の残量を検知して、この検知された現像剤の残量を第１残量情報として記憶しておき、トナー容器の交換操作の後で検知された現像剤の残量を第２残量情報とし、第１残量情報と第２残量情報を比較して、現像剤の残量が大きく変化したときにだけ、トナー容器が交換されたものとみなして、トナー容器の交換回数を計数し、トナー容器の交換回数を管理している。
【特許文献１】特開２００６−３４３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来は、先に述べたようにトナー容器の重量を検出したり、トナー容器内の現像剤の搬送部材の回転数を積算して、これらの積算値からトナー残量を求めるか、あるいはセンサーによりトナー残量を直接検出しているが、トナー容器内でのトナーの偏りまでを考慮していなかった。
【０００８】
例えば、トナーをトナー容器の長手方向に搬送して、トナーを搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出し、トナーを現像剤槽に補給する場合は、トナー排出口近くではトナーの残量レベルが高く、トナー排出口から離れるほどトナーの残量レベルが低くなる。
【０００９】
従って、トナー容器内でのトナーの偏りを考慮しなければ、トナー残量を的確に検出しているとは言えず、これが原因となって、トナー容器から現像剤槽への適量のトナー補給が滞ることがあり、２成分現像剤のトナー比率や現像剤槽内のトナー量が低下して、画像品質が低下した。
【００１０】
また、トナー容器内のトナー残量が多い場合は、トナー容器から現像剤槽へのトナーの補給が容易であるが、トナー容器内のトナー残量が少ない場合は、トナーの補給が困難になり、トナーの適格な補給に長い時間が費やされたり、補給量が減少する傾向にある。このため、トナー容器のトナー残量が少なくなったときには、２成分現像剤のトナー比率の低下や現像剤槽内のトナー量の低下を招くことが多く、画像品質が低下した。
【００１１】
更に、このようなトナー容器からのトナー補給量の低下を未然に防止するために、トナー容器内のトナー残量が少なくなり過ぎないうちに、トナー容器を新たなものに交換することが考えられるが、この場合は、旧いトナー容器内の少なからざるトナーを捨てることになるので、不経済である。
【００１２】
一方、特許文献１では、トナー容器の交換回数の管理を正確に行うことができても、トナー残量が少なくなったときのトナー容器からのトナー補給量の低下を防止することはできない。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、トナー容器内のトナーが少なくなって偏ったときでも、トナー残量を的確に検出することができ、トナー容器からのトナー補給量の低下を防止することが可能なトナー補給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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のトナー補給装置は、トナーを収容したトナー容器と、トナーをトナー容器の長手方向に搬送して、トナーを搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出供給する搬送部材とを備えるトナー補給装置において、前記トナー容器の長手方向に沿って離間して配置され、それぞれの配置位置でトナー容器内のトナーを検出する複数のセンサーと、前記各センサーの検出出力に基づいて、前記トナー容器内のトナー残量を判定する判定手段とを備えている。
【００１５】
また、前記判定手段は、前記各センサーのうちのトナー無しを検出したセンサーの位置に基づいて、前記トナー容器内のトナー残量を判定している。
【００１６】
更に、前記判定手段は、前記搬送部材によるトナーの搬送速度を制御しており、前記判定したトナー残量に応じて搬送部材によるトナーの搬送速度を変更している。
【００１７】
また、前記判定手段は、前記搬送部材によるトナーの搬送動作をオンオフ制御しており、前記判定したトナー残量に応じて搬送部材によるトナーの搬送動作のオン期間を変更している。
【００１８】
更に、前記判定手段により判定されたトナー残量を記憶する記憶手段を備えている。
【００１９】
また、前記センサーは、発光素子及び受光素子を備え、前記トナー容器は、トナーの有無の検出のために、前記発光素子及び前記受光素子間で授受される光を該トナー容器の内外に入出させる透光窓を有している。
【００２０】
更に、前記搬送部材は、前記トナー容器の長手方向に沿って設けられたスクリュー軸である。
【００２１】
または、前記搬送部材は、前記トナー容器に設けられた螺旋状の凹凸であって、トナー容器を回転させることで搬送部材によりトナー容器内のトナーを搬送している。
【００２２】
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナー補給装置を備えている。
【発明の効果】
【００２３】
このような本発明のトナー補給装置によれば、複数のセンサーをトナー容器の長手方向に沿って離間して配置し、各センサーによりそれぞれの位置でトナーを検出し、各センサーの検出出力に基づいてトナー容器内のトナー残量を判定している。このため、トナー容器内でトナーの偏りがあったとしても、トナー残量を的確に検出することができる。
【００２４】
例えば、各センサーのうちのトナー無しを検出したセンサーの位置に基づいて、トナー容器内のトナー残量を判定している。トナーをトナー容器の長手方向に搬送して、トナーを搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出供給する構成では、トナー排出口近くではトナーの残量レベルが高く、トナー排出口から離れるほどトナーの残量レベルが低くなる。このため、トナー排出口から最も離れた位置のセンサーによるトナー無しの検出タイミングが最も早く、トナー排出口に近づくほどセンサーによるトナー無しの検出タイミングが遅くなる。したがって、トナー無しを検出したセンサーの位置に基づいて、トナー容器内のトナー残量を正確に判定することができる。
【００２５】
また、判定したトナー残量に応じて搬送部材によるトナーの搬送速度を変更している。あるいは、トナー残量に応じて搬送部材によるトナーの搬送動作のオン期間を変更している。例えば、トナーの残量レベルが低くなるほどトナー排出口からのトナーの排出が困難になり、適量のトナー補給に長い時間が費やされたり、補給量が減少するので、搬送部材によるトナーの搬送速度を速くしたり、搬送部材によるトナーの搬送動作のオン期間を長くする。これにより、トナー残量が少なくなっても、適量のトナーの速やかなる補給が可能となり、トナー容器からのトナー補給量の低下を防止することができる。
【００２６】
更に、トナー容器内のトナー残量を記憶する記憶手段を備えている。記憶手段は、トナー容器、トナー補給装置、現像装置、画像形成装置のいずれに設けても構わない。トナー容器を現像剤槽から一旦外して、トナー容器を現像剤槽に再び装着したときには、トナー容器内のトナーの偏りが変化しているので、トナー容器内のトナー残量の検出に誤差が生じる。このため、記憶手段から正確なトナー残量を読み出して用いる。
【００２７】
例えば、センサーは、発光素子及び受光素子を備え、トナー容器には、トナーの有無の検出のために、センサーの発光素子及び受光素子間で授受される光を該トナー容器の内外に入出させる透光窓を設けている。
【００２８】
例えば、搬送部材は、トナー容器の長手方向に沿って設けられたスクリュー軸である。このスクリュー軸を回転駆動することにより、トナーをトナー容器の長手方向に搬送して、トナーを搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出供給することができる。
【００２９】
あるいは、搬送部材はトナー容器に設けられた螺旋状の凹凸であって、このトナー容器を回転駆動することにより、トナーをトナー容器の長手方向に搬送して、トナーを搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出供給する形態でも構わない。
【００３０】
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナー補給装置と同様の作用効果を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置は、カラー画像を記録用紙に記録するカラーレーザープリンタであり、露光ユニット１、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、中間転写ベルトユニット２、定着ユニット３、用紙搬送装置４、給紙トレイ５、及び排紙トレイ６等を備えている。
【００３３】
この画像形成装置において、記録用紙は、給紙トレイ５に積載収容されており、ピックアップローラ７-1により１枚ずつ給紙トレイ５から引き出されて、搬送ローラ４-１によりレジストローラ８へと搬送される。あるいは、記録用紙は、手差しトレイ９に載置され、ピックアップローラ７-2により引き出されて、各搬送ローラ４-4〜４-6によりレジストローラ８へと搬送される。レジストローラ８は、記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、記録用紙の先端が中間転写ベルトユニット２の中間転写ベルト１１上に形成されるトナー像の先端に重なるタイミングで、記録用紙を２次転写ローラ１２へと搬送する。
【００３４】
各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー像をそれぞれ形成して、各色のトナー像を中間転写ベルトユニット２の中間転写ベルト１１に転写する。これらの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、各現像装置２１ａ〜２１ｄ、各トナー補給装置２２ａ〜２２ｄ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ、各帯電器２４ａ〜２４ｄ、及び各クリーナユニット２５ａ〜２５ｄ等を備えている。
【００３５】
各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄは、中間転写ベルト１１を介してそれぞれの１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄに押圧されており、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１と共に回転される。また、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄも、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１に追従回転する。
【００３６】
各帯電器２４ａ〜２４ｄは、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに接触するローラ型やブラシ型のもの、あるいはチャージャー型のものであり、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面を一様に帯電させる。
【００３７】
露光ユニット１は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄへのそれぞれのレーザー光を出射するレーザー光源１ａ、及び各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに導く複数のミラー１ｂ等を有しており、画像データに応じて各レーザー光を変調しつつ、各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面に照射して、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの静電潜像を形成する。この露光ユニット１として、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いても良い。
【００３８】
各トナー補給装置２２ａ〜２２ｄは、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナーを収容した円筒形のトナー容器４１を備えており、これらのトナー容器４１から各現像装置２１ａ〜２１ｄの現像剤槽４２へとそれぞれの色のトナーが補給される。
【００３９】
各現像装置２１ａ〜２１ｄは、それぞれの現像剤槽４２内でトナー及び磁性体キャリアからなる２成分現像剤を混合攪拌して、トナー及び磁性体キャリアを摩擦帯電させており、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面の静電潜像にそれぞれの色の帯電トナーを付着吸着させて、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの色のトナー像を形成する。これらのトナー像は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄから中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。
【００４０】
中間転写ベルトユニット２は、中間転写ベルト１１、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ、駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２、及び２次転写ローラ１２等を備えており、中間転写ベルト１１を駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２に掛け渡して回転移動可能に支持し、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び２次転写ローラ１２を中間転写ベルト１１に押し付けている。
【００４１】
中間転写ベルト１１は、例えば合成樹脂フィルムにより形成される。２次転写ローラ１２は、左右に移動可能に支持されて、右方向に付勢されており、駆動支持ローラ３１との間に中間転写ベルト１１を挟み込んで、ニップ域を形成する。駆動支持ローラ３１は、２次転写ローラ１２のバックアップローラとしての役目を果たしつつ、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域を下流側にして回転駆動され、中間転写ベルト１１を引っ張って矢印方向Ｂに回転移動させる。これにより、各ニップ域が安定的に維持される。
【００４２】
各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域をより安定的に形成するために、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄのうちの一方を硬質材料で形成し、他方を弾性材料で形成するのが好ましい。
【００４３】
各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、例えば金属製の軸の外周を導電性の弾性材（ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により被覆したものである。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、該各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のニップ域に中間転写ベルト１１を挟み込んだ状態で、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加され、それぞれの電界を中間転写ベルト１１を介して各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーに作用させ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーを中間転写ベルト１１へと引き付けて転写させる。これにより、各色のトナー像が中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄとして、ローラの代わりに、ブラシ等を用いても構わない。
【００４４】
クリーニングユニット３４は、例えば中間転写ベルト１１表面に摺接するクリーニングブレードであり、中間転写ベルト１１表面に残留したトナーを除去して、次回に印字される画像のカブリ等を防止する。
【００４５】
こうして中間転写ベルト１１に転写され重ね合わせられた各色のトナー像は、中間転写ベルト１１の回転移動に伴い、駆動支持ローラ３１と２次転写ローラ１２間のニップ域へと搬送される。そして、中間転写ベルト１１上の各色のトナー像の先端とレジストローラ８により搬送されて来た記録用紙の先端が重ねられ、各色のトナー像と記録用紙が重ね合わせられて、各色のトナー像が記録用紙に転写される。
【００４６】
引き続いて、記録用紙は、定着ユニット３へと搬送され、ここで加圧ローラ３ａと加熱ローラ３ｂ間に挟み込まれる。これにより、記録用紙上の各色のトナーが加熱溶融されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。
【００４７】
更に、記録用紙は、用紙搬送装置４により排紙トレイ６へと搬送されて、ここにフェイスダウンで排出される。
【００４８】
尚、画像形成ステーションＰａだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルトユニット２の中間転写ベルト１１に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト１１から記録用紙に転写され、記録用紙上定着される。
【００４９】
また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着ユニット３により定着した後に、記録用紙を用紙搬送装置４の搬送ローラ４-3により搬送する途中で、搬送ローラ４-3を停止させてから逆回転させ、記録用紙を用紙搬送装置４の反転経路４ｒに通して、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙をレジストローラ８へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ６に排出する。
【００５０】
ところで、本実施例の画像形成装置では、各トナー補給装置２２ａ〜２２ｄ（以下トナー補給装置２２とも称す）のトナー容器４１を取り外すことができ、各トナー容器４１を新たなものに交換することにより各色のトナーが補給される。これらのトナー容器４１は、容器内のトナー残量が少なくなったときに、ユーザー又はサービスマンにより着脱されて、新しいものに交換される。
【００５１】
図２、図３、及び図４は、トナー容器を示す斜視図、側方から見て示す断面図、及び正面から見て示す断面図である。図２〜図４に示すようにトナー容器４１は、その円筒形長手方向の一端近傍の下側面に形成された補給開口部４１ａと、この補給開口部４１ａを開閉するシャッター部材４３とを有している。トナー容器４１をトナー補給装置２２から取り外した状態では、シャッター部材４３により補給開口部４１ａが閉じられる。また、トナー容器４１をトナー補給装置２２に装着した状態では、シャッター部材４３が移動されて、補給開口部４１ａが開かれ、同時に補給開口部４１ａが各現像装置２１ａ〜２１ｄの現像剤槽４２（図１に示す）の補給開口部に重なり合い、トナー容器４１から補給開口部を通じて現像剤槽４２へとトナーの補給が可能になる。
【００５２】
トナー補給装置２２は、例えばトナー容器４１の補給開口部４１ａと現像剤槽４２の補給開口部間に配置された補給ローラ４４を備えており、この補給ローラ４４を回転駆動して、この補給ローラ４４の回転角度を制御することによりトナー容器４１から現像剤槽４２へのトナー補給量を調節している。
【００５３】
また、トナー容器４１内には、トナー容器４１の長手方向に沿ってスクリュー軸４５が設けられている。このスクリュー軸４５は、その両端をトナー容器４１の両側壁で回転自在に軸支され、その一端がトナー容器４１外側に突出して（図示せず）、外部で回転駆動される。このスクリュー軸４５が回転されると、トナー容器４１内のトナー全体が補給開口部４１ａ側に移動されて行く。
【００５４】
トナー容器４１の一端近傍に補給開口部４１ａが設けられ、この補給開口部４１ａのみからトナー供給が行われるので、トナー容器４１内でトナーの偏りが生じ易い。ところが、スクリュー軸４５の回転によりトナー容器４１内のトナー全体が補給開口部４１ａ側に移動されて行くことから、トナー容器４１内のトナーの偏りが略解消され、補給開口部４１ａからのトナーの補給が滞ることなく連続的に行われる。
【００５５】
また、トナー容器４１の一端近傍の周壁下側には、相互に対向する一対の透光窓４６ａ、４６ｂが設けられている。同様に、トナー容器４１の中央近傍の周壁下側に、相互に対向する一対の透光窓４７ａ、４７ｂが設けられ、更にトナー容器４１の他端近傍の周壁下側にも、相互に対向する一対の透光窓４８ａ、４８ｂが設けられている。各透光窓は、透光性を有する合成樹脂等からなる。
【００５６】
そして、トナー容器４１の一端近傍の各透光窓４６ａ、４６ｂの両外側に発光素子５１ａと受光素子５１ｂが設けられ、各透光窓４６ａ、４６ｂを介して発光素子５１ａと受光素子５１ｂが対向配置されている。同様に、トナー容器４１の中央近傍の各透光窓４７ａ、４７ｂを介して発光素子５２ａと受光素子５２ｂが対向配置され、トナー容器４１の他端近傍の各透光窓４８ａ、４８ｂを介して発光素子５３ａと受光素子５３ｂが対向配置されている。
【００５７】
トナー容器４１内のトナー残量が十分にあるときには、トナー残量レベルが各透光窓４６ａ、４６ｂ等よりも上方にあるため、発光素子５１ａと受光素子５１ｂ間がトナーにより遮断され、同様に発光素子５２ａと受光素子５２ｂ間及び発光素子５３ａと受光素子５３ｂ間もトナーにより遮断される。
【００５８】
また、トナー容器４１内のトナー残量が殆ど無くなったときには、発光素子５１ａと受光素子５１ｂ間のトナーが無くなるので、発光素子５１ａの光が各透光窓４６ａ、４６ｂを介して受光素子５１ｂに入射する。同様に、発光素子５２ａと受光素子５２ｂ間及び発光素子５３ａと受光素子５３ｂ間のトナーも無くなるので、発光素子５２ａの光が各透光窓４７ａ、４７ｂを介して受光素子５２ｂに入射し、発光素子５３ａの光が各透光窓４８ａ、４８ｂを介して受光素子５３ｂに入射する。
【００５９】
従って、各受光素子５１ｂ、５２ｂ、５３ｂの受光出力に基づいてトナー容器４１内のトナー有無を知ることができる。
【００６０】
更に、スクリュー軸４５の３箇所には、それぞれのクリーニングフィルム５４が設けられている。これらのフィルム５４は、可塑性のＰＥＴシート等であり、それらの一端をスクリュー軸４５に接続固定されて、スクリュー軸４５と共に回転する。トナー容器４１内のトナー残量が多いときには、各フィルム５４がトナーに埋もれた状態となるが、トナー容器４１内のトナー残量が少なくなると、各フィルム５４が延びた状態となり、スクリュー軸４５と共に回転する各フィルム５４の先端がそれぞれの透光窓に届いて摺接し、各透光窓の内側面がクリーニングされる。このため、発光素子の光が透光窓の汚れにより阻止されることはなく、トナー残量が少なくなったときには、発光素子の光が透光窓を介して受光素子に確実に入射して、トナー有無の検出が確実に行われる。
【００６１】
ところで、スクリュー軸４５によりトナーを補給開口部４１ａ側に移動させていることから、トナー容器４１内の全体のトナー残量が少なくなったときには、補給開口部４１ａ近くのトナー残量レベルが高くなり、補給開口部４１ａから離れるほどトナー残量レベルが低くなって、トナーの偏りが生じる。
【００６２】
また、トナー容器４１内のトナー残量が多い場合は、トナー容器４１から現像剤槽４２へのトナーの補給が容易であるが、トナー容器４１内のトナー残量が少ない場合は、スクリュー軸４５によるトナーの移動が困難になって、適量のトナー補給に長い時間が費やされたり、補給量が減少する傾向にあり、２成分現像剤のトナー比率が低下して、画像品質が低下する。
【００６３】
そこで、本実施形態では、トナー容器４１内のトナー残量が少なくなって、トナーの偏りが生じたときに、３組の発光素子５１ａ〜５３ａと受光素子５１ｂ〜５３ｂを用いて、トナー残量レベルを正確に検出し、この検出したトナー残量レベルに応じてスクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間を制御し、これによりトナー容器４１から現像剤槽４２への適量のトナー補給を速やかに行うようにしている。
【００６４】
図５は、トナー残量レベルに基づいてスクリュー軸４５の回転速度を制御する制御系を示すブロック図である。この図５において、制御部５５は、各受光素子５１ｂ〜５３ｂの検出信号を入力すると、各受光素子５１ｂ〜５３ｂの検出信号に基づいてトナー容器４１内のトナー残量を判定する。そして、制御部５５は、トナー残量レベルに基づいて、スクリュー軸４５の回転駆動機構５６を駆動制御し、スクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間を調節設定する。
【００６５】
具体的には、トナーが有れば、発光素子の光がトナーで遮られて、この光が受光素子に入射せず、トナーが無くなると、発光素子の光が一対の透光窓を通じて受光素子に入射することから、各受光素子５１ｂ〜５３ｂの検出信号レベルを予め設定された閾値と比較して、検出信号レベルが閾値以下であれば、トナー有りと判定し、検出信号レベルが閾値を越えると、トナー無しと判定する。
【００６６】
そして、制御部５５は、各受光素子５１ｂ〜５３ｂの検出信号のいずれかに基づいてトナー無しの判定をなすと、このトナー無しの判定をもたらした受光素子の位置に応じてトナー残量レベルを判定する。
【００６７】
ここで、スクリュー軸４５によりトナーを補給開口部４１ａ側に移動させて、トナーを補給開口部４１ａから排出供給しているので、トナー残量が少なくなると、まず補給開口部４１ａから最も離れた一対の透光窓４８ａ、４８ｂの部位でトナーが無くなって、発光素子５３ａの光が各透光窓４８ａ、４８ｂを介して受光素子５３ｂに入射し、受光素子５３ｂの検出信号レベルが閾値を越える。また、トナー残量が更に少なくなると、補給開口部４１ａから次に離れた一対の透光窓４７ａ、４７ｂの部位でトナーが無くなって、発光素子５２ａの光が各透光窓４７ａ、４７ｂを介して受光素子５２ｂに入射し、受光素子５２ｂの検出信号レベルが閾値を越える。更に、トナー残量が殆ど無くなると、補給開口部４１ａに最も近い一対の透光窓４６ａ、４６ｂの部位でもトナーが無くなって、発光素子５１ａの光が各透光窓４６ａ、４６ｂを介して受光素子５１ｂに入射し、受光素子５１ｂの検出信号レベルが閾値を越える。
【００６８】
従って、トナー残量が徐々に少なくなる過程において、制御部５５は、まず補給開口部４１ａから最も離れた受光素子５３ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定し、この後に補給開口部４１ａから次に離れた受光素子５２ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定し、最後に補給開口部４１ａに最も近い受光素子５１ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定することになる。このため、制御部５５は、トナー無しの判定をもたらした受光素子の位置に応じて、残り少なくなったトナー残量を３段階のレベルで正確に判定することができる。
【００６９】
こうして残り少なくなったトナー残量レベルを正確に判定すると、制御部５５は、このトナー残量レベルに応じてスクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間を制御して、トナー容器４１から現像剤槽４２への適量のトナー補給を遅れることなく速やかに行う。尚、補給開口部４１ａの補給ローラ４４の回転角度制御は、スクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間の制御と同時に行うものとする。
【００７０】
例えば、補給開口部４１ａから最も離れた受光素子５３ｂの検出信号レベルに基づいてトナー有りを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量が十分にあって、スクリュー軸４５の回転速度を格別に速くしなくても、適量のトナー補給を速やかに行い得るので、スクリュー軸４５を通常の回転速度で回転駆動する。
【００７１】
また、受光素子５３ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量が少なくなって、スクリュー軸４５によるトナーの移動効率が低下しているので、スクリュー軸４５の回転速度を速くして、トナー補給遅れを防止する。
【００７２】
更に、補給開口部４１ａから次に離れた受光素子５２ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量がより少なくなって、スクリュー軸４５によるトナーの移動効率がより低下しているので、スクリュー軸４５の回転速度をより速くして、トナー補給遅れを防止する。
【００７３】
最後に、補給開口部４１ａに最も近い受光素子５１ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量が殆どなくなって、スクリュー軸４５によるトナーの移動効率が非常に低下しているので、スクリュー軸４５の回転速度を最も速くして、トナー補給遅れを防止する。
【００７４】
このようにトナー残量に応じてスクリュー軸４５の回転速度を制御すれば、トナー容器４１から現像剤槽４２への適量のトナー補給を遅れることなく速やかに行うことができ、またトナー容器４１内のトナーの殆どを使い切ることができる。
【００７５】
また、スクリュー軸４５の回転速度の代わりに、回転駆動期間を制御することによっても、トナー容器４１から現像剤槽４２への適量のトナー補給を遅れないようにすることができる。
【００７６】
例えば、最も離れた受光素子５３ｂの検出信号レベルに基づいてトナー有りと判定されたときには、トナー容器４１内のトナー残量が十分にあるので、スクリュー軸４５の回転駆動期間を格別に長くすることはなく、図６（ａ）に示すようにスクリュー軸４５の停止期間（回転オフ期間と称す）及び回転駆動期間（回転オン期間と称す）の比率を１：１に設定する。つまり、全期間に対する回転オン期間の比率を５０％に設定する。
【００７７】
また、受光素子５３ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量が少なくなっているので、図６（ｂ）に示すようにスクリュー軸４５の回転オン期間を長くして、全期間に対する回転オン期間の比率を６０％に設定して、トナー補給遅れを防止する。
【００７８】
更に、次に離れた受光素子５２ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量がより少なくなっているので、図６（ｃ）に示すようにスクリュー軸４５の回転オン期間をより長くして、全期間に対する回転オン期間の比率を８０％に設定して、トナー補給遅れを防止する。
【００７９】
最後に、最も近い受光素子５１ｂの検出信号レベルに基づいてトナー無しを判定したときには、トナー容器４１内のトナー残量が殆どなくなっているので、図６（ｄ）に示すように全期間に対するスクリュー軸４５の回転オン期間の比率を１００％に設定して、トナー補給遅れを防止する。
【００８０】
図７は、回転速度及び回転オン期間の従来例と、スクリュー軸４５の回転速度制御に係わる実施例１と、スクリュー軸４５の回転オン期間制御に係わる実施例２とを対比して示す図表である。尚、トナーとして、ワックスを分散した平均粒径８μｍの微粉トナーを用いている。
【００８１】
従来例では、トナー残量にかかわらず、スクリュー軸４５の回転速度を１０（rpm）に維持し、かつ回転オン期間を５０％に維持している。この場合は、トナー容器４１から排出し切れなかった最終的なトナー残量が５．０（wt.%）である。
【００８２】
また、実施例１では、トナー残量にかかわらず、回転オン期間を５０％に維持しているが、トナー残量に応じてスクリュー軸４５の回転速度を制御しており、トナー残量が十分にあるときに、スクリュー軸４５の回転速度を１０（rpm）に設定し、またトナー残量が少なくなると、スクリュー軸４５の回転速度を１１（rpm）に設定し、更にトナー残量がより少なくなると、スクリュー軸４５の回転速度を１３（rpm）に設定し、最後にトナー残量が殆どなくなると、スクリュー軸４５の回転速度を１５（rpm）に設定している。この場合は、最終的なトナー残量が２．０（wt.%）である。
【００８３】
更に、実施例２では、トナー残量にかかわらず、スクリュー軸４５の回転速度を１０（rpm）に維持しているが、トナー残量に応じてスクリュー軸４５の回転オン期間を制御しており、トナー残量が十分にあるときに、スクリュー軸４５の回転オン期間を５０％に設定し、またトナー残量が少なくなると、スクリュー軸４５の回転オン期間を６０％に設定し、更にトナー残量がより少なくなると、スクリュー軸４５の回転オン期間を８０％に設定し、最後にトナー残量が殆ど無くなると、スクリュー軸４５の回転オン期間を１００％に設定している。この場合は、最終的なトナー残量が２．５（wt.%）である。
【００８４】
図８は、トナー補給量の変化について実施例１と従来例を比較して示すグラフである。実施例１の場合は、実線で示すようにトナー補給量が殆ど低下せず、トナー残量が殆ど無くなると、トナー補給量が急激に低下する。従って、トナー残量が殆ど無くなるまでは、現像剤槽４２への適量のトナー補給がなされていると言え、画像品質が劣化することはない。また、トナー残量が殆どなくなって、最も近い受光素子５１ｂの検出信号レベルに基づいてトナー残量が無しと判定された時点で、トナー容器４１を直ちに交換すれば、現像剤槽４２への適量のトナー補給が継続されるので、やはり画像品質が劣化することはない。
【００８５】
これに対して、従来例の場合は、点線で示すようにナー補給量が徐々に低下して行くので、現像剤槽４２への適量のトナー補給がなされているとは言えず、画像品質が劣化する。また、これを防止するために、トナー容器４１の交換時期を早めたならば、トナー容器４１内の多くのトナーを捨てることになる。
【００８６】
図９は、トナー補給量の変化について実施例２と従来例を比較して示すグラフである。実施例２の場合は、実線で示すようにトナー補給量の低下が緩やかであり、トナー残量が殆ど無くなると、トナー補給量が急激に低下する。このため、トナー残量が殆ど無くなるまでは、現像剤槽４２への適量のトナー補給がなされていると言え、画像品質が劣化することはない。また、最も近い受光素子５１ｂの検出信号レベルに基づいてトナー残量が無しと判定された時点で、トナー容器４１を直ちに交換すれば、現像剤槽４２への適量のトナー補給が継続されるので、やはり画像品質が劣化することはない。
【００８７】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、搬送部材をスクリュー軸４５に代えてトナー容器に設けた螺旋状の凹凸としてもよい。この場合、トナー容器４１を回転駆動することで内部に収容されたトナーがトナー容器の長手方向に搬送され、搬送終端近くのトナー容器のトナー排出口から外部へと排出供給される。またこの場合、トナー容器内にはトナー容器の回転に関わらず固定されたシャフト軸を設け、シャフト軸にクリーニングフィルム５４を取り付ける。トナー容器４１内のトナー残量が少なくなると、各フィルム５４が延びた状態となってトナー容器４１の内側面に届いて摺接し、トナー容器４１の回転と共に各透光窓の内側面がクリーニングされる。
【００８８】
また、トナー容器４１内のトナー残量を記憶するメモリを該トナー容器４１に設けても良い。トナー容器４１を一旦外してから、同一のトナー容器４１を再び装着することがあり、この場合は、トナー容器４１内のトナーの偏りが変化しているので、トナー容器４１内のトナー残量の検出に誤差が生じ易い。そこで、トナー容器４１を一旦外して再び装着したときには、トナー容器４１のメモリから正確なトナー残量を読み出し、このトナー残量に基づいてスクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間を制御して、トナー容器４１から現像剤槽４２への適量のトナー補給を可能にする。
【００８９】
メモリをトナー容器４１に設ける代わりに、メモリをトナー補給装置２２、現像装置、画像形成装置等に設けても良い。この場合は、トナー容器４１内のトナー残量と共にトナー容器４１の識別情報をメモリに記憶しておき、装着されたトナー容器４１の識別情報とメモリ内の識別情報が一致したときにだけ、メモリ内のトナー残量に基づいて、そのトナー容器４１のスクリュー軸４５の回転速度もしくは回転駆動期間を制御する。
【００９０】
また、発光素子及び受光素子を用いて、トナー容器４１内のトナーの有無を検出しているが、他の種類のセンサーを用いても構わない。他の種類のセンサーとしては、透磁率センサー、超音波センサー、圧電センサー、光学センサー、負荷検知センサーなどがある。
【００９１】
あるいは、トナー容器４１全体を回転させて、トナー容器４１内のトナーを搬送しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置を示す断面図である。
【図２】図１の画像読取り装置で用いられるトナー容器を示す斜視図である。
【図３】図２のトナー容器を側方から見て示す断面図である。
【図４】図２のトナー容器を正面から見て示す断面図である。
【図５】図１の画像読取り装置においてトナー容器のスクリュー軸の回転速度を制御する制御系を示すブロック図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、スクリュー軸の停止期間（回転オフ期間と称す）及び回転駆動期間（回転オン期間と称す）の比率を示す図である。
【図７】回転速度及び回転オン期間の従来例と、スクリュー軸の回転速度制御に係わる実施例１と、スクリュー軸の回転オン期間制御に係わる実施例２とを対比して示す図表である。
【図８】トナー補給量の変化について実施例１と従来例を比較して示すグラフである。
【図９】トナー補給量の変化について実施例２と従来例を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００９３】
１  露光ユニット
２  中間転写ベルトユニット
３  定着ユニット
４  用紙搬送装置
５  給紙トレイ
６  排紙トレイ
２１ａ〜２１ｄ  現像装置
２２、２２ａ〜２２ｄ  トナー補給装置
２３ａ〜２３ｄ  感光体ドラム
２４ａ〜２４ｄ  帯電器
２５ａ〜２５ｄ  クリーナユニット
４１  トナー容器
４２  現像剤槽
４５  スクリュー軸
４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂ  透光窓
５１ａ、５２ａ、５３ａ  発光素子
５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ  受光素子
５４  クリーニングフィルム
５５  制御部
５６  回転駆動機構
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ  画像形成ステーション
【図１】
2008292936.tif 000003
【図２】
2008292936.tif 000004
【図３】
2008292936.tif 000005
【図４】
2008292936.tif 000006
【図５】
2008292936.tif 000007
【図６】
2008292936.tif 000008
【図７】
2008292936.tif 000009
【図８】
2008292936.tif 000010
【図９】
2008292936.tif 000011