画像形成装置
【課題】画像形成装置本体の稼動を停止させずにトナーカートリッジの交換を可能にし、リザーブタンク内にトナー量検知機構を配置しない簡便な構成でトナーの補給を正しく行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】リザーブタンク２７が満杯の状態で通常印字モードの印字を行う。現像器１４のトナー濃度が所定値より低下する都度リザーブタンク２７から現像器１４にトナー６３を補充するとともに、補充した分のトナー６３をトナーカートリッジ２８からリザーブタンク２７へ補充する。トナーカートリッジ２８が空になったら交換指示を報知し、リザーブタンク印字モードに移行して印字を続行する。ドットカウンタでトナー消費量を算出し、新トナーカートリッジに交換されたとき、消費量分のトナーをリザーブタンク２７に補充する。空のトナーカートリッジが交換されないまま現像器のトナー濃度が低下したときは装置本体を強制的に停止させる。
【解決手段】リザーブタンク２７が満杯の状態で通常印字モードの印字を行う。現像器１４のトナー濃度が所定値より低下する都度リザーブタンク２７から現像器１４にトナー６３を補充するとともに、補充した分のトナー６３をトナーカートリッジ２８からリザーブタンク２７へ補充する。トナーカートリッジ２８が空になったら交換指示を報知し、リザーブタンク印字モードに移行して印字を続行する。ドットカウンタでトナー消費量を算出し、新トナーカートリッジに交換されたとき、消費量分のトナーをリザーブタンク２７に補充する。空のトナーカートリッジが交換されないまま現像器のトナー濃度が低下したときは装置本体を強制的に停止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分現像剤を用い画像形成装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にする画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化して、そのトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。
【０００３】
この種の画像形成装置の現像装置にあっては、静電潜像をトナー像に現像するに伴ってトナーが消費されるから、現像性能を良好に保つために現像装置に逐次トナーを補給する。このトナーの補給には、着脱交換式のトナーカートリッジが用いられる場合が多い。
【０００４】
このトナーカートリッジからトナーの補給が繰り返されていくうちに、やがてトナーカートリッジ内のトナーが使い尽くされてトナーカートリッジが空になる。空になったトナーカートリッジは新品と交換されなければならない。
【０００５】
ところで、トナーカートリッジの交換が操作パネルに報知された場合、ユーザは、画像形成装置の稼動を一端停止させ、新旧のトナーカートリッジを交換してから、画像形成装置の稼動スイッチを入れて、画像形成処理を再開するのが一般的な方法であった。
【０００６】
また、交換用のトナーカートリッジをユーザーが保管して居ない場合は、新旧トナーカートリッジの交換を即座に行うことが出来ない。そうすると、画像形成装置を使用することができなくなり、ユーザーの操作性を損なってしまう。
【０００７】
上記の画像形成装置の稼動を一端停止させる場合、又は新品トナーカートリッジの保管がなく画像形成装置を使用することができなかった場合、いずれにしてもユーザーの操作性を損なう点において変わりはない。
【０００８】
そこで、画像形成装置本体の稼動を停止させずにトナーカートリッジの交換が可能なように、画像形成装置本体に対して着脱可能なトナーカートリッジからリザーブタンクにトナーを供給し、そのリザーブタンクからトナー現像容器にトナーを搬送する装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００９】
また、リザーブタンクを備え、装置全体の小型化を考慮し、タンデム式のカラー画像形成装置にも適用可能であり、現像器に現像剤を搬送する画像形成動作位置と、現像器の取出作業が行えるメンテナンス作業位置との間で容易に移動可能な現像剤搬送装置が提案されている、（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−０２９５１８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の従来技術は、トナーカートリッジおよびリザーブタンクが現像器から離れた位置に配置されている。特許文献１のようにロータリ式の現像装置を備えたカラー画像形成装置に限らず、他のタンデム型のカラー画像形成装置であっても、リザーブタンクと現像器とが離れた位置に配置されるとトナー搬送装置が大型になってしまうという解決すべき課題がある。
【００１２】
また、特許文献２の従来技術は、現像剤搬送装置の小型化を目的としており、画像形成装置本体の稼動を停止させずにトナーカートリッジの交換が出来るという記載はない。したがって現像剤搬送装置の小型化が達成できても、まだ解決すべき課題が残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、二成分現像剤により感光体にトナー像を現像する現像器と、該現像器に備えられ上記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、トナー搬送路を介して上記現像器に連結されたトナー補給用のリザーブタンクと、該トナー補給用リザーブタンクに着脱自在なトナーカートリッジと、該トナーカートリッジが新しいか否かを検知する新カートリッジ検知装置と、上記トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量センサと、制御部と、を備え、通常印字モードと、リザーブタンク印字モードと、を有し、上記制御部は、上記通常印字モードにおいて、上記トナー残量センサが上記トナーカートリッジのトナー無しを検知したとき上記リザーブタンク印字モードに移行し、トナー有りを検知したとき上記通常印字モードによる印字を続行し、上記通常印字モードによる印字続行中は、トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー補給閾値以上であるとき上記通常印字モードによる印字を続行し、上記トナー濃度が上記トナー補給閾値より低いとき上記リザーブタンクから上記現像器へのトナー補給と、上記トナーカートリッジから上記リザーブタンクへのトナー補給とを行って上記通常印字モードによる印字を続行する、ように構成される。
【００１４】
上記制御部は、例えば、上記リザーブタンク印字モードにおいて、上記トナーカートリッジの交換が可能であることをユーザに報知すると共に該報知の時点からの印字データに対するドットカウンタにより得られる消費トナー量を累算し、上記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー無し閾値以上であるときは、上記新カートリッジ検知装置が上記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知するまで上記リザーブタンク印字モードの印字を続行し、上記新カートリッジ検知装置が上記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知したとき、上記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値分のトナー量を上記トナーカートリッジから上記リザーブタンクへ補給すると共に上記トナーカートリッジの交換可能の報知を解除して、上記通常印字モードによる印字に移行する、ように構成される。
【００１５】
また、上記制御部は、上記リザーブタンク印字モードにおいて、例えば、上記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値に基づき、上記リザーブタンクのトナー残量を上記ユーザに報知するように構成され、また、例えば、上記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が上記トナー無し閾値より低いときは、画像形成装置本体の稼動を強制停止するように構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、二成分現像剤を用い画像形成装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にするという効果を奏する。また、リザーブタンク内にトナー量検知機構を配置する必要の無い簡便な装置でトナーの補給を正しく行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図３】(a)は実施例１に係るプリンタの現像装置及びトナー供給部のリザーブタンクとトナーカートリッジを分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げ、転写ベルトと共に模式的に示す図、(b)はそれらを側面から見た断面図である。
【図４】(a),(b) は実施例１に係るプリンタのトナーカートリッジのトナーの有無を検知する有無検知装置の構成の１例を示す図である。
【図５】(a),(b) は実施例１に係るプリンタのトナー濃度センサの出力と現像部に対する制御との関係を示す図である。
【図６】実施例１に係るプリンタのドットカウンタのトナー量算出方法を説明する図である。
【図７】実施例１に係るプリンタの制御装置による通常印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係るプリンタの制御装置によるリザーブタンク印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例１に係るプリンタの印字中におけるトナー補充処理に対応するトナー補給部の動作状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の実施例では、トナーとキャリアから成る二成分現像剤が使用される。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。
【００２０】
図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。
【００２１】
上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行部表面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ）を多段式に並設した構成からなる。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００２２】
上記４個の現像装置９のうち下流側（図の右側）の３個の現像装置９ｍ、９ｃ及び９ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００２３】
上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）のトナー用の現像装置９ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２４】
現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。
【００２５】
現像器１４は、外部を覆う筐体１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の攪拌搬送スクリュー１８、及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えている。第１及び第２の攪拌搬送スクリュー１８及び１９は、特には図示しないが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。
【００２６】
この現像器１４には、トナー供給部４の詳しくは後述するリザーブタンクから、同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーが供給される。
【００２７】
転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２１と従動ローラ２２を備えている。
【００２８】
上記の転写ベルト８は、下方を循環移動するベルト表面に、ユニットと一体に組み込まれて転写ベルト８を介して感光体ドラム１０に圧接する一次転写ローラ２０によりトナー像を直接転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への二次転写部２３まで搬送する。
【００２９】
この転写ベルトユニット３には、駆動ローラ２１に掛け渡されている表面に当接するクリーニングブレード２５を備えたベルトクリーナ２４が配置されている。ベルトクリーナ２４の下方には廃トナー回収容器２６が着脱自在に配置されている。
【００３０】
ベルトクリーナ２４は、クリーニングブレード２５が転写ベルト８の表面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、その廃トナーを搬送スクリューにより下方の廃トナー回収容器２６に送り込んでいる。
【００３１】
トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行部の上方に配置されている４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）と、これらのリザーブタンク２７の上にそれぞれ着脱自在に配置されたトナー補充用のトナーカートリッジ２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ）で構成される。
【００３２】
４個のトナーカートリッジ２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋは、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容し、４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）は、それぞれ上に装着されているトナーカートリッジ２８からトナーを補充される。
【００３３】
これら４個のリザーブタンク２７は、図１では転写ベルトユニット３の向う側に隠れて見えないが、それぞれトナー供給路により対応する現像装置９の現像器１４と連結されている。
【００３４】
このトナー供給部４は、特には図示しないが、図１に示す印刷実行時位置から、それより上方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００３５】
このトナー供給部４の左方には、ベルトクリーナ２４の左方から駆動ローラ２１の上方にかけて２つの電装部３０が配設されている。電装部３０には、詳しくは後述する複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤を備えている。
【００３６】
給紙部５は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２９（２９ａ、２９ｂ）を備えている。２個の給紙カセット２９の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ３１、給送ローラ３２、捌きローラ３３、待機搬送ローラ対３４が配置されている。
【００３７】
待機搬送ローラ対３４の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト８を介して従動ローラ２２に圧接する二次転写ローラ３５が配設されて、前述した用紙への二次転写部２３を形成している。
【００３８】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。
【００３９】
両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。
【００４０】
この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する開始返送路３９ａ、それから下方に曲がる中間返送路３９ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３９ｃから成る返送路３９を備えている。
【００４１】
また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記終端返送路４１ｅの出口は、給紙部５の下方の給紙カセット２９ａに対応する待機搬送ローラ対３４への搬送路に合流している。
【００４２】
図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４２を中心にして、このＣＰＵ４２に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）４３及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）４４が接続されている。ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４にはプリンタ印字部４５が接続されている。
【００４３】
また、ＣＰＵ４２には、ＲＯＭ（read only memory）４６、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４７、本体操作部の操作パネル４８、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４９及びドットカウンタ５４が接続されている。
【００４４】
ＲＯＭ４６には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ４２は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００４５】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４３は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ５１に展開する。フレームメモリ５１は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
【００４６】
フレームメモリ５１に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４４に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からプリンタ印字部４５に出力される。
【００４７】
プリンタ印字部４５は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム１０、一次転写ローラ２０等を含む不図示の回転駆動系、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３等の被駆動部を有する画像形成部、転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト８の回転を駆動する不図示の駆動部を備えている。
【００４８】
更に、プリンタ印字部４５は、ベルト式定着ユニット６のベルト駆動を行うベルト駆動部５２や、後述するカートリッジモータ、リザーブタンクモータ等を駆動するトナー供給部モータ駆動部５３を備えている。
【００４９】
更に、プリンタ印字部４５は、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構、発熱駆動及び回転駆動されるベルト式定着ユニット６などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００５０】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部４５からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド１３に供給される。
【００５１】
また、ドットカウンタ５４は、光書込ヘッド１３に供給される各色のデータに基づく光書込ヘッド１３による感光体ドラム１０への露光面積に基づいて印字に使用されるトナーの量を算出する。
【００５２】
図３(a)は実施例１に係るプリンタ１における画像形成部２の現像装置９と感光体ドラム１０及びトナー供給部４のリザーブタンク２７とトナーカートリッジ２８を分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げ、転写ベルト８と共に模式的に示す図であり、図３(b)はそれらを側面から見た断面図である。
【００５３】
尚、図３(a),(b)には、図１に示した構成と同一の構成又は機能部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図３(b)には図３(a)の転写ベルト８に代えて転写ベルトユニット３を破線のブロックで示している。
【００５４】
図３(a),(b)に示すトナーカートリッジ２８は、図１に示す画像形成装置１本体に対し前面方向に、すなわち図３(a)の両方向矢印ｂで示すように、リザーブタンク２７に対して着脱自在である。
【００５５】
図３(b)に示すように、トナーカートリッジ２８には新旧を示す被検知部５５が配置されており、プリンタ１本体側には、被検知部５５によりトナーカートリッジ２８が新しいか否かを検知する検知部５６が配設されている。このような新トナーカートリッジを検知する新カートリッジ検知装置５７は、ごく一般的な安価な方法で構成することができる。
【００５６】
このトナーカートリッジ２８は、内部に、回転軸５８と螺旋状の攪拌フィン５９から成るトナー補給機構６１を備えている。トナー補給機構６１の回転軸５８には外部からカートリッジモータ６２が係合している。
【００５７】
また、トナーカートリッジ２８には、カートリッジモータ６２に係合する側の反対側端部に、リザーブタンク２７に装着されたとき、リザーブタンク２７に連結されて、リザーブタンク２７にトナー６３を補充するためのトナー補充口６４が形成されている。
【００５８】
上記のトナー補給機構６１は、トナーカートリッジ２８の右端部から左端部までトナーカートリッジ２８の長手方向に沿って延在し、トナー補充口６４の直上でフィン形状の変化点６５を形成し、内部のトナー６３をトナー補充口６４に送り出すようになっている。
【００５９】
そして、トナーカートリッジ２８の内部には、トナー補充口６４上のフィン形状の変化点６５に近接する位置に、トナー残量センサ６６が配設されている。トナー残量センサ６６の出力信号線は、トナーカートリッジ２８がリザーブタンク２７に装着されたとき、自動的に制御回路のセンサ部４９に接続される。
【００６０】
一方のリザーブタンク２７の内部には、これもトナーカートリッジ２８と同様な、回転軸６７と螺旋状の攪拌フィン６８から成るトナー補給機構６９が配設されている。トナー補給機構６９の回転軸６７には外部からリザーブタンクモータ７１が係合している。
【００６１】
上記のトナー補給機構６９は、リザーブタンク２７の左端部から右端部までリザーブタンク２７の長手方向に沿って延在し、左端部においてトナーカートリッジ２８からトナー補充口６４を介して補充されるトナー６３を右端部まで搬送する。
【００６２】
その右端部にはトナー補給機構６９のフィン形状の変化点７２が形成されている。このフィン形状の変化点７２の直下に、リザーブタンク２７と現像器１４を連結するトナー搬送路７３の上端部が開口している。このトナー搬送路７３は、転写ベルトユニット３の後方に回り込んで配置されている。
【００６３】
トナー補給機構６９によるトナー補給動作において、フィン形状の変化点７２まで攪拌フィン６８により攪拌搬送されたトナー６３は、トナー搬送路７３の上から下まではトナー６３の自重で落下する。これにより、トナー６３がリザーブタンク２７から現像器１４に補給される。
【００６４】
現像器１４は、内部にトナーカートリッジ２８のトナー搬送機構６１やリザーブタンク２７のトナー搬送機構６９と同様の構成のフィンスクリュウ７５を備えている。なお、図３(b)には、図１に示した第１の攪拌搬送スクリュー１８及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を簡単に１個のフィンスクリュウ７５として示している。
【００６５】
フィンスクリュウ７５の回転軸には、図示を省略した現像器モータが連結されている。現像器１４は、現像器モータにより駆動されるフィンスクリュウ７５によりキャリアとトナー６３を攪拌搬送しながら適度のトナー濃度の二成分現像剤７６を生成し、この二成分現像剤７６のトナー６３を現像ローラ１５に供給する。この現像器１４には、適宜な箇所にトナー濃度センサ８１が配置されている。
【００６６】
尚、図３(b)では、トナー残量センサ６６はトナーカートリッジ２８に内蔵された形式のものを示しているが、トナー残量センサ６６を透過型光センサとし、発光部と受光部をプリンタ１本体側に設けるようにしてもよい。
【００６７】
図４(a),(b)は、透過型光センサから成るトナー残量センサの発光部と受光部をプリンタ１本体側に設けるようにした例を示す図である。図４(a)はトナーカートリッジ２８の図３(b)に示すトナー補充口６４側の端部を示している。
【００６８】
図４(a)に示すトナーカートリッジ２８の左端の内部には、図４(b) に示すようなガラス部材からなる発光導光路８２と受光導光路８３が固定して配置されている。発光導光路８２と受光導光路８３の左端面８２ａと８３ａはトナーカートリッジ２８の左端面に露出している。
【００６９】
トナーカートリッジ２８内部にある発光導光路８２と受光導光路８３の本体の右端は、互いに近づく方向に折り曲げられ、先端が軸に対して斜めに切り欠かれ、互いに対向する平面８２ｂと８３ｂを形成し、その対向部８４によりトナー有無検出部を形成している。
【００７０】
トナーカートリッジ２８の外部に設置されている図４(b)に示す透過型光センサ８５は、その発光部８６と受光部８７を、装着部に装着されるトナーカートリッジ２８の発光導光路８２と受光導光路８３の外端面８２ａと８３ａにそれぞれ密着させ、発光導光路８２と受光導光路８３と共にトナー残量センサ６６を構成する。
【００７１】
すなわち、発光部８６から矢印ｃで示すように外端面８２ａに向けて射出された発光は発光導光路８２に案内されて、他と対向する平面８２ｂに達し、対向部８４に光を遮るもの（つまりトナー６３）が無いときは矢印ｄのように他の平面８３ｂに入射し、受光導光路８３に案内されて、外端面８３ａから矢印ｅで示すように受光部８７に回帰する。
【００７２】
これにより、トナーカートリッジ２８にトナー６３があるときは、対向部８４で光が遮断されるため、透過型光センサ８５の出力（受光部の出力）はほぼ「０」であり、トナーカートリッジ２８にトナー６３が無くなると、対向部８４で光を遮るものが無くなるので透過型光センサ８５の出力は最高出力となる。
【００７３】
制御装置のＣＰＵ４２は、センサ部４９を介して入力する透過型光センサ８５の出力を監視して、トナーカートリッジ２８のトナー６３の有無を判別する。
【００７４】
図５(a),(b)は実施例１に係るプリンタ１のトナー濃度センサ８１の出力と現像装置９に対する制御との関係を示す図である。図５(a),(b)は、それぞれ横軸に時間（秒（ｓ））を示し、縦軸にトナー濃度センサ８１の出力（電圧（ｖ））を示している。実線のグラフ８８（８８ａ、８８ｂ）は、トナー濃度センサ８１の出力値の例を示している。
【００７５】
尚、本例では、トナー濃度センサ８１の出力を反転させており、図５(a),(b)に示す縦軸の値は、上にいくほど低く、下にいくほど高くなっている。図５(a)の破線で示す値は「トナー補給閾値ｖ１」を示している。また、図５(b)のトナー補給閾値ｖ１の上方に示す破線は「トナー無し閾値ｖ２」を示している。
【００７６】
図５(a)は、時刻ｔ１で印字を開始し、時刻ｔ２でトナー濃度センサ８１の出力がトナー補給閾値に達し（トナー濃度が適正値のほぼ限界まで低下し）、その時刻ｔ２から、リザーブタンク２７のトナー６３が現像器１４に補充されはじめ、時刻ｔ３でトナー濃度が適正値になって、トナー濃度センサ８１の出力がトナー補給閾値以下に回復したことを示している。
【００７７】
図５(b)は、時刻ｔ１で印字を開始し、時刻ｔ２でトナー濃度センサ８１の出力がトナー補給閾値に達し、現像器１４にトナー６３を補充するためにリザーブタンク２７のトナー補給機構６９を駆動しても、リザーブタンク２７が空であるためトナー６３が補充されず、時刻ｔ３でトナー濃度センサ８１の出力がトナー無し閾値ｖ２を超えてしまった例を示している。
【００７８】
ここで、トナー濃度センサ８１の出力を説明するために、現像器１４内の二成分現像剤７６について、元に戻ってキャリアとトナー６３に分けて考えることにする。キャリアは現像器１４内でトナー６３と混合撹拌されてトナー６３に所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナー６３はキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。
【００７９】
現像ローラ１５により回転搬送される二成分現像剤７６のキャリアは、電荷を帯びたトナー６３を感光体ドラム１０と現像ローラ１５との対向位置まで運び、感光体ドラム１０上の静電潜像にトナー６３を転移させて、静電潜像上にトナー像を現像させる。表面のトナー６３を放出したキャリアは現像ローラ１５上に残り、再び現像器１４内に戻る。
【００８０】
現像器１４内に戻ったキャリアは新たなトナー６３と再び混合撹拌され、トナー６３に電荷を与え、そのトナー６３を感光体ドラム１０上に運ぶ、というように繰り返し使用される。現像器１４内のトナー６３が少なくなる（トナー濃度が低くなる）と外部から新たなトナー６３が補給される。
【００８１】
本例の現像器１４で用いる現像剤はキャリアとトナー６３から成る二成分現像剤７６であるので、図３(b)に示すトナー濃度センサ８１には透磁センサを用いている。この透磁センサは、二成分現像において現像器１４内のトナー６３が少なくなったことを検出するためのもので、コイルのインダクタンス成分を利用する型、周波数型、磁気ブリッジ型など、トナー濃度センサとして一般的なものである。
【００８２】
二成分現像においては、キャリアが磁性体であるのに対してトナーは非磁性体である。透磁センサを通してキャリアとトナーの混合体である二成分現像剤を見ると、一定の重量比で混合した現像剤は必ず一定のセンサ出力値を得ることができる。
【００８３】
したがって、キャリアに対してトナーが多いと、つまりトナー濃度が高いと、二成分現像剤の透磁率が下がり透磁センサ、つまりトナー濃度センサ８１の出力値が下がる。逆にキャリアに対してトナーが少ないと、つまりトナー濃度が低いと、二成分現像剤の透磁率が上昇しトナー濃度センサ８１の出力値が上昇する。
【００８４】
本例のプリンタ１において、例えば通常の画像形成時に現像に適切な二成分現像剤のトナー濃度は約１０％であるので、画像形成中つまり印字中は、現像器１４のトナー濃度を１０％に維持するように制御される。
【００８５】
したがって、所望の現像剤濃度（例えば１０％のトナー濃度）に対応するトナー濃度センサ８１の出力値を「トナー補給閾値ｖ１」として制御装置の例えばＥＥＰＲＯＭ４７の所定の領域に予め設定しておく。
【００８６】
これにより、トナー濃度センサ８１の出力値とトナー補給閾値との比較によって現像器１４内の減少したトナー濃度を検知することができる。また、何らかの原因で、現像器１４へのトナー６３の補充が途絶えた場合、印字の続行によってトナー濃度がトナー補給閾値以下に低下する。
【００８７】
現像に適するトナー濃度の上下幅はある程度の許容差があるので、トナー濃度がトナー補給閾値以下に低下しても、ある時間は印字を続行できる。
【００８８】
しかし、現像に適するトナー濃度の下の方の許容差以下となった場合は、形成画像の品質が保証できないのでプリンタ１本体を強制的に停止させなければならない。本例では、このトナー濃度の下の方の許容差を「トナー無し閾値ｖ２」として、ＥＥＰＲＯＭ４７の他の所定の領域に予め設定しておく。
【００８９】
図６は、図２に示したドットカウンタ５４のトナー量算出方法を説明する図である。尚、図６は横軸に光書込ヘッド１３による感光体ドラム１０への露光面積（ｍ^2）を示し、縦軸にトナー消費量（ｇ）を示している。換言すれば図６はトナー消費量と光書込ヘッド１３による露光量との関係を示している。
【００９０】
本発明では、リザーブタンク２７の内部にトナー残量検知装置を配設していない。その代わりに、図６に示す特性図に基づいてトナー消費量を図２に示したドットカウンタ５４で判断している。
【００９１】
光書込ヘッド１３が出力する一定光量に対して現像効率をＡとしたとき、「トナー消費量（ｇ）＝Ａ×露光面積（ｍ^2）」の関係から、トナー消費量を計算することができる。
【００９２】
図７は、上記構成におけるプリンタ１の図２に示した制御装置のＣＰＵ４２による通常印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【００９３】
図８は、上記構成におけるプリンタ１の図２に示した制御装置のＣＰＵ４２によるリザーブタンク印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【００９４】
図９は、状態Ａから状態Ｅまで、上記のフローチャートで示す印字中におけるトナー補充処理に対応するトナー供給部４の動作状態を示す断面図である。
【００９５】
尚、この処理では、ユーザが使用中（稼動休止中）のプリンタ１の印字開始を前提にしている。また、新品のプリンタ１の場合はリザーブタンク２７へのトナーの初期充填が完了して、使用中で稼動休止中の状態となっていることを前提にしている。
【００９６】
ところで、工場出荷時の新品のプリンタ１には、現像器１４には未使用のトナー６３は投入されているが、リザーブタンク２７内にはトナー６３は充填されていない。
【００９７】
しかし、本例では、例えば、リザーブタンク２７の収容可能なトナー容量は１００ｇ、トナーカートリッジ２８のトナー補給機構６１のトナー補給能力は０．５ｇ／ｓｅｃと決まっているので、新品のトナーカートリッジ２８から２００秒間のトナー補給を実行すると、リザーブタンク２７を満杯にすることができる。
【００９８】
図９の状態Ａは、新品のトナーカートリッジ２８からリザーブタンク２７に２００秒間のトナー補給を実行して、空のリザーブタンク２７を満杯にした状態を示している。リザーブタンク２７を満杯にした分だけ、新品のトナーカートリッジ２８のトナー６３がほぼ半分に減っている。
【００９９】
図９の状態Ｂは、トナーカートリッジ２８のトナー６３が、ちょうど空になったときの状態を示している。この状態で、トナー残量センサ６６がトナーカートリッジ２８の「トナー無し」を検知する。
【０１００】
図９の状態Ｃは、トナーカートリッジ２８が空（つまりトナー無し）のまま、まだ新品のトナーカートリッジ２８と交換されていない状態を示している。印字は続行されているので、リザーブタンク２７内の満杯であったトナー６３が半分近く減っている。
【０１０１】
図９の状態Ｄは、リザーブタンク２７内の補充可能なトナー量をハッチング領域８９で示している。この補充可能なトナー量は、状態Ｂから状態Ｃに至る間に印字で消費されたトナー量を、ドットカウンタ５４が演算したものである。
【０１０２】
図９の状態Ｅは、状態Ｄの時点で、新旧のトナーカートリッジ２８が交換されて、新品のトナーカートリッジ２８から、トナー６３が、ドットカウンタ５４が演算した分だけリザーブタンク２７に補充された状態を示している。
【０１０３】
リザーブタンク２７内部の左側と右側のトナー６３の新旧の段差ｈ及び新旧間の空間ｇは、リザーブタンク２７からトナー補給機構６９によりトナー搬送路７３を介してトナー６３が現像器１４に補充されていくうちに平均化される。
【０１０４】
図７において、印字が開始されると、先ず、ユーザからの印字終了指示、又はホスト機器から印字データの終了コマンドが入力されているか否か判別する（ステップＳ１）。印字処理は用紙１枚ごとに繰り返される同一のシーケンス処理であるので、このように処理開始の冒頭で処理終了か否かを判別する。
【０１０５】
この判別は、印字開始直後ではＮｏとなるので、次に、ＣＰＵ４２は、トナー供給部４の４個のトナーカートリッジ２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋのトナー残量センサ６６の出力値をそれぞれ読み出す（ステップＳ２）。
【０１０６】
そして、ＣＰＵ４２は、その読み出した出力値が、トナー残量有りを示しているか否か判別する（ステップＳ３）。この判別でトナー残量有りなら（Ｓ３の判別がＹｅｓ）、続いて、ＣＰＵ４２は、トナー濃度センサ８１の出力値を読み出し（ステップＳ４）、その読み出した出力値がトナー補給閾値ｖ１以下であるか判別する（ステップＳ５）。
【０１０７】
そして、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー補給閾値ｖ１以下であれば（Ｓ５の判別がＹｅｓ）、当該現像器１４のトナー濃度は現像に適正な濃度の範囲にあるので（図５(a)の時刻ｔ２よりも前の期間参照）、ＣＰＵ４２は、ステップＳ１に戻って、ステップＳ２〜Ｓ５により通常印字モードによる印字を続行する。
【０１０８】
上記ステップＳ５の判別で、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー補給閾値ｖ１を超えたときは（Ｓ５の判別がＮｏ）、当該現像器１４のトナー濃度は現像に適正な濃度より低くなっているので（図５(a)の時刻ｔ２以降の期間参照）、ＣＰＵ４２は、当該現像器１４に対応するリザーブタンク２７から当該現像器１４にトナー６３の補給を実行する（ステップＳ６）。
【０１０９】
そして、現像器１４に補給した分のトナー量を、トナーカートリッジ２８からリザーブタンク２７に補給して（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ２〜Ｓ５により、通常印字モードによる印字を続行する。
【０１１０】
また、上記ステップＳ３の判別で、トナーカートリッジ２８にトナー残量が無いときは（Ｓ３の判別がＮｏ）（図９の状態Ｂ参照）、当該トナーカートリッジ２８に対応するトナー色の印字処理をリザーブタンク印字モードで印字処理するために、ＣＰＵ４２は、リザーブタンク印字モードへ移行する（ステップＳ８）。
【０１１１】
図８に示すリザーブタンク印字モードでは、ＣＰＵ４２は、先ず、対象の（トナー残量が無いトナーカートリッジ２８に対応するトナー色の、以下同様）現像装置９のトナーカートリッジ２８が印字を続行したまま交換可能であることを操作パネル４８に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１）。
【０１１２】
続いて、ＣＰＵ４２は、ドットカウンタ５４により、対象の現像装置９のトナー消費量の計測を開始する（ステップＳ１２）。そして、印字を実行しながら、リザーブタンク２７のトナー残量を算出する（ステップＳ１３）。
【０１１３】
上記のトナーカートリッジ２８がトナー残量無しになった時点ではリザーブタンク２７はトナー６３で満杯であり、且つそのトナー収容量は１００ｇと決まっているので、この１００ｇからドットカウンタ５４で計測した消費トナー量を減算すれば、リザーブタンク２７のトナー残量を算出することができる。図９の状態Ｃは、このときの状態を示している。
【０１１４】
次に、ＣＰＵ４２は、上記算出したリザーブタンク２７のトナー残量を、対象の現像装置９の残りトナー量として（又は印字可能枚数に換算して）操作パネル４８に表示報知する（ステップＳ１４）。尚、既に表示報知が行われている場合には、その表示を更新して表しなおす。
【０１１５】
続いて、ＣＰＵ４２は、トナー濃度センサ８１の出力値を読出し、その読み出した出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えているか否か判別する（ステップＳ１５）。
【０１１６】
そして、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えていないときは（Ｓ１５の判別がＮｏ）（図５(b)の時刻ｔ３になる前の期間参照）、続いて、新カートリッジ検知装置５７の出力を参照し、新しいトナーカートリッジ２８に交換されているか否か判別する（ステップＳ１６）。
【０１１７】
そして、新しいトナーカートリッジ２８に交換されていないときは（Ｓ１６の判別がＮｏ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳ１３に戻って、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を繰り返す。
【０１１８】
また、上記ステップＳ１５の判別で、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えているときは（Ｓ１５の判別がＹｅｓ）（図５(b)の時刻ｔ３以降の状態参照）、ＣＰＵ４２は、対象の現像器１４にトナー６３が無いと判断し、プリンタ１本体の稼動を停止させ、操作パネル４８に「トナー無し」を表示する（ステップＳ２０）。
【０１１９】
また、上記ステップＳ１６の判別で、新しいトナーカートリッジ２８に交換されているときは（Ｓ１６の判別がＹｅｓ）、ＣＰＵ４２は、対象の現像装置９のリザーブタンク２７の空き容量を算出する（ステップＳ１７）。
【０１２０】
この処理では、ステップＳ１３で算出されているリザーブタンク２７のトナー残量を、リザーブタンク２７のトナー全収容量能力１００ｇから減算して、リザーブタンク２７の空き容量を算出することができる。図９の状態Ｄのハッチング領域８９は、リザーブタンク２７の空き容量（補給可能容量）を示している。
【０１２１】
そして、ＣＰＵ４２は、いま算出したリザーブタンク２７の空き容量分のトナー６３を、新しく交換されたトナーカートリッジ２８のトナー補給機構６１を駆動して、リザーブタンク２７に補給する（ステップＳ１８）。図９の状態Ｅは、このときの状態を示している。
【０１２２】
続いて、ＣＰＵ４２は、ステップＳ１１で操作パネル４８に表示処理した「トナーカートリッジ２８が交換可能である」ことの表示を解除して（ステップＳ１９）、図７に示した通常印字モードの印字処理に復帰する。
【０１２３】
以上のように、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えないうちに、空になったトナーカートリッジ２８が交換されている間は、ステップＳ１〜Ｓ８、Ｓ１１〜Ｓ１９が繰り返されて、やがて印字が終了すると（Ｓ１の判別がＹｅｓ）、ＣＰＵ４２はプリンタ１の稼動を停止して印字処理を終了する（ステップＳ９）。
【０１２４】
このように、本実施例によれば、二成分現像剤を用いる画像形成装置において装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にするという効果を奏する。
【０１２５】
また、リザーブタンク内にトナー量検知機構を配置する必要の無い簡便な装置で、トナーの補給を正しく行うことができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、二成分現像剤を用い画像形成装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にする画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１ フルカラー画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
７ 両面印刷用搬送ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行部表面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ） 現像装置
１０ 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 筐体
１７ 隔壁
１５ 現像ローラ
１８ 第１の攪拌搬送スクリュー
１９ 第２の攪拌搬送スクリュー
２０ 一次転写ローラ
２１ 駆動ローラ
２２ 従動ローラ
２３ 二次転写部
２４ ベルトクリーナ
２５ クリーニングブレード
２６ 廃トナー回収容器
２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ） リザーブタンク
２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ） トナーカートリッジ
２９（２９ａ、２９ｂ） 給紙カセット
３０ 電装部
３１ 用紙取出ローラ
３２ 給送ローラ
３３ 捌きローラ
３４ 待機搬送ローラ対
３５ 二次転写ローラ
３６ 搬出ローラ対
３７ 排紙トレー
３８ 排紙ローラ対
３９ 返送路
３９ａ 開始返送路
３９ｂ 中間返送路
３９ｃ 終端返送路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ） 返送ローラ対
４２ ＣＰＵ（central processing unit)
４３ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
４４ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４５ プリンタ印字部
４６ ＲＯＭ（read only memory）
４７ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４８ 操作パネル
４９ センサ部
５１ フレームメモリ
５２ ベルト駆動部
５３ トナー供給部モータ駆動部
５５ 被検知部
５６ 検知部
５７ 新カートリッジ検知装置
６１ トナー補給機構
６２ カートリッジモータ
６３ トナー
６４ トナー補充口
６５ フィン形状の変化点
６６ トナー残量センサ
６７ 回転軸
６８ 攪拌フィン
６９ トナー補給機構
７１ リザーブタンクモータ
７２ フィン形状の変化点
７３ トナー搬送路
７５ フィンスクリュウ
７６ 現像剤
８１ トナー濃度センサ
８２ 発光導光路
８２ａ 左端面
８２ｂ 平面
８３ 受光導光路
８３ａ 左端面
８３ｂ 平面
８４ 対向部
８５ 透過型光センサ
８６ 発光部
８７ 受光部
８８（８８ａ、８８ｂ） トナー濃度センサの出力値の例
８９ 補給可能容量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分現像剤を用い画像形成装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にする画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化して、そのトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。
【０００３】
この種の画像形成装置の現像装置にあっては、静電潜像をトナー像に現像するに伴ってトナーが消費されるから、現像性能を良好に保つために現像装置に逐次トナーを補給する。このトナーの補給には、着脱交換式のトナーカートリッジが用いられる場合が多い。
【０００４】
このトナーカートリッジからトナーの補給が繰り返されていくうちに、やがてトナーカートリッジ内のトナーが使い尽くされてトナーカートリッジが空になる。空になったトナーカートリッジは新品と交換されなければならない。
【０００５】
ところで、トナーカートリッジの交換が操作パネルに報知された場合、ユーザは、画像形成装置の稼動を一端停止させ、新旧のトナーカートリッジを交換してから、画像形成装置の稼動スイッチを入れて、画像形成処理を再開するのが一般的な方法であった。
【０００６】
また、交換用のトナーカートリッジをユーザーが保管して居ない場合は、新旧トナーカートリッジの交換を即座に行うことが出来ない。そうすると、画像形成装置を使用することができなくなり、ユーザーの操作性を損なってしまう。
【０００７】
上記の画像形成装置の稼動を一端停止させる場合、又は新品トナーカートリッジの保管がなく画像形成装置を使用することができなかった場合、いずれにしてもユーザーの操作性を損なう点において変わりはない。
【０００８】
そこで、画像形成装置本体の稼動を停止させずにトナーカートリッジの交換が可能なように、画像形成装置本体に対して着脱可能なトナーカートリッジからリザーブタンクにトナーを供給し、そのリザーブタンクからトナー現像容器にトナーを搬送する装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００９】
また、リザーブタンクを備え、装置全体の小型化を考慮し、タンデム式のカラー画像形成装置にも適用可能であり、現像器に現像剤を搬送する画像形成動作位置と、現像器の取出作業が行えるメンテナンス作業位置との間で容易に移動可能な現像剤搬送装置が提案されている、（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−０２９５１８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の従来技術は、トナーカートリッジおよびリザーブタンクが現像器から離れた位置に配置されている。特許文献１のようにロータリ式の現像装置を備えたカラー画像形成装置に限らず、他のタンデム型のカラー画像形成装置であっても、リザーブタンクと現像器とが離れた位置に配置されるとトナー搬送装置が大型になってしまうという解決すべき課題がある。
【００１２】
また、特許文献２の従来技術は、現像剤搬送装置の小型化を目的としており、画像形成装置本体の稼動を停止させずにトナーカートリッジの交換が出来るという記載はない。したがって現像剤搬送装置の小型化が達成できても、まだ解決すべき課題が残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、二成分現像剤により感光体にトナー像を現像する現像器と、該現像器に備えられ上記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、トナー搬送路を介して上記現像器に連結されたトナー補給用のリザーブタンクと、該トナー補給用リザーブタンクに着脱自在なトナーカートリッジと、該トナーカートリッジが新しいか否かを検知する新カートリッジ検知装置と、上記トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量センサと、制御部と、を備え、通常印字モードと、リザーブタンク印字モードと、を有し、上記制御部は、上記通常印字モードにおいて、上記トナー残量センサが上記トナーカートリッジのトナー無しを検知したとき上記リザーブタンク印字モードに移行し、トナー有りを検知したとき上記通常印字モードによる印字を続行し、上記通常印字モードによる印字続行中は、トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー補給閾値以上であるとき上記通常印字モードによる印字を続行し、上記トナー濃度が上記トナー補給閾値より低いとき上記リザーブタンクから上記現像器へのトナー補給と、上記トナーカートリッジから上記リザーブタンクへのトナー補給とを行って上記通常印字モードによる印字を続行する、ように構成される。
【００１４】
上記制御部は、例えば、上記リザーブタンク印字モードにおいて、上記トナーカートリッジの交換が可能であることをユーザに報知すると共に該報知の時点からの印字データに対するドットカウンタにより得られる消費トナー量を累算し、上記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー無し閾値以上であるときは、上記新カートリッジ検知装置が上記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知するまで上記リザーブタンク印字モードの印字を続行し、上記新カートリッジ検知装置が上記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知したとき、上記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値分のトナー量を上記トナーカートリッジから上記リザーブタンクへ補給すると共に上記トナーカートリッジの交換可能の報知を解除して、上記通常印字モードによる印字に移行する、ように構成される。
【００１５】
また、上記制御部は、上記リザーブタンク印字モードにおいて、例えば、上記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値に基づき、上記リザーブタンクのトナー残量を上記ユーザに報知するように構成され、また、例えば、上記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が上記トナー無し閾値より低いときは、画像形成装置本体の稼動を強制停止するように構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、二成分現像剤を用い画像形成装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にするという効果を奏する。また、リザーブタンク内にトナー量検知機構を配置する必要の無い簡便な装置でトナーの補給を正しく行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図３】(a)は実施例１に係るプリンタの現像装置及びトナー供給部のリザーブタンクとトナーカートリッジを分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げ、転写ベルトと共に模式的に示す図、(b)はそれらを側面から見た断面図である。
【図４】(a),(b) は実施例１に係るプリンタのトナーカートリッジのトナーの有無を検知する有無検知装置の構成の１例を示す図である。
【図５】(a),(b) は実施例１に係るプリンタのトナー濃度センサの出力と現像部に対する制御との関係を示す図である。
【図６】実施例１に係るプリンタのドットカウンタのトナー量算出方法を説明する図である。
【図７】実施例１に係るプリンタの制御装置による通常印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係るプリンタの制御装置によるリザーブタンク印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例１に係るプリンタの印字中におけるトナー補充処理に対応するトナー補給部の動作状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の実施例では、トナーとキャリアから成る二成分現像剤が使用される。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。
【００２０】
図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。
【００２１】
上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行部表面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ）を多段式に並設した構成からなる。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００２２】
上記４個の現像装置９のうち下流側（図の右側）の３個の現像装置９ｍ、９ｃ及び９ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００２３】
上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）のトナー用の現像装置９ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２４】
現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。
【００２５】
現像器１４は、外部を覆う筐体１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の攪拌搬送スクリュー１８、及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えている。第１及び第２の攪拌搬送スクリュー１８及び１９は、特には図示しないが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。
【００２６】
この現像器１４には、トナー供給部４の詳しくは後述するリザーブタンクから、同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーが供給される。
【００２７】
転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２１と従動ローラ２２を備えている。
【００２８】
上記の転写ベルト８は、下方を循環移動するベルト表面に、ユニットと一体に組み込まれて転写ベルト８を介して感光体ドラム１０に圧接する一次転写ローラ２０によりトナー像を直接転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への二次転写部２３まで搬送する。
【００２９】
この転写ベルトユニット３には、駆動ローラ２１に掛け渡されている表面に当接するクリーニングブレード２５を備えたベルトクリーナ２４が配置されている。ベルトクリーナ２４の下方には廃トナー回収容器２６が着脱自在に配置されている。
【００３０】
ベルトクリーナ２４は、クリーニングブレード２５が転写ベルト８の表面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、その廃トナーを搬送スクリューにより下方の廃トナー回収容器２６に送り込んでいる。
【００３１】
トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行部の上方に配置されている４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）と、これらのリザーブタンク２７の上にそれぞれ着脱自在に配置されたトナー補充用のトナーカートリッジ２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ）で構成される。
【００３２】
４個のトナーカートリッジ２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋは、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容し、４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）は、それぞれ上に装着されているトナーカートリッジ２８からトナーを補充される。
【００３３】
これら４個のリザーブタンク２７は、図１では転写ベルトユニット３の向う側に隠れて見えないが、それぞれトナー供給路により対応する現像装置９の現像器１４と連結されている。
【００３４】
このトナー供給部４は、特には図示しないが、図１に示す印刷実行時位置から、それより上方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００３５】
このトナー供給部４の左方には、ベルトクリーナ２４の左方から駆動ローラ２１の上方にかけて２つの電装部３０が配設されている。電装部３０には、詳しくは後述する複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤を備えている。
【００３６】
給紙部５は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２９（２９ａ、２９ｂ）を備えている。２個の給紙カセット２９の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ３１、給送ローラ３２、捌きローラ３３、待機搬送ローラ対３４が配置されている。
【００３７】
待機搬送ローラ対３４の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト８を介して従動ローラ２２に圧接する二次転写ローラ３５が配設されて、前述した用紙への二次転写部２３を形成している。
【００３８】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。
【００３９】
両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。
【００４０】
この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する開始返送路３９ａ、それから下方に曲がる中間返送路３９ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３９ｃから成る返送路３９を備えている。
【００４１】
また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記終端返送路４１ｅの出口は、給紙部５の下方の給紙カセット２９ａに対応する待機搬送ローラ対３４への搬送路に合流している。
【００４２】
図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４２を中心にして、このＣＰＵ４２に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）４３及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）４４が接続されている。ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４にはプリンタ印字部４５が接続されている。
【００４３】
また、ＣＰＵ４２には、ＲＯＭ（read only memory）４６、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４７、本体操作部の操作パネル４８、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４９及びドットカウンタ５４が接続されている。
【００４４】
ＲＯＭ４６には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ４２は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００４５】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４３は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ５１に展開する。フレームメモリ５１は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
【００４６】
フレームメモリ５１に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４４に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からプリンタ印字部４５に出力される。
【００４７】
プリンタ印字部４５は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム１０、一次転写ローラ２０等を含む不図示の回転駆動系、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３等の被駆動部を有する画像形成部、転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト８の回転を駆動する不図示の駆動部を備えている。
【００４８】
更に、プリンタ印字部４５は、ベルト式定着ユニット６のベルト駆動を行うベルト駆動部５２や、後述するカートリッジモータ、リザーブタンクモータ等を駆動するトナー供給部モータ駆動部５３を備えている。
【００４９】
更に、プリンタ印字部４５は、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構、発熱駆動及び回転駆動されるベルト式定着ユニット６などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００５０】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部４５からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド１３に供給される。
【００５１】
また、ドットカウンタ５４は、光書込ヘッド１３に供給される各色のデータに基づく光書込ヘッド１３による感光体ドラム１０への露光面積に基づいて印字に使用されるトナーの量を算出する。
【００５２】
図３(a)は実施例１に係るプリンタ１における画像形成部２の現像装置９と感光体ドラム１０及びトナー供給部４のリザーブタンク２７とトナーカートリッジ２８を分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げ、転写ベルト８と共に模式的に示す図であり、図３(b)はそれらを側面から見た断面図である。
【００５３】
尚、図３(a),(b)には、図１に示した構成と同一の構成又は機能部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図３(b)には図３(a)の転写ベルト８に代えて転写ベルトユニット３を破線のブロックで示している。
【００５４】
図３(a),(b)に示すトナーカートリッジ２８は、図１に示す画像形成装置１本体に対し前面方向に、すなわち図３(a)の両方向矢印ｂで示すように、リザーブタンク２７に対して着脱自在である。
【００５５】
図３(b)に示すように、トナーカートリッジ２８には新旧を示す被検知部５５が配置されており、プリンタ１本体側には、被検知部５５によりトナーカートリッジ２８が新しいか否かを検知する検知部５６が配設されている。このような新トナーカートリッジを検知する新カートリッジ検知装置５７は、ごく一般的な安価な方法で構成することができる。
【００５６】
このトナーカートリッジ２８は、内部に、回転軸５８と螺旋状の攪拌フィン５９から成るトナー補給機構６１を備えている。トナー補給機構６１の回転軸５８には外部からカートリッジモータ６２が係合している。
【００５７】
また、トナーカートリッジ２８には、カートリッジモータ６２に係合する側の反対側端部に、リザーブタンク２７に装着されたとき、リザーブタンク２７に連結されて、リザーブタンク２７にトナー６３を補充するためのトナー補充口６４が形成されている。
【００５８】
上記のトナー補給機構６１は、トナーカートリッジ２８の右端部から左端部までトナーカートリッジ２８の長手方向に沿って延在し、トナー補充口６４の直上でフィン形状の変化点６５を形成し、内部のトナー６３をトナー補充口６４に送り出すようになっている。
【００５９】
そして、トナーカートリッジ２８の内部には、トナー補充口６４上のフィン形状の変化点６５に近接する位置に、トナー残量センサ６６が配設されている。トナー残量センサ６６の出力信号線は、トナーカートリッジ２８がリザーブタンク２７に装着されたとき、自動的に制御回路のセンサ部４９に接続される。
【００６０】
一方のリザーブタンク２７の内部には、これもトナーカートリッジ２８と同様な、回転軸６７と螺旋状の攪拌フィン６８から成るトナー補給機構６９が配設されている。トナー補給機構６９の回転軸６７には外部からリザーブタンクモータ７１が係合している。
【００６１】
上記のトナー補給機構６９は、リザーブタンク２７の左端部から右端部までリザーブタンク２７の長手方向に沿って延在し、左端部においてトナーカートリッジ２８からトナー補充口６４を介して補充されるトナー６３を右端部まで搬送する。
【００６２】
その右端部にはトナー補給機構６９のフィン形状の変化点７２が形成されている。このフィン形状の変化点７２の直下に、リザーブタンク２７と現像器１４を連結するトナー搬送路７３の上端部が開口している。このトナー搬送路７３は、転写ベルトユニット３の後方に回り込んで配置されている。
【００６３】
トナー補給機構６９によるトナー補給動作において、フィン形状の変化点７２まで攪拌フィン６８により攪拌搬送されたトナー６３は、トナー搬送路７３の上から下まではトナー６３の自重で落下する。これにより、トナー６３がリザーブタンク２７から現像器１４に補給される。
【００６４】
現像器１４は、内部にトナーカートリッジ２８のトナー搬送機構６１やリザーブタンク２７のトナー搬送機構６９と同様の構成のフィンスクリュウ７５を備えている。なお、図３(b)には、図１に示した第１の攪拌搬送スクリュー１８及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を簡単に１個のフィンスクリュウ７５として示している。
【００６５】
フィンスクリュウ７５の回転軸には、図示を省略した現像器モータが連結されている。現像器１４は、現像器モータにより駆動されるフィンスクリュウ７５によりキャリアとトナー６３を攪拌搬送しながら適度のトナー濃度の二成分現像剤７６を生成し、この二成分現像剤７６のトナー６３を現像ローラ１５に供給する。この現像器１４には、適宜な箇所にトナー濃度センサ８１が配置されている。
【００６６】
尚、図３(b)では、トナー残量センサ６６はトナーカートリッジ２８に内蔵された形式のものを示しているが、トナー残量センサ６６を透過型光センサとし、発光部と受光部をプリンタ１本体側に設けるようにしてもよい。
【００６７】
図４(a),(b)は、透過型光センサから成るトナー残量センサの発光部と受光部をプリンタ１本体側に設けるようにした例を示す図である。図４(a)はトナーカートリッジ２８の図３(b)に示すトナー補充口６４側の端部を示している。
【００６８】
図４(a)に示すトナーカートリッジ２８の左端の内部には、図４(b) に示すようなガラス部材からなる発光導光路８２と受光導光路８３が固定して配置されている。発光導光路８２と受光導光路８３の左端面８２ａと８３ａはトナーカートリッジ２８の左端面に露出している。
【００６９】
トナーカートリッジ２８内部にある発光導光路８２と受光導光路８３の本体の右端は、互いに近づく方向に折り曲げられ、先端が軸に対して斜めに切り欠かれ、互いに対向する平面８２ｂと８３ｂを形成し、その対向部８４によりトナー有無検出部を形成している。
【００７０】
トナーカートリッジ２８の外部に設置されている図４(b)に示す透過型光センサ８５は、その発光部８６と受光部８７を、装着部に装着されるトナーカートリッジ２８の発光導光路８２と受光導光路８３の外端面８２ａと８３ａにそれぞれ密着させ、発光導光路８２と受光導光路８３と共にトナー残量センサ６６を構成する。
【００７１】
すなわち、発光部８６から矢印ｃで示すように外端面８２ａに向けて射出された発光は発光導光路８２に案内されて、他と対向する平面８２ｂに達し、対向部８４に光を遮るもの（つまりトナー６３）が無いときは矢印ｄのように他の平面８３ｂに入射し、受光導光路８３に案内されて、外端面８３ａから矢印ｅで示すように受光部８７に回帰する。
【００７２】
これにより、トナーカートリッジ２８にトナー６３があるときは、対向部８４で光が遮断されるため、透過型光センサ８５の出力（受光部の出力）はほぼ「０」であり、トナーカートリッジ２８にトナー６３が無くなると、対向部８４で光を遮るものが無くなるので透過型光センサ８５の出力は最高出力となる。
【００７３】
制御装置のＣＰＵ４２は、センサ部４９を介して入力する透過型光センサ８５の出力を監視して、トナーカートリッジ２８のトナー６３の有無を判別する。
【００７４】
図５(a),(b)は実施例１に係るプリンタ１のトナー濃度センサ８１の出力と現像装置９に対する制御との関係を示す図である。図５(a),(b)は、それぞれ横軸に時間（秒（ｓ））を示し、縦軸にトナー濃度センサ８１の出力（電圧（ｖ））を示している。実線のグラフ８８（８８ａ、８８ｂ）は、トナー濃度センサ８１の出力値の例を示している。
【００７５】
尚、本例では、トナー濃度センサ８１の出力を反転させており、図５(a),(b)に示す縦軸の値は、上にいくほど低く、下にいくほど高くなっている。図５(a)の破線で示す値は「トナー補給閾値ｖ１」を示している。また、図５(b)のトナー補給閾値ｖ１の上方に示す破線は「トナー無し閾値ｖ２」を示している。
【００７６】
図５(a)は、時刻ｔ１で印字を開始し、時刻ｔ２でトナー濃度センサ８１の出力がトナー補給閾値に達し（トナー濃度が適正値のほぼ限界まで低下し）、その時刻ｔ２から、リザーブタンク２７のトナー６３が現像器１４に補充されはじめ、時刻ｔ３でトナー濃度が適正値になって、トナー濃度センサ８１の出力がトナー補給閾値以下に回復したことを示している。
【００７７】
図５(b)は、時刻ｔ１で印字を開始し、時刻ｔ２でトナー濃度センサ８１の出力がトナー補給閾値に達し、現像器１４にトナー６３を補充するためにリザーブタンク２７のトナー補給機構６９を駆動しても、リザーブタンク２７が空であるためトナー６３が補充されず、時刻ｔ３でトナー濃度センサ８１の出力がトナー無し閾値ｖ２を超えてしまった例を示している。
【００７８】
ここで、トナー濃度センサ８１の出力を説明するために、現像器１４内の二成分現像剤７６について、元に戻ってキャリアとトナー６３に分けて考えることにする。キャリアは現像器１４内でトナー６３と混合撹拌されてトナー６３に所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナー６３はキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。
【００７９】
現像ローラ１５により回転搬送される二成分現像剤７６のキャリアは、電荷を帯びたトナー６３を感光体ドラム１０と現像ローラ１５との対向位置まで運び、感光体ドラム１０上の静電潜像にトナー６３を転移させて、静電潜像上にトナー像を現像させる。表面のトナー６３を放出したキャリアは現像ローラ１５上に残り、再び現像器１４内に戻る。
【００８０】
現像器１４内に戻ったキャリアは新たなトナー６３と再び混合撹拌され、トナー６３に電荷を与え、そのトナー６３を感光体ドラム１０上に運ぶ、というように繰り返し使用される。現像器１４内のトナー６３が少なくなる（トナー濃度が低くなる）と外部から新たなトナー６３が補給される。
【００８１】
本例の現像器１４で用いる現像剤はキャリアとトナー６３から成る二成分現像剤７６であるので、図３(b)に示すトナー濃度センサ８１には透磁センサを用いている。この透磁センサは、二成分現像において現像器１４内のトナー６３が少なくなったことを検出するためのもので、コイルのインダクタンス成分を利用する型、周波数型、磁気ブリッジ型など、トナー濃度センサとして一般的なものである。
【００８２】
二成分現像においては、キャリアが磁性体であるのに対してトナーは非磁性体である。透磁センサを通してキャリアとトナーの混合体である二成分現像剤を見ると、一定の重量比で混合した現像剤は必ず一定のセンサ出力値を得ることができる。
【００８３】
したがって、キャリアに対してトナーが多いと、つまりトナー濃度が高いと、二成分現像剤の透磁率が下がり透磁センサ、つまりトナー濃度センサ８１の出力値が下がる。逆にキャリアに対してトナーが少ないと、つまりトナー濃度が低いと、二成分現像剤の透磁率が上昇しトナー濃度センサ８１の出力値が上昇する。
【００８４】
本例のプリンタ１において、例えば通常の画像形成時に現像に適切な二成分現像剤のトナー濃度は約１０％であるので、画像形成中つまり印字中は、現像器１４のトナー濃度を１０％に維持するように制御される。
【００８５】
したがって、所望の現像剤濃度（例えば１０％のトナー濃度）に対応するトナー濃度センサ８１の出力値を「トナー補給閾値ｖ１」として制御装置の例えばＥＥＰＲＯＭ４７の所定の領域に予め設定しておく。
【００８６】
これにより、トナー濃度センサ８１の出力値とトナー補給閾値との比較によって現像器１４内の減少したトナー濃度を検知することができる。また、何らかの原因で、現像器１４へのトナー６３の補充が途絶えた場合、印字の続行によってトナー濃度がトナー補給閾値以下に低下する。
【００８７】
現像に適するトナー濃度の上下幅はある程度の許容差があるので、トナー濃度がトナー補給閾値以下に低下しても、ある時間は印字を続行できる。
【００８８】
しかし、現像に適するトナー濃度の下の方の許容差以下となった場合は、形成画像の品質が保証できないのでプリンタ１本体を強制的に停止させなければならない。本例では、このトナー濃度の下の方の許容差を「トナー無し閾値ｖ２」として、ＥＥＰＲＯＭ４７の他の所定の領域に予め設定しておく。
【００８９】
図６は、図２に示したドットカウンタ５４のトナー量算出方法を説明する図である。尚、図６は横軸に光書込ヘッド１３による感光体ドラム１０への露光面積（ｍ^2）を示し、縦軸にトナー消費量（ｇ）を示している。換言すれば図６はトナー消費量と光書込ヘッド１３による露光量との関係を示している。
【００９０】
本発明では、リザーブタンク２７の内部にトナー残量検知装置を配設していない。その代わりに、図６に示す特性図に基づいてトナー消費量を図２に示したドットカウンタ５４で判断している。
【００９１】
光書込ヘッド１３が出力する一定光量に対して現像効率をＡとしたとき、「トナー消費量（ｇ）＝Ａ×露光面積（ｍ^2）」の関係から、トナー消費量を計算することができる。
【００９２】
図７は、上記構成におけるプリンタ１の図２に示した制御装置のＣＰＵ４２による通常印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【００９３】
図８は、上記構成におけるプリンタ１の図２に示した制御装置のＣＰＵ４２によるリザーブタンク印字モードの印字中におけるトナー補充処理の動作を示すフローチャートである。
【００９４】
図９は、状態Ａから状態Ｅまで、上記のフローチャートで示す印字中におけるトナー補充処理に対応するトナー供給部４の動作状態を示す断面図である。
【００９５】
尚、この処理では、ユーザが使用中（稼動休止中）のプリンタ１の印字開始を前提にしている。また、新品のプリンタ１の場合はリザーブタンク２７へのトナーの初期充填が完了して、使用中で稼動休止中の状態となっていることを前提にしている。
【００９６】
ところで、工場出荷時の新品のプリンタ１には、現像器１４には未使用のトナー６３は投入されているが、リザーブタンク２７内にはトナー６３は充填されていない。
【００９７】
しかし、本例では、例えば、リザーブタンク２７の収容可能なトナー容量は１００ｇ、トナーカートリッジ２８のトナー補給機構６１のトナー補給能力は０．５ｇ／ｓｅｃと決まっているので、新品のトナーカートリッジ２８から２００秒間のトナー補給を実行すると、リザーブタンク２７を満杯にすることができる。
【００９８】
図９の状態Ａは、新品のトナーカートリッジ２８からリザーブタンク２７に２００秒間のトナー補給を実行して、空のリザーブタンク２７を満杯にした状態を示している。リザーブタンク２７を満杯にした分だけ、新品のトナーカートリッジ２８のトナー６３がほぼ半分に減っている。
【００９９】
図９の状態Ｂは、トナーカートリッジ２８のトナー６３が、ちょうど空になったときの状態を示している。この状態で、トナー残量センサ６６がトナーカートリッジ２８の「トナー無し」を検知する。
【０１００】
図９の状態Ｃは、トナーカートリッジ２８が空（つまりトナー無し）のまま、まだ新品のトナーカートリッジ２８と交換されていない状態を示している。印字は続行されているので、リザーブタンク２７内の満杯であったトナー６３が半分近く減っている。
【０１０１】
図９の状態Ｄは、リザーブタンク２７内の補充可能なトナー量をハッチング領域８９で示している。この補充可能なトナー量は、状態Ｂから状態Ｃに至る間に印字で消費されたトナー量を、ドットカウンタ５４が演算したものである。
【０１０２】
図９の状態Ｅは、状態Ｄの時点で、新旧のトナーカートリッジ２８が交換されて、新品のトナーカートリッジ２８から、トナー６３が、ドットカウンタ５４が演算した分だけリザーブタンク２７に補充された状態を示している。
【０１０３】
リザーブタンク２７内部の左側と右側のトナー６３の新旧の段差ｈ及び新旧間の空間ｇは、リザーブタンク２７からトナー補給機構６９によりトナー搬送路７３を介してトナー６３が現像器１４に補充されていくうちに平均化される。
【０１０４】
図７において、印字が開始されると、先ず、ユーザからの印字終了指示、又はホスト機器から印字データの終了コマンドが入力されているか否か判別する（ステップＳ１）。印字処理は用紙１枚ごとに繰り返される同一のシーケンス処理であるので、このように処理開始の冒頭で処理終了か否かを判別する。
【０１０５】
この判別は、印字開始直後ではＮｏとなるので、次に、ＣＰＵ４２は、トナー供給部４の４個のトナーカートリッジ２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋのトナー残量センサ６６の出力値をそれぞれ読み出す（ステップＳ２）。
【０１０６】
そして、ＣＰＵ４２は、その読み出した出力値が、トナー残量有りを示しているか否か判別する（ステップＳ３）。この判別でトナー残量有りなら（Ｓ３の判別がＹｅｓ）、続いて、ＣＰＵ４２は、トナー濃度センサ８１の出力値を読み出し（ステップＳ４）、その読み出した出力値がトナー補給閾値ｖ１以下であるか判別する（ステップＳ５）。
【０１０７】
そして、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー補給閾値ｖ１以下であれば（Ｓ５の判別がＹｅｓ）、当該現像器１４のトナー濃度は現像に適正な濃度の範囲にあるので（図５(a)の時刻ｔ２よりも前の期間参照）、ＣＰＵ４２は、ステップＳ１に戻って、ステップＳ２〜Ｓ５により通常印字モードによる印字を続行する。
【０１０８】
上記ステップＳ５の判別で、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー補給閾値ｖ１を超えたときは（Ｓ５の判別がＮｏ）、当該現像器１４のトナー濃度は現像に適正な濃度より低くなっているので（図５(a)の時刻ｔ２以降の期間参照）、ＣＰＵ４２は、当該現像器１４に対応するリザーブタンク２７から当該現像器１４にトナー６３の補給を実行する（ステップＳ６）。
【０１０９】
そして、現像器１４に補給した分のトナー量を、トナーカートリッジ２８からリザーブタンク２７に補給して（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ２〜Ｓ５により、通常印字モードによる印字を続行する。
【０１１０】
また、上記ステップＳ３の判別で、トナーカートリッジ２８にトナー残量が無いときは（Ｓ３の判別がＮｏ）（図９の状態Ｂ参照）、当該トナーカートリッジ２８に対応するトナー色の印字処理をリザーブタンク印字モードで印字処理するために、ＣＰＵ４２は、リザーブタンク印字モードへ移行する（ステップＳ８）。
【０１１１】
図８に示すリザーブタンク印字モードでは、ＣＰＵ４２は、先ず、対象の（トナー残量が無いトナーカートリッジ２８に対応するトナー色の、以下同様）現像装置９のトナーカートリッジ２８が印字を続行したまま交換可能であることを操作パネル４８に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１）。
【０１１２】
続いて、ＣＰＵ４２は、ドットカウンタ５４により、対象の現像装置９のトナー消費量の計測を開始する（ステップＳ１２）。そして、印字を実行しながら、リザーブタンク２７のトナー残量を算出する（ステップＳ１３）。
【０１１３】
上記のトナーカートリッジ２８がトナー残量無しになった時点ではリザーブタンク２７はトナー６３で満杯であり、且つそのトナー収容量は１００ｇと決まっているので、この１００ｇからドットカウンタ５４で計測した消費トナー量を減算すれば、リザーブタンク２７のトナー残量を算出することができる。図９の状態Ｃは、このときの状態を示している。
【０１１４】
次に、ＣＰＵ４２は、上記算出したリザーブタンク２７のトナー残量を、対象の現像装置９の残りトナー量として（又は印字可能枚数に換算して）操作パネル４８に表示報知する（ステップＳ１４）。尚、既に表示報知が行われている場合には、その表示を更新して表しなおす。
【０１１５】
続いて、ＣＰＵ４２は、トナー濃度センサ８１の出力値を読出し、その読み出した出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えているか否か判別する（ステップＳ１５）。
【０１１６】
そして、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えていないときは（Ｓ１５の判別がＮｏ）（図５(b)の時刻ｔ３になる前の期間参照）、続いて、新カートリッジ検知装置５７の出力を参照し、新しいトナーカートリッジ２８に交換されているか否か判別する（ステップＳ１６）。
【０１１７】
そして、新しいトナーカートリッジ２８に交換されていないときは（Ｓ１６の判別がＮｏ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳ１３に戻って、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を繰り返す。
【０１１８】
また、上記ステップＳ１５の判別で、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えているときは（Ｓ１５の判別がＹｅｓ）（図５(b)の時刻ｔ３以降の状態参照）、ＣＰＵ４２は、対象の現像器１４にトナー６３が無いと判断し、プリンタ１本体の稼動を停止させ、操作パネル４８に「トナー無し」を表示する（ステップＳ２０）。
【０１１９】
また、上記ステップＳ１６の判別で、新しいトナーカートリッジ２８に交換されているときは（Ｓ１６の判別がＹｅｓ）、ＣＰＵ４２は、対象の現像装置９のリザーブタンク２７の空き容量を算出する（ステップＳ１７）。
【０１２０】
この処理では、ステップＳ１３で算出されているリザーブタンク２７のトナー残量を、リザーブタンク２７のトナー全収容量能力１００ｇから減算して、リザーブタンク２７の空き容量を算出することができる。図９の状態Ｄのハッチング領域８９は、リザーブタンク２７の空き容量（補給可能容量）を示している。
【０１２１】
そして、ＣＰＵ４２は、いま算出したリザーブタンク２７の空き容量分のトナー６３を、新しく交換されたトナーカートリッジ２８のトナー補給機構６１を駆動して、リザーブタンク２７に補給する（ステップＳ１８）。図９の状態Ｅは、このときの状態を示している。
【０１２２】
続いて、ＣＰＵ４２は、ステップＳ１１で操作パネル４８に表示処理した「トナーカートリッジ２８が交換可能である」ことの表示を解除して（ステップＳ１９）、図７に示した通常印字モードの印字処理に復帰する。
【０１２３】
以上のように、トナー濃度センサ８１の出力値がトナー無し閾値ｖ２を超えないうちに、空になったトナーカートリッジ２８が交換されている間は、ステップＳ１〜Ｓ８、Ｓ１１〜Ｓ１９が繰り返されて、やがて印字が終了すると（Ｓ１の判別がＹｅｓ）、ＣＰＵ４２はプリンタ１の稼動を停止して印字処理を終了する（ステップＳ９）。
【０１２４】
このように、本実施例によれば、二成分現像剤を用いる画像形成装置において装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にするという効果を奏する。
【０１２５】
また、リザーブタンク内にトナー量検知機構を配置する必要の無い簡便な装置で、トナーの補給を正しく行うことができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、二成分現像剤を用い画像形成装置本体の稼動を停止させることなくトナーカートリッジの交換を可能にする画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１ フルカラー画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
７ 両面印刷用搬送ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行部表面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ） 現像装置
１０ 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 筐体
１７ 隔壁
１５ 現像ローラ
１８ 第１の攪拌搬送スクリュー
１９ 第２の攪拌搬送スクリュー
２０ 一次転写ローラ
２１ 駆動ローラ
２２ 従動ローラ
２３ 二次転写部
２４ ベルトクリーナ
２５ クリーニングブレード
２６ 廃トナー回収容器
２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ） リザーブタンク
２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ） トナーカートリッジ
２９（２９ａ、２９ｂ） 給紙カセット
３０ 電装部
３１ 用紙取出ローラ
３２ 給送ローラ
３３ 捌きローラ
３４ 待機搬送ローラ対
３５ 二次転写ローラ
３６ 搬出ローラ対
３７ 排紙トレー
３８ 排紙ローラ対
３９ 返送路
３９ａ 開始返送路
３９ｂ 中間返送路
３９ｃ 終端返送路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ） 返送ローラ対
４２ ＣＰＵ（central processing unit)
４３ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
４４ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４５ プリンタ印字部
４６ ＲＯＭ（read only memory）
４７ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４８ 操作パネル
４９ センサ部
５１ フレームメモリ
５２ ベルト駆動部
５３ トナー供給部モータ駆動部
５５ 被検知部
５６ 検知部
５７ 新カートリッジ検知装置
６１ トナー補給機構
６２ カートリッジモータ
６３ トナー
６４ トナー補充口
６５ フィン形状の変化点
６６ トナー残量センサ
６７ 回転軸
６８ 攪拌フィン
６９ トナー補給機構
７１ リザーブタンクモータ
７２ フィン形状の変化点
７３ トナー搬送路
７５ フィンスクリュウ
７６ 現像剤
８１ トナー濃度センサ
８２ 発光導光路
８２ａ 左端面
８２ｂ 平面
８３ 受光導光路
８３ａ 左端面
８３ｂ 平面
８４ 対向部
８５ 透過型光センサ
８６ 発光部
８７ 受光部
８８（８８ａ、８８ｂ） トナー濃度センサの出力値の例
８９ 補給可能容量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分現像剤により感光体にトナー像を現像する現像器と、
該現像器に備えられ前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、
トナー搬送路を介して前記現像器に連結されたトナー補給用のリザーブタンクと、
該トナー補給用リザーブタンクに着脱自在なトナーカートリッジと、
該トナーカートリッジが新しいか否かを検知する新カートリッジ検知装置と、
前記トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量センサと、
制御部と、
を備え、
通常印字モードと、
リザーブタンク印字モードと、
を有し、
前記制御部は、前記通常印字モードにおいて、
前記トナー残量センサが前記トナーカートリッジのトナー無しを検知したとき前記リザーブタンク印字モードに移行し、トナー有りを検知したとき前記通常印字モードによる印字を続行し、
前記通常印字モードによる印字続行中は、トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー補給閾値以上であるとき前記通常印字モードによる印字を続行し、前記トナー濃度が前記トナー補給閾値より低いとき前記リザーブタンクから前記現像器へのトナー補給と、前記トナーカートリッジから前記リザーブタンクへのトナー補給とを行って前記通常印字モードによる印字を続行する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記リザーブタンク印字モードにおいて、
前記トナーカートリッジの交換が可能であることをユーザに報知すると共に該報知の時点からの印字データに対するドットカウンタにより得られる消費トナー量を累算し、
前記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー無し閾値以上であるときは、
前記新カートリッジ検知装置が前記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知するまで前記リザーブタンク印字モードの印字を続行し、
前記新カートリッジ検知装置が前記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知したとき、前記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値分のトナー量を前記トナーカートリッジから前記リザーブタンクへ補給すると共に前記トナーカートリッジの交換可能の報知を解除して、前記通常印字モードによる印字に移行する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記リザーブタンク印字モードにおいて、
前記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値に基づき、前記リザーブタンクのトナー残量を前記ユーザに報知する、
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記リザーブタンク印字モードにおいて、
前記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が前記トナー無し閾値より低いときは、画像形成装置本体の稼動を強制停止する、ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項１】
二成分現像剤により感光体にトナー像を現像する現像器と、
該現像器に備えられ前記二成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサと、
トナー搬送路を介して前記現像器に連結されたトナー補給用のリザーブタンクと、
該トナー補給用リザーブタンクに着脱自在なトナーカートリッジと、
該トナーカートリッジが新しいか否かを検知する新カートリッジ検知装置と、
前記トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量センサと、
制御部と、
を備え、
通常印字モードと、
リザーブタンク印字モードと、
を有し、
前記制御部は、前記通常印字モードにおいて、
前記トナー残量センサが前記トナーカートリッジのトナー無しを検知したとき前記リザーブタンク印字モードに移行し、トナー有りを検知したとき前記通常印字モードによる印字を続行し、
前記通常印字モードによる印字続行中は、トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー補給閾値以上であるとき前記通常印字モードによる印字を続行し、前記トナー濃度が前記トナー補給閾値より低いとき前記リザーブタンクから前記現像器へのトナー補給と、前記トナーカートリッジから前記リザーブタンクへのトナー補給とを行って前記通常印字モードによる印字を続行する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記リザーブタンク印字モードにおいて、
前記トナーカートリッジの交換が可能であることをユーザに報知すると共に該報知の時点からの印字データに対するドットカウンタにより得られる消費トナー量を累算し、
前記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が予め設定されたトナー無し閾値以上であるときは、
前記新カートリッジ検知装置が前記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知するまで前記リザーブタンク印字モードの印字を続行し、
前記新カートリッジ検知装置が前記トナーカートリッジが新しいトナーカートリッジに交換されたことを検知したとき、前記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値分のトナー量を前記トナーカートリッジから前記リザーブタンクへ補給すると共に前記トナーカートリッジの交換可能の報知を解除して、前記通常印字モードによる印字に移行する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記リザーブタンク印字モードにおいて、
前記ドットカウンタにより得られた消費トナー量累算値に基づき、前記リザーブタンクのトナー残量を前記ユーザに報知する、
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記リザーブタンク印字モードにおいて、
前記トナー濃度センサの出力値が示すトナー濃度が前記トナー無し閾値より低いときは、画像形成装置本体の稼動を強制停止する、ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図５】
【図９】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図５】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３２０２（Ｐ２０１２−３２０２Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０８３４（Ｐ２０１０−１４０８３４）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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