画像形成装置
【課題】トナー残量検知によりトナー供給を行う際に現像ユニット内のトナー残量を適切に保ち、供給過多になることを防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】所定期間ごとに現像残検センサ１８ｄが現像ユニット１８内に所定量以上のトナーがあると検知した回数をカウントする検知回数カウンタを有し、検知回数カウンタのカウント値が所定値以下のときはサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給し、検知回数カウンタのカウント値が増加に転じたときにサブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給を停止する。
【解決手段】所定期間ごとに現像残検センサ１８ｄが現像ユニット１８内に所定量以上のトナーがあると検知した回数をカウントする検知回数カウンタを有し、検知回数カウンタのカウント値が所定値以下のときはサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給し、検知回数カウンタのカウント値が増加に転じたときにサブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー収納容器からトナー収容室を介して現像ユニットにトナーを供給して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置は、像担持体である感光体ドラム表面に静電潜像を形成し、この潜像をトナーによって現像して可視像化し、これを記録媒体に転写して画像を形成する。このような画像形成装置にあっては、トナーを収納したトナー収納容器を装置本体に対して交換可能とすることで、消耗品であるトナーを補給可能にしたものがある。
【０００３】
このトナー収納容器からトナーを供給する構成にあっては、トナー収納容器から直接現像ユニットへトナーを供給するのではなく、トナー収納容器と現像ユニットの間に中間トナー収容手段であるサブホッパを介在させているのが一般的である。すなわち、トナー収納容器からサブホッパにトナーを供給し、現像ユニット内にトナーがなくなると、サブホッパのトナー供給手段が動作して現像ユニットへトナーを供給する仕組みとなっている。
【０００４】
具体的には、サブホッパと現像器のそれぞれにトナーを撹拌するとともにトナー供給、あるいはトナー搬送機能を有するトナー撹拌手段と、トナー残量検知センサが設けられている。そして、現像器内のトナー残量検知結果から、現像器内のトナーが「トナーなし」と判別された場合には、その上流であるサブホッパに対してトナー供給を要求し、トナーの補給を受けるものである。
【０００５】
上記のようなトナー補給型の現像器の場合、現像器内のトナー量を適切に保つには現像器内のトナー残量を的確に検知する必要がある。しかし、実際にはサブホッパとトナー残量検知センサの配置の関係から、サブホッパからトナー供給を行っても、その供給されたトナーが現像器内で検知されるまでには物理的な距離分の遅延が発生する。すなわち、現像器は記録媒体の幅と略同じ長さを有する現像ローラを有しており、この現像ローラの周面にトナーを供給する必要があるため、サブホッパから供給されたトナーを現像ローラに沿って現像器の長手方向一方端側から他方端側へ撹拌搬送する。このため、現像器はサブホッパからのトナー受け部（トナー落下地点）が長手方向の一方端側に配置され、トナー残量検知センサは長手方向の他方端側に配置されている。これにより、サブホッパから現像器へトナーを供給しても、そのトナーが現像器の長手方向に撹拌搬送されてトナー残量検知センサ位置に至って検知されるまでにタイムラグが生ずる。
【０００６】
前記タイムラグにより、サブホッパから十分なトナーが現像器に供給されたにもかかわらず、そのトナーがトナー残量検知センサによって検知される前に現像器が「トナーなし」と判別すると、サブホッパへトナー供給要求をする事態が起こり得る。このような場合、実際には現像器内へ余分にトナー供給してしまうことになり、現像器からトナー漏れが発生することもある。
【０００７】
これを解決するための提案として、特許文献１に示すように、サブホッパから現像器へトナーが供給されている状態で、トナー残量検知手段により検出された「トナーあり」／「トナーなし」の検出状態と自重落下するトナー残量検知手段の検出値の推移に基づいて、サブホッパからのトナーの供給を停止するものがある。すなわち、トナーを供給している状態の時にトナー残量を検知して、その「トナーあり」を検出した検出値の推移を見ながらトナー残量を判断してトナー補給を停止させる構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−７２１４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成のように、トナー残量の変化の検出値の推移を見ながらトナー供給を止めていては、すぐに停止が必要な供給過多状態を解消することは難しい。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされてものであり、その目的は、トナー残量検知によりトナー供給を行う際に現像ユニット内のトナー残量を適切に保ち、供給過多になることを防止することができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、トナーを収納したトナー収納容器と、前記トナー収納容器からトナーの供給を受けるトナー収容手段と、前記トナー収容手段からトナーの供給を受けて像担持体に形成された静電潜像をトナー現像する現像ユニットとを有する画像形成装置において、前記トナー収容手段内のトナーを前記現像ユニットへ供給するためのトナー供給手段と、前記トナー収容手段から供給されたトナーを現像ユニット内の長手方向の一方端側から他方端側へ搬送するためのトナー搬送手段と、所定期間内に前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあるか否かを繰り返し検知するトナー残量検知手段と、前記所定期間ごとに前記トナー残量検知手段が前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあると検知した回数をカウントする検知回数カウンタと、を有し、前記検知回数カウンタのカウント値が所定値以下のときは前記トナー収容手段から前記現像ユニットへトナーを供給し、前記トナー収容手段からのトナー供給後、前記所定期間ごとの前記検知回数カウンタのカウント値が増加に転じたときに前記トナー収容手段から前記現像ユニットへのトナー供給を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にあっては、トナー収容手段から現像ユニットへのトナー供給を、トナー残量検知手段によって所定期間内に「トナーあり」と検知される回数が増加した時点で停止することで、トナーの過供給を確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の全体構成説明図である。
【図２】現像装置の構成断面図である。
【図３】現像装置の構成説明図である。
【図４】サブホッパの説明図である。
【図５】現像ユニットの説明図である。
【図６】現像開始時における現像ユニットのトナー残量検知結果に対するトナー供給のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】現像ユニットのトナー残量検知開始タイミングとサブホッパによるトナー供給開始タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】トナー供給制御を行う制御構成を示すブロック図である。
【図９】トナー供給要求とトナー供給の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】トナー供給終了シーケンスを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための一形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
＜画像形成装置の全体構成＞
まず、図１を参照して第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明する。なお、図１は第１実施形態に係る画像形成装置である電子写真複写機の模式断面説明図である。
【００１６】
本実施形態の画像形成装置は、装置本体１の内部に画像を形成する画像形成部が設けられている。この画像形成部は、像担持体である感光体ドラム２が回転可能に設けられ、この感光体ドラム２の周囲にはその回転方向に沿って帯電ローラ３、レーザ露光手段４、現像装置５、転写ローラ６、クリーニング部材７が配置されている。
【００１７】
また、装置本体１の下部には、シート等の記録媒体Ｐが収容されるユニバーサルカセット（不図示）が出し入れ自在に備えられ、該カセット内の記録媒体を感光体ドラム２と転写ローラ６とのニップ部である転写部へ搬送する搬送ベルト８等を有する搬送手段９が設けられている。
【００１８】
画像形成に際しては、レーザ露光手段４から画信号に応じたレーザ光が感光体ドラム２に照射される。感光体ドラム２は、帯電ローラ３によるバイアス印加によって一様に帯電されていて、前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像装置５によってトナー現像されて可視像が形成される。
【００１９】
上記画像形成と同期して、ユニバーサルカセットから記録媒体が搬送手段９によって前述した画像形成動作と同期するように感光体ドラム２と転写ローラ６とのニップ部へと搬送され、転写ローラ６へのバイアス印加により感光体ドラム２上のトナー像が記録媒体へ転写される。
【００２０】
トナー像が転写された記録媒体は、定着手段（不図示）に搬送され、ここで加熱、加圧されてトナー像が定着された後、排出部へと排出される。また、記録媒体Ｐへトナー像を転写した後に感光体ドラム２に残留したトナーはクリーニング部材７によって除去される。
【００２１】
＜現像装置＞
次に感光体ドラム２に形成された静電潜像をトナー現像する現像装置について説明する。
【００２２】
本実施形態の現像装置５は、図２の断面及び図３の斜視図に示すように、トナーを収納したトナーボトル１６と、トナーボトル１６からトナーの供給を受けるサブホッパ１７と、サブホッパ１７からトナーの供給を受けて感光体ドラム２に形成された静電潜像をトナー現像する現像ユニット１８とを有する。
【００２３】
トナーボトル１６は装置本体に対して着脱自在な筒状のトナー収納容器であり、トナーが収納されたトナーボトルが装置本体に回転可能に装着される。このトナーボトル１６が回転することにより、ボトル内のトナーがトナー収容手段であるサブホッパ１７に供給される。サブホッパ１７は、トナーボトル１６から現像ユニット１８に供給されるトナーを一時貯留し、現像ユニット１８からのトナー要求信号に応じて現像ユニット１８へ一定量のトナーを供給するものである。
【００２４】
現像ユニット１８は、感光体ドラム２に近接して現像ローラ１９が配置され、現像ローラ１９とその内部のマグネットローラ（不図示）とによって、回転する現像ローラ１９の周面にトナーが穂状に形成されて付着する。そして、現像ローラ１９に付着したトナーが現像バイアスの印加により感光体ドラム２に形成された静電潜像に応じて付着することで現像が行われる構成になっている。
【００２５】
なお、現像ローラ１９は、装置本体の主要部材を駆動するメインモータの駆動力をローラクラッチにより伝達、遮断することにより現像期間のみ回転する。
【００２６】
本実施形態の現像装置５は、図８に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する制御部２０が画像形成に際して、メインモータＭ０や現像ローラクラッチＣＬの駆動を制御する。また、この制御部２０は後述するように、サブホッパ１７からの要求に応じてボトルモータＭ１の駆動を制御し、現像ユニット１８からの要求によりホッパモータＭ２の駆動を制御して現像ユニット１８へトナー供給を行う。
【００２７】
図３はトナーボトル１６、サブホッパ１７、現像ユニット１８の配置説明図であり、図４はサブホッパ１７の内部説明図、図５は現像ユニット１８の内部説明図である。
【００２８】
筒状のトナーボトル１６の先端にはキャップ（不図示）が設けられており、このキャップがサブホッパ１７に設けられたカップリング１７ａ（図４参照）と係合した際に、キャップを開放することでサブホッパであるトナー収容手段内へトナー排出可能となる。また、トナーボトル１６は外周には螺旋状の凹凸１６ａ（図３参照）が形成されており、ボトルモータＭ１を駆動してトナーボトル１６を回転させることにより、ボトル内のトナーを図３の矢印ａ方向に搬送し、サブホッパ１７にトナーを供給できる。
【００２９】
サブホッパ１７は、図４に示すように、トナーボトル１６のキャップが係合するカップリング１７ａがボトルモータＭ１によって回転可能に設けられ、下部には現像ユニット１８にトナーを供給するための供給口１７ｂが形成されている。また、サブホッパ１７には、サブホッパ１７内のトナーを撹拌するとともに前記供給口１７ｂから現像ユニット１８へ供給するためのトナー供給手段としての撹拌スクリュー１７ｃが回転可能に設けられている。これにより、ホッパモータＭ２によって撹拌スクリュー１７ｃが所定量回転することにより、所定量のトナーが供給口１７ｂから現像ユニット内へ落下して供給される。
【００３０】
また、サブホッパ１７には、内部のトナー残量を検知するための第１のトナー残量検知手段としてのホッパ残検センサ１７ｄが設けられている。このホッパ残検センサ１７ｄによる検知結果に応じ、ホッパ内のトナー残量が所定量以下に減少したときは、トナーボトル１６を回転させてサブホッパ１７へトナー補給をする。
【００３１】
現像ユニット１８は、図５に示すように、長手の現像枠体内に現像ローラ１９が収容されている。そして、前記現像ローラ１９に撹拌したトナーを供給するためのトナー撹拌室１８ａが形成されている。トナー撹拌室１８ａ内には長手方向の一方端側から他方端側にトナーを撹拌しながら搬送するトナー搬送手段としての撹拌スクリュー１８ｂが回転可能に設けられている。
【００３２】
また、トナー撹拌室１８ａの長手方向一方端側にサブホッパ１７から供給されるトナーを受けるトナー受け部１８ｃが配置されている。サブホッパ１７からトナー受け部１８ｃに落下したトナーは撹拌スクリュー１８ｂの回転により、トナー撹拌室１８ａの長手方向一方端側から長手方向他方端側へと撹拌されながら搬送される。そして、前記長手方向他方端側にはトナー撹拌室１８ａ内のトナー残量を検知するための第２のトナー残量検知手段としての現像残検センサ１８ｄが設けられている。すなわち、現像ユニット１８内のトナー残量検知位置は現像ユニットの長手方向他方端側に配置されている。
【００３３】
前記現像残検センサ１８ｄによるトナー残量検知結果に応じ、トナー撹拌室内のトナー残量が所定量以下に減少したときは、サブホッパ１７へトナーの供給を要求し、撹拌スクリュー１７ｃを駆動させてトナーの補給を受ける。
【００３４】
なお、ボトルモータＭ１、ホッパモータＭ２、ローラクラッチＣＬなどのアクチュエータは、メインモータＭ０が動作中のみ動作が可能となっている。
【００３５】
＜現像ユニットへのトナー供給＞
次に現像ユニット１８へのトナー供給構成について説明する。
【００３６】
本実施形態の現像装置にあっては、トナーボトル１６からサブホッパ１７にトナーが供給される。なお、トナーボトル１６からサブホッパ１７にトナー供給されるのは、ホッパ残検センサ１７ｄがサブホッパ１７内のトナー量が所定量以下となったことを検知することにより、サブホッパ１７内が「トナーなし」と判別されたときである。また、本実施形態ではサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給している期間中にホッパ残検センサ１７ｄによるトナー残量検知が行われる。すなわち、ホッパ残検センサ１７ｄによるトナー残量検知期間と、サブホッパ１７による現像ユニット１８へのトナー供給期間とは同じである。
【００３７】
前記サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給は、現像残検センサ１８ｄにより現像ユニット１８内のトナーが所定量以下になったことが検知され、「トナーなし」と判別されたときに行われる。このとき、現像残検センサ１８ｄで「トナーなし」を検知することにより、サブホッパ１７にトナー供給を要求し、サブホッパ１７から供給されたトナーが実際に現像残検センサ１８ｄにより検知されるまでには前述したようにタイムラグがある。すなわち、サブホッパ１７から現像ユニット１８の長手方向一方端側に落下したトナーは、撹拌スクリュー１８ｂにより現像ユニット１８の長手方向他方端側まで搬送され、現像残検センサ１８ｄに到達した時に初めてトナー供給を検知できる仕組みとなっている。
【００３８】
ここで問題となるのが、上記タイムラグにより、現像ユニット１８が必要なトナー量よりも多くのトナーをサブホッパ１７が供給してしまう場合である。次にサブホッパ１７から現像ユニット１８へ余分にトナー供給してしまう状況を説明する。
【００３９】
（画像形成開始時のトナー残量検知とトナー供給）
図６（ａ）は、画像形成中のトナー供給動作において、トナー供給回数を余分に行なってしまう場合のタイミングチャートである。
【００４０】
現像残検センサ１８ｄは、メインモータＭ０と現像ローラクラッチＣＬが動作中にのみ、すなわち現像している期間にのみトナー残量検知が可能である。ホッパ残検センサ１７ｄは、同様にメインモータＭ０とホッパモータＭ２が動作中にのみトナー残量検知が可能となる条件がある。これらの条件が成立時にトナー残検センサによりトナー残量を検知する。
【００４１】
そして、現像残検センサ１８ｄは所定期間内に現像ユニット内に所定量以上のトナーがあるか否かを繰り返し検知する。本実施形態の現像残検センサ１８ｄにあっては、１５００（ｍｓ）間の現像期間に現像ユニット１８のトナー残量を検知する。そして、１５００（ｍｓ）のトナー残量検知期間中に１００（ｍｓ）単位で、トナー撹拌室１８ａ内にトナーが所定量以上あるか否かを１５回検知する。現像残検センサ１８ｄは検知に際してトナーが所定量以上あると検知したときはＯＮし、検知しないときはＯＦＦとなる。
【００４２】
また、本実施形態にあっては、図８に示すように、前記現像残検センサ１８ｄがトナーが所定量以上あると検知した回数（ＯＮした回数）をカウントする検知回数カウンタ２３が設けられている。そして、検知回数カウンタ２３のカウント値が所定値以下のときはサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給する。本実施形態では、前記検知回数カウンタ２３のカウント値に基づき、トナー残量検知期間中に３回以上所定量以上のトナーがあることを検知したとき、現像ユニット１８内に「トナーあり」と判別し、２回以下の場合は「トナーなし」と判別する。
【００４３】
上記検知の結果、「トナーなし」と判別された場合にはサブホッパ１７に対してトナー供給の要求を行うことで、ホッパモータＭ２が回転して現像ユニット１８へ一定量のトナー供給が行われる。このホッパモータＭ２が回転中にはホッパ残検センサ１７ｄによりサブホッパ１７内のトナー残量検知も行う。
【００４４】
ここで、トナー残量検知開始タイミングとトナー供給開始タイミングを一致させてトナー供給を行う場合、トナー供給をするか否かを判別するトナー残量検知結果は実際には一回前に行った検知結果によって判別することになる。そのため、画像形成開始のときに、現像残検センサによる前回の検知結果が「トナーなし」だったとすると、図６（ａ）に示すように、画像形成が開始された最初の現像期間において、メモリに記憶されている前回の検知結果に応じてホッパモータＭ２が駆動してトナー供給（ｚ）する。そして、画像形成開始後の最初の現像期間に対応する検知期間（Ａ）でのトナー残量検知結果が「トナーなし」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２が駆動してトナー供給（ａ）する。同様に検知期間（Ｂ）での「トナーなし」検知でトナー供給（ｂ）する。そして、検知期間（Ｃ）の検知結果が「トナーあり」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２の駆動を停止してトナー供給を停止する。なお、本実施形態では後述するように、サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給停止は、現像残検センサ１８ｄがＯＮした回数（検知回数カウンタ２３のカウント値）が前回の検知期間で現像残検センサ１８ｄがＯＮした回数よりも増加したときにトナー供給を停止する。
【００４５】
従って、画像形成開始からの現像残検センサ１８ｄによる「トナーなし」検知は（Ａ）（Ｂ）の２回であるにもかかわらず、サブホッパ１７からのトナー供給は（ｚ）（ａ）（ｂ）の３回行われ、結果としてトナーが過剰に供給される事態が生ずる。
【００４６】
そこで、本実施形態にあっては、図６（ｂ）に示すように、画像形成開始時には例え前回のトナー残量検知結果が「トナーなし」であっても、サブホッパ１７からのトナー供給は行わない。
【００４７】
トナー供給を行う場合には、画像形成開始後のトナー残量検知を行った結果に基づいて行うものである。すなわち、図６（ｂ）に示すように、画像形成開始後の最初の検知期間（Ａ）でのトナー残量検知結果が「トナーなし」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２が駆動してトナー供給（ａ）する。また、次に検知期間（Ｂ）の「トナーなし」検知でトナー供給（ｂ）する。そして、次の検知期間（Ｃ）での検知結果が検知回数カウンタ２３のカウント値が増加に転じて「トナーあり」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２の駆動を停止してトナー供給を停止する。この結果、現像残検センサ１８ｄによる「トナーなし」検知（Ａ）（Ｂ）の２回に対して、サブホッパ１７からのトナー供給はこれに対応した（ａ）（ｂ）の２回であり、図６（ａ）の場合に比べてサブホッパ１７からのトナー供給回数は１回少なくなる。
【００４８】
このように、本実施形態にあっては画像形成開始後の現像残検センサ１８ｄによる「トナーなし」検知に応じてサブホッパ１７がトナー供給することにより、トナーの過供給を防止する。
【００４９】
（トナー残量検知期間とトナー供給期間）
次にトナー残量検知開始とトナー供給開始タイミングについて説明する。現像残検センサ１８ｄのトナー残量検知の開始タイミングと、サブホッパ１７によるトナー供給開始タイミングとを同期させないで、それぞれを独立して動作させると、トナー残量検知期間が終わるタイミング、すなわちトナー供給要否の確定タイミングと、サブホッパ１７による１回あたりのトナー供給終了タイミングがずれることがある。すると、現像残検センサ１８ｄによるトナー残量検知結果が「トナーなし」から「トナーあり」となる直前に、サブホッパ１７がその前の「トナーなし」の検知結果を受けてトナー供給を開始する事態が生ずる。これは、前述したタイムラグにより本来、現像ユニット１８にはトナーがある状態まで供給されているにもかかわらず、その検知が遅れたために、直前の「トナーなし」検知結果によりサブホッパ１７から１回分過剰なトナーが供給されてしまうことになる。
【００５０】
そこで、本実施形態にあっては、上記ずれが生じないように現像残検センサ１８ｄのトナー残量検知の開始タイミングと、サブホッパ１７によるトナー供給開始タイミングとが一致するように構成している。そして、本実施形態では現像残検センサ１８ｄによる現像ユニット１８のトナー残量検知期間よりも、サブホッパ１７によるトナー供給期間が短くなるように構成している。
【００５１】
すなわち、図７のタイミングチャートに示すように、現像残検センサ１８ｄによるトナー残量検知期間をＸ（ｍｓ）とすると、サブホッパ１７によるトナー供給期間は、前記トナー残量検知期間をＸ（ｍｓ）よりも短い期間Ｙ（ｍｓ）となるように構成している。
【００５２】
そして、前記Ｘ−Ｙ≧Ｚの期間は、現像ユニット１８からのトナー供給の要求に応じてサブホッパ１７がトナー供給を行った結果を前記現像残検センサ１８ｄで検知する期間としている。前記期間Ｚにおける検知結果により、再度トナー供給を要求するかを反映させることができる。
【００５３】
従って、前述の現像ユニット１８のトナー残量検知期間をＸ（ｍｓ）と、サブホッパ１７からのトナー供給処理を行うための撹拌動作を兼ねたトナー供給期間Ｙ（ｍｓ）と、現像残検センサ１８ｄでトナー残量の検知ができたかどうかを判断して再度トナー供給の要求をするかどうかを反映させる期間Ｚ（ｍｓ）との関係は以下のように設定されている。
【００５４】
Ｘ（ｍｓ）≧Ｙ（ｍｓ）＋Ｚ（ｍｓ）
前述のように、現像ユニット１８とサブホッパ１７のトナー検知時間とトナー供給結果の反映時間の関係を設定することで、トナー供給要求に対するトナー供給を的確に行うことができる。また、現像ユニット１８からのトナー要求回数とサブホッパ１７からのトナー供給回数の関係を必ず１対１の関係にすることができ、必ず１回の要求に対して１回の補給の実行とすることで、サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給過多を防止することができる。
【００５５】
＜現像ユニットへのトナー供給制御＞
次に現像残検センサ１８ｄによる検知結果によるトナー供給要求に対するサブホッパ１７によるトナー供給の制御構成について、図８の制御ブロック図及び図９の動作フローチャートに基づいて説明する。
【００５６】
本実施形態のトナー供給制御構成は、図８に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する制御部２０がホッパ残検センサ１７ｄ、現像残検センサ１８ｄ等からの検知信号を入力し、これらの信号に基づいてボトルモータＭ１、ホッパモータＭ２を駆動制御する。また、図８において、要求カウンタ部２１は、現像残検センサ１８ｄの検知結果により、サブホッパ１７に対して現像ユニット１８へのトナーの供給を要求した回数をカウントするためのカウンタである。供給カウンタ部２２は、サブホッパ１７が現像ユニット１８へトナーを供給した回数をカウントするカウンタである。また、検知回数カウンタ２３は、現像残検センサ１８ｄがトナーが所定量以上あると検知した回数をカウントするカウンタである。
【００５７】
上記構成において、まず最初に、現像ユニット１８が動作開始できる条件が成立しているかどうかを判断する（Ｓ１）。すなわち、メインモータＭ０と現像ローラクラッチＣＬがＯＮしていなければ動作開始できないので処理を終了する。
【００５８】
（トナー供給開始）
前記ステップＳ１において、起動条件が成立してた場合、現像ユニット１８は動作を開始するが、それと同時に現像ユニット１８内のトナー撹拌動作が行われるため、これに合わせて現像残検センサ１８ｄによる現像ユニット１８内のトナー残量検知を行う（Ｓ２）。トナー残量検知は、前述したように１５００（ｍｓ）のトナー残量検知期間中に１００（ｍｓ）単位で、トナー撹拌室１８ａ内にトナーが所定量以上あるか否かを１５回検知する。このとき、トナーが所定量以上あると検知した回数の値、（検知回数カウンタ２３のカウント値）をメモリに記憶する。
【００５９】
そして、トナーが所定量以上あると検知した回数のカウント値が２回以下の場合は、「トナーなし」と判別し、３回以上の場合は「トナーあり」と判別する。検知結果により「トナーあり」と判別した場合には、トナー補給の必要がないのでステップＳ１０に進んでトナー要求回数とトナー供給回数をクリアして処理を終了する。
【００６０】
しかし、ステップ２において「トナーなし」と判別した場合には、サブホッパ１７に対して現像ユニット１８へのトナー要求をし、トナー要求カウンタのカウント数を１つインクリメントする（Ｓ３）。
【００６１】
次に前記検知回数カウンタ２３のカウント値が、その前の検知期間で検知したときのカウント値よりも増加しているか否かを判別する（Ｓ４）。そして、このカウント値が増加していないときは、現像ユニット１８内へのトナー補給をする必要がある。このとき、本実施形態では、現像ユニット１８からトナー要求された回数よりも多くサブホッパ１７からトナー補給しないようにしている。そのため、ステップ６へ進み、制御部は現像ユニット１８からサブホッパ１７へトナー要求された回数であるトナー要求カウンタ部２１のカウント値が、サブホッパ１７から現像ユニット１８へトナー供給した回数である供給カウンタ部２２のカウント値以下であるかどうかを判別する。
【００６２】
そして、トナー要求回数分トナー供給ができていなければサブホッパモータＭ２が回転しているか否かを判定し（Ｓ７）、この時すでにホッパモータＭ２がＯＮしている場合には、トナー供給動作を実行中であると判断する。一方、ホッパモータＭ２が停止中であればサブホッパモータをＯＮし（Ｓ８）、トナー供給を開始すると同時に実行カウンタのカウント数を１つインクリメントし（Ｓ９）、ステップ１へ戻る。
【００６３】
上記のようにトナー供給制御することで、仮に動作条件の成立の可否によりトナー供給動作タイミングにズレが生じた場合でも、サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給回数がトナー供給を要求した回数以下となるように、トナー供給回数を制限する。このように、トナー要求回数以上のトナー供給を防止し、現像ユニット１８へのトナー供給過多を防止する。
【００６４】
（トナー供給停止）
前記のようにしてサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給し、現像残検センサ１８ｄによりトナー量が所定以上あると検知されるとトナー供給を停止する。次にこのトナー供給の停止制御を具体的に説明する。
【００６５】
本実施形態にあっては、前述したように１５００（ｍｓ）のトナー残量検知期間中に１００（ｍｓ）単位で、トナー撹拌室１８ａ内にトナーが所定量以上あるか否か現像残検センサ１８ｄによって検知する。したがって、本実施形態ではトナー残量検知期間内に１５回トナーの有無を検知し、３回以上所定量以上トナーがあることを検知したときは「トナーあり」と判別する。
【００６６】
このとき、サブホッパ１７からのトナー供給後、トナー残量検知期間内における現像残検センサ１８ｄがＯＮする回数、すなわち検知回数カウンタ２３のカウント値がその前のトナー残量検知期間内における検知回数カウンタ２３のカウント値に対して増加に転じた場合は、とりあえずサブホッパ１７からのトナー供給を停止する。例えば、図１０に示すように、検知期間（Ａ）のときに検知回数カウンタ２３のカウント値が「０」であると、サブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給（ａ）する。そして、次に検知期間（Ｂ）では検知回数カウンタ２３のカウント値が「２」であったとすると、カウント値が前回のカウント値「０」から増加に転じたときに（カウント値が「１」になったとき）サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給（ａ）を停止する。そして、図９のフローチャートのステップＳ１０に進んでトナー要求回数とトナー供給回数をクリアする。
【００６７】
しかし、この検知期間（Ｂ）での検知回数カウンタ２３のカウント値は「２」（所定回数以下）であるために、「トナーなし」と判断され、これを受けてサブホッパ１７からトナー供給（ｂ）がなされる。
【００６８】
なお、本実施形態では検知回数カウンタ２３のカウント値が増加に転ずるパターンとして、「０」から「１」になる場合、「１」から「２」になる場合は、カウント値が増加に転じた時点でサブホッパ１７からのトナー供給を停止する。しかし、その後「トナーなし」と判別されるためにサブホッパ１７から再度トナー供給がなされる。一方、増加に転じた前記カウント値が「３」以上になった場合は、カウント値が増加に転じた時点でサブホッパ１７からのトナー補給を停止し、かつ、このとき「トナーあり」と判別されるためにそのままトナー補給を停する。
【００６９】
このように、現像残検センサ１８ｄによるトナー検知回数が前回よりも増加したときに、サブホッパ１７からのトナー供給を停止することにより、トナーの供給過多を確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００７０】
ＣＬ …ローラクラッチ
Ｍ０ …メインモータ
Ｍ１ …ボトルモータ
Ｍ２ …ホッパモータ
Ｐ …記録媒体
１ …装置本体
２ …感光体ドラム
３ …帯電ローラ
４ …レーザ露光手段
５ …現像装置
６ …転写ローラ
７ …クリーニング部材
８ …搬送ベルト
９ …搬送手段
１６ …トナーボトル
１６ａ …凹凸
１７ …サブホッパ
１７ａ …カップリング
１７ｂ …供給口
１７ｃ …撹拌スクリュー
１７ｄ …ホッパ残検センサ
１８ …現像ユニット
１８ａ …トナー撹拌室
１８ｂ …撹拌スクリュー
１８ｃ …トナー受け部
１８ｄ …現像残検センサ
１９ …現像ローラ
２０ …制御部
２１ …要求カウンタ部
２２ …供給カウンタ部
２３ …検知回数カウンタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー収納容器からトナー収容室を介して現像ユニットにトナーを供給して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置は、像担持体である感光体ドラム表面に静電潜像を形成し、この潜像をトナーによって現像して可視像化し、これを記録媒体に転写して画像を形成する。このような画像形成装置にあっては、トナーを収納したトナー収納容器を装置本体に対して交換可能とすることで、消耗品であるトナーを補給可能にしたものがある。
【０００３】
このトナー収納容器からトナーを供給する構成にあっては、トナー収納容器から直接現像ユニットへトナーを供給するのではなく、トナー収納容器と現像ユニットの間に中間トナー収容手段であるサブホッパを介在させているのが一般的である。すなわち、トナー収納容器からサブホッパにトナーを供給し、現像ユニット内にトナーがなくなると、サブホッパのトナー供給手段が動作して現像ユニットへトナーを供給する仕組みとなっている。
【０００４】
具体的には、サブホッパと現像器のそれぞれにトナーを撹拌するとともにトナー供給、あるいはトナー搬送機能を有するトナー撹拌手段と、トナー残量検知センサが設けられている。そして、現像器内のトナー残量検知結果から、現像器内のトナーが「トナーなし」と判別された場合には、その上流であるサブホッパに対してトナー供給を要求し、トナーの補給を受けるものである。
【０００５】
上記のようなトナー補給型の現像器の場合、現像器内のトナー量を適切に保つには現像器内のトナー残量を的確に検知する必要がある。しかし、実際にはサブホッパとトナー残量検知センサの配置の関係から、サブホッパからトナー供給を行っても、その供給されたトナーが現像器内で検知されるまでには物理的な距離分の遅延が発生する。すなわち、現像器は記録媒体の幅と略同じ長さを有する現像ローラを有しており、この現像ローラの周面にトナーを供給する必要があるため、サブホッパから供給されたトナーを現像ローラに沿って現像器の長手方向一方端側から他方端側へ撹拌搬送する。このため、現像器はサブホッパからのトナー受け部（トナー落下地点）が長手方向の一方端側に配置され、トナー残量検知センサは長手方向の他方端側に配置されている。これにより、サブホッパから現像器へトナーを供給しても、そのトナーが現像器の長手方向に撹拌搬送されてトナー残量検知センサ位置に至って検知されるまでにタイムラグが生ずる。
【０００６】
前記タイムラグにより、サブホッパから十分なトナーが現像器に供給されたにもかかわらず、そのトナーがトナー残量検知センサによって検知される前に現像器が「トナーなし」と判別すると、サブホッパへトナー供給要求をする事態が起こり得る。このような場合、実際には現像器内へ余分にトナー供給してしまうことになり、現像器からトナー漏れが発生することもある。
【０００７】
これを解決するための提案として、特許文献１に示すように、サブホッパから現像器へトナーが供給されている状態で、トナー残量検知手段により検出された「トナーあり」／「トナーなし」の検出状態と自重落下するトナー残量検知手段の検出値の推移に基づいて、サブホッパからのトナーの供給を停止するものがある。すなわち、トナーを供給している状態の時にトナー残量を検知して、その「トナーあり」を検出した検出値の推移を見ながらトナー残量を判断してトナー補給を停止させる構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−７２１４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成のように、トナー残量の変化の検出値の推移を見ながらトナー供給を止めていては、すぐに停止が必要な供給過多状態を解消することは難しい。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされてものであり、その目的は、トナー残量検知によりトナー供給を行う際に現像ユニット内のトナー残量を適切に保ち、供給過多になることを防止することができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、トナーを収納したトナー収納容器と、前記トナー収納容器からトナーの供給を受けるトナー収容手段と、前記トナー収容手段からトナーの供給を受けて像担持体に形成された静電潜像をトナー現像する現像ユニットとを有する画像形成装置において、前記トナー収容手段内のトナーを前記現像ユニットへ供給するためのトナー供給手段と、前記トナー収容手段から供給されたトナーを現像ユニット内の長手方向の一方端側から他方端側へ搬送するためのトナー搬送手段と、所定期間内に前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあるか否かを繰り返し検知するトナー残量検知手段と、前記所定期間ごとに前記トナー残量検知手段が前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあると検知した回数をカウントする検知回数カウンタと、を有し、前記検知回数カウンタのカウント値が所定値以下のときは前記トナー収容手段から前記現像ユニットへトナーを供給し、前記トナー収容手段からのトナー供給後、前記所定期間ごとの前記検知回数カウンタのカウント値が増加に転じたときに前記トナー収容手段から前記現像ユニットへのトナー供給を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にあっては、トナー収容手段から現像ユニットへのトナー供給を、トナー残量検知手段によって所定期間内に「トナーあり」と検知される回数が増加した時点で停止することで、トナーの過供給を確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の全体構成説明図である。
【図２】現像装置の構成断面図である。
【図３】現像装置の構成説明図である。
【図４】サブホッパの説明図である。
【図５】現像ユニットの説明図である。
【図６】現像開始時における現像ユニットのトナー残量検知結果に対するトナー供給のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】現像ユニットのトナー残量検知開始タイミングとサブホッパによるトナー供給開始タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】トナー供給制御を行う制御構成を示すブロック図である。
【図９】トナー供給要求とトナー供給の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】トナー供給終了シーケンスを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための一形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
＜画像形成装置の全体構成＞
まず、図１を参照して第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明する。なお、図１は第１実施形態に係る画像形成装置である電子写真複写機の模式断面説明図である。
【００１６】
本実施形態の画像形成装置は、装置本体１の内部に画像を形成する画像形成部が設けられている。この画像形成部は、像担持体である感光体ドラム２が回転可能に設けられ、この感光体ドラム２の周囲にはその回転方向に沿って帯電ローラ３、レーザ露光手段４、現像装置５、転写ローラ６、クリーニング部材７が配置されている。
【００１７】
また、装置本体１の下部には、シート等の記録媒体Ｐが収容されるユニバーサルカセット（不図示）が出し入れ自在に備えられ、該カセット内の記録媒体を感光体ドラム２と転写ローラ６とのニップ部である転写部へ搬送する搬送ベルト８等を有する搬送手段９が設けられている。
【００１８】
画像形成に際しては、レーザ露光手段４から画信号に応じたレーザ光が感光体ドラム２に照射される。感光体ドラム２は、帯電ローラ３によるバイアス印加によって一様に帯電されていて、前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像装置５によってトナー現像されて可視像が形成される。
【００１９】
上記画像形成と同期して、ユニバーサルカセットから記録媒体が搬送手段９によって前述した画像形成動作と同期するように感光体ドラム２と転写ローラ６とのニップ部へと搬送され、転写ローラ６へのバイアス印加により感光体ドラム２上のトナー像が記録媒体へ転写される。
【００２０】
トナー像が転写された記録媒体は、定着手段（不図示）に搬送され、ここで加熱、加圧されてトナー像が定着された後、排出部へと排出される。また、記録媒体Ｐへトナー像を転写した後に感光体ドラム２に残留したトナーはクリーニング部材７によって除去される。
【００２１】
＜現像装置＞
次に感光体ドラム２に形成された静電潜像をトナー現像する現像装置について説明する。
【００２２】
本実施形態の現像装置５は、図２の断面及び図３の斜視図に示すように、トナーを収納したトナーボトル１６と、トナーボトル１６からトナーの供給を受けるサブホッパ１７と、サブホッパ１７からトナーの供給を受けて感光体ドラム２に形成された静電潜像をトナー現像する現像ユニット１８とを有する。
【００２３】
トナーボトル１６は装置本体に対して着脱自在な筒状のトナー収納容器であり、トナーが収納されたトナーボトルが装置本体に回転可能に装着される。このトナーボトル１６が回転することにより、ボトル内のトナーがトナー収容手段であるサブホッパ１７に供給される。サブホッパ１７は、トナーボトル１６から現像ユニット１８に供給されるトナーを一時貯留し、現像ユニット１８からのトナー要求信号に応じて現像ユニット１８へ一定量のトナーを供給するものである。
【００２４】
現像ユニット１８は、感光体ドラム２に近接して現像ローラ１９が配置され、現像ローラ１９とその内部のマグネットローラ（不図示）とによって、回転する現像ローラ１９の周面にトナーが穂状に形成されて付着する。そして、現像ローラ１９に付着したトナーが現像バイアスの印加により感光体ドラム２に形成された静電潜像に応じて付着することで現像が行われる構成になっている。
【００２５】
なお、現像ローラ１９は、装置本体の主要部材を駆動するメインモータの駆動力をローラクラッチにより伝達、遮断することにより現像期間のみ回転する。
【００２６】
本実施形態の現像装置５は、図８に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する制御部２０が画像形成に際して、メインモータＭ０や現像ローラクラッチＣＬの駆動を制御する。また、この制御部２０は後述するように、サブホッパ１７からの要求に応じてボトルモータＭ１の駆動を制御し、現像ユニット１８からの要求によりホッパモータＭ２の駆動を制御して現像ユニット１８へトナー供給を行う。
【００２７】
図３はトナーボトル１６、サブホッパ１７、現像ユニット１８の配置説明図であり、図４はサブホッパ１７の内部説明図、図５は現像ユニット１８の内部説明図である。
【００２８】
筒状のトナーボトル１６の先端にはキャップ（不図示）が設けられており、このキャップがサブホッパ１７に設けられたカップリング１７ａ（図４参照）と係合した際に、キャップを開放することでサブホッパであるトナー収容手段内へトナー排出可能となる。また、トナーボトル１６は外周には螺旋状の凹凸１６ａ（図３参照）が形成されており、ボトルモータＭ１を駆動してトナーボトル１６を回転させることにより、ボトル内のトナーを図３の矢印ａ方向に搬送し、サブホッパ１７にトナーを供給できる。
【００２９】
サブホッパ１７は、図４に示すように、トナーボトル１６のキャップが係合するカップリング１７ａがボトルモータＭ１によって回転可能に設けられ、下部には現像ユニット１８にトナーを供給するための供給口１７ｂが形成されている。また、サブホッパ１７には、サブホッパ１７内のトナーを撹拌するとともに前記供給口１７ｂから現像ユニット１８へ供給するためのトナー供給手段としての撹拌スクリュー１７ｃが回転可能に設けられている。これにより、ホッパモータＭ２によって撹拌スクリュー１７ｃが所定量回転することにより、所定量のトナーが供給口１７ｂから現像ユニット内へ落下して供給される。
【００３０】
また、サブホッパ１７には、内部のトナー残量を検知するための第１のトナー残量検知手段としてのホッパ残検センサ１７ｄが設けられている。このホッパ残検センサ１７ｄによる検知結果に応じ、ホッパ内のトナー残量が所定量以下に減少したときは、トナーボトル１６を回転させてサブホッパ１７へトナー補給をする。
【００３１】
現像ユニット１８は、図５に示すように、長手の現像枠体内に現像ローラ１９が収容されている。そして、前記現像ローラ１９に撹拌したトナーを供給するためのトナー撹拌室１８ａが形成されている。トナー撹拌室１８ａ内には長手方向の一方端側から他方端側にトナーを撹拌しながら搬送するトナー搬送手段としての撹拌スクリュー１８ｂが回転可能に設けられている。
【００３２】
また、トナー撹拌室１８ａの長手方向一方端側にサブホッパ１７から供給されるトナーを受けるトナー受け部１８ｃが配置されている。サブホッパ１７からトナー受け部１８ｃに落下したトナーは撹拌スクリュー１８ｂの回転により、トナー撹拌室１８ａの長手方向一方端側から長手方向他方端側へと撹拌されながら搬送される。そして、前記長手方向他方端側にはトナー撹拌室１８ａ内のトナー残量を検知するための第２のトナー残量検知手段としての現像残検センサ１８ｄが設けられている。すなわち、現像ユニット１８内のトナー残量検知位置は現像ユニットの長手方向他方端側に配置されている。
【００３３】
前記現像残検センサ１８ｄによるトナー残量検知結果に応じ、トナー撹拌室内のトナー残量が所定量以下に減少したときは、サブホッパ１７へトナーの供給を要求し、撹拌スクリュー１７ｃを駆動させてトナーの補給を受ける。
【００３４】
なお、ボトルモータＭ１、ホッパモータＭ２、ローラクラッチＣＬなどのアクチュエータは、メインモータＭ０が動作中のみ動作が可能となっている。
【００３５】
＜現像ユニットへのトナー供給＞
次に現像ユニット１８へのトナー供給構成について説明する。
【００３６】
本実施形態の現像装置にあっては、トナーボトル１６からサブホッパ１７にトナーが供給される。なお、トナーボトル１６からサブホッパ１７にトナー供給されるのは、ホッパ残検センサ１７ｄがサブホッパ１７内のトナー量が所定量以下となったことを検知することにより、サブホッパ１７内が「トナーなし」と判別されたときである。また、本実施形態ではサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給している期間中にホッパ残検センサ１７ｄによるトナー残量検知が行われる。すなわち、ホッパ残検センサ１７ｄによるトナー残量検知期間と、サブホッパ１７による現像ユニット１８へのトナー供給期間とは同じである。
【００３７】
前記サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給は、現像残検センサ１８ｄにより現像ユニット１８内のトナーが所定量以下になったことが検知され、「トナーなし」と判別されたときに行われる。このとき、現像残検センサ１８ｄで「トナーなし」を検知することにより、サブホッパ１７にトナー供給を要求し、サブホッパ１７から供給されたトナーが実際に現像残検センサ１８ｄにより検知されるまでには前述したようにタイムラグがある。すなわち、サブホッパ１７から現像ユニット１８の長手方向一方端側に落下したトナーは、撹拌スクリュー１８ｂにより現像ユニット１８の長手方向他方端側まで搬送され、現像残検センサ１８ｄに到達した時に初めてトナー供給を検知できる仕組みとなっている。
【００３８】
ここで問題となるのが、上記タイムラグにより、現像ユニット１８が必要なトナー量よりも多くのトナーをサブホッパ１７が供給してしまう場合である。次にサブホッパ１７から現像ユニット１８へ余分にトナー供給してしまう状況を説明する。
【００３９】
（画像形成開始時のトナー残量検知とトナー供給）
図６（ａ）は、画像形成中のトナー供給動作において、トナー供給回数を余分に行なってしまう場合のタイミングチャートである。
【００４０】
現像残検センサ１８ｄは、メインモータＭ０と現像ローラクラッチＣＬが動作中にのみ、すなわち現像している期間にのみトナー残量検知が可能である。ホッパ残検センサ１７ｄは、同様にメインモータＭ０とホッパモータＭ２が動作中にのみトナー残量検知が可能となる条件がある。これらの条件が成立時にトナー残検センサによりトナー残量を検知する。
【００４１】
そして、現像残検センサ１８ｄは所定期間内に現像ユニット内に所定量以上のトナーがあるか否かを繰り返し検知する。本実施形態の現像残検センサ１８ｄにあっては、１５００（ｍｓ）間の現像期間に現像ユニット１８のトナー残量を検知する。そして、１５００（ｍｓ）のトナー残量検知期間中に１００（ｍｓ）単位で、トナー撹拌室１８ａ内にトナーが所定量以上あるか否かを１５回検知する。現像残検センサ１８ｄは検知に際してトナーが所定量以上あると検知したときはＯＮし、検知しないときはＯＦＦとなる。
【００４２】
また、本実施形態にあっては、図８に示すように、前記現像残検センサ１８ｄがトナーが所定量以上あると検知した回数（ＯＮした回数）をカウントする検知回数カウンタ２３が設けられている。そして、検知回数カウンタ２３のカウント値が所定値以下のときはサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給する。本実施形態では、前記検知回数カウンタ２３のカウント値に基づき、トナー残量検知期間中に３回以上所定量以上のトナーがあることを検知したとき、現像ユニット１８内に「トナーあり」と判別し、２回以下の場合は「トナーなし」と判別する。
【００４３】
上記検知の結果、「トナーなし」と判別された場合にはサブホッパ１７に対してトナー供給の要求を行うことで、ホッパモータＭ２が回転して現像ユニット１８へ一定量のトナー供給が行われる。このホッパモータＭ２が回転中にはホッパ残検センサ１７ｄによりサブホッパ１７内のトナー残量検知も行う。
【００４４】
ここで、トナー残量検知開始タイミングとトナー供給開始タイミングを一致させてトナー供給を行う場合、トナー供給をするか否かを判別するトナー残量検知結果は実際には一回前に行った検知結果によって判別することになる。そのため、画像形成開始のときに、現像残検センサによる前回の検知結果が「トナーなし」だったとすると、図６（ａ）に示すように、画像形成が開始された最初の現像期間において、メモリに記憶されている前回の検知結果に応じてホッパモータＭ２が駆動してトナー供給（ｚ）する。そして、画像形成開始後の最初の現像期間に対応する検知期間（Ａ）でのトナー残量検知結果が「トナーなし」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２が駆動してトナー供給（ａ）する。同様に検知期間（Ｂ）での「トナーなし」検知でトナー供給（ｂ）する。そして、検知期間（Ｃ）の検知結果が「トナーあり」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２の駆動を停止してトナー供給を停止する。なお、本実施形態では後述するように、サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給停止は、現像残検センサ１８ｄがＯＮした回数（検知回数カウンタ２３のカウント値）が前回の検知期間で現像残検センサ１８ｄがＯＮした回数よりも増加したときにトナー供給を停止する。
【００４５】
従って、画像形成開始からの現像残検センサ１８ｄによる「トナーなし」検知は（Ａ）（Ｂ）の２回であるにもかかわらず、サブホッパ１７からのトナー供給は（ｚ）（ａ）（ｂ）の３回行われ、結果としてトナーが過剰に供給される事態が生ずる。
【００４６】
そこで、本実施形態にあっては、図６（ｂ）に示すように、画像形成開始時には例え前回のトナー残量検知結果が「トナーなし」であっても、サブホッパ１７からのトナー供給は行わない。
【００４７】
トナー供給を行う場合には、画像形成開始後のトナー残量検知を行った結果に基づいて行うものである。すなわち、図６（ｂ）に示すように、画像形成開始後の最初の検知期間（Ａ）でのトナー残量検知結果が「トナーなし」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２が駆動してトナー供給（ａ）する。また、次に検知期間（Ｂ）の「トナーなし」検知でトナー供給（ｂ）する。そして、次の検知期間（Ｃ）での検知結果が検知回数カウンタ２３のカウント値が増加に転じて「トナーあり」を検知すると、これに応じてホッパモータＭ２の駆動を停止してトナー供給を停止する。この結果、現像残検センサ１８ｄによる「トナーなし」検知（Ａ）（Ｂ）の２回に対して、サブホッパ１７からのトナー供給はこれに対応した（ａ）（ｂ）の２回であり、図６（ａ）の場合に比べてサブホッパ１７からのトナー供給回数は１回少なくなる。
【００４８】
このように、本実施形態にあっては画像形成開始後の現像残検センサ１８ｄによる「トナーなし」検知に応じてサブホッパ１７がトナー供給することにより、トナーの過供給を防止する。
【００４９】
（トナー残量検知期間とトナー供給期間）
次にトナー残量検知開始とトナー供給開始タイミングについて説明する。現像残検センサ１８ｄのトナー残量検知の開始タイミングと、サブホッパ１７によるトナー供給開始タイミングとを同期させないで、それぞれを独立して動作させると、トナー残量検知期間が終わるタイミング、すなわちトナー供給要否の確定タイミングと、サブホッパ１７による１回あたりのトナー供給終了タイミングがずれることがある。すると、現像残検センサ１８ｄによるトナー残量検知結果が「トナーなし」から「トナーあり」となる直前に、サブホッパ１７がその前の「トナーなし」の検知結果を受けてトナー供給を開始する事態が生ずる。これは、前述したタイムラグにより本来、現像ユニット１８にはトナーがある状態まで供給されているにもかかわらず、その検知が遅れたために、直前の「トナーなし」検知結果によりサブホッパ１７から１回分過剰なトナーが供給されてしまうことになる。
【００５０】
そこで、本実施形態にあっては、上記ずれが生じないように現像残検センサ１８ｄのトナー残量検知の開始タイミングと、サブホッパ１７によるトナー供給開始タイミングとが一致するように構成している。そして、本実施形態では現像残検センサ１８ｄによる現像ユニット１８のトナー残量検知期間よりも、サブホッパ１７によるトナー供給期間が短くなるように構成している。
【００５１】
すなわち、図７のタイミングチャートに示すように、現像残検センサ１８ｄによるトナー残量検知期間をＸ（ｍｓ）とすると、サブホッパ１７によるトナー供給期間は、前記トナー残量検知期間をＸ（ｍｓ）よりも短い期間Ｙ（ｍｓ）となるように構成している。
【００５２】
そして、前記Ｘ−Ｙ≧Ｚの期間は、現像ユニット１８からのトナー供給の要求に応じてサブホッパ１７がトナー供給を行った結果を前記現像残検センサ１８ｄで検知する期間としている。前記期間Ｚにおける検知結果により、再度トナー供給を要求するかを反映させることができる。
【００５３】
従って、前述の現像ユニット１８のトナー残量検知期間をＸ（ｍｓ）と、サブホッパ１７からのトナー供給処理を行うための撹拌動作を兼ねたトナー供給期間Ｙ（ｍｓ）と、現像残検センサ１８ｄでトナー残量の検知ができたかどうかを判断して再度トナー供給の要求をするかどうかを反映させる期間Ｚ（ｍｓ）との関係は以下のように設定されている。
【００５４】
Ｘ（ｍｓ）≧Ｙ（ｍｓ）＋Ｚ（ｍｓ）
前述のように、現像ユニット１８とサブホッパ１７のトナー検知時間とトナー供給結果の反映時間の関係を設定することで、トナー供給要求に対するトナー供給を的確に行うことができる。また、現像ユニット１８からのトナー要求回数とサブホッパ１７からのトナー供給回数の関係を必ず１対１の関係にすることができ、必ず１回の要求に対して１回の補給の実行とすることで、サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給過多を防止することができる。
【００５５】
＜現像ユニットへのトナー供給制御＞
次に現像残検センサ１８ｄによる検知結果によるトナー供給要求に対するサブホッパ１７によるトナー供給の制御構成について、図８の制御ブロック図及び図９の動作フローチャートに基づいて説明する。
【００５６】
本実施形態のトナー供給制御構成は、図８に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する制御部２０がホッパ残検センサ１７ｄ、現像残検センサ１８ｄ等からの検知信号を入力し、これらの信号に基づいてボトルモータＭ１、ホッパモータＭ２を駆動制御する。また、図８において、要求カウンタ部２１は、現像残検センサ１８ｄの検知結果により、サブホッパ１７に対して現像ユニット１８へのトナーの供給を要求した回数をカウントするためのカウンタである。供給カウンタ部２２は、サブホッパ１７が現像ユニット１８へトナーを供給した回数をカウントするカウンタである。また、検知回数カウンタ２３は、現像残検センサ１８ｄがトナーが所定量以上あると検知した回数をカウントするカウンタである。
【００５７】
上記構成において、まず最初に、現像ユニット１８が動作開始できる条件が成立しているかどうかを判断する（Ｓ１）。すなわち、メインモータＭ０と現像ローラクラッチＣＬがＯＮしていなければ動作開始できないので処理を終了する。
【００５８】
（トナー供給開始）
前記ステップＳ１において、起動条件が成立してた場合、現像ユニット１８は動作を開始するが、それと同時に現像ユニット１８内のトナー撹拌動作が行われるため、これに合わせて現像残検センサ１８ｄによる現像ユニット１８内のトナー残量検知を行う（Ｓ２）。トナー残量検知は、前述したように１５００（ｍｓ）のトナー残量検知期間中に１００（ｍｓ）単位で、トナー撹拌室１８ａ内にトナーが所定量以上あるか否かを１５回検知する。このとき、トナーが所定量以上あると検知した回数の値、（検知回数カウンタ２３のカウント値）をメモリに記憶する。
【００５９】
そして、トナーが所定量以上あると検知した回数のカウント値が２回以下の場合は、「トナーなし」と判別し、３回以上の場合は「トナーあり」と判別する。検知結果により「トナーあり」と判別した場合には、トナー補給の必要がないのでステップＳ１０に進んでトナー要求回数とトナー供給回数をクリアして処理を終了する。
【００６０】
しかし、ステップ２において「トナーなし」と判別した場合には、サブホッパ１７に対して現像ユニット１８へのトナー要求をし、トナー要求カウンタのカウント数を１つインクリメントする（Ｓ３）。
【００６１】
次に前記検知回数カウンタ２３のカウント値が、その前の検知期間で検知したときのカウント値よりも増加しているか否かを判別する（Ｓ４）。そして、このカウント値が増加していないときは、現像ユニット１８内へのトナー補給をする必要がある。このとき、本実施形態では、現像ユニット１８からトナー要求された回数よりも多くサブホッパ１７からトナー補給しないようにしている。そのため、ステップ６へ進み、制御部は現像ユニット１８からサブホッパ１７へトナー要求された回数であるトナー要求カウンタ部２１のカウント値が、サブホッパ１７から現像ユニット１８へトナー供給した回数である供給カウンタ部２２のカウント値以下であるかどうかを判別する。
【００６２】
そして、トナー要求回数分トナー供給ができていなければサブホッパモータＭ２が回転しているか否かを判定し（Ｓ７）、この時すでにホッパモータＭ２がＯＮしている場合には、トナー供給動作を実行中であると判断する。一方、ホッパモータＭ２が停止中であればサブホッパモータをＯＮし（Ｓ８）、トナー供給を開始すると同時に実行カウンタのカウント数を１つインクリメントし（Ｓ９）、ステップ１へ戻る。
【００６３】
上記のようにトナー供給制御することで、仮に動作条件の成立の可否によりトナー供給動作タイミングにズレが生じた場合でも、サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給回数がトナー供給を要求した回数以下となるように、トナー供給回数を制限する。このように、トナー要求回数以上のトナー供給を防止し、現像ユニット１８へのトナー供給過多を防止する。
【００６４】
（トナー供給停止）
前記のようにしてサブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給し、現像残検センサ１８ｄによりトナー量が所定以上あると検知されるとトナー供給を停止する。次にこのトナー供給の停止制御を具体的に説明する。
【００６５】
本実施形態にあっては、前述したように１５００（ｍｓ）のトナー残量検知期間中に１００（ｍｓ）単位で、トナー撹拌室１８ａ内にトナーが所定量以上あるか否か現像残検センサ１８ｄによって検知する。したがって、本実施形態ではトナー残量検知期間内に１５回トナーの有無を検知し、３回以上所定量以上トナーがあることを検知したときは「トナーあり」と判別する。
【００６６】
このとき、サブホッパ１７からのトナー供給後、トナー残量検知期間内における現像残検センサ１８ｄがＯＮする回数、すなわち検知回数カウンタ２３のカウント値がその前のトナー残量検知期間内における検知回数カウンタ２３のカウント値に対して増加に転じた場合は、とりあえずサブホッパ１７からのトナー供給を停止する。例えば、図１０に示すように、検知期間（Ａ）のときに検知回数カウンタ２３のカウント値が「０」であると、サブホッパ１７から現像ユニット１８へトナーを供給（ａ）する。そして、次に検知期間（Ｂ）では検知回数カウンタ２３のカウント値が「２」であったとすると、カウント値が前回のカウント値「０」から増加に転じたときに（カウント値が「１」になったとき）サブホッパ１７から現像ユニット１８へのトナー供給（ａ）を停止する。そして、図９のフローチャートのステップＳ１０に進んでトナー要求回数とトナー供給回数をクリアする。
【００６７】
しかし、この検知期間（Ｂ）での検知回数カウンタ２３のカウント値は「２」（所定回数以下）であるために、「トナーなし」と判断され、これを受けてサブホッパ１７からトナー供給（ｂ）がなされる。
【００６８】
なお、本実施形態では検知回数カウンタ２３のカウント値が増加に転ずるパターンとして、「０」から「１」になる場合、「１」から「２」になる場合は、カウント値が増加に転じた時点でサブホッパ１７からのトナー供給を停止する。しかし、その後「トナーなし」と判別されるためにサブホッパ１７から再度トナー供給がなされる。一方、増加に転じた前記カウント値が「３」以上になった場合は、カウント値が増加に転じた時点でサブホッパ１７からのトナー補給を停止し、かつ、このとき「トナーあり」と判別されるためにそのままトナー補給を停する。
【００６９】
このように、現像残検センサ１８ｄによるトナー検知回数が前回よりも増加したときに、サブホッパ１７からのトナー供給を停止することにより、トナーの供給過多を確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００７０】
ＣＬ …ローラクラッチ
Ｍ０ …メインモータ
Ｍ１ …ボトルモータ
Ｍ２ …ホッパモータ
Ｐ …記録媒体
１ …装置本体
２ …感光体ドラム
３ …帯電ローラ
４ …レーザ露光手段
５ …現像装置
６ …転写ローラ
７ …クリーニング部材
８ …搬送ベルト
９ …搬送手段
１６ …トナーボトル
１６ａ …凹凸
１７ …サブホッパ
１７ａ …カップリング
１７ｂ …供給口
１７ｃ …撹拌スクリュー
１７ｄ …ホッパ残検センサ
１８ …現像ユニット
１８ａ …トナー撹拌室
１８ｂ …撹拌スクリュー
１８ｃ …トナー受け部
１８ｄ …現像残検センサ
１９ …現像ローラ
２０ …制御部
２１ …要求カウンタ部
２２ …供給カウンタ部
２３ …検知回数カウンタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収納したトナー収納容器と、前記トナー収納容器からトナーの供給を受けるトナー収容手段と、前記トナー収容手段からトナーの供給を受けて像担持体に形成された静電潜像をトナー現像する現像ユニットとを有する画像形成装置において、
前記トナー収容手段内のトナーを前記現像ユニットへ供給するためのトナー供給手段と、
前記トナー収容手段から供給されたトナーを現像ユニット内の長手方向の一方端側から他方端側へ搬送するためのトナー搬送手段と、
所定期間内に前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあるか否かを繰り返し検知するトナー残量検知手段と、
前記所定期間ごとに前記トナー残量検知手段が前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあると検知した回数をカウントする検知回数カウンタと、
を有し、
前記検知回数カウンタのカウント値が所定値以下のときは前記トナー収容手段から前記現像ユニットへトナーを供給し、
前記トナー収容手段からのトナー供給後、前記所定期間ごとの前記検知回数カウンタのカウント値が増加に転じたときに前記トナー収容手段から前記現像ユニットへのトナー供給を停止する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像ユニットが前記トナー供給手段からトナー供給を受けるトナー受け部は前記現像ユニットの長手方向一方端側にあり、
前記トナー残量検知手段によるトナー残量検知位置は前記現像ユニットの長手方向他方端側にあ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】
前記トナー残量検知手段による検知は、前記現像ユニットが駆動して現像している期間に行われ、画像形成開始後の検知結果に応じてトナーを供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー収容手段から前記現像ユニットへトナーを供給した回数をカウントする供給カウンタ部と、
前記トナー残量検知手段の検知結果により前記トナー収容手段へトナー供給を要求した回数をカウントする要求カウンタ部と、
を有し、
前記供給カウンタ部と前記要求カウンタ部とのカウント値から、前記トナー収容手段から前記現像ユニットへのトナー供給回数が前記トナー供給を要求した回数以下となるように、トナー供給回数を制限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１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナーを収納したトナー収納容器と、前記トナー収納容器からトナーの供給を受けるトナー収容手段と、前記トナー収容手段からトナーの供給を受けて像担持体に形成された静電潜像をトナー現像する現像ユニットとを有する画像形成装置において、
前記トナー収容手段内のトナーを前記現像ユニットへ供給するためのトナー供給手段と、
前記トナー収容手段から供給されたトナーを現像ユニット内の長手方向の一方端側から他方端側へ搬送するためのトナー搬送手段と、
所定期間内に前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあるか否かを繰り返し検知するトナー残量検知手段と、
前記所定期間ごとに前記トナー残量検知手段が前記現像ユニット内に所定量以上のトナーがあると検知した回数をカウントする検知回数カウンタと、
を有し、
前記検知回数カウンタのカウント値が所定値以下のときは前記トナー収容手段から前記現像ユニットへトナーを供給し、
前記トナー収容手段からのトナー供給後、前記所定期間ごとの前記検知回数カウンタのカウント値が増加に転じたときに前記トナー収容手段から前記現像ユニットへのトナー供給を停止する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像ユニットが前記トナー供給手段からトナー供給を受けるトナー受け部は前記現像ユニットの長手方向一方端側にあり、
前記トナー残量検知手段によるトナー残量検知位置は前記現像ユニットの長手方向他方端側にあ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】
前記トナー残量検知手段による検知は、前記現像ユニットが駆動して現像している期間に行われ、画像形成開始後の検知結果に応じてトナーを供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー収容手段から前記現像ユニットへトナーを供給した回数をカウントする供給カウンタ部と、
前記トナー残量検知手段の検知結果により前記トナー収容手段へトナー供給を要求した回数をカウントする要求カウンタ部と、
を有し、
前記供給カウンタ部と前記要求カウンタ部とのカウント値から、前記トナー収容手段から前記現像ユニットへのトナー供給回数が前記トナー供給を要求した回数以下となるように、トナー供給回数を制限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１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−８３６４５（Ｐ２０１２−８３６４５Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１４４８（Ｐ２０１０−２３１４４８）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
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