特許 6049356 トナー供給装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6049356

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】トナー供給装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20161212BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 343

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-189715(P2012-189715)

(22)【出願日】2012年8月30日

(65)【公開番号】特開2014-48378(P2014-48378A)

(43)【公開日】2014年3月17日

【審査請求日】2015年7月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】特許業務法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷口 公一

【審査官】 佐藤 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３１６０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６６５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８２５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９１０７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トナーを収容するトナーカートリッジと、
前記トナーカートリッジから供給されるトナーを貯蔵するためのトナー貯蔵部と、
前記トナー貯蔵部のトナーを検知するためのトナー検知センサと、
前記トナー検知センサによってトナーが検知されない状態からトナーが検知される状態になるまで前記トナーカートリッジを回転駆動させる前記トナー貯蔵部へのトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トナーカートリッジの使用初期の間、前記トナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を第１の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させた駆動回数が所定の回数である場合、又は前記駆動回数が前記所定の回数よりも大きい場合に、次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させるよう前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御し、前記駆動回数が前記所定の回数よりも小さい場合に、前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を前記第１の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させるよう前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御することを特徴とするトナー供給装置。

【請求項2】

トナーを収容するトナーカートリッジと、
前記トナーカートリッジから供給されるトナーを貯蔵するためのトナー貯蔵部と、
前記トナー貯蔵部のトナーを検知するためのトナー検知センサと、
前記トナー検知センサによってトナーが検知されない状態からトナーが検知される状態になるまで前記トナーカートリッジを回転駆動させる前記トナー貯蔵部へのトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トナーカートリッジの使用初期の間、前記トナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を第１の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させた駆動時間が所定の時間である場合、又は前記駆動時間が前記所定の時間よりも大きい場合に、次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させるよう前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御し、前記駆動時間が前記所定の時間よりも小さい場合に、前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を前記第１の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させるよう前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御すること特徴とするトナー供給装置。

【請求項3】

前記トナーカートリッジの使用初期とは、前記トナー供給装置に前記トナーカートリッジがセットされてから前記トナーの供給動作が行われた回数が２回以上１０回以下のことであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトナー供給装置。

【請求項4】

前記トナーカートリッジの回転駆動は、ＰＷＭ制御によって行われ、
前記トナーカートリッジの回転速度は、ＰＷＭ制御のデューティーを変化させることによって制御され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項に記載のトナー供給装置。

【請求項5】

像担持体と、前記像担持体に現像を行う現像器と、前記現像器にトナーを供給するトナー供給装置と、を有する画像形成装置であって、
前記トナー供給装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のトナー供給装置であ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、複写機、プリンタ、印刷機などの画像形成装置に関し、特に、トナー等の粉体を供給するためのトナー供給装置を有する画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トナーを収容している容器を回転させることで、トナーを排出するトナーカートリッジがある。例えば、把握したトナー残量に基づいて回転数を制御するため、磁気センサを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これに対して、センサに係るコストを削減するため、トナーカートリッジのトナーの排出特性を前もって測定するものがある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、トナーの排出特性の測定結果をもとに、常に一定量のトナーが排出されるように、動作時間や、回転数を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−０９２７５３

【特許文献2】特開２００１−１６６５７８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の構成では次のような問題がある。通常、トナーカートリッジの用いられる駆動源は安価なＤＣモータを用いることが多い。駆動源としてＤＣモータを用いる場合、モータ自身の速度のバラツキや、駆動列の負荷のバラツキによってＤＣモータの回転数が変化する。すると、トナーカートリッジの回転数が装置ごとにばらついてしまう。このように、トナーカートリッジの回転数にばらつきがあると、たとえ特許文献２のようにあらかじめトナー排出特性を取得していたとしても、排出量もばらつくという問題がある。

【0005】

また、トナーカートリッジの回転数が高い場合、トナーを排出しようとする圧力が高くなり、排出口付近のトナーが凝集することがある。ここで、トナーカートリッジ内のトナー残量が少ない場合、トナーを押し出すための圧力が低下しているため、排出口付近に凝集したトナーを乗り越えて、トナーを排出することができなくなってしまう。この場合、トナーカートリッジの駆動時間を長くしても、トナーカートリッジ内に排出すべきトナーが、残トナーとして残ってしまうという問題があった。

【0006】

また逆に、トナーカートリッジの回転数が低い場合、トナーを搬送する力も低下し、トナーカートリッジ内のトナーを排出しようとする圧力が低下することから、トナーを排出口まで到達させることが困難となる。

【0007】

このように、トナーカートリッジの駆動回転数には適正範囲があり、適正範囲内に制御することを要する場合がある。

【0008】

それに対し、特許文献１のようにトナーカートリッジの回転数を検知するセンサを設ける構成とすると、センサがトナーカートリッジ毎に必要となる。すると、特に、トナーカートリッジが複数配設されるフルカラー機においては、コストがかかるという問題がある。

【0009】

本発明は、別途センサを設けることなく、トナーカートリッジ内のトナーを効率よく消費することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明に係るトナー供給装置の代表的な構成は、トナーを収容するトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジから供給されるトナーを貯蔵するためのトナー貯蔵部と、前記トナー貯蔵部のトナーを検知するためのトナー検知センサと、前記トナー検知センサによってトナーが検知されない状態からトナーが検知される状態になるまで前記トナーカートリッジを回転駆動させる前記トナー貯蔵部へのトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記トナーカートリッジの使用初期の間、前記トナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を第１の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させた駆動回数が所定の回数である場合、又は前記駆動回数が前記所定の回数よりも大きい場合に、次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を前記第１の速度よりも速い第２の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させるよう前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御し、前記駆動回数が前記所定の回数よりも小さい場合に、前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を前記第１の速度にして前記トナーカートリッジを回転駆動させるよう前記次のトナーの供給動作での前記トナーカートリッジの回転速度を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

以上の構成によれば、別途センサを設けることなく、トナーカートリッジ内のトナーを効率よく消費することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】画像形成装置の概略断面図。

【図2】トナー供給装置の側断面図。

【図3】トナーカートリッジとキャップとの結合部材の関係を示す図。

【図4】画像形成装置の制御ブロック図。

【図5】トナーカートリッジの駆動構成を示す斜視図。

【図6】キャップ開閉機構の拡大斜視図。

【図7】結合部材がキャップから引き抜かれた状態を示す図。

【図8】トナー供給装置の貯蔵部が満たされた状態を示す側断面図。

【図9】トナー供給装置の貯蔵部へのトナー供給が必要な状態を示す側断面図。

【図10】トナーカートリッジの本体へのセット状態を示す斜視図。

【図11】トナー供給装置の上面図。

【図12】トナー供給構成を側面図。

【図13】トナー供給に係る駆動構成を示す斜視図。

【図14】第１実施形態の制御のフローチャート。

【図15】第１実施形態のＳｔｅｐＣにおいて回転数を求めるための数式を示す図。

【図16】第２実施形態の制御のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

〔第１実施形態〕
＜画像形成装置＞
本発明に係る画像形成装置について説明する。まず、図１を用いて画像形成装置の構成及び動作を説明する。図１は画像形成装置の概略断面図である。

【0014】

画像形成装置には電子写真方式、オフセット印刷方式、インクジェット方式等複数の方式が挙げられる。本実施形態における画像形成装置６０は電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置である。画像形成装置６０は、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した、いわゆる中間転写タンデム方式の画像形成装置である。

【0015】

シート材Ｓはシート給送部６１（シート材収納庫６１Ａ又は、シート給送トレイ６１Ｂ）に積載される。リフトアップ装置は、シート材収納庫６１Ａ内に配置される。

【0016】

シート材Ｓは、画像形成タイミングに合わせてシート給送される。ここで、シート給送部６１は、分離ローラ等によってシート材Ｓの摩擦分離をする。シート給送部６１により送り出されたシート材Ｓは、搬送パス６４（搬送パス６４ａまたは搬送パス６４ｂ）を通過し、レジストローラ６５へと搬送される。

【0017】

レジストローラ６５は、シート材Ｓと画像の相対位置を合わせるための装置であり、シート材Ｓのスキュー補正やタイミング補正を行った後、二次転写部へと送られる。

【0018】

二次転写部は、対向する二次転写内ローラ３８および二次転写外ローラ６６により形成されるシート材Ｓへのトナー像転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることでシート材Ｓ上にトナー像を吸着させる。

【0019】

＜画像の作像プロセス＞
以上説明した二次転写部までのシート材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。尚、以下の説明における画像形成部は、図１に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。各画像形成部の構成は同様であるため、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの添え字は必要な場合を除き、省略する。

【0020】

画像形成部は、主に感光体ドラム４１（像担持体）、帯電装置４２、露光装置３９、現像器４３、一次転写装置４８、およびドラムクリーナ４４等から構成される。

【0021】

この構成により、まず、感光体ドラム４１表面は、帯電装置４２により、一様に帯電される。次に、図中矢印の方向に回転する感光体ドラム４１に対し、画像情報の信号に基づいて、露光装置３９が駆動される。露光装置３９からはレーザーが射出され、レーザーは、回折部材４０を適宜経由して感光体ドラム４１上に至り、そこで静電潜像が形成される。感光体ドラム４１上に形成された静電潜像は、現像器４３によるトナー現像を経て、感光体ドラム４１上に各色のトナー像として顕在化する。

【0022】

その後、一次転写装置４８により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト３５上にトナー像が転写される。その後、感光体ドラム４１上に僅かに残った転写残トナーはドラムクリーナ４４により回収され、再び次の画像形成に備える。

【0023】

次に、中間転写ベルト３５について説明する。中間転写ベルト３５は、駆動ローラ３６、テンションローラ３７、二次転写内ローラ３８等のローラによって張架され、図中矢印Ｂの方向へと搬送駆動される。

【0024】

先述のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各画像形成部による各色の画像形成プロセスは、並列処理される。そして、各色のトナー像は、中間転写ベルト３５上に一次転写された上流色のトナー像上に重ね合わされる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト３５上に形成され、二次転写部へと搬送される。

【0025】

＜二次転写以降のプロセス＞
それぞれ説明したシート材Ｓの搬送プロセス、及び画像形成プロセスをもって、二次転写部においてシート材Ｓ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。

【0026】

その後、シート材Ｓは定着前搬送部６７により定着装置６８へと搬送される。定着装置６８は、対向するローラもしくはベルト等による所定の加圧力と、ヒータ等の熱源による加熱効果を加えることで、シート材Ｓ上にトナー像を溶融固着させる。

【0027】

このようにして得られた定着画像を有するシート材Ｓは、排出トレイ７０上に排出される。この排出過程で、排出搬送パス６９を通るか、もしくは両面画像形成を要する場合には反転搬送装置７１が有する反転誘導パス７２を通るかが選択される。

【0028】

両面画像形成を要する場合、シート材Ｓは反転誘導パス７２からスイッチバックパス７４へと引き込まれる。そして、反転ローラ７６の回転方向を正逆転させること（スイッチバック動作）を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送パス７３を介して再度画像形成部へと搬送される。

【0029】

＜トナー供給装置構成＞
図１に示すように、トナー供給装置１０が装置本体の背面の上部に取りつけられている。トナー供給装置１０は、現像器４３へのトナーの供給と、トナーカートリッジ１４（図２参照）からトナー供給装置１０のトナー供給部本体１０ａ内へのトナーの補給を行う。トナー供給装置１０の画像形成装置本体における機能としては、現像器４３へトナーを供給するための機能が挙げられるため、現像器４３へトナーを供給可能なように、現像器４３上部にトナー供給装置１０が配置される。

【0030】

図２は、トナー供給装置の側断面図である。図２に示すように、トナー供給装置１０のトナー供給部本体１０ａ（ホッパー）には、トナーカートリッジ１４の供給口１４ａがセットされる。

【0031】

供給口１４ａから供給されたトナーカートリッジ１４からのトナーは、トナー貯蔵部１８に貯蔵される。貯蔵されたトナーは、トナー供給部本体１０ａ内の複数のスクリューによって、現像器４３（図１参照）へと搬送される。尚、複数のスクリューとしては、撹拌スクリュー１１（撹拌部材）と、搬送部材としての第一スクリュー１２（第一搬送部材）、第二スクリュー１３（第二搬送部材）を有する。

【0032】

また、トナーカートリッジ１４からトナーを補給する際は、供給口開閉機構３０がトナーカートリッジ１４の先端に設けられたキャップ１５と係合する。これによって、トナーカートリッジ１４が回転可能となり、トナーカートリッジ１４を回転させることでトナーを補給することができる。供給口開閉機構３０には、後述の方法でトナーカートリッジ１４を回転駆動するためのカートリッジ駆動軸２７が配設される。各部の詳細については、以下に説明する。

【0033】

まず、ユーザーがトナーカートリッジ１４を指示に従って本体にセットする。この状態においては、図３に示すように、トナーカートリッジ１４の先端にあるキャップ１５と、供給口開閉機構３０のカートリッジ駆動軸２７とが係合していない。このため、トナーカートリッジ１４からトナーを補給することはできない。

【0034】

次に、ユーザーがトナーカートリッジ１４を確実にセットしたことを不図示の検知センサが検知すると、後述の駆動源制御部１０３は、トナー供給部本体１０ａ内にある供給口開閉機構３０のカートリッジ駆動軸２７を駆動させる。このカートリッジ駆動軸２７の駆動により、トナーカートリッジ１４先端のキャップ１５が結合部材１６と係合し、トナーカートリッジ１４の先端のキャップ１５を開くことになる。供給口開閉機構３０の駆動は、駆動源２１（カートリッジ駆動源）を用いて行う。

【0035】

本実施形態における駆動方式は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御による駆動である。ここで、ＰＷＭ制御による駆動方式の詳細な説明を行う。図４は画像形成装置の制御ブロック図である。

【0036】

図４に示すように、一定の電圧が印加されている状態において、駆動源制御部１０３内のスイッチング素子により、２ｋＨｚの周期で、駆動源２１に印加する電圧をＯＮとＯＦＦ状態のスイッチングを行う。このとき、ＯＮとＯＦＦの時間比率（以降、デューティー）を設定することで、駆動源２１に入力される単位時間当たりの有効電圧値を変えることができる。

【0037】

たとえば、デューティーを５０％とした場合、ＯＮとＯＦＦが同じ割合となるため、駆動源２１に入力される電圧は一定印加電圧の半分の電圧にほぼ等しい状態となる。また、開閉動作の指令を与えられると、駆動源制御部１０３においてその指令を検知する。そして、トナーカートリッジ１４の開閉においては、デューティーが１００％で駆動源２１を正回転させる。これに対して、トナーカートリッジ１４を回転させる場合においては、回転の指令を駆動源制御部１０３で検知し、デューティーが７０％で駆動源２１を逆回転させる。

【0038】

その他の制御構成は、図４に示す、駆動源２１と後述の駆動源２２（撹拌搬送部材駆動源）の動きは、制御部１００によって制御される。また、後述のトナーセンサ１７及び第２スクリュー回転センサ２９の出力は、制御部１００に伝達され、制御される。

【0039】

また、制御部１００は、現像器４３内のトナー残量を検知するセンサ４３ａ（残量検知センサ）や、トナー供給装置１０のトナーセンサ１７及び第２スクリュー回転センサ２９からの検知信号（出力値）を受取り、駆動源制御部１０３を駆動制御する。また、電源部１０２を有し、各駆動源２１及び駆動源２２へ最適な電圧供給をする。

【0040】

ＤＣモータである駆動源２１及び駆動源２２を駆動させるタイミングや、トナーセンサ１７及び第２スクリュー回転センサ２９の出力値はすべて制御部１００で統括されている。制御部１００は、トナーセンサ１７の検知結果と撹拌スクリュー１１、第一スクリュー１２、第二スクリュー１３の駆動状態から、トナーカートリッジ１４の駆動によるトナー補給動作を実行するか否かを判断する。そして、それぞれの各部の制御は、制御部１００が有するメモリ１０４（記憶部）において、予め設定された駆動期間中における駆動履歴の情報に基づいてＣＰＵ１０１によって行われる。

【0041】

図５はトナーカートリッジの駆動構成を示す斜視図である。駆動源２１を正回転させると、図５に示すように、駆動列のギアで駆動力がカムギア１９に伝達され、供給口開閉機構３０を駆動させる。

【0042】

図６はキャップ開閉機構の拡大斜視図である。供給口開閉機構３０の詳細を図６を用いて説明する。

【0043】

カムギア１９の内部には溝（図示しない）が形成されている。このため、外周にあるカムギア１９が図中矢印Ｄの方向に回転させられると、中央部にある円筒部材２８が前進動作する。このとき、トナーカートリッジ１４先端のキャップ１５が、キャップ１５と結合する結合部材１６と係合する。

【0044】

さらに、カムギア１９を矢印Ｄ方向に回転させると、円筒部材２８が後進動作することで、キャップ１５を引き抜く。このときの状態が図７である。図７は結合部材１６がキャップ１５から引き抜かれた状態を示す図である。

【0045】

このとき、キャップ１５と結合部材１６が係合された状態でキャップ１５が引き抜かれている。このため、図５に示す駆動源２１を逆回転させると、駆動力がワンウェイギア２０によって分岐し、カートリッジ駆動軸２７に伝達される。

【0046】

そして、結合部材１６とカートリッジ駆動軸２７とが結合して一体となっているため、図７に示すように、カートリッジ駆動軸２７の回転によって結合部材１６が回転する。さらに、結合部材１６と係合しているキャップ１５が回転するため、トナーカートリッジ１４自身も回転する。これによって、トナーがトナーカートリッジ１４からトナー供給部本体１０ａ内に補給される状態となる。

【0047】

次に、トナー供給部本体１０ａ内のトナー貯蔵部１８の詳細について説明する。トナー貯蔵部１８には、トナーセンサ１７（トナー検知センサ）が設けられており、トナーセンサ１７の表面上にトナーが存在すると、トナーの圧力を感知し、トナー貯蔵部１８内にトナーＴが存在する状態であると認識する。

【0048】

図８はトナー供給装置の貯蔵部が満たされた状態を示す側断面図である。トナー貯蔵部１８内のトナーＴは通常は図８に示す状態である。即ち、トナーＴがトナーセンサ１７よりも上方まで達しており、トナー貯蔵部１８がトナーＴで満たされた状態にある。

【0049】

一方で、現像器４３への補給を行う過程で、トナー貯蔵部１８のトナーが消費されてくると、図９のような状態となる。図９はトナー供給装置の貯蔵部へのトナー供給が必要な状態を示す側断面図である。

【0050】

図９に示すように、トナーセンサ１７の表面上にトナーＴが存在しなくなり、トナー貯蔵部１８内にトナーＴが無し状態と認識する。この場合、トナー貯蔵部１８のトナーＴが存在するように、トナーカートリッジ１４からトナーが供給される。

【0051】

図１０はトナーカートリッジの本体へのセット状態を示す斜視図である。トナーカートリッジ１４は、図１０に示すように、トナーカートリッジ１４自体に螺旋形状が形成されたボトル形状をしている。トナーカートリッジ１４は、本体のカートリッジトレイ２６にセットされる。また、カートリッジトレイ２６は複数のコロ２５が配設される。コロ２５があることにより、トナーカートリッジ１４を円滑に回転駆動させることができる。

【0052】

このようにトナーカートリッジ１４自身が回転することで、トナーカートリッジ１４内部に収容しているトナーがトナーカートリッジ１４の供給口１４ａまで搬送され、排出される。これにより、トナー貯蔵部１８へとトナーを供給することができる。

【0053】

最後に、トナー供給装置１０から現像器４３への供給機能について詳細に説明する。図１１はトナー供給装置１０の上面図である。

【0054】

図１１に示すように、現像器４３内のセンサ４３ａ（図４参照）の出力によって、トナーが不足した信号を制御部１００（図４参照）が受け取る。すると、現像器４３へ最適な量のトナーが供給されるように、トナー供給装置１０に信号が送られる。

【0055】

トナー貯蔵部１８のトナーは、撹拌スクリュー１１によって矢印の方向に搬送され、さらに第一スクリュー１２によって中央部へ搬送される。

【0056】

ここで、撹拌スクリュー１１は、トナーを撹拌することだけを目的とした小判状でかつ内部が空洞な形状となっている。この構成により、トナー搬送過程におけるトナーの詰まりの発生を防止することができるため、トナーを撹拌しつつトナーが自然に流れるように搬送することができる。

【0057】

トナー供給部本体１０ａの中央部に搬送されたトナーは、図１１に示す中央部に空いた穴１０ｈから落下し、第二スクリュー１３部へと搬送される。

【0058】

図１２はトナー供給構成を側面図である。図１２に示すように、第一スクリュー１２から中央部に搬送されたトナーは、第二スクリュー１３へと落下し、第二スクリュー１３によって最終的に現像器４３へと搬送される。

【0059】

次に、トナー供給装置１０の駆動構成を説明する。図１３はトナー供給に係る駆動構成を示す斜視図である。

【0060】

現像器４３へのトナー供給要求信号がトナー供給装置１０に送られると、図１３に示す駆動源２２（回転体駆動源）が駆動し、ギア列によって矢印のように駆動が伝達される。すると、トナー供給装置１０内のスクリュー（撹拌スクリュー１１、第一スクリュー１２、第二スクリュー１３）が回転して、トナー搬送方向下流側に配設される現像器４３へとトナーが搬送される。

【0061】

このとき、撹拌スクリュー１１を別途駆動させる構成のものも知られているが、別途駆動源が必要であったり、正逆駆動によって行う場合も、ワンウェイギア等が必要となり、高価な構成となってしまう。本実施形態の構成によれば、駆動源２２が一つで、現像器４３へのトナー補給が可能であり、安価な構成となっている。

【0062】

ここで、トナーカートリッジ１４からトナー供給装置１０内にトナーを補給する際のシーケンスについて説明する。図１４は第１実施形態の制御のフローチャートである。

【0063】

まず、トナーカートリッジの駆動回数（動作回数）Ｘと、実行回数Ｎを０にリセットする（Ｓｔｅｐ１、Ｓｔｅｐ２）。

【0064】

ここで、駆動回数Ｘは、トナーカートリッジを駆動することが必要となった回数、つまり、トナーセンサ１７がＯＦＦ（トナー無し）となった回数である。駆動回数Ｘは、トナーカートリッジ１４が交換されない限りリセットされることはない。実行回数Ｎは、トナーカートリッジ１４の駆動によってトナーセンサ１７がＯＮ（トナー有り）になるとリセットされる値である。詳細は後述する。

【0065】

次に、トナーが現像器４３に補給され、トナーセンサ１７がＯＦＦになる（Ｓｔｅｐ３）まで、トナーカートリッジ１４の動作を待機させる。トナーセンサ１７がＯＦＦになると、図４におけるトナーセンサ１７の信号が制御部１００に伝えられる。これを受けて制御部１００は駆動を実行し、駆動回数Ｘを１回上昇させる（Ｓｔｅｐ４）。

【0066】

そして、図４における制御部１００から、駆動源制御部１０３へとトナーカートリッジ１４を駆動させるための指令が伝えられる。それによって、トナーカートリッジ１４が駆動を始める。トナーカートリッジ１４は、一度駆動すると４秒間駆動する（Ｓｔｅｐ５）。その後、１秒間停止する（Ｓｔｅｐ６）。これで、トナーカートリッジ１４の駆動が一回行われたことになり、実行回数Ｎを一回上昇させる（Ｓｔｅｐ７）。ここで、トナーセンサ１７の状態を確認する（Ｓｔｅｐ８）。

【0067】

Ｓｔｅｐ８でトナーセンサ１７がＯＦＦのままであった場合、実行回数Ｎを確認する（Ｓｔｅｐ９）。そして、所定の閾値（本実施形態では２５）以下であれば、再びＳｔｅｐ５に戻り、トナーカートリッジ１４の駆動を行う。

【0068】

Ｓｔｅｐ８でトナーセンサ１７がＯＮになっていると、その情報が制御部１００に伝えられ、最終的にはＳｔｅｐ２に戻り、実行回数Ｎをリセットする。ここで、実行回数Ｎをリセットする前に、本実施形態の特徴となる３つのＳｔｅｐを設ける。次に、簡単に各Ｓｔｅｐの意味を説明する。

【0069】

ＳｔｅｐＡでは、新しいトナーカートリッジがセットされ、トナーセンサ１７がＯＦＦになった駆動回数Ｘを判定する。

【0070】

ＳｔｅｐＢにおいて、トナーカートリッジがトナー供給装置に補給する際、トナーセンサをＯＮさせるのに要した実行回数Ｎを判定する。

【0071】

ＳｔｅｐＣでは、ＳｔｅｐＢの判定結果を基に、トナーカートリッジの回転数を制御する。次に、それぞれ詳細に説明する。

【0072】

まず、ＳｔｅｐＡでは、特定の駆動回数Ｘの場合のみ、続くＳｔｅｐにおける制御（回転数制御）を行うように制限している。ＳｔｅｐＡでは、新しいトナーカートリッジ１４に交換された場合（使用初期）には、なるべく早い段階でトナーカートリッジ１４を適正な回転速度へと修正されることが望ましい。このため、本実施形態では、駆動回数Ｘを２回から１０回（トナーの供給動作が行われた回数が２回以上１０回以下）の場合にＳｔｅｐＢ及びＳｔｅｐＣに移行するように設定している。

【0073】

これは、トナーカートリッジ１４内のトナーが空になるまでのすべての区間で回転数を制御する対象としてしまうと、トナーカートリッジ１４内のトナー変動に伴って、トナーカートリッジ１４を過剰に回転させてしまう虞があるためである。

【0074】

一方、１回目から行わない理由としては、１回目は、新しいトナーカートリッジ１４に交換される時には、トナー供給装置１０内のトナーがほぼ空になっているため、トナーセンサ１７をＯＮするのに必要とする実行回数が適正範囲外になることは明白だからである。

【0075】

次に、ＳｔｅｐＢでは、トナーセンサ１７をＯＮするのに必要とした実行回数Ｎを判定する。ここで、実行回数Ｎが多ければ多いほど、トナーカートリッジ１４の回転が不足していることがわかる。適正範囲の回転数にすることで、実行回数も適正値になるからである。本実施形態においては２回以下を適正な値とした。このため、３回以上の場合はＳｔｅｐＣへ移行する。

【0076】

最後に、ＳｔｅｐＣである。ＳｔｅｐＣに至った場合、トナーカートリッジ１４の回転速度が不足している状態である。このため、ＳｔｅｐＣにおいて、回転速度を上昇させている。本実施形態においては、所定の計算式によって得られた値から、回転数を上昇させている。

【0077】

図１５は第１実施形態のＳｔｅｐＣにおいてデューティーを求めるための数式を示す図である。デューティーとは、前述のように、駆動源２１に印加する電圧をＯＮとＯＦＦのスイッチングを行う場合のＯＮとＯＦＦの時間比率のことである。図１５においては、Ｔ_ｎがデューティー、Ｇがフィードバックゲイン、Ｎが実行回数、Ａが閾値としている。本実施形態では、Ｇ＝１、Ａ＝２である。

【0078】

本実施形態では、初期のデューティーであるＴ_０は本実施形態においては７０％に設定される。そして、順次、図１５の式にて計算された値Ｇ（Ｎ−Ａ）を、デューティーに変換し、順次加算していく。これにより、デューティーを変化させ、ＤＣモータに与える電圧を上昇させることで、回転数を制御している。

【0079】

尚、デューティーの変化のさせ方は、図１５の式に限るものではなく、トナーカートリッジの排出特性や、トナーカートリッジの駆動構成によって最適な式を用いることが望ましい。

【0080】

上述した式によって、ＳｔｅｐＡの判定が外れるまで、つまり、制御区間内である駆動回数Ｘが２回以上で１０回以下の間に、適正範囲に回転速度が上昇するように設定している。本実施形態では、駆動回数Ｘが２回〜１０回の９回の制御区間における各実行回数をもとに制御を行うが、トナーの違いや、トナーカートリッジのトナー排出特性の違いによっては、制御区間を広げることや、逆に狭めることが好ましい。

【0081】

以上のＳｔｅｐＡ、ＳｔｅｐＢ、ＳｔｅｐＣによって、次回のトナー補給動作を行う際、制御区間にトナーカートリッジ１４の回転速度が適正範囲に設定される。それによって、ＤＣモータの回転数のバラツキや、駆動列の負荷のバラツキによってトナーが効率的に排出され、トナーカートリッジ１４内のトナーを無駄に残すことなく使い切ることが可能となる。

【0082】

また、適正な範囲に設定された後は、ＳｔｅｐＢ、ＳｔｅｐＣを通ることなく、トナーカートリッジ１４の回転が実行され、実行回数Ｎが規定値以上で（Ｓｔｅｐ９）、トナー無しを判定する（Ｓｔｅｐ１０）。本実施形態では、駆動回数Ｘが１０回以上は回転速度を固定しているが、これに限定されない。例えば、駆動回数Ｘが１０回以降において、駆動回数Ｘに応じたトナーカートリッジ１４の回転速度の適正範囲が予め分かっている場合は、駆動回数Ｘに応じて回転速度を変化させるテーブルを用意して制御してもよい。

【0083】

本実施形態では、実行回数Ｎが２５回以上でトナーセンサ１７がＯＮしないと、トナー無しを判定する。トナーセンサ１７がＯＦＦのまま（トナー無し）を判定すると、画像形成装置６０に設けられるユーザーインターフェイス（図示しない）を通してトナーカートリッジ１４の交換が促される。

【0084】

ユーザーがその指示に従って操作し、トナーカートリッジ１４を新品のものと交換する。トナーカートリッジ１４が新品に交換されると、再び同様に本実施形態による回転速度の制御を行う。

【0085】

トナーカートリッジ１４が交換された場合、前回の設定値を引き継ぐことも可能ではある。しかし、再度、本実施形態の制御を行うメリットとして各装置の様々なバラつきをリセットすることがあるため、トナーカートリッジ１４ごとに本実施形態の制御を行うことが好ましい。

【0086】

バラつきとしては、駆動源２１、２２であるＤＣモータの回転数バラツキや、電源電圧のバラツキがある。それ以外にも、トナーカートリッジ１４内のトナーの流動性の違い、例えば製造時期や画像形成装置本体が設置されている環境の変化によるトナーへの影響もある。また、使用期間が長くなると、駆動列の消耗によって、負荷状態も変化することもある。

【0087】

以上、説明したように、本実施形態によれば、トナーセンサ１７がＯＮになるまでに要したトナーカートリッジ１４の駆動回数Ｘを記憶し、その駆動回数Ｘをもとにトナーカートリッジ１４の駆動速度を制御する。これによって、別途センサを設けることなく、次回のトナー補給動作を行う際、トナーカートリッジ１４の回転速度を適正範囲内にすることができる。よって、安価な構成でトナーカートリッジ１４内のトナーを効率よく消費することが可能である。

【0088】

尚、本実施形態では、ＳｔｅｐＣにおいて、回転速度を上昇させる実行しか行っていない。それは、実行回数Ｎの適正範囲が１回ないし２回であり、回転速度が速すぎるかどうかの判定が難しいからである。

【0089】

しかしながら、トナーカートリッジ１４の回転速度を上昇することのみに限るものではない。例えば、実行回数Ｎの適正範囲がたとえば５回や６回である場合、それを下回る回数でトナーセンサ１７がＯＮした場合、回転速度が速すぎることになる。この場合には、回転速度を下降するように変更することが好ましい。つまり、実行回数Ｎの適正範囲によって、トナーカートリッジ１４の回転速度を変更するように制御する。このように制御することによって、トナーカートリッジ１４内のトナーを効率的に排出することが可能となる。

【0090】

〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、トナーカートリッジ１４の実行回数に基づいて、トナーカートリッジ１４の回転数を制御可能としていた。本実施形態においては、トナーセンサ１７がＯＮするまでのトナーカートリッジ１４の駆動時間に基づいて回転数を制御する。図１６を用いて説明する。図１６は第２実施形態の制御のフローチャートである。

【0091】

まず、第１実施形態と同様に、トナーカートリッジの駆動回数Ｘを０にリセットする（Ｓｔｅｐ１）。次に、駆動時間ｔを０にリセットする（Ｓｔｅｐ２）。そして、トナーセンサ１７がＯＦＦになると（Ｓｔｅｐ３）、駆動回数Ｘを１回増加させる（Ｓｔｅｐ４）。

【0092】

次に、トナーカートリッジ１４を駆動する（Ｓｔｅｐ５）。ここで、設定したステップ時間ｓ秒経過した後（Ｓｔｅｐ６）、トナーセンサ１７の状態を確認する（Ｓｔｅｐ７）。ステップ時間ｓは自在に設定可能であり、短く設定することで、トナーセンサ１７の状態を判定する頻度を上げることができる。本実施形態においては、Ｓは０．１秒としている。

【0093】

Ｓｔｅｐ７においてトナーセンサ１７がＯＦＦであった場合、閾値と比較し（Ｓｔｅｐ８）、閾値内であれば駆動を継続するためＳｔｅｐ５に戻る。本実施形態においては、駆動時間ｔの閾値を１００秒としている。

【0094】

Ｓｔｅｐ７においてトナーセンサがＯＮであった場合、トナーカートリッジ１４の駆動を停止させる（Ｓｔｅｐｔ）。停止した後のＳｔｅｐＡ、ＳｔｅｐＢ、ＳｔｅｐＣは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。ここで、本実施形態においては、ＳｔｅｐＢの判定は、駆動時間ｔを基準とし、所定の閾値を２０秒（駆動時間ｔ≧２０）としている。つまり、駆動時間ｔが大きいほど、トナーカートリッジ１４の回転速度が小さいこととなるため、次回のトナー補給動作を行う際、トナーカートリッジ１４の回転速度を上昇させる必要がある。

【0095】

最後に、１００秒間、トナーカートリッジ１４を駆動してもトナーセンサ１７がＯＮとならない場合（Ｓｔｅｐ８）、トナー無しと判定する（Ｓｔｅｐ９）。その後、上述したように、トナーカートリッジ１４の交換が促される。

【符号の説明】

【0096】

Ｎ…実行回数
Ｔ…トナー
ｔ…駆動時間
１０…トナー供給装置
１４…トナーカートリッジ
１７…トナーセンサ
２１…駆動源
４１…感光体ドラム
４３…現像器
１００…制御部
１０４…メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】