JP2017191182A - 粉体補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、粉体収納容器内の粉体量を検知することができる粉体補給装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】粉体を収納する粉体収納容器３３と、前記粉体収納容器を回転させる駆動モータ６０３とを備え、前記粉体収納容器を回転させて該粉体収納容器内の粉体を排出し補給先７に補給する粉体補給装置６０において、前記粉体収納容器の一回転周期における前記駆動モータの負荷トルクに関する値の変動幅を取得する変動幅取得手段と、前記変動幅に基づいて、前記粉体収納容器内の粉体量を検知する粉体量検知手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、粉体補給装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、粉体収納容器に収納された粉体を粉体補給対象に補給する粉体補給装置が知られている。

特許文献１には、係る粉体補給装置であって、粉体収納容器であるトナーボトルを駆動モータにより回転駆動して、トナーボトルの軸線方向一端側に設けたトナー排出口からトナーを排出し、粉体補給対象である現像装置にトナーを補給するものが記載されている。このトナー補給装置には、トナーボトルのトナー排出口から排出されたトナーを一時的に貯留するトナー貯留部が設けられており、このトナー貯留部を介して現像装置にトナーが補給される。また、トナー貯留部の内壁には、トナー貯留部内における所定高さでのトナー有無を検知する圧電素子からなるトナー検知センサが設けられている。このトナー検知センサは、前記所定高さにトナーが有るとトナー有りを検知し、前記所定高さにトナーが無いとトナー無しを検知する。そして、駆動モータによりトナーボトルを回転駆動させてトナーを排出する動作を行っているにもかかわらず、前記トナー検知センサによりトナー無しが検知され続けたら、制御部によりトナーボトルが空であると判断される。

しかしながら、前記トナー検知センサを設ける分、コスト上昇を招いてしまうといった問題が生じる。

上記課題を解決するために、本発明は、粉体を収納する粉体収納容器と、前記粉体収納容器を回転させる駆動モータとを備え、前記粉体収納容器を回転させて該粉体収納容器内の粉体を排出し補給先に補給する粉体補給装置において、前記粉体収納容器の一回転周期における前記駆動モータの負荷トルクに関する値の変動幅を取得する変動幅取得手段と、前記変動幅に基づいて、前記粉体収納容器内の粉体量を検知する粉体量検知手段とを有することを特徴とする。

以上、本発明によれば、低コスト化を図りつつ、粉体収納容器内の粉体量を検知することができるという優れた効果がある。

図１０に示すグラフの四角で囲った範囲におけるモータ電流波形の拡大図。 実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニットの構成を示す概略図。 本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。 トナー補給装置にトナー収容器が設置された状態を示す模式図。 実施形態に係るトナー収容器を示す斜視図。 トナー収容器を装着する前のトナー補給装置と、トナー収容器の先端側端部とを示す拡大斜視図。 トナー収容器を装着した状態のトナー補給装置と、トナー収容器の先端部とを示す縦断面図。 トナーボトルを回転させる際のモータ電流値の時間推移を示したグラフ。 トナーボトルを回転させる際のモータ電流波形の一例を示したグラフ。 無回転時におけるトナーボトル内のトナーの粉面の状態を示す図。 無回転時から回転したときにおけるトナーボトル内のトナーの粉面の状態を示す図。 内周面に板状突起部を設けたトナーボトルを軸線方向と直交する方向で切断した断面図。 内周面に板状突起部を設けたトナーボトルを軸線方向で切断した断面図。 実施形態２に係るトナー補給装置の模式図。 トナーボトルを後ろから見た図。 トナーボトルを回転させる際のモータ電流波形の一例を示したグラフ。 図１７に示すグラフの四角で囲った範囲における、三角突起部とガイド部とによりトナーボトルが振動したときのモータ電流波形の拡大図。 トナーボトル内のトナー量とモータ電流の変動幅との関係を示したグラフ。

［実施形態１］
以下、本発明を適用した画像形成装置である電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ５００という）の一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図２は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。）用の４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。

図３は、Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット１Ｙの構成を示す概略図である。プロセスユニット１Ｙは、感光体ユニット２Ｙと現像装置７Ｙとを有している。感光体ユニット２Ｙ及び現像装置７Ｙは、プロセスユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像装置７Ｙを感光体ユニット２Ｙに対して着脱することができる。感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。帯電手段としての帯電装置５Ｙは、駆動手段によって図２中時計回り方向に回転駆動する感光体３Ｙの表面を帯電ローラ６Ｙにより一様帯電させる。具体的には、図３において、反時計回りに回転駆動する帯電ローラ６Ｙに対して電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ６Ｙを感光体３Ｙに近接又は接触させることで、感光体３Ｙを一様帯電させる。なお、帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体３Ｙを一様帯電させるものを用いてもよい。帯電装置５Ｙによって一様帯電した感光体３Ｙの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット２０から発せられるレーザー光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。

現像手段としての現像装置７Ｙは、図３に示すように、現像剤搬送手段としての第一現像剤搬送スクリュウ８Ｙが配設された第一剤収容室９Ｙを有している。また、トナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙ、現像ロール１２Ｙ、ドクターブレード１３Ｙなどが配設された第二剤収容室１４Ｙも有している。循環経路を形成しているこれら２つの剤収容室内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる二成分現像剤であるＹ現像剤が内包されている。第一現像剤搬送スクリュウ８Ｙは、駆動手段によって回転駆動することで、第一剤収容室９Ｙ内のＹ現像剤を図３中の手前側へ搬送する。搬送途中のＹ現像剤は、第一現像剤搬送スクリュウ８Ｙの上方に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙによって、第一剤収容室９Ｙにおけるトナー補給口１７Ｙに対向する箇所（以下「補給位置」という。）よりも現像剤循環方向下流側に位置する所定の検出箇所を通過するＹ現像剤のトナー濃度が検知される。そして、第一現像剤搬送スクリュウ８Ｙにより第一剤収容室９Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１８Ｙを経て第二剤収容室１４Ｙ内に進入する。第二剤収容室１４Ｙ内の第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙは、駆動手段によって回転駆動することで、Ｙ現像剤を図３中奥側へ搬送する。このようにしてＹ現像剤を搬送する第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙの図３中上方には、現像ロール１２Ｙが第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙと平行な姿勢で配設されている。現像ロール１２Ｙは、図３中反時計回り方向に回転駆動する非磁性スリーブからなる現像スリーブ１５Ｙ内に固定配置されたマグネットローラ１６Ｙを内包した構成となっている。

第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙによって搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの発する磁力によって現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ１５Ｙの表面と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１３Ｙによってその層厚が規制された後、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体３Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像スリーブ１５Ｙの回転に伴って第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙ上に戻される。そして、第二現像剤搬送スクリュウ１１Ｙにより第二剤収容室１４Ｙの端部まで搬送されたＹ現像剤は、連通口１９Ｙを経て第一剤収容室９Ｙ内に戻る。このようにして、Ｙ現像剤は現像ユニット内を循環搬送される。

図４は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。トナー濃度センサ１０ＹによるＹ現像剤のトナー濃度の検出結果は、電気信号として制御部１００に送られる。 この制御部１００は、演算手段たるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、記憶部であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３等を有している。そして、各種の演算処理や、制御プログラムの実行を行うことができる。制御部１００は、ＲＡＭ１０２の中にトナー濃度センサ１０Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用の目標電圧Ｖｔｒｅｆのデータを格納している。また、他の現像装置７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに搭載された各トナー濃度センサ１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋからの出力電圧の目標値であるＣ，Ｍ，Ｋ用の目標電圧Ｖｔｒｅｆのデータもそれぞれ格納している。

Ｙ用の現像装置７Ｙについては、トナー濃度センサ１０Ｙからの出力電圧の値とＹ用の目標電圧Ｖｔｒｅｆを比較し、比較結果に応じた量のＹトナーをトナー補給口１７Ｙから供給するように、Ｙ用のトナー補給装置６０の駆動機構１８０Ｙを制御する。詳しくは、駆動機構１８０が、後述する収容器側駆動機構部１８１ａ（図５参照）とサブホッパ側駆動機構部１８１ｂ（図５参照）とに分かれている。そして、収容器側駆動機構部１８１ａに設けられた駆動モータ６０３Ｙ（図８参照）と、サブホッパ側駆動機構部に設けられた駆動モータとの駆動を制御部１００が制御する。例えば、駆動モータ６０３Ｙに電流を供給する電源部１２０Ｙを制御して、駆動モータ６０３Ｙを回転駆動させる。なお、駆動モータ６０３Ｙを流れるモータ電流値は、制御部１００によって随時測定されている。また、収容器側駆動機構部１８１ａとサブホッパ側駆動機構部１８１ｂとは、独立駆動となっている。この制御により、現像に伴うＹトナーの消費によってＹトナー濃度が低下したＹ現像剤に対し、第一剤収容室９Ｙで適量のＹトナーが供給される。このため、第二剤収容室１４Ｙ内のＹ現像剤のトナー濃度は目標トナー濃度範囲内に維持される。他色用の現像装置７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ内における現像剤についても同様である。

先に示した図２において、感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト４１に中間転写される。感光体ユニット２Ｙのドラムクリーニング装置４Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙの表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙの表面は、除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にＣトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト４１上に中間転写される。

プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図２中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。光書込ユニット２０は、外部接続されたコンピュータなどから制御部１００が取得した画像情報（画素情報）に基づいて発したレーザー光Ｌを、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上には、それぞれＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイを採用したものを用いてもよい。

光書込ユニット２０の下方には、第一給紙カセット２２、第二給紙カセット２３が鉛直方向に重なるように配設されている。これらの給紙カセット内には、それぞれ、記録材である記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第一給紙ローラ２２ａ及び第二給紙ローラ２３ａがそれぞれ当接している。第一給紙ローラ２２ａが駆動手段によって図２中反時計回りに回転駆動すると、第一給紙カセット２２内の一番上の記録紙Ｐが、カセットの図２中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路２４に向けて排出される。また、第二給紙ローラ２３ａが駆動手段によって図２中反時計回りに回転駆動すると、第二給紙カセット２３内の一番上の記録紙Ｐが給紙路２４に向けて排出される。

給紙路２４内には、複数の搬送ローラ対２５が配設されており、給紙路２４に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対２５のローラ間に挟み込まれながら、給紙路２４内を図２中下側から上側に向けて搬送される。また、給紙路２４の末端には、レジストローラ対２６が配設されている。レジストローラ対２６は、搬送ローラ対２５から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の二次転写ニップに向けて送り出す。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図２中上方には、中間転写ベルト４１を張架しながら図２中反時計回りに無端移動させる転写ユニット４０が配設されている。転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１のほか、ベルトクリーニングユニット、４つの一次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋ、二次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、テンションローラ４９などを備えている。中間転写ベルト４１は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図２中反時計回りに無端移動する。４つの一次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋは、このように無端移動する中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の内周面にトナーとは逆極性（本実施形態ではプラス極性）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ用、Ｃ用、Ｍ用、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、その外周面に感光体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上の各色トナー像が重なり合うように一次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下「４色トナー像」という。）が形成される。

二次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された二次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで二次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対２６は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、二次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ５０と二次転写バックアップローラ４６との間に形成される二次転写電界や、ニップ圧の影響により、二次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括二次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニットによってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニットは、クリーニングブレードなどのクリーニング部材を中間転写ベルト４１のおもて面に当接させており、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。

二次転写ニップの図中上方には、定着手段としての定着装置８０が配設されている。この定着装置８０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ８１と、定着ベルトユニット８２とを備えている。定着ベルトユニット８２は、定着ベルト８４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ８３、テンションローラ８５、駆動ローラ８６、温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト８４を加熱ローラ８３、テンションローラ８５及び駆動ローラ８６によって張架しながら、図２中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト８４は加熱ローラ８３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト８４の加熱ローラ８３の掛け回し箇所には、図２中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ８１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ８１と定着ベルト８４とが当接する定着ニップが形成されている。定着ベルト８４のループ外側には、温度センサが定着ベルト８４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト８４の表面温度を検知する。この検知結果は、定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ８３に内包される

発熱源や、加圧加熱ローラ８１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト８４の表面温度が約１４０［℃］に維持される。二次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着装置８０内に送られる。そして、定着装置８０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト８４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が記録紙Ｐに定着する。このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対８７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部８８が形成されており、排紙ローラ対８７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部８８に順次スタックされる。

転写ユニット４０の上方には、Ｙトナー、Ｃトナー、Ｍトナー、Ｋトナーをそれぞれ収容する４つのトナー収納容器であるトナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋがトナーボトル収納部に配設されている。トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋ内の各色トナーは、トナー補給装置６０により、それぞれ、プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの現像装置７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋに適宜供給される。トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋは、プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。

先に図３に示したように、トナー濃度センサ１０Ｙは、非供給領域としての第一剤収容室９Ｙ内において、供給領域としての第二剤収容室１４Ｙに進入する直前の現像剤のトナー濃度を検知する。また、トナー補給口１７Ｙは、第二剤収容室１４Ｙから第一剤収容室９Ｙ内に進入した直後の現像剤に対してトナーを補給する位置に設けられている。つまり、第一剤収容室９Ｙ内において、トナー濃度センサ１０Ｙは、トナー補給口１７Ｙよりも下流側の位置で現像剤のトナー濃度を検知する。

次に、トナー補給装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋについて説明する。図５は、トナー補給装置６０Ｙにトナー収容器３２Ｙが設置された状態を示す模式図である。収容器搭載部７０に設置されたトナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋ内のトナーは、各色の現像装置７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋによって適宜に各現像装置７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ内に補給される。なお、４つのトナー補給装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋやトナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。このため、以下、イエローに対応したトナー補給装置６０Ｙやトナー収容器３２Ｙのみの説明を行い、他の３つの色に対応したトナー補給装置６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋやトナー収容器３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋの説明を適宜に省略する。

トナー補給装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋは、収容器搭載部７０、搬送ノズル６１１Ｙ，６１１Ｃ，６１１Ｍ，６１１Ｋ、搬送スクリュウ６１４Ｙ，６１４Ｃ，６１４Ｍ，６１４Ｋ、トナー落下搬送路６４Ｙ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｋ、駆動機構１８０Ｙ，１８０Ｃ，１８０Ｍ，１８０Ｋ等で構成されている。トナー収容器３２Ｙが図中矢印Ｑ方向へ差し込まれ収容器搭載部７０に装着されると、その装着動作に連動してトナー収容器３２Ｙの先端側からトナー補給装置６０Ｙの搬送ノズル６１１Ｙが挿入され、トナー収容器３２Ｙ内と搬送ノズル６１１Ｙ内とが連通する。トナー収容器３２Ｙは、円筒状の形状になっており、収容器搭載部７０に非回転の状態で固定される容器先端カバー３４Ｙや、容器回転ギヤ３０１Ｙが一体的に形成されたトナーボトル３３Ｙなどから構成されている。保持部としての容器先端カバー３４Ｙは、トナーボトル３３Ｙの回転軸線方向の先端部を受け入れた状態で、トナーボトル３３Ｙを回転可能に保持する。

収容器搭載部７０は、先端受部７３や容器受部７２や挿入口形成部７１等から構成されている。先端受部７３は、トナー収容器３２Ｙの容器先端カバー３４Ｙを固定するためのものである。容器受部７２は、トナー収容器３２Ｙのトナーボトル３３Ｙを受けるためのものである。挿入口形成部７１は、トナー収容器３２Ｙの装着動作時における挿入口を形成するものである。

プリンタの手前側（図２の紙面垂直方向手前側）に設置された本体カバーを開放すると、収容器搭載部７０の挿入口形成部７１が露呈される。そして、各トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋの長手方向を水平方向とした状態で、プリンタの手前側から各トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋの着脱操作（トナー収容器３２の長手方向を着脱方向とする着脱操作）を行う。なお、図５中のセットカバー６０８Ｙは、収容器搭載部７０の先端受部７３の一部である。

容器受部７２は、その長手方向の長さが、トナーボトル３３Ｙの長手方向の長さとほぼ同等になるように形成されている。また、先端受部７３は容器受部７２における長手方向（着脱方向）の一端側に設けられ、挿入口形成部７１は容器受部７２における長手方向の他端側に設けられている。容器先端カバー３４Ｙは、トナー収容器３２Ｙの装着動作に伴って、挿入口形成部７１を通過した後に、しばらく容器受部７２上を滑動して、その後に先端受部７３に装着される。容器先端カバー３４Ｙが先端受部７３に装着された状態で、駆動モータ６０３Ｙや駆動ギヤ等で構成されている駆動機構１８０Ｙが容器回転ギヤ３０１Ｙに回転駆動力を伝達することで、トナーボトル３３Ｙが図５中の矢印Ａ方向に回転駆動される。

なお、駆動モータ６０３としては、インナーローラ型ＤＣブラシレスモータを用いることができる。この場合、周方向に所定の角度間隔で所定数のスリットを有するエンコーダディスクを、モータの出力軸の回転とともに回転するように、前記出力軸に対して垂直かつ同心にて固定して設ける。また、エンコーダディスクを挟み込む状態でモータに光学センサであるフォトセンサを取り付ける。そして、エンコーダディスクのスリットによりフォトセンサの光路の伝達と遮断とがなされ、フォトセンサから出力されたパルス信号を制御部１００で計測することにより、モータの回転量や回転速度を導出するように構成してもよい。

トナーボトル３３Ｙ自体が回転することで、トナーボトル３３Ｙの内周面に螺旋状に形成された螺旋状突起３０２Ｙによって、トナーボトル３３Ｙの内部に収容されたトナーがボトルの後端側から先端側（図５中の左側から右側）に搬送される。そして、容器先端カバー３４Ｙ側から搬送ノズル６１１Ｙ内に供給される。搬送ノズル６１１Ｙ内には、搬送スクリュウ６１４Ｙが配置されており、駆動機構１８０Ｙから搬送スクリュウギヤ６０５Ｙに回転駆動が入力されることで、搬送スクリュウ６１４Ｙが回転して搬送ノズル６１１Ｙ内のトナーを搬送する。搬送ノズル６１１Ｙの搬送方向下流端は、トナー落下搬送路６４Ｙに接続されており、搬送スクリュウ６１４Ｙによって搬送されたトナーは、トナー落下搬送路６４Ｙを自重落下してサブホッパ６３Ｙ内に搬送される。

トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋは、それぞれ、寿命に達したとき（収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったとき）に新品のものに交換される。トナー収容器３２の長手方向における容器先端カバー３４とは反対側の端部には把手部３０３が設けられており、交換の際には、作業者が把手部３０３を握って引き出すことで、装着されたトナー収容器３２を取り外すことができる。

次に、トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋ及びトナー補給装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋについてより詳細に説明する。なお、上述したように、トナー収容器３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋ及びトナー補給装置６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０Ｋは、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋという使用するトナーの色を示す添字を省略して説明する。図６は、実施形態に係るトナー収容器３２を示す斜視図である。図７は、トナー収容器３２を装着する前のトナー補給装置６０と、トナー収容器３２の先端側端部とを示す拡大斜視図である。図８は、トナー収容器３２を装着した状態のトナー補給装置６０と、トナー収容器３２の先端部とを示す縦断面図である。

トナー補給装置６０は、内部に搬送スクリュウ６１４を具備する搬送ノズル６１１を備えている。また、ノズルシャッタ部材６１２も備えている。ノズルシャッタ部材６１２は、トナー収容器３２が装着される前の非装着時（図７の状態）において、搬送ノズル６１１に形成されたノズル開口部６１０を閉鎖する。また、トナー収容器３２が装着された装着時（図８の状態）において、ノズル開口部６１０を開放する。トナー収容器３２の先端面の中央には、装着時に搬送ノズル６１１が挿入されるノズル受入口３３１や、非装着時にノズル受入口３３１を閉鎖する容器シャッタ部材３３２が設けられている。

トナー収容器３２の容器先端カバー３４には、トナー補給装置６０のセットカバー６０８に設けられた容器ロック部材６０９を容器外側から内側に向けて貫通させるためのロック用開口３３９が設けられている。また、容器先端カバー３４には、トナー収容器３２の使用状況等のデータを記録したＩＤチップ７００も設けられている。さらには、収納するトナーの色が異なるトナー収容器３２が他の色のセットカバー６０８に装着されることを防止する色非互換リブ３４ｂも設けられている。

図７に示されるように、トナー補給装置６０は、プリンタ本体のフレームに対して搬送ノズル６１１を固定するノズルホルダ６０７を備え、ノズルホルダ６０７に対して、セットカバー６０８が固定されている。さらに、ノズルホルダ６０７には、搬送ノズル６１１の下方から搬送ノズル６１１の内部に連通するように配置されたトナー落下搬送路６４が固定されている。トナー落下搬送路６４は、装置高さ方向である縦方向に延びている。このトナー落下搬送路６４内では、搬送スクリュウ６１４によって搬送されたトナーを落下させており、トナー落下搬送路６４内が常時空洞になるようにしている。そして、トナー収容器３２からトナー落下搬送路６４を通ってサブホッパ６３内にトナーが搬送される。また、トナー落下搬送路６４内には、コイル状の揺動部材が設けられている。そして、トナー落下搬送路６４内で揺動部材を揺動させることで、トナー落下搬送路６４の内壁面に付着したトナーを落とすなどして、トナー落下搬送路６４内にトナーが滞留するのを抑制している。

フレーム６０２には、駆動機構１８０が固定されている。駆動機構１８０は、駆動モータ６０３及び容器駆動出力ギヤ６０１や、容器駆動出力ギヤ６０１の回転軸に駆動モータ６０３の回転駆動を伝達するウォームギヤ６０３ａなどを有している。容器駆動出力ギヤ６０１の回転軸には、駆動伝達ギヤ６０４が固定されており、搬送スクリュウ６１４の回転軸に固定された搬送スクリュウギヤ６０５と噛み合う構成となっている。このような構成により、駆動モータ６０３を回転駆動させることで、容器駆動出力ギヤ６０１及び容器回転ギヤ３０１を介してトナー収容器３２を回転させる。そして、駆動伝達ギヤ６０４及び搬送スクリュウギヤ６０５を介して、搬送スクリュウ６１４を回転させる。なお、駆動モータ６０３から容器回転ギヤ３０１までの駆動伝達経路や、駆動モータ６０３から搬送スクリュウギヤ６０５までの駆動伝達経路にクラッチを設けても良い。このようなクラッチを設けることで、駆動モータ６０３を回転駆動させたときに、トナー収容器３２と搬送スクリュウ６１４との何れか一方のみを回転させる構成を実現できる。

次に、トナー収容器３２のトナー補給装置６０に対する装着過程について説明する。図７の図中矢印Ｑで示されるように、トナー補給装置６０の方向にトナー収容器３２が移動すると、搬送ノズル６１１のノズル先端部６１１ａが容器シャッタ部材３３２の先端側の端面に接触する。トナー収容器３２が更にトナー補給装置６０の方向に移動すると、搬送ノズル６１１が容器シャッタ部材３３２の先端側の端面を押圧する。これによって容器シャッタバネ３３６が縮むと、容器シャッタ部材３３２がトナー収容器３２の内部側（後端側）に押し込まれるとともに、搬送ノズル６１１のノズル先端側がノズル受入口３３１に挿入される。このとき、ノズルシャッタ部材６１２におけるノズルシャッタ鍔部６１２ａよりもノズル先端側のノズルシャッタ筒状部６１２ｂも、搬送ノズル６１１とともにノズル受入口３３１に挿入される。

トナー収容器３２が更にトナー補給装置６０の方向に移動すると、ノズルシャッタ鍔部６１２ａのノズルシャッタバネ受け面とは反対側の面が、容器シール部材３３３の先端側の端面に接触して容器シール部材３３３を少し押し潰す。これにより、ノズルシャッタ鍔部６１２ａのノズルシャッタバネ受け面とは反対側の面がノズルシャッタ突き当てリブに突き当たることで、ノズルシャッタ部材６１２のトナー収容器３２に対する回転軸方向の相対的位置が固定される。トナー収容器３２がトナー補給装置６０の方向に更に移動すると、搬送ノズル６１１がさらにトナー収容器３２の内部側に挿入される。このとき、前記ノズルシャッタ突き当てリブに突き当たっていたノズルシャッタ部材６１２は、搬送ノズル６１１に対してノズル根元側に押し戻される。これにより、ノズルシャッタバネ６１３が縮み、ノズルシャッタ部材６１２の搬送ノズル６１１に対する相対的位置がノズル根元側に移動する。 この相対的位置の移動に伴い、ノズルシャッタ部材６１２に覆われていたノズル開口部６１０がトナーボトル３３内部で露出し、トナーボトル３３内と搬送ノズル６１１内とが連通する。

搬送ノズル６１１がノズル受入口３３１に挿入されている状態では、縮んだ状態の容器シャッタバネ３３６やノズルシャッタバネ６１３の付勢力によって、次のような力が作用する。すなわち、トナー補給装置６０に対してトナー収容器３２を押し戻す方向（図中矢印Ｑとは逆方向）の力である。しかし、トナー収容器３２をトナー補給装置６０に装着する際には、ロック用開口３３９に対してセットカバー６０８の容器ロック部材６０９を受け入れさせる位置まで、トナー収容器３２を前述の力に抗してトナー補給装置６０の方向に移動させる。これにより、容器シャッタバネ３３６及びノズルシャッタバネ６１３の付勢力と、ロック用開口３３９に対する容器ロック部材６０９の引っ掛かりとによって、トナー収容器３２のトナー補給装置６０に対する回転軸方向の位置決めがなされる。トナー収容器の回転軸方向の位置決めがなされた状態では、容器セット部６１５の内周面に、先端開口形成部３０５の外周面が摺動可能な状態で嵌合される。このため、回転軸に直交する平面方向におけるトナー収容器３２のトナー補給装置６０に対する位置決めがなされる。これにより、トナー収容器３２のトナー補給装置６０に対する装着が完了する。

トナー収容器３２の装着が完了した状態で、駆動モータ６０３を回転駆動させることにより、トナー収容器３２のトナーボトル３３と、搬送ノズル６１１内の搬送スクリュウ６１４が回転する。トナーボトル３３が回転することで、トナーボトル３３内のトナーは螺旋状突起３０２によって、トナーボトル３３の先端側に搬送される。この搬送によって汲み上げ部３０４に到達したトナーは、トナーボトル３３が回転することで汲み上げ部３０４によってノズル開口部６１０の上方まで持ち上げられる。ノズル開口部６１０の上方まで持ち上げられたトナーが、ノズル開口部６１０に落下することで、搬送ノズル６１１内にトナーが供給される。搬送ノズル６１１内に供給されたトナーは、搬送スクリュウ６１４によって搬送され、トナー落下搬送路６４を通ってサブホッパ６３に搬送される。なお、同図では、このときのトナーボトル３３内からトナー落下搬送路６４までのトナーの流れを図８中の矢印βで示している。図８のαは、先端開口形成部３０５が容器セット部６１５と摺動可能に接触して、トナー収容器３２のトナー補給装置６０に対する位置決めがなされる位置を示している。この位置は、摺動部と位置決め部との両方の機能を有する構成に限らず、摺動部また位置決め部の何れか一方の機能を有する構成であってもよい。

トナー収容器３２のノズル受入部材３３０は、ノズル受入口３３１とシャッタ支持開口部３３５ｂと容器シャッタ部材３３２とを有している。トナーボトル３３の開口部の位置に設けられたノズル受入口３３１は、粉体受け口であるノズル開口部６１０を具備する搬送ノズル６１１を受け入れる。また、シャッタ支持開口部３３５ｂは、少なくともその一部にトナーボトル３３内の粉体であるトナーをノズル開口部６１０へ供給する補給口として機能する。また、容器シャッタ部材３３２は、ノズル受入部材３３０に支持され、搬送ノズル６１１がノズル受入部材３３０に対して、挿入または抜き出す動作により、回転軸方向にスライド移動してノズル受入口３３１を開閉する開閉部材として機能する。このような構成により、トナー収容器３２は、搬送ノズル６１１が挿入されるまではノズル受入口３３１が閉じられた状態を維持し、トナー補給装置６０に装着される前の状態でのトナーの漏れや飛散を防止できる。

ノズル受入口３３１に搬送ノズル６１１が挿入され、搬送ノズル６１１に押された容器シャッタ部材３３２が容器奥側にスライド移動すると、シャッタ支持開口部３３５ｂ近傍に溜まっていたトナーが押しのけられる。このため、シャッタ支持開口部３３５ｂの周辺にノズル受入口３３１が形成された部分の搬送ノズル６１１が進入する空間を確保でき、シャッタ支持開口部３３５ｂからノズル受入口３３１へのトナーの供給を確実に行える。 このようにトナー収容器３２は、トナー補給装置６０に装着前の状態では、トナーボトル３３に収納されているトナーの漏れや飛散を防止しつつ、トナー補給装置６０に装着されたときには、確実にトナーボトル３３外にトナーを排出することができる。トナー収容器３２をトナー補給装置６０に装着したときには、容器シール部材３３３がノズルシャッタ鍔部６１２ａに押し潰される。これにより、ノズルシャッタ鍔部６１２ａが容器シール部材３３３に密着加圧された状態となり、トナー漏れを防止することができる。

［構成例１］
本構成例に係るトナー補給装置６０においては、トナーボトル回転時の駆動モータ６０３の負荷トルクの変動幅を測定して、トナーボトル３３内のトナーの残量を検知するトナー量検知を行う。以下に、トナー量検知の判別処理の手順、並びに、このトナー補給装置６０に適用されるトナーボトル３３について説明する。

図９に、駆動モータ６０３が駆動する際のモータ電流波形の一例を示す。なお、図中の破線のグラフは、トナーが５００［ｇ］入ったトナーボトル３３を駆動モータ６０３の駆動により回転させた際のモータ電流値の時間推移を示している。また、図中の実線のグラフは、トナーが７０［ｇ］入ったトナーボトル３３を駆動モータ６０３の駆動により回転させた際のモータ電流値の時間推移を示している。図９に示すように、駆動モータ６０３の駆動始まりモータ電流値が上がっていく区間１と、モータ電流値が定常状態になる区間２とがある。駆動モータ６０３のモータ電流値は、駆動モータ６０３が駆動する際の負荷トルクに応じて変動するように設定されているため、駆動モータ６０３のモータ電流値を測定することで、駆動モータ６０３のトルクを類推することができる。また、例えば、トナーボトル３３に入っているトナーの量が少ない（負荷トルクが小さい）と、前記区間１における電流値の立ち上がりが早くなり、前記区間２における定常状態のモータ電流値が低くなるといった特徴がある。

ここで、図９からも明らかなように、前記区間１におけるモータ電流値の立ち上がりの早さや、前記区間２におけるモータ電流値の大きさでも、トナーボトル３３内のトナー量を検知することが可能である。しかしながら、駆動モータ６０３自体の発熱や駆動モータ６０３の固体差により、前記区間１におけるモータ電流値の立ち上がりの早さ（立ち上げ時間）や、前記区間２における安定状態のモータ電流値の絶対値が、ばらついてしまう。具体的には、同じ重さのトナーボトル３３を回転させる場合でも、駆動モータ６０３の温度が低い場合と、駆動モータ６０３の温度が高い場合では、駆動モータ内部のコイル抵抗が変わる。そのため、駆動モータ６０３を回転させるのに必要な電流値がかわってしまう。これにより、同じ重さのトナーボトル３３を回転させるにも、必要なモータ電流値がかわってしまい、トナー量の検知誤差が大きくなるといった不具合が発生する。なお、駆動モータ６０３の温度が低くなるのは、使用環境が低い場合や、駆動モータ６０３の連続回転時間が短く駆動モータ６０３自体の発熱が低い場合などある。逆に、駆動モータ６０３の温度が高くなるのは、使用環境が高い場合や、駆動モータ６０３の連続回転時間が長く駆動モータ６０３自体の発熱が高い場合などである。

図１０は、トナーボトル３３を回転させる際のモータ電流波形の一例を示したグラフである。図１は、図１０に示すグラフの四角で囲った範囲におけるモータ電流波形の拡大図である。本構成例に係るトナー補給装置６０では、定常状態に達したモータ電流値の最大値と最小値との変動幅を測定し、トナーボトル３３内のトナー量を判断する。そのため、トナーボトル３３自体の相対的なモータ電流値の変動を測定するため、駆動モータ６０３の特性変動が起きてもトナー量の検知誤差を最低限に抑えることができる。

図１０に示すように、モータ電流波形が定常状態の中でも、図１に示すようにトナーボトル一回転周期でモータ電流値に変動が生じる。この変動は、トナーボトル３３を回転させた際のトナーボトル３３内におけるトナーの位置の偏りによって発生する。具体的には、図１１に示すように、トナーボトル無回転時は、トナーボトル３３内のトナーの粉面は画像形成装置の設置面に対してほぼ平行になっている。この状態から駆動モータ６０３により駆動をかけると、トナーボトル３３の内周面とトナーとの摩擦から、図１２に示すように、トナーボトル回転方向にトナーが持ち上がり、前記設置面に対してトナーの粉面が傾いた状態となる。その後、前記設置面に対してトナーの粉面がある角度以上になると、図１１に示すようなトナーの粉面が前記設置面に対してほぼ平行となる状態に戻る。このように、トナーボトル３３の回転に伴って、トナーボトル３３の内周面とトナーとの摩擦によりトナーボトル３３内におけるトナーの位置に偏りが生じることで、トナーボトル一回転周期でモータ電流値（駆動モータ６０３の負荷トルク）の変動が生じる。

また、前記定常状態におけるモータ電流値の最大値と最小値との変動幅は、トナーボトル３３内のトナー量に依存している。すなわち、トナーボトル３３内のトナー量が少ない場合におけるモータ電流値の変動幅Δｔは、トナー量が多い場合におけるモータ電流値の変動幅Δｓよりも小さくなる。よって、モータ電流値の変動幅が予め設定された閾値よりも小さくなったときに、トナーボトル３３内のトナー量が少なくなった旨を表示パネル１１１などに表示してユーザーに報知する。また、モータ電流値の変動幅が０になったときは、トナーボトル３３内にトナーが無い旨を表示パネル１１１などに表示してユーザーに報知する。これにより、駆動モータ６０３自体の発熱や環境による駆動モータ６０３のモータ電流値の変動が発生した場合や、駆動モータ６０３の固体差によるモータ電流値の変動が発生した場合でも、トナーボトル３３内のトナー量を精度良く検知することができる。

［構成例２］
トナーボトル３３を回転し続けることで、トナーの流動化が起り、トナーが液体のようになってしまい、トナーボトル３３の回転に伴ってトナーが持ち上がり難くなる場合がある。この場合、トナーボトル３３内に多量のトナーがあっても、駆動モータ６０３の負荷トルクの変動（モータ電流値の変動）が発生し難く、負荷トルクの変動幅（モータ電流値の変動幅）を用いてトナーボトル３３内のトナー量を検知するのが困難になるおそれがある。

図１３は、内周面に板状突起部３５ａ，３５ｂを設けたトナーボトル３３の軸線方向と直交する方向で切断した断面図である。図１４は、内周面に板状突起部３５ａ，３５ｂを設けたトナーボトル３３の軸線方向で切断した断面図である。本構成例においては、図１３に示すように、トナーボトル３３の内周面から突出するとともにトナーボトル軸線方向にわたって延在し、トナーボトル回転方向で対向する二つの板状突起部３５ａ，３５ｂを設けている。また、図１４に示すように、板状突起部３５ａ，３５ｂの前記内周面からの突出高さは、トナーボトル軸線方向にわたって同じであり、前記内周面に形成された螺旋状突起３０２による前記内周面の凹凸にならって、板状突起部３５ａ，３５ｂも凹凸している。これにより、トナーボトル３３の内周面に板状突起部３５ａ，３５ｂを設けても、螺旋状突起３０２によるトナーボトル３３の軸線方向後端側から先端側へのトナー搬送性を維持することができる。

そして、トナーボトル３３の回転に伴って、トナーボトル３３内のトナーを板状突起部３５ａ，３５ｂにより強制的に持ち上げ、ある所で板状突起部３５ａ，３５ｂからトナーが落下することで、トナーボトル３３内におけるトナーの偏りを擬似的に発生させる。これにより、トナーボトル３３内のトナーが液体のように流動化しても、トナーボトル一回転周期における駆動モータ６０３のモータ電流値の変動幅から、トナーボトル３３内のトナー量を検知することができる。

なお、トナーボトル３３の内周面に板状突起部を１個設けた場合は、トナーの粉面位置と前記突起の位置とが、ちょうど同じときに、トナーボトル一回転周期の間で駆動モータ６０３の負荷トルク変動が発生せず、トナー量の検知精度が低下するおそれがある。そのため、トナーボトル３３の内周面のトナーボトル回転方向で異なる位置に板状突起部を２個以上設けることで、前述のようなトナー量の検知不良が発生するのを抑制することができる。

［実施形態２］
本発明を適用した画像形成装置の他の実施形態について説明する。ここで、実施形態２に係るプリンタの基本的な構成は、実施形態１に係るプリンタの構成と同様なので、その説明は省略する。

図１５は、実施形態２に係るトナー補給装置６０の模式図である。図１６（ａ）は、トナーボトル３３を軸線方向後端側から見た図である。図１６（ｂ）は、トナーボトル３３が持ち上げられた状態を示すトナーボトル３３を軸線方向後端側から見た図。図１６（ｃ）は、トナーボトル３３が落下した状態を示すトナーボトル３３を軸線方向後端側から見た図。トナーボトル３３は、トナー補給装置６０に設けられた樹脂材料からなる２つのガイド部７４ａ，７４ｂに支持されており、ガイド部７４ａ，７４ｂに外周面がガイドされながらトナーボトル３３が回転する。また、図１５や図１６に示すように、トナーボトル３３の外周面におけるガイド部７４ａ，７４ｂに対応する位置に、断面が三角形の三角突起部３６が設けられている。この三角突起部３６は、頂点３６ｃを挟んで、トナーボトル回転方向下流側に位置する下流側傾斜面３６ａと、トナーボトル回転方向上流側に位置する上流側傾斜面３６ｂとを有している。下流側傾斜面３６ａは、トナーボトル外周面に対してトナーボトル回転方向下流側から上流側に向かうに連れて高さが高くなるように傾斜している。上流側傾斜面３６ｂは、トナーボトル外周面に対してトナーボトル回転方向下流側から上流側に向かうに連れて高さが低くなるように傾斜している。

そして、例えば、図１６（ａ）に示す位置からトナーボトル３３が回転し、三角突起部３６の下流側傾斜面３６ａがガイド部７４ｂを通過するときには、図１６（ｂ）に示すように、トナーボトル３３が三角突起部３６の高さ分だけ持ち上がる。その後、図１６（ｃ）に示すように、三角突起部３６の下流側傾斜面３６ａがガイド部７４ｂを通過し終え頂点３６ｃがガイド部７４ｂを抜けると、持ち上げられていたトナーボトル３３が落下し、外周面がガイド部７４ａ，７４ｂで支持される元の位置に戻る。この際、トナーボトル３３とガイド部７４ａ，７４ｂとが衝突して、トナーボトル３３に振動が与えられる。そして、さらにトナーボトル３３が回転し、三角突起部３６の下流側傾斜面３６ａがガイド部７４ａを通過するときに、三角突起部３６の高さ分だけトナーボトル３３が持ち上がる。その後、三角突起部３６の下流側傾斜面３６ａがガイド部７４ｂを通過し終え頂点３６ｃがガイド部７４ａを抜けると、持ち上げられていたトナーボトル３３が落下し、外周面がガイド部７４ａ，７４ｂで支持される元の位置に戻る。この際、トナーボトル３３とガイド部７４ａ，７４ｂとが衝突して、トナーボトル３３に振動が与えられる。

このような三角突起部３６とガイド部７４ａ，７４ｂとによるトナーボトル３３の持ち上げと落下の動作は、トナーボトル３３の内壁に付着したトナーを振動によって振るい落とし、トナーボトル３３内のトナーを無駄無く使い切るために行っている。

図１７は、トナーボトル３３を回転させる際のモータ電流波形の一例を示したグラフである。トナーボトル３３の回転動作で駆動モータ６０３のモータ電流値は、図１７に示すグラフのようになる。本実施形態で使用する駆動モータ６０３は、ＤＣブラシモータであって駆動トルクとモータ電流値との間に比例関係がある。したがって、モータ電流値を計測すれば駆動モータ６０３の駆動トルクを把握することができる。

図１８に、図１７に示すグラフの四角で囲った範囲Ａにおける、三角突起部３６とガイド部７４ａ，７４ｂとによりトナーボトル３３が振動したときのモータ電流波形の拡大図を示す。トナーボトル３３の回転に伴って、ガイド部７４ａ，７４ｂを三角突起部３６が通過し、持ち上げられたトナーボトル３３が落下したときの振動により、駆動モータ６０３のモータ電流値は、図１８に示すように変動する。このときのモータ電流波形の最大変動幅をＳとすると、トナーボトル３３内のトナー量が多いときは、トナー量が少ないときに比べて最大変動幅Ｓは大きくなる。また、トナーボトル３３内のトナー量が多いときのほうが、トナー量が少ないときに比べてモータ電流波形の振幅変動の収束も速い。

そして、本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、前記最大変動幅Ｓは、トナーボトル３３内のトナー量により変化し、図１９に示すように、トナーボトル３３内のトナー量（トナー重量）と、モータ電流波形の最大変動幅Ｓとは、比例関係になっていることが分かった。そのため、トナーボトル３３内のトナー量（トナー重量Ｍ）とモータ電流値の最大変動幅Ｓとの関係を示す直線の傾きａと、トナー満充填時のモータ電流値の最大変動幅ｆと、トナーボトル３３が空のときのモータ電流値の変動幅ｅを予め求めておく。これにより、モータ電流値の最大変動幅Ｓの値が分かれば、そのときのトナーボトル３３内におけるトナー量を、図１９に示す直線のグラフを表す式（Ｓ＝ａＭ＋ｅ）から求めることができる。なお、モータ電流値の変動幅Ｓは小さい値のため、トナー量検知の際に、トナーボトル二回転から五回転分の変動幅Ｓの平均値を用いることで、トナー量の検知誤差が少なくなり好ましい。

また、駆動モータ６０３の駆動トルク（モータ電流値）は、駆動モータ６０３自身の経時劣化や、トナーボトル３３に駆動を伝達する駆動装置等の劣化等により、トナーボトル３３内のトナー量が同じでも変化する可能性がある。そのため、トナー補給装置６０に新しいトナーボトル３３がセットされるごとに、トナー満載時における変動幅Ｓの初期値（図１９における値ｆ）を更新することで、トナー量の測定精度を維持することができる。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
トナーなどの粉体を収納するトナーボトル３３などの粉体収納容器と、前記粉体収納容器を回転させる駆動モータ６０３などの駆動モータとを備え、前記粉体収納容器を回転させて該粉体収納容器内の粉体を排出し現像装置７などの補給先に補給するトナー補給装置６０などの粉体補給装置において、粉体収納容器の一回転周期における駆動モータの負荷トルクに関する値の変動幅を取得する制御部１００などの変動幅取得手段と、前記変動幅に基づいて、前記粉体収納容器内の粉体量を検知する制御部１００などの粉体量検知手段とを有する。
本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、粉体収納容器の一回転周期で駆動モータの負荷トルクに変動が生じ、その変動の幅が、粉体収納容器内の粉体量が多いほど大きくなり、粉体量が少ないほど小さくなることがわかった。そして、粉体収納容器内の粉体量と、前記負荷トルクの変動幅とは、比例関係にあることを見出した。
（態様Ａ）においては、変動幅取得手段が取得した、粉体収納容器の一回転周期における駆動モータの負荷トルクに関する値の変動幅に基づいて、粉体量検知手段により粉体収納容器内の粉体量を検知することができる。これにより、粉体収納容器内の粉体量を検知するために圧電素子などからなる粉体検知センサを設ける必要がないので、その分、低コスト化を図ることが可能となる。よって、低コスト化を図りつつ、粉体収納容器内の粉体量を検知することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記変動幅取得手段は、前記駆動モータの回転速度が所定速度に達してから前記変動幅を取得する。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体量の検知精度を高めることができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、前記粉体収納容器の一回転周期における前記負荷トルクに関する値の最大値と最小値との差を前記変動幅とする。これによれば、上記実施形態について説明したように、駆動モータの特性変動が起きても検知誤差を最低限に抑えることができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）のいずれかにおいて、前記粉体収納容器の内周面に該内周面から突出した突起部を設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体収納容器内の粉体が液体のように流動化しても、前記変動幅に基づいて粉体量を検知することができる。
（態様Ｅ）
（態様Ｄ）において、前記内周面の粉体収納容器回転方向で異なる位置に、前記突起部を２つ以上設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体量の検知不良が発生するのを抑制することができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかにおいて、前記粉体量検知手段の検知結果に基づいて、前記粉体収納容器の中に粉体が無い場合に、該粉体収納容器の交換を促す表示を行う表示手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ユーザーに粉体収納容器の交換を促すことができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかにおいて、前記粉体量検知手段の検知結果に基づいて、前記粉体収納容器の中の粉体が所定量よりも少ない場合に、該粉体収納容器の交換を促す表示を行う表示手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、ユーザーに粉体収納容器の交換を促すことができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｇ）のいずれかにおいて、前記粉体収納容器の回転中に該粉体収納容器に衝撃を与えて振動させる振動手段を有しており、前記振動手段によって前記粉体収納容器を振動させたときの前記変動幅に基づいて、前記粉体量検知手段が前記粉体収納容器内の粉体量を検知する。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体量を精度良く検知することができる。
（態様Ｉ）
（態様Ｈ）において、前記振動手段は、前記粉体収納容器の外壁面と接触して該粉体収納容器の回転をガイドしながら該粉体収納容器を支持する支持部材と、前記粉体収納容器の前記外壁面における前記支持部材に対応する位置に設けられた突起部とで構成される。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体収納容器の内壁に付着した粉体を振動によって振るい落とし、粉体収納容器内の粉体を無駄無く使い切るための構成を、粉体量の検知に流用することができる。
（態様Ｊ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｉ）のいずれかにおいて、新しい粉体収納容器がセットとされたときに、前記粉体量検知手段が粉体量の検知に用いる前記変動幅の初期値を更新する。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体量の検知精度を維持することができる。
（態様Ｋ）
（態様Ｊ）において、前記初期値は、前記粉体収納容器内に粉体が満杯に充填された状態における前記変動幅である。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体量の検知精度を維持することができる。
（態様Ｌ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｋ）のいずれかにおいて、前記変動幅取得手段が取得した複数の前記変動幅の平均値を、前記粉体量検知手段による粉体量検知に用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体量の検知誤差を少なくすることができる。
（態様Ｍ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｌ）のいずれかにおいて、前記駆動モータに電流を供給する電流供給手段を有しており、前記負荷トルクに関する情報がモータ電流値である。これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体収納容器の一回転周期における駆動モーのモータ電流値の変動幅から、粉体収納容器内の粉体量を検知することができる。
（態様Ｎ）
感光体３などの像担持体と、現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像装置７などの現像手段と、前記現像手段で使用される現像剤を収容するトナーボトル３３などの現像剤収納容器と、前記現像剤収納容器内の現像剤を前記現像手段に補給するトナー補給装置６０などの現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、前記現像剤補給手段として、（態様Ａ）乃至（態様Ｍ）のいずれか一記載の粉体補給装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、コストを抑えつつ、粉体収納容器内の粉体量を検知することができる。

１ プロセスユニット
２ 感光体ユニット
３ 感光体
４ ドラムクリーニング装置
５ 帯電装置
６ 帯電ローラ
７ 現像装置
８ 第一現像剤搬送スクリュウ
９ 第一剤収容室
１０ トナー濃度センサ
１１ 第二現像剤搬送スクリュウ
１２ 現像ロール
１３ ドクターブレード
１４ 第二剤収容室
１５ 現像スリーブ
１６ マグネットローラ
１７ トナー補給口
１８ 連通口
１９ 連通口
２０ 光書込ユニット
２１ ポリゴンミラー
２２ 第一給紙カセット
２２ａ 第一給紙ローラ
２３ 第二給紙カセット
２３ａ 第二給紙ローラ
２４ 給紙路
２５ 搬送ローラ対
２６ レジストローラ対
３２ トナー収容器
３３ トナーボトル
３４ 容器先端カバー
３４ｂ 色非互換リブ
３５ａ 板状突起部
３５ｂ 板状突起部
３６ 三角突起部
３６ａ 下流側傾斜面
３６ｂ 上流側傾斜面
３６ｃ 頂点
４０ 転写ユニット
４１ 中間転写ベルト
４５ 一次転写ローラ
４６ 二次転写バックアップローラ
４７ 駆動ローラ
４９ テンションローラ
５０ 二次転写ローラ
６０ トナー補給装置
６３ サブホッパ
６４ トナー落下搬送路
７０ 収容器搭載部
７１ 挿入口形成部
７２ 容器受部
７３ 先端受部
７４ａ ガイド部
７４ｂ ガイド部
８０ 定着装置
８１ 加圧加熱ローラ
８２ 定着ベルトユニット
８３ 加熱ローラ
８４ 定着ベルト
８５ テンションローラ
８６ 駆動ローラ
８７ 排紙ローラ対
８８ スタック部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ ＲＯＭ
１１１ 表示パネル
１２０ 電源部
１８０ 駆動機構
１８１ａ 収容器側駆動機構部
１８１ｂ サブホッパ側駆動機構部
３０１ 容器回転ギヤ
３０２ 螺旋状突起
３０３ 把手部
３０４ 汲み上げ部
３０５ 先端開口形成部
３３０ ノズル受入部材
３３１ ノズル受入口
３３２ 容器シャッタ部材
３３３ 容器シール部材
３３５ｂ シャッタ支持開口部
３３６ 容器シャッタバネ
３３９ ロック用開口
６０１ 容器駆動出力ギヤ
６０２ フレーム
６０３ 駆動モータ
６０３ａ ウォームギヤ
６０４ 駆動伝達ギヤ
６０５ 搬送スクリュウギヤ
６０７ ノズルホルダ
６０８ セットカバー
６０９ 容器ロック部材
６１０ ノズル開口部
６１１ 搬送ノズル
６１１ａ ノズル先端部
６１２ ノズルシャッタ部材
６１２ａ ノズルシャッタ鍔部
６１２ｂ ノズルシャッタ筒状部
６１３ ノズルシャッタバネ
６１４ 搬送スクリュウ
６１５ 容器セット部
７００ ＩＤチップ

特開２０１４−２３５３３９号公報

Claims (14)

1. 粉体を収納する粉体収納容器と、
   前記粉体収納容器を回転させる駆動モータとを備え、
   前記粉体収納容器を回転させて該粉体収納容器内の粉体を排出し補給先に補給する粉体補給装置において、
   前記粉体収納容器の一回転周期における前記駆動モータの負荷トルクに関する値の変動幅を取得する変動幅取得手段と、
   前記変動幅に基づいて、前記粉体収納容器内の粉体量を検知する粉体量検知手段とを有することを特徴とする粉体補給装置。
2. 請求項１に記載の粉体補給装置において、
   前記変動幅取得手段は、前記駆動モータの回転速度が所定速度に達してから前記変動幅を取得することを特徴とする粉体補給装置。
3. 請求項１または２に記載の粉体補給装置において、
   前記粉体収納容器の一回転周期における前記負荷トルクに関する値の最大値と最小値との差を前記変動幅とすることを特徴とする粉体補給装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一記載の粉体補給装置において、
   前記粉体収納容器の内周面に該内周面から突出した突起部を設けたことを特徴とする粉体補給装置。
5. 請求項４に記載の粉体補給装置において、
   前記内周面の粉体収納容器回転方向で異なる位置に、前記突起部を２つ以上設けたことを特徴とする粉体補給装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一記載の粉体補給装置において、
   前記粉体量検知手段の検知結果に基づいて、前記粉体収納容器の中に粉体が無い場合に、該粉体収納容器の交換を促す表示を行う表示手段を有することを特徴とする粉体補給装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか一記載の粉体補給装置において、
   前記粉体量検知手段の検知結果に基づいて、前記粉体収納容器の中の粉体が所定量よりも少ない場合に、該粉体収納容器の交換を促す表示を行う表示手段を有することを特徴とする粉体補給装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一記載の粉体補給装置において、
   前記粉体収納容器の回転中に該粉体収納容器に衝撃を与えて振動させる振動手段を有しており、
   前記振動手段によって前記粉体収納容器を振動させたときの前記変動幅に基づいて、前記粉体量検知手段が前記粉体収納容器内の粉体量を検知することを特徴とする粉体補給装置。
9. 請求項８に記載の粉体補給装置において、
   前記振動手段は、前記粉体収納容器の外壁面と接触して該粉体収納容器の回転をガイドしながら該粉体収納容器を支持する支持部材と、前記粉体収納容器の前記外壁面における前記支持部材に対応する位置に設けられた突起部とで構成されることを特徴とする粉体補給装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一記載の粉体補給装置において、
    新しい粉体収納容器がセットとされたときに、前記粉体量検知手段が粉体量の検知に用いる前記変動幅の初期値を更新すること特徴とする粉体補給装置。
11. 請求項１０に記載の粉体補給装置において、
    前記初期値は、前記粉体収納容器内に粉体が満杯に充填された状態における前記変動幅であることを特徴とする粉体補給装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一記載の粉体補給装置において、
    前記変動幅取得手段が取得した複数の前記変動幅の平均値を、前記粉体量検知手段による粉体量検知に用いることを特徴とする粉体補給装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一記載の粉体補給装置において、
    前記駆動モータに電流を供給する電流供給手段を有しており、
    前記負荷トルクに関する情報がモータ電流値であることを特徴とする粉体補給装置。
14. 像担持体と、
    現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像手段と、
    前記現像手段で使用される現像剤を収容する現像剤収納容器と、
    前記現像剤収納容器内の現像剤を前記現像手段に補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置において、
    前記現像剤補給手段として、請求項１乃至１３のいずれか一記載の粉体補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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