JP7271187B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー容器を装着可能な画像形成装置に関する。

従来、トナーを収容するトナー容器を装着可能な電子写真方式や静電記録方式などの画像形成装置において、トナー容器内のトナーを、収容部（ホッパと称する）を介して現像器に補給する画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、ホッパ内のトナーが不足すると、装着されたトナー容器を回転させることによりホッパへトナーを供給する。これにより、ホッパには、現像器で現像に用いられるトナーが収容される。その際、トナー容器が回転しているか否かは回転センサによって監視される。トナー容器の回転が検知できなくなると、異常メッセージが画面上に表示される。しかし、トナー容器の回転が検知されない原因は多岐に亘るため、原因の特定に時間がかかる。

電源基板やモータが正常に動作していることが保証されていると仮定すれば、回転センサがトナー容器の回転を検知できなくなる主な原因として、回転センサ自身の故障と、トナー容器の装着不良等によるトナー容器の回転不良とが考えられる。例えば、トナー容器が装着不良を起こしている場合、ギアの負荷が重くなることでトナー容器の回転が不適切になるかまたは回転不能になる。近年、ユニット数が増加していることから、不良原因に応じて交換するべきユニットを迅速に且つ的確に特定できれば、ダウンタイムの低減に繋がる。

特許文献１は、トナー容器を回転させるボトルモータに電流検知回路を設け、ボトルモータに流れる電流値からトナー容器の過負荷（負荷重）が発生しているかどうかを判定している。特許文献１は、過負荷と判定した場合は、トナーボトルの装着不良と判定し、トナー容器の再装着を促すことで、ダウンタイムを低減している。

特開２００９－１５１１８０号公報

しかしながら、特許文献１では、ボトルモータに専用の電流検知回路を設ける必要があるため、構成が複雑化し、コスト面でも不利であるという問題があった。

本発明は、駆動負荷を検知する構成を設けることなく、トナー容器の回転を検知する検知手段の不良とトナー容器の回転不良のいずれが発生したかを判定することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、感光体と、静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記感光体に形成された前記静電潜像を現像する現像手段と、トナーを収容するトナー容器を装着可能な装着部と、前記装着部に装着されたトナー容器を回転駆動することで、前記トナー容器からトナーを排出させる駆動手段と、前記装着部に装着されたトナー容器から排出されたトナーを収容する収容部と、前記収容部に収容されたトナーを前記現像手段へ補給する補給手段と、前記装着部に装着されたトナー容器の回転を検知する第１の検知手段と、前記収容部に収容されたトナーの有無を検知する第２の検知手段と、前記第１の検知手段の不良かまたは前記トナー容器の回転不良のいずれが発生したかを判定する判定手段と、前記装着部に装着されたトナー容器内のトナー残量を取得する取得手段と、を有し、前記判定手段は、前記駆動手段による前記装着部に装着されたトナー容器の回転が指示されたにもかかわらず前記第１の検知手段の検知結果が前記トナー容器が回転していないことを示した場合、前記取得手段により取得された前記トナー残量が補給必要量以上で、且つ、前記第２の検知手段の検知結果がトナー有りを示すならば前記第１の検知手段の不良と判定し、前記判定手段は、前記駆動手段による前記装着部に装着されたトナー容器の回転が指示されたにもかかわらず前記第１の検知手段の検知結果が前記トナー容器が回転していないことを示した場合、前記取得手段により取得された前記トナー残量が前記補給必要量以上で、且つ、前記第２の検知手段の検知結果がトナー無しを示すならば前記トナー容器の回転不良と判定することを特徴とする。

本発明によれば、駆動負荷を検知する構成を設けることなく、トナー容器の回転を検知する検知手段の不良とトナー容器の回転不良のいずれが発生したかを判定することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 画像形成装置の制御ブロック図である。 トナーボトルの外観図、Ｆ１方向から見た図である。 トナー補給部の構成を示す模式図である。 トナー搬送路内及び現像器内のトナーを検知する様子を示す概念図、センサ出力値とトナー量との関係を示す図である。 トナーボトルからホッパへのトナー補給シーケンス、ホッパから現像器へのトナー補給シーケンスの各タイミングチャートである。 トナーボトルからホッパへのトナー補給時における、各センサの出力変化とボトルモータの動作状態を示すタイミングチャートである。 ボトル駆動処理のフローチャートである。 ホッパ内のトナー量監視処理のフローチャートである。 異常判定処理のフローチャートである。 異常を報知する表示例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置１００は、シートへの画像形成を行うプリンタユニット１０１と、原稿の画像の読み取りを行うリーダユニット１０２と、読み取り対象となる原稿の搬送を行うＡＤＦユニット１０３とを有する。なお、シートは、記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙等と称されてもよい。

プリンタユニット１０１において、給紙カセット１１０に収納された記録紙Ｐは、ピックアップローラ１１１、給紙ローラ１１２及びリタードローラ１１３によって、１枚ずつ搬送路に給紙される。給紙カセット１１０から給紙された記録紙Ｐは、給紙部搬送ローラ１１４によって搬送路を搬送される。記録紙Ｐは、レジストレーションローラ対１１５の位置に達すると、停止しているレジストレーションローラ対１１５によって斜行補正が行われる。その後、レジストレーションローラ対１１５の回転が開始されることで、記録紙Ｐは、感光ドラム（感光体）１３１と転写ローラ１３３との間の転写ニップ部へ搬送される。

プリンタユニット１０１において、レーザスキャナユニット１２０、感光ドラム１３１、帯電ローラ１３２、転写ローラ１３３及び現像器１４０は、記録紙Ｐへ画像を形成する画像形成部を構成する。画像形成部では、回転駆動される感光ドラム１３１の外周面が、帯電ローラ１３２の作用によって所定の極性の電位に一様に帯電される。レーザスキャナユニット１２０は、帯電された感光ドラム１３１を光ビーム（レーザ光）によって露光する露光手段である。具体的には、レーザスキャナユニット１２０は、画像情報（時系列のデジタル画素信号）に応じて変調されたレーザ光Ｌを出力し、帯電された感光ドラム１３１をレーザ光Ｌで走査することで、感光ドラム１３１上に静電潜像を形成する。レーザスキャナユニット１２０は、リーダユニット１０２によって原稿の画像を読み取って得られた画像データ（画像情報）、またはパーソナルコンピュータ等の外部装置からネットワークを介して受信した画像データに基づいてレーザ光Ｌを出力する。

現像器１４０は、現像ローラ１４１を含み、トナー補給部１５０から供給（補給）されるトナーを用いて感光ドラム１３１上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。そのため、画像データに応じたトナーが現像器１４０から排出される。感光ドラム１３１上に形成されたトナー画像は、感光ドラム１３１の回転に伴って、転写ニップ部へ移動する。感光ドラム１３１と逆極性の転写バイアスが転写ローラ１３３に印加されることで、感光ドラム１３１上のトナー画像は転写ニップ部において記録紙Ｐの表面に転写される。

画像形成部においてトナー画像が転写された記録紙Ｐは、定着器１６０内へ搬送される。定着器１６０は、定着ヒータ及び加圧ローラによって熱及び圧力を記録紙Ｐに加えることで、記録紙Ｐ上のトナー画像を記録紙Ｐに定着させる。このようにして画像が形成された記録紙Ｐは、定着器１６０の通過後、排紙ローラ１７０によって装置外部の排紙トレイ１７１へ排出される。

また、記録紙Ｐへ両面印刷が行われる場合には、第１面に対する画像形成が終了した記録紙Ｐは、反転フラッパ１８１の位置を通過後、排紙ローラ１７０によって逆方向に搬送され、反転フラッパ１８１によって反転搬送路１８０へ導かれる。反転搬送路１８０に導かれた記録紙Ｐは、反転部搬送ローラ１８２，１８３によって、再びレジストレーションローラ対１１５の位置へ搬送される。その際、記録紙Ｐは、第１面に対する画像形成時に対して、第１面及び第２面が反転した状態となっている。その後、記録紙Ｐは、第１面に対する上述の画像形成と同様に、第２面に対する画像形成が行われた後、排紙トレイ１７１へ排出される。トナー補給部１５０はトナーボトルＴを備える。

図２は、画像形成装置１００の制御ブロック図である。画像形成装置１００は、ＣＰＵ４００、ＲＯＭ４０１、ＲＡＭ４０２、タイマ２９１、ＵＩ（ユーザインターフェイス）４０３、操作部３００を備えている。

ＲＯＭ４０１には、画像形成装置１００全体を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ４０２は、ＣＰＵ４００の作業領域として使用されるとともに、画像データ等の種々のデータを一時的に格納するために使用される揮発性の記憶デバイス（メモリ）である。ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０１に格納された制御プログラムをＲＡＭ４０２に読み出して実行することによって、画像形成装置１００全体を制御する。ＣＰＵ４００は、ボトルモータ２０１及び搬送路モータ２１１の動作を制御することで、トナー補給部１５０の動作を制御する。トナー補給部１５０内にはボトル回転センサ２０２（第１の検知手段）、ホッパ内トナーセンサ２１７（第２の検知手段）、搬送路内回転センサ２１３、および、現像器１４０内トナーセンサ２２１が設けられる。ＣＰＵ４００には、これらのセンサ２０２、２１７、２１３、２２１からそれぞれ出力される信号が入力される。

図３（ａ）は、トナーボトルＴの外観図である。トナーボトルＴは、図４で説明するように、トナー補給部１５０の装着部２２０に装着されて使用される。トナーボトルＴは、装着部２２０に対して着脱可能であり、ユーザやサービスマンによって交換される。トナーボトルＴは、現像器１４０で現像に用いられるトナーを収容するトナー容器である。

図３（ａ）に示すように、トナーボトルＴは、キャップ部２０３、トナーを収容するボトル内収容部２０７、ボトルモータ２０１からの回転駆動力が伝達される駆動伝達部２０６、トナーを排出する排出口（不図示）を備える。

図３（ｂ）、（ｃ）は、トナーボトルＴを図３（ａ）のＦ１方向から見た図である。ボトル回転センサ２０２は、図示しない発光部と受光部とを備えた光学センサであり、受光部の受光量に応じた信号を出力する。ボトル側面２０４には、回転を検知するための凸形状部分２０４ａと凹形状部分２０４ｂとでなる凹凸形状が形成される。ボトル回転センサ２０２は、センサフラグ２０９によって発光部から受光部への光を遮られるかどうかによって、トナーボトルＴの回転を検知する。センサフラグ２０９はフラグ軸２０８を中心に回転可能である。

トナーボトルＴが図３（ｂ）、（ｃ）の時計回りに回転し、凸形状部分２０４ａがセンサフラグ２０９に接触し始めると、センサフラグ２０９がフラグ軸２０８を中心としてＲ１方向に回転する。そして、センサフラグ２０９がボトル回転センサ２０２の発光部と受光部との光路を遮ると（図３（ｂ））、受光部の受光量は閾値未満に低下する。一方、トナーボトルＴが時計回りにさらに回転し、凹形状部分２０４ｂがセンサフラグ２０９に接触し始めると、センサフラグ２０９がフラグ軸２０８を中心としてＲ２方向に回転する。そして、センサフラグ２０９がボトル回転センサ２０２の発光部と受光部との光路から外れると（図３（ｃ））、受光部の受光量は閾値以上となる。

ボトル回転センサ２０２の受光部の受光量が閾値未満であれば、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の出力がローレベルの信号であると認識する（図３（ｂ））。ボトル回転センサ２０２の受光部の受光量が閾値以上であれば、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の出力がハイレベルの信号であると認識する（図３（ｃ））。言い換えれば、ボトル回転センサ２０２は、トナーボトルＴの回転に応じて出力値をハイレベル（ＯＮ）とローレベル（ＯＦＦ）の２値に変化させる。なお、トナーボトルＴの回転を検知する構成は、ボトル回転センサ２０２のような光学式のセンサに限定されない。

図４は、トナー補給部１５０の構成を示す模式図である。トナー補給部１５０は、装着部２２０、トナーボトルＴ、ボトルモータ２０１、ホッパ２１６、トナー搬送路２１０、スクリュー２１２および搬送路モータ２１１を備える。トナー補給部１５０の装着部２２０には、トナーが予め充填されたトナーボトルＴがユーザ等によって装着可能である。収容部としてのホッパ２１６は、トナーボトルＴから排出されたトナーを一時的に蓄積することでバッファ部の役割を果たす。トナー搬送路２１０内には補給手段としてのスクリュー２１２が設けられる。トナー搬送路２１０は、ホッパ２１６と現像器１４０との間に設けられ、回転することで、ホッパ２１６に蓄積されたトナーを現像器１４０へ搬送する。

ホッパ２１６内には、ホッパ２１６内のトナーの有無を検知するホッパ内トナーセンサ２１７が設けられる。ＣＰＵ４００は、ホッパ２１６内において、ホッパ内トナーセンサ２１７が設置された界面までトナーを蓄積するようにトナーボトルＴを制御する。ホッパ内トナーセンサ２１７によるトナー有無の検知方法の詳細については図５で後述する。トナーボトルＴの駆動伝達部２０６（図３（ａ））は、駆動ギア列２１４を介してボトルモータ２０１と接続されており、ボトルモータ２０１から回転駆動力を与えられる。駆動手段としてのボトルモータ２０１が駆動伝達部２０６を回転駆動することで、トナーボトルＴは図４の矢印Ａ方向に回転する。トナーボトルＴが回転することで、トナーボトルＴの内部からトナーが排出されてホッパ２１６内へ流入する。ホッパ２１６に蓄積されたトナーはトナー搬送路２１０へ流入する。

トナー搬送路２１０内のスクリュー２１２の回転軸は、駆動ギア列（不図示）を介して搬送路モータ２１１と接続されている。搬送路モータ２１１から駆動ギア列を介してスクリュー２１２に回転駆動力が与えられる。スクリュー２１２は回転することで、トナー搬送路２１０内に流入したトナーを一方向（図４において左から右）へ搬送する。トナー搬送路２１０を通じて搬送されたトナーは、トナー搬送路２１０の端部において現像器１４０へ補給される。また、トナー搬送路２１０内にはスクリュー２１２の回転動作を検知する搬送路内回転センサ２１３が設けられている。搬送路内回転センサ２１３の出力から、ＣＰＵ４００は、スクリュー２１２が正常に回転しているかどうかを判定する。現像器１４０の内部には、現像器１４０内のトナーの有無を検知するための現像器内トナーセンサ２２１が備えられている。

図５（ａ）～（ｃ）は、トナー搬送路２１０内及び現像器１４０内のトナーを、ホッパ内トナーセンサ２１７及び現像器内トナーセンサ２２１が検知する様子を示す概念図である。図５（ｄ）は、各センサに所定の電圧を印加した場合のセンサ出力値とトナー量との関係を示す図である。

ホッパ内トナーセンサ２１７及び現像器内トナーセンサ２２１はいずれも透磁率センサである。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、磁性体を含むトナーの量が少ない状態、普通の状態、多い状態を模式的に示している。ホッパ内トナーセンサ２１７及び現像器内トナーセンサ２２１に対し、所定の電圧を印加すると、図５（ｄ）に示すように、トナー量の増加に比例して各センサ出力値が増加する。

また、ＣＰＵ４００は、トナーセンサ２１７、２２１のそれぞれの用途に応じて、センサ出力値を用いた制御パラメータを変えている。例えば、現像器１４０内のトナー濃度は一定に保つ必要があるため、ＣＰＵ４００は現像器内トナーセンサ２２１のセンサ出力値をそのまま制御パラメータとして使用している。一方、ホッパ２１６の内部に第１の所定量のトナーを蓄積するためにはトナー有無のみ判断できれば良い。そこでＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力を二値化閾値と比較し、出力値が二値化閾値以上の場合は、トナー有りを示す信号（ＯＮ）を検知結果として取得する。一方、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力が二値化閾値を下回る場合は、トナー無しを示す信号（ＯＦＦ）を検知結果として取得する。言い換えると、トナーセンサ２１７の出力は、ホッパ２１６内のトナー量が第１の所定量以上であるとＯＮとなり、ホッパ２１６内のトナー量が第１の所定量未満になるとＯＦＦとなる。第１の所定量は、トナーセンサ２１７の設置位置（界面）に対応する。ＣＰＵ４００は、トナーセンサ２１７の検知結果を制御パラメータとして使用する。

ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７及び現像器内トナーセンサ２２１からの出力信号を例えば１００ｍｓｅｃ間隔でモニタリングすることで、ホッパ２１６内のトナー有無、現像器１４０内のトナー濃度を取得する。なお、上記したトナー有無の判定手法は一例であり、ピエゾセンサを使ってトナーの有無を検知する構成を採用してもよい。なお、ホッパ内トナーセンサ２１７は、ホッパ２１６内のトナーの有無を検知できる構成に限定されず、トナーの量に応じた値を出力する構成であってもよい。

次に、図６を用いて、トナーボトルＴからホッパ２１６へのトナー補給、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給に関する各シーケンスについて説明する。図６（ａ）は、トナーボトルＴからホッパ２１６へのトナー補給シーケンスのタイミングチャートである。

画像形成動作中には、画像データに応じたトナーが現像器１４０から排出される。それにより現像器１４０内のトナー濃度が薄くなってくると、トナー搬送路２１０（図４）を介してホッパ２１６から現像器１４０へとトナーが補給される。ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給が繰り返されると、やがて、ホッパ２１６内のホッパ内トナーセンサ２１７により、ホッパ２１６内にトナーが無いと判定される。ホッパ２１６内にトナーが無いと判定されると、ＣＰＵ４００は、ボトルモータ２０１を制御してトナーボトルＴを回転させる。これによって、トナーボトルＴからホッパ２１６へトナーが補給される。そして、やがてホッパ内トナーセンサ２１７により、ホッパ２１６内にトナーが有ると判定される。従って、ＣＰＵ４００は、現像器１４０内のトナー濃度が一定に保たれるようにすると共に、ホッパ２１６内のトナーが一定量保たれるように制御する。

ところで、トナーボトルＴ内の（トナー容器内の）トナーの量が第２の所定量未満となると、トナーボトルＴを回転させてもホッパ２１６内にトナーが補給されない。そのため、図６（ａ）に示すように、トナーボトルＴを一定の時間、回転させてもホッパ内トナーセンサ２１７がトナー有りを検知（トナー有りを示す検知結果を出力）しないため、ＣＰＵ４００は、トナーボトルＴが空（トナー無し）となった判定する。トナーボトルＴが空となったとは、トナーボトルＴ内のトナーの量が第２の所定量未満となったことを意味する。なお、トナーボトルＴが空であると判定されても、ホッパ２１６内のトナーが残っていれば、画像形成動作は継続可能である。

ここで、トナーボトルＴの装着部２２０への装着不良等によって、トナーボトルＴの回転負荷が過大になる（負荷重になる）ことで、適切に回転できない状態（以下、回転不良と呼ぶ）になる場合がある。この場合、判定手段としてのＣＰＵ４００は、トナーボトルＴが回転しないと判定すると、異常診断シーケンス（後述する図１０の異常判定処理）を実行した後に、診断結果に応じたエラー表示をＵＩ４０３で行い、画像形成動作を停止させる。また、ボトル回転センサ２０２の故障によって、ボトル回転センサ２０２がＯＮエッジを検出できなくなる場合がある。この場合、トナーボトルＴは実際には回転していたとしても、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の検知結果から、トナーボトルＴが回転していないと判定する。そのため、ＣＰＵ４００は、上記した異常診断シーケンスを実行する。なお、トナーボトルＴの回転不良は、装着不良に限らず、ポンプ部の詰まり等によって生じる場合もある。

図６（ｂ）は、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給シーケンスのタイミングチャートである。通常、現像器１４０内のトナー濃度は、ＣＰＵ４００によって、図６（ｂ）に示したように一定の目標濃度になるように制御される。画像形成動作中に画像データに応じたトナーが現像器１４０から排出されると、トナー濃度が低下していく。現像器１４０内のトナー濃度を目標濃度に一定に保つために、ＣＰＵ４００は、現像器内トナーセンサ２２１の出力値を監視する。そしてＣＰＵ４００は、トナー濃度が補給閾値を下回った場合（位置Ａ、Ｃ）に、搬送路モータ２１１を制御してスクリュー２１２を回転させる。その後、トナー濃度が目標濃度に到達すると（位置Ｂ）、ＣＰＵ４００は、搬送路モータ２１１を制御してスクリュー２１２の回転を停止させる。以降、ＣＰＵ４００は、この動作を繰り返すことで、トナー濃度を目標濃度付近に保つことができる。なお、ＣＰＵ４００は、現像器内トナーセンサ２２１の出力値のみを使用するのではなく、画像形成される画像情報（例えば、画素情報）等も使用して、補給動作を制御しても良い。

次に、ボトル回転センサ２０２の検知結果が、トナーボトルＴが回転していないことを示す場合に、その原因が、ボトル回転センサ２０２の故障（異常）によるものか、それともトナーボトルＴの回転不良によるものかを特定する手法を図７で説明する。ボトル回転センサ２０２が故障するかまたはトナーボトルＴが回転しないと、ボトル回転センサ２０２がＯＮエッジを検出できない。ＣＰＵ４００は、トナーボトルＴの回転駆動開始からボトル回転センサ２０２の出力値が所定時間（後述する時間ｔｉｍｅＹ）を超えて変化しない場合、ボトル回転センサ２０２の検知結果が、トナーボトルＴが回転していないことを示すと判定する。

図７（ａ）～（ｃ）は、トナーボトルＴからホッパ２１６へのトナー補給時における、ホッパ内トナーセンサ２１７およびボトル回転センサ２０２の出力変化とボトルモータ２０１の動作状態を示すタイミングチャートである。特に、図７（ａ）は、ホッパ２１６へのトナー補給が正常に行われている場合を示す。図７（ｂ）は、ボトル回転センサ２０２に異常が発生している場合を示す。図７（ｃ）は、トナーボトルＴの回転不良が発生している場合を示す。

トナー補給正常時は、図７（ａ）に示すように、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦになると、トナーを補給するために、ボトルモータ２０１の駆動が開始される。トナーボトルＴはボトルモータ２０１によって駆動され、トナーボトルＴの回転に応じて、ボトル回転センサ２０２の出力値はＯＮとＯＦＦとに繰り返し変化する。トナーボトルＴからはトナーが排出され、ホッパ２１６内にトナーが溜まってくると、やがて、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＮになる。ボトルモータ２０１の駆動時間が終了した後、ボトルモータ２０１は停止する。

ボトル回転センサ２０２の故障時は、図７（ｂ）に示すように、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦになると、トナーを補給するために、ボトルモータ２０１の駆動が開始される。それにより、トナーボトルＴは回転するが、ボトル回転センサ２０２は故障しているためトナーボトルＴの回転を検知できず、出力値はＯＦＦのままとなる。ボトルモータ２０１の駆動時間が終了する前にホッパ２１６内にトナーが溜まってくると、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＮになる。やがて、ボトル回転センサ２０２の出力がＯＦＦのままタイムアウトになると、異常診断シーケンスへ移行する。ここで、トナーボトルＴの回転駆動開始からボトル回転センサ２０２の出力値が所定時間（ｔｉｍｅＹ）を超えて変化しない場合にタイムアウトとなる。

トナーボトルＴの回転不良時は、図７（ｃ）に示すように、ホッパ内トナーセンサ２１７がＯＦＦになると、トナーを補給するために、ボトルモータ２０１の駆動が開始される。ところが、トナーボトルＴは装着不良等により適切に回転できないため、トナーが適切に排出されない。従って、ホッパ２１６にトナーがほとんど溜まらず、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力はＯＦＦのままとなる。やがて、ボトル回転センサ２０２の出力がＯＦＦのままタイムアウトになると、異常診断シーケンスへ移行する。ここで、トナーボトルＴの回転駆動開始からボトル回転センサ２０２の出力値が所定時間（ｔｉｍｅＹ）を超えて変化しない場合にタイムアウトとなる。

次に、異常診断シーケンスについて説明する。従来、ボトル回転センサ２０２がトナーボトルＴの非回転を検知したときに、どのユニットが原因で回転を検知できないのかを特定できなかった。それは、トナーボトルＴが回転しているかどうかの判断を、ボトル回転センサ２０２のみに依存していたからである。これに対し、本実施の形態では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力を利用して、ボトル回転センサ２０２とトナーボトルＴの回転不良のいずれが発生したかを判定する。

ここで、前提として、電源基板や束線のコネクタ外れなどの電気的な故障は発生しないものと仮定する。ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の検知結果が、トナーボトルＴが回転していないことを示す場合に、そのときのホッパ内トナーセンサ２１７の出力を保存値ＰｒとしてＲＡＭ４０２に保存しておく。例えば、図７（ｂ）の例では、保存値Ｐｒは「ＯＮ」（ホッパ内トナー有り）であるが、図７（ｃ）の例では保存値Ｐｒは「ＯＦＦ」（ホッパ内トナー無し）である。保存値Ｐｒがトナー有りを示すということは、トナーボトルＴが回転しているから、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２が故障していると判定できる。一方、保存値Ｐｒがトナー無しを示す場合はトナーボトルＴが回転していないから、ＣＰＵ４００は、トナーボトルＴの回転不良が発生していると判定できる。

ただし、トナーボトルＴがトナー無しに近い状態でボトル回転センサ２０２が故障する場合もあり得るため、判定にはこの状況も考慮する。トナーボトルＴが回転していたとしても、トナーが途中から排出されなくなるため、ホッパ内トナーセンサ２１７の保存値Ｐｒは「ＯＦＦ」となる。この場合に一律にトナーボトルＴの回転不良と判定してしまうと、誤判定に繋がってしまう。

そこで、本実施の形態では、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の出力がＯＦＦのままタイムアウトになった時点でのトナーボトルＴの中に残っているトナー残量Ｔｒを取得する。また、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の出力がＯＦＦのままタイムアウトになった時点での、ホッパ２１６へ補給するべき補給必要量Ｈｒ（必要なトナー補給量）を取得する。補給必要量Ｈｒは、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力をＯＦＦからＯＮに復帰させるために必要なトナーの量である。そして、ＣＰＵ４００は、トナー残量Ｔｒが補給必要量Ｈｒより少ない場合は、ボトル回転センサ２０２とトナーボトルＴの回転不良のいずれが発生したかの判定を実施しない。その代わりに、ＣＰＵ４００は、エラー報知を実施、例えば、ＵＩ４０３を用いてエラーを表示する。

トナー残量Ｔｒは、新品時からのトナーボトルＴの総回転数Ｂｒ２から求められる。補給必要量Ｈｒは、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦになった後のスクリュー２１２の回転数Ｄｒ（図９）から求められる。回転数Ｄｒは、ホッパ内トナーセンサ２１７の設置位置に対し、ホッパ２１６からトナーがどの程度減少したかを示す値である。つまり、回転数Ｄｒは、ホッパ２１６内のトナー量が第１の所定量未満となってからの減少量に相当する。

次に、図８を用いて、トナーボトルＴからホッパ２１６へのトナー補給シーケンスと異常診断シーケンスを含む処理を説明する。図８は、ボトル駆動処理のフローチャートである。このボトル駆動処理は、ＣＰＵ４００が、ＲＯＭ４０１に格納された制御プログラムをＲＡＭ４０２に展開して実行することにより実現される。この処理は、画像形成装置１００の電源がオンにされた場合や、エラー状態から復帰した場合に開始され、プリント動作の実施中か否かに拘わらず実行される。

ステップＳ８０１では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力から、ホッパ２１６内のトナーが無しと判別されるまで待機する。そして、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦとなることで、ホッパ２１６内のトナーが無しになったと判別されると、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ８０２に進める。

ステップＳ８０２、Ｓ８０３、Ｓ８０４では、ＣＰＵ４００は、ボトル内トナー無しタイマＴｘ、ボトル回転センサタイマＴｙ、ボトルモータタイマＴｚを０に初期化する。ここで、ボトル内トナー無しタイマＴｘは、トナーボトルＴ内のトナーの量が第２の所定量未満となった（ボトル内トナー無しと称する）ことを判定するためのタイマである。ボトル回転センサタイマＴｙは、ボトル回転センサ２０２によりＯＮエッジが検知されないことを判定するためのタイマである。ボトルモータタイマＴｚは、ボトルモータ２０１の回転時間を監視するためのタイマである。各タイマＴがカウントアップされた値は、時間に換算されて用いられる。

ステップＳ８０５では、ＣＰＵ４００は、現在、ＲＡＭ４０２上に記録されているボトル回転カウンタＢｒ１を、別のアドレス上に、トナーボトルＴの総回転数Ｂｒ２として保存する。ＣＰＵ４００は、総回転数Ｂｒ２から、トナーボトルＴを回転駆動する前のトナーボトルＴのトナー残量Ｔｒを求めることができる（後述する図１０のステップＳ１００２）。求めたトナー残量Ｔｒは、異常原因の判定を実施するかどうかを決定するために利用される（後述するステップＳ１００４）。

ステップＳ８０６では、ＣＰＵ４００は、ボトルモータ２０１の回転駆動を開始する。これにより、トナーボトルＴが回転する。ステップＳ８０７では、ＣＰＵ４００は、タイマ２９１を用いてボトルモータタイマＴｚをカウントアップする。ステップＳ８０８では、ＣＰＵ４００は、ボトル内トナー無しタイマＴｘがタイムアウトしているかを判定する。すなわち、ＣＰＵ４００は、タイマＴｘが時間ｔｉｍｅＸ（例えば、４０ｓｅｃ）を超えたか否かを判別する。時間ｔｉｍｅＸはＲＡＭ４０２に記録されている。ＣＰＵ４００は、Ｔｘ＞ｔｉｍｅＸとなることで、タイマＴｘがタイムアウトしたと判定した場合は、トナーボトルＴ内のトナーの量が第２の所定量未満となった（ボトル内トナー無し）と判断されるので、処理をステップＳ８２３へ進める。一方、タイマＴｘがタイムアウトしていないと判別した場合は、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ８０９に進める。ステップＳ８０９では、ＣＰＵ４００は、タイマ２９１を用いてタイマＴｘをカウントアップする。

ステップＳ８１０では、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサタイマＴｙがタイムアウトしているか否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ４００は、タイマＴｙが時間ｔｉｍｅＹを超えたか否かを判別する。時間ｔｉｍｅＹはＲＡＭ４０２に記録されている。ＣＰＵ４００は、Ｔｙ＞ｔｉｍｅＹとなることで、タイマＴｙがタイムアウトしたと判定した場合は、ボトル回転センサ２０２の出力がＯＦＦのまま時間ｔｉｍｅＹが経過したことになる。この場合、ボトル回転センサ２０２の検知結果が、トナーボトルＴが回転していないことを示すから、ボトル回転センサ２０２が故障しているかまたはトナーボトルＴが回転不良を生じているおそれがある。そこでＣＰＵ４００は、処理をステップＳ８２０へ進める。一方、タイマＴｙがタイムアウトしていないと判別した場合は、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ８１１に進める。

ステップＳ８１１では、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の出力から、ＯＮエッジが検知されたか否かを判別する。そして、ボトル回転センサ２０２の出力からＯＮエッジが検知された場合は、トナーボトルＴが回転していると判断できるので、ＣＰＵ４００は、ステップＳ８１２でタイマＴｙをクリアする。そしてＣＰＵ４００は、ステップＳ８１３で、ＣＰＵ４００は、ボトル回転カウンタＢｒ１をカウントアップしてから、処理をステップＳ８１５に進める。一方、ボトル回転センサ２０２の出力からＯＮエッジが検知されない場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ８１４でタイマＴｙをカウントアップしてから、処理をステップＳ８１５に進める。

ステップＳ８１５では、ＣＰＵ４００は、ボトルモータタイマＴｚがタイムアウトしているか否かを判別する。すなわち、ＣＰＵ４００は、タイマＴｚが時間ｔｉｍｅＺを超えたか否か（Ｔｚ＞ｔｉｍｅＺ）を判別する。時間ｔｉｍｅＺはＲＡＭ４０２に記録されている。ＣＰＵ４００は、タイマＴｚがタイムアウトしていないと判定した場合は、処理をステップＳ８０７に戻す。一方、タイマＴｚがタイムアウトしたと判定した場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ８１６でタイマＴｚをクリアしてから、処理をステップＳ８１７に進める。

ステップＳ８１７では、ＣＰＵ４００は、ボトルモータ２０１の駆動を停止する。ステップＳ８１８では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力から、ホッパ２１６内のトナーが有りであるか否かを判別する。そして、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦのままで、ホッパ２１６内のトナーが無しであると判別されると、処理をステップＳ８０６に戻す。一方、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＮとなることで、ホッパ２１６内のトナーが有りになったと判別されると、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ８１９に進める。ステップＳ８１９では、ＣＰＵ４００は、ボトル内トナー無しタイマＴｘを０に初期化してから、処理をステップＳ８０１に戻す。

ステップＳ８２０では、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサタイマＴｙを０に初期化する。ステップＳ８２１では、ＣＰＵ４００は、ボトルモータ２０１の駆動を停止する。ステップＳ８２２で、ＣＰＵ４００は、後述する異常判定処理（図１０）を実行してから、図８の処理を終了する。

ステップＳ８２３では、ＣＰＵ４００は、ボトル内トナー無しタイマＴｘを０に初期化する。ＣＰＵ４００は、ステップＳ８２４で、ボトルモータ２０１の駆動を停止し、ステップＳ８２５で、トナーボトルＴ内のトナーが無くなったと判定すると共に、その旨をＲＡＭ４０２へ記録してから、図８の処理を終了する。

図９は、ホッパ内のトナー量監視処理のフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ４００が、ＲＯＭ４０１に格納された制御プログラムをＲＡＭ４０２に展開して実行することにより実現される。この処理は、画像形成装置１００の電源がオンにされた後、図８のボトル駆動処理と並行して実行される。この処理は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦになった後のスクリュー２１２の回転数Ｄｒを取得する処理である。

ステップＳ９０１では、ＣＰＵ４００は、スクリュー２１２の回転カウンタ（回転数Ｄｒ）を初期化する。スクリュー回転カウンタは、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦになってから、スクリュー２１２がどれだけ回転したか（回転数Ｄｒ）を記録するものである。回転数Ｄｒは、ホッパ２１６のトナー量、ひいては補給必要量Ｈｒを求めるのに利用される。

ステップＳ９０２では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７がＯＮを検知したか否かを判別する。そして、ホッパ内トナーセンサ２１７がＯＮを検知した場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０３で、スクリュー回転カウンタを初期化し、処理をステップＳ９０４に進める。しかし、ホッパ内トナーセンサ２１７がＯＦＦを検知した場合は、ＣＰＵ４００は、初期化を行うことなく処理をステップＳ９０４に進める。

ステップＳ９０４では、ＣＰＵ４００は、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナーの補給中であるか否かを判別する。これは、例えば、ＣＰＵ４００が搬送路モータ２１１を駆動するよう制御しているか否かによって判別される。そして、ＣＰＵ４００は、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナーの補給中でない場合は、スクリュー２１２が回転していないから、処理をステップＳ９０２に戻す。一方、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナーの補給中の場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０５で、搬送路内回転センサ２１３がエッジを検知するまで待機する。そして、搬送路内回転センサ２１３がエッジを検知すると、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０６で、スクリュー回転カウンタをカウントアップする（Ｄｒ←Ｄｒ＋１）。スクリュー回転カウンタの値は、回転数ＤｒとしてＲＡＭ４０２に格納される。なお、ステップＳ９０５の繰り返しにおいて、タイムアウトによるエラーを設け、発生したエラーをユーザに通知できるようにしてもよい。

ステップＳ９０７では、ＣＰＵ４００は、スクリュー回転カウンタの値（Ｄｒ）が閾値以上であるか否かを判別する。そしてＣＰＵ４００は、Ｄｒ＜閾値である場合は、処理をステップＳ９０２に戻す。一方、Ｄｒ≧閾値である場合は、ホッパ２１６内のトナーが現像器１４０へ全て排出されていると判断できるので、ＣＰＵ４００は、図９の処理を終了する。

図１０は、図８のステップＳ８２２で実行される異常判定処理のフローチャートである。図１１（ａ）～（ｃ）は、異常を報知する表示例を示す図である。まず、ステップＳ１００１では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の値を保存値ＰｒとしてＲＡＭ４０２に保持する。なお、保存値Ｐｒを保存するタイミングは、ボトル回転センサ２０２の検知結果が、トナーボトルＴが回転していないことを示した後であってステップＳ１００５の前までであれば、他のタイミングであってもよい。ステップＳ１００２では、ＣＰＵ４００は、ＲＡＭ４０２に記憶されている総回転数Ｂｒ２から、トナーボトルＴのトナー残量Ｔｒを求める。新品のトナーボトルＴ内の全てのトナーを使い切るために必要なボトル回転数の目安値ＡＢｒは既知である。従って、トナー残量Ｔｒは、Ｔｒ＝β（ＡＢｒ－Ｂｒ１）から算出される。ここで定数βは、トナーボトルＴの形状やトナーの物性値などから決まる値であり、既知である。なお、トナー残量Ｔｒの取得方法は例示したものに限定されない。例えば、トナーボトルＴ内の実際の残量を検知したり、トナーボトルＴからの実際の吐出量を検知したりする方法であってもよい。

ステップＳ１００３では、ＣＰＵ４００は、スクリュー回転カウンタの値である回転数Ｄｒから補給必要量Ｈｒを算出する。スクリュー２１２の１回転あたりに排出されるトナー量の平均値をαとすると、補給必要量Ｈｒは、Ｈｒ＝αＤｒにより算出される。なお、補給必要量Ｈｒの取得方法は例示したものに限定されない。例えば、スクリュー２１２の回転時間から算出したり、ホッパ２１６からの実際の吐出量を検知したりする方法であってもよい。ステップＳ１００４では、ＣＰＵ４００は、トナー残量Ｔｒが補給必要量Ｈｒ以上（必要なトナー補給量以上）であるか（Ｔｒ≧Ｈｒ）否かを判別する。ＣＰＵ４００は、Ｔｒ≧Ｈｒである場合は、現在のトナー残量Ｔｒによりホッパ２１６へ補給必要量Ｈｒの補給が可能であるので、処理をステップＳ１００５に進める。しかし、Ｔｒ＜Ｈｒである場合は、現在のトナー残量Ｔｒではホッパ２１６へ補給必要量Ｈｒの補給ができないので、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ１００８に進める。

ステップＳ１００５では、ＣＰＵ４００は、ＲＡＭ４０２に保存されている保存値Ｐｒが「ＯＮ」である（ホッパ内トナー有りを示す）か否かを判別する。そして、保存値ＰｒがＯＮである場合は、ステップＳ１００６で、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２が故障している判定する。この場合、ＣＰＵ４００は、異常箇所に該当するユニットとしてホッパ２１６を示すメッセージをＵＩ４０３に表示して（図１１（ａ））、図１０の処理を終了する。一方、保存値Ｐｒが「ＯＦＦ」である（ホッパ内トナー無し）場合は、ステップＳ１００７で、ＣＰＵ４００は、トナーボトルＴの回転不良が発生していると判定する。この場合、ＣＰＵ４００は、異常箇所に該当するユニットとしてトナーボトルＴを示すメッセージをＵＩ４０３に表示して（図１１（ｂ））、図１０の処理を終了する。

ステップＳ１００８では、ＣＰＵ４００は、エラー表示を実行してから、図１０の処理を終了する。すなわち、トナー残量Ｔｒが補給必要量Ｈｒに満たない場合は、ボトル回転センサ２０２の不良かまたはトナー容器Ｔの回転不良のいずれが発生したかの判定は実施されない。ステップＳ１００８におけるエラー表示においては、例えば、ＣＰＵ４００は、異常原因（異常箇所）が特定できない旨のメッセージをＵＩ４０３に表示して（図１１（ｃ））、図１０の処理を終了する。

なお、エラーを報知する態様は、図１１（ａ）～（ｃ）に示すエラー表示に限定されず、音声等による報知であってもよい。

本実施の形態によれば、ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の検知結果およびホッパ内トナーセンサ２１７の検知結果に基づいて、ボトル回転センサ２０２の不良かまたはトナー容器Ｔの回転不良のいずれが発生したかを判定する。ＣＰＵ４００は、ボトル回転センサ２０２の検知結果が、トナーボトルＴが回転していないことを示したことに応じて上記異常原因の判定を行う。具体的には、ＣＰＵ４００は、トナーボトルＴが回転していないと判定したときのホッパ内トナーセンサ２１７の出力（保存値Ｐｒ）に基づいて上記異常原因の判定を行う（Ｓ１００５）。すなわち、ＣＰＵ４００は、保存値Ｐｒが、トナーボトルＴ内のトナーの量が第２の所定量以上であることを示す場合は、ボトル回転センサ２０２が故障している判定する。一方、ＣＰＵ４００は、保存値Ｐｒが、トナーボトルＴ内のトナーの量が第２の所定量未満であることを示す場合は、トナー容器Ｔの回転不良が発生したと判定する。これにより、ボトルモータ２０１の駆動負荷を検知する電流検知回路等の構成を設けることなく、トナーボトルＴの回転を検知する検知手段（センサ２０２）の不良とトナーボトルＴの回転不良のいずれが発生したかを判定することができる。従って、サービスマンが故障原因を特定する手間が少なくなり、ダウンタイムの低減に繋げることができる。また、コスト低減にも寄与する。

また、トナー残量Ｔｒが補給必要量Ｈｒに満たない場合は、ボトル回転センサ２０２の不良かまたはトナー容器Ｔの回転不良のいずれが発生したかの判定は実施されない。これにより、トナーボトルＴがトナー無しに近い状態でボトル回転センサ２０２が故障したような場合における誤判定を防止することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

２０１ ボトルモータ
２０２ ボトル回転センサ
２１６ ホッパ
２１７ ホッパ内トナーセンサ
４００ ＣＰＵ
Ｔ トナーボトル

Claims (5)

1. 感光体と、
   静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、
   前記感光体に形成された前記静電潜像を現像する現像手段と、
   トナーを収容するトナー容器を装着可能な装着部と、
   前記装着部に装着されたトナー容器を回転駆動することで、前記トナー容器からトナーを排出させる駆動手段と、
   前記装着部に装着されたトナー容器から排出されたトナーを収容する収容部と、
   前記収容部に収容されたトナーを前記現像手段へ補給する補給手段と、
   前記装着部に装着されたトナー容器の回転を検知する第１の検知手段と、
   前記収容部に収容されたトナーの有無を検知する第２の検知手段と、
   前記第１の検知手段の不良かまたは前記トナー容器の回転不良のいずれが発生したかを判定する判定手段と、
   前記装着部に装着されたトナー容器内のトナー残量を取得する取得手段と、を有し、
   前記判定手段は、前記駆動手段による前記装着部に装着されたトナー容器の回転が指示されたにもかかわらず前記第１の検知手段の検知結果が前記トナー容器が回転していないことを示した場合、前記取得手段により取得された前記トナー残量が補給必要量以上で、且つ、前記第２の検知手段の検知結果がトナー有りを示すならば前記第１の検知手段の不良と判定し、
   前記判定手段は、前記駆動手段による前記装着部に装着されたトナー容器の回転が指示されたにもかかわらず前記第１の検知手段の検知結果が前記トナー容器が回転していないことを示した場合、前記取得手段により取得された前記トナー残量が前記補給必要量以上で、且つ、前記第２の検知手段の検知結果がトナー無しを示すならば前記トナー容器の回転不良と判定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の検知手段は、前記トナー容器の回転に応じて出力値を２値に変化させ、
   前記第１の検知手段の検知結果が、前記トナー容器が回転していないことを示すことには、前記第１の検知手段の出力値が所定時間を超えて変化しないことが含まれることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判定手段は、前記トナー残量が前記補給必要量に満たない場合は、前記第１の検知手段の不良かまたは前記トナー容器の回転不良のいずれが発生したかの判定を実施しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段は、前記第１の検知手段の検知結果が、前記トナー容器が回転していないことを示したのにもかかわらず、前記第１の検知手段の不良かまたは前記トナー容器の回転不良のいずれが発生したかの判定を実施しなかった場合は、エラーを報知することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記判定手段は、前記第１の検知手段の不良かまたは前記トナー容器の回転不良のいずれかが発生したと判定した場合に、その旨を報知することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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