JP2012128361A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像器に補給されるトナーを一時的に蓄積するホッパー内のトナーの量を検知するセンサが異常を発生した場合にも画像形成動作を続ける。
【解決手段】 ホッパー２００内のトナーの量を検知するフォトダイオード２０４の異常を検知した場合、原稿から検知されるビデオカウント値の累積値が所定値以上となると、トナーボトル３００からホッパー２００へトナーを補給する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、一時的にトナーを蓄積する蓄積容器を介して現像器にトナーを補給する処理に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置において、現像器内のトナーは、像担持体上の静電潜像がトナー像として顕像化される際に消費される。この現像器内のトナーが所定量より減少した場合、トナーを収容した容器（以後、トナーボトルと称す。）から、トナーを一時的に蓄積するホッパーを介して、現像器にトナーが補給されることで、現像器内のトナーが目標値となるように制御される。このような構成とすることで、トナーボトルだけを交換することで容易に現像器にトナーを補給することができる。さらに、ホッパーを設けることで、トナーボトル内のトナーが空となった後も、ホッパー内に蓄積されたトナーを現像器に補給することができ、トナーボトルを交換している間も画像形成動作を行うことが可能である。

このような構成の画像形成装置としては、現像器側に現像器内のトナーの量を検知するトナー量検知センサが設けられ、ホッパー側にホッパー内のトナーの残量を検知する残量検知センサが設けられたものが知られている（例えば、特許文献１）。残量検知センサによりホッパー内のトナーが不足していることが検出されると、トナーボトルからホッパーにトナーが補給され、また、トナー量検知センサにより現像器内のトナーが所定量よりも少なくなると、ホッパーから現像器に不足分のトナーが補給される。

また、特許文献１の画像形成装置においては、ホッパーから現像器にトナーを補給したにも拘わらず、現像器内にトナーの量が目標値とならない場合、現像器に異常が発生したと判定し、画像形成動作の実行を禁止する構成となっている。

特開平６−１８６８５１号公報

しかしながら、特許文献１の画像形成装置は、残量検知センサに異常が発生すると、ホッパー内のトナーが不足しているにも拘わらず、このトナーボトルからホッパーへのトナーの補給が行われないまま、画像形成動作が終了してしまうという問題があった。

これは、残量検知センサがホッパー内のトナーが不足していることを検出するまで、トナーボトルからホッパーへのトナーの補給が行われないためである。つまり、残量検知センサの検出結果が常にトナー有りを示す異常が発生すると、実際にはホッパー内のトナーが不足しているにも拘わらず、トナーボトルからホッパーにトナーが補給されない。

このホッパーはトナーボトルからトナーが補給されない状態で、現像器にトナーを補給するため、ホッパー内のトナーが空となる。画像形成装置はホッパーから現像器にトナーを補給しようとしても、ホッパー内のトナーが空であるため、現像器にトナーを補給することができず、画像形成動作を終了させてしまう。

そこで、本発明では、現像器に補給されるトナーを一時的に蓄積するホッパー内のトナーの残量を検知するセンサが異常を発生した場合にも画像形成動作を続けることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナーが蓄積される現像器を有し、画像データに対応するトナー像を形成する画像形成手段と、前記現像器に蓄積されるトナーの濃度を検知する第１の検知手段と、前記現像器に補給すべきトナーが蓄積される蓄積容器と、前記蓄積容器に蓄積されるトナーの量を検知する第２の検知手段と、前記第１の検知手段により検知される前記現像器のトナーの濃度が目標値となるように、前記蓄積容器から前記現像器にトナーを補給する第１の補給手段と、前記第２の検知手段により検知される前記蓄積容器のトナーの量が所定量よりも少なくなると、前記蓄積容器にトナーを補給する第２の補給手段と、前記第２の検知手段により前記蓄積容器に前記所定量以上のトナーが蓄積されていることが検知された状態で、前記第１の検知手段により検知される前記現像器のトナーの濃度が前記目標値よりも薄くなると、前記第２の検知手段が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、画像データに基づき、前記現像器から消費されるトナーの量を算出する算出手段と、を有し、前記第２の補給手段は、前記出力手段から前記信号が出力された場合、前記算出手段により算出されるトナーの量を累積した値が所定値以上となると、前記蓄積容器に所定時間だけトナーを補給することを特徴とする。

本発明によれば、現像器に補給されるトナーを一時的に蓄積するホッパー内のトナーの量を検知するセンサが異常を発生した場合にも画像形成動作を続けることができる。

第１の実施形態の画像形成装置の概略断面図 第１の実施形態の現像器にトナーを補給する補給機構の要部概略図 第１の実施形態の画像形成装置の制御ブロック図 第１の実施形態の画像形成装置が画像を形成する処理を示すフローチャート図 第１の実施形態の画像形成装置がホッパーにトナーを補給する処理を示すフローチャート図 第１の実施形態の画像形成装置が現像器にトナーを補給する処理を示すフローチャート図 第１の実施形態の画像形成装置が残量検知センサの異常を検知した場合の画像形成処理を示すフローチャート図

（第１の実施形態）
図１は本実施形態の画像形成装置の概略断面図である。本実施形態の画像形成装置１００は画像読取部１Ｒで原稿画像を光学的に読み取り、色成分毎の画像信号を画像出力部１Ｐに送信する。

画像読取部１Ｒでは原稿台に原稿が置かれ、ユーザによってコピーボタンが押されると、光源から光が照射され、原稿で反射した光を反射鏡を介してイメージセンサ９０で受光される。イメージセンサ９０に受光された原稿からの反射光は、カラーフィルタによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分毎の反射光に分けられ、各色成分のトナー像を形成するための画像信号に変換される。この各色成分の画像信号は、後述の像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの色成分毎に対応する露光装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに入力される。

画像出力部１Ｐには４つの像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが一列に配列されている。像形成部１０ａはブラックのトナー像を形成し、像形成部１０ｂはシアンのトナー像を形成し、像形成部１０ｃはマゼンタのトナー像を形成し、像形成部１０ｄはイエローのトナー像を形成する。

像形成部１０ａは、ブラックのトナー像を担持する感光ドラム１１ａの周りに、帯電器１２ａと、露光装置１３ａと、現像器１４ａと、一次転写ローラ３５ａと、ドラムクリーナ１５ａを有している。ここで、帯電器１２ａは感光ドラム１１ａを帯電する。また、露光装置１３ａは前述のブラックの色成分に対応する画像信号が入力されることにより、感光ドラム１１ａにブラックの色成分に対応した静電潜像を形成するため、この感光ドラム１１ａを露光する。また、現像器１４ａは感光ドラム１１ａ上に形成された静電潜像をトナーを有する現像剤を用いてトナー像として顕像化する。また、一次転写ローラ３５ａは感光ドラム１１ａに担持されたブラックの色成分のトナー像を後述の中間転写ベルト３０に転写する。また、ドラムクリーナ１５ａは感光ドラム１１ａに残留したトナーを除去する。なお、像形成部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、像形成部１０ａと同様の構成を有しているため、ここではその説明を省略する。

前述の中間転写ベルト３０は、トナー像が担持される像担持体であり、各像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで形成された各色成分のトナー像を重ねて担持することでフルカラーのトナー像が形成される。また、中間転写ベルト３０は、この中間転写ベルト３０を回転駆動させる駆動ローラ３２と、従動ローラ３３と、後述の二次転写対向ローラ３４に掛け回されており、駆動ローラ３２の回転により、図の矢印Ｂ方向へと回転駆動される。

なお、一次転写ローラ３５ａが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ａを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔａとする。また、一次転写ローラ３５ｂが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ｂを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｂとする。また、一次転写ローラ３５ｃが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ｃを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｃとする。また、一次転写ローラ３５ｄが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ｄを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｄとする。

中間転写ベルト３０の周囲には、この中間転写ベルト３０上のトナー像を紙などの記録材Ｐへ転写するための二次転写ローラ３６が配設されている。なお、二次転写ローラ３６が中間転写ベルト３０を介して二次転写対向ローラ３４を押圧する部分を二次転写ニップ部Ｔｅとする。また、この中間転写ベルト３０から記録材Ｐへと転写されずに残留したトナーを除去するベルトクリーナ５０が配設されている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００が、イメージセンサ９０から入力される画像信号に応じた画像を出力する画像形成動作について説明する。

各像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにおいて、先ず、帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを一様に帯電する。次いで、露光装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに各色成分の画像信号に応じた露光光を照射することで、各色成分の画像信号に対応する静電潜像が形成される。その後、各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の静電潜像は現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄによって各色成分のトナー像として顕像化される。

感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の各色成分のトナー像は、この各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの回転に伴い一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄへと搬送される。一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄにおいて、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の各色成分のトナー像は一次転写ローラ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから一次転写電圧が印加され、中間転写ベルト３０上に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト３０上にはフルカラーのトナー像が形成される。また、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに残留したトナーは、ドラムクリーナ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄによって除去される。

中間転写ベルト３０に転写されたトナー像は、この中間転写ベルト３０の矢印Ｂ方向への回転に伴い、二次転写ニップ部Ｔｅに搬送される。一方、記録材Ｐはタイミングを調整されてフルカラーのトナー像と接触するように二次転写ニップ部Ｔｅへと搬送されると、二次転写電圧が印加された二次転写ローラ３６により、中間転写ベルト３０上のフルカラーのトナー像が記録材Ｐ上に転写される。また、二次転写ニップ部Ｔｅで記録材Ｐ上に転写されずに中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ５０によって除去される。

トナー像を担持した記録材Ｐが定着器４０へと搬送されると、定着器４０は、定着ローラ対４１ａ、４１ｂにより記録材Ｐを挟持、搬送しながら、定着ローラ４１ａ内に設けられたヒータにより加熱することで、トナー像を記録材Ｐへと定着する。

次に、本実施形態の画像形成装置に設けられた現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのトナー補給機構ついて詳しく説明する。

図２は、現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの１つ（図中では説明の簡略化のため現像器１４とした。）にトナーＴを補給するトナー補給機構の要部断面図である。本実施形態のトナー補給機構は、装置本体に交換可能に装着されるトナーボトル３００から、トナーを一時的に蓄積する蓄積容器としてのホッパー２００を介して、現像器１４にトナーを補給する構成となっている。

現像器１４には、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤が収容されており、この現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌スクリュー１４４と、撹拌された現像剤が担持される現像スリーブ１４３と、後述の透磁率センサ１４２が配設されている。

現像器１４内の現像剤が撹拌スクリュー１４４により撹拌されると、トナーは磁性体としてのキャリアに静電的に吸着する。このトナーが付着したキャリアは、不図示のマグネットからの磁力により現像スリーブ１４３に担持され、静電潜像をトナー像として現像することでトナーだけが消費される。また、本実施形態では、撹拌スクリュー１４４と、現像スリーブ１４３がギアを介して現像駆動モータ１４５により回転駆動される構成となっている。

前述の透磁率センサ１４２は、その一部が現像器１４内に蓄積される現像剤に接触するように配設されている。この透磁率センサ１４２は、接触している現像剤の透磁率に応じた電圧Ｉを出力する。

現像器１４に蓄積される現像剤は、静電潜像がトナーで現像されることにより現像剤中のトナーが消費されると、相対的に磁性体としてのキャリアの量が多くなるため、現像剤の透磁率が高くなる。一方、後述のトナーボトル３００から新たなトナーが補給されることにより現像剤中のトナーの量が増加すると、相対的に磁性体としてのキャリアの量が少なくなるため、現像剤の透磁率が低くなる。

なお、本実施形態の透磁率センサ１４２は、駆動コイルと、現像剤の透磁率の変化に応じて流れる電圧が変化する検知コイルと、現像剤の透磁率の変化による影響を受けない基準コイルとで構成された差動トランスを用いた公知の透磁率センサである。この透磁率センサは、交流電圧を駆動コイルに印加することで検知コイルと基準コイルに電圧が流れ、この検知コイルに流れる電圧と基準コイルに流れる電圧との電圧差に応じた信号Ｉを出力する。

そのため、この透磁率センサ１４２は、現像器１４内のトナーの量（以降、トナー濃度と称す）が減少すると出力信号Ｉが増加し、また、現像器１４内のトナー濃度が増加すると出力信号Ｉが減少する特性を示す。

本実施形態において、透磁率センサ１４２は、現像器１４内のトナーの量を検知する第１の検知手段として機能する。

現像器１４に補給されるトナーは搬送路２０５を通って補給される。

この搬送路２０５内に設けられた搬送スクリュー２０６は、スクリューモータ２０７によって回転駆動されることにより、予め決められた量のトナーが現像器１４に補給されるように設計されている。なお、本実施形態では搬送スクリュー２０６が１回転することでホッパー２００から現像器１４に補給されるトナーの量を１５０［ｍｇ］とした。また、この補給量は、ホッパー２００内に所定量以上のトナーが蓄積された状態で搬送スクリュー２０６が１回転したときの補給量である。

また、搬送スクリュー２０６の回転軸近傍には、この回転軸に一体に形成された遮蔽部材２０８と、フォトインタラプタ２０９が設けられている。このフォトインタラプタ２０９からの光を遮蔽部材２０８が遮ることにより、搬送スクリュー２０６の回転数が検出される構成となっている。

本実施形態において、搬送スクリュー２０６とスクリューモータ２０７、搬送路２０５はホッパー２００から現像器１４にトナーを補給する第１の補給手段として機能する。

トナーボトル３００は、後述のホッパー２００へ補給するためのトナーを収容しており、その内側面にトナーを搬送するらせん状の案内溝が形成されている。トナーボトル３００がボトル駆動モータ３０１によって回転駆動されることで、このトナーボトル３００内のトナーが開口部からホッパー２００へと補給される。

また、トナーボトル３００からホッパー２００へのトナーの補給量は、補給時間やトナーボトル３００の回転数によって常に一定とならない。これは、トナーボトル３００内のトナーが、トナーボトル３００からホッパー２００へ自由落下することによって補給されるためである。つまり、トナーボトル３００に残っているトナーの量に応じて所定時間回転したときの補給量が、又は、所定の回転数分回転したときの補給量が変化してしまう。

本実施形態において、トナーボトル３００とボトル駆動モータ３０１は、ホッパー２００にトナーを補給する第２の補給手段として機能する。

ホッパー２００は、その壁面に検知窓２０２を有し、この検知窓２０２を介してホッパー２００内へ光を照射するＬＥＤ２０３と、この検知窓２０２を介してホッパー２００を透過した光を受光するフォトダイオード２０４とを有する。

フォトダイオード２０４はホッパー２００内のトナーが蓄積される領域を透過した光を受光することで、受光光量に応じた電流を出力する。また、フォトダイオード２０４は受光した光量が大きいほど、このフォトダイオード２０４から出力する電流も大きくなる。

本実施形態ではフォトダイオード２０４から出力される電流が予め決められた閾値以上であれば、ホッパー２００内に蓄積されたトナーが所定量よりも少ないと判定する。

一方、フォトダイオード２０４から出力される電流が予め決められた閾値よりも小さければ、ホッパー２００内に所定量以上のトナーが蓄積されていると判定する。

なお、閾値は、ホッパー２００内に所定量のトナーを蓄積した状態でＬＥＤ２０３に所定の電流を流した場合に、フォトダイオード２０４から出力される電流値である。

また、検知窓２０２は、ホッパー２００に所定量のトナーが蓄積された場合に、ホッパー内に蓄積されたトナーで覆われるような位置に設けられている。これにより、ＬＥＤ２０３から検知窓２０２を介して照射される光は、検知窓を覆っているトナーによって遮られるため、フォトダイオード２０４から出力される受光光量に応じた電流値が減少する。

本実施形態ではホッパー２００に５００［ｍｇ］以上のトナーが蓄積されると、フォトダイオード２０４から出力される電流値が閾値以下に減少する構成とした。

なお、検知窓２０２、ＬＥＤ２０３、フォトダイオード２０４と後述のＣＰＵ８００（図３）とをまとめて残量検知センサと呼ぶ。この残量検知センサは、ホッパー２００内に蓄積されるトナーの量が所定量以上蓄積されているか否かを検知する第２の検知手段として機能する。

本実施形態では、この残量検知センサの故障により、ホッパー２００内にトナーが所定量以上蓄積されていることを示す信号が出力され続ける異常が検出された場合、この異常を考慮した画像形成を行う構成とした。

以下、図３から図７より、本実施形態の画像形成装置が行う画像形成処理について説明する。

図３は、本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。

画像読取部１Ｒは図１の画像読取部であり、照射した光が原稿で反射され、その反射光をイメージセンサ９０（図１）が受光することにより、この原稿から検出される各色成分の信号レベルの値をＣＰＵ８００へ出力する。

画像出力部１Ｐは図１の画像形成部であり、ＣＰＵ８００からの指示によって画像形成処理を行う。

ＣＰＵ８００は画像形成装置全体を制御する制御回路である。また、ＣＰＵ８００は、原稿から抽出された信号レベルから、１枚の画像を形成することで消費されるトナーの量を算出する算出手段としても機能する。

ＲＯＭ８１０には、画像形成装置で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。また、ＲＯＭ８１０には、現像器１４のトナー濃度と出力される出力信号との対応関係を示すデータが記憶されている。

ＲＡＭ８２０は、ＣＰＵ８００が画像形成処理のために使用するシステムワークメモリである。

操作部８４０は、画像形成装置本体に設けられた液晶モニタ、コピー開始を指示するボタン、枚数を指定するボタン、片面印刷と両面印刷とを設定するボタンなどを有する。ユーザによって前述のボタンが操作されることにより、枚数や片面印刷か両面印刷か等の情報がＣＰＵ８００へ入力される。また、操作部８４０は、ＣＰＵ８００から各種エラーを示す信号が入力されると、これら情報を液晶モニタに表示する。

透磁率センサ１４２は、現像器１４内の現像剤の透磁率を測定することで、現像器１４内のトナー濃度に応じた出力信号ＩをＣＰＵ８００へ出力する。ＣＰＵ８００は、この出力信号Ｉから、前述のＲＯＭ８１０に記憶されている回転数のデータを参照し、現像器１４へトナーを補給する際の搬送スクリューの回転数を特定する。

ＬＥＤ２０３は、ＣＰＵ８００からの信号に応じて所定の電流値が印加され、ホッパー２００内へ光を照射する。

フォトダイオード２０４は、ホッパー２００のトナーが蓄積される領域を透過した光を受光すると、受光光量に応じた電流をＣＰＵ８００に出力する。

ボトル駆動モータ３０１は、トナーボトル３００内のトナーをホッパー２００へと補給する際に、トナーボトル３００を回転駆動させるモータである。

スクリューモータ２０７は、ホッパー２００に蓄積されているトナーを現像器１４に補給するための搬送スクリュー２０６を回転駆動させるモータである。

次に、画像形成装置が画像を形成する処理を図４に表すフローチャートに基づいて説明する。なお、説明を簡略とするため、１つの色成分のトナー像を形成する現像器１４についてのみ記載し、他の色成分に関しては、この現像器１４と同様なので説明を省略する。また、このフローチャートの処理はＣＰＵ８００がＲＯＭ８１０に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。

ＣＰＵ８００は、装置の主電源がオンされると、トナー補給に関する異常を示すエラーフラグＥをリセットし（Ｓ１００）、トナーボトル３００内のトナーが空の状態であることを示す空状態フラグＷをリセットする（Ｓ１０１）。次いで、ＣＰＵ８００は、操作部８４０のコピー開始を指示するボタンが押されるまで待機する（Ｓ１０２）。

ユーザによってコピー開始を指示するボタンが押されると、ＣＰＵ８００は、エラーフラグＥが１に設定されているか否かを判定する（Ｓ１０３）。なお、エラーフラグＥは後述の現像器へのトナーの補給処理（図６）で説明するため、ここでは詳細な説明を省略する。

ステップＳ１０３において、エラーフラグＥに１が設定されていない場合、つまり、エラーフラグＥに０が設定されている場合、ＣＰＵ８００は、画像出力部１Ｐを制御し画像信号に応じた画像形成を開始する（Ｓ１０４）。

次いで、紙などの記録材の１枚分の画像形成を行うと、ＣＰＵ８００は、後述のトナーボトル３００からホッパー２００へのトナーの補給処理を行い（Ｓ１０５）、後述のホッパー２００から現像器１４へのトナーの補給処理を行う（Ｓ１０６）。ステップＳ１０５のホッパー２００へのトナーの補給処理は、後述の図５で詳細に説明する。また、ステップＳ１０６の現像器１４へのトナーの補給処理は、後述の図６で詳細に説明する。

一方、ステップＳ１０３において、エラーフラグＥに１が設定されている場合、ＣＰＵ８００は、後述の異常時の画像形成処理を行う（Ｓ１０７）。なお、ステップＳ１０７の異常時の画像形成処理は、後述の図７で詳細に説明する。

ステップＳ１０６の現像器１４へのトナーの補給処理を行った後、又は、ステップＳ１０７の異常時の画像形成処理を行った後、ＣＰＵ８００は、最終ページの画像形成が完了したか否かを判定する（Ｓ１０８）。ここで、ＣＰＵ８００は、最終ページの画像形成が完了している場合、ステップＳ１０２へ移行し、操作部８４０からコピー開始を指示するボタンが押されるまで待機する。一方、ステップＳ１０８において、最終ページの画像形成が完了していない場合、ＣＰＵ８００は、次の画像形成を開始するために、ステップＳ１０３へ移行し、エラーフラグＥに１が設定されているか否かを判定する。

次に、図４のステップＳ１０５に示したトナーボトル３００からホッパー２００へのトナーの補給処理を図５に表すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ＣＰＵ８００は、ボトル回転数カウンタＢをリセットし（Ｓ２００）、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されているか否かを判定する（Ｓ２０１）。具体的には、ＣＰＵ８００は、ＬＥＤ２０３に電流を印加し、フォトダイオード２０４から出力される電流値が閾値よりも小さいか否かを判定する。ＣＰＵ８００は、フォトダイオード２０４からの出力電流が閾値よりも小さい場合、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されていると判定し、また、この出力電流が閾値以上である場合、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されていないと判定する。

ステップＳ２０１において、フォトダイオード２０４からの出力電流が閾値よりも小さい場合、ＣＰＵ８００は、空状態フラグＷを０に設定し（Ｓ２０２）、図５のホッパー２００へのトナーの補給処理を終了し、図４の画像形成処理のステップＳ１０７へ移行する。なお、空状態フラグＷとは、トナーボトル３００からホッパー２００へトナーを補給することにより、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積された場合に０が設定され、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されない場合に１が設定される。つまり、トナーボトル３００を１０回転させても、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されないため、トナーボトルが空の状態、又は、空に近い状態であることを示している。

一方、ステップＳ２０１において、フォトダイオード２０４からの出力電流が閾値以上である場合、ＣＰＵ８００は、ボトル回転数カウンタＢの値が１０であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。ここで、回転数カウンタＢの値が１０であれば、トナーボトル３００が１０回転されたことを意味する。

ステップＳ２０３において、ボトル回転数カウンタＢが１０よりも小さい場合、ＣＰＵ８００は、ボトル駆動モータ３０１を駆動させ（Ｓ２０４）、ボトル回転数カウンタＢを１増加させる（Ｓ２０５）。ステップＳ２０４において、ボトル駆動モータ３０１が駆動されると、トナーボトル３００が回転し、このトナーボトル３００に蓄積されているトナーがホッパー２００へ補給される。

なお、ステップＳ２０１からステップＳ２０５を繰り返すことにより、トナーボトル３００は１０回転するか、又は、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されるまで、このトナーボトル３００に蓄積されているトナーをホッパー２００へ補給し続ける。

一方、ステップＳ２０３において、ボトル回転数カウンタＢが１０である場合、ＣＰＵ８００は、図４の空状態フラグＷに１を設定し（Ｓ２０６）、ホッパー２００へのトナーの補給処理を終了する。

次に、図４のステップＳ１０６に示した現像器１４へのトナーの補給処理を図６に表すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ＣＰＵ８００は、スクリュー回転数カウンタＳをリセットし（Ｓ３００）、透磁率センサ１４２から出力される出力信号Ｉに基づいて、現像器１４内のトナーの濃度が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。

ステップＳ３０１において、ＣＰＵ８００は、透磁率センサ１４２からの出力信号Ｉが目標値Ｉ_Ｈ以下であれば、現像器１４に蓄積されるトナー濃度が閾値以上であると判定する。なお、図２の説明でも述べたが、透磁率センサ１４２は、トナーの量が減少すると出力信号Ｉが増加し、また、トナーの量が増加すると出力信号Ｉが減少する。そのため、ステップＳ３０１において、透磁率センサ１４２の出力信号Ｉが目標値Ｉ_Ｈよりも大きくなると、ホッパー２００から現像器１４へトナーの補給が必要となる。

ステップＳ３０１において、出力信号Ｉが目標値Ｉ_Ｈ以下である場合、つまり、現像器１４のトナー濃度が閾値以上である場合、ＣＰＵ８００は、図６の現像器１４へのトナーの補給処理を終了し、図４の画像形成処理のステップＳ１０８へ移行する。

一方、ステップＳ３０１において、出力信号Ｉが目標値Ｉ_Ｈよりも大きい場合、つまり、現像器１４のトナー濃度が閾値よりも少ない場合、ＣＰＵ８００は、スクリュー回転数カウンタＳが１００であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。ここで、スクリュー回転数カウンタＳの値が１００であれば、搬送スクリュー２０６が１００回転されたことを意味する。

ステップＳ３０２において、スクリュー回転数カウンタＳが１００よりも小さい場合、ＣＰＵ８００は、スクリューモータ２０７を駆動させ（Ｓ３０３）、スクリュー回転数カウンタＳを１増加させる（Ｓ３０４）。ＣＰＵ８００は、ステップＳ３０３において、スクリューモータ２０７を駆動させることで、搬送スクリュー２０６が回転し、ホッパー２００に蓄積されているトナーを現像器１４へ補給させる。なお、ステップＳ３０１からステップＳ３０４を繰り返すことにより、搬送スクリュー２０６が１００回転されるか、現像器１４のトナー濃度が閾値以上となるまで、ホッパー２００から現像器１４へトナーが補給され続ける。

一方、ステップＳ３０２において、スクリュー回転数カウンタＳが１００である場合、ＣＰＵ８００は、図４の空状態フラグＷに０が設定されているか否かを判定する（Ｓ３０５）。ここで、ＣＰＵ８００は、トナーボトル３００が空の状態であるために現像器１４にトナーが補給されないのか、トナーボトル３００にトナーが残っているにも拘わらず、残量検知センサの異常によって現像器１４にトナーが補給されないのかを判定している。

ステップＳ３０５において、空状態フラグＷに１が設定されている場合、ＣＰＵ８００は、操作部８４０の液晶パネルにトナーボトル３００が空であることを示す表示を行う（Ｓ３０５）。これにより、操作部８４０の液晶パネルにはトナーボトル３００の交換が必要であることをユーザに報知するメッセージが表示される。次いで、ＣＰＵ８００は、トナーボトル３００が空の状態であり、且つ、現像器１４のトナー濃度が閾値以上となるまでトナーを補給することができないため、画像形成動作の続行を禁止する（Ｓ３０７）。そのため、ステップＳ３０７以降、ユーザにより操作部８４０からコピー開始を指示するボタンが押されても、画像形成動作は実行されない。

一方、ステップＳ３０５において、空状態フラグＷに０が設定されている場合、ＣＰＵ８００は、操作部８４０の液晶パネルにセンサが異常であることを示す表示を行い（Ｓ３０８）、図４のエラーフラグＥを１に設定する（Ｓ３０９）。ＣＰＵ８００は、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されている状態で、このホッパー２００から現像器１４にトナーを補給しても、現像器１４のトナー濃度が閾値以上とならない場合、ホッパー２００内の残量検知センサに異常が発生していると判定する。なお、本実施形態の残量検知センサの異常とは、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されていることを示す信号が出力され続ける異常であり、つまり、フォトダイオード２０４から閾値よりも小さい出力電流が出力され続ける異常である。なお、エラーフラグＥとは、ホッパー２００に所定量以上のトナーが蓄積されている状態でホッパー２００から現像器１４へトナーを補給しても、現像器１４内のトナーの量が所定量以上とならないことを示している。つまり、フォトダイオード２０４が常にトナーを所定量以上蓄積している状態を示す信号を出力し続ける異常を発生していることを示している。ここで、ＣＰＵ８００は、ＬＥＤ２０３とフォトダイオード２０４の異常を検知する異常検知手段として機能している。

次いで、ＣＰＵ８００は、所定時間、ボトル駆動モータ３０１を駆動することで、トナーボトル３００を回転させ（Ｓ３１０）、現像器１４へのトナーの補給処理を終了する。ステップＳ３１０において、ＣＰＵ８００は、残量検知センサの異常によってトナーボトル３００からホッパー２００に補給している。

前述の異常が発生している場合、本実施形態の画像形成装置は、画像形成処理を禁止するのではなく、異常時の画像形成処理を行う構成となっている。そのため、本実施形態では、図４のステップＳ１０３において、エラーフラグＥに１が設定されている場合には、異常時の画像形成処理を実施する構成となっている。

以下、図４のステップＳ１０７に示した異常時の画像形成処理を図７に表すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ＣＰＵ８００は、トナー像を形成することにより消費されるトナーの量を算出するため、形成される画像のビデオカウント値を検出する（Ｓ４００）。ここで、ビデオカウント値とは、画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルを、形成する画像１枚分で積算した値である。このビデオカウント値を用いて消費されるトナーの量を算出する。

次いで、ＣＰＵ８００は、ステップＳ４００で算出したビデオカウント値から、この画像をトナー像として形成することで現像器１４から消費されるトナーの量を算出し、消費量分のトナーを余分に蓄積した場合のトナー濃度の目標値を算出する（Ｓ４０１）。具体的には、透磁率センサ１４２からの出力信号が閾値Ｉ_Ｈとなるだけトナーが蓄積された現像器１４に、ステップＳ４００で算出した消費量分のトナーを補給した場合、この透磁率センサ１４２から出力される出力信号の目標値Ｉ_Ｐを特定する。

次いで、ＣＰＵ８００は、ビデオカウント値の累積が所定値よりも少ないか否かを判定する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２において、累積したビデオカウント値が所定値以上となる場合、ＣＰＵ８００は、トナーボトル３００が５回転するようにボトル駆動モータ３０１を所定時間駆動し（Ｓ４０３）、累積したビデオカウント値の値をリセットする（Ｓ４０４）。これにより、トナーボトル３００にトナーが残っている場合、トナーボトル３００からホッパー２００へトナーが補給される。なお、トナーボトル３００の回転数を前述の１０回よりも少ない５回とする理由は、ホッパー２００からトナーが溢れることを防ぐためである。その後、ＣＰＵ８００は、累積したビデオカウント値をリセットすると、後述のステップＳ４０５へ移行する。

一方、ステップＳ４０２において、累積したビデオカウント値が所定値よりも少ない場合、ＣＰＵ８００は、スクリュー回転数カウンタＳをリセットし（Ｓ４０５）、現像器１４に蓄積されるトナーの濃度が目標値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０６）。ステップＳ４０６において、ＣＰＵ８００は、透磁率センサ１４２からの出力信号Ｉが目標値Ｉ_Ｐ以下であれば、現像器１４に蓄積されるトナー濃度が目標値以上であると判定する。なお、図２の説明でも述べたが、透磁率センサ１４２は、トナーの量が減少すると出力信号が増加し、また、トナーの量が増加すると出力信号が減少する。つまり、ステップＳ４０６において、現像器１４に蓄積されるトナーの量が前述の消費量分だけ多い量に達していない場合、透磁率センサ１４２の出力信号は目標値Ｉ_Ｐより大きい値となる。

ステップＳ４０６において、出力信号が目標値Ｉ_Ｐ以下である場合、つまり、現像器１４のトナー濃度が目標値以上である場合、ＣＰＵ８００は、画像出力部１Ｐにより画像形成を行い（Ｓ４０７）、図４のステップＳ１０９へ移行する。

一方、ステップＳ４０６において、出力信号が目標値Ｉ_Ｐよりも大きい場合、つまり、現像器１４のトナー濃度が目標値よりも少ない場合、ＣＰＵ８００は、スクリューモータ２０７を駆動し、搬送スクリュー２０６を駆動させる（Ｓ４０８）。次いで、ＣＰＵ８００は、スクリュー回転数カウンタＳを１増加させ（Ｓ４０９）、スクリュー回転数カウンタＳが１００であるか否かを判定する（Ｓ４１０）。ステップＳ４１０において、スクリュー回転数カウンタＳの値が１００よりも小さい場合、ＣＰＵ８００は、ステップＳ４０６へ移行する。

一方、ステップＳ４１０において、スクリュー回転数カウンタＳが１００に達した場合、ＣＰＵ８００は、トナーボトル３００及びホッパー２００が空の状態であり、現像器１４にトナーを補給できないと判定し、画像形成動作の続行を禁止する（Ｓ４１１）。なお、スクリュー回転数カウンタＳの値が１００であれば、搬送スクリュー２０６が１００回転されたことを意味する。そのため、ステップＳ４１１以降、ユーザにより操作部８４０からコピー開始を指示するボタンが押されても、画像形成動作は実行されない。

本実施形態によれば、ホッパー２００内の残量検知センサが異常を発生した場合であっても、累積したビデオカウント値が所定値以上となる度にトナーボトル３００からホッパー２００にトナーを補給するため、画像形成動作を続けることができる。

また、本実施形態では、画像読取部１Ｒに原稿が置かれ、操作部８４０のコピー開始を指示するボタンが押されることにより、画像形成を開始する構成としたが、外部装置のＰＣから画像データが入力されることで、画像形成が開始する構成としてもよい。この構成とした場合、ＣＰＵ８００は、入力される画像データの信号レベルから、消費されるトナーの量を算出する構成とする。

また、本実施形態では、ステップＳ４０２において、累積したビデオカウント値が所定値以上となった場合に、トナーボトル３００からホッパー２００へトナーを補給する構成としたが、この所定値はどのような値であってもよく、適宜決めることができる。また、この所定値は画像形成枚数が増加するにつれて減少する値としてもよい。これは、トナーボトル３００からホッパー２００へ補給されるトナーの量が、トナーボトル３００内のトナーの残量に応じて減少するためである。具体的には、トナーボトル３００のトナー残量が減少するにより、このトナーボトル３００を１回転させた場合にトナーボトル３００からホッパー２００へ補給されるトナーの量が減少してしまうためである。

１００ 画像形成装置
１Ｐ 画像出力部
１４ 現像器
１４２ 透磁率センサ
２００ ホッパー
２０３ ＬＥＤ
２０４ フォトダイオード
２０６ 搬送スクリュー
３００ トナーボトル
８００ ＣＰＵ

Claims (4)

1. トナーが蓄積される現像器を有し、画像データに対応するトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記現像器に蓄積されるトナーの濃度を検知する第１の検知手段と、
   前記現像器に補給すべきトナーが蓄積される蓄積容器と、
   前記蓄積容器に蓄積されるトナーの量を検知する第２の検知手段と、
   前記第１の検知手段により検知される前記現像器のトナーの濃度が目標値となるように、前記蓄積容器から前記現像器にトナーを補給する第１の補給手段と、
   前記第２の検知手段により検知される前記蓄積容器のトナーの量が所定量よりも少なくなると、前記蓄積容器にトナーを補給する第２の補給手段と、
   前記第２の検知手段により前記蓄積容器に前記所定量以上のトナーが蓄積されていることが検知された状態で、前記第１の検知手段により検知される前記現像器のトナーの濃度が前記目標値よりも薄くなると、前記第２の検知手段が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、
   画像データに基づき、前記現像器から消費されるトナーの量を算出する算出手段と、を有し、
   前記第２の補給手段は、前記出力手段から前記信号が出力された場合、前記算出手段により算出されるトナーの量を累積した値が所定値以上となると、前記蓄積容器に所定時間だけトナーを補給することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置はさらに、前記現像器のトナーの濃度が前記目標値の状態で、前記算出手段により算出されるトナーを補給した場合に、前記第１の検知手段により検知されるトナーの濃度を特定する特定手段を有し、
   前記第１の補給手段は、前記出力手段から前記信号が出力された場合、前記第１の検知手段により検知されるトナーの濃度が前記特定手段により特定される濃度となるように、前記蓄積容器から前記現像器にトナーを補給することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段は、前記第１の補給手段により前記現像器にトナーを補給しても、前記第１の検知手段により検知されるトナーの濃度が前記特定手段により特定される濃度よりも低い場合、画像形成動作の実行を禁止することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 画像形成装置はさらに、前記蓄積容器へのトナーの補給が必要であることを報知する報知手段を有し、
   前記報知手段は、前記第１の補給手段により前記現像器にトナーを補給しても、前記第１の検知手段により検知されるトナーの濃度が前記特定手段により特定される濃度よりも低い場合、前記蓄積容器にトナーを補給させる必要があることを報知することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。

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