JP2015011204A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー残量の予測をより正確に行うことができる画像形成装置の提供。
【解決手段】ホッパーモータを間欠的に駆動するための駆動信号を供給する駆動信号供給手段を有し、ホッパーモータが駆動信号供給手段によって駆動された時間を積算した積算駆動時間を駆動信号の周期により補正した値に基づいて供給容器に供給されたトナー量を算出する供給トナー量算出手段を具備することを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタ等の、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特にトナーカートリッジのトナー使用量予測制御を用いた画像形成装置に関する。

トナーを用いた画像形成装置においては、継続して使用するためには、適切な時期にトナーを画像形成装置に補給することが必要である。

このため、従来から、トナー切れの時期を予測し、所定のタイミングでユーザにトナー切れの時期を知らせたり、トナー切れの時期に関するデータがホストコンピュータに送信されてトナー切れ時期の管理を行ったりしていた。

具体的には、トナー補給用モータの駆動時間の平均データを求め、この平均データに基づいて次のトナーカートリッジ内のトナー残量を算出していた。そして、このトナー残量に基づいて、画像形成装置の表示パネルにトナー補給を促す表示をし、トナー残量のデータがホストコンピュータに送信されていた（特許文献１参照）。

特開平８−２１１７９２号公報

しかしながら、従来の画像形成装置では、トナーの使用量を補給用モータの駆動時間に基づいて算出しているが、補給用モータによるトナー搬送状態が不安定な状態である場合には、必ずしも補給用モータの駆動時間がトナー消費量を正確に示さない場合があった。このため、トナー残量を正確に把握できない場合があった。

昨今、トナーの使用量を予測し、設定残量に達した時点で通信回線を介して自動で配送センターへ配送要求を出し、自動配送が行なわれるという自動配送システムが展開されつつある。そうした中で算出精度が不安定な状況で自動配送システムが稼働されると想定残量に対するバラつきが大きい為、ユーザが希望していた納入タイミングよりも遅れて配送される可能性もある。最悪の場合には、トナーが空になってしまってから配送されるなどのケースが発生するおそれも有る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、トナーの使用量をより正確に算出し、精度の高いトナー残量の把握をす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。

この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、装置本体に着脱可能に設けられ、前記記録媒体に画像を形成するためのトナーを収納するトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジに収納された前記トナーを一時的に収納するための収納容器と、前記画像形成手段にトナーを供給するために前記トナーを収納する供給容器と、前記トナーカートリッジから前記収納容器にトナーを補給するトナー補給手段と、前記収納容器に収納されているトナーを前記供給容器に搬送するための搬送部材と、前記搬送部材を駆動するための駆動手段と、前記駆動手段を間欠的に駆動するための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、前記駆動手段が前記駆動信号供給手段によって駆動された時間を積算した積算駆動時間に基づいて前記供給容器に供給されたトナー量を算出するに際し、前記積算駆動時間は前記駆動信号の周期により補正して積算する供給トナー量算出手段とを具備することを特徴とする。

本発明では、駆動手段が駆動信号供給手段によって駆動された時間を積算した積算駆動時間を駆動信号の周期により補正した値に基づいて供給容器に供給されたトナー量を算出する。したがって、駆動信号の周期の違いによるトナー供給量の差を考慮してトナー供給量が算出されるので、正確にトナー供給量を測定することができる。このため、トナー残量の予測をより正確に行うことができる。

本発明の実施形態の画像形成装置の正面概略説明図である。 本発明の実施形態の画像形成装置のトナー補給機構を示した正面概略説明図である。 本発明の実施形態の画像形成装置のトナー補給動作の流れを示したフローチャートである。 本発明の実施形態の画像形成装置の図３に示すフローチャートに従ってトナーの供給が制御された場合のホッパー容器及び現像装置のトナーの様子を示す図である。 本発明の実施形態の画像形成装置のトナーボトルのトナーが無くなってから新しいトナーボトルに交換した場合の様子を示す図である。 本発明の実施形態の画像形成装置のホッパーモータの空転期間を認識してトナー補給量に加えないようにする動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の画像形成装置に初めてトナーボトルが取り付けられた場合のそのトナーボトルのトナー切れ時期を予測する動作を示すフローチャートである。 トナーボトル１本分に対するホッパーモータの積算駆動時間を用いるトナー切れ予測の動作を示すフローチャートである。 ホッパーモータに駆動周期を変えてパルス状信号（駆動信号）を与える場合のパルス状信号を示すグラフである。 図９に示す各モータ動作モードの場合におけるトナー補給量と、モータのＯＮ時間の関係を示したグラフである。

〔第１実施形態〕
（画像形成装置の概略構成）
図１は本発明の実施形態の画像形成装置の正面概略説明図である。

同図に示されているように、画像形成装置１００においては、例えば、外部のコンピュータ（不図示）から送られてくる画像情報や原稿読み取りユニット２４で取り込んだ画像情報は、レーザ発光書込ユニット１１により光変調情報に変換され射出される。

レーザ発光書込ユニット１１から射出されたレーザ光は、感光ドラム１８の表面に結像され、往復走査される。それによって感光ドラム１８上に、画像情報に対応した静電潜像が形成される。そして、その感光ドラム１８上の静電潜像に対して、トナーボトルユニット１６から現像剤（トナー）が供給される現像装置３１によって感光ドラム上に未定着トナー像が形成される。

一方、画像形成装置１００の下部には、記録シート等のシート状記録媒体を給送するメイン給送ユニット１２が配置されている。

メイン給送ユニット１２の給送動作によってシート状記録媒体は、給送通路１４側に送り出されていく。そして、給送通路１４に設けられた停止中の一対のレジストローラ１５ａ、１５ｂのニップ部に突き当てられることによって斜行を補正され適宜のタイミングをとられながら、感光ドラム１８と対面する転写領域に送り込まれていく。

一方、感光ドラム１８の転写領域には、感光ドラム１８の表面に接触するように転写ローラ１７が配置されている。転写ローラ１７には転写バイアスが印加され、感光ドラム１８上に形成されたトナー像がシート状記録媒体に静電的に転写される。

さらに、未定着トナーを担持したシート状記録媒体は、定着装置１９に向かって搬送される。定着装置１９には、定着フィルム１９ｂが環状をなすように配置されているとともに、定着フィルム１９ｂに対面するように加圧ローラ１９aが配置されている。そして、定着フィルム１９ｂおよび加圧ローラ１９ａのニップ部における加熱・加圧作用に基づく定着作用によって、シート状記録媒体上の未定着トナーが融解され、トナー像が固定され定着される。

定着装置１９で定着されたシート状記録媒体は排出ローラ２１によって、排出トレイ２３上に排出される。

また画像形成装置１００には制御部（不図示）を有し、各動作の制御および監視を制御部にて行なっている。さらに、画像形成装置１００には操作部４０が設けられており、ユーザによる操作入力およびユーザへの表示が行われる。

（トナー補給機構）
次に、図１に示す画像形成装置に設けられるトナー補給機構について説明する。

図２は、トナー補給機構を示した正面概略説明図である。

同図に示すように、トナーボトルユニット１６に回転自在に装着されたトナーボトル２７の回転によりトナーボトル２７から排出されたトナーが、ホッパー容器２８（収納容器）に一時的に収納される。収納されたトナーは、ホッパースクリュー２９（搬送部材）の回転により、トナー搬送経路３０、３０ａに沿って搬送されて現像装置３１へ補給される。

ホッパースクリュー２９は、スクリュー形状であり、ホッパーモータ３２によって回転されることによりトナーを搬送可能である。なお、トナーボトル２７（トナーカートリッジ）は、画像形成装置１００の装置本体に着脱可能に設けられており、図示しないトナーボトルモータ（トナー補給手段）により回転される。ホッパースクリュー２９は、ホッパーモータ３２（駆動手段）により回転される。

またホッパー容器２８内にはホッパートナー検知センサ３３（収納容器トナー検知手段）が、現像装置３１内には感光ドラム１８に供給するためのトナーを収納する供給容器３１ａが設けられている。さらに、現像装置３１には、現像装置トナー検知センサ３４（供給容器トナー検知手段）が設けられ、所定の高さにトナーがあるか否かを検知する。

（トナー補給動作）
次に、トナー補給動作について説明する。トナー補給動作は、シート状記録媒体に画像を形成するのと並行して行われる。

図３は、トナー補給動作の流れを示したフローチャートである。

同図に示すように、トナー補給動作を行なう際には、まず現像装置トナー検知センサ３４がトナーを検知しているか否かを調べる（ステップＳ３０１）。このステップにおいてトナーを検知していない場合はホッパーモータ３２を現像装置トナー検知センサ３４がトナーを検知するまで駆動させ検知した時点でモータ駆動を停止し、トナー補給を停止する（ステップＳ３０２）。

ステップＳ３０１において、現像装置トナー検知センサ３４がトナーを検知している状態においては、次にホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知しているか否かを調べる（ステップＳ３０３）。このステップにおいてトナーを検知していない場合はトナーボトルモータ（不図示）をホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知するまで駆動させ、検知した時点でモータ駆動を停止しトナー補給を停止する（ステップＳ３０４）。一方、ステップＳ３０３において、ホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知している場合には、処理を終了する。

なお、ステップＳ３０２が終了したのちは、ステップＳ３０３に移行し、ステップＳ３０４が終了した後はステップＳ３０３に移行する。

以上の動作を繰り返す事によりトナーボトル２７からホッパー容器２８へ、ホッパー容器２８から現像装置３１へトナーが供給される。

図４は、図３に示すフローチャートに従ってトナーの供給が制御された場合のホッパー容器２８及び現像装置３１のトナーの様子を示す図である。

図３に示すフローチャートの動作により、現像装置トナー検知センサ３４がトナーを検知しなくなるとホッパースクリュー２９がホッパーモータ３２によって駆動されてホッパー容器２８からトナーが現像装置３１に供給される。また、ホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知しなくなるとトナーボトルモータによってトナーボトル２７が回転されてトナーボトル２７からホッパー容器２８にトナーが供給される。

このため、図４に示すように、トナーボトル２７にトナーが残っている状態では、ホッパー容器２８には、ホッパートナー検知センサ３３の検知位置までのトナー量Ａ（第１の所定量）のトナーが収容される。一方、現像装置３１には、現像装置トナー検知センサ３４の検知位置までのトナー量Ｂ（第２の所定量）のトナーが収容される。

次に、トナーボトル２７のトナーが無くなった場合の動作について説明する。

図５は、トナーボトル２７のトナーが無くなってから新しいトナーボトル２７に交換した場合の様子を示す図である。図５（ａ）は、ホッパー容器２８のトナーが少なくなっていく様子を示す図である。図５（ｂ）は、ホッパー容器２８のトナーが無くなった場合の様子を示す図である。図５（ｃ）は、新たなトナーボトル２７に交換されて、ホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知するまでトナーボトル２７からホッパー容器２８にトナーが供給された場合の様子を示す図である。

トナーボトル２７からホッパー容器２８及び現像装置３１にトナーが供給されて、画像形成が行われると、やがて現像装置トナー検知センサ３４がトナーを検知できる状態で、かつ、ホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知できない状態となる。

図５（ａ）に示すように、トナーボトル２７のトナーが無くなり、ホッパートナー検知センサ３３がトナー検知できない状態になった場合であっても、画像形成処理は実行され現像装置３１内のトナーが消費される。すると、現像装置トナー検知センサ３４がトナー検知をしない状態になる。こうした状態においては上述の通りホッパーモータ３２を駆動させホッパースクリュー２９によりホッパー容器２８からトナーを供給する。この時既にトナーボトル２７からホッパー容器２８へのトナー供給はできない状態にあることからホッパーモータ３２を駆動させる度にホッパー容器２８のトナーは減少する。

この状態で、引き続き画像形成処理が行なわれると、ホッパーモータ３２によるトナー供給は実行され続け、やがてはホッパー容器２８にトナーがない状態、すなわちホッパーモータ３２がトナーを供給していない空周り状態になる。

そして、図５（ｂ）に示すように、現像装置トナー検知センサ３４がトナー検知をしない状態で一定時間しても現像装置トナー検知センサ３４がトナー検知をしない状態になると画像形成装置本体にトナーなしと判断する。そして、上述した様に操作部４０でトナーボトルの交換を促すと共に画像形成ジョブを受け付けない状態、すなわち画像形成装置１００が画像形成しない状態になる。この間が、ホッパーモータ３２がトナーを供給していない空周り状態になる期間である。

さらに、図５（ｃ）に示すように、トナーが無くなったトナーボトル２７の交換を終えると、ホッパー容器２８内、現像装置３１内に、トナーが補給される。そして、ホッパートナー検知センサ３３と、現像装置トナー検知センサ３４がトナー検知した状態、すなわちトナー補給動作が完了した状態になる。

以上の動作シーケンスにおいて、制御部（供給トナー量算出手段）がホッパーモータ３２の回転時間を監視し、その積算量を算出する。この積算量に基づいてトナー使用量を把握して、トナーボトルの残量管理が行われる。

（ホッパーモータの駆動周期による駆動時間の補正）
本実施形態にあっては、前記のようにホッパーモータ３２の積算駆動時間によりトナー使用量を把握するが、このときホッパーモータ３２の駆動周期に応じてホッパーモータ３２の駆動時間を補正するようにしている。

近年、市場ニーズに合わせるために、画像形成がなされるシートの多種化を求められる。このため、シートの厚さも様々となり、トナーの定着性や、画像品質など、１つの画像形成速度では対応が難しく、画像形成されるシートなどにより、画像形成速度を変えて対応する必要が生じる。そして、画像形成速度が変わることで、消費されるトナー量が異なるため、消費量に合わせたトナー補給が必要とされる。また、製品をシリーズ化した場合、画像形成速度を変えて商品化する場合がある。その場合、画像形成に関わる現像装置などを共通化し、コストダウンを図る場合があるが、画像形成速度が異なるため、トナー消費量に応じたトナー補給が必要となる。

このように、多種の画像形成速度に対応するため、ホッパーモータ３２を間欠的に駆動させ、その駆動周期を変えることで画像形成速度に対応したトナー補給を実現している。

図９は、ホッパーモータ３２に駆動周期を変えてパルス状信号（駆動信号）を与える場合のパルス状信号を示すグラフである。図９（ａ）は、比較的、画像形成速度の小さい場合のモータ動作モードＭＡの場合を示しており、図９（ｂ）は、比較的、画像形成速度が大きい場合のモータ動作モードＭＢの場合を示している。

同図に示すように、ホッパーモータ３２には、パルス信号が与えられ、間欠的に駆動される。なお、図９に示す信号を発生させて、ホッパーモータ３２に供給する駆動信号供給手段（不図示）が設けられている。また、駆動信号供給手段は、複数の周期の駆動信号をホッパーモータ３２に供給可能になっている。駆動信号は、ホッパーモータ３２を駆動するオン状態を示す値とホッパーモータ３２を駆動しないオフ状態を示す値とが交互に連続するパルス状信号である。

図９に示すように、モータ動作モードＭＡの周期ＷＡの方がモータ動作モードＭＢの周期ＷＢよりも大きくなっている。なお、本実施形態では、モータ動作モードＭＡ及びモータ動作モードＭＢの両方のモードで、デューティ比は、５０％にしている。そして、それぞれの動作モードで、ＯＮ信号の場合に、ホッパーモータ３２が駆動される。

それぞれの動作モードにおいて、ホッパーモータ３２のＯＮ時間が、ＴＡ＝ＴＢとした場合のトナー排出量ＱＡ、ＱＢを比較するとＱＡ＜ＱＢとなる。すなわち、ホッパーモータ３２のＯＮ／ＯＦＦの周期が小さいほうがホッパーモータ３２によって駆動されるホッパースクリュー２９のトナー供給量が大きくなる。この理由は以下のとおりである。

ホッパーモータ３２は、入力電圧のＯＮ信号を受け、駆動開始し、ＯＦＦ信号を受け停止する。間欠駆動の場合、この動作の繰り返しとなるが、入力電圧のパルスの周期が大きいと、ＯＮ／ＯＦＦの間隔が大きくなり、ホッパーモータ３２が完全に停止してから、駆動を開始する。

一方、入力電圧のパルスの周期が小さいと、ＯＮ信号が来る間隔が小さくなり、ホッパーモータ３２が完全に停止する前に、また駆動を開始する。

このように、ＯＮ／ＯＦＦの間隔が小さいと、ホッパーモータ３２は完全に停止することなく、次の駆動へと繋がり、ホッパーモータ３２の回転数の落ち込みが少ないうちに、次の駆動へ繋がる。このため、トナー補給量は、ホッパーモータ３２の動作に関連し、入力電圧のパルスの周期が小さい方が、ホッパーモータ３２が停止することなく駆動するため、ホッパーモータ３２の積算駆動時間が同じであっても、トナーの供給量が多くなる。一方、入力電圧の周期が大きくなると、駆動と停止を繰り返し、停止している間、トナー補給も停止するので、ホッパーモータ３２の積算駆動時間が同じであっても、トナー補給量は少なくなる。

図１０は、図９に示すモータ動作モードＭＡ、ＭＢの場合におけるトナー補給量と、モータのＯＮ時間の関係を示したグラフである。

図１０に示すように、ホッパーモータ３２の積算のＯＮ時間が同じであっても、モータ動作モードＭＢの方が、モータ動作モードＭＡよりも、実際にトナー補給量が多いことを示している。

上述したように、トナー補給量を変える場合には、必要な補給量に合わせて、ホッパーモータ３２の間欠駆動のパルスの周期を変える必要がある。しかしながら、ホッパーモータ３２の積算の駆動時間でトナー補給量を監視する場合、図７、図８に示す通り、同じ積算駆動時間でも、トナー補給量が異なり、正確なトナー補給量の把握が出来なくなる。

このような問題を解決するため、画像形成装置１００の制御部は、ホッパーモータ３２の間欠動作の周期によってトナー補給量を補正するための補正テーブルが設けられている。ホッパーモータ３２の積算駆動時間に、補正テーブルに格納されている周期に応じた係数を掛け、積算駆動時間を補正することで、正確なトナー補給量の検知を可能としている。

例えば、１つの製品の中で、画像形成速度が変わる場合は、ある１つの画像形成速度を元とし、変化する画像形成速度に合わせるために、ホッパーモータ３２の入力電圧のパルスの周期に応じた値の係数をホッパーモータ３２の積算駆動時間に掛ける。

また、シリーズ製品の中で画像形成速度が変わる場合は、１つの製品を元に、画像形成速度の異なる製品については、それぞれのホッパーモータ３２の入力電圧のパルスの周期に応じた値の係数をホッパーモータ３２の積算駆動時間に掛けるようにする。

これにより、ホッパーモータ３２の単位時間あたりのトナー補給量を揃え、正確なトナー補給量の検知を行うことができる。

ホッパーモータ３２の積算駆動時間に係数を掛けて補正する具体例は、以下の通りである。モータ動作モードＭＡとモータ動作モードＭＢとにおけるトナー補給量の比が１：１．２である場合には、モータ動作モードＭＡの場合のみ積算駆動時間に１．２を掛けるか、モータ動作モードＭＢの場合のみ積算駆動時間を１．２で割るようにする。

すなわち、制御部の供給トナー量算出手段は、ホッパーモータ３２のオン状態を示す値の積算値を駆動信号の周期により補正した値に基づいて現像装置３１に供給されたトナー量を算出する。このようにして、各モードで、ホッパーモータ３２の積算駆動時間を補正することで、ホッパーモータ３２の入力電圧のパルスの周期が変わった場合であっても、単位時間あたりのトナー補給量を揃えることができる。このため、ホッパーモータ３２の積算駆動時間で、正確なトナー補給量を検知することが可能である。

（駆動負荷によるホッパーモータの積算駆動時間の補正）
ホッパーモータ３２によりホッパースクリュー２９が回転する際にトナーにより駆動負荷が大きくなると、回転数が低下して、単位時間当たりのトナー供給量が低下する。そこで、画像形成装置１００の制御部はホッパーモータ３２の回転数を検出する回転数検出手段を有している。そして、回転数が大きい場合には、積算駆動時間が大きくなるように大きな係数を掛け、回転数が小さい場合には、積算駆動時間が小さくなるように小さな係数を掛けて積算駆動時間を補正する。

以上より、駆動負荷によりホッパーモータ３２のトナー供給量の差を鑑みた正確なトナー供給量を算出することが可能になる。

（ホッパーモータの入力電圧による積算駆動時間の補正）
ホッパーモータ３２に入力される電圧が変動するとホッパーモータ３２の駆動力が変動する。そこで、画像形成装置１００の制御部はホッパーモータ３２に印加される入力電圧を検知する入力電圧検出を有している。そして、入力電圧が大きい場合には、積算駆動時間が大きくなるように大きな係数を掛ける。一方、入力電圧が小さい場合には、積算駆動時間が小さくなるように小さな係数を掛けて積算駆動時間を補正する。

以上より、製品によってホッパーモータ３２への入力電圧値がバラついたとしてもその製品毎の補正が可能となり、個体差によるバラつきのないトナー補給量監視を行なう事ができる。

（温湿度による積算駆動時間の補正）
また、図１に示すように画像形成装置１００には、内部に、温度と湿度を検知する温湿度センサ４１（環境変数測定手段）が設けられている。トナー補給量においては周囲の温湿度によりトナーの水分量が変化するため、ホッパーモータ３２で送り出すトナー補給量に変化が生じる。トナー補給量監視において制御部は温湿度センサ４１から読み取った値に応じてホッパーモータ３２の積算駆動時間に補正係数を掛ける。

具体的には、温湿度が高い場合（Ｈ／Ｈ環境）には、トナーが凝集し易いのでトナー供給量が多くなる。一方、温湿度が低い場合（Ｌ／Ｌ環境）には、トナーがサラサラになり易いのでトナー供給量が少なくなる。したがって、温湿度が高い場合には、ホッパーモータ３２の積算駆動時間が大きくなるように補正係数を掛け、温湿度が低い場合には、ホッパーモータ３２の駆動時間が小さくなるように補正係数を掛けて積算駆動時間を補正する。

このように、温湿度によってホッパーモータ３２の積算駆動時間を補正することで、温湿度の影響を考慮に入れた正確なトナー供給量の管理が可能になる。

（補正テーブル）

以上のホッパーモータの駆動周期、駆動負荷、入力電圧、湿度、温度による補正は、画像形成装置１００の制御部に補正テーブルを保持し、この補正テーブルを参照することによって行われる。

〔第２実施形態〕
次にホッパーモータ３２の積算駆動時間からトナー消費量を算出する場合に、前記ホッパーモータ３２の駆動周期以外に考慮することが好ましい例を説明する。

（トナーボトルが空になってからのトナー補給量監視）
トナーボトル２７が空になってからホッパー容器２８内のトナー補給量をホッパーモータ３２が駆動した駆動時間を積算した値で認識する。しかしながら、トナーボトル２７が空になってからホッパー容器２８内のトナーが現像装置３１に供給されていくと、上述のように、ホッパーモータ３２が空転する期間が生じる。この空転している期間は実際には、トナーは供給されていないので、この期間をトナー補給量として積算するとトナー補給量を正しく認識することができない。したがって、このホッパーモータ３２の空転期間については、トナー補給量としては、加えないようにする必要がある。

そこで、本実施形態では、以下のようにして、ホッパーモータ３２の空転期間を認識する。なお、予め、ホッパーモータ３２と同様の性能のモータを用い、ホッパースクリュー２９を回転させた場合に、ホッパー容器２８のトナー量Ａのトナーが全て排出される時間を測定して決定し、画像形成装置１００の制御部に固定値ＣＶ（所定値）として記憶してある。

図６は、ホッパーモータ３２の空転期間を認識してトナー補給量に加えないようにする動作を示すフローチャートである。

同図に示すように、ホッパートナー検知センサ３３がトナーを検出できない事により、トナーボトル２７が空になったと判断されてから、トナーボトル２７が交換されるまでにホッパーモータ３２が駆動した積算駆動時間ｔ１を算出する（ステップＳ６０１）。そして、この積算駆動時間ｔ１が固定値ＣＶと比較される（ステップＳ６０２）。そして、ステップＳ６０２で、積算駆動時間ｔ１が固定値ＣＶ以下（所定値以下）である場合には、積算駆動時間ｔ１をトナー補給量として積算する（ステップＳ６０３）。一方、積算駆動時間ｔ１が固定値ＣＶよりも大きい場合には、固定値ＣＶをトナー補給量として積算する（ステップＳ６０４）。

以上のようにして、トナー補給量を示す値としてホッパーモータ３２が駆動した駆動時間の積算値を用いることで、ホッパーモータ３２の空転時間を、トナー補給量を示す値としてのホッパーモータ３２の駆動時間から除くことができる。このため、トナー補給量を正確に把握することが可能である。

なお、交換により新しいトナーボトル２７が装着された場合には、ホッパートナー検知センサ３３によりトナーが検出されるまでトナーボトル２７のトナーがトナーボトルモータによりホッパー容器２８に供給される。

トナーボトル２７を交換するタイミングによって、ホッパー容器２８に残っているトナーの量は異なり、場合によっては、ホッパー容器２８には、トナーが残っていない場合もある。しかし、上述したように、交換前の古いトナーボトル２７が空になってから新しいトナーボトル２７に交換されるまでのトナーの現像装置３１への補給量は正確に認識されている。このため、新しいトナーボトル２７が装着されてからホッパー容器２８のホッパートナー検知センサ３３によりトナーが検出されるまでに供給されるトナー量も正確に把握することができている。

新しいトナーボトル２７に収納されているトナー量は決まった値であることから新しいトナーボトル２７が装着された場合に、ホッパー容器２８がトナー量Ａとなった状態で、トナーボトル２７の残りのトナー量も正確に把握することが可能である。

すなわち、トナーボトル２７の交換が促された状態においてどのようなタイミングで次のトナーボトルに交換されたとしてもトナーボトル２７からのトナー補給量監視を毎回精度よく行なう事ができる。

（トナーボトルを初めて装着した場合のトナー残量予測）
次に、画像形成装置１００がオフィス等に設置されて初めてトナーボトル２７を装着した場合のトナー残量予測について説明する。

画像形成装置１００に初めてトナーボトル２７を装着する場合には、現像装置３１及びホッパー容器２８には、トナーが無い状態である。このような場合にトナーボトル２７を装着すると、まず初めに、トナーボトルモータが駆動され、ホッパー容器２８にトナーボトル２７からトナーが供給される。そして、一定時間（所定時間）が経過するとホッパー容器２８には、一定の量（第３の所定量）のトナーが収納される。この量は、ホッパースクリュー２９によりホッパー容器２８に収納されているトナーが現像装置３１へ十分に搬送される量である。

その後、図３に示すように、ホッパートナー検知センサ３３及び現像装置トナー検知センサ３４によりトナーが検知されるまで、トナーボトルモータ及びホッパーモータ３２によりトナーが供給される動作が繰り返される。このとき、ホッパーモータ３２によりホッパースクリュー２９が回転してホッパー容器２８から現像装置３１にトナーが供給される。

図７は、画像形成装置１００に初めてトナーボトル２７が取り付けられた場合のそのトナーボトル２７のトナー切れ時期を予測する動作を示すフローチャートである。

ホッパーモータ３２が回り出し、トナーの供給が開始されて現像装置３１にトナーが満たされる。

そして、現像装置トナー検知センサ３４によりトナーが検出されてホッパーモータ３２によりトナーの供給が停止するまでのホッパーモータ３２の積算駆動時間ｔ２が算出される（ステップＳ７０１）。次に現像装置３１内に満たされたトナー量Ｂと積算駆動時間ｔ２とから単位時間あたりのトナー供給量Ｖ１＝Ｂ／ｔ２を演算により算出する（ステップＳ７０２）。さらに、この単位時間当たりのトナー供給量Ｖ１に基づいてトナーボトル２７のトナーのトナー切れの予測を行う（ステップＳ７０３）。

このトナー切れの予測は、例えば、新品のトナーボトル２７に収納されている全トナー量Ｆを用いて以下のように行うことができる。

すなわち、全トナー量Ｆを単位時間あたりのトナー供給量Ｖ１で割ることにより全トナー量Ｆを使い切るまでの積算駆動時間ｔ３（＝Ｆ／Ｖ１）が求められる。したがって、積算駆動時間ｔ３と現実に測定されて積算された積算駆動時間ｔ４とを比較することによりトナー切れの時期の予測を行うことができる。

（トナーボトル１本分に対するホッパーモータの駆動時間を用いるトナー切れ予測）
つぎに、トナーボトル１本分に対するホッパーモータの積算駆動時間を用いて次に装着されるトナーボトルのトナー切れ予測について説明する。

トナーボトル２７が交換されてから、そのトナーボトル２７が空になるまでのホッパーモータ３２の積算駆動時間ｔ５とトナーボトル２７の全トナー量Ｆとから単位時間あたりのトナー供給量Ｖ２を算出する。そして、この値をトナーボトル２７のトナー切れの予測に用いる。具体的には、以下のように実行される。

図８は、トナーボトル１本分に対するホッパーモータの駆動時間を用いるトナー切れ予測の動作を示すフローチャートである。

まず、トナーボトル２７が交換されてから、トナーボトル２７が空になるまでのホッパーモータ３２の積算駆動時間ｔ５が算出される（ステップＳ８０１）。すなわち、トナーボトルモータを一定時間回転させてもホッパートナー検知センサ３３がトナーを検知できない状態になるまでのホッパーモータ３２の積算駆動時間ｔ５が算出される。次に、トナーボトル２７の既知の全トナー量Ｆと積算駆動時間ｔ５とから単位時間あたりのトナー供給量Ｖ２（＝Ｆ／ｔ５）が求められる（ステップＳ８０２）。そして、単位時間あたりのトナー供給量Ｖ２を用いて次に装着されるトナーボトル２７のトナー切れの予測を行う（ステップＳ８０３）。

なお、トナーボトル２７のトナー切れの予測は、具体的には、例えば、以下のように行う。すなわち、ステップＳ８０２で求められた単位時間あたりのトナー供給量Ｖ２を次のトナーボトルのトナー容量で割ることで、次のトナーボトルに必要な駆動時間ｔ６が求められる。この駆動時間ｔ６と次のトナーボトルで実際に計測したホッパーモータ３２の積算駆動時間を比較することで次のトナーボトルのトナー切れの時期を予測することができる。

トナーボトルのトナー容量が同じであるという前提があれば、単位時間あたりのトナー供給量Ｖ２を求めることなく、現在のトナーボトル２７の積算駆動時間ｔ５と次のトナーボトル２７で実際に測定された積算駆動時間を比較すればトナー切れの予測は可能である。

しかし、本実施形態のように、単位時間あたりのトナー供給量Ｖ２を求めることで、次のトナーボトルのトナー容量が現在のトナーボトルのトナー容量と異なる場合でも、トナー切れの予測を行うことが可能である。なお、この場合には、トナーボトル２７を装着した時に、トナーボトル２７のトナー容量を画像形成装置１００が認識するようにするか、ユーザによってトナーボトル２７のトナー容量を入力する操作が必要である。

なお、上述したように、トナーボトル２７のトナーが無くなったときにホッパースクリュー２９が空回りする期間については、積算駆動時間に含めずに計算することでより正確なトナー残量の予測が可能になる。

以上より、本実施形態では、毎回、トナーボトル２７が交換される度に新たなトナー補給量制御に更新される為、製品の耐久によるホッパーモータ３２の能力低下等が生じた場合でも精度よくトナー補給量の監視を行なう事ができる。

１８…感光ドラム
２７…トナーボトル
２８…ホッパー容器
２９…ホッパースクリュー
３１…現像装置
３１ａ…供給容器
３２…ホッパーモータ
３３…ホッパートナー検知センサ
３４…現像装置トナー検知センサ
４０…操作部
４１…温湿度センサ
１００…画像形成装置

Claims (8)

1. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   装置本体に着脱可能に設けられ、前記記録媒体に画像を形成するためのトナーを収納するトナーカートリッジと、
   前記トナーカートリッジのトナーを一時的に収納するための収納容器と、
   前記画像形成手段にトナーを供給するためにトナーを収納する供給容器と、
   前記トナーカートリッジから前記収納容器にトナーを補給するトナー補給手段と、
   前記収納容器に収納されているトナーを前記供給容器に搬送するための搬送部材と、
   前記搬送部材を駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段を間欠的に駆動するための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
   前記駆動手段が前記駆動信号供給手段によって駆動された時間を積算した積算駆動時間に基づいて前記供給容器に供給されたトナー量を算出するに際し、前記積算駆動時間は前記駆動信号の周期により補正して積算する供給トナー量算出手段と
   を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記供給トナー量算出手段は、前記周期が小さい場合は、前記周期が大きい場合と比較して、前記積算駆動時間が長くなるように前記積算駆動時間を補正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. 前記駆動信号供給手段は、複数の周期の駆動信号を前記駆動手段に供給可能であり、前記供給トナー量算出手段は、前記複数の周期の駆動信号のうち、前記駆動手段に供給された駆動信号の周期に基づいて前記積算駆動時間を補正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。
4. 前記駆動信号は、前記駆動手段を駆動するオン状態を示す値と前記駆動手段を駆動しないオフ状態を示す値とが交互に連続するパルス状信号であり、前記供給トナー量算出手段は、前記オン状態を示す値の積算値を前記駆動信号の周期により補正した値に基づいて前記供給容器に供給されたトナー量を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記搬送部材は、スクリュー形状であり、前記駆動手段により回転されることによってトナーを搬送可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動手段の回転数を検出する回転数検出手段を具備し、
   前記回転数検出手段によって検出された回転数が大きい場合は、小さい場合に比べて前記積算駆動時間を長くするように補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記駆動手段は、前記搬送部材を回転させるモータであり、
   前記画像形成装置は、さらに、前記モータに入力される入力電圧を検出する入力電圧検出手段をさらに具備し、
   前記入力電圧検出手段によって検出された入力電圧が高い場合は、低い場合に比べて前記積算駆動時間を長くするように補正することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置の環境の温度及び湿度のうちの少なくとも１つを測定する環境変数測定手段と具備し、
   前記環境変数測定手段によって測定された情報に基づいて前記積算駆動時間を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載の画像形成装置。

Images