JP2016151634A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー補給機構の異常を、より低コストで、より早期に検知することのできる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置１は、トナー画像を像担持体に形成する現像器４８と、画像形成装置１本体に着脱自在に装着されるトナーボトル８１からトナーを受けるサブホッパー８２と、現像器４８にトナーを補給するためにサブホッパー８２内のトナーを搬送する補給ローラー８２３と、補給ローラー８２３の回転に連動してサブホッパー８２内のトナー量を検出する透過型フォトセンサー８３０と、透過型フォトセンサー８３０によってサブホッパー８２内のトナーが少なくなったことが検出され得る時点の直前の所定位置まで補給ローラー８２３を回転させてから停止させる制御部と、を備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリやこれら機能を複合的に備える複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関するもので、特に、装置本体に対してトナー収容容器が着脱可能な画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置には、像担持体に形成された静電潜像をトナーにて現像する現像器と、補給用トナーを収容し且つ着脱交換可能なトナーボトル（トナー収容容器）と、補給用トナーを一時的に貯留するサブホッパー（トナー貯蔵部）とを備えたものがある。サブホッパーには、現像器にトナーを補給するためにサブホッパー内のトナーを搬送するスクリュー部材が設けられており、このスクリュー部材を回転させることによって、サブホッパーから現像器にトナーが供給される。

サブホッパーにはトナー量検出センサーが設けられており、サブホッパー内のトナーが少なくなったことがトナー量検出センサーによって検出されると、トナーが無くなった旨が操作パネル等によってユーザーに報知される。その後、ユーザーによってトナーボトルが交換されると、新しいトナーボトルからサブホッパーにトナーが供給される。

しかしながら、上記のようなトナー量検出センサーとして、スクリュー部材の回転に連動してサブホッパー内のトナー量を検出するような方式のセンサーを用いる場合には、サブホッパー内のトナーが少なくなったことを検出するためにはスクリュー部材を回転させなければならない。よって、もし上記のようにユーザーがトナーボトルを交換したときに、例えば、誤って空のボトルを装着してしまった場合などに、トナーボトルからサブホッパーに正常にトナーが補給されていないことをトナー量検出センサーが検知するまでに、時間がかかってしまうことになる。

なお、従来の画像形成装置の中には、トナー補給口付近に第１トナー補給検知センサーを備えるとともに、第１トナー補給検知センサーよりも現像剤搬送方向下流側に第２トナー補給検知センサーを備え、これらの２つのトナー補給検知センサーによって、トナーエンプティーを早期に検出できるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−６４７６６号公報

しかしながら、上記の従来の画像形成装置では、トナーエンプティーを早期に検出できるようにするために２つのトナー補給検知センサーを設ける必要があるため、コストが高くなってしまうという問題がある。

このような問題を鑑みて、本発明は、トナー補給機構の異常を、より低コストで、より早期に検知することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナー画像を像担持体に形成する現像器と、画像形成装置本体に着脱自在に装着されるトナー収容容器からトナーを受けるトナー貯蔵部と、前記現像器にトナーを補給するために前記トナー貯蔵部内のトナーを搬送するスクリュー部材と、前記スクリュー部材の回転に連動して前記トナー貯蔵部内のトナー量を検出するトナー量検出センサーと、前記トナー量検出センサーによって前記トナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったことが検出され得る時点の直前の所定位置まで前記スクリュー部材を回転させてから停止させる位置制御手段と、を備える。

上記画像形成装置において、前記トナー量検出センサーは、前記スクリュー部材に連動して回転するカム部材と、前記トナー貯蔵部内のトナーの上面レベルと前記カム部材とに応じて上下に揺動自在なフロート部材と、前記フロート部材の位置に応じて第１状態と第２状態の間で状態が変化するセンサー部と、を備えていてもよい。

上記画像形成装置において、前記センサー部は、前記トナー貯蔵部内のトナーの上面レベルが所定レベルよりも高い場合には常に前記第１状態となり、前記前記トナー貯蔵部内のトナーの上面レベルが所定レベルよりも低い場合には前記カム部材の回転に連動して前記第１状態と前記第２状態との間で交互に状態が変化し、前記トナー量検出センサーは、前記センサー部が前記第１状態から前記第２状態へと変化したときに、前記トナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったと検出してもよい。

上記画像形成装置において、前記画像形成装置のトナー状態を判定する状態判定手段を備え、前記位置制御手段は、前記状態判定手段によってトナーエンプティー状態であると判定された後に、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させてもよい。

上記画像形成装置において、前記位置制御手段は、不揮発メモリに記憶されている所定のフラグがＯＮになっているときに、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させてもよい。

上記画像形成装置において、前記トナー貯蔵部の交換を検知する交換検知手段を備え、前記位置制御手段は、前記交換検知手段によって前記トナー貯蔵部の交換が検知されたときに、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させてもよい。

上記画像形成装置において、前記位置制御手段は、前記トナー量検出センサーの検出結果が所定条件を満たしてからの経過時間に基づいて、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させてもよい。

上記画像形成装置において、前記位置制御手段は、前記トナー量検出センサーの検出結果が所定条件を満たしてからの印字枚数に基づいて、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させてもよい。

上記画像形成装置において、前記位置制御手段は、前記トナー量検出センサーの検出結果が所定条件を満たしてからのトナー消費量に基づいて、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させてもよい。

上記画像形成装置において、前記スクリュー部材の回転に連動して前記トナー貯蔵部内のトナーを撹拌する撹拌部材を備え、前記所定位置は、前記スクリュー部材が当該所定位置から回転を開始してから、前記トナー量検出センサーによって前記トナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったことが検出され得る時点までの間に、前記撹拌部材によって前記トナー貯蔵部内のトナーが十分に撹拌可能な位置に設定されていてもよい。

上記画像形成装置において、前記位置制御手段は、前記現像器による印字処理を停止した状態で、前記スクリュー部材を前記所定位置まで回転させてもよい。

上記画像形成装置において、前記画像形成装置のトナー状態を判定する状態判定手段を備え、前記位置制御手段は、前記状態判定手段によってニアーエンプティー状態であると判定されてからトナーエンプティー状態であると判定されるまでの間に、前記現像器による印字処理を継続した状態で、前記スクリュー部材を前記所定位置まで回転させてもよい。

本発明によると、位置制御手段によって、トナー量検出センサーによってトナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったことが検出され得る時点の直前の所定位置までスクリュー部材を回転させてから停止させることができることから、トナー補給機構の異常を早期に検知することができる。

画像形成装置の構成を示す外観斜視図である。 画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。 トナーボトル及びサブホッパーの構成を示す斜視図である。 トナーボトル、サブホッパー、及び現像器の構成を示す概略図である。 トナーボトルとサブホッパーの位置関係を示す要部断面図である。 サブホッパーの構成を示す斜視図である。 サブホッパー駆動機構の構成を示す概略図である。 サブホッパーの動作説明図のうちの１つである。 サブホッパーの動作説明図のうちの１つである。 サブホッパーの動作説明図のうちの１つである。 サブホッパーの動作説明図のうちの１つである。 サブホッパーの動作説明図のうちの１つである。 透過型フォトセンサーの状態の変化を示す図である。 トナーエンプティー検出制御を示すフローチャートである。 カム位置制御を示すフローチャートである。 補給機構異常検知制御を示すフローチャートである。

＜本発明を実施するための形態における基本構成＞
以下、本発明の実施形態における基本構成につき、図面を参照しながら説明する。以下の図では、同一部分又は対応する部分に同一符号を付してある。

１．画像形成装置の構成
図１及び図２を参照して、画像形成装置１の構成について説明する。図１は、画像形成装置１の構成を示す外観斜視図であり、図２は、画像形成装置１の内部構成を示す概略構成図である。

画像形成装置１は、図１及び図２に示すように、記録紙に画像を印字する画像形成部２と、原稿から画像を読み取る画像読取部３とを備え、画像形成部２上方に画像読み取り部３を載置した構成を備える。又、画像形成装置１は、ユーザーに対して各種の表示を行うとともにユーザーによる入力操作を受け付ける操作パネル１１６を備えている。

画像読取部３は、原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナーを移動して読み取る公知のものである。原稿画像は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三色に色分解されて、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーにより電気信号に変換され、Ｒ・Ｇ・Ｂの画像データが得られる。画像読み取り部３で得られた各色成分の画像データは、画像制御部１１において各種処理が行われて、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データに変換される。

画像形成部２は、画像データに基づくトナー画像を記録紙に転写する作像装置４と、作像装置４で記録紙に転写されたトナー画像を定着させる定着装置５と、画像を印刷するための記録紙を収納するとともに記録紙を給紙する給紙機構６と、定着装置５によりトナー画像が定着されて画像形成された記録紙を排紙する排紙機構７と、を備える。又、画像読取部３は、原稿からの画像を読み取るスキャナー装置３１と、スキャナー部３１の上部に設けられるとともにスキャナー装置３１に原稿を１枚ずつ搬送させる自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）３２とを備える。

画像形成部２内の中央部に位置する作像装置４は、像坦持体の一例である感光体上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する役割を担うものであり、中間転写ベルト４２、及びイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像機構４１を備えている。尚、図２では、説明の便宜上、各作像機構４１に、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

中間転写ベルト４２は、駆動ローラー４３と従動ローラー４４の間に張設され、従動ローラー４４が不図示のスプリングで図２の左方向へ付勢されることにより、中間転写ベルト４２に張力が与えられている。そして、転写駆動モーター（図示省略）からの動力伝達にて、駆動ローラー４３が反時計回りに回転する。中間転写ベルト４２にはポリカーボネート、ポリイミド、ポリイミドアミドなどの樹脂材料が使用される。中間転写ベルト４２のうち従動ローラー４４に巻き掛けられた部分の外周側には、転写ベルトクリーナー４２１が配置されている。転写ベルトクリーナー４２１は、中間転写ベルト４２上に残留する未転写トナーを除去するためのものであり、中間転写ベルト４２に当接している。

中間転写ベルト４２の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像機構４が所定間隔で配置されている。そして、それぞれ作像機構４１の感光体ドラム４５と、中間転写ベルト４２を挟んで対向する位置に、一次転写ローラー４６が配置されている。感光体ドラム４５の外周には、図２における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電器４７、現像器４８、一次転写ローラー４６及び感光体クリーナー４９が配置されている。

感光体ドラム４５は負帯電性のものであり、感光体モーター（図示省略）からの動力伝達にて、図２の時計方向に回転駆動するように構成されている。帯電器４７はローラー帯電式のものであり、該帯電器４７には、帯電用電源（図示省略）から所定のタイミングにて感光体帯電のための電圧が印加される。現像器４８は、負の極性を呈するトナーを利用して、感光体ドラム４５上に形成された静電潜像を反転現像にて顕在化させるものである。

一次転写ローラー４６は、中間転写ベルト４２の内周側に位置しており、中間転写ベルト４２の回転に伴って図２の反時計方向に回転する。中間転写ベルト４２と一次転写ローラー４６との間（当接部分）に、一次転写領域である一次転写ニップ部を構成している。感光体クリーナー４９は、感光体ドラム４５上に残留する未転写トナーを除去するものであり、感光体ドラム４５に当接している。４つの作像機構４１の下方には露光部５０が配置されている。露光部５０は、画像データに基づき、レーザービームにて各感光体ドラム４５に静電潜像を形成するものである。画像データは、位置ズレ補正のための補正を受けた後、記録紙の供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、露光部５０に設けられた発光ダイオードの駆動信号となっている。

中間転写ベルト４２のうち駆動ローラー４３に巻き掛けられた部分の外周側には、二次転写ローラー５１が配置されている。二次転写ローラー５１は、中間転写ベルト４２に当接していて、中間転写ベルト４２と二次転写ローラー５１との間（当接部分）が二次転写領域である二次転写ニップ部を形成している。二次転写ローラー５１は、中間転写ベルト４２の回転に伴って、又は二次転写ニップ部に挟持搬送される記録紙の移動に伴って図２の時計方向に回転する。

作像装置４は、帯電器４７で感光体ドラム４５表面を帯電させた後、露光部５０で画像データに応じた静電潜像を形成し、この静電潜像に現像器４８からのトナーを付着させて感光体ドラム４５表面にトナー像を形成する。感光体ドラム４５表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト４２が感光体ドラム４５と一次転写ローラー４６との間（一次転写ニップ部）を通過する時に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、中間転写ベルト４２上に１次転写される。感光体ドラム４５に残った未転写トナーは感光体クリーナー４９にて掻き取られ、感光体ドラム４５上から取り除かれる。そして、記録紙が二次転写ニップ部を通過する際に、重ね合わされた４色のトナー像が記録紙に一括して二次転写される。中間転写ベルト４２に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナー４２１にて掻き取られ、中間転写ベルト４２上から取り除かれて、廃トナーボックス（図示省略）に蓄えられる。

二次転写ローラー５１の上方に位置する定着装置５は、記録紙の搬送方向との直交方向に長い加熱ローラー５５、及び、加熱ローラー５５と平行状に延びる加圧ローラー５６を備えている。加圧ローラー５６は、加熱ローラー５５に当接していて、加熱ローラー５５と加圧ローラー５６との間（当接部分）が定着領域である定着ニップ部を形成している。二次転写ローラー５１における二次転写ニップ部を通過して未定着トナー像を載せた記録紙が、加熱ローラー５５と加圧ローラー５６との間の定着ニップ部を通過する際、加熱ローラー５５と加圧ローラー５６とが記録紙を加熱・加圧して、記録紙上の未定着トナー像を定着させる。

作像装置４の下方に位置する給紙機構６は、記録紙を収容する複数段（実施形態では２段）の給紙カセット６１、給紙カセット６１内の記録紙を１枚ずつ繰り出す繰り出しローラー６２、及び繰り出された記録紙を所定のタイミングにて二次転写ニップ部（二次転写領域）に搬送する一対のレジストローラー６３等を備えている。又、排紙機構７は、定着装置５でトナー像が定着された記録紙を装置外部に排紙させる排出ローラー７１と、排紙された記録紙を受ける排紙トレイ７２とを備えている。

各給紙カセット６１は画像形成部２の下部に着脱可能に配置されている。各給紙カセット６１内の記録紙は、対応する繰り出しローラー６２の回転にて、最上部のものから１枚ずつ搬送経路３０に送り出される。搬送経路３０は、給紙機構６の各給紙カセット６１から、両レジストローラー６３間のニップ部、及び作像装置４における二次転写ニップ部（二次転写領域）を経て、定着装置５の定着ニップ部に至る。そして、搬送経路３０は、定着装置５の定着ニップ部から一対の排出ローラー７１を介して画像形成部２上面の排紙トレイ７２にまで延びている。

２．トナー補給路の構成
画像形成装置１は、現像器４８にトナーを補給させるために、トナーボトル（トナー収容容器）８１を着脱可能としている。図２に示すように、中間転写ベルト４２の上方にはボトル収容室８０が設けられており、ボトル収容室８０内には、各現像器４８に供給される補給用トナーを収容するトナーボトル８１が着脱可能に配置されている。尚、図２では、説明の便宜上、ボトル収容室８０及びトナーボトル８１にも、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。このトナーボトル８１から現像器４８へのトナー補給路の詳細について、図３〜図５を参照して以下に説明する。

図３〜図５に示すように、作像機構４１の現像器４８には、トナーを一定量補給するサブホッパー（トナー貯蔵部）８２が設けられており、ここからジョイント８３を介して現像器４８に供給される。サブホッパー８２の上方には、トナーボトル８１が着脱自在に設けられている。サブホッパー８２内のトナー残量が少なくなると、トナーボトル８１からサブホッパー８２にトナーが供給される。トナーボトル８１内のトナーがなくなると、新しいトナーボトル８１と交換される。尚、図３では、説明の便宜上、トナーボトル８１及びサブホッパー８２にも、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

トナーボトル８１は、トナーを収納しているボトル部８１２と、供給口８１３ａが外周面に形成されたキャップ部８１３と、供給口８１３ａを開閉するシャッター部８１５とを有する。ボトル部８１２とキャップ部８１３とは相対的に回転可能に取り付けられている。キャップ部８１３の正面側にはトナーボトル８１を回転させるツマミ８１４が形成されている。この色別に設けられるトナーボトル８１のそれぞれのキャップ部８１３は、色別のサブホッパー８２が一体に構成された上面に載置されている。

トナーボトル８１の裏面側には、ボトル部８１２を回転させるボトル回転機構８１１が設けられている。ボトル回転機構８１１は、駆動源となるステッピングモーター８１１ａを備えており、不図示のギヤ機構を介してステッピングモーター８１１ａの回転力をトナーボトル８１に伝達させる。又、図３では、ボトル回転機構８１１は２個記載されているのみであるが、１個の回転駆動機構で２色のトナーボトル８１を駆動するもので、不図示のクラッチ機構で切り換える構成になっている。ボトル回転機構８１１でボトル部８１２を回転させると、ボトル部８１２内に収納されたトナーは、ボトル部８１２の内周面に形成された螺旋状溝８１７（第１トナー補給部）によって、キャップ部８１３の供給口８１３ａに導かれる。そして、トナーは供給口８１３ａからサブホッパー８２に落下供給される。

図４に示すように、トナーボトル８１のキャップ部８１３の供給口８１３ａがサブホッパー８２の上部に位置する。図５に示すように、サブホッパー８２内には、トナーの上面レベルを検出するフロート部材８２４が、軸８２４ａを中心として揺動自在に設けられている。そして、フロート部材８２４の下方には撹拌軸８２５と共に回転するカム８２２が設けられており、カム８２２の回転によってフロート部材８２４は上下に揺動する。撹拌軸８２５には、カム８２２に加えて、トナーの上面を均すための撹拌板８２６が設けられている。

図４及び図６に示すように、軸８２４ａには、フロート部材８２４に加えて、遮光板８２４ｂが取り付けられており、フロート部材８２４が上下に揺動すると、それに伴って遮光板８２４ｂも上下に揺動する。遮光板８２４ｂの近傍には透過型フォトセンサー８３０が設けられており、この透過型フォトセンサー８３０によって、遮光板８２４ｂが所定の高さよりも上昇したこと（すなわち、フロート部材８２４が所定の高さよりも下降したこと）を検知することができる。

一方、図４に示すように、現像器４８にはトナー濃度センサー４８１が設けられていて、現像器４８のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度となるようにサブホッパー８２の補給ローラー（スクリュー部材）８２３が回転して現像器４８にトナーが補給される。

なお、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３は、サブホッパー駆動機構８２１で駆動される。図４及び図７に示すように、サブホッパー回転機構８２１は、駆動源となるステッピングモーター８２１ａと、中継ギヤ８２１ｂと、サブホッパー８２の攪拌軸８２５を回転させる攪拌用ギヤ８２１ｃと、サブホッパー８２の補給ローラー８２３を回転させる補給用ギヤ８２１ｄとを備える。

中継ギヤ８２１ｂは、不図示の他の中継ギヤを介して、ステッピングモーター８２１ａの回転に連動して回転する。中継ギヤ８２１ｂは、攪拌用ギヤ８２１ｃ及び補給用ギヤ８２１ｄと噛合することで、ステッピングモーター８２１ａの回転力を、攪拌用ギヤ８２１ｃ及び補給用ギヤ８２１ｄに伝達する。これにより、ステッピングモーター８２１ａが回転すると、攪拌用ギヤ８２１ｃ及び補給用ギヤ８２１ｄが回転し、サブホッパー８２内のトナーが攪拌されると同時に現像器４８に供給される。

次に、サブホッパー８２におけるフロート部材８２４及び遮光板８２４ｂの動作について、図８Ａ〜図８Ｅを参照して説明する。ここでは、便宜上、サブホッパー８２内にトナーが全く無い状態を想定して説明する。

図８Ａに示すように、サブホッパー８２の外側面には、透過型フォトセンサー８３０が取り付けられており、サブホッパー８２内のフロート部材８２４と連動して揺動する遮光板８２４ｂの位置に応じて、この透過型フォトセンサー８３０からＯＮ又はＯＦＦの信号が得られる。

図８Ａは、フロート部材８２４がカム８２２によって最も高い位置まで押し上げられている状態を示している。この状態では、遮光板８２４ｂは最も低い位置となっており、透過型フォトセンサー８３０はＯＦＦ状態となる。

前述したサブホッパー駆動機構８２１のステッピングモーター８２１ａが駆動すると、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３は、図８Ａにおける時計方向に同時に回転する。図８Ａの状態から、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３が回転すると、それに伴って、フロート部材８２４が下がっていくと同時に遮光板８２４ｂが上がっていく。そして図８Ｂの状態になると、透過型フォトセンサー８３０の光が遮光板８２４ｂによって遮られ、透過型フォトセンサー８３０はＯＮ状態となる。

その後、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３の回転に伴って、フロート部材８２４はさらに下がっていき、図８Ｃに示すように、フロート部材８２４は最も低い位置となる。この状態でも、透過型フォトセンサー８３０はＯＮ状態となっている。

さらにその後、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３の回転に伴って、フロート部材８２４はカム３２２によって押し上げられていき、図８Ｄの状態になると、透過型フォトセンサー８３０はＯＦＦ状態となる。その後、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３がさらに回転すると、図８Ｅに示すように、フロート部材８２４は最も高い位置となり、すなわち、図８Ａと同じ状態となる。これ以降は、これらの状態が繰り返されることになる。

図９は、透過型フォトセンサー８３０の状態の変化を示している。図９において、時間Ｔａ〜Ｔｅは、図８Ａ〜図８Ｅの状態にそれぞれ対応している。透過型フォトセンサー８３０は、時間ＴｂにおいてＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化し、その後、時間ＴｄにおいてＯＮ状態からＯＦＦ状態へと変化する。

なお、サブホッパー８２内にトナーが十分に充填されている場合には、フロート部材８２４はトナー表面に留まり、そこからさらに下がることがない。よって、撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３が回転しても、透過型フォトセンサー８３０は常にＯＦＦ状態のままである。

透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態になると、ボトル回転機構８１１が駆動してトナーボトル８１のボトル部８１２を所定時間（例えば１０秒間）回転させ、トナーボトル８１からサブホッパー８２内にトナーを供給する。サブホッパー８２にトナーボトル８１からトナーが補給されると、フロート部材８２４が上方に上がるため、透過型フォトセンサー８３０はＯＮ状態からＯＦＦ状態となる。ところが、トナーボトル８１にトナーがない場合には、ボトル部８１２を回転させてもサブホッパー８２内にトナーは補給されない。尚、カム８２２と補給ローラー８２３は共に、サブホッパー駆動機構８２１によって回転駆動するため、透過型フォトセンサー８３０の状態の変化を確認するためにカム８２２を動作させた時、補給ローラー８２３も同時に回転することとなる。

他方、現像器４８には、二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサー４８１（図４参照）が設けられている。そして、現像器４８内のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度を維持するように、サブホッパー駆動機構８２１によりサブホッパー８２の補給ローラー８２３を回転させて、現像器４８にトナーを補給する。例えば、目標トナー濃度が５％の場合、トナー濃度が４．５％以下となると、補給ローラー８２３が回転して、サブホッパー８２から現像器４８にトナー補給が行われる。そして、トナー濃度が５％になると、補給ローラー８２３の回転が停止する。

３．トナーエンプティー検出制御
次に、図１０を参照して、画像形成装置１の制御部によって実行されるトナーエンプティー検出制御について説明する。画像形成装置１のトナー状態には、「通常」、「ニアーエンプティー」、「サブホッパーエンプティー」及び「トナーエンプティー」の４つの状態がある。「通常」は、他の３つの状態のいずれでもない状態であり、トナーボトル８１及びサブホッパー８２内にトナーが十分に充填されている状態をいう。「ニアーエンプティー」は、トナーボトル８１内のトナーが空になっている状態をいう。「サブホッパーエンプティー」は、トナーボトル８１内のトナーが無くなり、サブホッパー８２内のトナーも少なくなっている状態をいう。「トナーエンプティー」は、サブホッパー７０内のトナーが無くなり、現像器４８内のトナー濃度も低下している状態である。トナーエンプティー検出制御は、画像形成装置１のトナー状態が上記の４つの状態のいずれなのかを判定するものである。

図１０において、制御部は、ボトル回転機構８１１のステッピングモーター８１１ａの駆動時（すなわち、サブホッパー８２へのトナーの補給動作時）に、随時、ステッピングモーター８１１ａの回転量を積算することによって、トナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給量を推定する（Ｓ１）。そして、トナー補給量が所定値以下であれば、「通常」状態と判定する。

一方、トナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給量が所定値を超えていれば、次に、サブホッパー８２に設けられた透過型フォトセンサー８３０からＯＮ信号が所定回数を超えて連続して出力されたかどうかを判断する（Ｓ２）。そして、ＯＮ信号が連続して出力された回数が所定回数以下であれば、「ニアーエンプティー」状態と判定する。そして、トナーがもうすぐ無くなる旨の警告が操作パネル１１６に表示される。

一方、透過型フォトセンサー８３０からＯＮ信号が連続して出力された回数が所定回数を超えていれば、次に、トナー濃度センサー４８１によって検出される現像器４８内のトナー濃度が、所定回数を超えて連続して目標トナー濃度よりも１％以上少ない値で検出されたかどうかを判断する（Ｓ３）。そして、目標トナー濃度よりも１％以上少ないトナー濃度が連続して検出された回数が所定回数以下であれば、「サブホッパーエンプティー」状態と判定する。

一方、トナー濃度センサー４８１によって目標トナー濃度よりも１％以上少ないトナー濃度が連続して検出された回数が所定回数を超えていれば、「トナーエンプティー」状態と判定する。

「サブホッパーエンプティー」又は「トナーエンプティー」の場合は、トナーが無くなった旨の全面警告が操作パネル１１６に表示され、印字処理が禁止される。

４．カム位置制御
次に、図１１を参照して、画像形成装置１の制御部によって実行されるカム位置制御について説明する。制御部は、前述したトナーエンプティー検出制御において、「トナーエンプティー」状態と判定すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、サブホッパー駆動機構８２１によってカム８２２の駆動を開始する（すなわち、補給ローラー８２３及び撹拌軸８２５を回転させる）（Ｓ１２）。なお、ここでは「トナーエンプティー」状態であるため、印字処理は禁止（または一旦停止）されているので、現像器４８内のトナー濃度がさらに低下することはない。そして、透過型フォトセンサー８３０の状態を監視し、透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化したかどうかを判断する（Ｓ１３）。透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化するのは、図９における時間Ｔｂに対応する時点（すなわち、図８Ｂに対応する時点）である。

透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化すると（Ｓ１３でＹＥＳ）、カム８２２の駆動を継続したままで、タイマーのカウントを開始する（Ｓ１４）。そして、タイマーのカウントを開始してから（すなわち、透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化してから）「所定時間」が経過したかどうかを判断する（Ｓ１５）。この「所定時間」は、具体的には、図９に示すように、透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化してから、次に再びＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化する直前までの時間である。すなわち、カム８２２（または撹拌軸８２５）が１回転するのにかかる時間よりも僅かに短い時間である。なお、「所定時間」は、必ずしも予め設定された時間である必要はない。例えば、カム８２２の回転速度を取得できる場合には、都度、カム８２２の回転速度に基づいて「所定時間」を算出するようにしてもよい。

タイマーのカウントを開始してから「所定時間」が経過すると（Ｓ１５でＹＥＳ）、カム８２２を停止する（すなわち、補給ローラー８２３及び撹拌軸８２５を停止させる）。その結果、カム８２２は、図８Ｂに示される位置の直前の位置（すなわち、図８Ｂの位置よりも反時計方向に僅かにずれた位置）で停止することになる。

なお、図１１の例では、透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化（Ｓ１３でＹＥＳ）してからの経過時間をカウントすることによって、カム８２２を図８Ｂに示される位置の直前の位置に停止しているが、これに限らず、透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態からＯＦＦ状態へと変化（図９の時間Ｔｄの時点）してからの経過時間をカウントすることによって、カム８２２を図８Ｂに示される位置の直前の位置に停止するようにしてもよい。

５．補給機構異常検知制御
次に、図１２を参照して、画像形成装置１の制御部によって実行される補給機構異常検知制御について説明する。制御部は、「トナーエンプティー」状態において、ボトル収容室８０に新品のトナーボトル８１が挿入されたことを検出すると（Ｓ２１でＹＥＳ）、ボトル回転機構８１１によってトナーボトル８１のボトル部８１２を回転させる（Ｓ２２）。ボトル部８１２内に収納されているトナーは、ボトル部８１２の内周面に形成された螺旋状溝８１７によって、キャップ部８１３の供給口８１３ａに導かれ、供給口８１３ａからサブホッパー８２に落下供給される。なお、ボトル収容室８０に新品のトナーボトル８１が挿入されたかどうかは、例えば、画像形成装置１に設けられた扉が開閉された場合に、新品のトナーボトル８１が挿入されたと判断してもよい。

その後、所定時間（トナーボトル８１からサブホッパー８２に十分なトナーが補給されるのに必要な時間）が経過したら（Ｓ２３でＹＥＳ）、サブホッパー駆動機構８２１によって、サブホッパー７０に設けられたカム８２２の駆動を開始する（Ｓ２４）。そして、透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態になったかどうかを判断する（Ｓ２５）。

透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態になった場合には（Ｓ２５でＹＥＳ）、カム８２２を停止する（Ｓ２６）。トナーボトル８１が新品に交換された直後であるにも関わらず透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態になったということは、トナーボトル８１からサブホッパー８２へ正常にトナーが補給されていないことを意味する。よって、補給機構に異常があることを確定し（Ｓ２７）、補給機構に異常がある旨の全面警告を操作パネル１１６に表示する（Ｓ２８）。なお、ステップＳ２４において駆動を開始する前のカム８２２の位置は、前述のカム位置制御によって、図８Ｂに示した位置から反時計方向に僅かにずれた位置になっている。よって、もし補給機構に異常がある場合には、カム８２２の駆動開始後すぐに透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態になるため、カム８２２の駆動開始後すぐに補給機構の異常を検知することができる。

一方、カム８２２の駆動を開始してから、透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態のままで（Ｓ２５でＮＯ）、所定時間が経過した場合には（Ｓ２９でＹＥＳ）、カム８２２を停止する（Ｓ３０）。透過型フォトセンサー８３０がＯＮ状態にならないということは、トナーボトル８１からサブホッパー８２へ正常にトナーが補給されたことを意味する。よって、補給機構に異常がないことを確定し（Ｓ３１）、補給機構に異常がある旨の全面警告が操作パネル１１６に表示されていた場合には、その警告表示を消去する（Ｓ３２）。

６．変形例
なお、本実施形態では、図１１に示すカム位置制御において、「トナーエンプティー」状態になったとき（Ｓ１１でＹＥＳ）にカム８２２を駆動してその位置を制御しているが、これに限らず、例えば、電源投入直後に不揮発メモリに記憶されている所定のフラグがＯＮになっているときにカム８２２を駆動してその位置を制御してもよい。また例えば、サブホッパー８２の交換を検知するサブホッパー交換検知機構が備わっている場合には、サブホッパー８２の交換が検知されたときにカム８２２を駆動してその位置を制御してもよい。

さらに、図１１に示すカム位置制御において、透過型フォトセンサー８３０がＯＦＦ状態からＯＮ状態になってから所定時間経過後にカム８２２を停止しているが、これに限らず、例えば、印刷枚数に応じて撹拌軸８２５が駆動されている場合には、印刷枚数に基づいてカム８２２を停止するようにしても同様の効果が得られる。また例えば、トナー消費量に応じて撹拌軸８２５が制御されている場合には、トナー消費量に基づいてカム８２２を停止するようにしても同様の効果が得られる。

さらに、図１１に示すカム位置制御において、カム８２２は、図８Ｂに示される位置の直前の位置（すなわち、図８Ｂの位置よりも反時計方向に僅かにずれた位置）で停止されるが、これに限らず、例えば、撹拌板８２６によってトナーが撹拌されるときにフロート部材８２４の過敏な挙動が生じる場合には、それによる誤検知を防止するために、図８Ｂに示される位置の直前の位置よりもさらに余裕をもたせた位置（すなわち、反時計方向にさらにずれた位置）にカム８２２を停止するようにしてもよい。

さらに、図１１に示すカム位置制御において、カム８２２は、図８Ｂに示される位置の直前の位置（すなわち、図８Ｂの位置よりも反時計方向に僅かにずれた位置）で停止されるが、これに限らず、例えば、カム８２２が再び回転してから図８Ｂに示される位置にくるまでに、サブホッパー８２内のトナーが撹拌板８２６によって十分に撹拌されるように、図８Ｂに示される位置の直前の位置よりもさらに余裕をもたせた位置（すなわち、反時計方向にさらにずれた位置）にカム８２２を停止するようにしてもよい。

さらに、図１１に示すカム位置制御において、「トナーエンプティー」状態になったとき（Ｓ１１でＹＥＳ）にカム８２２を駆動してその位置を制御しているが、これに限らず、例えば、「ニアーエンプティー」状態になってから「サブホッパーエンプティー」状態または「トナーエンプティー」状態になるまでの間（すなわち、印字処理を継続している間）に、図８Ｂに示される位置の直前の位置でカム８２２を停止させるようにしてもよい。これにより、「サブホッパーエンプティー」状態または「トナーエンプティー」状態になってから（すなわち、印字処理が一旦停止されてから）カム８２２を駆動してその位置を制御する場合と比べて、印字処理が一旦停止されてから再び可能になるまでの時間を短縮することができる。

尚、本実施形態において、トナーボトル８１が新品と交換されたかどうかの判断について、装置本体に設けられた扉が開閉された場合に、トナーボトル８１が新品に交換されたもの判定することとしたが、主電源がＯＮされた場合や、電力消費を抑制するスリープモードから回復した場合などに、上述の判定動作を実行するものとしても構わない。更に、これらの場合のいずれが実行されたときに、トナーボトル８１が新品に交換されたもの判定するものとしても構わない。

更に、本実施形態では、サブホッパー８２内のトナーが少なくなった（または無くなった）ことを検出するためのトナー残量センサーとして、カム８２２、フロート部材８２４、遮光板８２４ｂ及び透過型フォトセンサー８３０を用いているが、これに限らず、補給ローラー８２３の回転に連動してサブホッパー８２内のトナー量を検出することが可能な任意のトナー残量センサーを用いることができる。例えば、フロート部材８２４の先端に磁石を設けるとともに、当該磁石が接近したときにＯＮになるような位置にリードスイッチを設けることによって、トナー残量センサーを構成してもよい。この場合においても、トナーが少なくなった（または無くなった）ことが検出される直前の状態で撹拌軸８２５及び補給ローラー８２３を停止しておくことによって、本実施形態と同様の効果が得られる。

本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンターを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ 画像形成装置
４１ 作像機構
４５ 感光体ドラム
４８ 現像器
８０ ボトル収容室
８１ トナーボトル
８２ サブホッパー
８３ ジョイント
４８１ トナー濃度センサー
８１１ ボトル回転機構
８１１ａ ステッピングモーター
８１２ ボトル部
８１３ キャップ部
８１３ａ 供給口
８１４ ツマミ
８１５ シャッター部
８１７ 螺旋状溝
８２１ サブホッパー駆動機構
８２１ａ ステッピングモーター
８２２ カム
８２３ 補給ローラー
８２４ フロート部材
８２４ａ 軸
８２４ｂ 遮光板
８２５ 撹拌軸
８２６ 撹拌板
８３０ 透過型フォトセンサー

Claims (12)

1. トナー画像を像担持体に形成する現像器と、
   画像形成装置本体に着脱自在に装着されるトナー収容容器からトナーを受けるトナー貯蔵部と、
   前記現像器にトナーを補給するために前記トナー貯蔵部内のトナーを搬送するスクリュー部材と、
   前記スクリュー部材の回転に連動して前記トナー貯蔵部内のトナー量を検出するトナー量検出センサーと、
   前記トナー量検出センサーによって前記トナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったことが検出され得る時点の直前の所定位置まで前記スクリュー部材を回転させてから停止させる位置制御手段と、
   を備える、画像形成装置。
2. 前記トナー量検出センサーは、
   前記スクリュー部材に連動して回転するカム部材と、
   前記トナー貯蔵部内のトナーの上面レベルと前記カム部材とに応じて上下に揺動自在なフロート部材と、
   前記フロート部材の位置に応じて第１状態と第２状態の間で状態が変化するセンサー部と、を備える、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記センサー部は、前記トナー貯蔵部内のトナーの上面レベルが所定レベルよりも高い場合には常に前記第１状態となり、前記前記トナー貯蔵部内のトナーの上面レベルが所定レベルよりも低い場合には前記カム部材の回転に連動して前記第１状態と前記第２状態との間で交互に状態が変化し、
   前記トナー量検出センサーは、前記センサー部が前記第１状態から前記第２状態へと変化したときに、前記トナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったと検出する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置のトナー状態を判定する状態判定手段を備え、
   前記位置制御手段は、前記状態判定手段によってトナーエンプティー状態であると判定された後に、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記位置制御手段は、不揮発メモリに記憶されている所定のフラグがＯＮになっているときに、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記トナー貯蔵部の交換を検知する交換検知手段を備え、
   前記位置制御手段は、前記交換検知手段によって前記トナー貯蔵部の交換が検知されたときに、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記位置制御手段は、前記トナー量検出センサーの検出結果が所定条件を満たしてからの経過時間に基づいて、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記位置制御手段は、前記トナー量検出センサーの検出結果が所定条件を満たしてからの印字枚数に基づいて、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記位置制御手段は、前記トナー量検出センサーの検出結果が所定条件を満たしてからのトナー消費量に基づいて、前記スクリュー部材を前記所定位置に停止させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記スクリュー部材の回転に連動して前記トナー貯蔵部内のトナーを撹拌する撹拌部材を備え、
    前記所定位置は、前記スクリュー部材が当該所定位置から回転を開始してから、前記トナー量検出センサーによって前記トナー貯蔵部内のトナーが少なくなった又は無くなったことが検出され得る時点までの間に、前記撹拌部材によって前記トナー貯蔵部内のトナーが十分に撹拌可能な位置に設定されている、
    請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記位置制御手段は、前記現像器による印字処理を停止した状態で、前記スクリュー部材を前記所定位置まで回転させる、
    請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記画像形成装置のトナー状態を判定する状態判定手段を備え、
    前記位置制御手段は、前記状態判定手段によってニアーエンプティー状態であると判定されてからトナーエンプティー状態であると判定されるまでの間に、前記現像器による印字処理を継続した状態で、前記スクリュー部材を前記所定位置まで回転させる、
    請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。

Images