JP6402542B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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。補給用トナーは、トナー収容容器の回転にてトナー貯蔵部に送られて一時的に貯留され、必要に応じてサブホッパーから現像器に供給される。

又、従来の画像形成装置の中には、トナーボックス（トナー貯蔵部）にエンプティセンサーを設け、エンプティセンサーの検知信号に基づいて、トナーカートリッジ（トナー収容容器）からの補給がなくなったことを検出するものが提供されている（特許文献１参照）。この画像形成装置では、エンプティセンサーの検知信号に基づいて、トナーカートリッジの交換の要否を判断する。又、トナーボトルの交換予定時期をユーザーに示す手段として、トナーボトルの残量を表示する方法が提供されている（特許文献２参照）。

特開２０００−３３８７６８号公報 特開２０１２−１４１５５３号公報

従来の画像形成装置では、トナー貯蔵部に設けられたエンプティセンサーの検知信号に基づいてトナー収容容器の交換の有無を判断していた。しかしながら、新たなトナー収容容器を交換した場合であっても、トナー貯蔵部から現像器への補給量が多い場合は、トナー貯蔵部内のトナー増加量が少なく、エンプティセンサーによる検知が、実際の交換時期よりも遅れる場合がある。このような場合、トナー収容容器を交換したにも関わらず、画像形成装置からトナー収容容器の交換を促す報知がなされ、ユーザーにトナー収容容器の交換が未実行であるという誤解を与える。又、トナー残量を表示する画像形成装置においては、トナー交換時期を遅れて検知した場合に、表示されたトナー残量が実際のトナー残量に比べて多くなるため、トナー収容容器の交換時期について誤判断させるという恐れがある。

このような問題を鑑みて、本発明は、トナー収容容器の交換時期についてより正確に検知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、装置本体に対して着脱自在のトナー収容容器からトナーを受けるトナー貯蔵部と、前記トナー収容容器に設けられるとともに前記トナー貯蔵部に前記トナーを補給させる第１トナー補給部と、前記トナー貯蔵部に設けられるとともに前記現像器に前記トナーを補給させる第２トナー補給部と、前記トナー貯蔵部のトナー量を検知する第１検知部と、前記現像器のトナー量を検知する第２検知部と、前記第１トナー補給部を駆動させる第１駆動源と、前記第２トナー補給部を駆動させる第２駆動源と、前記トナー収容部内のトナーの有無を放置する報知部と、装置内各部を制御する制御部とを備えた画像形成装置において、前記トナー消費量が、前記第２トナー補給部の駆動回数により算出される前記トナー貯蔵部から前記現像器へのトナー補給量であって、前記トナー収容容器が空であることを前記報知部で報知した後、前記現像器でのトナー消費量が前記トナー貯蔵部のトナー貯蔵容量以上となったときに、前記制御部が、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定することを特徴とする。

この画像形成装置において、前記トナー収容容器が空であることを前記報知部で報知した後、前記現像器でのトナー消費量が前記トナー貯蔵部のトナー貯蔵容量未満であり、前記トナー貯蔵部のトナー残量が所定値以上となったことを前記第１検知部が検知したとき、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定する。

上記画像形成装置において、前記制御部は、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定したとき、前記トナー収容容器内のトナー残量を最大トナー量から前記トナー消費量を減算した値により予測し、予測したトナー残量を前記報知部により報知させるものとしても構わない。

又、上記画像形成装置において、前記トナー収容容器を装置内に着脱させるための扉を備えており、前記制御部は、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定したとき、前記扉の開閉タイミングからの前記トナー収容容器によるトナー補給量を算出して、前記トナー収容容器内のトナー残量を最大トナー量から前記トナー補給量を減算した値により予測し、予測したトナー残量を前記報知部により報知させるものとしても構わない。

上記の画像形成装置それぞれにおいて、前記第１検知部が、前記トナー貯蔵部で揺動するフロート部材に取り付けられた磁石の位置に応じて作動することで、前記トナー貯蔵部内の残留トナー量を検知するものであって、前記第２駆動源により前記フロート部材を揺動させるものであっても構わない。

又、上記の画像形成装置それぞれにおいて、前記第１検知部が、前記トナー貯蔵部で揺動するフロート部材に取り付けられた磁石の位置に応じて作動することで、前記トナー貯蔵部内の残留トナー量を検知するものであって、前記第２駆動源と異なる第３駆動源により前記フロート部材を揺動させるものであっても構わない。

上記の画像形成装置において、前記第１駆動源及び前記第２駆動源を同一の駆動源とするものとしても構わない。

本発明によると、トナー貯蔵部のトナー残量又は現像器でのトナー消費量のいずれかに基づいてトナー収容容器の交換の有無を判定できるため、トナー収容容器の交換を判定するための新たな検知手段を設ける必要がない。又、現像器でのトナー消費量によってもトナー収容容器の交換の有無を判定できることから、現像器へのトナー補給量がトナー収容容器からのトナー補給量を上回った場合でも、正確にトナー収容容器の交換を判定できる。

更に、新たなトナー収容容器に交換されたことを判定したときに、トナー収容容器のトナー残量を最大トナー量からトナー消費量を減算した値とすることで、ユーザーに正確なトナー残量を報知できる。又、新たなトナー収容容器に交換されたことを判定したときに、扉の開閉タイミングからのトナー収容容器によるトナー補給量を算出し、トナー収容容器のトナー残量を最大トナー量からトナー補給量を減算した値とすることで、ユーザーにより正確なトナー残量を報知できる。

は、本発明の基本構成となる画像形成装置の構成を示す外観斜視図である。 は、図１に示す画像形成装置の内部構成を示す概略構成図である。 は、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。 は、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。 は、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。 は、サブホッパーの動作説明図であって、（ａ）及び（ｂ）が、サブホッパーのトナー量が十分であるときの図であって、（ｃ）が、サブホッパー内のトナー量が不足したときの図である。 は、図１に示す画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図である。 は、操作パネルにおけるトナー残量の表示例を示す図である。 は、第１の実施形態における画像形成装置における制御動作を示すフローチャートである。 は、第２の実施形態における画像形成装置における制御動作を示すフローチャートである。 は、第３の実施形態における画像形成装置における制御動作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。又、本基本構成は、以下の各実施形態における構成において共通する構成を説明するものである。尚、以下の各実施形態を含め、本発明による画像形成装置は、画像読取機構及び画像検査機構の双方を備える装置であればよく、例えば、コピー機や、コピー機能を備えたプリンター又は複合機などであっても構わない。

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、後述の画像制御部１１（図７参照）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装置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、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、給紙装置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におけるキャップ部８１３の供給口８１３ａがサブホッパー８２の上部に位置する。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。

一方、図５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（第２トナー補給部）８２３が回転して現像器４８にトナーが補給される。尚、これら撹拌軸及び補給ローラー８２３はサブホッパー駆動機構８２１で駆動される。サブホッパー駆動機構８２１は、駆動源となるステッピングモーター８２１ａ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８２１ａの回転力をサブホッパー８２に伝達させる。

次に、サブホッパー８２におけるフロート部材８２４の動作について、図６を参照して説明する。図４に示すように、フロート部材８２４の自由端側には浮体８２４ｂが設けられており、トナーの上面レベルに応じて上下動する。浮体８２４ｂの上面には磁石８２４ｃが設けられており、サブホッパー８２の外側面には、エンプティセンサー（第１検知部）８２５が取り付けられている。エンプティセンサー８２５としては、リードスイッチが用いられ、浮体８２４ｂの上面に設けられた磁石８２４ｃの位置に応じてＯＮ又はＯＦＦの信号が得られる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、サブホッパー８２内にトナーが十分にある場合は、フロート部材８２４及び磁石８２４ｃは上方に位置する。従って、エンプティセンサー８２５はＯＦＦ状態となる。一方、図６（ｃ）に示すように、サブホッパー８２内のトナー量が少なくなると、トナーの上面が低下し、フロート部材８２４及び磁石８２４ｃが下方に下がり、エンプティセンサー８２５がＯＮとなる。

エンプティセンサー８２５がＯＮ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及び磁石８２４ｃが上方に上がるため、エンプティセンサー８２５はＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。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、エンプティセンサー８２５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（第２検知部）４８１（図５参照）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、トナー濃度の通常設定値が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。

又、画像形成装置１は、トナーボトル８１を回転させたときに、エンプティセンサー８２５がＯＮ信号からＯＦＦ信号となれば、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たと認識するため、トナーボトル８１が新品に交換されたと判断する。又、補給ローラー８２３が１回転することで、所定グラム数のトナーを現像器４８に送るため、補給ローラー８２３の回転数により現像器４８に送るトナー量を管理することが出来る。そして、サブホッパー８２の容量が決まっているため、サブホッパー８２の容量以上にトナーを消費しても、トナー濃度センサー８２１により検出されたトナー濃度が低下していない場合は、トナーボトル８２が交換されていたものと判別できる。

３．制御ブロックの構成
画像形成装置１の各部動作を制御する制御ブロックについて、図７を参照して以下に説明する。図７に示すように、画像形成装置１は、画像データを処理する画像制御部１１と、画像形成を全般的に処理するエンジン制御部１２とからなる制御系を備えている。そして、画像制御部１１は、シリアル通信により、エンジン制御部１２との通信を実行する。すなわち、画像制御部１１は、画像バスを介して画像データをエンジン制御部１２に提供するとともに、装置内の環境状態や記録紙の用紙サイズ等に応じて、記録紙の搬送速度を決定し、エンジン制御部１２に通知する。

画像制御部１１は、記憶媒体であるＲＡＭ１１２、ハードディスク装置（ＨＤＤ）等からなる記憶部１１３、画像読取部３、ＦＡＸインターフェース（ＩＦ）１１５、及び操作パネル１１６等を制御する。又、画像制御部１１は、ネットワーク回線を介して、装置外部の端末装置１１７と通信し、データの授受を実行する。画像制御部１１は、画像読取部３、ＦＡＸインターフェース１１５、及び端末装置１１７それぞれからデータを受信すると、ＲＡＭ１１２及び記憶部１１３を活用して、印字用の画像データを生成して、エンジン制御部１２に転送する。

ＲＡＭ１１２は、転送速度の点で優れており、又、記憶部１１３を構成するハードディスク装置は、転送速度はＲＡＭ１１２よりも劣るものの、記憶容量の点では有利な記憶媒体である。ＦＡＸインターフェース１１５は、通信回線を介して外部のファクシミリ装置と画像データのファクシミリ送受信を実行する。又、操作パネル１１６は、表示部を構成するタッチパネルと、押しボタン部とを備え、ユーザーに対して表示を行うとともに、ユーザーから入力操作を受け付ける。

エンジン制御部１２は、作像制御部１２０、定着制御部１２１、搬送制御部１２２、及びトナー制御部１２３と通信し、画像形成部２内の各部の動作を制御する。作像制御部１２０は、作像機構４１、駆動ローラー４３、一次転写ローラー４６、及び露光部５０それぞれの駆動を制御することで、中間転写ベルト４２にトナー像を形成させ、更に二次転写ローラー５１の駆動を制御することで、中間転写ベルト４２のトナー像を記録紙に転写させる。定着制御部１２１は、加熱ローラー５５及び加圧ローラー５６それぞれの駆動を制御することで、記録紙上のトナー像を定着させる。搬送制御部１２２は、給紙機構６及び排紙機構７を含む搬送経路３０における各部品を駆動させることで、記録紙の搬送動作を制御する。

トナー制御部１２３は、トナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給動作や、サブホッパー８２から現像器４８へのトナー補給動作を制御する。トナー制御部１２３は、ボトル回転機構８１１のステッピングモーター８１１ａ、及びサブホッパー駆動機構８２１のステッピングモーター８２１ａに制御信号を与える一方で、現像器４８のトナー濃度センサー４８１、及びサブホッパー８２のエンプティセンサー８２５からの信号を受ける。従って、トナー制御部１２３は、トナー濃度センサー４８１からの信号を受けて、サブホッパー８２からのトナー補給を実行させる一方で、エンプティセンサー８２５からの信号を受けて、トナーボトル８１からのトナー補給を実行させる。

４．トナー残量の表示例
画像形成装置１は、図８に示す表示例ように、操作パネル１１６のタッチパネル部分（報知部）に、トナーボトル８１のトナー残量とともに交換の必要なトナーボトル８１を表示して、ユーザーに通知する。図８の表示例では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色に対して、トナーボトル８１のトナー残量を、長尺矩形状の外枠内に表示された棒グラフ（トナー残量表示）１６１で示している。又、図８の表示例では、トナーボトル８１のトナー残量（棒グラフ１６１）の表示と併せて、「黒トナー交換時期です」のようなトナーボトル８１の交換と交換対象となっている再現色を示唆するメッセージ（トナーエンプティ表示）１６２を表示させる。尚、図８では、説明の便宜上、棒グラフ１６１に、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

トナー残量を示す棒グラフ１６１は、トナーボトル８１に予め充填されるトナー量を表す外枠内で長さを推移させるもので、その長さによって、トナーボトル８１交換後のトナー残量を示唆する。即ち、トナーボトル８１交換直後であってトナーボトル８１からのトナー補給がない場合は、棒グラフの長さが外枠と同等であり、その後、トナーボトル８１のトナーが消費されていくと、外枠の内側に表示される棒グラフ１６１の長さは短くなっていく。そして、トナーボトル８１のトナー残量が少なく、棒グラフ１６１の長さが０に近づくと、操作パネル１１６は、トナーボトル８１の交換時期が近づいたことを示す上記メッセージ１６２を表示する。

以下の各実施形態は、上述した画像形成装置１を基本構成とする画像形成装置を説明するものであり、トナー検出動作について、より詳細に説明するものである。よって、以下の各実施形態では、画像形成装置におけるトナー検出動作を中心に、その詳細について説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態の画像形成装置について、以下に、図面を参照して説明する。図９は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー残量検出動作を示すフローチャートである。尚、本実施形態の画像形成装置の構成については、上述の基本構成で示した構成となるため、以下では、トナー残量検出動作について説明する。

本実施形態の画像形成装置１は、画像制御部１１からの画像データに基づいて、エンジン制御部１２が、作像制御部１２０、定着制御部１２１、及び搬送制御部１２２を通じて、画像形成部２の各部を動作させて、印字処理を行うと（Ｓ１−１）、トナー制御部１２３が、サブホッパー駆動機構８２１を駆動させて、現像器４８へのトナー補給を実行させる（Ｓ１−２）。サブホッパー駆動機構８２１が駆動することで、サブホッパー８２内の補給ローラー８２３が回転して、サブホッパー８２内のトナーが現像器４８へ補給される。

そして、トナー制御部１２３は、補給ローラー８２３とともにカム８２２を回転させることで、エンプティセンサー８２５からＯＮ信号が入力されたか否かを確認する（Ｓ１−３）。エンプティセンサー８２５からＯＮ信号が入力された場合（Ｓ１−３でＹｅｓ）、サブホッパー８２のトナー量に不足が生じているため、トナー制御部１２３が、トナーボトル回転機構８１１を駆動させて、サブホッパー８２へのトナー補給を実行させる（Ｓ２−１）。サブホッパー駆動機構８２１が駆動することで、トナーボトル８１が回転して、トナーボトル８１内のトナーがサブホッパー８２へ補給される。

その後、Ｓ１−１及びＳ１−２と同様にして、画像形成部２の各部を動作させて、印字処理を行った後（Ｓ２−２）、サブホッパー８２１から現像器４８へトナーを補給させる（Ｓ２−３）。トナー制御部１２３は、サブホッパー８２内の補給ローラー８２３の回転数を積算して、現像器４８へのトナー補給量に基づき、現像器４８でのトナー消費量ＴＡを算出する（Ｓ２−４）。そして、トナー制御部１２３は、現像器４８のトナー濃度センサー４８１からの検出信号を受けて、現像器４８におけるトナー濃度が所定濃度ＴＣ１（例えば、４．５％）以下となったか否かを確認する（Ｓ３−１）。

このとき、トナー濃度センサー４８１で検出されたトナー濃度が所定濃度ＴＣ１以下となる場合（Ｓ３−１でＹｅｓ）、トナー制御部１２３は、トナーボトル８１内にトナーがないものと判断し、画像制御部１１及びエンジン制御部１２を通じて、操作パネル１１６にトナーエンプティ表示を表示させる（Ｓ５）。一方、トナー濃度センサー４８１で検出されたトナー濃度が所定濃度ＴＣ１より大きい場合（Ｓ３−１でＮｏ）、トナー制御部１２３は、トナー消費量ＴＡがサブホッパー８２容量以上であるか否かを判別する（Ｓ３−２）。そして、トナー消費量ＴＡがサブホッパー８２容量未満である場合は（Ｓ３−２でＮｏ）、エンプティセンサー８２５からの信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に切り替わったか否かを確認する（Ｓ３−３）。このとき、エンプティセンサー８２５からの信号がＯＮ信号のままの場合は（Ｓ３−３でＮｏ）、Ｓ２−１に移行して、トナーボトル８１によるトナー補給動作を実行させる。

一方、トナー消費量ＴＡがサブホッパー８２容量以上となる場合（Ｓ３−２でＹｅｓ）、又は、エンプティセンサー８２５からの信号がＯＦＦ信号に切り替わった場合（Ｓ３−３でＹｅｓ）、トナー制御部１２３は、トナーボトル８１が新品に交換されたものと判断する。そして、トナー制御部１２３は、画像制御部１１及びエンジン制御部１２を通じて、操作パネル１１６にトナーエンプティ表示を非表示にさせる（Ｓ４−１）。

本実施形態の画像形成装置１は、トナーボトル（トナー収容容器）８１が空であることを操作パネル（報知部）１１６で報知した後、操作パネル（報知部）１１６のトナー残量が所定値以上となったことをエンプティセンサー（第１検知部）８２５が検知したとき、又は、現像器４８でのトナー消費量が所定量以上となったときに、新たなトナーボトル（トナー収容容器）８１に交換されたものと判定する。従って、現像器４８へのトナー補給量がトナーボトル（トナー収容容器）８１からのトナー補給量を上回った場合でも、正確にトナーボトル（トナー収容容器）８１の交換を判定できる。

尚、本実施形態を含めた各実施形態において、説明を簡単にするために、上述したように、エンプティセンサー８２５がサブホッパー８２のトナー残量の低下を検知すると同時に、トナー濃度センサー４８１が現像器４８のトナー残量の低下を検知したときに、トナーボトル８１が空であること（トナーエンプティ表示）を操作パネル１１６で報知するものとしたが、これに限るものではない。

例えば、エンプティセンサー８２５がＯＮ信号を出力した後（Ｓ１−４でＹｅｓ）、エンプティセンサー８２５の出力信号の切換判定（Ｓ３−３）が所定回数（例えば、３回）以上連続して、エンプティセンサー８２４がＯＮ信号のままである（Ｓ３−３でＮｏ）となる場合にも、トナーボトル８１が空であること（トナーエンプティ表示）を操作パネル１１６で報知するものであってもよい。この場合、ステップＳ１−４で、エンプティセンサー８２５がＯＮ信号を出力した後（Ｙｅｓ）、ステップＳ２−１〜Ｓ３−３を所定回数（例えば、３回）繰り返し、ステップＳ３−３において連続してエンプティセンサー８２５がＯＮ信号であることを確認した場合に（Ｎｏ）、操作パネル１１６にトナーエンプティ表示を表示させる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態の画像形成装置について、以下に、図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー残量検出動作を示すフローチャートである。尚、図１０において、図９におけるフローチャートと同一の動作ステップについては同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置１は、第１の実施形態における制御動作に、トナーボトル８１交換後のトナー残量を表示させる動作を更に追加したものである。すなわち、本実施形態の画像形成装置１におけるトナー残量検出動作は、第１の実施形態における画像形成装置による図９に示す動作フローに対して、トナー残量を表示させる動作を追加したものである。よって、以下では、トナー残量表示のための動作ステップについて、詳細に説明する。

本実施形態の画像形成装置１は、第１の実施形態と同様、印字処理後に現像器４８へのトナー補給を実行し、エンプティセンサー８２４がＯＮ信号を出力したか否かを確認する（Ｓ１−１〜Ｓ１−３）。エンプティセンサー８２４からＯＮ信号が出力されていない場合（Ｓ１−３でＮｏ）、サブホッパー８２における補給ローラー８２３の回転数に基づいて、現像器４８でのトナー消費量を算出して（Ｓ６）、前回のトナー残量からトナー消費量を減算した値を新たにトナー残量として算出し（Ｓ７）、トナー残量を操作パネル１１６に表示させる（Ｓ８）。

一方、エンプティセンサー８２４からＯＮ信号が出力された場合（Ｓ１−３でＹｅｓ）、トナーボトル８１によるトナー補給を実行させた後に印字処理を行って、現像器４８へのトナー補給を実行し、トナー消費量ＴＡを算出する（Ｓ２−１〜Ｓ２−４）。その後、現像器４８におけるトナー濃度が所定濃度ＴＣ１（例えば、４．５％）以下となったか否かを確認する（Ｓ３−１）。このとき、現像器４８におけるトナー濃度が所定濃度ＴＣ以下となる場合（Ｓ３−１でＮｏ）、操作パネル１１６にトナーエンプティ表示を表示させた後（Ｓ５）、前回のトナー残量からトナー消費量を減算した値を新たにトナー残量として算出し（Ｓ７）、トナー残量を操作パネル１１６に表示させる（Ｓ８）。

また、トナー濃度センサー４８１で検出されたトナー濃度が所定濃度ＴＣ１より大きい場合（Ｓ３−１でＮｏ）、トナー消費量ＴＡがサブホッパー８２容量以上となる場合（Ｓ３−２でＹｅｓ）、又は、エンプティセンサー８２４からの出力がＯＦＦ信号に切り替わった場合（Ｓ３−３でＹｅｓ）に、操作パネル１１６のトナーエンプティ表示を非表示にする（Ｓ４−１）。その後、トナーボトル８１内のトナー残量を、トナーボトル８１における最大トナー量からトナー消費量ＴＡを減算した値として算出し（Ｓ４−２）、トナー残量を操作パネル１１６に表示させる（Ｓ８）。

本実施形態の画像形成装置１は、新たなトナーボトル（トナー収容容器）８１に交換されたものと判定したとき、トナーボトル（トナー収容容器）８１内のトナー残量を最大トナー量からトナー消費量ＴＡを減算した値により予測し、予測したトナー残量を操作パネル（報知部）１１６により報知させる。従って、ユーザーに正確なトナー残量を報知できるとともに、トナーボトル（トナー収容容器）８１の交換時期の誤判定を防止できる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態の画像形成装置について、以下に、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態の画像形成装置におけるトナー残量検出動作を示すフローチャートである。尚、図１１において、図１０におけるフローチャートと同一の動作ステップについては同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置１は、第２の実施形態と異なり、画像形成部２のボトル収容室８０にトナーボトル８１を収容させるべく、装置本体に設けた扉を開閉させたか否かを検知し、扉の開閉があった場合にトナーボトル８１の交換の有無を判定する。そして、本実施形態の画像形成装置１は、第２の実施形態と異なり、トナーボトル８１交換時のトナー残量を、トナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給量により補正する。以下では、本実施形態におけるトナー残量検出動作について説明する。

本実施形態の画像形成装置１は、第２の実施形態と異なり、エンプティセンサー８２４からＯＮ信号が出力された場合に（Ｓ１−３でＹｅｓ）、トナーボトル８１によるトナー補給、印字処理、現像器４８へのトナー補給それぞれを実行した後に、トナー消費量ＴＡを算出すると（Ｓ２−１〜Ｓ２−４）、ボトル収容室８０に対する上記扉の開閉の有無を検出する（Ｓ２０）。ボトル収容室８０に対する上記扉の開閉があった場合（Ｓ２０でＹｅｓ）、トナーボトル８１が新品に交換されたものと推測して、上記扉の開閉時刻（開閉タイミング）を記憶する（Ｓ２１）。上記扉の開閉がなかった場合（Ｓ２０でＮｏ）、又は、上記扉が開閉されてその開閉時刻を記憶した場合（Ｓ２１）、第２の実施形態と同様、現像器４８のトナー濃度が所定濃度ＴＣ１以下か否かを判定する（Ｓ３−１）。

現像器４８のトナー濃度が所定濃度ＴＣ１より大きい場合は（Ｓ３−１でＮｏ）、トナー消費量ＴＡがサブホッパー８２容量以上となる場合（Ｓ３−２でＹｅｓ）、又は、エンプティセンサー８２４からの出力がＯＦＦ信号に切り替わった場合（Ｓ３−３でＹｅｓ）に、Ｓ２１で記憶した上記扉の開閉時刻からのトナーボトル８１の回転数により、トナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給量ＴＢを算出する（Ｓ３−４）。そして、操作パネル１１６のトナーエンプティ表示を非表示にした後（Ｓ４−１）、トナーボトル８１内のトナー残量を、トナーボトル８１における最大トナー量からトナー補給量ＴＢを減算した値として算出し（Ｓ４−２）、トナー残量を操作パネル１１６に表示させる（Ｓ８）。

本実施形態の画像形成装置１は、新たなトナーボトル（トナー収容容器）８１に交換されたものと判定したとき、扉の開閉タイミングからのトナーボトル（トナー収容容器）８１によるトナー補給慮ＴＢを算出して、トナーボトル（トナー収容容器）８１内のトナー残量を最大トナー量からトナー補給量ＴＢを減算した値により予測し、予測したトナー残量を操作パネル（報知部）１１６により報知させる。従って、ユーザーに正確なトナー残量を報知できるとともに、トナーボトル（トナー収容容器）８１の交換時期の誤判定を防止できる。

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、新品交換後のトナーボトル８１からサブホッパー８２へのトナー補給量を算出するものとしても構わない。

上述の実施形態において、本発明における画像形成装置として、サブホッパー８２におけるカム８２２と補給ローラー８２３が同一の駆動源に基づいて駆動するものとしたが、カム８２２と補給ローラー８２３を異なる駆動源により独立した駆動構成であるものとしてもよい。又、トナーボトル８１及びサブホッパー８２の補給ローラー８２３を異なる駆動源で回転させるものとしたが、トナーボトル８１及びサブホッパー８２の補給ローラー８２３を同一の駆動源で回転させるべく、回転駆動機構８１１と補給ローラー８２３とを連結軸で結合して、トナーボトル８２とサブホッパー８２の補給ローラー８２３とを同時に回転させるものとしてもよい。

更に、サブホッパー８２のカム８２２と補給ローラー８２３とが、サブホッパー駆動機構８２１により同時に駆動するものとしたが、カム８２２を駆動させる駆動源と、補給ローラー８２３を駆動させる駆動源を異なるものとしても構わない。即ち、補給ローラー８２３を駆動させる駆動源を第２駆動源とし、カム８２２を駆動する駆動源を第３駆動源とすることで、現像器４７へのトナー補給動作と、サブホッパー８２内のトナー残量の検出動作とを異なるタイミングで実行させるものとできる。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
３ 画像読取部
４ 作像装置
５ 定着装置
６ 給紙機構
７ 排紙機構
１１ 画像制御部
１２ エンジン制御部
３１ スキャナー装置
３２ 自動原稿搬送装置
４１ 作像機構
４２ 中間転写ベルト
４３ 駆動ローラー
４４ 従動ローラー
４５ 感光体ドラム
４６ 一次転写ローラー
４７ 帯電器
４８ 現像器
４９ 感光体クリーナー
５０ 露光部
５１ 二次転写ローラー
５５ 加熱ローラー
５６ 加圧ローラー
６１ 給紙カセット
６２ 繰り出しローラー
６３ レジストローラー
７１ 排出ローラー
７２ 排紙トレイ
８０ ボトル収容室
８１ トナーボトル
８２ サブホッパー
１１２ ＲＡＭ
１１３ 記憶部
１１４ 画像データ生成部
１１５ ＦＡＸインターフェース
１１６ 操作パネル
１１７ 端末装置
１２０ 作像制御部
１２１ 定着制御部
１２２ 搬送制御部
１２３ トナー制御部
１６１ 棒グラフ（トナー残量表示）
１６２ メッセージ（トナーエンプティ表示）
４２１ 転写ベルトクリーナー
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
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 浮体
８２４ｃ 磁石
８２５ エンプティセンサー

Claims (7)

1. トナー画像を像担持体に形成する現像器と、装置本体に対して着脱自在のトナー収容容器からトナーを受けるトナー貯蔵部と、前記トナー収容容器に設けられるとともに前記トナー貯蔵部に前記トナーを補給させる第１トナー補給部と、前記トナー貯蔵部に設けられるとともに前記現像器に前記トナーを補給させる第２トナー補給部と、前記トナー貯蔵部のトナー量を検知する第１検知部と、前記現像器のトナー量を検知する第２検知部と、前記第１トナー補給部を駆動させる第１駆動源と、前記第２トナー補給部を駆動させる第２駆動源と、前記トナー収容部内のトナーの有無を放置する報知部と、装置内各部を制御する制御部とを備えた画像形成装置において、
   前記トナー消費量が、前記第２トナー補給部の駆動回数により算出される前記トナー貯蔵部から前記現像器へのトナー補給量であって、
   前記トナー収容容器が空であることを前記報知部で報知した後、前記現像器でのトナー消費量が前記トナー貯蔵部のトナー貯蔵容量以上となったときに、前記制御部が、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー収容容器が空であることを前記報知部で報知した後、前記現像器でのトナー消費量が前記トナー貯蔵部のトナー貯蔵容量未満であり、前記トナー貯蔵部のトナー残量が所定値以上となったことを前記第１検知部が検知したとき、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定したとき、前記トナー収容容器内のトナー残量を最大トナー量から前記トナー消費量を減算した値により予測し、予測したトナー残量を前記報知部により報知させる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. 前記トナー収容容器を装置内に着脱させるための扉を備えており、
   前記制御部は、新たなトナー収容容器に交換されたものと判定したとき、前記扉の開閉タイミングからの前記トナー収容容器によるトナー補給量を算出して、前記トナー収容容器内のトナー残量を最大トナー量から前記トナー補給量を減算した値により予測し、予測したトナー残量を前記報知部により報知させる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。
5. 前記第１検知部が、前記トナー貯蔵部で揺動するフロート部材に取り付けられた磁石の位置に応じて作動することで、前記トナー貯蔵部内の残留トナー量を検知するものであって、
   前記第２駆動源により前記フロート部材を揺動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１検知部が、前記トナー貯蔵部で揺動するフロート部材に取り付けられた磁石の位置に応じて作動することで、前記トナー貯蔵部内の残留トナー量を検知するものであって、
   前記第２駆動源と異なる第３駆動源により前記フロート部材を揺動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１駆動源及び前記第２駆動源を同一の駆動源とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。

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