JP7336196B2

JP7336196B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7336196B2
Application number: JP2019002017A
Authority: JP
Inventors: 照人甲斐
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Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
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Description

本発明は、トナー収容容器内のトナーを現像器に補給する画像形成装置に関する。

従来、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。この種の画像形成装置は一般に、現像器内のトナー濃度を検出するセンサを用い、現像器内のトナー濃度が所定値以下になった場合、異常メッセージを報知すると共に画像形成動作を終了させている。現像器内のトナー濃度が低下したと判定される原因は多岐に亘る。例えば、トナー濃度を検出するセンサの異常、画像形成動作に伴う異常なトナー掃出しのほか、ホッパから現像器へのトナー供給不良等もある。特に、現像器へのトナー供給不良の場合、現像器に異常がないため、現像器の交換を促すのではなく真の異常箇所を正しく特定することが望まれる。

特許文献１の画像形成装置は、現像器へトナーを供給するホッパ（トナー供給部）での搬送異常を検出する手法を提案している。この装置は、現像器のトナー濃度異常が発生した場合、異常箇所を検出するために、ホッパから現像器へのトナー補給を所定時間実施する。ホッパでの搬送異常がない場合、現像器へのトナー補給動作によりホッパ内のトナーはやがて無くなり、且つ、現像器のトナー濃度は上昇する。そこで、特許文献１は、現像器へのトナー補給を所定時間実施した際に、ホッパ内部のトナー有無センサがトナー有りを検出したままで、且つ現像器のトナー濃度上昇が無い場合は、ホッパでのトナー搬送異常が発生したと判定している。これにより、現像器内のトナー濃度異常の原因がホッパにあるケースにおいて、異常箇所を正しく特定することができる。

特開２００６－２２０９６０号公報

特許文献１は、ホッパでの搬送異常を判定するために、現像器のトナー濃度の検出結果を用いている。しかし、プリントジョブの実行時には断続的に現像器内のトナーが消費されるため、画像形成に伴うトナー消費と、判定動作に伴うトナー補給とが相殺される。そのため、ホッパから現像器へトナーが搬送されていない可能性があるか否かの判定等、異常判定を正しく行うことができないおそれがある。また、このような誤判定を回避するために、仮に、プリントジョブを一時的に停止させて、異常判定動作を実行するという制御も考えられる。しかしこのような制御では、プリント動作のダウンタイムが増加してしまう。

さらには、ホッパから現像器へのトナー搬送路がトナーで目詰まりを起こし、トナーが少量ずつしか搬送されない場合がある。このような場合においては、トナー補給動作により現像器のトナー濃度が少しは上昇するため、ホッパから現像器へトナーが搬送されていない可能性があるか否か等の異常判定を正しく行うことができないおそれがある。

本発明は、印刷ジョブの実行中であっても、現像手段へトナーが搬送されていない可能性があるか否かを正確に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、前記感光体上の前記静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、トナーを収容するトナー収容容器が装着される装着部と、前記装着部に装着されたトナー収容容器のトナーを一時的に収容するホッパと、前記ホッパ内のトナーを検知する第１の検知手段と、前記ホッパ内のトナーを前記現像手段へ補給するために回転する回転部材と、を含み、前記装着部に装着されたトナー収容容器から前記現像手段へトナーを補給する補給手段と、前記回転部材の回転回数を計測する計測手段と、前記現像手段内のトナーの濃度を検知する第２の検知手段と、前記トナー収容容器から前記ホッパへのトナーの補給を、前記第１の検知手段の検知結果に基づき制御する補給制御手段と、前記回転部材を前記第２の検知手段の検知結果に基づき回転させることで、前記ホッパから前記現像手段へのトナーの補給を制御する回転制御手段と、前記第１の検知手段の検知結果がトナー有を示す第１状態で前記回転部材が回転している間に前記計測手段により計測された前記回転回数が所定回数に達した場合、前記補給手段の異常を判定する判定手段と、を有し、前記判定手段は、前記回転回数が前記所定回数に達する前に前記第１の検知手段の検知結果が前記第１状態からトナー無を示す第２状態へ変化した場合、前記計測手段の前記回転回数を０にリセットすることを特徴とする。

本発明によれば、印刷ジョブの実行中であっても、現像手段へトナーが搬送されていない可能性があるか否かを正確に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。ホッパ正常時、ホッパ異常時の現像器内濃度および各動作の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。現像器補給処理のフローチャートである。ホッパ異常監視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、ホッパ内トナーセンサ２１７、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２１７、２１３、２２１からそれぞれ出力される信号が入力される。

図３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内には搬送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）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。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。

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、図７を用いて、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーを適切に補給できているホッパ正常状態と、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーを適切に補給できていないホッパ異常状態とについて説明する。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、ホッパ正常時、ホッパ異常時の現像器内濃度および各動作のタイミングチャートである。なお、以降、現像器内トナーセンサ２２１により検知される現像器１４０のトナー濃度を「現像器内濃度」と称することもある。

ホッパ正常時においては、図７（ａ）に示すように、現像器１４０内のトナー濃度が低下し、現像器内濃度が補給閾値を下回ると（位置Ａ）、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給が開始される。トナー補給が開始されると、トナー搬送路２１０内のスクリュー２１２が回転を開始するので、搬送路内回転センサ２１３の出力がＯＮとＯＦＦとに変化する。ここで、スクリュー２１２は正常に回転しているので、ホッパ２１６内に蓄積されているトナーはトナー搬送路２１０を経由して現像器１４０へ補給される。これにより、ホッパ２１６内のトナー量が減少すると、ホッパ２１６内のホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＮ（トナー有り）からＯＦＦ（トナー無し）に変化する。さらに、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力に応じてボトルモータ２０１の駆動が制御される。

このように、ホッパ２１６から現像器１４０へとトナーを正常に搬送できている場合は、搬送路モータ２１１の駆動により搬送路内回転センサ２１３が反応し、且つホッパ内トナーセンサ２１７も反応する。

図７（ｂ）に示すホッパ異常状態には、ホッパ内トナーセンサ２１７が故障してＯＮ（トナー有り）を出力し続ける場合のほか、トナー搬送路２１０内の故障、あるいはトナー搬送路２１０のトナー詰まりが発生した場合等が考えられる。ホッパ異常時においては、図７（ｂ）に示すように、現像器内濃度が補給閾値を下回ると（位置Ｂ）、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給が開始される。トナー補給が開始されると、トナー搬送路２１０内のスクリュー２１２が回転を開始するので、搬送路内回転センサ２１３の出力がＯＮとＯＦＦとに変化する。

ここで、仮にホッパ異常が生じていなければ、ホッパ内トナーセンサ２１７がＯＮからＯＦＦへと変化する。しかし、図７（ｂ）の例では、ホッパ異常が生じているので、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力はＯＮ（トナー有り）を示したままである。特に、ホッパ内トナーセンサ２１７が故障してＯＮ（トナー有り）を出力し続けた場合、ホッパ２１６内のトナーが不足したと判定されないことから、ボトルモータ２０１は回転を開始しない。そのため、実際にはホッパ２１６内のトナーが不足していたとしても、トナーボトルＴからホッパ２１６へはトナーが供給されない状態となる。

従って、実際にはホッパ２１６内にトナーが蓄積されていない状態となり、ホッパ２１６から現像器１４０へはトナーが補給されず、現像器１４０内のトナー濃度が低下していってしまう。しかもこの状態が長く続くと、更にトナー濃度が低下し、現像器内濃度が異常閾値を下回り、異常判定となり交換を促す状態に至ってしまうことがある（位置Ｃ）。ホッパ異常状態が上記したいずれの原因であっても、現像器内濃度の低下の真の原因は現像器１４０にはなく、ホッパ２１６からトナーが正常に排出・搬送できていないことである。現像器１４０の不要な交換を防ぐためにも、異常箇所を正しく特定する必要がある。

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。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こと（これを「ボトル内トナー無し」と称する）を判定するためのタイマである。タイマＴｘ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Ｓ８０３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Ｓ８０４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Ｓ８０９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Ｓ８０５に進める。ステップＳ８０５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Ｓ８０６では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力から、ホッパ２１６内のトナーが有りになったか否かを判別する。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Ｓ８０４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Ｓ８０７に進める。

ステップＳ８０７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Ｓ８０８で、ボトルモータ２０１の駆動を停止してから、処理をステップＳ８０１に戻す。

ステップＳ８０９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Ｓ８１０で、ボトルモータ２０１の駆動を停止し、ステップＳ８１１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。

以降、トナーボトルＴが交換されるまでは、本処理は実行されない。本処理により、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力値を監視しながら、トナーボトルＴからホッパ２１６へトナーを供給でき、第１の所定量を目標としてトナーをホッパ２１６に蓄積することができる。

次に、図９を用いて、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給シーケンス（現像器補給処理）を説明する。図９は、現像器補給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ると開始される。図１１（ａ）、（ｂ）は、異常を報知する表示例を示す図である。

まず、ステップＳ９０１では、ＣＰＵ４００は、プリント指示が入力されるまで待機する。プリント指示は、例えば、外部装置（コンピュータ、サーバ、スキャナ）から、プリントジョブ（印刷ジョブ）が投入されることで入力される。そして、プリント指示が入力されると、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０２で、現在の現像器内トナーセンサ２２１の検出結果を現像器内濃度ＴｄとしてＲＡＭ４０２上に保存する。

ステップＳ９０３では、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０２にて保存した現像器内濃度Ｔｄと、予めＲＡＭ４０２上に記録されている異常閾値とを比較し、現像器内濃度異常となった（現像器内濃度Ｔｄが異常閾値を下回った）か否かを判別する。そして、現像器内濃度Ｔｄが異常閾値を下回った場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０９で、現像器１４０に異常があった旨を報知する。この報知では、例えば、現像器１４０に異常が発生した旨のメッセージをＵＩ４０３に表示する（図１１（ａ））。これにより、現像器１４０の異常に関し、ユーザまたはサービスマンが故障個所を把握でき、適切な対処を行うことができる。この場合、継続してプリント動作を行うことが困難となるので、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９１０でプリント動作を終了して、図９の処理を終了する。

一方、ステップＳ９０３で、現像器内濃度Ｔｄが異常閾値を下回っていない場合は、プリント動作は引き続き行うことが可能であるので、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ９０４へ進める。ステップＳ９０４では、ＣＰＵ４００は、現像器内濃度Ｔｄと、予めＲＡＭ４０２上に記録されている補給閾値とを比較し、現像器１４０へのトナー補給開始が必要となった（現像器内濃度Ｔｄが補給閾値を下回った）か否かを判別する。そして、現像器内濃度Ｔｄが補給閾値を下回った場合は、現像器１４０へのトナー補給開始が必要であるので、ステップＳ９０８で、ＣＰＵ４００は、搬送路モータ２１１の駆動を開始する。これにより、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナー補給が開始される。その後、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ９０７へ進める。

一方、現像器内濃度Ｔｄが補給閾値を下回っていない場合は、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ９０５へ進める。ステップＳ９０５では、ＣＰＵ４００は、現像器内濃度Ｔｄと、予めＲＡＭ４０２上に記録されている目標濃度閾値とを比較し、現像器内濃度Ｔｄが目標濃度閾値を上回ったか否かを判別する。そして、現像器内濃度Ｔｄが目標濃度閾値を上回っていない場合は、ＣＰＵ４００は、継続してトナー補給が必要であるので、処理をステップＳ９０７へ進める。一方、現像器内濃度Ｔｄが目標濃度閾値を上回った場合は、トナー補給が不要になったので、ＣＰＵ４００は、ステップＳ９０６で、搬送路モータ２１１の駆動を停止してから、処理をステップＳ９０７へ進める。

ステップＳ９０７では、ＣＰＵ４００は、指示されたプリントの処理が完了したか否かを判別する。そして、指示されたプリントの処理が完了していない場合は、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ９０２に戻す。一方、指示されたプリントの処理が完了した場合は、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ９１０に進める。なお、ステップＳ９１０の処理に際し、トナー補給動作を実施していた場合は、プリント動作に伴う全プロセスを終了するために、ＣＰＵ４００は搬送路モータ２１１の駆動も停止する。

本処理により、現像器内トナーセンサ２２１の出力値を監視しながら、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーを供給でき、現像器１４０内のトナー濃度を所定範囲に保つことができる。

次に、図１０は、ホッパ異常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ると開始される。図１０の処理において、ＣＰＵ４００は、本発明の判定手段に該当する。

ステップＳ１００１では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力が、ホッパ２１６内のトナー有りを示す（ＯＮとなる）まで待機する。ホッパ内トナーセンサ２１７の出力が、ホッパ２１６内のトナー有りを示すと、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１００２で、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Ｓ１００８に進める。一方、ホッパ２１６から現像器１４０へのトナーの補給中である場合は、処理をステップＳ１００３に進める。

ステップＳ１００３～Ｓ１００６は、搬送路内回転センサ２１３によるエッジ検知がされない状態が所定時間（例えば、１ｓｅｃ）を超えたかどうかを判定する処理である。まず、ステップＳ１００３では、ＣＰＵ４００は、トナー搬送路２１０内のスクリュー２１２が正常に回転しているかを判定するためのセンサエッジタイマＴｚを０に初期化する。ステップＳ１００４では、ＣＰＵ４００は、搬送路内回転センサ２１３によりエッジが検知されたか否かを判別する。ここで、スクリュー２１２の回転回数を取得できるようにするために、対象とするエッジは、搬送路内回転センサ２１３の出力がＯＮからＯＦＦとなる立ち下がりエッジとする。しかし、搬送路内回転センサ２１３の出力がＯＦＦからＯＮとなる立ち上がりエッジを対象としてもよい。

そして、搬送路内回転センサ２１３によりエッジが検知されない場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１００５で、センサエッジタイマＴｚがタイムアウトしたか否かを判別する。タイマＴｚの値は、時間に換算されて用いられる。ここで、センサエッジタイマＴｚのタイムアウト時間（所定時間）は１ｓｅｃであるとし、このタイムアウト時間はＲＡＭ４０２上に予め記憶されている。そして、センサエッジタイマＴｚがタイムアウトしていない場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１００６で、センサエッジタイマＴｚをカウントアップ（Ｔｚ←Ｔｚ＋１）し、処理をステップＳ１００４に戻す。

一方、センサエッジタイマＴｚがタイムアウトしている場合は、スクリュー２１２が正常に回転していない可能性があると判断できる。そこでＣＰＵ４００は、処理をステップＳ１０１１に進める。この場合、ＣＰＵ４００は、ホッパ異常が発生したと判定し、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（ｂ））、処理をステップＳ１０１２に進める。なお、ステップＳ１００５からステップＳ１０１１に移行した場合、ＣＰＵ４００は、搬送路内回転センサ２１３の故障、または、スクリュー２１２の回転不良が発生した可能性があると判定する。ステップＳ１０１２では、ＣＰＵ４００は、プリント動作を終了して、図１０の処理を終了する。

ステップＳ１００４で、搬送路内回転センサ２１３によりエッジが検知された場合は、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１００７で、ＲＡＭ４０２上に保存されている補給数カウンタＣＴをカウントアップする。補給数カウンタＣＴはスクリュー２１２の回転回数を取得するためのカウンタであり、補給数カウンタＣＴの初期値は０である。ステップＳ１００４でＹｅｓと判定されたことを条件にステップＳ１００７以降が実行されることで、スクリュー２１２の回転が正常に検知できていることを前提として、スクリュー２１２の回転回数を取得することができる。従って、ステップＳ１００８における正確な判定を行うことができる。

次に、ステップＳ１００８では、ＣＰＵ４００は、補給数カウンタＣＴの値が、ＲＡＭ４０２上に予め保存されている異常判定閾値ＴＨ（所定回数）を超えたか（ＣＴ＞ＴＨ）否かを判別する。なお、異常判定閾値ＴＨは１０回とするが、この値は実験的に得られるものであり、例示に限定されない。ここで、現像器１４０のトナー濃度が異常閾値（図７）を下回る前にホッパ異常と判定することを可能にするために、異常判定閾値ＴＨは、次のような観点で設定されるのがよい。

まず、搬送路内回転センサ２１３がエッジを検知する回数が異常判定閾値ＴＨに達するのに要する時間を第１所要時間とする。また、現像器１４０において最大の消費ペースでトナーが消費されると仮定した場合に、トナー補給が必要になってから、現像器１４０内のトナー濃度が異常閾値を下回るまでの所要時間を第２の所要時間とする。言い換えると、第２の所要時間は、現像器１４０のトナー濃度が補給閾値を下回ってから異常閾値を下回るまでの最短の想定所要時間である。そして、第１所要時間が第２所要時間よりも短くなるように、異常判定閾値ＴＨは設定される。例えば、図７（ｂ）に示すように、異常判定閾値ＴＨを１０回と設定した場合、現像器１４０内のトナー濃度が異常閾値を下回る前（位置Ｄ）にホッパ異常と判定することができる。

ステップＳ１００８での判別の結果、補給数カウンタＣＴの値が異常判定閾値ＴＨを超えない場合は、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ１００９に進める。ステップＳ１００９では、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力が、ホッパ２１６内のトナー無しを示す（ＯＦＦとなった）か否かを判別する。ホッパ内トナーセンサ２１７の出力が、ホッパ２１６内のトナー無しを示さない場合は、トナーが有る状態が継続しているので、ＣＰＵ４００は、処理をステップＳ１００２に戻す。一方、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力が、ホッパ２１６内のトナー無しを示す場合は、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されているためにホッパ２１６内のトナーが減少したと判断できる。すなわち、ＣＴ＞ＴＨとなる前に、ホッパ内トナーセンサ２１７の出力がＯＦＦとなった場合は、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが正常に搬送されていると判断できる。そこでＣＰＵ４００は、ステップＳ１０１０で、補給数カウンタＣＴを０にクリアして、処理をステップＳ１００１へ戻す。

一方、ステップＳ１００８での判別の結果、補給数カウンタＣＴの値が異常判定閾値ＴＨを超えた場合は、ＣＰＵ４００は、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが正常に搬送されていない可能性があると判断できるので、ステップＳ１０１１を実行する。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に表示する（図１１（ｂ））。

なお、ステップＳ１００８からステップＳ１０１１に移行した場合、ＣＰＵ４００は、ホッパ内トナーセンサ２１７の故障、トナー搬送路２１０におけるトナー詰まり、または、トナー搬送路２１０内のその他の故障が発生した可能性があると判定する。なお、可能性のある故障や異常の箇所をより詳細に知らせるよう、ステップＳ１００５からステップＳ１０１１に移行した場合と、ステップＳ１００８からステップＳ１０１１に移行した場合とで、報知内容を異ならせてもよい。

従来、ホッパ２１６の異常を特定しない場合、図７（ｂ）の位置Ｃに示すように、現像器１４０内のトナー濃度が異常閾値を下回り、現像器１４０に異常があると判定されるおそれがあった。ところが、本実施の形態では、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されていない可能性があると判断できる場合は、現像器内濃度が異常閾値を下回る前（位置Ｄ）段階で、ホッパ２１６に異常があると判定・報知できる。これによりユーザやサービスマンによる現像器１４０の不要な交換を招くことなく、ホッパ２１６の交換を促すことができる。

なお、エラーを報知する態様は、図１１（ａ）、（ｂ）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、ホッパ２１６内にトナーが有ることをホッパ内トナーセンサ２１７が検知している状態で、取得されたスクリュー２１２の回転回数に基づいて、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されていない可能性があるか否かが判定される。例えば、ＣＰＵ４００は、補給数カウンタＣＴの値（回転回数）が異常判定閾値ＴＨ（所定回数）を超えた場合に、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されていない可能性があると判定する。従って、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されていない可能性があるかの判定に、現像器１４０のトナー濃度を検知するセンサを用いる必要がない。よって、印刷ジョブの実行中であっても、収容部（ホッパ２１６）から現像手段（現像器１４０）へトナーが搬送されていない可能性があるか否かを正確に判定することができる。

特に、プリントジョブを一時的に停止させる必要がないので、上記判定処理のためにプリント動作のダウンタイムが増加することがない。

また、異常判定閾値ＴＨを上記のように適切に設定することで、現像器１４０内のトナー濃度異常と判定される前に、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されていない可能性があるか否かの判定を行うことができる。

また、スクリュー２１２の回転回数が異常判定閾値ＴＨを超えた場合に、ホッパ内トナーセンサ２１７の故障、トナー搬送路２１０におけるトナー詰まり、または、トナー搬送路２１０内のその他の故障が発生した可能性があると判定される。さらに、搬送路内回転センサ２１３によるエッジ検知がされない状態が所定時間（１ｓｅｃ）を超えると、搬送路内回転センサ２１３の故障、または、スクリュー２１２の回転不良が発生した可能性があると判定される。これにより、ホッパ異常のうち詳細な異常内容を判定することができる。また、ホッパ異常が発生した場合、その旨が報知されるので、適切な交換等の処置を促すことができる。

また、搬送路内回転センサ２１３によるエッジ検知がされない状態が所定時間（１ｓｅｃ）を超えると、ＣＰＵ４００は、回転回数に基づいて、ホッパ２１６から現像器１４０へトナーが搬送されていない可能性があるか否かの判定処理を実行しない。従って、誤判定を抑制することができる。

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。

２１２スクリュー
２１３搬送路内回転センサ
２１６ホッパ
２１７ホッパ内トナーセンサ
４００ＣＰＵ

Claims

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、
前記感光体上の前記静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、
トナーを収容するトナー収容容器が装着される装着部と、
前記装着部に装着されたトナー収容容器のトナーを一時的に収容するホッパと、前記ホッパ内のトナーを検知する第１の検知手段と、前記ホッパ内のトナーを前記現像手段へ補給するために回転する回転部材と、を含み、前記装着部に装着されたトナー収容容器から前記現像手段へトナーを補給する補給手段と、
前記回転部材の回転回数を計測する計測手段と、
前記現像手段内のトナーの濃度を検知する第２の検知手段と、
前記トナー収容容器から前記ホッパへのトナーの補給を、前記第１の検知手段の検知結果に基づき制御する補給制御手段と、
前記回転部材を前記第２の検知手段の検知結果に基づき回転させることで、前記ホッパから前記現像手段へのトナーの補給を制御する回転制御手段と、
前記第１の検知手段の検知結果がトナー有を示す第１状態で前記回転部材が回転している間に前記計測手段により計測された前記回転回数が所定回数に達した場合、前記補給手段の異常を判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、前記回転回数が前記所定回数に達する前に前記第１の検知手段の検知結果が前記第１状態からトナー無を示す第２状態へ変化した場合、前記計測手段の前記回転回数を０にリセットすることを特徴とする画像形成装置。
前記補給手段の前記異常を報知する報知手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記補給手段の前記異常は、前記ホッパのトナーの詰まりであ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。
前記補給手段の前記異常は、前記第１の検知手段の故障であ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。