JP7548070B2 - トナー残量検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー残量検出装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置の画像形成方式の１つとして、トナーボトルに収容されたトナーで感光体ドラムの表面に画像を現像し、感光体ドラム上に現像された画像を媒体に転写する電子写真方式が従来より知られている。

電子写真方式の画像形成装置において、トナーボトルを挟むように一対の電極を設け、トナーボトル内のトナー残量を電極間の静電容量の変化として検出し、ボトル内のトナー残量を検出する技術がある（例えば、特許文献１、２を参照）。

しかしながら、電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムにトナーを供給するためにトナーボトルを回転させるので、トナーボトルが回転軸線に対して偏芯することがある。その結果、トナーボトルと一対の電極との間隔が変化して、検知した静電容量に基づいてトナー残量を正確に検出することができないという課題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、画像形成装置に装着されるトナーボトルのトナー残量を正確に検出することが可能なトナー残量検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、各々がトナーボトルの外周面に沿う円弧形状に形成され、且つ前記トナーボトルを囲むように周方向に所定の間隔を隔てて配置された４つの電極と、４つの前記電極を用いて、前記トナーボトル内のトナー残量を検出するコントローラとを備えるトナー残量検出装置であって、前記コントローラは、互いに隣接する２組の前記電極それぞれの間の静電容量値が閾値範囲に含まれるか否かを判定し、２つの前記静電容量値の少なくとも一方が前記閾値範囲内だと判定した場合に、静電容量値に基づいて前記トナーボトル内のトナー残量を検出し、検出したトナー残量を出力することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置に装着されるトナーボトルのトナー残量を正確に検出することができる。

画像形成装置の内部構成を示す概略図。 画像形成装置の外観斜視図。 トナーボトルを収容したトナー収容部の模式図。 トナーボトル及び４つの電極の配置を示す図。 画像形成装置のハードウェア構成図。 コントローラの機能ブロック図。 トナー残量検出処理のフローチャート。 静電容量値の計測結果と、閾値範囲との関係を示す図。 偏芯したトナーボトル及び電極の位置関係を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、画像形成装置１００の内部構成を示す概略図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０１と、排紙トレイ１０２と、搬送部１１０と、画像形成部１２０とを主に備える。給紙トレイ１０１には、画像が形成される前の複数の用紙Ｍが積層された状態で収容される。排紙トレイ１０２には、画像が形成された用紙Ｍが収容される。

用紙Ｍは、搬送部１１０によって搬送され、画像形成部１２０によって画像が形成される媒体の一例である。用紙Ｍは、例えば、予め所定の大きさ（例えば、Ａ４、Ｂ５など）にカットされたカット紙でもよいし、長尺帯状の連帳紙でもよい。また、用紙Ｍは、紙に限定されず、ＯＨＰシートなどであってもよい。また、画像形成装置１００の内部には、用紙Ｍが搬送される空間である搬送路１０５が形成されている。搬送路１０５は、給紙トレイ１０１から画像形成部１２０を経て排紙トレイ１０２に至る経路である。

搬送部１１０は、搬送路１０５に沿って用紙Ｍを搬送する。具体的には、搬送部１１０は、給紙トレイ１０１に収容された用紙Ｍを、搬送路１０５に沿って画像形成部１２０の位置まで搬送する。また、搬送部１１０は、画像形成部１２０によって表面に画像が形成された用紙Ｍを、搬送路１０５に沿って排紙トレイ１０２に排出する。

搬送部１１０は、複数の搬送ローラ１１１、１１２を含む。搬送ローラ１１１、１１２は、例えば、モータの駆動力が伝達されて回転する駆動ローラと、駆動ローラに当接して従動する従動ローラとで構成される。そして、駆動ローラ及び従動ローラで用紙Ｍを挟持して回転することによって、搬送路１０５に沿って用紙Ｍが搬送される。

搬送ローラ１１１は、画像形成部１２０より搬送方向の上流側に配置されている。搬送ローラ１１２は、画像形成部１２０搬送方向の下流に配置されている。但し、搬送ローラの設置位置は、図１の２箇所に限定されない。

画像形成部１２０は、搬送ローラ１１１、１１２の間において、搬送路１０５に対面して配置されている。画像形成部１２０は、搬送部１１０によって搬送された用紙Ｍの表面に画像を形成する。実施形態に係る画像形成部１２０は、搬送路１０５に沿って搬送される用紙Ｍに、電子写真方式で画像を形成する。

より詳細には、画像形成部１２０は、無端状移動手段である転写ベルト１２２に沿って各色の感光体ドラム１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋ（以下、これらを総称して、「感光体ドラム１２１」と表記する。）が並べられた構成を備える。すなわち、給紙トレイ１０１から給紙される用紙Ｍに転写するための中間転写画像が形成される転写ベルト１２２に沿って、この転写ベルト１２２の搬送方向の上流側から順に、複数の感光体ドラム１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋが配列されている。

感光体ドラム１２１には、後述するトナーボトル１３０に収容されたトナーが供給される。そして、各色の感光体ドラム１２１の表面にトナーにより現像された各色の画像が、転写ベルト１２２に重ね合わせられて転写されることにより、フルカラーの画像が形成される。そして、転写ベルト１２２上に形成されたフルカラー画像は、搬送路１０５と最も接近する位置において、転写ローラ１２３で用紙Ｍに転写される。

さらに、画像形成部１２０は、転写ローラ１２３より搬送方向の下流側に配置された定着ローラ１２４を含む。定着ローラ１２４は、モータによって駆動される駆動ローラと、駆動ローラに当接して従動する従動ローラとを含む。そして、駆動ローラ及び従動ローラが用紙Ｍを挟持して回転する過程において、用紙Ｍを加熱したり押圧することによって、転写ローラ１２３によって転写された画像が用紙Ｍに定着する。

図２は、画像形成装置１００の外観斜視図である。図２に示すように、画像形成装置１００の正面には、開閉可能なカバー１０３が取り付けられている。そして、カバー１０３を開放すると、トナーボトル１３０を収容するトナー収容部１４０が露出する。なお、図２ではトナー収容部１４０を１つだけ図示しているが、画像形成装置１００は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーボトル１３０それぞれを収容する４つのトナー収容部を備える。

次に、図３及び図４を参照して、トナーボトル１３０及びトナー収容部１４０について詳述する。図３は、トナーボトル１３０を収容したトナー収容部１４０の模式図である。図４は、トナーボトル１３０及び４つの電極１４５、１４６、１４７、１４８の配置を示す図である。

図３に示すように、トナーボトル１３０は、トナーを収容する円筒形状の容器本体１３１と、容器本体１３１の先端に取り付けられるキャップ１３２と、容器本体１３１の外周面に固定されたギヤ１３３とを主に備える。また、容器本体１３１は、キャップ１３２に対して相対回転可能に構成されている。さらに、容器本体１３１には、内周面から内側に突出し且つ螺旋状に延びる螺旋状突起１３４が形成されている。

また、トナー収容部１４０は、トナーボトル１３０を支持する２つのガイド部１４１と、キャップ１３２に接続されてトナーボトル１３０内のトナーを画像形成部１２０に供給するホッパ１４２と、ギヤ１３３に噛合する駆動ギヤ１４３と、駆動ギヤ１４３を駆動する駆動モータ１４４とを主に備える。

トナーボトル１３０がトナー収容部１４０に収容されると、容器本体１３１がガイド部１４１に支持され、キャップ１３２がホッパ１４２に接続され、ギヤ１３３と駆動ギヤ１４３とが噛合する。そして、画像形成部１２０が画像を形成するとき、駆動モータ１４４が駆動する。

これにより、噛合した駆動ギヤ１４３及びギヤ１３３を通じて駆動モータ１４４の回転駆動力が容器本体１３１に伝達され、容器本体１３１がキャップ１３２に対して回転する。その結果、容器本体１３１内のトナーは、螺旋状突起１３４に沿ってキャップ１３２に向けて移動し、キャップ１３２及びホッパ１４２を通じて画像形成部１２０に供給される。すなわち、容器本体１３１内のトナーは、画像形成部１２０で消費されることによって、徐々に減少する。

図４（Ａ）に示すように、トナー収容部１４０は、４つの電極１４５、１４６、１４７、１４８を備える。４つの電極１４５～１４８は、導電体（例えば、鉄）の板材で形成されている。４つの電極１４５～１４８は、横断面（図３（Ａ）のＢ－Ｂ断面）がトナーボトル１３０の外周面に沿う円弧形状である。また、４つの電極１４５～１４８は、容器本体１３１の軸方向に沿って延設されている。

また、４つの電極１４５～１４８は、トナー収容部１４０に収容されたトナーボトル１３０を囲むように配置されている。本実施形態では、電極１４５がトナーボトルの右上隅に位置し、電極１４６がトナーボトルの左上隅に位置し、電極１４７がトナーボトルの右下隅に位置し、電極１４８がトナーボトルの左下隅に位置している。

より詳細には、トナー収容部１４０内でトナーボトル１３０が偏芯していないとき、４つの電極１４５～１４８の内周面は、トナーボトル１３０の外周面と同心となる円の一部を構成する。すなわち、トナー収容部１４０内でトナーボトル１３０が偏芯していないとき、トナーボトル１３０と４つの電極１４５～１４８との距離は同一である。

さらに、４つの電極１４５～１４８は、周方向に所定の間隔を隔てて配置されている。図４（Ａ）の例では、電極１４５の左上端と電極１４６の右上端との間隔、電極１４５の右下端と電極１４７の右上端との間隔、電極１４６の左下端と電極１４８の左上端との間隔、電極１４７の左下端と電極１４８の右下端との間隔は、同一に設定されている。

但し、電極１４５～１４８の形状及び配置は、図４（Ａ）の例に限定されない。他の例として、図４（Ｂ）に示す電極１４５Ａの左上端は、図４（Ａ）に示す電極１４５の左上端より電極１４６Ａに向けて延長されている。同様に、図４（Ｂ）に示す電極１４６Ａの右上端は、図４（Ａ）に示す電極１４６の右上端より電極１４５Ａに向けて延長されている。その結果、電極１４５Ａの左上端と電極１４６Ａの右上端との間隔は、電極１４５Ａ、１４６Ａ、１４７、１４８の他の間隔より狭くなる。

図５は、画像形成装置１００（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral/Product/Printer）のハードウェア構成図である。図５に示されているように、画像形成装置１００は、コントローラ２１０、近距離通信回路２２０、エンジン制御部２３０、操作パネル２４０、ネットワークＩ／Ｆ２５０を備えている。

これらのうち、コントローラ２１０は、コンピュータの主要部であるＣＰＵ２０１、システムメモリ（ＭＥＭ－Ｐ）２０２、ノースブリッジ（ＮＢ）２０３、サウスブリッジ（ＳＢ）２０４、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)２０６、記憶部であるローカルメモリ（ＭＥＭ－Ｃ）２０７、ＨＤＤコントローラ２０８、及び、記憶部であるＨＤ２０９を有し、ＮＢ２０３とＡＳＩＣ２０６との間をＡＧＰ(Accelerated Graphics Port)バス２２１で接続した構成となっている。

これらのうち、ＣＰＵ２０１は、画像形成装置１００の全体制御を行う制御部である。ＮＢ２０３は、ＣＰＵ２０１と、ＭＥＭ－Ｐ２０２、ＳＢ２０４、及びＡＧＰバス２２１とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ－Ｐ２０２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)マスタ及びＡＧＰターゲットとを有する。

ＭＥＭ－Ｐ２０２は、コントローラ２１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリであるＲＯＭ２０２ａ、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いるＲＡＭ２０２ｂとからなる。なお、ＲＡＭ２０２ｂに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ＳＢ２０４は、ＮＢ２０３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ＡＳＩＣ２０６は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのＩＣ(Integrated Circuit)であり、ＡＧＰバス２２１、ＰＣＩバス２２２、ＨＤＤコントローラ２０８およびＭＥＭ－Ｃ２０７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。このＡＳＩＣ２０６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ２０６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、ＭＥＭ－Ｃ２０７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ(Direct Memory Access Controller)、並びに、エンジン制御部２３０との間でＰＣＩバス２２２を介したデータ転送を行うＰＣＩユニットとからなる。なお、ＡＳＩＣ２０６には、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)のインターフェースや、ＩＥＥＥ１３９４(Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394)のインターフェースを接続するようにしてもよい。

ＭＥＭ－Ｃ２０７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ２０９は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤ２０９は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがってＨＤ２０９に対するデータの読出又は書込を制御する。ＡＧＰバス２２１は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースであり、ＭＥＭ－Ｐ２０２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレータカードを高速にすることができる。

また、近距離通信回路２２０には、近距離通信回路２２０ａが備わっている。近距離通信回路２２０は、ＮＦＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信回路である。さらに、エンジン制御部２３０には、搬送部１１０、画像形成部１２０、及び４つの電極１４５～１４８が接続されている。

コントローラ２１０は、エンジン制御部２３０を介して搬送部１１０及び画像形成部１２０を制御することによって、用紙Ｍに画像を形成する。また、コントローラ２１０は、４つの電極１４５～１４８のうち、互いに隣接する２つの電極間の静電容量値を計測し、計測した静電容量値に基づいてトナーボトル１３０内のトナー残量を検出する。４つの電極１４５～１４８及びコントローラ２１０は、トナー残量検出装置を構成する。

操作パネル２４０は、現在の設定値や選択画面等を表示させ、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等のパネル表示部２４０ａ、並びに、濃度の設定条件などの画像形成に関する条件の設定値を受け付けるテンキー及びコピー開始指示を受け付けるスタートキー等からなる操作パネル２４０ｂを備えている。

ネットワークＩ／Ｆ２５０は、通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。近距離通信回路２２０及びネットワークＩ／Ｆ２５０は、ＰＣＩバス２２２を介して、ＡＳＩＣ２０６に電気的に接続されている。コントローラ２１０は、ネットワークＩ／Ｆ２５０を通じて、外部装置に情報を送信し、外部装置から情報を受信することができる。

図６は、コントローラ２１０の機能ブロック図である。図６に示すように、コントローラ２１０は、静電容量計測部２６１と、トナー消費量積算部２６２と、偏芯判定部２６３と、第１トナー残量検出部２６４と、第２トナー残量検出部２６５とを含む。図５に示す各機能ブロック２６１～２６５は、コントローラ２１０内のＣＰＵ２０１が、ＨＤ２０９に記憶されているプログラムをＲＡＭ２０２ｂに展開し、演算実行することで実現される機能部である。

静電容量計測部２６１は、４つの電極１４５～１４８から選択される２つの電極の間の静電容量値を計測する。より詳細には、静電容量計測部２６１は、左右方向に隣接する２組の電極１４５、１４６及び電極１４７、１４８それぞれの間の静電容量値と、上下方向に隣接する２組の電極１４５、１４７及び電極１４６、１４８それぞれの間の静電容量値とを計測する。静電容量値の計測方法は一般的な方法でよいが、本実施形態では充電法（定電圧・電流を電極間に印加し、充電到達ポイントの時間と電圧・電流の関係から静電容量を測定する）により計測する。

トナー消費量積算部２６２は、画像形成部１２０が消費したトナーの量（以下、「トナー消費量」と表記する。）を積算する。また、トナー消費量積算部２６２は、トナーボトル１３０が交換されたタイミングで、積算したトナー消費量をリセットする。トナー消費量の具体的な積算方法は特に限定されないが、例えば、駆動モータ１４４のロータリエンコーダから出力されるパルス信号を積算すればよい。

偏芯判定部２６３は、静電容量計測部２６１によって計測された２つの静電容量値の少なくとも一方が閾値範囲内の場合に、トナーボトル１３０の偏芯量が許容範囲内だと判定する。一方、偏芯判定部２６３は、静電容量計測部２６１によって計測された２つの静電容量値の両方が閾値範囲外の場合に、トナーボトル１３０の偏芯量が許容範囲を超えていると判定する。

より詳細には、偏芯判定部２６３は、左右方向に隣接する２組の電極１４５、１４６及び電極１４７、１４８それぞれの間の静電容量値の両方が上下閾値範囲外の場合に、図９（Ａ）に示すように、トナーボトル１３０の上下方向の偏芯量が許容範囲を超えていると判定する。また、偏芯判定部２６３は、上下方向に隣接する２組の電極１４５、１４７及び電極１４６、１４８それぞれの間の静電容量値の両方が左右閾値範囲外の場合に、図９（Ｂ）に示すように、トナーボトル１３０の左右方向の偏芯量が許容範囲を超えていると判定する。

そして、偏芯判定部２６３は、トナーボトル１３０の偏芯量が許容範囲内だと判定した場合に、第１トナー残量検出部２６４にトナーボトル１３０内のトナー残量を検出させる。一方、偏芯判定部２６３は、トナーボトル１３０の偏芯量が許容範囲を超えているとは判定した場合に、第２トナー残量検出部２６５にトナーボトル１３０内のトナー残量を検出させる。

第１トナー残量検出部２６４は、静電容量計測部２６１によって計測された静電容量値に基づいて、トナー収容部１４０に収容されたトナーボトル１３０内のトナー残量を検出する。静電容量計測部２６１で静電容量値は、電極間の誘電率により変化するため、トナーボトル１３０内のトナー（空気に対して誘電率の高い）の量が多いほど、大きな値となる。そこで、第１トナー残量検出部２６４は、予めＨＤ２０９（メモリ）に記憶された静電容量値とトナー残量との対応関係に基づいて、静電容量計測部２６１によって計測された静電容量値に対応するトナー残量を現在のトナー残量として検出する。

第１トナー残量検出部２６４は、静電容量計測部２６１によって計測された４つの静電容量値の代表値に基づいて、トナー残量を検出する。代表値とは、例えば、４つの静電容量値の１つでもよいし、４つの静電容量値の平均値（単純平均値、重み付け平均値）、中央値、最頻値などでもよい。さらに、第１トナー残量検出部２６４は、トナーボトル１３０の偏芯を判定するための静電容量値とは別に、トナー残量を検出するための静電容量値を静電容量計測部２６１に計測させてもよい。

第２トナー残量検出部２６５は、トナー消費量積算部２６２によって積算されたトナー消費量に基づいて、トナー収容部１４０に収容されたトナーボトル１３０内のトナー残量を検出する。より詳細には、第２トナー残量検出部２６５は、新品のトナーボトル１３０内のトナーの量から、トナー消費量積算部２６２によって現時点で積算されたトナー消費量を減じることによって、トナー残量を検出する。

そして、第１トナー残量検出部２６４及び第２トナー残量検出部２６５は、検出したトナー残量をパネル表示部２４０ａに表示させる。トナー残量をパネル表示部２４０ａに表示させることは、トナー残量を出力することの一例である。但し、トナー残量を出力する具体的な方法は、前述の例に限定されず、ネットワークＩ／Ｆ２５０を通じて外部装置に送信してもよいし、トナー残量が所定の量未満の場合にスピーカから警告音を出力することでもよい。

次に、図７～図９を参照して、トナー残量検出処理を説明する。図７は、トナー残量検出処理のフローチャートである。図８は、静電容量計測部２６１による静電容量値の計測結果と、閾値範囲との関係を示す図である。図９は、偏芯したトナーボトル１３０及び電極１４５～１４８の位置関係を示す図である。

コントローラ２１０は、例えば、操作パネル２４０ｂを通じてオペレータの指示に従ってトナー残量検出処理を実行してもよいし、所定の時間間隔毎にトナー残量検出処理を繰り返し実行してもよい。また、コントローラ２１０は、各色のトナーボトル１３０それぞれについて、トナー残量検出処理を実行する。しかしながら、色毎の処理は共通するので、１色の処理について説明する。

まず、コントローラ２１０の静電容量計測部２６１は、左右方向に隣接する電極１４５（右上電極）及び電極１４６（左上電極）の間の静電容量値Ｃ１と、左右方向に隣接する電極１４７（右下電極）及び電極１４８（左下電極）の間の静電容量値Ｃ２とを計測する（Ｓ７０１）。

次に、コントローラ２１０の偏芯判定部２６３は、ステップＳ７０１で計測された静電容量値Ｃ１、Ｃ２が上下閾値範囲に含まれるか否かを判定する（Ｓ７０２）。上下閾値範囲は、トナー収容部１４０に収容されたトナーボトル１３０の上下方向の偏芯量が、許容範囲内か否かを判定するための数値範囲である。上下閾値範囲は、上限値と下限値とで構成される数値範囲である。

また、トナーは容器本体１３１の下部に溜まるので、静電容量値Ｃ２は、静電容量値Ｃ１より大きくなる傾向がある。そこで図８に示すように、静電容量値Ｃ１と比較される上下閾値範囲（第１上下閾値範囲）と、静電容量値Ｃ２と比較される上下閾値範囲（第２上下閾値範囲）とを別々の値にしてもよい。一方、図４（Ｂ）に示すように、電極１４５～１４８の間隔を変えることによって静電容量値Ｃ１、Ｃ２の差が小さくなるので、この場合は静電容量値Ｃ１、Ｃ２と比較される上下閾値範囲を同一の値にしてもよい。

さらに、上下閾値範囲は、静電容量計測部２６１で前回計測された静電容量値Ｃ１、Ｃ２に基づいて決定されてもよい。例えば、偏芯判定部２６３は、今回計測された静電容量値Ｃ１と比較される第１上下閾値範囲を、前回計測された静電容量値Ｃ１を含む数値範囲に設定してもよい。静電容量値Ｃ１を含む数値範囲とは、例えば、静電容量値Ｃ１に±Ｘ％を乗じる（すなわち、Ｃ１±Ｘ％）ことによって得られる。

例えば、係数Ｘ＝１０％とすると、０．９Ｃ１≦上下閾値範囲≦１．１Ｃ１となる。なお、係数Ｘは、予め定められた固定値でもよいし、静電容量値Ｃ１を前回計測してからの経過時間に伴って増加する可変値でもよい。また、第２上下閾値範囲を算出する方法も同様である。但し、閾値範囲の具体的な算出方法は、前述の例に限定されない。

そして、図９（Ａ）に示すようにトナーボトル１３０’が上方に偏芯している場合、図８の〇印で囲まれたプロットのように、静電容量値Ｃ１は第１上下閾値範囲の上限値より大きく、静電容量値Ｃ２は第２上下閾値範囲の下限値より小さくなる。一方、トナーボトル１３０が下方に偏芯している場合、静電容量値Ｃ１は第１上下閾値範囲の下限値より小さく、静電容量値Ｃ２は第２上下閾値範囲の上限値より大きくなる。

次に、偏芯判定部２６３が静電容量値Ｃ１、Ｃ２の少なくとも一方が上下閾値範囲内だと判定した場合に（Ｓ７０２：Ｙｅｓ）、コントローラ２１０の静電容量計測部２６１は、上下方向に隣接する電極１４５（右上電極）及び電極１４７（右下電極）の間の静電容量値Ｃ３と、上下方向に隣接する電極１４６（左上電極）及び電極１４８（左下電極）の間の静電容量値Ｃ４とを計測する（Ｓ７０３）。

次に、コントローラ２１０の偏芯判定部２６３は、ステップＳ７０３で計測された静電容量値Ｃ３、Ｃ４が左右閾値範囲に含まれるか否かを判定する（Ｓ７０４）。左右閾値範囲は、トナー収容部１４０に収容されたトナーボトル１３０の左右方向の偏芯量が、許容範囲内か否かを判定するための数値範囲である。左右閾値範囲の詳細は、前述した上下閾値範囲と共通するので、再度の説明は省略する。但し、静電容量値Ｃ３、Ｃ４と比較される左右閾値範囲は同一の値でよい。

そして、図９（Ｂ）に示すようにトナーボトル１３０’’が右方に偏芯している場合、静電容量値Ｃ３は左右閾値範囲の上限値より大きく、静電容量値Ｃ４は左右閾値範囲の下限値より小さくなる。一方、トナーボトル１３０が左方に偏芯している場合、静電容量値Ｃ３は左右閾値範囲の下限値より小さく、静電容量値Ｃ４は左右閾値範囲の上限値より大きくなる。

次に、偏芯判定部２６３が静電容量値Ｃ３、Ｃ４の少なくとも一方が左右閾値範囲内だと判定した場合に（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、コントローラ２１０の第１トナー残量検出部２６４は、静電容量計測部２６１によって計測された静電容量値に基づいてトナー残量を検出し、検出したトナー残量をパネル表示部２４０ａに表示させる（Ｓ７０５）。

一方、偏芯判定部２６３が静電容量値Ｃ１、Ｃ２の両方が上下閾値範囲外だと判定した場合に（Ｓ７０２：Ｎｏ）、または偏芯判定部２６３が静電容量値Ｃ３、Ｃ４の両方が左右閾値範囲外だと判定した場合に（Ｓ７０４：Ｎｏ）、コントローラ２１０の第２トナー残量検出部２６５は、トナー消費量積算部２６２によって計測されたトナー消費量に基づいてトナー残量を検出し、検出したトナー残量をパネル表示部２４０ａに表示させる（Ｓ７０６）。

上記の実施形態によれば、トナー収容部１４０内におけるトナーボトル１３０の偏芯量が許容範囲の場合に（Ｓ７０２：Ｙｅｓ＆Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、静電容量値に基づくトナー残量を検出する。一方、トナー収容部１４０内におけるトナーボトル１３０の偏芯量が許容範囲を超えた場合に（Ｓ７０２：Ｎｏ／Ｓ７０４：Ｎｏ）、静電容量値に基づくトナー残量の検出に代えて、ソフトウェア的に積算したトナー消費量に基づいてトナー残量を検出する。これにより、トナーボトル１３０の姿勢に拘わらず、正確なトナー残量を出力することができる。

なお、ステップＳ７０１－Ｓ７０２の処理と、ステップＳ７０３－Ｓ７０４の処理とは、図７に示す実行順序でもよいし、逆順でもよい。また、最初に静電容量計測部２６１がステップＳ７０１、Ｓ７０３を実行し、次に偏芯判定部２６３がステップＳ７０２、Ｓ７０４を実行してもよい。

また、上記の実施形態によれば、トナーボトル１３０の上下方向の偏芯量と、トナーボトル１３０の左右方向の偏芯量との両方が許容範囲内の場合に、静電容量値に基づいてトナー残量を検出する。これにより、トナーボトル１３０の偏芯をさらに正確に把握することができる。但し、ステップＳ７０１－Ｓ７０２の処理と、ステップＳ７０３－Ｓ７０４の処理とは、いずれか一方のみが実行され、他方は省略されてもよい。

また、上記の実施形態によれば、前回計測した静電容量値に基づいて、今回計測した静電容量値と比較される閾値範囲が決定される。これにより、現在のトナー残量に合わせた閾値範囲でトナーボトル１３０の偏芯量を判定することができる。

上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC（Application Specific Integrated Circuit）、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１００ ：画像形成装置
１０１ ：給紙トレイ
１０２ ：排紙トレイ
１０３ ：カバー
１０５ ：搬送路
１１０ ：搬送部
１１１，１１２ ：搬送ローラ
１２０ ：画像形成部
１２１Ｃ，１２１Ｋ，１２１Ｍ，１２１Ｙ ：感光体ドラム
１２２ ：転写ベルト
１２３ ：転写ローラ
１２４ ：定着ローラ
１３０ ：トナーボトル
１３１ ：容器本体
１３２ ：キャップ
１３３ ：ギヤ
１３４ ：螺旋状突起
１４０ ：トナー収容部
１４１ ：ガイド部
１４２ ：ホッパ
１４３ ：駆動ギヤ
１４４ ：駆動モータ
１４５，１４５Ａ，１４６，１４６Ａ，１４７，１４８ ：電極
２０１ ：ＣＰＵ
２０２ａ ：ＲＯＭ
２０２ｂ ：ＲＡＭ
２０６ ：ＡＳＩＣ
２０８ ：ＨＤＤコントローラ
２０９ ：ＨＤ
２１０ ：コントローラ
２２０ ：近距離通信回路
２２０ａ ：近距離通信回路
２２１ ：ＡＧＰバス
２２２ ：ＰＣＩバス
２３０ ：エンジン制御部
２４０ ：操作パネル
２４０ａ ：パネル表示部
２４０ｂ ：操作パネル
２５０ ：ネットワークＩ／Ｆ
２６１ ：静電容量計測部
２６２ ：トナー消費量積算部
２６３ ：偏芯判定部
２６４ ：第１トナー残量検出部
２６５ ：第２トナー残量検出部

特開２００４－２８６７９２号公報 特開２０１６－７１２９９号公報

Claims (7)

1. 各々がトナーボトルの外周面に沿う円弧形状に形成され、且つ前記トナーボトルを囲むように周方向に所定の間隔を隔てて配置された４つの電極と、
   ４つの前記電極を用いて、前記トナーボトル内のトナー残量を検出するコントローラとを備えるトナー残量検出装置であって、
   前記コントローラは、
   互いに隣接する２組の前記電極それぞれの間の静電容量値が閾値範囲に含まれるか否かを判定し、
   ２つの前記静電容量値の少なくとも一方が前記閾値範囲内だと判定した場合に、静電容量値に基づいて前記トナーボトル内のトナー残量を検出し、
   検出したトナー残量を出力することを特徴とするトナー残量検出装置。
2. 前記コントローラは、
   左右方向に隣接する２組の前記電極それぞれの間の静電容量値の少なくとも一方が上下閾値範囲内で、且つ上下方向に隣接する２組の前記電極それぞれの間の静電容量値の少なくとも一方が左右閾値範囲内だと判定した場合に、静電容量値に基づいて前記トナーボトル内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
3. 前記コントローラは、前回計測した前記静電容量値を含む所定の数値範囲を、今回計測した前記静電容量値と比較する前記閾値範囲とすることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー残量検出装置。
4. 前記コントローラは、４つの前記電極を用いて計測した複数の静電容量値の代表値に基づいて、前記トナーボトル内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー残量検出装置。
5. ４つの前記電極のうち、前記トナーボトルの上方において左右方向に隣接する前記電極の間隔は、その他の前記電極の間隔より狭いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトナー残量検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトナー残量検出装置と、
   前記トナーボトル内のトナーを用いて媒体に画像を形成する画像形成部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記コントローラは、
   前記画像形成部によるトナー消費量を積算し、
   計測した２つの静電容量値の両方が前記閾値範囲外だと判定した場合に、積算したトナー消費量に基づいて前記トナーボトル内のトナー残量を検出することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。