(57)【要約】【目的】トナー（現像剤）を用いて画像を形成する画像形成装置において、磁気センサを利用してトナーボトル（収納容器）内のトナーの量を検出する際の、トナーの量が少なくなった時のトナーの量の判定精度を向上させることができる画像形成装置を提供する。【構成】画像形成装置は、現像剤を収納する収納容器２７を有している。収納容器２７内の現像剤を検出する検出手段Ｓ４の検出値が、予め決められた基準値以下の場合は、検出手段Ｓ４の検出時間Ｔに基づいて収納容器２７内の現像剤の量を判定する。【選択図】        図３
2018010024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する収納容器と、
前記収納容器内の現像剤を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出値が予め決められた基準値以下の場合に、前記検出手段の検出時間に基づいて前記収納容器内の現像剤の量を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記収納容器内の現像剤を攪拌する攪拌部材を有し、
前記検出手段は、前記収納容器の鉛直方向から前記攪拌部材の回転方向側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記基準値は、前記攪拌部材を停止している時に前記検出手段が現像剤を検出しなくなる検出値よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記攪拌部材の回転周期の半分の時間毎に、前記検出時間に基づいて現像剤の量を判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
現像剤を用いてシートに画像を形成する画像形成装置における現像剤量の判定方法であって、
前記現像剤を収納する収納容器と、
前記収納容器内の現像剤を検出する検出手段と、を備え、
前記検出手段の検出値が予め決められた基準値以下の場合に、前記検出手段の検出時間に基づいて前記収納容器内の現像剤の量を判定する
ことを特徴とする現像剤量の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を用いてシートに画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に形成した静電潜像を、現像器内の現像剤（トナー）を用いて現像することで、トナー画像を形成する。感光体上に形成されたトナー画像がシートに転写されることで、印刷物が生成される。このような画像形成装置では、現像剤が無くなると、現像剤を収納したボトル（収納容器）を新しいものに交換することで、継続的に印刷物を得ることができる。
【０００３】
ユーザがボトル内の現像剤の量や、ボトル交換の時期を知られるようにするため、特許文献１では、現像剤の透磁率を検出する磁気センサをボトルの外部に設けることで、現像剤の量を判定する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６５９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、磁気センサの出力値から現像剤の量を判定しているが、磁気センサの出力値は周辺環境の温度や湿度の影響を受けて変動し、トナーの消費が進むと、図８に示すように、センサの出力値は上下しながら下がっていく。そうすると、現像剤が少なくなり、ボトル内の現像剤が空になるタイミングや、その手前のニアエンドのタイミングを判定する時に、誤検知する可能性がある。例えば、ニアエンドと判定した後でも現像剤の量が増えて見えることがある。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題に鑑みてなされたものであり、現像剤量が少なくなった時の現像剤量の判定精度を向上させるための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤を収納する収納容器と、
前記収納容器内の現像剤を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出値が予め決められた基準値以下の場合に、前記検出手段の検出時間に基づいて前記収納容器内の現像剤の量を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像剤量が少なくなった時の現像剤量の判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の断面図である。
【図２】画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】収納容器内の現像剤の量と、現像剤検知センサの検出値の変化を表した図である。
【図４】現像剤の量の判定処理のフローチャートと判定表である。
【図５】従来の現像剤の量の判定時の課題を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置１００は、図１の下側（シート搬送方向上流）から上側（シート搬送方向下流）に向かって順に、シート給送部１０、画像形成部２０、定着部３０、シート排出部４０が設けられている。また、画像形成部２０、定着部３０の右側には、シート再給送部５０が設けられている。
制御部６００は、各部の動作を制御し、シートに画像を形成する。
シート給送部１０では、給送カセット１１や手差しトレイ１６に積載されたシートＰを画像形成部２０へ給送する。シート検知センサＳ１は、給送カセット１１にシートＰが収納されているかどうかを検知するセンサである。
【００１１】
給送カセット１１に収納されたシートＰは、ピックアップローラ１２が回転することによって分離ローラ対１３へ給送される。シートＰが重送している場合は、正転ローラと反転ローラとからなる分離ローラ対１３によって１枚に分離され、実線で示す給送パスＰＳに搬送される。給送パスＰＳに搬送されたシートＰはさらに給送ローラ対１４によって搬送され、回転を停止しているレジストローラ対１５のニップに先端が倣うことでシートＰの斜行が矯正される。レジ前センサＳ２は、シートＰの先端がレジストローラ対１５のニップに到達するタイミングを検知する。
【００１２】
手差しトレイ１６からシートＰを給送する場合は、供給ローラ１７および分離パッド１８によってシートを１枚に分離して機内に引き込む。そして、供給ローラ対１９によって給送ローラ対１４に搬送され、レジストローラ対１５でシートＰの斜行が矯正される。斜行が矯正されたシートＰは、所定のタイミングで回転するレジストローラ対１５によって画像形成部２０に搬送される。
【００１３】
画像形成部２０では、感光ドラム２１がその表面を帯電ローラ２２によって均一に帯電されている。レーザユニット２３から画像情報に対応したレーザ光が照射される。感光ドラム２１のレーザ光が照射された部分は、帯電ローラ２２によって帯電されていた電荷が除去され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、現像ローラ２４によって現像剤が付着されることで、現像剤像として可視化される。
【００１４】
収納容器２７に収納された現像剤は、収納容器２７内の攪拌部材２８が回転することで現像器２６に供給される。現像剤検知センサＳ４は、収納容器２７内の現像剤の量を検知する。現像剤検知センサＳ４は、例えば磁気センサで構成される。
【００１５】
可視化された現像剤像は、感光ドラム２１の回転によって転写ニップ部Ｎ１に搬送される。このタイミングに合わせてレジストローラ対１５からシートＰが転写ニップ部Ｎ１に搬送される。搬送されたシートＰは、転写ニップ部Ｎ１において感光ドラム２１と接触する転写ローラ２５に挟持搬送されながら、転写ローラ２５によって感光ドラム２１に形成された現像剤像が転写される。なお、レーザユニット２３から照射されるレーザ光は、外部から送信された画像データに基づいて制御される。
【００１６】
次に、現像剤像が形成されたシートＰは、定着部３０へと搬送される。定着部３０では、内部に配置されたハロゲンランプ等の熱源により所定の定着温度に加熱されたアルミローラ等で構成される定着ローラ３１と、定着ローラ３１に接触して所定の圧力で定着ローラ３１を加圧する加圧ローラ３２とによって定着ニップ部Ｎ２が形成されている。現像剤像が形成されたシートＰは、定着ニップ部Ｎ２に送り込まれて、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送され加熱加圧されることで、現像剤像がシートＰ上に定着される。
【００１７】
定着センサＳ３は、シートＰの先端が定着ニップ部Ｎ２を抜けたことを検知する。
なお、定着部３０は、定着ローラ３１で加熱する加熱ローラ方式の替わりに、セラミックヒータ等の熱源を端部レスフィルムを介して加圧ローラ３２が加圧することで定着ニップ部Ｎ２を形成し、ニップ部Ｎ２にてシートＰを挟持搬送しながら加熱加圧するオンデマンド定着方式を用いても良い。
【００１８】
次に、現像剤像が定着されたシートＰは、シート排出部４０へと搬送され、排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。シートＰの両面に画像を形成する場合は、１面目に画像形成されたシートＰの先端が定着センサＳ３を抜けたあと、シートＰの後端が排出ローラ対４１を抜ける前に排出ローラ対４１を一旦停止させ、さらに排出ローラ対４１を逆回転させることで、シートＰを反転させてシート再給送部５０へ搬送する。
【００１９】
シート再給送部５０へ搬送されたシートＰは、再給送ローラ対５１、５２によって破線で示す再給送パスＰＳ２を搬送され、再給送ローラ対５３によってレジストローラ対１５に搬送される。そして、レジストローラ対１５によって斜行が矯正された後、転写ニップ部Ｎ１に搬送されることで、シートＰの２面目に現像剤像が形成される。その後は、１面目に画像形成したときと同様に定着ニップ部Ｎ２を搬送されることで現像剤像がシートＰに定着され、両面に画像が形成されたシートＰは排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。
図２は、画像形成装置１００の制御部６００の構成を示すブロック図である。
画像形成装置全体を制御するＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３を内蔵している。ＲＯＭ６０２は、画像形成を行うための各種プログラムやデータが書き込まれた読み取り専用の記憶素子である。ＲＡＭ６０３は、書き込み、消去が可能な記憶素子であって、ＲＯＭ６０２から読み出したプログラムが保持され、シート処理の過程で発生する処理データや演算結果が随時書き込み、消去される。ＥＥＰＲＯＭ６０４は装置やユーザの設定値を保存するための記憶領域である。
【００２０】
ＣＰＵ６０１は外部ＰＣなどから入力された画像情報を、画像処理回路２で、レーザユニット２３が照射する照射情報に変換する。ＣＰＵ６０１は画像処理回路２を介して帯電ローラ２２を駆動し、感光ドラム２１（図１）の表面を均一に帯電する。
【００２１】
ＣＰＵ６０１は照射情報に従って、レーザーユニット２３を駆動し、レーザ光を感光ドラム２１（図１）に照射することで画像情報に対応した静電潜像を形成し、現像剤が付着されることで現像剤像として可視化される。
【００２２】
ＣＰＵ６０１は、画像処理と並行して、モータドライバ１を介して給送モータ１０１を駆動してシートＰの給送を開始し、レジ前センサＳ２でシートを検知したあと、レジストローラ対１６の位置でシートＰを停止させておく。
【００２３】
ＣＰＵ６０１は、現像剤像が転写ニップ部Ｎ１（図１）に到達するタイミングで、シートＰが転写ニップ部Ｎ１に到達するように再び給送モータ１０１を駆動し、現像剤像をシートＰに転写させる。
【００２４】
ＣＰＵ６０１は、モータドライバ１を介して攪拌モータ１０３を駆動して攪拌部材２８（図１）を回転駆動させる。ＣＰＵ６０１は、現像剤検知センサＳ４の出力値から収納容器２７（図１）内の現像剤の量を判定する。
【００２５】
ＣＰＵ６０１は、シートＰが定着部３０（図１）に到達するまでに、温度制御回路３を介して定着ローラ３１に内蔵するヒータ３３の温度が目標温度になるように制御する。ヒータ３３の温度はサーミスタ３４で検知される。
【００２６】
シートＰの先端が定着部３０（図１）を抜け、定着センサＳ３で検知されると、ＣＰＵ６０１は排出モータ１０２を駆動して、排出ローラ対４１（図１）を回転させ、画像が形成されたシートＰを排出トレイ４２（図１）へ排出させる。
図３は、画像形成装置１００の収納容器２７内の現像剤の量と、現像剤検知センサＳ４の検出値の変化を表した図である。
現像剤検知センサＳ４は、収納容器２７内の現像剤が少なくなった時の残量を精度良く検知するために、収納容器２７の鉛直方向より攪拌部材２８の回転方向にずらして配置されている。また、現像剤検知センサＳ４の例として磁気センサを用いる。
【００２７】
図３（ａ）は、現像剤が満タン状態の場合の、磁気センサの出力値を示す。攪拌部材２８が回転すると、出力値は若干上下するので、出力値の平均値（Ａｖｅ）を本当の出力値と見なして現像剤の量を判定する。図３（ａ）は、平均値（Ａｖｅ）が満タンを示す閾値を超えた状態である。
【００２８】
図３（ｂ）は、現像剤が半分消費された状態を示しており、平均値（Ａｖｅ）が１／２を示す閾値を下回っている。
【００２９】
図３（ｃ）は、現像剤がさらに消費され、磁気センサの高さより、現像剤の高さが低くなっているため、磁気センサの出力値の平均値（Ａｖｅ）が予め決めた基準値（ここでは例としてニアエンドを示す閾値とする）を下回る。
【００３０】
本実施の形態では、磁気センサの出力値の平均値（Ａｖｅ）が予め決めた基準値を下回った以降は、平均値（Ａｖｅ）では現像剤の量を判定せず、磁気センサの検出時間Ｔで現像剤の量を判定する。
【００３１】
図３（ｃ）の状態で、攪拌部材２８が回転すると、磁気センサの下にあった現像剤が、攪拌部材２８で掻き上げられ、磁気センサの上を通過する。この時、磁気センサが現像剤を検知するので、攪拌部材の１／２の回転周期で、現像剤の検知を繰り返す。攪拌部材２８の回転時間は環境温度／湿度には依存しないので、現像剤が磁気センサの上を通過する時間＝検出時間Ｔで判定すれば、磁気センサの出力値で判定するよりも正確に現像剤の量を判定することができる。
【００３２】
図３（ｄ）は、現像剤が空に近くなった状態を示しており、図３（ｃ）よりも検出時間Ｔが短くなっている。この状態でも攪拌部材２８が現像剤を掻き上げる限りは、現像剤の量を判定することができる。
図４（ａ）はＣＰＵ６０１の現像剤の量の判定処理のフローチャートである。
ＣＰＵ６０１は、磁気センサの出力値を定期的にモニタリングしている。Ｓ１０１で、ＣＰＵ６０１は、磁気センサの出力値の最大値（Ｍａｘ）と最小値（Ｍｉｎ）の値を検出する。
【００３３】
Ｓ１０２で、ＣＰＵ６０１は、ＭａｘとＭｉｎの平均値（Ａｖｅ）を算出する。Ｓ１０３で、ＣＰＵ６０１は、平均値（Ａｖｅ）が基準値より大きいかどうかを判定する。この基準値は、収納容器内の現像剤の上面が磁気センサよりも低くなるときの出力値で、予め決められている。
【００３４】
Ａｖｅが基準値よりも大きい場合には処理Ｓ１０４に進み、Ａｖｅから現像剤の量を判定する。Ｓ１０３でＡｖｅが基準値よりも小さい場合は、Ｓ１０５に進み、出力値の検出時間Ｔを取得する。
【００３５】
図４（ｂ）は検出時間Ｔと現像剤の量の関係を示す表である。
検出時間Ｔが０．１０秒の場合、現像剤の量は１００ｇと判定され、全体が満タンの時に５００ｇだった場合は２０％が残っていると判定できる。
【００３６】
検出時間Ｔが０．０５秒の場合は、トナー量は５０ｇと判定され、１０％が残っていると判定できる。この時を例えばニアエンドと判定する。さらに時間が短くなり、０．００秒になった時点で空（エンド）と判定することができる。
【００３７】
図４（ａ）に戻り、Ｓ１０５で取得した検出時間Ｔと図４（ｂ）の表を比較し、Ｓ１０６で現像剤の量を判定する。最後にＳ１０７でユーザに対して現像剤の量を通知する。
【００３８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、現像剤検知センサＳ４の出力値の平均値が基準値よりも高い場合は、その出力値の平均値から現像剤の量を判定し、基準値よりも低い場合は、出力値の検出時間から現像剤の量を判定する。これによって、現像剤の量が少なくなった後の現像剤の量の判定精度を向上させることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
２７：収納容器、２８：攪拌部材、Ｓ４：現像剤検知センサ（検出手段）、
６０１：ＣＰＵ（判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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