(57)【要約】【目的】現像剤を検出するセンサの出力値が周囲温度の影響を受けて変動する場合、現像剤量を誤判定する場合があった。そこで画像形成装置における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。【構成】現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、供給される現像剤の量に応じた信号を出力する第１のセンサと、供給される現像剤の量によらない信号を出力する第２のセンサと、前記第１のセンサの出力を前記第２のセンサの出力により補正する補正手段と、を有する画像形成装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
供給される現像剤の量に応じた信号を出力する第１のセンサと、
供給される現像剤の量によらない信号を出力する第２のセンサと、
前記第１のセンサの出力を前記第２のセンサの出力により補正する補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２のセンサは、前記第１のセンサに影響を与える環境下に設けら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】
前記補正手段は、前記第１のセンサの出力値から前記第２のセンサの出力値を減算することで前記第１のセンサの出力を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補正手段の補正結果に基づいて、前記供給される現像剤の量を判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記判定手段は、現像剤を収納する、前記画像形成装置に着脱可能な収納容器内の現像剤の量を判定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記補正手段の補正結果が０になる場合は前記画像形成装置に前記収納容器が装着されていないと判定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２のセンサは、遮蔽部材により前記現像剤との間を遮蔽されることで、前記現像剤の量によらない信号を出力するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１、第２のセンサは、容量性負荷と誘導性負荷とからなる同一の共振回路で構成されている磁気センサである
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置のセンサ出力値の補正方法であって、
供給される現像剤の量に応じた信号を出力する第１のセンサと、
供給される現像剤の量によらない信号を出力する第２のセンサと、を有し、
前記第１のセンサの出力を前記第２のセンサの出力により補正することを特徴とするセンサ出力値の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置および現像剤を検出するセンサの出力値の補正方法に関するものである。
【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等の記録材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、現像器において消費されるトナーは、ユーザによって交換可能なトナー収納容器から現像器へ補給される。
【０００３】
画像形成装置では、現像プロセスの実行に必要な量のトナーをトナー収納容器から現像器へ補給するために、トナー収納容器内のトナーの量を検知できるようにしている。例えば特許文献１には、圧電素子の共振周波数に基づいてトナーの量を判定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２６０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来技術では、圧電素子の温度特性を考慮していないため、温度の変化に伴って共振周波数にズレが生じ、現像剤の量を誤判定する恐れがある。例えば、圧電素子の周辺温度が上がると、共振周波数が高くなってしまうので、実際の現像剤の量よりも少ないと判定する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題に鑑みてなされたものであり画像形成装置における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】
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、供給される現像剤の量に応じた信号を出力する第１のセンサと、供給される現像剤の量によらない信号を出力する第２のセンサと、前記第１のセンサの出力を前記第２のセンサの出力により補正する補正手段と、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、画像形成装置における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】印刷装置の構成を示す断面図である。
【図２】現像器及びトナーボトルの構成を示す断面図である。
【図３】磁気センサの出力特性の例を示す図である。
【図４】印刷装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】印刷装置のトナー補給処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】現像器及びトナーボトルの構成を示す断面図である。
【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。
【００１１】
本実施形態の画像形成装置は、例えば、印刷装置（プリンタ）、複写機、複合機（ＭＦＰ）、及びファクシミリ装置等の、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。なお、複合機とは、例えば、プリント（印刷）機能、スキャン機能、複写機能及びファクシミリ機能を含む複数種類の機能のうち、少なくとも２つ以上の複数の機能を有する装置である。ここでは、画像形成装置が、印刷装置（プリンタ）である場合について説明する。
＜印刷装置の概要＞
図１は、印刷装置の構成を示す概略断面図である。印刷装置１００は、現像剤として複数色のトナーを用いて多色画像を形成する印刷装置であってもよいが、ここでは単色のトナーを用いて単色画像を形成する印刷装置について説明する。印刷装置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。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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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ＰＳ１に搬送される。給送パスＰＳ１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。
【００１５】
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のニップに到達したタイミングを検知する。
【００１６】
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。
【００１７】
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（トナー）が付着されることで、現像剤像として可視化される。
【００１８】
現像剤（トナー）は、収納容器としてのトナーボトル２７に収納され、必要に応じて現像器２６に供給される。現像器２６およびトナーボトル２７の詳細は後述する。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、定着ニップ部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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、ソート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。
＜現像器の概要＞
図２は、印刷装置１００における、現像器２６及びトナーボトル２７の構成例を示す断面図である。トナーボトル２７は印刷装置１００に対して着脱可能に構成されている。印刷によってトナーを使い切った場合は、トナーボトル２７を新しいものに交換することで、継続して印刷を行うことができる。
【００２６】
トナーボトル２７は、矢印Ａの方向に回転することでトナーを攪拌しつつ現像器２６にトナーを補給する第１攪拌部材１５２を備えている。
【００２７】
現像器２６は、攪拌室１４２及び現像室１４３を有する。攪拌室１４２内には、第２攪拌部材１４４及び現像器トナーセンサＳ４が設けられている。第２攪拌部材１４４は、矢印Ｂの方向に回転することで、攪拌室１４２内のトナーを現像室１４３に供給する。現像器トナーセンサＳ４は、現像器２６内のトナーの有無を検知するために用いられる。
【００２８】
現像室１４３内には、第３攪拌部材１４６及び現像ブレード１４７が設けられている。第３攪拌部材１４６が回転することで、現像室１４３内の現像剤が現像ローラ２４へ搬送される。現像ブレード１４７は、トナーを帯電させ、かつ、現像ローラ２４が担持するトナーの層厚を規制する。現像ローラ２４は、感光ドラム２１上に形成された静電潜像にトナーを付着させることで静電潜像を現像する。
【００２９】
トナーボトル２７の周りには、トナーボトル２７内のトナーを検知するための磁気センサＳ５、および磁気センサＳ６が設けられている。磁気センサＳ５は、トナーボトル２７内のトナーを検出可能な位置に設置され、磁気センサＳ６は、トナーボトル２７内のトナーは検出できないが、磁気センサＳ５と同じ温度環境、例えば図２のようにトナーボトル２７の上面に所定の距離はなして設置されている。
【００３０】
磁気センサＳ５、Ｓ６は容量性負荷（コンダクタンス）と誘導性負荷（インダクタンス）とからなる共振回路で構成され、磁気を帯びたトナーが近づくと共振周波数が変調する。
図３は、磁気センサの出力特性の例を示す図である。
【００３１】
図３（ａ）の実線は２５℃の環境における出力値で、破線は２５℃＋ΔＴ℃の環境における出力値を表している。
【００３２】
磁気センサＳ６はトナーボトル２７内のトナーの影響を受けず、周囲の温度によってのみ共振周波数が変化する。
【００３３】
磁気センサＳ５はトナーボトル２７内のトナーの影響を受け、トナーの量が多いほど共振周波数が低下する（ｆ１＞ｆ１０）。また、磁気センサＳ６と同じように周囲の温度によっても変化する。２５℃の環境を基準にした場合、２５℃＋ΔＴ℃の環境では共振周波数が高くなってしまうので、トナーの量が実際よりも少ないと誤判定してしまう。
【００３４】
磁気センサＳ５とＳ６は同じ共振回路で構成されているため、周囲の温度の変化による共振周波数の変化量は同じである。よって検出した共振周波数の差Δｆを求めれば、周囲の温度の影響を相殺することができ、トナーの量を精度よく判定することができる。
【００３５】
図３（ｂ）は、磁気センサＳ５、Ｓ６の共振周波数の差Δｆの変化を表す図である。磁気センサＳ５、Ｓ６の共振周波数の差Δｆは、トナーボトル２７内のトナーが多いほど大きくなる（Δｆ１＜Δｆ１０）。
＜制御部の構成＞
図４は、本実施の形態に係る印刷装置１００の制御部６００の構成を示すブロック図である。
【００３６】
印刷装置１００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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、そこに現像剤（トナー）が付着されることで現像剤像として可視化される。
【００３９】
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（図１）の位置でシートＰを停止させておく。
【００４０】
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。
【００４１】
ＣＰＵ６０１は、モータドライバ１を介して攪拌モータ１０３を駆動して第１攪拌部材１５２（図１）を回転駆動させる。また、攪拌モータ１０４を駆動して第２撹拌部材１４４および第３攪拌部材１４６（図１）を回転駆動させる。
【００４２】
ＣＰＵ６０１は、現像器トナーセンサＳ４の出力値から現像器内の現像剤（トナー）の量を判定する。また、磁気センサＳ５、Ｓ６の共振周波数の差からトナーボトル２７（図１）内のトナーの量を判定する。ＣＰＵ６０１は、現像器トナーセンサＳ４、および磁気センサＳ５、Ｓ６による各位置でのトナー量の検知結果に基づいて、第１攪拌部材１５２、第２撹拌部材１４４および第３攪拌部材１４６を回転駆動し、トナーの供給（補給）を制御する。
【００４３】
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。
【００４４】
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。また、ＣＰＵ６０１は操作表示部６０５を介してユーザの指示を受け付けたり、印刷装置１００の動作状態やトナーの量を通知する。
図５は、本実施の形態に係る印刷装置１００のＣＰＵ６０１のトナー補給処理のフローチャートである。なお、図５に示す各ステップの処理は、ＣＰＵ６０１がＲＯＭ３０１から制御プログラムを読み出して実行することによって、ＣＰＵ６０１による制御下で実現される。
【００４５】
ＣＰＵ６０１は、画像形成を開始すると図５に示すトナーの補給処理を行う。ここでは、トナーボトル２７から現像器２６へのトナー補給について説明する。ステップＳ１０１においてＣＰＵ６０１は、現像器トナーセンサＳ４の出力値から現像器２６内にトナーがあるかどうかをモニタリングしている。現像器トナーセンサＳ４の出力値から現像器２６内にトナーが無いことが分かると、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ１０２において磁気センサＳ５、Ｓ６の共振周波数の差Δｆを算出し、トナーボトル２７内のトナー量を判定する。ステップＳ１０２の判定結果から、ＣＰＵ６０１はトナーボトル２７内にトナーがあるかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。ここでトナーが無いと判定されると、ステップＳ１０４に進み、ＣＰＵ６０１は操作表示部６０５にトナーボトルの交換を促す通知を行い、トナーの補給処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ１０３においてトナーがあると判定されると、現像器２６にトナーを補給するため、ステップＳ１０５でＣＰＵ６０１はトナーボトル２７の第１攪拌部材１５２を回転させる攪拌モータ１０４を駆動させる。攪拌モータ１０４の駆動により現像器トナーセンサＳ４の出力値からトナーが供給されたことが分かると、ステップＳ１０７に進み、ＣＰＵ６０１は攪拌モータ１０４の駆動を停止する。ステップＳ１０６においてトナーが供給されていない場合は、ステップＳ１０２からステップＳ１０５の処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ１０７のあとステップＳ１０８に進み、ＣＰＵ６０１はトナーボトル２７内の現在のトナー量を判定する。そしてステップＳ１０９で操作表示部６０５に判定したトナー量を通知してトナー補給処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ１０２およびステップＳ１０８において共振周波数の差Δｆが０の場合は、磁気センサＳ５がトナーボトル２７内に若干量残っているトナーも検出していないことになるため、トナーボトル２７自体が装着されていないと判定してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、磁気センサＳ５、Ｓ６の共振周波数の差Δｆによってトナーボトル内のトナー量を判定することで、トナーボトルの周囲温度の影響を受けず、トナーボトル２７内のトナー量の判定精度を向上させることができる。
（その他の実施形態）
上記の実施形態では、磁気センサＳ６がトナーを検知しないように、トナーボトルの上部に設けていたが、それだと磁気センサＳ５とＳ６の距離が遠くなってしまい、検出値を得るための配線が長くなってしまう。そこで、図６に示すように、磁気センサＳ５の下部にトナーの検知を阻害する磁気シールド部材１５６を配置し、さらにその下に磁気センサＳ６を配置することで、配線を短くすることもできる。
【００５０】
また本実施形態では、磁気センサＳ５をトナーボトル２７内のトナーを検出するために用いたが、現像器２６内のトナーや、トナーボトルと現像器の間を搬送されるトナー、またシートに転写されずに回収される回収トナーを検出するために用いても良い。
【００５１】
また本実施形態では、トナーを検出するセンサとして磁気センサを用いて説明したが、センサの出力値が周囲の温度の影響を受けて変動する他のセンサにも適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００：印刷装置（画像形成装置）、２６：現像器、２７：トナーボトル（収納容器）、Ｓ５：磁気センサ（第１のセンサ）、Ｓ６：磁気センサ（第２のセンサ）、１５６：磁気シールド部材（遮蔽部材）、６０１：ＣＰＵ
【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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【図６】
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