(57)【要約】      （修正有）【課題】トナーボトルに収容されるトナーの残量を高精度に検知可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナーボトル内のトナー量を検知するための検知電極の配置を、トナー排出口211側の領域に配置する検知電極116a、116p、116q、116rの数が、トナー排出口211から遠い側の領域に配置する検知電極116dの数よりも多くなるように配置することにより、トナー排出口211側の領域のトナー量の検知分解能を、トナー排出口211から遠い側の領域のトナー量の検知分解能よりも高く構成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光手段により形成される潜像を現像手段により現像剤を用いて現像することで画像形成を行う画像形成装置であって、
現像剤を収容する収容容器を駆動して前記収容容器の排出口から前記現像手段に現像剤を補給する駆動手段と、
前記収容容器に収容されている現像剤量を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段は、前記収容容器の第１領域での現像剤量の検知分解能が、前記第１領域よりも前記排出口から遠い第２領域での現像剤量の検知分解能よりも高いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検知手段は、前記収容容器の周辺又は内部に配置される複数の電極を用いて前記収容容器に収容されている現像剤量を検知す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】
前記検知手段は、前記第１領域に配置される電極の数が、前記第２領域に配置される電極の数よりも多いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段は、前記第１領域に配置される電極の間隔が、前記第２領域に配置される電極の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２領域は、前記収容容器の側面又は重力方向下方の領域であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知手段は、前記電極ごとの検知結果に基づいて、前記収容容器に収容されている現像剤量を多段階に検知することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記収容容器内の現像剤が堆積異常な状態であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記収容容器内の現像剤が堆積異常な状態であると判断された場合、前記収容容器に収容されている現像剤量を予測する予測手段と、
を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記判断手段は、前記収容容器が前記画像形成装置に対して挿入されてから前記現像手段へ現像剤を補給した回数が所定の回数未満の場合に、前記堆積異常と判断することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記判断手段は、前記検知手段による前記電極ごとの検知結果が所定のパターンとなる場合に、前記堆積異常と判断することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤収容容器に収容される現像剤量を検知可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、現像剤収容容器（トナーボトルともいう）の内周または外周に１対の電極を設け、電極間の静電容量を用いて、現像剤収容容器に収容される現像剤量を検知する画像形成装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の検知方法では、トナーボトル内のトナー堆積状態などの各種の検知条件によってはトナー残量の検知誤差が大きくなってしまい、適切なトナー残量判断を行えなかった。例えば、トナーボトル内のトナーに偏りがあると、トナー残量を高精度に検知することができなかった。トナーボトル内のトナー堆積分布が偏っている場合には、検知電極の検知領域から離れた場所にトナーが偏在して堆積するケースがある。このようなケースでは、十分なトナー残量があるのにもかかわらず、トナー残量なしと判断してしまう可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、収容容器（トナーボトル等）に収容される現像剤（トナー等）の残量を高精度に検知することができる仕組みを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、露光手段により形成される潜像を現像手段により現像剤を用いて現像することで画像形成を行う画像形成装置であって、現像剤を収容する収容容器を駆動して前記収容容器の排出口から前記現像手段に現像剤を補給する駆動手段と、前記収容容器に収容されている現像剤量を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、前記収容容器の第１領域での検知分解能が、前記第１領域よりも前記排出口から遠い第２領域での検知分解能よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、収容容器に収容される現像剤の残量を高精度に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施例の画像形成装置の構成を例示する図
【図２】本実施例の画像形成装置の制御構成を例示する図
【図３】トナーボトルの構成を説明するための図
【図４】回転検知センサの動作を説明するための図
【図５】回転検知センサの動作を説明するための図
【図６】トナー補給時の各信号のタイミングチャート
【図７】トナーボトル内のトナー量推移を示す図
【図８】実施例１のトナー量検知センサの一部である電極の構成を例示する図
【図９】トナー量検知センサの電極に電圧が印加されることにより発生する電界の様子を電気力線で示す図
【図１０】トナーボトル内のトナー量を検知する処理を例示するフローチャート
【図１１】トナー量を示すＵＩ表示を例示する図
【図１２】実施例２のトナー量検知センサの一部である電極の構成を例示する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例を示す画像形成装置の構成を例示する図である。
図１（ａ）は、本実施例の画像形成装置200の内部構成を例示する。
図１（ｂ）は、本実施例の画像形成装置200の外観を例示する。
【００１１】
画像形成装置200は、電子写真方式によりカラー画像を形成するプリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ等により実現可能である。画像形成装置200は、４つの画像形成部Pa〜Pdを中間転写ベルト7上に並べて配置した、いわゆる中間転写タンデム方式の画像形成装置である。
【００１２】
画像が形成されるシート等の記録材Sは、記録材収納庫60内に積載されており、画像形成部Pa〜Pdによる画像形成のタイミングに応じて、摩擦分離方式を採用した給紙ローラ61により給紙される。給紙ローラ61は、記録材Sを、搬送パスを介してレジストローラ62に搬送する。レジストローラ62は、記録材Sの斜行を補正し、タイミングを調整して二次転写部T2に記録材Sを搬送する。
【００１３】
画像形成装置200は、画像形成部Pa〜Pdにより画像形成を行う。画像形成部Pa〜Pdは、感光体1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器3a〜3d、現像器100a〜100d、一次転写部T1a〜T1d、及び感光体クリーナ6a〜6dを備える。帯電器2a〜2dは、感光体1a〜1dの表面を一様に帯電させる。不図示の駆動部が、感光体1a〜1dを回転駆動する。露光器3a〜3dは、形成する画像の画像情報に応じて変調された光を、回転駆動されている感光体1a〜1dに照射する。これにより感光体1a〜1dには、画像に応じた静電潜像が形成される。
【００１４】
現像器100a〜100dは、感光体1a〜1dに形成された静電潜像を現像剤により現像する。本実施例では、現像剤にトナーを用いる。現像器100a〜100dは、静電潜像が形成された感光体1a〜1dにトナーを付着させることで現像してトナー像を形成する。一次転写部T1a〜T1dには、所定の加圧量及び静電的負荷バイアスが与えられる。一次転写部T1a〜T1dは、感光体1a〜1dから中間転写ベルト7にトナー像を転写する。この際、感光体1a〜1dの各々に形成されたトナー像は、中間転写ベルト7に重畳するように転写される。
【００１５】
画像形成部Paは、イエローのトナー像を生成する。画像形成部Pbは、マゼンタのトナー像を生成する。画像形成部Pcは、シアンのトナー像を生成する。画像形成部Pdは、ブラックのトナー像を生成する。ただし、形成されるトナー像の色数は、これら４色に限定されるものではない。本実施例の現像器100a〜100dは、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を収容するが、磁性トナー又は非磁性トナーのみの一成分現像剤であってもよい。
【００１６】
中間転写ベルト7には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が重畳して転写される。これにより、中間転写ベルト7に、フルカラーのトナー像が形成される。転写後に感光体1a〜1dに残留するトナーは、感光体クリーナ6a〜6dにより回収される。現像器100a〜100dは、内部に収容するトナーの量が所定量よりも低下すると、現像剤の補給容器であるトナーボトルTa〜Tdからトナーが補給される。トナーボトルTa〜Tdは、現像器100a〜100dに補給するためのトナーを収容する収容容器である。
【００１７】
中間転写ベルト7は、不図示の中間転写ベルトフレームに設けられ、二次転写内ローラ8、テンションローラ17、及び二次転写上流ローラ18によって張架される無端ベルトである。中間転写ベルト7は、二次転写内ローラ8、テンションローラ17、及び二次転写上流ローラ18により矢印Ｒ7方向に回転駆動される。フルカラーのトナー像が形成された中間転写ベルト7は、回転することで二次転写部T2にトナー像を搬送する。
【００１８】
記録材S及び中間転写ベルト7に形成されたトナー像は、それぞれ二次転写部T2で合致するタイミングで搬送される。二次転写部T2は、対向して配置される二次転写内ローラ8及び二次転写外ローラ9により形成される転写ニップ部であり、所定の加圧力及び静電的負荷バイアスを与えることで記録材S上にトナー像を吸着させる。このように二次転写部T2は、中間転写ベルト7上のトナー像を記録材Sに転写する。転写後に中間転写ベルト7に残留するトナーは、転写クリーナ11により回収される。
【００１９】
トナー像が転写された記録材Sは、二次転写外ローラ9により二次転写部T2から定着器13に搬送される。定着器13は、対向するローラにより形成される定着ニップ内で記録材Sに所定の圧力及び熱量を与えて、記録材S上にトナー像を溶融固着させる。定着器13は、熱源となるヒータを備え、常に最適な温度が維持されるように制御される。トナー像が定着された記録材Sは、排紙トレイ63上に排出される。両面画像形成の場合、記録材Sは、反転搬送機構により反転してレジストローラ62に搬送される。
【００２０】
画像形成装置200は、トナーボトルTa〜Tdの格納部を開閉するための扉80を備える。扉80は、画像形成装置200の前面に配置される。図１（ｂ）は、扉80が閉じられた状態を表す。扉80は、トナーボトルTa〜Tdの交換時に開けられる。
以上の画像形成プロセス及び記録材Sの搬送プロセスは、制御部50により動作制御される。
【００２１】
図２は、画像形成装置200の制御構成を例示する図である。
図２に示す制御部50は、トナーの補給機構の制御に必要な構成を表しており、その他、画像形成プロセス及び搬送プロセスを行う構成等についての詳細は省略してある。なお、トナーの補給機構の制御には、通常のトナーの補給動作制御、トナー量検知制御及びトナーボトルの挿抜検知制御がある。また、以下、トナーボトルTa〜Tdを区別せず、トナーボトルTとする。
【００２２】
制御部50は、トナーボトル駆動モータ115、回転検知センサ203、トナー濃度センサ119、扉開閉検知センサ118、トナー量検知センサ116、ＥＥＰＲＯＭ117及びＵＩ120に接続される。トナーボトル駆動モータ115は、トナーボトルTを回転駆動する。回転検知センサ203は、トナーボトルの回転を検知する。トナー濃度センサ119は、現像器100内のトナー濃度を検知する。扉開閉検知センサ118は、扉80の開閉を検知する。トナー量検知センサ116は、トナーボトルT内のトナー量を検知する。ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）117は、トナーボトルTに設けられた不揮発性メモリである。ＵＩ（User Interface）120は、ユーザに情報を表示したり、ユーザからの入力を受け付ける。
【００２３】
制御部50は、トナーボトル駆動モータ115の駆動制御を行うことで、トナーボトルTの回転を制御する。トナーボトルTは、回転することによりトナーを現像器100に補給する。制御部50は、回転検知センサ203を駆動し、その検知結果を取得する。制御部50は、トナー濃度センサ119を駆動し、その検知結果を取得する。制御部50は、扉開閉検知センサ118を駆動し、その検知結果を取得する。制御部50は、トナー量検知センサ116を駆動し、その検知結果を取得する。制御部50は、これらのセンサの検知結果により、トナーの補給動作制御、トナー量検知制御及びトナーボトルの挿抜検知を行う。制御部50は、検知したトナーボトル内のトナー量等の情報をＵＩ120に表示する。また、制御部50は、トナーボトルTに設けられたＥＥＰＲＯＭ117にトナーボトルTの補給数や、トナーボトルT内のトナー量を記憶する。
【００２４】
制御部50は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）101、ＲＯＭ（Read Only Memory）112、及びＲＡＭ（Random Access Memory）113を備える。ＣＰＵ101は、ＲＯＭ112から制御プログラムを読み込み、ＲＡＭ113を作業領域に用いて実行することで画像形成装置200による画像形成プロセス、搬送プロセス等の動作等を制御する。制御部50は、この他に、ＡＳＩＣ102、モータ駆動部103、回転検知センサ出力検知部104、回転検知センサ駆動部105、トナー量検知センサ出力検知部106、トナー量検知センサ駆動部107、トナー濃度センサ出力検知部108、トナー濃度センサ駆動部109、開閉検知センサ出力検知部110、開閉検知センサ駆動部111、コントローラ114等を備える。
【００２５】
ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）102は、トナーボトルTa〜Tdによる現像器100a〜100dへのトナーの補給動作にかかわる機能を実現する専用のハードウェアである。モータ駆動部103は、ＡＳＩＣ102を介してＣＰＵ101から入力されるモータ駆動信号に応じて、トナーボトル駆動モータ115の駆動力を制御しつつ駆動する。モータ駆動信号は、トナーの補給を指示する補給指示信号である。モータ駆動部103は、モータ駆動信号に応じて論理変化するモータ駆動電圧をトナーボトル駆動モータ115に印加することで、トナーボトル駆動モータ115を駆動する。トナーボトル駆動モータ115は、トナーの補給時にトナーボトルTを回転駆動する。トナーボトルTは、トナーボトル駆動モータ115により回転駆動されることで、１ストロークのトナーの補給動作を行い、所定量のトナーを排出して現像器100に供給する。ＡＳＩＣ102、モータ駆動部103、及びトナーボトル駆動モータ115は、トナーボトルTの駆動制御を行うトナーの補給機構を形成する。
【００２６】
回転検知センサ駆動部105は、ＡＳＩＣ102の制御に応じて回転検知センサ203に駆動電圧を供給する。回転検知センサ203は、発光部及び受光部を備えた光学センサである。回転検知センサ203は、回転検知センサ駆動部105から供給される駆動電圧により発光部が発光し、受光部が発光部から出射された光を受光する。回転検知センサ203は、受光量に応じて検知信号を出力する。回転検知センサ203は、トナーボトルTの回転により発光部と受光部との間が遮蔽されるように設けられる。詳細は後述するが、トナーボトルTは外周の一部に突起を有している。回転検知センサ203の発光部と受光部との間は、トナーボトルTの回転位相に応じてこの突起により遮蔽される。トナーボトルTの回転により突起が受光部を遮蔽すると受光部の受光量が閾値未満になる。突起が受光部を遮蔽しない位置に移動すると、受光部の受光量が閾値以上になる。
【００２７】
回転検知センサ出力検知部104は、回転検知センサ203の検知信号を受信し、この検知信号に応じた出力信号を、ＡＳＩＣ102を介してＣＰＵ101へ送信する。例えば、回転検知センサ出力検知部104は、回転検知センサ203の受光部の受光量が閾値以上のときの検知信号に応じてローレベルの出力信号をＡＳＩＣ102に送信する。回転検知センサ出力検知部104は、回転検知センサ203の受光部の受光量が閾値未満のときの検知信号に応じてハイレベルの出力信号をＡＳＩＣ102に送信する。すなわち、回転検知センサ出力検知部104は、トナーボトルTの突起が受光部を遮蔽しない位置にあればローレベルの出力信号を出力し、遮蔽する位置にあればハイレベルの出力信号を出力する。ＣＰＵ101は、回転検知センサ203の検知結果を回転検知センサ出力検知部104からの出力信号として取得する。
【００２８】
トナー量検知センサ駆動部107は、ＣＰＵ101の制御に応じてトナー量検知センサ116に駆動電圧を供給する。トナー量検知センサ116は、複数の銅箔パターン（以下「電極」と呼ぶ）、及び静電容量センサＩＣで構成される。トナー量検知センサ116に駆動電圧が印加されると、電極間に電界が発生し、電界内の誘電率に応じて電極間の静電容量が変化する。トナー量検知センサ116内の静電容量センサＩＣは、電極間の静電容量に応じた検知信号を出力する。詳細は後述するが、トナー量検知センサ116はトナーボトルTの周囲に配置されている。空気中の誘電率とトナー内の誘電率との違いから、電界内のトナー量に応じて誘電率が変化し、これに応じて電極間の静電容量も変化する。トナー量検知センサ116の電極間の静電容量はトナーボトルT内のトナー量と相関関係があるように構成されている。
【００２９】
トナー量検知センサ出力検知部106は、トナー量検知センサ116の検知信号を受信し、この検知信号に応じたアナログ信号をＣＰＵ101へ送信する。ＣＰＵ101は、トナー量検知センサ116の検知結果をトナー量検知センサ出力検知部106からのアナログ信号として取得し、該取得したアナログ値に基づきトナーボトルT内のトナー量を算出する。
【００３０】
トナー濃度センサ駆動部109は、ＣＰＵ101の制御に応じてトナー濃度センサ119に駆動電圧を供給する。トナー濃度センサ119は、現像剤の透磁率を検出することでこの現像剤中のトナーの割合を検出するインダクセンサである。トナー量検知センサ116は、トナー量検知センサ駆動部107から供給される駆動電圧により現像剤の透磁率を検出し、検出した透磁率に応じて検知信号を出力する。トナー濃度センサ出力検知部108は、トナー濃度センサ119の検知信号を受信し、この検知信号に応じたアナログ信号をＣＰＵ101へ送信する。ＣＰＵ101は、トナー濃度センサ119の検知結果をトナー濃度センサ出力検知部108からのアナログ信号として取得し、取得したアナログ値に基づき現像器100内のトナー濃度を算出する。
【００３１】
開閉検知センサ駆動部111は、ＣＰＵ101の制御に応じて扉開閉検知センサ118に駆動電圧を供給する。扉開閉検知センサ118は、発光部及び受光部を備えた光学センサである。扉開閉検知センサ118は、開閉検知センサ駆動部111から供給される駆動電圧により発光部が発光し、受光部が発光部から出射された光を受光する。扉開閉検知センサ118は、受光量に応じて検知信号を出力する。画像形成装置200は、扉80が閉じられた状態で扉開閉検知センサ118の発光部と受光部との間を遮蔽するフラグを備える。そのために扉開閉検知センサ118は、扉80が閉じられていると受光部の受光量が閾値未満になる。扉80が開けられると、フラグによる遮蔽がなくなるために、受光部の受光量が閾値以上になる。
【００３２】
開閉検知センサ出力検知部110は、扉開閉検知センサ118の検知信号を受信し、この検知信号に応じた出力信号をＣＰＵ101へ送信する。例えば、開閉検知センサ出力検知部110は、扉開閉検知センサ118の受光部の受光量が閾値以上のときの検知信号に応じてローレベルの出力信号をＣＰＵ101に送信する。開閉検知センサ出力検知部110は、扉開閉検知センサ118の受光部の受光量が閾値未満のときの検知信号に応じてハイレベルの出力信号をＣＰＵ101に送信する。すなわち、開閉検知センサ出力検知部110は、トナーボトルTの格納部の扉80が開いていればローレベルの出力信号を出力し、閉じていればハイレベルの出力信号を出力する。ＣＰＵ101は、扉開閉検知センサ118の検知結果を開閉検知センサ出力検知部110からの出力信号として取得する。
【００３３】
図３は、トナーボトルTの構成を説明するための図である。
図３（ａ）は、トナーボトルTの外観を例示する。
図３（ｂ）、図３（ｃ）は、トナーボトルTのキャップ部の内部構成を例示する。
【００３４】
トナーボトルTは、トナーを収容する収容部207、トナーボトル駆動モータ115から駆動ギア223を介して回転駆動力が伝達される駆動伝達部206、及びキャップ部222を備える。収容部207とキャップ部222とは、駆動伝達部206を介して連通する。収容部207は、内側に向けて螺旋状の凸部205が設けられる。収容部207と駆動伝達部206とは連結されており、駆動伝達部206が回転すると、収容部207も一体となって回転する。
【００３５】
キャップ部222は、トナーを排出する排出口211を有する排出部212、排出部212内のトナーを排出口211から排出するためのポンプ部210、及びポンプ部210を伸縮させる往復動部材213を備える。駆動伝達部206は、突起部220及びカム溝214が形成される。カム溝214は、駆動伝達部206の回転方向に一周にわたって形成される。カム溝214及び突起部220は、駆動伝達部206と一体に回転する。トナーボトル駆動モータ115が駆動ギア223を介して駆動伝達部206を回転させると、収容部207も従動して回転する。
【００３６】
収容部207は、回転することで、凸部205に沿って収容するトナーをキャップ部222の排出部212に搬送する。キャップ部222は、回転が規制されており、駆動伝達部206の回転に従動して回転することはない。キャップ部222内の排出部212、ポンプ部210、及び往復動部材213も同様に回転が規制されており、駆動伝達部206の回転に従動して回転することはない。
【００３７】
キャップ部222の内側には、駆動伝達部206の回転による往復動部材213の回転を規制する規制溝が形成される。往復動部材213は、駆動伝達部206が回転することで規制溝に係合される。また、往復動部材213は、ポンプ部210に接続されるとともに、不図示の爪部が駆動伝達部206のカム溝214に係合される。これにより往復動部材213は、駆動伝達部206の回転に応じて、回転を規制された状態でカム溝214に沿って移動することで、矢印Ｘ方向（トナーボトルTの長手方向）に往復動する。
【００３８】
ポンプ部210は、往復動部材213の往復動に応じて伸長と圧縮とを繰り返す。ポンプ部210は、往復動部材213が矢印Ｘ方向に移動することで伸長する。ポンプ部210の伸長によりトナーボトルTの内圧が低下する。これにより排出部212は、排出口211から空気を吸い込み、吸い込んだ空気によって内部のトナーを解す。ポンプ部210は、往復動部材213が矢印Ｘ方向の逆方向に移動することで圧縮する。ポンプ部210の圧縮によりトナーボトルTの内圧が上昇する。これにより排出部212は、内部に収容するトナーを排出口211からトナー搬送路を介して現像器100に供給する。
【００３９】
キャップ部222は、排出口211を封止するシール部材222ｂを備える。シール部材222ｂは、画像形成装置200への装着前における、排出口211からのトナー漏れ防止する。シール部材222ｂは、トナーボトルTの画像形成装置200への装着時に除去されるものである。
【００４０】
図３（ｂ）は、ポンプ部210が最大限に伸長された状態に対応する。
また、図３（ｃ）は、ポンプ部210が最大限に圧縮された状態に対応する。
【００４１】
ポンプ部210は、このように伸縮するために、例えば容積が可変の樹脂製の蛇腹状に形成される。ポンプ部210は、「山折り」部と「谷折り」部とがトナーボトルTの長手方向に沿って交互に繰り返し並んで形成される。カム溝214には、ピーク領域と谷領域とが交互に、それぞれ２カ所ずつ形成される。往復動部材213の係合しているカム溝214の位置がピーク領域である場合、ポンプ部210が最大限に伸長する。往復動部材213の係合しているカム溝214の位置が谷領域である場合、ポンプ部210が最大限に圧縮する。
【００４２】
このような構成のトナーボトルTは、トナーボトル駆動モータ109により回転駆動されることでトナーの補給動作を行う。１回の補給動作は、ポンプ部210が最大限に圧縮された状態から開始され、伸長した後に再び最大限に圧縮した状態で終了する。トナーボトルTが１回転すると、この補給動作が２回行われる。
【００４３】
図４、図５は、回転検知センサ203の動作を説明するための図である。
トナーボトルTの近傍にはＬ形のフラグ204が設けられる。フラグ204は、自重により一部がトナーボトルTの駆動伝達部206に接触する。駆動伝達部206が回転して突起部220がフラグ204に当接すると、フラグ204は、突起部220に押されて回転軸204aを中心に揺動する。フラグ204は、突起部220に押し上げられることにより、回転検知センサ203の発光部からの光を遮蔽する。発光部からの光が遮蔽されることにより、回転検知センサ203は、フラグ204が突起部220に接触しているか否かを検知することができる。これにより、回転検知センサ203は、突起部220の位置を検知し、トナーボトルTの回転位相を検知することができる。
【００４４】
図４は、フラグ204が駆動伝達部206に接触している状態を表すものである。この場合、フラグ204が回転検知センサ203の発光部の光を遮蔽しないために、回転検知センサ203の受光部は、発光部の光を受光する。この場合、受光量は閾値以上となるために、回転検知センサ出力検知部104は、ローレベルの出力信号をＡＳＩＣ102へ送信する。ＡＳＩＣ102は、受信したローレベルの出力信号をそのままＣＰＵ101へ送信する。
【００４５】
図５は、フラグ204が突起部220に当接している状態を表すものである。この場合、フラグ204が回転検知センサ203の発光部の光を遮蔽するために、回転検知センサ203の受光部は、発光部の光を受光できない。受光部が閾値以上の光量の光を受光できないために、回転検知センサ出力検知部104は、ハイレベルの出力信号をＡＳＩＣ102へ送信する。ＡＳＩＣ102は、受信したハイレベルの出力信号をそのままＣＰＵ101へ送信する。
【００４６】
ＣＰＵ101は、回転検知センサ出力検知部104から受信する出力信号のレベルにより、突起部220の位置を検知して、トナーボトルTの回転位相を検知することができる。
【００４７】
本実施例では、ポンプ部210が圧縮を開始して最大限に圧縮するまで、突起部220がフラグ204を押し上げる構成としている。そのために、回転検知センサ出力検知部104は、この期間、ハイレベルの出力信号をＣＰＵ101に入力することになる。
また、ポンプ部210が伸長を開始してから最大限に伸長するまでの間、突起部220がフラグ204に当接しない。そのために、回転検知センサ出力検知部104は、この期間、ローレベルの出力信号をＣＰＵ101に入力することになる。
【００４８】
１回の補給動作は、上記の通り、ポンプ部210が最大限に圧縮された状態から開始され、最大限に伸長した後に再び最大限に圧縮した状態で終了する。このとき、回転検知センサ出力検知部104は、ハイレベルからローレベルへと変化し、再度ハイレベルへと変化する出力信号を出力する。
【００４９】
以下、トナーボトルTから現像器100へのトナーの補給時の各信号について説明する。
図６は、トナー補給時の各信号のタイミングチャートである。
【００５０】
図６では、ＣＰＵ101がＡＳＩＣ102を介してモータ駆動部103へ送信するモータ駆動信号と、トナーボトル駆動モータ115に印加されるモータ駆動電圧、及び、回転検知センサ出力検知部104の出力信号を示す。
また、図６では、正常動作時の３回分のトナー補給動作のタイミングを表す。
【００５１】
モータ駆動部103は、モータ駆動信号がオンになると、モータ駆動電圧をハイレベル（Ｈ）にする。トナーボトル駆動モータ109は、モータ駆動電圧がハイレベルになると、トナーボトルTを回転駆動する。トナーボトルTが回転することで、トナーの補給動作が開始する（補給開始）。１回のトナー補給動作により、回転検知センサ出力検知部104からの出力信号がハイレベル（Ｈ）からローレベル（Ｌ）に変化し、再度ハイレベル（Ｈ）に戻る。
【００５２】
ＣＰＵ101は、回転検知センサ出力検知部104からの出力信号のローレベルからハイレベルへの変化を検知することで、トナーの補給動作が終了した（補給終了）と判断する。ＣＰＵ101は、トナーの補給動作が終了したと判断すると、モータ駆動信号をオフにする。モータ駆動部103は、モータ駆動信号がオフになるとモータ駆動電圧をローレベル（Ｌ）にする。トナーボトル駆動モータ109は、モータ駆動電圧がローレベルになるとトナーボトルTの回転駆動を停止する。
【００５３】
以上のような制御により、ポンプ部210は最大限に圧縮している状態から動作を開始して伸長し、その後に圧縮する。ポンプ部210が最大限に圧縮された状態で動作を停止することで、１回のトナー補給動作が終了する。
【００５４】
図７を用いてトナーボトルT内のトナー量の推移について説明する。
図７は、トナーボトルT内のトナー量推移を示す図である。
トナーボトルTは、実際には透過せず、中のトナーの様子を見ることはできないが、図７では、トナーボトルT内のトナーの様子を説明するため、トナーボトルTを透過した状態で中のトナーの様子を示している。
【００５５】
図７（ａ）は、トナーボトルT内のトナーが８割程残っている様子を示す。
トナーは、螺旋状の凸部205（図２）によってキャップ部222の排出部212へと搬送される。このため、トナーボトルTの長手方向において、排出部212に近い位置の方がトナー量が多く、排出部212から遠い位置の方がトナー量が少ない状態となっている。また、トナーは、自重によって重力方向下方へ偏るため、トナーボトルT内において重力方向上方はトナーが少なく、重力方向下方はトナーが多い状態となっている。よって、排出部212から遠く、重力方向上方である領域には、トナーがない領域が存在している。
【００５６】
図７（ｂ）は、トナーボトルT内のトナーが３割程度残っている様子を示す。
図７（ｂ）においても、図７（ａ）を用いて説明した様子と同様に、トナーボトルTの長手方向において、排出部212に近い位置の方がトナー量が多く、排出部212から遠い位置の方がトナー量が多い状態となっている。また、重力方向上方はトナーが少なく、重力方向下方はトナーが多い状態となっている。よって、排出部212から遠く、重力方向上方である領域には、トナーがない領域が存在している。
【００５７】
このような排出部212及び重力方向下方へのトナーの偏りは、螺旋状の凸部205による搬送力及びトナーへの重力が及ぼす影響によるため、トナーボトルT内のトナー量によらず常に発生する。
【００５８】
ただし、ユーザ操作によってトナーボトルTが画像形成装置200から取り外され、再び取り付けられた場合、もしくは予め画像形成装置200の外にある新品のトナーボトルTが取り付けられた場合等には、取り付けられた直後に排出部212及び重力方向下方へトナーの偏りが発生するとは限らない。例えば、画像形成装置200の外にトナーボトルTがある状態において、トナーボトルTを振る等の動作によって意図的にトナーを偏らせることが可能であるため、取り付けられた直後に排出部212及び重力方向下方へトナーの偏りが発生するとは限らない。
【００５９】
排出部212及び重力方向下方へトナーの偏りが発生していない場合、数回程度のトナー補給動作を経ることで、螺旋状の凸部205による搬送力が働くことによって排出部212及び重力方向下方へトナーの偏りが発生する状態となる。
【００６０】
以下、トナー量検知センサ116の一部である電極の構成について説明する。
図８は、実施例１におけるトナー量検知センサ116の一部である電極の構成を例示する図である。
【００６１】
図８では、トナーボトルTa〜Tdと、画像形成装置200におけるトナーボトルTa〜Td周囲の内壁300a〜300d、そしてトナーボトルTa〜Td周囲の内壁300a〜300dに配置されたトナー量検知センサ116の一部である電極116a、116ｂ、116ｐ、116ｑ、116ｒ（以下、略して116a、p、q、ｒ、ｂとも呼ぶ。）、及び電極116d、116ｅ（以下、略して116d、ｅとも呼ぶ。）を示す。
【００６２】
トナーボトルTは回転動作をするため、トナーボトルの周囲とトナーボトルTとの接触、摩擦が発生しないよう、トナーボトル周囲の内壁300、そしてトナーボトル周囲の内壁300に配置された電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒ、116ｂ、電極116d、116ｅは、トナーボトルTから一定の距離を空けてトナーボトルTの近傍（周辺）に配置されている。
【００６３】
電圧を印加する電極が、検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒ及び検知電極116dである。また、それら検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒや検知電極116dの周囲を囲むように、ＧＮＤであるＧＮＤ電極116ｂ、及び116ｅが配置されている。
【００６４】
詳細は後述するが、トナー量検知センサ116は、電圧が印加される電極とＧＮＤとの間に電界が発生することを利用し、電界内の誘電率の変化を検知することでトナー量検知を行う。このため、電圧が印加される電極の付近にＧＮＤ電極を配置する必要がある。
【００６５】
電圧を印加する電極である検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒ、及び検知電極116dは、トナー量を検知する検知電極である。
図７を用いて説明したように、トナーボトルT内のトナーは補給動作を実行すると、長手方向において排出口211側に偏る。このため、検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒを排出口211付近に配置することで、トナー量が少ない状態になってもトナーを検知することができる。
【００６６】
検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒとＧＮＤ電極116ｂは、トナーボトルTの外壁付近に沿うように配置され、特にトナーボトルTの長手方向において排出口211付近に検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒが配置される。そして、検知電極116d、ＧＮＤ電極116ｅは、トナーボトルTの長手方向において排出口211から遠ざかった適切な位置で、かつトナーボトルTの側面に近傍に配置されるのが好ましい。また、検知電極116d、ＧＮＤ電極116ｅを、トナーボトルTの側面に近傍ではなく、重力方向のトナーボトル下方の近傍に配置することもできる。
【００６７】
トナーが消費されるにつれて、排出口211から遠い程、かつ重力方向上方である程、トナーは早く少なくなってくる。排出口211から遠い位置、かつトナーボトルTの側面近傍やボトル下方に検知電極116dを配置することで、ある程度のトナー量が消費されてきた場合に、検知電極116d、ＧＮＤ電極116ｅとの容量結合ペアで検知される静電容量が減少してくるため、トナーの無い領域を検知することができるようになる。このように、検知電極116d、116ｅはトナー量の大まかな消費量を早く検知するのに役立つ。
【００６８】
その後、更にトナー消費が続いていくと、いよいよトナー残量が少なくなってくる状態を迎える。このようにトナー残量が少なくなった状態でも、排出口211近傍にトナー残量の検知分解能の高い検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒとＧＮＤ電極116ｂを配置したことで、トナー残量が少なくなった状態でも高精度のトナー残量検知を行うことができる。
なお、検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒ、及び検知電極116dでのトナー残量の検知方法の詳細については後述する。
【００６９】
図９は、トナー量検知センサの電極に電圧が印加されることにより発生する電界の様子を電気力線で示す図である。図９では、トナーボトルTの検知電極116a及びＧＮＤ電極116ｂ付近、かつ重力方向下方の断面を拡大したものを例示する。
【００７０】
検知電極116aに電圧が印加されることにより、検知電極116aとＧＮＤ電極116ｂとの間に電界が発生する。検知電極116a及びＧＮＤ電極116ｂは、検知電極116a及びＧＮＤ電極116ｂ間に発生する電界内に、トナーボトルT内のトナーが入るように配置されている。
【００７１】
電界内の誘電率εが変化すると電極間の静電容量Ｃが変化する。以下の式に、静電容量Ｃと誘電率εの関係を表す。
【００７２】
【数１】
2018092091.tif 000003
【００７３】
トナーボトルTに収容されているトナー量が変化することにより、空気量とトナー量の比率が変化し、数１式における誘電率が変化する。この原理を用いてトナー量の変化を静電容量Ｃの変化として検知することができる。同様にして、検知電極116ｐ、116ｑ、116ｒもＧＮＤ電極116ｂとの間での静電容量の変化として、また、検知電極116dとＧＮＤ電極116ｅとの間での静電容量の変化として、近傍のトナー量の変化を検知することが可能である。検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒ、および検知電極116dにより検知される静電容量値は、トナーボトルT内のトナー量及び堆積分布に依存することがわかる。
【００７４】
そこで、各検知電極の配置に関連して、各検知電極の検知結果と検知電極近傍のトナー残量との関係を予め実験で求めておく。例えば、検知電極116dの検知結果である静電容量Ｃｄとトナー残量の換算係数βｄとして、ルックアップテーブルとしてメモリ113内に格納しておく。同様にして、検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒの各検知電極についても、検知電極116a、116ｐ、116ｑ、116ｒの検知結果である静電容量Ｃａ、Ｃｐ、Ｃｑ、Ｃｒとトナー残量の換算係数βａ、βｐ、βｑ、βｒをルックアップテーブル（不図示）としてメモリ113内に格納しておく。
【００７５】
ここで、検知電極116dにおいて、近傍にトナーがあるか、ないかを判断するための閾値を、閾値Ｗｄｔｈとする。
検知電極116dの近傍にトナーがある場合は、検知結果の静電容量Ｃｄに換算係数βｄを乗じたトナー検知量Ｗｄは以下の数２式のようになる。
【００７６】
【数２】
2018092091.tif 000004
【００７７】
検知電極116dの近傍にトナーがない場合は、トナー検知量Ｗｄは以下の数３式のようになる。
【００７８】
【数３】
2018092091.tif 000005
【００７９】
同様にして、検知電極116a、116p、116q、116rに対して、近傍にトナーがあるか、ないかを判断する閾値を、それぞれＷａｔｈ、Ｗｐｔｈ、Ｗｑｔｈ、Ｗｒｔｈとすることで、各検知電極116a、116p、116q、116rにおけるトナー有無を検知可能となる。すなわち、各トナー検知量Ｗａ、Ｗｐ、Ｗｑ、Ｗｒは以下の数４のようになる。
【００８０】
【数４】
2018092091.tif 000006
【００８１】
以下に示す表１は、トナーボトルT内の様々なトナー残量において、検知電極でトナー検知された場合を「○」印、検知電極の近傍にトナーなしの場合を「×」印で表した一例である。
【００８２】
【表１】
2018092091.tif 000007
【００８３】
表１のケースＡ１では、検知電極116d及び検知電極116a、116p、116q、116rの全てでトナーあり状態となり、これはトナー残量としては新品に相当するフル状態からフル状態の１／２量までにあたる。ケースＢ１では、検知電極116dでトナーなし状態となり、検知電極116a、116p、116q、116rはトナーあり状態であるため、トナー残量はフル状態の１／２〜１／４量までにあたる。以下、同様にして、ケースＣ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１とトナー残量が少なくなるにつれて、検知電極116d、116a、116p、116q、116rでの検知結果がトナーなし状態のものが増えていく。このように、本実施例のトナー量検知センサ116では、トナーボトルT内のトナー残量を多段階で検知する。
【００８４】
なお、図８の検知電極116dは、トナーボトルTの側面に設けているため、トナー収容容器内のトナー堆積状態の暴れにより、検知結果も不安定になるものの、トナー堆積の粉面高さが検知面116dから下回ると、検知面116d近傍でのトナーなし状態を安定して検知できる効果がある。
【００８５】
なお、トナー収容容器内のトナーの堆積異常の状態の例として、例えば、トナーボトル内のトナー堆積分布が偏っている場合には、検知電極の検知領域から離れた場所にトナーが偏在して堆積するケースがある。このようなケースでは、十分なトナー残量があるのにもかかわらず、トナー残量なしと判断してしまう可能性がある。
【００８６】
そこで、表２に示すようにして堆積異常を検知することも可能である。
例えば、表２のケースＡ３では、検知電極116d近傍でトナーあり状態を検知され、検知電極116a、116p、116q、116rのどれか１つ以上でトナーなし状態を検知した場合である。
【００８７】
表２のケースＡ３ように、トナーボトルT内のトナー堆積状態で排出口211から遠い場所にある検知電極116dにおいてトナーあり状態であって、排出口211に近い側の検知電極116a、116p、116q、116rのどれか１つ以上がトナーなし状態である場合には、トナーボトルT内での堆積状態が乱れていることを示している。また、同様にして、表２のケースＢ３、Ｃ３、Ｄ３などの場合でも、同様に、トナーボトルからの排出によりトナー堆積状態がならされていないものと考えられる。
【００８８】
一般的には、数回程度の補給動作を経ることで堆積状態が良好になるはずのところが、トナーの流動性が損なわれているような場合に、堆積異常が起こり得るものである。
【００８９】
【表２】
2018092091.tif 000008
【００９０】
本実施例では、図８のように、検知電極116a、116p、116q、116rと検知電極116dとで電極面積やサイズが同一サイズである場合は、排出口211に近い側の電極数を他の領域での検知電極の数よりも多くしている。このようにして、排出口211に近い側のトナー残量検知の分解能を高めている。この他、図示しないが、図８と異なり、排出口211に遠い側の検知電極も複数にした場合などでは、排出口211に近い側の検知電極のピッチ（配置間隔）を他の領域での検知電極のピッチより狭くして、排出口211に近い側のトナー残量検知の分解能を高めるようにするのも有用である。
【００９１】
以下、図１０のフローチャートを用いてトナーボトルT内のトナー量を検知する処理について説明する。
図１０は、トナーボトルT内のトナー量を検知する処理を例示するフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ101がＲＯＭ112に記録されたプログラムを必要に応じてＲＡＭ113にロードして実行することにより実現されるものである。
【００９２】
ＣＰＵ101は、トナー濃度センサ119の検知結果を取得すると、S101に処理を進める。
S101において、ＣＰＵ101は、トナー濃度センサ119の検知結果に基づき、現像器100のトナー濃度を算出し、トナー補給が必要かどうかを判断する。そして、トナー補給が不要と判断した場合（S101でNoの場合）、ＣＰＵ101は、トナーボトルT内のトナー量は変化しないため、トナー量の検知は行わず、本フローチャートの処理を終了する。
【００９３】
一方、上記S101において、トナー補給が必要と判断した場合（S101でYesの場合）、ＣＰＵ101は、S102に処理を進める。
S102において、ＣＰＵ101は、トナーボトル駆動モータ115を駆動し、トナーボトルTを回転させて現像器100へトナー補給を行う。そしてトナー補給実行後、ＣＰＵ101は、S103に処理を進める。
【００９４】
S103において、ＣＰＵ101は、トナーボトルTが挿抜された直後であるかどうかを判断する。ここでトナーボトルTが挿抜された直後であるかどうかをＣＰＵ101により判断する理由は、トナーボトルTが挿抜された直後の場合、トナーボトルTのトナーが、トナー補給動作によって生じる偏りとは異なる分布で偏ってしまい、検知電極116a、116p、116q、116rや検知電極116dによって、正しくトナー量を検知できない事態を避ける必要があるためである。そこで、ＣＰＵ101は、トナーボトルTが挿抜された直後にはトナー量検知を行わないようにする。トナーボトルTが挿抜された直後というのは、トナーボトルTが挿入されてからトナー補給が所定の回数（例えばトナー補給が５回）行われたかどうかによって判断する。すなわち、トナーボトルTが挿入されてからトナー補給が所定の回数未満の場合に挿抜された直後と判断し、所定の回数以上の場合に挿抜された直後でないと判断する。
【００９５】
前述のように、トナー残量が少ない場合、トナーボトルT内のトナーは数回程度の補給動作を経ることで、トナーボトル内のトナー堆積分布がトナーボトルTの排出部212及び重力方向下方へと偏るため、検知電極116dがトナーを検知する可能性がなくなる。ただし、トナーボトルTが挿抜された直後かどうかの判断は、必ずしもトナー補給の回数によって行う必要はない。例えば、トナー量検知とトナー量予測を同時に行い、差分が予め定められた閾値以上である場合に、トナーボトルTが挿抜された直後と判断してもよい。トナー量検知とトナー量予測に大きな差があることから、トナー量検知をできない状態であると判断することができる。
【００９６】
また、トナーボトルTが挿抜されたかどうかの判断は、トナーボトルTを格納している格納部の扉80が開かれたかどうかを開閉検知センサ118の出力に基づき検知するとともに、格納部の扉80が開いた状態で回転検知センサ203の出力がローレベルになるかどうかによって行う。前述のように、トナー補給動作は、回転検知センサ203の出力がハイレベルになった時に終了するため、トナー補給時を除くと回転検知センサ203の出力は常にハイレベルとなる。よって、トナーボトルTが取り外されることにより突起部220によって押し上げられていたフラグ204が下がり、回転検知センサ203の出力がハイレベルからローレベルへと変化することを検知することで、トナーボトルTが取り外されたことを検知することができる。
【００９７】
上記S103において、トナーボトルTが挿抜された直後であると判断した場合（S103でYesの場合）、ＣＰＵ101は、S109に処理を進める。
S109において、ＣＰＵ101は、予測によってトナー量を算出する。トナー量の予測は、前回検知した時のトナー量Ｂと、前回トナーボトルT内のトナーを検知した時からトナー補給を実行した回数Ｎと、トナー補給１回あたりのトナー排出量Ｘに基づき行う。前回検知した時のトナー量Ｂと、前回トナーボトルT内のトナーを検知した時からトナー補給を実行した回数ＮはトナーボトルTに設けられたＥＥＰＲＯＭ117に記憶されており、ＣＰＵ101によって読み出される。トナー補給１回あたりのトナー排出量Ｘは、トナーボトルの性能によって決まる値のため、設計値が予め設定され、ＲＯＭ112に記憶されている。現在のトナーボトルT内のトナー量をＡとすると以下の数４式によりトナー量を予測することができる。
【００９８】
【数５】
2018092091.tif 000009
【００９９】
ここで、トナーボトルが新品であり、以前にトナー量の検知が行われていない場合には、前回検知した時のトナー量ＢをトナーボトルTが新品である時のトナー量Ｂ´に置き換え、前回トナーボトルT内のトナーを検知した時からトナー補給を実行した回数Ｎを新品のトナーボトルTが設置されてからトナー補給を実行した回数Ｎ´に置き換えてトナー量の予測を行う。トナーボトルTが新品である時のトナー量Ｂ´と、新品のトナーボトルTが設置されてからトナー補給を実行した回数Ｎ´はＥＥＰＲＯＭ117に記憶されており、ＣＰＵ101によって読み出される。
【０１００】
【数６】
2018092091.tif 000010
【０１０１】
上記S109でトナー量の予測値を算出した後、ＣＰＵ101は、S107に処理を進める。S107以降の処理は後述する。
【０１０２】
一方、上記S103において、トナーボトルTが挿抜された直後ではないと判断した場合（S103でNoの場合）、ＣＰＵ101は、S104に処理を進める。
S104において、ＣＰＵ101は、検知電極116a、116p、116q、116rと検知電極116dの静電容量を検知する。
続いて、S105において、ＣＰＵ101は、検知電極116a、116p、116q、116rと検知電極116dの静電容量の検知結果からトナー堆積状態が堆積異常かどうかを、表２に基づいて判断する。そして、堆積異常と判断した場合（S105でYesの場合）、ＣＰＵ101は、トナーボトルTからの排出動作による堆積状態のならし不足であるとみなし、S109に処理を進める。
【０１０３】
一方、上記S105において、堆積異常ではないと判断した場合（S105でNoの場合）、ＣＰＵ101は、検知電極116a、116p、116q、116rと検知電極116dの検知結果を利用したトナー量算出（S106）に処理を進める。
【０１０４】
S106において、ＣＰＵ101は、検知電極116a、116p、116q、116rと検知電極116dの検出値に基づきトナー量を算出する。検知電極の大きさや配置場所、電極間のピッチ、電極の数などと関連して、各検知電極の静電容量Ｃに換算係数βを乗じたトナー検知量の演算を用いて、各検知電極近傍でのトナーの有無やトナー量を参考にして、トナーボトルT内の残トナー量を算出するようにしてもよい。トナー量の算出後、ＣＰＵ101は、S107に処理を進める。
【０１０５】
S107において、ＣＰＵ101は、算出したトナー量（上記S106で算出したトナー量又は上記S109で算出したトナー量予測値）を、トナーボトルTに設けられたＥＥＰＲＯＭ117に記憶する。また、S108において、ＣＰＵ101は、上記算出したトナー量を用いて、ＵＩのトナー量表示を更新し、本フローチャートの処理（トナーボトルT内のトナー量を検知する処理）を終了する。
【０１０６】
図１１は、トナー量を示すＵＩ表示を例示する図である。
図１１の（ａ）はトナー残量をバーで表示しており、塗りつぶされたバーの本数がトナー量と対応している。図１１の（ａ）では、一例として、トナー量が８０％の状態を示しており、１０本あるバーの内、８本が塗りつぶされることで、８０％の状態であることを表している。また、トナー量は数字で示してもよい。
【０１０７】
図１１の（ｂ）はトナー量を数字で示したＵＩの例として、トナー量が８０％である状態を示している。
トナー量表示のＵＩは、以上のような表示に限る必要はなく、トナーボトルT内のトナー量を表すものであればどんな表示であってもよい。
【０１０８】
以上のように、本実施例の画像形成装置は、排出口211の近傍に配置した検知電極116aと、排出口211から遠いほうに配した検知電極116dとよって、トナーボトルT内のトナー量を検知するものである。この構成により、大まかなトナー残量を検知するとともに、トナー残量が少なくなった状態でもトナーボトルT内のトナー残量を高精度に検知することができる。また、このような構成は、簡便且つ低コストで実現でき、トナー残量の検知に必要なリソースを有効に活用することができる。
【実施例２】
【０１０９】
図１２は、実施例２におけるトナー量検知センサ116の一部である電極の構成を例示する図である。
図１２で示す構成は、実施例１の図８で示した構成と比較して、検知電極116d、電極116ｅの配置、大きさが異なっている。図１２では、検知電極116dがトナーボトルTの下方に配置されており、さらに、図１２で示す構成は、検知電極116dの面積も実施例１（図８）のものより大きくなっている。
【０１１０】
以下に示す表３は、トナーボトルT内の様々なトナー残量において、検知電極でトナー検知された場合を「○」印、検知電極の近傍にトナーなしの場合を「×」印で表した一例である。
【０１１１】
【表３】
2018092091.tif 000011
【０１１２】
表３に示すように、ケースＡ２では、検知電極116d及び検知電極116a、116p、116q、116rの全てでトナーあり状態となり、これは新品に相当するフル状態からフル状態の１／３量までにあたる。ケースＢ２では、検知電極116dでの検知信号は徐々に減少していく。そして、トナーボトルTの下方に配置されているため、フル状態の１／３量近くで出力低下が始まり、検知電極116d近傍のトナー量に応じて、さらに、検知出力が減少していく。そして、とうとう、検知電極116dに十分なトナー量が存在しなくなると、検知電極116d近傍ではトナーなし状態との検知結果となる。さらに、トナー消費が進むと、表３のケースＣ２となり、検知電極116dだけでなく、検知電極116aもトナーなし状態となる。ここで、実施例１（図８）と同様に、さらにトナー消費が進むと、検知電極116ｐ、116ｑ、116ｒも順次と、トナーなし状態になってゆくため、実施例１の構成（図８）のように、トナー残量が少ないときに十分高い分解能でトナー残量を知ることができる。また、図１２の構成では、実施例１の構成（図８）に比べて、フル状態の１／３量前後でのトナー量の変化について敏感にすることができる。
【０１１３】
図１２のように検知電極116dを構成することで、実施例１の構成（図８）に比べて、検知電極116dにおけるトナー残量の分解能を向上することができる。しかも、重力方向に対して下方に配置したことで、トナーボトルT内のトナー量が減ってきたときに、トナー堆積状態が暴れるようになっても、安定して検知できる利点がある。図１２に示した電極配置では、このようにトナーボトルT内での様々なトナー堆積状態においても、トナー残量の検知誤差が少なく、適切なトナー残量判断を行える効果を奏する。
【０１１４】
本実施例２では、図１２に示したように、排出口211に近い側の検知電極116a、116p、116q、116rが、他の領域での検知電極116dよりも小さい構成としている。このようにして、排出口211に近い側のトナー残量検知の分解能を高めている。
【０１１５】
また、この他、実施例１で示した図８や上記図１２と異なり、不図示であるが、排出口211に遠い側の検知電極も複数にした場合などでは、排出口211に近い側の検知電極のピッチを他の領域での検知電極のピッチより狭くして、排出口211に近い側のトナー残量検知の分解能を高めるようにするのも有用である。
すなわち、本発明の画像形成装置は、収容部207の排出口211に近い領域でのトナー残量の検知分解能が、該領域よりも排出口211から遠い領域でのトナー残量の検知分解能よりも高い構成であれば、他の構成であってもよい。
以上のように、上記各実施例によれば、トナーボトルTに収容されるトナーに偏りがある場合であっても、トナーボトルTに収容されるトナーの残量を高精度に検知することができる。
【０１１６】
以下、上記各実施例とは異なる構成案を考え、これらの費用対効果を比較検討してみる。
まず、トナーボトルの全体を覆う大面積電極として、ボトル全体に検知領域が及ぶような広域検知の構成案が考えられる。このような広域検知構成では、トナーボトル内のトナー堆積分布が偏っている場合でも、トナー残量が少ない状態を検知できる可能性がある。しかし、トナー残量が少ない時は、検知出力が極めて小さくなり、残量検知のＳ／Ｎが悪化する。そのため、トナー残量の検知分解能が不十分であり、誤検知が発生する。
【０１１７】
また、本実施例と異なるその他の構成案として、トナーボトルの周囲全体に均等に、多数の検知電極を設ける構成案も考えられる。しかし、検知の系統数が極めて多くなり回路のコストアップと大きなスペースが必要となる。
【０１１８】
これらの構成案においては、検知電極のための大きなスペースが必要になり、装置の小型化を阻害され、コストアップを招いてしまう。これに対し、上記各実施例の構成では、適切なコスト、適切なスペースで検知電極を構成することで、誤検知のない、適切な性能のトナー残量検知を実現することができる。
【０１１９】
なお、上記各実施例では、トナーボトルTの収容部207を回転することによりトナーを現像器100に補給する構成について説明したが、トナーボトルTからトナーを現像器100に補給可能な構成であれば、他の構成であってもよい。例えば、トナーボトルTの収容部207内に螺旋状の凸部205の中心軸となるように配置される回転軸と、該回転軸に取り付けられる１又は複数のパドルとを有するパドル部を設け、トナーボトル駆動モータ115により、前記パドル部を前記回転軸を中心に回転駆動することにより（収容部207は回転しない）、トナーボトルTからトナーを現像器100に補給する構成であってもよい。
【０１２０】
また、上記各実施例では、画像形成装置200におけるトナーボトルTa〜Td周囲の内壁300a〜300dに、すなわちトナーボトルTの収容部207近傍の画像形成装置200本体側に電極116を配置する構成について説明したが、トナーボトルTの収容部207の外壁に電極116を配置する構成であってもよい。また、トナーボトルTの収容部207の内部に電極116を配置し、電極116がトナーに接触可能な構成であってもよい。
【０１２１】
また、上記各実施例では、検知電極とＧＮＤ電極との電極間の静電容量に基づいて収容部207内のトナー量を検知する構成について説明したが、収容部207内のトナー量を検知可能な構成であれば他の構成であってもよい。例えば、前記電極間に電圧を印加した際の電極間の充電にかかる時間に基づいて収容部207内のトナー量を検知する構成であってもよいし、その他の方法でもよい。
【０１２２】
以上のように、本発明の各実施例では、トナーボトルT内のトナー残量検知構成において、トナー排出口211側の領域のトナー残量の検知分解能を他の領域よりも高くするように構成する。このように構成することにより、トナーボトルTからのトナー排出動作に応じてトナー堆積分布が変化していくトナー堆積特性と相まって、トナー残量が少なくなってきたときには適切な分解能でトナー残量を検知できる。そして、省スペース、かつ、低コストを実現可能な構成ながら、検知の為に限られたリソースを有効に活用でき、適切な精度のトナー残量検知ができる。すなわち、適切な残量検知精度を、低コストで実現することができる。
【０１２３】
以上のように、収容容器内の現像剤の残量が所定量より多い場合には検知分解能の低い検知電極116dを用いた大まかな現像剤量の検知を行い、また、残量が所定量より少なくなった場合には検知分解能の高い検知電極116a、116p、116q、116rを用いた高精度の現像剤量の検知を可能に構成することにより、コストと検知精度のバランスをはかる。このような構成により、収容容器内に収容される現像剤量を低コスト且つ高精度に検知することが可能となる。
【０１２４】
なお、上述した各種データの構成及びその内容はこれに限定されるものではなく、用途や目的に応じて、様々な構成や内容で構成されていてもよい。
以上、一実施形態について示したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
また、上記各実施例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
【０１２５】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施例の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、上述した各実施例及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２６】
101    ＣＰＵ
116    トナー量検知センサ
116a、116ｐ、116ｑ、116ｒ、116d    検知電極
116ｂ、116e    ＧＮＤ電極
211    排出口
Ta、Tb、Tc、Td    トナーボトル
【図１】
2018092091.tif 000012
【図２】
2018092091.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018092091.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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