(57)【要約】【課題】トナー飛散等によるトナー残量誤検知がなく、トナー残量を連続的に検知し、検知のための光透過窓や発光素子、音・振動等の発生手段が必要なく、トナー残量検知のための部品点数を少なくすることを可能とする画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤を収容する現像剤容器と前記現像剤容器内にて現像剤を攪拌し、現像剤容器壁と少なくとも１回は接触する攪拌部材と、前記現像剤容器と前記攪拌部材との接触音を検知する音波受信手段と、前記音波受信手段の周波数検出レベルによって現像剤の残量を検知する。【選択図】  図２
2015203821.tif 000002
【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であって、
現像剤を収容する現像剤容器と前記現像剤容器内にて現像剤を攪拌し、
攪拌動作中に現像剤容器壁と少なくとも１回は接触する攪拌部材と、
前記現像剤容器と前記攪拌部材との接触音を検知する音波受信手段と、
前記音波受信手段の周波数検出レベルによって現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤容器と前記攪拌部材との接触音の周波数が、所定量の現像剤量を持つ前記現像剤容器と共振する周波数を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。
【請求項３】
前記攪拌部材と前記現像剤容器壁が接触する部位に第一に現像剤が溜まる現像剤容器形状とすることを特徴する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記攪拌部材が前記現像剤容器壁と接触する部位となる前記現像剤容器壁上に凹凸形状を設け、前記攪拌部材の回転方向で前記凹凸形状を変化させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
電動モータや歯車起因による騒音の周波数と前記現像剤容器と前記攪拌部材の接触音の周波数とを故意にずらすことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記音波受信手段において、前記現像剤容器と前記攪拌部材との接触音周波数以外の周波数を通さないフィルタをかけ、電気的に前記接触音の以外の周波数を除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤容器壁上の凹凸形状において、前記凹凸形状をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック４色の前記現像剤容器で其々変えることで、其々の前記現像剤容器からの前記接触音を区別でき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８】
前記現像剤容器と接触する部位に相当する前記攪拌部材の形状をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック４色の前記現像剤容器で其々変えることで、其々の現像剤容器からの前記接触音を区別でき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９】
前記攪拌部材上にひずみゲージを有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項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、レーザープリンタあるいは複写機等のトナーを用いて画像を形成する静電記録方式や電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真画像形成装置などにおける現像剤残量検知手段として、図１２に示すように、現像剤容器を挟んで発光素子１１０と受光素子１１２とを対向配置して、現像剤残量を検知する光透過式が知られている。このような光透過式現像剤残量検知装置においては、発光部と受光部へのトナー等の付着により検知精度が下がり、検知手段のレイアウトにも制限を受けていた。また、現像剤を収容する現像剤容器には一対の光透過窓１１４、１１５が取り付けられており、現像剤残量検知のために光が透過する光路を確保しなければならない。
【０００３】
一方、特許文献１、２では音波を発生する手段を取り付け、受信した音波を解析することで、現像剤残量を検知する比較的自由なレイアウトに配置できる方法も提案されている。この方法はトナー残量を計測するために、発光素子に変わり、新たに音発生手段を導入することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６７２６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の現像剤残量検知手段は、検知誤差が生じやすい構成だったために、それを補う手段を必要とした。具体的には、光学センサや圧電素子を用いたりする方法は現像容器内の一部だけで現像剤量を検知し、光が通過する面においてトナーが飛散し、現像剤で光を遮断するため、現像剤残量が少ないことが検知できず、ＣＲＧ交換時を示す前に濃度が低下する問題も生じた。この対策として、現像剤残量を計測するために発光素子や音・振動発生手段など、新たな部品を必要とした。
【０００６】
本発明の目的は、現像剤飛散等による現像剤残量誤検知がなく、現像剤残量を連続的に検知し、検知のための発光素子、音・振動発生手段等が必要としないため、現像剤残量検知手段のための部品点数を少なくすることが可能となる現像剤残量検知手段を実施する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置であって、現像剤を収容する現像剤容器と前記現像剤容器内にて現像剤を攪拌し、攪拌動作中に現像剤容器壁と少なくとも１回は接触する攪拌部材と、前記現像剤容器と前記攪拌部材との接触音を検知する音波受信手段と、前記音波受信手段の周波数検出レベルによって現像剤の残量を検知する残量検知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。残量トナー量検知手段をさらに詳細に述べると、現像剤容器に現像剤が満たされている時と、現像剤が減少した時で、攪拌部材と現像剤容器壁との接触時によって生じる音の周波数が異なる。この音の変化をマイクロフォンでデータとして収集し、現像剤残量検知を行う。つまり、現像剤容器中の現像剤が満たされている状態から、現像剤が減少してくるにつれて、実稼働時における攪拌部材と現像剤容器壁との接触音の周波数が低周波数側から高周波数側へ徐々にシフトしていく。この接触音が低周波数側から、高周波数側へシフトする間に閾値Ｆｓを設け、この閾値Ｆｓより接触音の周波数が高くなった時、カートリッジ交換時期と判断する。
【０００８】
さらに残量トナー検知の精度を高めるために、以下の構成にすると好ましい。上記発明において、現像剤が満たされている時と、現像剤容器交換時期となるような現像剤減少時では、現像剤総重量が異なるなるため、現像剤容器全体の固有振動数が異なる。よって現像剤残量検知の精度を上げるため、現像剤容器交換時期相当の現像剤残量時における現像剤容器の固有振動数が、実稼働時の攪拌部材と現像剤容器壁との接触音周波数と共鳴する構成にすることが好ましい。また、攪拌部材が現像剤容器壁と最初に接触する部位に現像剤が、まず、第一に溜まる現像剤容器形状にすることが好ましい。
【０００９】
さらに、精度良く現像剤残量を連続的に検知できるように、攪拌部材が現像剤容器壁と接触する現像剤容器壁の部位に凸凹形状を設けるとなお良い。つまり、現像剤容器内に現像剤が満たされている状態から、現像剤が徐々に減少すると共に、攪拌部材が現像剤容器壁と接触する容器壁の部位も徐々に増えていく。この徐々に接触面積が増加する現像剤容器壁領域においての壁の凸凹形状も徐々に変化させることで、現像剤容器内のトナーが減少して行く状況を精度よく接触音の周波数変化で検出できる。
【００１０】
またさらに、電動モータや歯車起因による騒音の周波数は、現像剤減少時における攪拌部材と現像剤容器壁との接触音周波数から所望の領域にずらすように歯車の歯数やスピード設定することが好ましい。また、マイクロフォンによる音波受信手段において、現像剤容器と攪拌部材との接触音以外の音の周波数を通さないフィルタをかけ、電気的に接触音の周波数領域をだけを効率的に受信できるようにするとなお好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、現像剤を収容する現像剤容器内の現像剤量を検知する残量検知手段を実施する画像形成装置において、前記現像剤容器内にて現像剤を攪拌し、現像剤容器壁と少なくとも攪拌動作中に１回は接触する攪拌部材を有し、前記現像剤容器と前記攪拌部材との接触音を検知する音波受信手段を有し、前記音波受信手段の周波数検出レベルによって現像剤残量を検知することにより、従来不可能であった現像剤飛散等による現像剤残量誤検知がなく、現像剤残量を連続的に検知し、検知のために光透過窓や発光素子、音・振動発生手段等が必要なく、現像剤残量検知のための部品点数も少なくできるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の一例を示す概略構成図である。（ａ）は現像装置の概略断面図、（ｂ）は現像装置断面図内における領域Ａの要部拡大図である。
【図３】図２の領域Ａにおける凸凹形状要部拡大図である（長手方向に対し一部分を示す）。
【図４】本発明に係る現像剤残量に対する検知音中心周波数を示すグラフである。
【図５】本発明に係る画像形成装置の制御部を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る現像剤残量検知の制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施例２に係る現像剤容器の領域Ａにおける凸凹形状要部拡大図である。
【図９】本発明の実施例２に係る現像剤残量に対する検知音の周波数を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例３に係る攪拌部材の搬送シート部形状の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る攪拌部材の搬送シート部にひずみゲージを取り付けた形状の一例を示す図である。
【図１２】従来の光透過式トナー無し検知手段の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る現像剤残量検知方法を備えた画像形成装置を図面に則してさらに詳しく説明する。なお、本実施の形態では、特に、電子写真方式のレーザービームプリンタを例にとって説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第一実施例について図１から図６により説明する。図１は本発明に係る電子写真画像形成装置の構成を示す図であり、電子写真画像形成装置本体に取り外し可能なカートリッジを装着した状態の概略構成図である。まず、図１を参照して、本発明に従って構成される画像装置を備える画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
【００１５】
本実施例では、画像形成装置は画像形成装置本体（装置本体）に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、原稿読み取り装置等からの画像情報信号に従って、電子写真方式を利用して転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布等）に画像を形成して出力するレーザービームプリンタである。又、本実施例の画像形成装置は、非磁性一成分現像剤を使用する現像装置を備えている。
【００１６】
図１において像担持体としてのドラム状の電子写真感光体以下、感光ドラム１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ２によって所定の極性（本実施例では負極性）・電位に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置３からのレーザー光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を、感光ドラム１に現像剤担持体が所定の侵入量をもって押圧、接触され、現像剤像（トナー像）として可視化する。
【００１７】
可視化された感光ドラム１上のトナー像は転写ローラ１２によって転写材としての記録媒体に転写される。転写されずに感光ドラム１に残存した転写残トナーは、クリーニング手段を構成するクリーニング部材であるクリーニングブレードにより掻き取られ、廃トナー容器に収納される。クリーニングされた感光ドラム１は上述作用を繰り返し、画像形成を行う。
【００１８】
一方、トナー像を転写された記録媒体は、定着装置１４によって加熱され、トナー像は記録媒体に溶融定着される。定着された記録媒体は機外に排紙される。
【００１９】
（プロセスカートリッジ）
次に、図１、２を参照して、本発明に従って構成されるプロセスカートリッジ３０の全体構成及び動作について説明する。図２に示した現像装置５０は現像剤としてのトナーを収容する現像剤容器としてのトナー容器１００と、トナー容器１００から現像室へトナーを供給するためにトナー容器１００と現像室２００との間に設けられたトナー供給開口１５０と、を有している。現像室２００は、現像ローラ１０５および現像ブレード１０６等の現像手段を保持する現像枠体を溶着等により一体として構成している。
【００２０】
また、図１に示す感光体ユニット８０は現像ローラ１０５と対向する感光体ドラム１、クリーニングブレード等のクリーニング手段および帯電ローラ２等をドラム枠体に取り付けて構成される。現像装置ユニット５０と感光体ユニット８０はピンによって回動可能に結合され、両ユニット間に設けられた弾性部材によって、感光ドラム１に現像ローラ１０５を押圧している。
【００２１】
次にカートリッジ現像装置ユニット５０の構成について説明する。この画像形成装置に備えられた現像装置５０について、図２に基づき説明する。図２において、現像装置５０は、現像剤として負帯電性の非磁性一成分トナーを収容し、現像装置５０内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム１と対向配置された現像剤担持体としての現像ローラ１０５を備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像、トナー像として可視化するようになっている。現像剤としては、非磁性一成分現像剤が使用されている。
【００２２】
現像剤容器であるトナー容器１００内には、トナーを攪拌するとともにトナーを現像室内へ送り込む攪拌部材１０３が設けられている。攪拌部材１０３は攪拌軸１０９と搬送シート１０８で構成され、本実施例で攪拌軸１０９はポリアセタール（ＰＯＭ）を材料とし、搬送シート１０８はポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を材料とし構成されている。本実施例では搬送シート１０８は回転軸中心周りに１か所設けられ、搬送シート１０８の長手方向の長さはトナー容器１００側壁間距離として、２〜３ｍｍの隙間をもつ長さになっている。
【００２３】
また、攪拌部材１０３はトナー容器１００に回転可能に取り付けられている（回転方向は反時計回り）。攪拌部材１０３はその回転軸に亘って搬送シート１０８を有している。搬送シートの回転半径方向の長さはトナー容器１００の図２の領域Ａ（後述するが、ＣＲＧ交換時期までトナーが存在する領域）から回転半径方向に２〜３ｍｍ程度長い構成になっている。これにより、図２の（ｂ）に示すように、トナー容器壁１０４と攪拌部材１０３が接触する。そして攪拌部材１０３の回転によって、トナー容器１００内のトナーをすくい上げ、トナー供給開口１５０を通過して、現像室２００内の現像ローラ１０５へトナーを搬送する。
【００２４】
（音を利用したトナー残量検知）
トナー残量を検知するマイクロフォン１０２は、攪拌部材１０３がトナー容器壁１０４と接触する領域（図２の領域Ａ）近傍に設置している。回転する攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音はトナー残量に応じた空き容積の違いによって異なる接触音が生じ、マイクロフォン１０２に取り込まれる。質量ｍと周波数ω（ｋは波数とする）の間にはω＝（ｍ／ｋ）１／２の関係が成り立つことが一般に知られている。よって、トナー残量が多い時、すなわちトナー容器１００の空き容量が小さな時には接触音の周波数は小さく、トナー残量が少ない時、すなわち、トナー容器１００の空き容量が大きい時には接触音の周波数は大きくなる。
【００２５】
図４にトナー容器１００内のトナー残量に対するマイクロフォン１０２検知音中心周波数ωのグラフを示す。図４で示すように、トナー残量の減少と共に、検知音中心周波数が高周波数側にシフトしている。カートリッジ交換時期相当となるトナー残量に達する時の検知音中心周波数を閾値Ｆｓとする。マイクロフォンで検知した中心周波数が閾値Ｆｓ以上になった時に、カートリッジ交換時期と判定する。図４のグラフはカートッリッジの形状、初期トナー充填量等によって異なる。よって、カートリッジ交換時期の相当の閾値Ｆｓとなる検知音周波数を決定するために、マイクロフォンで検知される接触音が、どのぐらいのトナー残量に相当するのか、実験によりあらかじめ求めておく。
【００２６】
また、攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４が最初に接触する部位に（図２のＡ領域）、トナー容器１００に傾斜等をつけ、重力等によってトナーが溜まるにすることが好ましい。実施例１では図２（ａ）の領域Ａで示すように、傾斜をつけ、重力でトナーが集まる形状にした。
【００２７】
トナーが満たされている時と、トナーが減少した時では、トナー総重量が異なるなるため、トナー容器１００全体での固有振動数が異なる。よってトナー残量検知の精度を上げるため、カートリッジ交換時期相当のトナー残量となったトナー容器１００の固有振動数が、実稼働時の攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音周波数と共振するように、後述する領域Ａの凸凹形状や、トナー容器１００の質量をあらかじめ調整し、設定している。
【００２８】
さらに、精度良くトナー残量を連続的に検知できるように、攪拌部材１０３がトナー容器壁１０４とが接触する部位（図２の領域Ａ）に図３で示すような凸凹形状１０７を設けることも可能である。つまり、トナー容器１００内にトナーが満たされている状態から、トナーが徐々に減少すると共に、攪拌部材１０３がトナー容器壁１０４と接触する部位も徐々に増えていく。この徐々に接触領域が増加するトナー容器壁１０４において、トナー容器壁１０４の凸凹形状１０７も図３に示すように攪拌部材１０３回転方向上流側から下流側に向かって徐々に変化させることで、カートリッジ内のトナーが減少して行く状況を精度よく音の周波数変化で検出できる。
【００２９】
本実施例では図３に示すような凸凹形状１０７を設けた。図３はトナー容器壁長手方向の一部を切り出したものであり、このような凸凹形状が長手方向一様に配置される。本実施例では凸部１０７は１ｍｍ程度の高さになるようにした。これは１例であって、これ以外の凸凹形状であっても良い。これにより、マイクロフォン検知音中心周波数が閾値Ｆｓより、高いか低いかでトナーありなしを判定するだけでなく、より精度よくトナー残量を連続的に検出できるようになった。
【００３０】
またさらに、電動モータや歯車起因による騒音の周波数は、トナー減少時に攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音の周波数から所望の周波数領域にずらすように歯車の歯数やスピード設定することが好ましい。また、マイクロフォン１０２による音波受信手段において、攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音以外の音の周波数を通さない電気的なフィルタをかけ、電気的に接触音の周波数領域をだけを効率的に受信できるようにするとなお良い。
【００３１】
次に図５のブロック図により画像形成装置の制御系について説明する。本画像形成装置は、上記の作像プロセスに関する部材のほかに、画像読取部３０４、記録部３０５、操作部３０２、通信制御部３０６、表示用ＬＣＤ３０３、アラーム等の警報用スピーカ３０７と、上記各装置が接続された中央演算処理回路であるＣＰＵ３０１，ＭＰＵ３１１，ＲＡＭ３１３，ＲＯＭ３１２，画像処理部３１４で構成された制御部とからなっている。
【００３２】
具体的には画像形成装置全体を制御すると共に、マイクロフォン１０２からの検知信号を解析できるＣＰＵ３０１が設けられており、ＣＰＵ３０１にＭＰＵ３１１，ＭＰＵ３１１の制御プログラム等を格納するＲＯＭ３１２、各種データ処理のワークエリアや画像情報の一時的記憶部として使用されるＲＡＭ３１３、画像の変倍や解像度変換等を行う画像処理部３１４が接続されているとともに、画像読取部３０４、記録部３０５、操作部３０２等を接続するインターフェイス３０８、３０９がＣＰＵ３０１に接続されて制御部が構成されている。
【００３３】
ＣＰＵ３０１に接続されたインターフェイス３０８には画像読取部３０４、記録部３０５、操作部３０２、通信制御部３０６、表示用ＬＣＤ３０３、アラーム等の警報用スピーカ３０７等が接続されている。画像読取部３０４は、読取モータ等の駆動部、画像の読取を行う読取センサ、読取った画像のシェーディングや２値化を行う画像処理部、原稿検知等を行う各種センサからなっている。記録部３０５は、記録モータ等の駆動部、レーザースキャナや電子写真プロセスの制御等を行う記録ユニット、記録する画像のスムージング等を行う画像処理部３１４、記録紙等の検知を行う各種センサ、および、トナーの残量検知に用いられる攪拌部材の駆動モータ１０１とマイクロフォン１０２から構成されている。
【００３４】
マイクロフォンに取り込まれた音圧データはＣＰＵ３０１においてデジタルサンプルに変換される。そして、周波数検出装置１０３によって、回路内で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理され、周波数領域に変換される。また、ＦＦＴ関数の絶対値として強度スペクトルが計算されるという流れの音波の解析が行われトナー残量が判定されるようになっている。つまり、図４のグラフで示すように、マイクロフォン中心周波数ωが、閾値Ｆｓに達した時、トナー残量が少なくなっており、ＣＲＧ交換時期相当であると判断する。
【００３５】
ＣＰＵ３０１に接続された外部インターフェイス３０９はＣＰＵ３０１から直接データの送信を行うインターフェイスであり、例えばＲＳ２３２Ｃ、ＳＣＳＩ、ＬＡＮ等の回線を通じて装置外部のコンピュータと接続することで装置を外部のコンピュータのスキャナプリンタ等として使用することができる。
【００３６】
本実施例では接触音の周波数に注目し、これを監視し、インターフェイス部３０８を介して表示用ＬＣＤ３０３に信号を送信し、ユーザー等にトナー残量がわかるようになっている。トナーが減っていって、周波数があらかじめ定めた閾値Ｆｓに達したところで、「カートッリジの交換」判定を行うようにしている。上記の閾値ＦｓはＲＯＭ３１２に格納されている。
【００３７】
図６のフローチャートを参照して本実施例の制御フローについて説明する。まず、ステップＳ２０１にて、本体に電源を入れ、ステップＳ２０２で攪拌部材を回転し、トナー容器内のトナーを攪拌する。そしてステップＳ２０３にて攪拌部材とトナー容器壁の接触音をマイクロフォンで検知する。
【００３８】
ステップＳ２０４で検知された周波数が閾値より高いか低いか判定し、閾値Ｆｓより接触音の周波数が高かった場合、ステップＳ２０９でトナー残量を算出し、ステップＳ２１０でＣＰＵはトナー残量がない旨を表示パネルに表示し、ユーザーに通知する。この場合、カートッリジを交換し、ユーザーから印刷を再開する指示があった場合、ステップ２０２に移行しても良い。ステップＳ２０４で音の周波数が閾値Ｆｓ未満であった場合は、ステップＳ２０５でトナー残量を算出し、ステップＳ２０６でＣＰＵがトナー残量を表示パネルに表示する。そしてステップＳ２０７で画像形成動作を開始する。Ｓ２１１で非画像形成動作に入ると、ステップＳ２０３に戻り現像剤残量検知が再び開始される。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の実施例２について図７から図９を用いて説明する。本実施例では前述の実施例１と異なる項目のみを説明し、実施例１と同様の構成については説明を省略する。この実施例はマイクロフォンをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック４色其々のカートリッジに必要とせず、マイクロフォン（図７の１０２）１つで４色のトナー残量を検知できる構成である。以下に詳細を説明する。
【００４０】
実施例１で示した攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音について、カートッリジ交換時期相当となる閾値Ｆｓの周波数をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック４色其々のプロセスカートリッジで、異なるように設定する。つまり、図９のグラフで示すように、ＹＭＣＫでＣＲＧ交換時期相当に値する閾値Ｆｓが其々各色で異なるように設定する。本実施例では、実施例１でも述べたトナー容器壁の凸凹形状１０７をＹＭＣＫの各色で変えた。形状の一例を図８に示す。図８に示すように凸凹形状１０７は各色で凸凹形状の間隔や大きさが異なり、攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音の周波数帯が各色で異なるようになっている。凸凹形状は、各色で接触音の周波数帯に差が出るのであれば、これ以外の形状であっても構わない。
【００４１】
このように、凸凹形状をＹＭＣＫの４色で変えることで、攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音の周波数に差が生じる。よって図９のグラフに示すようにＹＭＣＫで閾値Ｆｓが異なるため、トナー残量を検知するマイクロフォン１０２がＹＭＣＫ各色に必要なく、マイクロフォン１０２一個で、４色のトナー残量検知が可能となる。
【００４２】
マイクロフォン１０２一個でトナー残量検知を行う実施例２の画像形成装置の概略構成図を図７に示す。実施例２では従来から知られている、複数のプロセスカートリッジを着脱可能に回転可能に保持するロータリー方式の画像形成装置を用いた。マイクロフォン１０２の位置は図７に示すような、４色のプロセスカートリッジが回転する中心に配置するのが望ましい。このようなロータリー方式を用いると、マイクロフォン１０２をＹＭＣＫ各色から等距離の位置に配置できるため、より精度よくマイクロフォン１つでトナー残量検知を行うことができる。結果として、トナー残量検知精度が落ちることなく、スペース、コスト的にも有利な構成とすることが可能となった。
【実施例３】
【００４３】
次に、本発明の実施例３について図１０を用いて説明する。本実施例では前述の実施例２と異なる項目のみを説明し、実施例２と同様の構成については説明を省略する。実施例１で示した攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音について、実施例２でも実施例３でもカートッリジ交換時期相当となる閾値周波数Ｆｓをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色其々のプロセスカートリッジで、異なるように設定する。つまり、図９で示すように、実施例２と同様にＹＭＣＫで閾値Ｆｓが其々異なるように設定する。
【００４４】
実施例３ではＹＭＣＫの各色で閾値Ｆｓに差をつける手段として、トナー容器壁の凸凹形状１０７は各色共通の形状でよく、攪拌部材１０３の搬送シート１０８形状をＹＭＣＫの各色で図１０に示すように変えた。これによりトナー容器壁の凸凹形状１０７をＹＭＣＫ各色で変えた時と同様に、攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４との接触音の周波数帯が各色で異なり、閾値Ｆｓが其々ＹＭＣＫで異なるように設定可能となる。また、攪拌部材１０３の搬送シート部１０８形状は各色の閾値Ｆｓに差が出るのであれば図１０以外の形状であっても構わない。
【００４５】
カートリッジ交換時期の相当の閾値Ｆｓとなる検知音周波数を決定するには、マイクロフォンで検知される接触音が、どのぐらいのトナー残量に相当するのか、実験によりあらかじめ求めておく必要がある。この実験を行うにあたり、実施例２で示したトナー容器壁の凸凹形状１０７を変えて調整するよりも、この搬送シート１０８形状を変更して、閾値Ｆｓを調整する方が、変更するべき部材が小さく、自在に取り外し可能なため、調整しやすい。実施例２のようにトナー容器壁の凸凹形状１０７を作りなおすとなると、モールドの型を変更するなど、コストがかかる場合もある。
【００４６】
実施例３でもマイクロフォン１０２一個でトナー残量検知を行うことが可能となるため、実施例２と同様に図７に示すロータリー方式の画像形成装置を用いた。これにより、実施例２と同様にマイクロフォン１０２をＹＭＣＫ各色から等距離の位置に配置できるため、より精度よくマイクロフォン１つでトナー残量検知ができ、トナー残量検知精度が落ちることなく、スペース、コスト的にも有利な構成とすることが可能となった。
【実施例４】
【００４７】
次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例では前述の実施例１から実施例３と異なる項目のみを説明し、実施例１から実施例３と同様の構成については説明を省略する。
【００４８】
実施例４では実施例１から実施例３で示した音を利用したトナー残量検知に加えて、さらに搬送シート１０８の回転時に生じるひずみ量によってもトナー残量を検出する。つまり、実施例１から実施例３で示した接触音によるトナー残量検知において、接触音周波数が閾値Ｆｓより低い場合において、搬送シート１０８のひずみ量によってもトナー残量を検知する。ひずみ量によるトナー残量検知結果も、トナー容器１００内に十分なトナー量があることを示すのであればよいが、ひずみ量によるトナー残量検知結果がＣＲＧ交換時期相当のトナー残量であることを示した場合は、攪拌部材１０３を回転し、トナー容器１００内のトナー層を均一にした後に、もう一度、攪拌部材１０３とトナー容器壁１０４の接触音をマイクロフォンで検知する。これによりトナー容器１００内のトナーの偏り等による音を利用したトナー残量検知の誤検知を抑えることができる。
【００４９】
ひずみ量によるトナー残量検知の方法としては、図１１に示すように搬送シート１０８上に長手方向と垂直になるようにひずみゲージ２１０を張り、ひずみゲージ２１０のたわみ量でトナー残量を検知する。ひずみゲージ２１０は長手方向に対して、中央、左右と少なくとも計３か所設置し、ひずみ量の平均をとることが望ましい。トナー残量が多いときは搬送シート１０８のたわみ量はトナーに押され大きくなるが、トナー残量が少なくなると搬送シート１０８のたわみ量は小さくなる。このたわみ量とトナー残量の間で相関をとり、ひずみ量によるトナー残量検知を行う。そして、実施例１から３で記載した接触音を利用したトナー残量と組み合わせることで、より精度の高いＣＲＧ交換を表示する。
【００５０】
これにより、音だけでトナー残量を検知するよりも、ひずみ量によるトナー残量検知を加えることでより精度の高いトナー残検知が可能となった。なお本実施例ではひずみゲージ２１０を貼付したが、攪拌部材にひずみゲージ２１０を一体的に形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  感光体ドラム、２  帯電ローラ、３  レーザー光学装置、
３０  プロセスカートリッジ、５０  現像装置、８０  感光体ユニット、
１００  トナー容器、１０２  マイクロフォン、１０３  攪拌部材、
１０４  トナー容器壁、１０７  トナー容器壁凹凸部、１０８  搬送シート部、
１０９  攪拌軸、１５０  トナー供給口、２００  現像室、２１０  ひずみゲージ
【図１１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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