(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する回転部材と、
前記回転部材の前記回転軸側に配設された第１の導電性の被検知部材と、
前記回転部材の前記先端側に配置された第２の導電性の被検知部材と、
前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、
前記第１の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第１の静電容量と、前記第２の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第２の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する回転部材と、
前記回転部材の前記回転軸側に配設された第１の導電性の被検知部材と、
前記回転部材の前記先端側に配置された第２の導電性の被検知部材と、
前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、
前記第１の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第１の静電容量と、前記第２の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第２の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する前記回転軸に設置された回転部材と、
前記回転部材に配設された導電性の被検知部材と、
前記現像ユニットの底部の外壁面近傍に配設された検知電極と、
前記被検知部材と前記検知電極との静電容量を検知し、該静電容量を電気信号に変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する第１の計測手段と、
前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する第２の計測手段と、
前記第１の計測手段で計測された時間幅又は前記第２の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、
前記判断手段が、前記第１の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が所定量未満であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第２の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断し、前記第１の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が前記所定量以上であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第１の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記被検知部材が、前記回転部材の前記回転軸の近傍及び前記回転部材の先端近傍に配設されてい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】
前記被検知部材が、前記回転部材の前記回転軸の近傍から前記回転部材の先端近傍に配設される１個の被検知部材であ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６】
前記現像ユニット内で前記回転軸を中心に回転し、前記現像剤を攪拌するための攪拌部材を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１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、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置における現像剤であるトナーの残量検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置には、トナー容器内のトナーの残量を静電容量検出装置によって検出している例がある。例えば、特許文献１に記載のトナー残量検出装置では、先端に被検出体を有する可撓性部材が攪拌部材に連結されて追従回転し、トナー内に侵入して回転する。このとき、可撓性部材と攪拌部材の連結箇所がトナー内へと侵入すると、可撓性部材全体が柔軟に変形しつつ同一箇所で連続的にトナー内へと侵入し、トナー内で同一軌道を描いて回転移動する。従って、可撓性部材先端の被検出体も、可撓性部材と同一軌道を描いて回転移動する。また、トナーが一定レベル未満まで減少して、攪拌部材との連結箇所がトナー内に侵入しなくなると、可撓性部材の先端近傍がトナー表面上を滑り、被検出体もトナー表面上を滑って移動する。ここで、トナーが一定レベル未満まで減少して、トナー表面の高さが徐々に低下すると、トナー表面上を滑って移動する被検出体の位置も徐々に低下する。つまり、トナーが一定レベル未満まで減少したときには、トナーの残量に応じて、トナー表面上を移動する被検出体の位置も低下する。
【０００３】
一方、静電容量センサは、トナー表面上を移動する被検出体との間の静電容量を検出し、この静電容量は両者間の距離に応じて変化する。そして、静電容量センサがトナー容器の下部に配置されていることから、トナーが一定レベル未満まで減少して、トナー表面上を移動する被検出体の位置が低下すると、静電容量センサと被検出体間の距離が短くなって、両者間の静電容量が大きくなる。つまり、静電容量センサと被検出体間の静電容量がトナー残量に応じて変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３７７０３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、上記のトナー残量検出装置では、以下のような課題がある。トナーが一定レベル以上満たされている場合、攪拌部材と可撓性部材の連結箇所がトナー内に侵入するため、可撓性部材及び被検出体により描かれる軌道は殆ど変化しない。つまり、トナーが一定レベル以上満たされている場合は、検出される静電容量も殆ど変化しない。よって、トナーが一定以上ある場合は、逐次正確にトナー残量を検知することはできない。
【０００６】
本発明はこのような状況でなされたもので、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。
【０００８】
（１）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸側に配設された第１の導電性の被検知部材と、前記回転部材の前記先端側に配置された第２の導電性の被検知部材と、前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、前記第１の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第１の静電容量と、前記第２の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第２の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する計測手段と、前記計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
（２）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する回転部材と、前記回転部材の前記回転軸側に配設された第１の導電性の被検知部材と、前記回転部材の前記先端側に配置された第２の導電性の被検知部材と、前記現像ユニットの外壁面近傍に配設された検知電極と、前記第１の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第１の静電容量と、前記第２の導電性の被検知部材と前記検知電極の間の第２の静電容量と、を合わせた静電容量を検知し、前記静電容量を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する計測手段と、前記計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（３）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する前記回転軸に設置された回転部材と、前記回転部材に配設された導電性の被検知部材と、前記現像ユニットの底部の外壁面近傍に配設された検知電極と、前記被検知部材と前記検知電極との静電容量を検知し、該静電容量を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された電気信号が所定の閾値を超える時間幅を計測する第１の計測手段と、前記変換手段で変換された電気信号の検知レベルを計測する第２の計測手段と、前記第１の計測手段で計測された時間幅又は前記第２の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断する判断手段と、前記判断手段が、前記第１の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が所定量未満であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第２の計測手段で計測された検知レベルに基づいて前記現像剤の量を判断し、前記第１の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量が所定量以上であると判断した場合には、前記判断手段が、前記第１の計測手段で計測された時間幅に基づいて前記現像剤の量を判断するように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１乃至実施例３の画像形成装置の構成を示す断面図
【図２】実施例１の現像ユニットの断面図
【図３】実施例１のトナー残量検知の回路図
【図４】実施例１のトナー残量検知の特性グラフ、波形、テーブルＴ
【図５】実施例１のトナー残量検知のフローチャート
【図６】実施例２のトナー残量検知の特性グラフ、テーブルＬ
【図７】実施例２のトナー残量検知のフローチャート
【図８】実施例３の現像ユニットの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。尚、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施例で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の構成に必須のものとは限らない。
【実施例１】
【００１４】
［画像形成装置の構成］
図１は本実施例の画像形成装置である“カラーレーザプリンタ”の構成図である。図１に示すカラーレーザプリンタ（以下、「本体」と称す）は、本体１０１に対して着脱可能なプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを備えている。これら４個のプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、同一構造であるものの、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像剤（以下、トナーという）による画像を形成する点で相違している。以下、特定の色の説明をする場合を除き、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略する場合がある。プロセスカートリッジ５は、現像ユニットと画像形成ユニットと廃トナーユニットの３つの構成で成り立っている。現像ユニットは、現像ローラ３、トナー補給ローラ１２、トナー容器２３、攪拌マイラ３４を有している。また、画像形成ユニットは、像担持体である感光ドラム１、帯電ローラ２を有している。廃トナーユニットは、クリーニングブレード４、廃トナー回収容器２４を有している。プロセスカートリッジ５の下方にはレーザユニット７が配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１に対して行う。感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の負極性の電位に帯電された後、レーザユニット７によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラ３によって負極性のトナーが付着されて反転現像され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像が形成される。中間転写ベルトユニットは、中間転写ベルト８、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０から構成されている。また、各感光ドラム１に対向して、中間転写ベルト８の内側に一次転写ローラ６が配設されており、バイアス印加装置（不図示）により転写バイアスが一次転写ローラ６に印加される。
【００１５】
各感光ドラム１は矢印方向に回転し、中間転写ベルト８は矢印Ａ方向に回転する。そして、一次転写ローラ６に正極性のバイアスを印加することにより、感光ドラム１Ｙ上のトナー像から順次中間転写ベルト８上に一次転写され、４色のトナー像が重なった状態で二次転写ローラ１１まで搬送される。給搬送装置は、転写材Ｐを収納する給紙カセット１３内から転写材Ｐを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された転写材Ｐを搬送する搬送ローラ対１５とを有している。そして、給搬送装置から搬送された転写材Ｐはレジストローラ対１６によって二次転写ローラ１１に搬送される。中間転写ベルト８から転写材Ｐへの転写においては、二次転写ローラ１１に正極性のバイアスを印加することにより、中間転写ベルト８上の４色のトナー像が搬送された転写材Ｐに二次転写される。トナー像転写後の転写材Ｐは、定着装置１７に搬送され、定着フィルム１８と加圧ローラ１９とによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された転写材Ｐは排紙ローラ対２０によって排出される。
【００１６】
一方、トナー像転写後に、感光ドラム１の表面に残ったトナーは、クリーニングブレード４によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー回収容器２４へと回収される。また、転写材Ｐへの二次転写後に中間転写ベルト８上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニングブレード２１によって除去され、除去されたトナーは廃トナー回収容器２２へと回収される。また、図１における制御基板８０は本体の制御を行うため基板であり、１チップマイクロコンピュータ（以後ＣＰＵと記す）４０、及びテーブルのデータ等が記憶されるＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部が搭載されている。ＣＰＵ４０は転写材Ｐの搬送に関る駆動源（不図示）やプロセスカートリッジ５の駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、更には故障検知に関する制御など、本体の動作を一括して制御する。ビデオコントローラ４２は、画像データからレーザユニット７内のレーザの発光を制御する。このビデオコントローラ４２は、不図示のコントロールパネルを介してユーザとのインターフェイスも行う。このコントロールパネルには、各色のトナー残量が棒グラフ状に表示される。
【００１７】
［現像ユニットの構成］
図２は、プロセスカートリッジ５を構成する現像ユニットと静電容量センサ基板３３１の断面図である。図２（ａ）はトナー残量が約５０％の状態を示し、図２（ｂ）はトナー残量が約１０％の状態を示している。ＹＭＣＫの各色に対応したトナー２８は、現像ユニット内に収納され攪拌マイラ３４によって攪拌される。攪拌マイラ３４は、回転軸２５に設置され回転軸２５を中心にトナー容器２３内を図中矢印方向に回転する。また、回転軸２５にはトナー残量を検知するための可撓性を有する回転部材である検知マイラ３５１が備えられている。検知マイラ３５１は、汎用のマイラフィルムを使用する。攪拌マイラ３４の厚さは１５０μｍとし、検知マイラ３５１の厚さは７５μｍとした。従って、検知マイラ３５１は、攪拌マイラ３４より反り量が大きい。検知マイラ３５１は、導電性の被検知電極３６１（被検知部材）を備えている。また、静電容量を検知するための静電容量センサ電極３２１は、トナー残量検知センサとして機能する。この静電容量センサ電極３２１は、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際にトナー容器２３の底部の外壁面近傍に配設される。静電容量センサ基板３３１には静電容量センサＩＣ３３が搭載され、銅箔パターンで静電容量センサ電極３２１と基準電極３２０が形成されている。また、静電容量センサ基板３３１には、静電容量センサＩＣ３３の周辺回路部品が搭載されている。被検知電極３６１は、静電容量センサ電極３２１から電荷を移動させるためのものである。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、検知マイラ３５１が回転するとトナー残量が多い場合、検知マイラ３５１はトナーの抵抗を受けて回転方向後側に変形し大きく撓む。このようにトナー残量が多い場合、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の遠くを通過するため、静電容量が小さく検知され、検知レベルが閾値を超える時間幅すなわち検知時間幅が短くなる。一方、図２（ｂ）のようにトナー残量が少ない場合は、検知マイラ３５１が小さく撓み静電容量センサ電極３２１の近くを通過するため、静電容量が大きく検知され上記検知時間幅も長くなる。本実施例では、この原理を使ってトナー残量の検知を行う。図２（ｃ）は、検知マイラ３５１と被検知電極３６１の位置関係を表す斜視図である。被検知電極３６１の半径方向の長さは、３０ｍｍである。検知マイラ３５１及び被検知電極３６１の回転軸２５方向の長さは、少なくとも静電容量センサ電極３２１の検知面を覆う長さであればよい。検知マイラ３５１及び被検知電極３６１の半径方向の長さは、トナー２８がない状態で先端がトナー容器２３の底面に接して撓む程度の長さが必要である。また、検知マイラ３５１は、攪拌マイラ３４より柔らかい部材であるとしたものの、材質や厚みに限定されるものではない。
【００１９】
［トナー残量検知の回路図］
図３は、トナー残量検知の回路図である。バイパスコンデンサ４６は、静電容量センサＩＣ３３のアナログ電源端子ＡＶＤＤのノイズを除去する。また、バイパスコンデンサ４７は、静電容量センサＩＣ３３のデジタル電源端子ＤＶＤＤのノイズを除去する。固定抵抗４３〜４５は、それぞれ直流（ＤＣ）５．０Ｖの電源電圧を分圧して、静電容量センサＩＣ３３のＴＨＯＮ入力端子とＴＨＯＦＦ入力端子に接続されており、ＴＨＯＮ入力端子が１．４Ｖ、ＴＨＯＦＦ入力端子が０．８Ｖとなるよう定数が設定されている。ＳＲＥＦ端子には基準電極３２０が接続されており、ＳＩＮ１端子には静電容量センサ電極３２１が接続されている。基準電極３２０は、静電容量センサ電極３２１と同じ面積の銅箔パターンである。静電容量センサＩＣ３３は、検知した静電容量を変換した電気信号であるレベルデータを、ＰＯ１出力端子及びＳＤＮ出力端子からシリアル通信ラインを介してＣＰＵ４０へ出力する。
【００２０】
［トナー残量検知の特性］
次に、図４を用いて本実施例におけるトナー残量検知特性を説明する。図４（ａ）は、トナー残量が１０％のときの静電容量センサＩＣ３３の検知レベルと時間（ｍｓｅｃ）の波形データである。ＣＰＵ４０（第１の計測手段）は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが６０以上となる時間幅を測定し、１２．５ｍｓｅｃと計測している。図４（ｂ）は、トナー残量（％）と静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが６０以上となる時間幅の特性グラフである。トナー残量が０％のときに静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが６０以上となる時間幅は、１３．７ｍｓｅｃとなる。一方でトナー残量が１００％のときに静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが６０以上となる時間幅は、８．０ｍｓｅｃとなる。図４（ｃ）は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが６０以上となる時間幅（ｍｓｅｃ）とトナー残量（％）の関係を示したテーブルＴである。このテーブルＴのデータは制御基板８０の記憶部に記憶されている。テーブル数値の間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間で求める。ここで、算出された検知レベルは、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される検知レベルも変わる。トナー残量を算出するテーブルＴの数値も同様である。
【００２１】
［トナー残量検知のフローチャート］
続いて、トナー残量検知の流れを図５のフローチャートを用いて説明する。以降の実施例におけるフローチャートも同様に、これらのフローチャートの処理はＣＰＵ４０により行われる。しかしこれに限定されず、例えば特性用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）が画像形成装置に実装されている場合には、それに何れかのステップの機能を持たせても良い。まず、ＣＰＵ４０は、攪拌マイラ３４と検知マイラ３５１を回転させる（Ｓ１０１）。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３とシリアル通信して初期値を設定し、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ４０が０．５秒間以上４０以下であると判断した場合に（Ｓ１０３、Ｙ）、ＣＰＵ４０は被検知電極３６１が無い位置での初期状態のレベルと判断する。ＣＰＵ４０は、次に静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが、６０以上となったところで（Ｓ１０４、Ｙ）、センサの信号の立ち上がりと判断し、タイマを０に設定する（Ｓ１０５）。Ｓ１０４の判断に用いる６０という値は、いわゆる立ち上がり閾値である。そして、ＣＰＵ４０は時間幅を計測するためのタイマをスタートさせる（Ｓ１０６）。ＣＰＵ４０は、次に静電容量センサＩＣの検知レベルが、５０以下となったところで（Ｓ１０７、Ｙ）、センサの信号が立ち下りと判断する（Ｓ１０８）。Ｓ１０７の判断に用いる５０という値は、いわゆる立ち下がり閾値である。そして、ＣＰＵ４０はタイマをストップさせる（Ｓ１０８）。ここで検知レベルの立ち上がりの閾値を６０として、立ち下がりの閾値を５０とした理由は、ヒステリシスを持たせノイズによる誤動作を防止するためである。次に、ＣＰＵ４０はそのタイマの値を読み込み（Ｓ１０９）、テーブルＴと照合する（Ｓ１１０）。そして、ＣＰＵ４０は照合した値に対応するトナー残量をビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ１１１）、終了する。
【００２２】
ここで検知マイラ３５１の周期は、本実施例では約１秒である。ＣＰＵ４０は、０．５秒以上４０以下でない状態が２．０秒以上経過したと判断した場合（Ｓ１０３  Ｎ、Ｓ１１４  Ｙ）、以下のように判断する。すなわち、静電容量センサＩＣ３３の故障、被検知電極３６１が検知位置に停止の状態又はＣＰＵ４０と静電容量センサＩＣ３３間の通信異常と判断する（Ｓ１１５）。この場合、ＣＰＵ４０はビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ１１５）、終了する。なお、ＣＰＵ４０が０．５秒以上４０以下にならない状態が２．０秒以上経過しないと判断した場合（Ｓ１０３  Ｎ、Ｓ１１４  Ｎ）は、ＣＰＵ４０はＳ１０３の処理を継続する。また、ＣＰＵ４０がＳ１０４で６０未満となった後２．０秒以上経過したと判断した場合には（Ｓ１０４  Ｎ、Ｓ１１３  Ｙ）、被検知電極３６１が検知できないので、ＣＰＵ４０は異常と判断してビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ１１５）、終了する。ＣＰＵ４０が、Ｓ１０４において６０未満となった後２．０秒以上経過していないと判断した場合には（Ｓ１０４  Ｎ、Ｓ１１３  Ｎ）、ＣＰＵ４０はＳ１０４の処理を継続する。ＣＰＵ４０は５０以下でなくタイマスタート後２．０秒以上経過したと判断した場合（Ｓ１０７  Ｎ、Ｓ１１２  Ｙ）、被検知電極３６１が検知位置に停滞しているか、静電容量センサＩＣ３３の異常と判断しビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ１１５）、終了する。なお、ＣＰＵ４０がタイマスタート後２．０秒以上経過していないと判断した場合には（Ｓ１１２、Ｎ）、ＣＰＵ４０はＳ１０７の処理を継続する。
【００２３】
尚、本実施例のシーケンスでは、検知レベルの絶対値で時間幅を計測する例を挙げた。しかしながら、安定した初期レベルを検知して、そのレベル＋αを閾値として、立ち上がりと立ち下りの時間を検知し、その時間幅を計測した後、テーブルＴと照合するシーケンスであってもよい。このようにして、ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３が被検知電極３６１を検知している時間幅を計測し、テーブルＴと照合することでトナー残量を逐次検知することができる。
【００２４】
本実施例によれば、前述のような構成と動作によって、次のような効果がある。まず、トナー残量が１００％から０％まで被検知電極３６１を検知している時間幅が単調増加するので、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナー残量の検知ができる。また、静電容量センサ方式は、反応速度が速いので検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。更に、検知マイラ３５１の反りは、高速で回転していてもトナー残量に応じて安定しているので逐次トナーの残量検知ができる。
【００２５】
以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。
【実施例２】
【００２６】
実施例１では、ＣＰＵ４０が、静電容量センサＩＣ３３の被検知電極３６１を検知している時間幅でトナー残量を計測した。本実施例では、実施例１の方式でトナー残量が例えば３０％以上（所定量以上）の３０％〜１００％までを計測し、その後例えば３０％未満（所定量未満）の領域において静電容量センサＩＣ３３の検知ゲイン（感度）を切り替えて、静電容量のレベルを検知する。そして、この静電容量のレベルを基にＣＰＵ４０（第２の計測手段）はトナー残量を計測する。なお、実施例１で説明した図１、図２、図３の構成は、本実施例のカラーレーザプリンタにおいても適用されるものとする。また、実施例１と同一の構成は、同一の記号を付して、詳しい説明は省略する。
【００２７】
［トナー残量検知の特性］
次に、図６を用いて本実施例におけるトナー残量検知の特性を説明する。図６（ａ）は、トナー残量（％）と静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの特性グラフである。トナー残量が多いときは、検知マイラ３５１がトナー２８の抵抗を受け大きく反り、被検知電極３６１が静電容量センサ電極３２１の遠くを通過するため、被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１間の静電容量が小さくなる。一方トナー２８が少ないときは、被検知電極３６１が静電容量センサ電極３２１の近くを通過するため、被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１間の静電容量が大きくなる。
【００２８】
図６（ｂ）は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルとトナー残量（％）の関係を示したテーブルＬである。このテーブルＬのデータは制御基板８０の記憶部に記憶されている。なお、このテーブルＬの静電容量センサＩＣ３３の感度と実施例１におけるテーブルＴの静電容量センサＩＣ３３の感度とは異なるものとする。例えば、テーブルＬにおけるトナー残量１０％に対応する静電容量センサＩＣ３３の検知レベルは１９０であるが、テーブルＴにおけるトナー残量１０％に対応する静電容量センサＩＣ３３の検知レベルは約８０であって異なる値になっている。テーブル数値の間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間により求める。ここで、算出された検知レベルは、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される検知レベルも変わる。トナー残量を算出するテーブルＬの数値も同様である。
【００２９】
［トナー残量検知のフローチャート］
続いて、本実施例におけるトナー残量が３０％未満となった後のトナー残量検知の流れを図７のフローチャートを用いて説明する。なお、検知マイラ３５１の周期は、本実施例でも、実施例１と同様に約１秒で１回転である。図７のＳ２０１とＳ２０２の処理は、図５のＳ１０１とＳ１０２の処理と同じであるので説明を省略する。ＣＰＵ４０は、０．５秒間以上検知レベルが１６５以下と判断した場合、被検知電極３６１が無い位置の初期状態のレベルと判断し、その間の平均値を初期値として記憶する（Ｓ２０３  Ｙ、Ｓ２０４）。ＣＰＵ４０は、０．５秒以上検知レベルが１６５以下でなく、２．０秒以上経過したと判断した場合（Ｓ２０３  Ｎ、Ｓ２１４  Ｙ）、次のように判断する。すなわち、ＣＰＵ４０は静電容量センサＩＣ３３、ＣＰＵ４０、検知マイラ３５１のいずれかの異常と判断し、ビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ２１５）、終了する。なお、ＣＰＵ４０は静電容量検知レベルの読み取り開始から２．０秒以上経過しないと判断した場合には（Ｓ２１４、Ｎ）、ＣＰＵ４０はＳ２０３の処理を継続する。
【００３０】
次に被検知電極３６１が検知位置に到達したことを検知するために、ＣＰＵ４０は、検知レベルが［初期値］＋１０以上になるかモニタする（Ｓ２０５）。ＣＰＵ４０は検知レベルが［初期値］＋１０以上とならず、［初期値］±９を２．０秒以上継続したと判断した場合（Ｓ２１３、Ｙ）には、検知マイラ３５１もしくは、被検知電極３６１の異常と判断し、ビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ２１５）、終了する。なお、ＣＰＵ４０は検知レベルが［初期値］±９を２．０秒以上継続しないと判断した場合（Ｓ２１３、Ｎ）には、Ｓ２０５の処理を継続する。ＣＰＵ４０は、モニタ中に検知レベルが［初期値］＋１０以上になったと判断した場合（Ｓ２０５、Ｙ）には、被検知電極３６１が検知位置に到達したと判断し、連続読み取りを開始して読み取った検知レベルの値を記憶する（Ｓ２０６）。そして、ＣＰＵ４０は検知レベルが［初期値］＋１０以上を８ｍｓｅｃ間継続したと判断した場合には（Ｓ２０７、Ｙ）、正常な値と判断し最大値を記憶する（Ｓ２０８）。なお、ＣＰＵ４０は検知レベルが［初期値］＋１０以上を８ｍｓｅｃ継続しないと判断した場合には、Ｓ２０５の処理を継続する。ＣＰＵ４０は最大値のデータが１０データ分となっていないと判断した場合（Ｓ２０９、Ｎ）には、Ｓ２０５の処理へ戻る（Ｓ２０９）。
【００３１】
ＣＰＵ４０は、最大値のデータが１０データ分取れていれば（Ｓ２０９、Ｙ）、その最大値の１０データ分の平均値（トナー残量検知値）を算出し（Ｓ２１０）、テーブルＬと照合する（Ｓ２１１）。ＣＰＵ４０は、テーブル数値の間のトナー残量を既知トナー残量の線形補間により求める。その後、ＣＰＵ４０は、照合したトナー残量をビデオコントローラ４２へ報知し（Ｓ２１２）、終了する。
【００３２】
本実施例によれば、上記のような構成と動作によって、次のような効果がある。まず、静電容量センサ方式は、反応速度が速いので検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。また、攪拌マイラ３４の反りは、高速で回転していてもトナー残量に応じて安定しているのでトナー残量の検知ができる。更に実施例１での静電容量が変化するタイミングの時間幅検知のシーケンスと本実施例での静電容量のレベル検知のシーケンスを組み合わせることにより、様々な構成のプロセスカートリッジに対応できる。なお、静電容量のレベル検知のシーケンスのみで０％〜１００％のトナー残量を検知してもよい。
【００３３】
以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。
【実施例３】
【００３４】
実施例１、２では、被検知電極３６１が１個の検知マイラ３５１を備えたプロセスカートリッジ５を例に挙げた。本実施例では、被検知電極３６１を分割する例を挙げる。本実施例のカラーレーザプリンタについては、実施例１、２で説明した図１、図２〜図７の構成及びフローチャートが適用されるものとする。また、実施例１、２と同一の構成は、同一の記号を付して、詳しい説明は省略する。
【００３５】
図８は、本実施例におけるプロセスカートリッジ５を構成する現像ユニットと静電容量センサ基板３３１の断面図である。図８（ａ）は、トナー残量が約５０％の状態を示し、図８（ｂ）は、トナー残量が約１０％の状態を示している。被検知電極３６１は、被検知電極３６１ａと被検知電極３６１ｂの２枚に分かれており、被検知電極３６１ａは回転軸２５近傍に、被検知電極３６１ｂは検知マイラ３５１の先端近傍に配置されている。被検知電極３６１ａの回転軸２５側の端部から被検知電極３６１ｂの検知マイラ３５１の先端側の端部までの長さは、実施例１、２における被検知電極３６１の長さと同じで３０ｍｍである（図８（ｃ））。このような構成にすることにより、被検知電極３６１ａと被検知電極３６１ｂを合わせた静電容量を検知することになるので、検知レベルの最大値は下がるものの、静電容量センサＩＣ３３の感度が確保できる場合には適用可能である。
【００３６】
本実施例によれば、前述のような構成と動作によって、次のような効果がある。被検知電極３６１の面積が小さくなり、その分のコストが下がる。また、実施例１、２のように大きな被検知電極３６１にしたときに検知マイラ３５１が被検知電極３６１の腰によって反り量が妨げられるような場合において、本実施例の被検知電極３６１ａ、３６１ｂを採用することで十分な反り量を確保することができる。尚、実施例１と実施例３においては、理解し易いように１回の検知でテーブルＴを参照する例を示した。しかし、複数回のデータを平均化した後に、それぞれのテーブルＴを参照するような制御にすると、更に検知精度をあげることが期待できる。
【００３７】
また、実施例１乃至実施例３においては、現像ユニットが一体構成の例を挙げた。しかし、現像ローラとトナー容器が別体となった補給系のトナー容器においても、トナー容器の内部に被検知電極と検知マイラを設けることにより、本発明が適用可能である。
【００３８】
以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。
【符号の説明】
【００３９】
２８      トナー
４０      ＣＰＵ
３２１    静電容量センサ電極
３５１    検知マイラ
３６１    被検知電極
【図１】
0005777368.tif 000002
【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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