(57)【要約】【課題】撹拌手段の動作に伴う現像剤検知手段の誤検出を防止することである。【解決手段】残量検知センサ１６の検知面の一端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが接触した時刻ｔ１のとき、検出面の圧電素子から「トナー有り」に対応する電圧値が出力される。時刻ｔ１から摺接時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２のとき、残量検知センサ１４の検知面の他端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが離脱する。摺接時間Ｔ１が出力反転時間Ｔ０より短い時間であることにより、圧電素子から「トナー無し」に対応する電圧値が出力反転時間Ｔ０内に出力され、時刻ｔ１から出力反転時間Ｔ０が経過した時刻ｔ３のとき、残量検知センサ１６は「トナー有り」ではなく「トナー無し」と検出する。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する収納容器と、検知面が前記収納容器の内部に指向するように前記収納容器の壁面に取り付けられて現像剤の有無を示す出力信号を出力する現像剤検知手段と、先端部が前記現像剤検知手段の検知面を含む前記収納容器の内壁面に摺接しつつ移動して前記収納容器内の現像剤を攪拌する攪拌手段と、を備えた画像形成装置において、
前記現像剤検知手段から出力される出力信号の立上り時間Ｔ０と、前記攪拌手段の先端部が前記現像剤検知手段の検知面を覆う時間Ｔ１との関係が、
Ｔ０＞Ｔ１
となるように前記攪拌部材の移動速度を制御する制御手段を備えたこと、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像剤を収納する収納容器と、検知面が前記収納容器の内部に指向するように前記収納容器の壁面に取り付けられて現像剤の有無を示す出力信号を出力する現像剤検知手段と、先端部が前記現像剤検知手段の検知面を含む前記収納容器の内壁面に摺接しつつ回転して前記収納容器内の現像剤を攪拌する回転攪拌手段と、を備えた画像形成装置において、
前記現像剤検知手段から出力される出力信号の立上り時間Ｔ０と、前記回転攪拌手段の先端部が前記現像剤検知手段の検知面を覆う時間Ｔ１との関係が、
Ｔ０＞Ｔ１
となるように前記回転攪拌部材の回転速度を制御する制御手段を備えたこと、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、
前記制御手段による前記回転撹拌部材の速度制御は複数の回転速度パターンを有し、
該複数の回転速度パターンの少なくとも一つの回転速度は、
Ｔ０＞Ｔ１
を満たすように速度制御すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
前記現像剤検知手段による収納容器内の現像剤の残量検知が行われるときに、前記制御手段による前記回転撹拌部材の回転速度が
Ｔ０＞Ｔ１
を満たすよう速度制御すること、
を特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に係り、詳しくは、現像剤（以下、トナーという。）の残量検知方法の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置には、静電潜像をトナーを用いて現像してトナー画像として可視化するための現像装置が設けられており、この現像装置にトナーを補給するためのトナー補給装置が備えられている。
トナー補給装置は、直接供給又はトナーボトルから供給されたトナーをトナー収納容器であるホッパー内に一時的に貯蔵し、このホッパーを経由して現像装置に供給する。
【０００３】
画像形成装置の使用初期やトナーが新たに補給された場合には、トナーは画像形成を行うための十分な帯電量を有していないため、形成される画像の濃度が不均一となり画質の低下の原因となる。
【０００４】
そこで、現像剤の帯電量を速やかに所定量にする方法として、読み取り／書き込み可能な不揮発性記憶手段に総印刷枚数とトナーの残量検知信号の有無とを記憶させ、不揮発性記憶手段に記憶された情報によってポッパー内の撹拌機構の作動条件を変化させる電子写真画像形成装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９００７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ホッパー内のトナーの有無はホッパーの壁面に取り付けられた現像剤検知手段によって検知される。現像剤検知手段は、その検知面がホッパーの内部に指向してトナーに接するように取り付けられている。
一方、ホッパー内には、トナーの滞留を防止するために、周期的又は適当なタイミングでホッパー内のトナーを攪拌する攪拌手段が設けられている。
攪拌手段の多くは、ホッパー内で回転する回転式を採用しており、先端に可撓性を有するフレキシブル部材が設けられた攪拌ロッドを回転させる機構で構成されている。フレキシブル部材は、ホッパーの内壁面に摺接しつつ回転移動して内壁面に付着したトナーを払拭するブレードとして機能する。
以上の構成において問題となるのは、現像剤検知手段の検知面に攪拌手段の回転に伴ってフレキシブル部材が摺接し、この摺接時にフレキシブル部材が検知面を覆うことに起因してトナー残量の誤検知が発生する可能性があるという点である。
すなわち、トナーは撹拌されながら現像装置に搬送されているため、ホッパー内のトナー残量の水位は撹拌されることによって上下動を繰返しながら低下している。このため、トナー残量の有無を判定する検知面付近の場合、本来トナー無しを検知しなくてはならない場合であるにもかかわらずトナー有りと検知し、逆に本来トナー無しを検知しなくも良いにもかかわらずトナー無しと検出するというトナーの有無が頻繁に繰り返されるような検出動作を行うことがある。即ち、現像剤検知手段の出力信号にチャタリングが発生することになる。また、トナー無しが検知されることが実際のトナー残量に比べて遅れて検知されることがある。
以上のような誤検知動作は、画像形成装置の信頼性の低下を招く要因となっている。
【０００７】
本発明の課題は、撹拌手段の動作に伴う現像剤検知手段の誤検出を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、現像剤を収納する収納容器と、検知面が前記収納容器の内部に指向するように前記収納容器の壁面に取り付けられて現像剤の有無を示す出力信号を出力する現像剤検知手段と、先端部が前記現像剤検知手段の検知面を含む前記収納容器の内壁面に摺接しつつ移動して前記収納容器内の現像剤を攪拌する攪拌手段と、を備えた画像形成装置において、前記現像剤検知手段から出力される出力信号の立上り時間Ｔ０と、前記攪拌手段の先端部が前記現像剤検知手段の検知面を覆う時間Ｔ１との関係が、Ｔ０＞Ｔ１となるように前記攪拌部材の移動速度を制御する制御手段を備えたこと、を特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、現像剤を収納する収納容器と、検知面が前記収納容器の内部に指向するように前記収納容器の壁面に取り付けられて現像剤の有無を示す出力信号を出力する現像剤検知手段と、先端部が前記現像剤検知手段の検知面を含む前記収納容器の内壁面に摺接しつつ回転して前記収納容器内の現像剤を攪拌する回転攪拌手段と、を備えた画像形成装置において、前記現像剤検知手段から出力される出力信号の立上り時間Ｔ０と、前記回転攪拌手段の先端部が前記現像剤検知手段の検知面を覆う時間Ｔ１との関係が、Ｔ０＞Ｔ１となるように前記回転攪拌部材の回転速度を制御する制御手段を備えたこと、を特徴としている。
【００１０】
この請求項１又は２に記載の発明によれば、現像剤検知手段から出力される出力信号の立ち上がり時間Ｔ０と、撹拌手段又は回転撹拌手段の先端部が現像剤検知手段の検知面を覆う時間Ｔ１との関係が、Ｔ０＞Ｔ１を満たす移動速度又は回転速度に制御されることにより、現像剤の有無を検知する現像剤検知手段の誤検出を防止することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記制御手段による前記回転撹拌部材の速度制御は複数の回転速度パターンを有し、該複数の回転速度パターンの少なくとも一つの回転速度は、Ｔ０＞Ｔ１を満たすように速度制御すること、を特徴としている。
【００１２】
この請求項３に記載の発明によれば、回転撹拌部材の複数の回転速度パターンの少なくとも一つの回転速度は、Ｔ０＞Ｔ１を満たすように速度制御されることにより、Ｔ０＞Ｔ１を満たす回転速度のときには、検出手段からの誤検出を防止することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、前記現像剤検知手段による収納容器内の現像剤の残量検知が行われるときに、前記制御手段による前記回転撹拌部材の回転速度がＴ０＞Ｔ１を満たすよう速度制御すること、を特徴としている。
【００１４】
この請求項４に記載の発明によれば、予め定められた検知タイミングで、収納容器内の現像剤の残量検知が行われるとき、回転撹拌部材の回転速度はＴ０＞Ｔ１を満たすように速度制御されることにより、現像剤の有無の誤検出を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に、本発明の実施の形態１における画像形成装置１の概略構成を示す。
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１は、感光ドラム２０を備え、この感光ドラム２０の表面を帯電器２１により所定の電位に帯電し、露光手段２２により画像を露光して感光ドラム２０の表面に静電潜像を形成し、この潜像を現像器２３によりトナーを用いて現像してトナー画像として可視化し、得られたトナー画像を感光ドラム２０に搬送された紙などの記録材Ｐに転写手段２４により転写する。トナー画像の転写が終了した感光ドラム２０は、その表面に残留した転写の残りのトナーをクリーナー２５により除去した後、つぎの画像形成に供される。
【００１６】
そして、トナー画像を担持した記録材Ｐは、感光ドラム２０から定着装置２６に送られ、定着装置２６により記録材Ｐ上の未定着トナー画像が定着され、記録材Ｐ上にプリント画像が得られる。
現像装置２３は、トナー補給装置１０からトナー搬送路を経てトナーが供給されている。
【００１７】
図２に、トナー補給装置１０の縦断面概略構成図を示す。
図２に示すように、トナー補給装置１０は、トナーボトル設置部１１にトナーを搭載したトナーボトルが設置され、トナーボトル内のトナーがトナーボトル設置部１１から第１トナー搬送路１２によってトナーを収納する収納容器としてのホッパー１３に供給される。ホッパー１３に搬送されたトナーは、ホッパー１３内に備えられているトナーの撹拌を行う回転撹拌手段としての撹拌ロッド１４によって撹拌される。撹拌されたトナーは、第２トナー搬送路１５によって現像器２３へ供給される。
また、ホッパー１３内には、ホッパー１３内のトナーの有無を検知する現像剤検知手段としての残量検知センサ１６が備えられている。
【００１８】
なお、第１トナー搬送路１２及び第２トナー搬送路１５内には、搬送スクリューが備えられており、この搬送スクリューが回転することによってトナーが搬送される（図示略）。
【００１９】
撹拌ロッド１４は、トナーボトルからホッパー１３内に搬送されてきたトナーを適正な濃度と帯電量に保たせると共に、撹拌ロッド１４の先端部分に可撓性を有するＰＥＴシートなどで形成されたフレキシブル部材としてのフレキシブルブレード１４ａによって、ホッパー１３内の内壁面に摺接しつつ回転移動して、内壁面に付着したトナーを払拭すると共に残量検知センサ１６の検知面を定期的に払拭している。
撹拌ロッド１４は、撹拌ロッド軸１７に複数のギアが接続されており、ギアを介して撹拌モータＭと接続されている。この撹拌モータＭの駆動により撹拌ロッド１４が回転駆動される。
なお、撹拌モータＭに使用されるモータはブラシレスモータやステッピングモータなどが用いられることが好ましい。
【００２０】
残量検知センサ１６は、圧電素子（例えば、ピエゾ素子等。）を用いた圧電振動型センサを用いることができる。圧電振動型センサは、検知面に備えられた圧電素子と圧電素子からの出力電圧値に基づいて検出値を算出する専用ＩＣなどから構成されている（図示略）。
専用ＩＣは、掃引発振回路、波形増幅整形回路、位相検出回路、デジタル処理回路などにより構成されている。
専用ＩＣは、共振周波数近傍の周波数領域を掃引し、１掃引間に圧電素子からの入力信号が誘導性であるか容量性であるかを判別する。１掃引間に誘導性が検知されれば「トナー無し」、誘導性が検知されなければ「トナー有り」と判別を行う。更に外乱などによるチャタリングを緩和するためにデジタル処理部に判別された信号を通過させ、残量検知センサ１６としての検出値を出力する。
そのため、圧電素子からの出力電圧値が残量検知センサ１６としての検出値として出力されるまでに、現像検知手段としての残量検知センサ１６から出力される出力信号の立ち上がり時間としての出力反転時間Ｔ０を要することとなる。
更に、出力反転時間Ｔ０は、残量検知センサ１４の取付部の周囲の材質の影響を受けたり、使用する攪拌部材の材質や当接力などの影響を受けたりすることによって変化するものである。
【００２１】
トナー粒は、約１０μｍの粒径で、０．３〜０．３５ｇ／ｃｍ３程度の見かけの比重（ＪＩＳ規格による、ゆるみ密度）を有し、常に撹拌されているためクラウド状にある。残量検知センサ１６は、このクラウド状のトナー粒体が、検知面に接触したとき、又は検知面に接触していたものが離脱したときの信号に基づいて「トナー有り」又は「トナー無し」という検出値を出力する。
しかしながら、残量検知センサ１６の検知面を撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが摺接しながら通過する場合にも、残量検知センサ１６から誤ってトナー有りの信号が出力されてしまい、撹拌ロッド１４の回転周期毎に「トナー有り」の信号が誤って検出されてしまう。そのため、本実施の形態を実現するために、撹拌ロッド１４の回転速度は、残量検知センサ１６の検知面の一端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが接触し、検知面上を摺接しながら通過し、残量検知センサ１６の検知面の他端から離脱するまでの時間、即ち、撹拌手段（撹拌ロッド１４）の先端部（フレキシブルブレード１４ａの先端部）が現像検知手段（残量検知センサ１６）の検知面を覆う時間としての摺接時間Ｔ１が出力反転時間Ｔ０より短くなるよう設定する。
【００２２】
図３に、撹拌ロッド１４の制御ブロック図を示す。
図３に示すように、制御部１００からの信号に基づいて、駆動回路部３０が撹拌モータＭを駆動し、撹拌モータＭは複数のギアを介して撹拌ロッド軸１７に接続され撹拌ロッド１４が回転駆動される。また、電源供給部２００から撹拌モータＭへ電源が供給される。
そして、回転駆動された撹拌ロッド１４は、ホッパー１３内のトナーを撹拌する。
【００２３】
制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶部等から構成され、ＲＯＭや記憶部（図示略）に格納されているプログラムやデータをＲＡＭ等の位置記憶領域（図示略）に展開し、当該プログラムに基づいて画像形成装置１全体の制御や各部への指示等の各種処理を行い、画像形成装置１を動作させる。
本実施の形態を実現するため、記憶部には、撹拌モータＭの起動及び停止させるＳｔａｒｔ／Ｓｔｏｐ信号、変速時において複数の回転速度を指定するＣＬＫ信号などを記憶している。また、撹拌モータＭの複数の回転速度パターンの少なくとも一つの回転速度は、残量検知センサ１６の出力反転時間Ｔ０より摺接時間Ｔ１が短くなるよう設定されている。
トナーの残量の有無を判定する場合には、残量検知センサ１６の出力反転時間Ｔ０より摺接時間Ｔ１が短くなるよう設定された回転速度を用いて撹拌ロッド１４を回転駆動させる。
【００２４】
出力反転時間Ｔ０は、残量検知センサ１６に用いられる専用ＩＣの回路定数などの仕様によって求めることができる。
【００２５】
摺接時間Ｔ１は、撹拌ロッド１４の撹拌ロッド軸１７を中心として撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが残量検知センサ１６の検知面の一端に接触し摺接しながら他端で離脱するまでの摺接角度θと、撹拌ロッド１４の回転速度Ｎに基づいて次式（１）で求めることができる。
Ｔ１＝（θ／３６０）×（Ｎ／６０）      ［ｓ］                            ・・・（１）
θ：摺接角度［°］        Ｎ：回転速度［ｒｐｍ］
【００２６】
なお、制御部１００は、トナー補給装置１０固有の制御部であってもよく、また、画像形成装置１内の各部と相互に各種情報を送受信可能に接続されており、各部からの情報を受信し、受信した情報を判断して、判断結果である動作指示等の情報を各部に出力し、各部を統括している制御部に含まれるものでもよい。
【００２７】
駆動回路部３０は、撹拌モータＭの回転数を検出するエンコーダと制御部１００からのＣＬＫ信号による指令周波数との差を検出して撹拌モータＭの回転数を補正する駆動制御部を備えている。制御部１００からのＳｔａｒｔ／Ｓｔｏｐ信号に基づいて撹拌モータＭの起動及び停止を行い、またＣＬＫ信号に基づいて撹拌モータＭの回転数、即ち回転速度の制御を行う。
また、駆動回路３０は、撹拌モータＭ固有に備えられているものでもよく、また制御部１００に含まれるものでもよい。
【００２８】
撹拌モータＭは、駆動回路部３０からの駆動信号により起動及び停止制御、増速及び減速の速度制御が行われる。また、複数のギアを介して駆動動力をトナー補給装置１０内の撹拌ロッド軸１７に伝え、撹拌ロッド１４を回転駆動させる。
【００２９】
図４に、ホッパー１３内のトナー残量の水位がトナー残量の有無を判定する検知面以下の場合（即ち、トナー無しの場合）の残量検知センサ１６から出力される検出値のタイムチャートを示す。
図４（ａ）は、出力反転時間Ｔ０＜摺接時間Ｔ１である従来の画像形成装置の残量検知センサの検出値を示し、図４（ｂ）は、出力反転時間Ｔ０＞摺接時間Ｔ１である本発明の画像形成装置の残量検知センサの検出値を示す。
【００３０】
従来との比較のため、まず、従来の画像形成装置の例を説明する。
図４（ａ）に示すように、残量検知センサ１６の検知面の一端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが接触した時刻ｔ１のとき、検出面の圧電素子から「トナー有り」に対応する電圧値が出力される。
検出面の圧電素子からの電圧値に基づいて、残量検知センサ１６内の専用ＩＣは検出面からの電圧値の処理が行われ始める。
【００３１】
時刻ｔ１から出力反転時間Ｔ０が経過した時刻ｔ３のとき、残量検知センサ１６から「トナー有り」の検出値が検出される。
【００３２】
残量検知センサ１６の検知面の他端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが離脱した時刻ｔ４のとき（時刻ｔ１から摺接時間Ｔ１経過後）、検出面の圧電素子から「トナー無し」に対応する電圧値が出力される。
検出面の圧電素子からの電圧値に基づいて、残量検知センサ１６内の専用ＩＣは検出面からの電圧値の処理が行われ始める。
【００３３】
時刻ｔ３から出力反転時間Ｔ０が経過したｔ５のとき、残量検知センサ１６から「トナー無し」の検出値が検出される。
【００３４】
次に、本発明に係る画像形成装置において説明する。
図４（ｂ）に示すように、残量検知センサ１６の検知面の一端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが接触した時刻ｔ１のとき、検出面の圧電素子から「トナー有り」に対応する電圧値が出力される。
検出面の圧電素子からの電圧値に基づいて、残量検知センサ１６内の専用ＩＣは検出面からの電圧値の処理が行われ始める。
【００３５】
本発明では、撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａは出力反転時間Ｔ０より短い摺接時間Ｔ１で検知面を摺接しながら通過する。
時刻ｔ１から摺接時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２のとき、残量検知センサ１４の検知面の他端に撹拌ロッド１４のフレキシブルブレード１４ａが離脱する。
このとき検出面の圧電素子から「トナー無し」に対応する電圧値が出力される。
【００３６】
出力反転時間Ｔ０より短い時間内で圧電素子から「トナー無し」に対応する電圧値が生じることにより、時刻ｔ１から出力反転時間Ｔ０が経過した時刻ｔ３のとき、残量検知センサ１６は「トナー有り」ではなく「トナー無し」と検出する。
【００３７】
従って、本発明では、撹拌ロッド１４の回転速度が出力反転時間Ｔ０より摺接時間Ｔ１が短くなるように設定されることによって、「トナー無し」の場合において、撹拌ロッド１４の回転周期毎に「トナー有り」と検出されることが無くなり、本来「トナー無し」を検知しなくてはならない場合であるにもかかわらず「トナー有り」と検知されることを防止することができる。また、「トナー無し」が検知されることが実際のトナー残量に比べて遅れて検知される事無く、従来のような誤検出動作を引き起こさず、画像形成装置の信頼性の低下を防止することができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１又は２に記載の発明によれば、現像剤検知手段から出力される出力信号の立ち上がり時間Ｔ０と、撹拌手段又は回転撹拌手段の先端部が現像剤検知手段の検知面を覆う時間Ｔ１との関係が、Ｔ０＞Ｔ１を満たす移動速度又は回転速度に制御されることにより、現像剤の有無を検知する現像剤検知手段の誤検出を防止することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を得られるのは勿論のこと、回転撹拌部材の複数の回転速度パターンの少なくとも一つの回転速度は、Ｔ０＞Ｔ１を満たすように速度制御されることにより、Ｔ０＞Ｔ１を満たす回転速度のときには、検出手段からの誤検出を防止することができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３と同様の効果を得られるのは勿論のこと、予め定められた検知タイミングで、収納容器内の現像剤の残量検知が行われるとき、回転撹拌部材の回転速度はＴ０＞Ｔ１を満たすように速度制御されることにより、現像剤の有無の誤検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像形成装置１の概略構成図である。
【図２】トナー補給装置１０の縦断面概略構成図である。
【図３】撹拌ロッド１４の制御ブロック図である。
【図４】残量検知センサ１６から出力される検出値のタイムチャートである。
【符号の説明】
１    画像形成装置
１０    トナー補給装置
１００    制御部
１１    トナーボトル設置部
１２    第１トナー搬送路
１３    ホッパー
１４    撹拌ロッド
１５    第２トナー搬送路
１６    残量検知センサ
２０    感光ドラム
２１    帯電器
２２    露光手段
２３    現像器
２４    転写手段
２５    クリーナー
２６    定着装置
２００    電源供給部
３０    駆動回路部
Ｍ  撹拌モータ
Ｐ    記録材
【図１】
2005043444.tif 000003
【図２】
2005043444.tif 000004
【図３】
2005043444.tif 000005
【図４】
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