(57)【要約】【課題】トナー量の正確なセンシングを行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】回転軸を中心として周方向に回転する複数の現像器を備える回転ドラム型現像装置と、上記複数の現像器はそれぞれ異なった色の現像剤を有し、各現像器に、第１の光源入射窓と、第１の光源出射窓と、第１の光源入射窓より入射した光を内部に導くと共にトナー量検知領域を介して上記第１の光源出射窓に導く第１の導光路とを備えたトナー量検知ユニットとを備え、上記回転ドラム型現像装置の回転とは独立して固定される発光部と受光部を備えるセンサーと、上記トナー量検知ユニットを構成する第１の光源入射窓又は第１の光源出射窓の少なくとも一方に発光部より出力された光を所定量カットするフィルタを備えた画像形成装置を提供する。【選択図】図７
2007286285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として周方向に回転する複数の現像器を備える回転ドラム型現像装置と、    上記複数の現像器はそれぞれ異なった色の現像剤を有し、各現像器に、第１の光源入射窓と、第１の光源出射窓と、第１の光源入射窓より入射した光を内部に導くと共にトナー量検知領域を介して上記第１の光源出射窓に導く第１の導光路とを備えたトナー量検知ユニットとを備え、
上記回転ドラム型現像装置の回転とは独立して固定される発光部と受光部を備えるセンサーと、
上記トナー量検知ユニットを構成する第１の光源入射窓又は第１の光源出射窓の少なくとも一方に発光部より出力された光を所定量カットするフィルタを備えた画像形成装置。
【請求項２】
上記複数の現像器として、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの現像剤をそれぞれ有する現像器を備え、上記フィルターをブラックの現像器には備えないことを特徴とする請求項１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、デジタル複写機、プリンタなどの画像形成装置に関し、詳しくは、光学的にトナー量を検知する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、現像器を有し画像形成を行う画像形成部と、画像形成部で形成された画像を用紙に定着する定着部と、画像形成部に用紙を給紙する給紙部と、用紙を排出する排出部とを有する。このような画像形成装置では、画像形成部で給紙部から給紙された用紙に画像が形成され、定着部で画像が用紙に定着される。その後、排出部から用紙が排出される。ここで、現像器内の現像剤の量を光学式センサによって検出し、現像剤の量が少なくなると、操作者に現像剤補充を指示する画像形成装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、このように光学式センサを用いて現像剤の残量を調べる画像形成装置であって、それぞれ異なった色の現像剤を内部に有する複数の現像器が一つの軸の周りを回転する（回転現像方式）ようにした画像形成装置も存在する。
【特許文献１】特開平７−６４３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転現像方式であって、光学式センサによって現像剤残量を検出する画像形成装置においては、図８に示すように現像剤の色ごとに透過光波長に対応する透過率が異なるために、閾値や透過光波長の設定によって光学式センサは誤って検出する可能性がある。ここで、図８のＣはシアンのトナーの透過光波長に対する透過率を示し、Ｍはマゼンダのトナーの透過光波長に対する透過率を示し、Ｙはイエローのトナーの透過光波長に対する透過率を示している。
【０００５】
本発明の課題は、一つの光学式センサによってそれぞれ現像剤の色が異なった現像器の現像剤の量を検出する場合に誤って検出するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち請求項1における画像形成装置においては、回転軸を中心として周方向に回転する複数の現像器を備える回転ドラム型現像装置と、複数の現像器はそれぞれ異なった色の現像剤を有し、各現像器に、第１の光源入射窓と、第１の光源出射窓と、第１の光源入射窓より入射した光を内部に導くと共にトナー量検知領域を介して第１の光源出射窓に導く第１の導光路とを備えたトナー量検知ユニットとを備え、回転ドラム型現像装置の回転とは独立して固定される発光部と受光部を備えるセンサーと、トナー量検知ユニットを構成する第１の光源入射窓又は第１の光源出射窓の少なくとも一方に、発光部より出力された光を所定量カットするフィルタを備える。
【０００７】
この構成では、１つのセンサーを利用して、異なった色の現像剤を有する複数の現像器のトナー量検知を、異なった色の現像剤の透過光量の差を無くし、一定の検知レベルに保つことができるためトナー量の正確な検知を行うことができる。
【０００８】
また、複数の現像器として、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの現像剤をそれぞれ有する現像器を備え、フィルターをブラックの現像器には備えないことを特徴とする。
【０００９】
これにより、透過率の一番低いブラックの現像剤を基準に他の現像器のフィルターを調整でき、一層正確なトナー量の検知が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
フィルタを利用して、発光部、受光部を備える１つのセンサの受光量を、それぞれ現像剤の色が異なった現像器においても一定のレベルに保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１２】
以下、本発明に係る画像形成装置１０１について説明する。
【００１３】
図１は、画像形成装置１０１の概略模式図である。ただし、本発明に直接には関係しない各部の詳細は省略している。上記画像形成装置１０１は、具体的にはデジタル複写機やプリンタが該当し、ここではカラープリンタを例にとって説明する。
【００１４】
まず、画像形成装置１０１における画像形成処理について説明する。画像形成装置１０１に電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着装置１０８における加熱ローラ１０８ａの温度がセンシングされる。各種初期化が完了し、加熱ローラ１０８ａの温度が所定値以上に上昇することで、画像形成装置１０１における画像形成処理が可能になる。
【００１５】
このような状態で、図示しないコンピュータ等から画像データが入力されると、まず、帯電ローラ１０９によって、感光体ドラム１０２が帯電される。感光ドラム１０２が帯電されると、上記画像データに基づいて、レーザユニット１０４が感光ドラム１０２上に潜像を形成する。なお、上記レーザユニット１０４には、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等が備えられており、上記レーザ光源より発せられたレーザは、回転駆動するポリゴンミラーにより反射させられることで、感光ドラム１０２を軸方向（図1の紙面に対して垂直方向）に走査する。なお、レーザユニット１０４の位置に応じて、反射ミラー１１０によりレーザが屈曲される。
【００１６】
上記レーザユニット１０４により、感光体ドラム１０２上に潜像が形成されると、回転ドラム型現像器（ロータリー現像器）１０３が、図１に対して垂直方向に構成される回転軸１０３ａを中心として周方向１０３ｂに回転させられ、対応する色のトナーが格納された現像ユニット１１１が感光ドラム１０２の対向位置に配置される。この状態で、感光ドラム１０２上の潜像が、現像ユニットが格納するトナーにより現像され、中間転写ベルト１０７に転写される。なお、回転ドラム型現像器１０３は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーをそれぞれ格納する４つの現像ユニット１１１（Ｙ）、(Ｃ)、(Ｍ)、(Ｋ)を有しており、これら現像ユニット１１１のうち、イエローに対応する現像ユニット１１１（Ｙ）の一例を図２に示す。４つの現像ユニット１１１は、トナー供給時の開口ユニット２０１の位置が異なる点、及び後述する光量基準ユニットを備える以外は、ほぼ同様の構成を有している。上記中間転写ベルト１０７への転写を上記各色毎に繰り返すことにより、当該中間転写ベルト上にフルカラー画像が形成される。
【００１７】
一方で、給紙部１１４を介して給紙カセット１１３より取り出された用紙は、搬送路１１５よりレジストローラ対１１６に搬送される。その後、用紙はレジストローラ対１１６より中間転写ベルト１０７に、中間転写ベルト１０７上の現像画像にタイミングを合わせて搬送され、二次転写ローラ１１７に案内される。
【００１８】
二次転写ローラ１１７は、中間転写ベルト１０７に当接して構成されており、二次転写ローラ１１７に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト１０７上に形成された現像画像が用紙に転写される。
【００１９】
現像画像が転写された用紙は搬送路１１８を介して定着装置１０８に案内され、現像画像は、加熱ローラ１０８ａ及び加圧ローラ１０８ｂによって用紙に定着される。この後、用紙は、排出部１１９に排出される。
【００２０】
以上が、画像形成装置１０１の画像形成における主な処理である。
【００２１】
上記画像形成処理により現像ユニット１１１内のトナーが減少すると、当該現像ユニットへのトナー補給処理が行われる。
【００２２】
続いて、現像ユニット１１１内のトナー量の減少の検知について以下に説明する。
【００２３】
図３Ａに、回転ドラム型現像器１０３の回転軸１０３ａ方向から見た側面図（ただし回転ラックを除く）を示す。回転ドラム型現像器１０３は、4つの現像ユニット１１１（Ｙ
）、(Ｃ)、(Ｍ)、(Ｋ)を、回転軸１０３ａを中心として周方向に連接させて構成される。各現像ユニット１１１それぞれには、光源入射窓２０５及び光源出射窓２０６が備えられている。そして、光源入射窓２０５及び光源出射窓２０６と、さらに現像ユニット１１１内に構成された後述する導光路とで、トナー量検知ユニットを構成する。
【００２４】
上記４つの現像ユニット１１１を、回転ドラム型現像器１０３の外枠を構成する回転ラック３０２に1つずつ例えば挿入することで回転ドラム現像器１０３として機能する。回
転ラック３０２は、画像形成装置１０１内部に固定された図示しない支持体により、回転軸１０３ａを回動可能に担持されており、当該回転ラック３０２が回転することにより、内部の現像ユニット１１１が回転軸１０３ａを中心に回転する。
【００２５】
さて、上記回転ドラム型現像器１０３に現像ユニット１１１が設置された状態では、図３Ｂに示すように、例えば現像ユニット１１１（Ｙ）の現像位置において、現像ユニット１１１（Ｙ）のドラム３０３が感光体ドラム１０２に接することにより、感光体ドラム１０２の潜像がイエロートナーで現像される。
【００２６】
ここで上記現像位置においては光源入射窓２０５及び光源出射窓２０６と対向する位置に、回転ドラム型現像器１０３の回転とは独立して固定されるセンサー３０１が配置されている。図３Ｂの視点Ｘから上記センサー３０１及び回転ドラム型現像器１０３を見た際の回転ドラム型現像器１０３の断面図を図４Ａに示す。
【００２７】
現像位置においては、センサー３０１を構成する発光部４０１から発せられた光が、トナー量検知ユニットを構成する導光路４０３を介して受光部４０２により受光される。この際に、２つの導光路４０３の隙間となるトナー量検知領域４０４にトナーが存在すれば、光が減衰して受光部４０２により受光される。光の減衰はトナー量の増加に応じて大きくなり、当該トナー量検知領域４０４がトナーで満たされている場合には、受光部４０２による受光がほぼゼロとなる。つまり、受光量が大きくなるほど、トナー量が減少していることを意味する。
【００２８】
以上の構造により、トナー量減少の検知が行われる。なお、イエローについてのみ説明を行ったが、他の色であっても同様である。
【００２９】
さてここで、センサー３０１を構成する発光部４０１及び受光部４０２の特性のばらつきが大きいため、トナー量の正確な検知ができなかったり、或いは経時劣化によって発光部４０１の発光量が減少してしまうと受光部４０２における受光量が減少するため、トナー減少時であってもその減少を検知できない。
【００３０】
そこで、図３Ａ、Ｂに示すように、現像ユニット１１１のうちの少なくとも１つの現像ユニット（ここではイエローに対応する現像ユニット１１１（Ｙ)とする)には、さらに、もう一つの光源入射窓２０７と光源出射窓２０８とを備えている。
【００３１】
上記光源入射窓２０７と光源出射窓２０８と、さらに導光路４０５とで構成される光量基準ユニットを図４Ｂに示す。光量基準ユニットは、発光部４０１からの光を光源入射窓２０７にて受光し、導光路４０５を構成するプリズムを介して直接光源出射窓２０８より出射する。つまり光量基準ユニットの導光路においては、トナー量検知領域４０４が存在せず、即ち発光部４０１からの光は直接受光部４０２導かれて受光される。
【００３２】
さて、続いて上記光量基準ユニットを備えた画像形成装置１０１において、発光部４０１及び受光部４０２を初期化する処理について説明する。
【００３３】
上記光量基準ユニットが備えられた画像形成装置１０１では、電源停止時には、図５に示すように、感光体ドラム１０２と回転ドラム型現像器１０３との間に隙間５０１を設けた状態（接さない状態）、かつ、上記光量基準ユニットの光源入射窓２０７及び光源出射窓２０８が、センサー３０１に対向する位置、即ちホームポジションにて回転ドラム型現像器１０３が停止する。
【００３４】
そして、上記ホームポジションにて画像形成装置１０１に電源が投入されると、図６Ａに示した発光部制御基盤６０１に設けられたＣＰＵ（Central Processing Unit）内のPWM６０３（パルス幅変調方式による送信回路）を介して発光部４０１から所定量の発光を行う。当該発光は、上記光量基準ユニットの光源入射窓２０７、導光路４０５（プリズム）、光源出射窓２０８を介して、図６Ｂに示した受光部制御基盤６０５に接続される受光部４０２にて受光される。そして、当該受光により生じた信号は必要に応じて増幅され、Ａ／Ｄ回路６０４を介してＣＰＵ６０２に入力される。なお、図６Ａ、ＢにおけるＣＰＵ６０２は同一のものを利用可能である。
【００３５】
上記構成により、ＣＰＵ６０２は、発光量に対する受光量を検知することができる。そして、受光量と所定の閾値とを比較することで、当該閾値以上、あるいは所定の範囲になるように、発光量を調整（補正）する。
【００３６】
以上の処理により、センサー３０１は、電源投入時に光量基準ユニットを利用して、発光部４０１及び受光部４０２の特性のばらつき、及び経時劣化による発光量の低下を吸収し、発光・受光量を安定化することができる。
【００３７】
以後、トナー量の検知処理は、補正後の発光部４０１を介して行われるため、特性のばらつき及び経時劣化による発光量の低下の無いセンシングを行うことができる。
【００３８】
しかしながら、センサー３０１における、発光・受光量を安定化できても、図８に示すように現像剤の色ごとに透過光波長に対応する透過率が異なるために、閾値が極端に異なる設定にしなければならず、各トナーごとにトナー量を誤って検出する可能性がある。ここで、図８のＣはシアンのトナーの透過光波長に対する透過率を示し、Ｍはマゼンダのトナーの透過光波長に対する透過率を示し、Ｙはイエローのトナーの透過光波長に対する透過率を示している。
【００３９】
これに対し、本願発明の画像形成装置１０１では、上記光量基準ユニットにおける光源入射窓２０５又は光源出射窓２０６の少なくとも一方に、発光部４０１より出力された光を所定量カットするニュートラルデンシティフィルタ（ＮＤフィルタ）７０１を備える構成とする（図７）。当該ＮＤフィルタがカットする所定の光量は、各トナーによる発光部４０１の発光波長において、トナー量検知領域４０４にトナーが存在する状態で、光が減衰して受光部４０２により受光され光の量を略一致するものを利用する。また、光源入射窓２０５と光源出射窓２０６の片方あるいは、双方にＮＤフィルタを設けることができるが、いずれの場合も、上記受光される光の量を略一致する透過率となるようにＮＤフィルタを調整する。
【００４０】
図８において、発光部４０１の発光波長が７６０ｎｍの光源を使用すると、トナー量検知領域４０４にトナーが存在する状態で、ブラックは透過率はほぼ０％であり、マゼンタは８３％、イエローは８５％、シアンは４５％となる。この特性のトナーを使用して、実際の現像ユニットにおいて、ブラックの現像ユニットにはＮＤフィルタを使用せず、マゼンタの現像ユニットにはＯ．Ｄ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ）１．１、イエローの現像ユニットにはＯ．Ｄ１．２、シアンの現像ユニットにはＯ．Ｄ０．５のＮＤフィルターを使用することにより各トナーにおいてほぼ同一のセンサ出力が得られるようになる。
【００４１】
これにより、発光部、受光部を備える１つのセンサの受光量を、それぞれ現像剤の色が異なった現像器においても一定のレベルに保つことができる。
【００４２】
また、ブラックの現像ユニットにはＮＤフィルターを使用せず、ブラックの現像ユニットを基準として他の色のトナーの現像ユニットを調整することにより、透過率の一番低いブラックの現像剤を基準に他の現像器のフィルターを調整でき、一層正確なトナー量の検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略模式図。
【図２】現像ユニットの一例を示す図。
【図３】回転ドラム型現像器の回転軸方向から見た側面図。
【図４】トナー量検知ユニット及び光量基準ユニットを示す概略図。
【図５】ホームポジションにおけるセンサー及び光量基準ユニットの位置を示す側面図。
【図６】発光部制御基板及び受光部制御基板を示す回路図。
【図７】ＮＤフィルタの設置位置の一例を示す図。
【図８】各色トナーの透過率と透過光波長を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１０１  画像形成装置
１０２  感光体ドラム
１０３  回転ドラム型現像器
１０３ａ  中心軸
１０３ｂ  周方向
１０４  レーザユニット
１０５  トナー収容部段
１０６  トナー供給ユニット
１０７  中間転写ベルト
１０８  定着装置
１０９  帯電ローラ
１１０  反射ミラー
１１１  現像ユニット
１１３  給紙カセット
１１４  給紙部
１１５  搬送路
１１６  レジストローラ対
１１７  二次転写ローラ
２００  回転軸方向
２０１  開口ユニット
２０１ａ  開口部
２０５  第一の光源入射窓
２０６  第一の光源出射窓
２０７  第二の光源入射窓
２０８  第二の光源出射窓
３０１  センサー
３０２  回転ラック
４０１  発光部
４０２  受光部
４０３  第一の導光路
４０４  トナー量検知領域
４０５  プリズム（第二の導光路を構成）
６０１  発光部制御基盤
６０２  ＣＰＵ
６０３  ＰＷＭ回路
６０４  Ａ／Ｄ回路
６０５  受光部制御基盤
７０１  ＮＤフィルタ
【図１】
2007286285.tif 000003
【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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