JP2001066868A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー量検出手段の光軸調整が不要であると
共に、現像器を公転するときに現像器の姿勢を保持する
必要がなく、回転保持器の構成を簡素化することによっ
て装置の小型化を図ることができ、しかも、正確に現像
器内のトナー量を検知することのできる画像形成装置を
提供する。 【解決手段】 各現像器２１ｙ、２１ｍ、２１及び２１
ｋに設けられ、それぞれの内部に収容されているトナー
の挙動を現しめる検出部と、公転する現像器２１ｙ、２
１ｍ、２１及び２１ｋの前記検出部に近接して配置され
た検出器２９と、検出器２９が出力する検出結果の履歴
を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された検出
結果の履歴から各現像器２１ｙ、２１ｍ、２１及び２１
ｋに収容されている前記トナーのそれぞれの量を算出す
る演算手段とを備えた画像形成装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等を用いた複写機、プリンタなどの画像形成
装置に関し、特に複数色の現像剤を用いて多色画像を得
ることのできるカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの性能向
上は著しく、また、カラースキャナ、カラー電子スチル
カメラ、カメラ付きデジタルビデオレコーダなどのカラ
ー画像取り込み装置の普及も急速に進んでいる。このよ
うな状況の中、単色画像だけでなく従来困難であったカ
ラー画像の作成や編集を、誰もが容易に行なうことがで
きるようになってきている。さらに、オフィスなどで作
成する書類やプレゼンテーション資料のカラー化も急速
に進み、カラー複写機やカラープリンタの高画質化及び
高速化がいっそう望まれている。カラープリンタやカラ
ー複写機の印写方式に関しては、数多くの発明、提案が
なされているが、現在、印写の高速性、高画質性、普通
紙対応などで優れていると言われているものに電子写真
印写方式がある。電子写真印写方式は、帯電、露光、現
像の各工程によって像担持体（感光体）上に可視画像
（トナー像）を形成し、そのトナー像を記録材上に転写
し、定着手段によって溶融固着することにより印写を行
なう方式である。この方式を用いれば、複数色の現像剤
（トナー）をそれぞれ収容する複数の現像器を備え、記
録材上に複数色を重ねて転写することにより、フルカラ
ーあるいはマルチカラーの多色印写を行なうこともでき
る。

【０００３】図１７に、電子写真印写方式を用いたカラ
ー画像形成装置の代表的な装置構成を概略的に示す。図
１７に示すカラー画像形成装置は、転写ベルト、感光体
ドラム及び回転保持体に保持された複数の現像器からな
り、各現像器は必要に応じて所定の位置に回転移動する
ように構成されている。

【０００４】以下に、図１７を用いてカラー画像形成装
置の印写動作について説明する。図１７に示すように、
像担持体である感光体ドラム１４１は、帯電器１４２に
よって均一に帯電され、光学ユニット１４３から照射さ
れるレーザ光１４４によって静電潜像が形成される。イ
エロー、マゼンタ、シアン及びブラックのそれぞれのト
ナーを収容した現像器１４５ｙ、１４５ｍ、１４５ｃ及
び１４５ｋのうち所要の現像器が回転移動によって所定
の位置に配置されて、感光体ドラム１４１に当接する。
これにより、感光体ドラム１４１上の静電潜像が顕像化
され、感光体ドラム１４１上にトナー像が形成される。
感光体ドラム１４１上のトナー像は、感光体ドラム１４
１に当接された中間転写材である転写ベルト１４６上に
転写される。感光体ドラム１４１は、クリーナ１４７に
よって残留トナーと不要電荷が除去され、次の帯電工程
に備える。この帯電、現像及び転写の各工程をイエロ
ー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色について順次
行なうことにより、転写ベルト１４６上に多色トナー画
像が形成される。その後、転写ベルト１４６上の多色ト
ナー画像は、給紙部１４８から給紙される記録材１４９
に再転写され、定着器１４Ａによって記録材１４９上に
定着される。

【０００５】各色の現像器１４５ｙ、１４５ｍ、１４５
ｃ及び１４５ｋは、装置本体に対して着脱可能なカート
リッジ（現像カートリッジ）になっており、それぞれ個
別に着脱可能な状態で回転保持体に保持されている。現
像器は色ごとに装着する位置が決められているため、異
なる色の位置に装着することができないように、外部形
状に差異が設けられている場合があるが、内部構成は同
じである。図１８に、現像器の内部構成の概要を示す。
図１８に示すように、現像器は、大きく分けて現像部１
５１とトナー収容部１５２とにより構成されている。現
像部１５１は、現像を行なう現像ローラ１５３と、現像
ローラ１５３にトナーを塗布する塗布ローラ１５４と、
現像ローラ１５３上のトナーを帯電させると共にトナー
層の厚みを均一化する現像ブレード１５５とからなる。
トナー収容部１５２には、トナーを効率良く現像部１５
１へ供給するための撹拌羽１５６が設けられており、こ
の撹拌羽１５６は図示しない駆動源によって回転駆動さ
れる。フルカラーあるいはマルチカラーの多色印写を行
なう場合、一色でも欠けると、正確な色表現ができなく
なるため、印写動作を開始する前にイエロー、マゼン
タ、シアン及びブラックのそれぞれのトナーが印写に必
要な量だけ残っているかどうかを確認する必要がある。
そこで、各現像器のトナー量を検出するための発光器１
４Ｂ及び受光器１４Ｃが設けられている。図１７におい
ては、マゼンタのトナーを収容した現像器１４５ｍがト
ナー量検出位置に配置されている。そして、発光器１４
Ｂが発する光は、検出部１５７、光路１５９及び検出部
１５８を通過して、受光器１４Ｃに照射され、受光器１
４Ｃは受光した光量に応じたレベルの信号を出力する。
このとき、光路１５９上にトナーがあると、発光器１４
Ｂが発した光の一部あるいは全部が吸収あるいは反射さ
れ、トナー量の変化によって受光器１４Ｃが出力する信
号レベルが変化する。これにより、トナー量を検出する
ことができる。図１９に、トナー量検出の回路ブロック
図の一例を示す。図１９に示すように、発光器１４Ｂ
は、制御装置１６１によってトナー量検出に必要な光量
を発するように制御される。受光器１４Ｃは、受光した
光量に応じたレベルの信号１６２を出力する。比較器１
６３は、信号１６２と基準レベル発生器１６４が出力す
る予め設定された基準レベル信号１６５とを比較し、そ
の比較結果を検出信号１６６として制御装置１６１に出
力する。図２０に、トナー量検出の制御フローを示す。
図２０に示すように、まず、トナー残量を検出するため
の現像器を所定の位置に配置する（処理１７１）。図１
７においては、マゼンタのトナーを収容した現像器１４
５ｍが配置されている。次に、発光器１４Ｂを発光させ
る（処理１７２）。次に、発光器１４Ｂが発した検出光
を受光器１４Ｃによって受光し、受光した光量に応じた
レベルの信号１６２を比較器１６３に送る（処理１７
３）。次に、受光器１４Ｃが出力する信号レベルと予め
設定された基準レベル信号１６５とを比較する（処理１
７４）。そして、受光器１４Ｃが出力する信号レベルの
方が大きい場合には、現像器内のトナーが無くなってし
まったと判断し、トナーの補充処理を行なう（処理１７
５）。一方、受光器１４Ｃが出力する信号レベルの方が
小さい場合には、現像器内にトナーが十分残っていると
判断し、引き続き次の現像器のトナー量検出処理を行な
う。以降、前記制御フローを繰り返すことにより、複数
のそれぞれの現像器に対してトナー残量の検出を行うこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１７に示す
構成の従来の画像形成装置では、受光器１４Ｃが回転保
持器１４Ｄの軸に固定されているため、受光器１４Ｃま
での配線路の確保が組み立て上困難であり、コストの上
昇を引き起こしてしまう。また、現像器の公転運動を妨
げることのない位置に発光器１４Ｂ及び受光器１４Ｃを
配置する必要があるため、必ずしもトナー量の検出に必
要な光路を確保することができない。さらに、現像器内
のトナーが分布１５Ａあるいは分布１５Ｂのような場合
には（図１８参照）、トナーの量に明らかな差があるに
もかかわらず両者を区別することができず、正確にトナ
ー量の検出を行うことができない。

【０００７】また、これらの問題点を解決する技術とし
て、例えば、特開平６−２５８９４８号公報等に提案さ
れているものが知られているが、これら従来の技術で
は、いずれも現像器内のトナー分布を検出する必要があ
るため、現像器の姿勢を保持した状態で公転運動しなけ
ればならない。その結果、回転保持器の構成が複雑とな
り、装置の大型化及びコストの上昇を引き起こしてしま
う。また、トナー分布は現像器内で必ずしも一様でない
ため、トナー分布から判断すると、正確にトナー量を検
出することができない場合がある。

【０００８】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、トナー量検出手段ま
での配線路を容易に確保することができ、さらに、トナ
ー量検出手段の光軸調整が不要であると共に、現像器を
公転するときに現像器の姿勢を保持する必要がなく、回
転保持器の構成を簡素化することによって装置の小型化
を図ることができ、しかも、正確に現像器内のトナー量
を検知することのできる画像形成装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る画像形成装置の構成は、複数の現像手
段と、前記各現像手段を保持し公転させる回転保持手段
とを備え、前記回転保持手段を回転させることにより、
前記複数の現像手段の中の所要の現像手段を所定の位置
に配置し、前記所要の現像手段によって像担持体上に形
成された静電潜像を現像するように構成された画像形成
装置であって、前記各現像手段に設けられ、それぞれの
内部に収容されている現像剤の挙動を現しめる第１の検
出部と、公転する前記現像手段の前記第１の検出部に近
接して配置された第１の検出手段と、前記第１の検出手
段が出力する検出結果の履歴を記憶する記憶手段と、前
記記憶手段に記憶された検出結果の履歴から前記各現像
手段に収容されている前記現像剤のそれぞれの量を算出
する演算手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】また、前記本発明の画像形成装置の構成に
おいて、現像剤は、例えば、現像手段の公転に伴って検
出部の方へ落下し、前記検出部に堆積するように挙動す
る。

【００１１】また、前記本発明の画像形成装置の構成に
おいては、記憶手段は、現像手段が所定の位置に配置さ
れてから一定時間経過後に、第１の検出手段が出力する
検出結果を記憶するのが好ましい。また、この場合に
は、一定時間は、例えば、現像剤が現像手段の公転に伴
って検出部の方へ落下し、前記検出部に堆積するまでの
時間である。

【００１２】また、前記本発明の画像形成装置の構成に
おいては、第１の検出手段が出力する検出結果と予め設
定された基準値とを比較することにより、現像手段に収
容されている現像剤が多量であるか少量であるかの別を
順次検知し、最も新しい複数回分の検知結果を記憶し
て、前記現像手段に収容されている前記現像剤が少量で
ある検知頻度を算出するのが好ましい。また、この場合
には、現像手段に収容されている現像剤が少量である検
知頻度が第一の基準頻度以上である場合には前記現像剤
の補充処理を行い、第二の基準頻度以上である場合には
前記現像剤が少量である旨の警告を行うのが好ましい。
また、この場合には、現像手段に収容されている現像剤
が少量である検知頻度を算出した後に、最も新しい複数
個の前記検知頻度を記憶して、同類の前記検知頻度の連
続発生回数を計数するのが好ましい。この場合にはさら
に、第一類の検知頻度の連続発生回数が第一の基準回数
以上である場合には現像剤の補充処理を行い、第二類の
検知頻度の連続発生回数が第二の基準回数以上である場
合には前記現像剤が少量である旨の警告を行うのが好ま
しい。

【００１３】また、前記本発明の画像形成装置の構成に
おいては、第１の検出手段が出力する検出結果と予め設
定された基準値とを比較することにより、現像手段に収
容されている現像剤が多量であるか少量であるかの別を
順次検知して、前記現像剤が少量である検知回数を計数
するのが好ましい。また、この場合には、現像剤が少量
である検知回数が第一の基準回以上である場合には現像
剤の補充処理を行い、第二の基準回数以上である場合に
は前記現像剤が少量である旨の警告を行うのが好まし
い。

【００１４】また、前記本発明の画像形成装置の構成に
おいては、第１の検出手段が出力する検出結果と予め設
定された基準値とを比較することにより、現像手段に収
容されている現像剤が多量であるか少量であるかの別を
順次検知して、前記現像剤が少量である検知結果の連続
回数を計数するのが好ましい。また、この場合には、現
像剤が少量である検知結果の連続発生回数が第一の基準
回以上である場合には現像剤の補充処理を行い、第二の
基準回数以上である場合には前記現像剤が少量である旨
の警告を行うのが好ましい。

【００１５】また、前記本発明の画像形成装置の構成に
おいては、各現像手段に設けられ、それぞれの使用状況
を現しめる第２の検出部と、公転する前記現像手段の前
記第２の検出部に近接して配置された第２の検出手段と
をさらに備え、演算手段は、記憶手段に記憶された検出
結果の履歴と前記第２の検出手段の検出結果とから前記
各現像手段に収容されている前記現像剤のそれぞれの容
量を算出するのが好ましい。また、この場合には、演算
手段は、第２の検出手段の検出結果に基づいて記憶手段
に記憶された検出結果の履歴を無効として処理する期間
を有するのが好ましい。また、この場合には、第１の検
出手段は第２の検出手段の機能を併せ持つのが好まし
い。また、この場合には、第２の検出手段の検出結果に
基づいて現像手段の使用状況を検知し、前記現像手段が
未使用品であると検知した場合には、当該現像器に関す
る過去の検出履歴を記憶手段から消去すると共に、検知
モードをオフにし、前記現像手段が既使用品であると検
知した場合には、第１の検出手段が出力する検出結果と
予め設定された基準値とを比較することにより、現像手
段に収容されている現像剤が多量であるか少量であるか
の別を順次検知し、最も新しい複数回分の検知結果を記
憶して、前記現像手段に収容されている前記現像剤が少
量である検知頻度を算出した後に、最も新しい複数個の
前記検知頻度を記憶して、同類の前記検知頻度の連続発
生回数を計数するのが好ましい。この場合にはさらに、
同類の検知頻度の連続発生回数を計数した後、検知モー
ドがオンであるかオフであるかを判断し、検知モードが
オンになっている場合であって、第一類の検知頻度の連
続発生回数が第一の基準回数以上である場合には現像剤
の補充処理を行い、第二類の検知頻度の連続発生回数が
第二の基準回数以上である場合には前記現像剤が少量で
ある旨の警告を行うのが好ましい。さらには、検知モー
ドがオフである場合には、第三類の検知頻度の連続発生
回数を計数し、前記第三類の検知頻度の連続発生回数が
第三の基準回数以上となった場合には検知モードをオン
にするのが好ましい。また、この場合には、第２の検出
手段の検出結果に基づいて現像手段の使用状況を検知す
る前にカウンタをカウントアップすると共に、現像手段
が未使用品であると検知した場合には、さらにカウンタ
をクリアするのが好ましい。この場合にはさらに、同類
の検知頻度の連続発生回数を計数した後、検知モードが
オンであるかオフであるかを判断し、検知モードがオン
になっている場合であって、第一類の検知頻度の連続発
生回数が第一の基準回数以上である場合には現像剤の補
充処理を行い、第二類の検知頻度の連続発生回数が第二
の基準回数以上である場合には前記現像剤が少量である
旨の警告を行うのが好ましい。さらには、検知モードが
オフである場合には、カウンタの値を計数し、前記カウ
ンタの値が基準値以上となった場合には検知モードをオ
ンにするのが好ましい。

【００１６】上記本発明の構成によれば、現像器が公転
運動するときに現像器内で撹拌されるトナーの挙動を観
測し、その観測結果に基づいて現像器内のトナー量を正
確に検出することができる。通常、トナーは粉体である
ため、現像器を公転運動させて姿勢を変化させることに
より、現像器内のトナーを撹絆することができる。所要
の現像器が所定の位置に配置されたときに公転運動は停
止され、その停止するときの回転速度の変化によって現
像器は振動する。現像器内で撹拌されたトナーは、公転
運動停止時の現像器の振動により、現像器の下部方向に
落下し堆積するような振る舞いをする。このトナーが落
下し堆積する様子は、現像器内部のトナー量によって差
異があるため、その差異を検出することにより、現像器
内部のトナー量を正確に求めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに詳細に説明する。

【００１８】〈第１の実施の形態〉図２は本発明の一実
施の形態における画像形成装置を示す概略断面図であ
る。図２において、２１ｙ、２１ｍ、２１ｃ及び２１ｋ
は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック用の現像
器であり、それぞれ感光体ドラム、現像ローラ、帯電
器、トナー収容部及びトナー回収部によって構成されて
いる。２２は回転保持装置であり、この回転保持装置２
２は前記４つの現像器を保持し、所要の現像器を所定の
位置に回転移動させる。２３は光学ユニットであり、こ
の光学ユニット２３はレーザ光２４を現像器内の感光体
ドラムに照射する。現像器内の感光体ドラム上に形成さ
れたトナー像は中間転写ベルト２５上に転写されるが、
４つの現像器のそれぞれにおいて転写を繰り返すことに
より、中間転写ベルト２５上にフルカラーあるいはマル
チカラーのトナー像を形成することができる。中間転写
ベルト２５上に形成されたカラートナー像は、給紙部２
６から給紙される記録用紙２７上に再転写され、定着装
置２８によって記録用紙２７に定着される。以上のよう
に構成され動作する画像形成装置において、４つの現像
器２１ｙ、２１ｍ、２１及び２１ｋは、位置２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄの順に移動する。位置２ａは、現像器内
の感光体ドラム上にトナー像を形成し、さらに、中間転
写ベルト２５上にトナー像を転写する位置である。位置
２ｃは、現像器内のトナー量を検出する位置であり、位
置２ｃに配置された現像器に近接する位置に検出装置２
９が配置されている。図３に、現像器の概略断面図を示
す。図３に示す現像器は、位置２ｃに配置された状態に
ある。現像器は、大きく分けて感光体ドラム３１と、ト
ナー収容部３２と、トナー回収部３３とにより構成され
ている。さらに、トナー収容部３２は、現像ローラ３
４、検出部３５及び検出部清掃器３６からなる。感光体
ドラム３１は帯電器３７によって均一に帯電され、レー
ザ光２４によって静電潜像が形成される。また、感光体
ドラム３１には現像ローラ３４によってトナーが塗布さ
れて、トナー像が形成される。感光体ドラム３１上のト
ナー像の大部分は中間転写ベルト２５に転写されるが、
一部残留したトナーはクリーナ３８によって剥離され、
トナー回収部３３に回収される。３９は現像ローラ３４
上のトナーを帯電させると共にトナー層の厚みを均一化
する現像ブレードである。３５は現像器内のトナーの挙
動を検出するための検出部である。３６は検出部３５を
清掃するための清掃器であり、この清掃器３６は図示し
ない駆動源によって回転駆動される。現像器が位置２ｄ
に配置されているとき、現像器内のトナーの大部分は収
容部３２ｂに堆積し、現像ローラ３４を埋め尽くした状
態となっている。現像器が位置２ａに移動、配置された
とき、現像器内のトナーの大部分は収容部３２ｂに堆積
し、このとき清掃器３６は図示しない駆動源によって回
転駆動されて検出部３５を清掃する。現像器が位置２ｂ
に移動、配置されたとき、現像器内のトナーの大部分は
収容部３２ａに落下、堆積する。このとき、検出部３５
は清掃された状態に保たれている。そして、現像器が位
置２ｃに移動、配置されたとき、現像器内のトナーの大
部分は収容部３２ｃに落下、堆積し、検出部３５はトナ
ーが充填された状態となる。回転保持装置２２が回転す
ることにより、各現像器は上記した姿勢の変化を繰り返
すため、現像器内のトナーは十分に撹拌され、ほぼ均一
に堆積する。図１は図３の線３ａにおける断面図であ
る。図１において、２９ａは検出器２９を構成する発光
器、２９ｂは検出器２９を構成する受光器である。発光
器２９ａが発した検出光は、光路１１に沿って進み、反
射板１２ａで反射して検出部３５内に導かれる。検出部
３５を透過した検出光は、反射板１２ｂで反射して受光
器２９ｂに導かれる。このため、検出部３５は光を透過
させる部材で構成されている必要がある。図１の二点鎖
線１３で示すように十分なトナーがあるとき、検出部３
５内にはトナーが十分に充填され、発光器２９ａが発す
る検出光を吸収あるいは反射するため、受光器２９ｂに
検出光は到達しない。図１の実線１４で示すようにトナ
ーがほとんどないとき、検出部３５内にはトナーが充填
されず、かつ、検出部３５は清掃器３６によって清掃さ
れているため、発光器２９ａが発した検出光は検出部３
５を透過して受光器２９ｂに到達する。従って、現像器
内に十分なトナーがあるときには、受光器２９ｂは常に
光を受光しない状態となり、トナーがないときには、受
光器２９ｂは常に光を受光する状態となる。また、トナ
ー量が少なくなってきたときには、受光器２９ｂは受光
と非受光の状態を不規則に生ずることとなる。この様子
を図４に示す。図４は現像器内のトナー量と受光器２９
ｂが受光する割合、つまり、トナー少発生率との関係を
示すグラフである。現像器内にトナーが十分にあるとき
には、検出部３５にトナーが充填され、受光器２９ｂは
常に非受光状態となるため、トナー少発生率は０％であ
る。この様子を図４のグラフ４１ａ及び４２に示す。そ
の後、トナー量が減少するにしたがって検出部３５に充
填されるトナー量は少なくなり、受光器２９ｂは受光と
非受光の状態を不規則に生じ、トナー少発生率は次第に
高くなってくる。この様子を図４のグラフ４３に示す。
そして、現像器内のトナーがほとんどなくなってしまう
と、検出部３５にほとんどトナーが充填されなくなり、
受光器２９ｂは常に受光状態になるため、トナー少発生
率は１００％となる。この様子を図４のグラフ４４に示
す。グラフ４３から明らかなように、現像器内のトナー
量が少なくなってくると、トナー量とトナー少発生率と
の間には相関関係が現れてくるため、トナー少発生率を
検出することにより、現像器内のトナー量を正確に知る
ことができる。一般に、現像器のトナー量検出において
は、トナーが完全になくなってしまう前の少ないトナー
量を正確に検出することが重要であり、現像器の使用開
始時から使用終了時までの全期間にわたってトナー量を
正確に検出することは必ずしも必要でない。

【００１９】図５に、上記のように機能するトナー量検
出の回路ブロック図の一例を示す。図５に示すように、
発光器２９ａは、検出に必要な光量を発するように、制
御装置５１によって制御される。受光器２９ｂは受光し
た光量に応じた信号を出力する。比較器５２は、受光器
２９ｂから入力された信号と、基準レベル発生器５３か
ら入力された信号のレベルとを比較して、その比較結果
を出力する。ＲＡＭなどの記憶装置５４は、比較装置５
２から入力された比較結果を複数個記憶する。演算装置
５５は、記憶装置５４が記憶した複数個の比較結果に基
づいて現像器内のトナー量を算出し、その算出結果を制
御装置５１に伝える。

【００２０】図６に、トナー量検出の制御フローを示
す。図６に示すように、まず、トナー残量を検出する現
像器を位置２ｃに配置した後（処理６１）、発光器２９
ａを発光させる（処理６２）。次に、発光器２９ａが発
した検出光を受光器２９ｂによって受光し、受光した光
量に応じたレベルの信号を比較器５２に送る（処理６
３）。次に、受光器２９ｂが出力する信号レベルと予め
基準レベル発生器５３において設定された基準レベルと
を比較する（処理６４）。受光器２９ｂの信号レベルの
方が大きい場合には、現像器内のトナーが少量であると
検知し（処理６５）、例えば『１』という値を記憶装置
５４に記憶する。一方、受光器２９ｂの信号レベルの方
が小さい場合には、現像器内のトナーが多量であると検
知し（処理６６）、例えば『０』という値を記憶装置５
４に記憶する。最も新しい複数回分の検知結果を記憶装
置５４に記憶し、その記憶結果からトナー少検出頻度を
算出し、その算出したトナー少検出頻度を、記憶装置５
４とは異なる別のＲＡＭなどの記憶装置に記憶する（処
理６７）。この場合、上記処理を繰り返し行なうことに
より、トナー少検出頻度の精度を高くすることができ
る。例えば、５回分の検知結果を記憶するように定めた
場合、記憶した５回分の検知結果の中にトナー少量の検
知結果が２回あるときは、トナー少検出頻度を２／５と
算出する。そして、このトナー少検出頻度を記憶し、次
の新たな５回の検知結果を記憶し、以下同様の処理を繰
り返し行なう。以上の処理を繰り返し行なうことによ
り、複数個のトナー少検出頻度を、記憶装置５４とは異
なる別の記憶装置に記憶することができる。そして、同
類のトナー少検出頻度が連続して発生する回数を計数す
ることにより（処理６８、６９及び６Ａ）、現像器に対
する処理を選択し、実行することができる。例えば、ト
ナー少検出頻度５／５を第一類、２／５以上を第二類と
したとき、第一類が４回以上連続して発生した場合に
は、現像器内のトナーはほとんど残っていないと判断す
ることができるので、トナーの補充を促す旨のメッセー
ジを表示したり、あるいは、新しい現像器に交換する旨
を表示する処理を実行する（処理６Ｂ）。また、第二類
が３回以上連続して発生した場合には、トナーの量を表
示したり、トナーがかなり減っている旨のメッセージを
表示したり、あるいは、近いうちにトナーが無くなって
しまう旨を表示する処理を実行する（処理６Ｃ）。

【００２１】尚、現像器内部の機構構成、あるいは、ト
ナーの流動性の差異により、トナー量を検出する現像器
が所定の位置２ｃに配置されても、即時に収容部３２ｃ
にトナーが落下、堆積しない場合がある。このような場
合には、現像器内に十分なトナーがあるにもかかわらず
『トナー少』であると誤検知する可能性があり、トナー
量検知の精度が著しく損なわれてしまう。そこで、トナ
ー量を検出する現像器が所定の位置２ｃに配置されてか
ら一定時間（約５００ｍｓｅｃ）経過後に、受光器２９
ｂの出力する信号を処理することにより、誤検知を防止
して正確なトナー量検知を行なうことができる。

【００２２】また、本実施の形態においては、同類のト
ナー少検出頻度が連続して発生する回数を計数すること
により、現像器内のトナー量を検知し、所要の処理を実
行するようにしているが（図６の処理６８以降参照）、
連続回数の計数は必ずしも必要ではなく、トナー少検出
頻度から所要の処理を選択し、実行してもよい。この場
合の制御フローを図７に示す。例えば、第一の基準頻度
を５／５、第二の基準頻度を３／５としたとき、処理６
７によって算出したトナー少検出頻度が３／５（第二の
基準頻度）以上となった場合には、トナーの量を表示し
たり、トナーがかなり減っている旨のメッセージを表示
したり、あるいは、近いうちにトナーがなくなってしま
う旨を表示する処理を実行する（処理７２、処理６
Ｃ）。さらにトナー少検出頻度が５／５（第一の基準頻
度）以上となった場合には、現像器内のトナーはほとん
ど残っていないと判断することができるので、トナーの
補充を促す旨のメッセージを表示したり、あるいは、新
しい現像器に交換する旨を表示する処理を実行する（処
理７１、処理６Ｂ）。尚、図７中、図６と同じ処理につ
いては同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２３】また、本実施の形態においては、トナー少
検出頻度を算出しているが（図６の処理６７参照）、ト
ナー少検出頻度を算出することは必ずしも必要ではな
く、トナー少検出回数を計数し、その計数結果から所要
の処理を選択し、実行してもよい。この場合の制御フロ
ーを図８に示す。例えば、第一の基準回数を２０００
回、第二の基準回数を１０００回としたとき、処理８１
によって計数したトナー少検出回数が１０００回（第二
の基準回数）以上となった場合には、トナーの量を表示
したり、トナーがかなり減っている旨のメッセージを表
示したり、あるいは、近いうちにトナーが無くなってし
まう旨を表示する処理を実行する（処理８３、処理６
Ｃ）。さらにトナー少検出回数が２０００回（第一の基
準回数）以上となった場合には、現像器内のトナーはほ
とんど残っていないと判断することができるので、トナ
ーの補充を促す旨のメッセージを表示したり、あるい
は、新しい現像器に交換する旨を表示する処理を実行す
る（処理８２、処理６Ｂ）。尚、図８中、図６と同じ処
理については同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２４】また、トナー少検出が連続して発生する回
数を計数し、その計数結果から所要の処理を選択し、実
行してもよい。この場合の制御フローを図９に示す。例
えば、第一の基準回数を１０００回、第二の基準回数を
５００回としたとき、処理９１によって計数したトナー
少検出の連続発生回数が５００回（第二の基準回数）以
上となった場合には、トナーの量を表示したり、トナー
がかなり減っている旨のメッセージを表示したり、ある
いは、近いうちにトナーが無くなってしまう旨を表示す
る処理を実行する（処理９３、処理６Ｃ）。さらにトナ
ー少検出の連続発生回数が１０００回（第一の基準回
数）以上となった場合には、現像器内のトナーはほとん
ど残っていないと判断することができるので、トナーの
補充を促す旨のメッセージを表示したり、あるいは、新
しい現像器に交換する旨を表示する処理を実行する（処
理９２、処理６Ｂ）。尚、図９中、図６と同じ処理につ
いては同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２５】〈第２の実施の形態〉上記第１の実施の形
態においては、次のように仮定されている。すなわち、
現像器内にトナーが十分にあるときは、検出部３５にト
ナーが充填されるためにトナー少発生率は０％となり、
その後、トナーの量が減少するにしたがって検出部３５
に充填されるトナー量が少なくなって受光器２９ｂは受
光と非受光の状態を不規則に生じ、トナー少発生率は次
第に高くなる。そして、現像器内のトナーがほとんどな
くなってしまうと、検出部３５にはほとんどトナーが充
填されなくなり、トナー少発生率は１００％になる。

【００２６】しかし、現像器内部の機構構成、あるい
は、トナーの流動性の差異により、トナー少発生率は必
ずしも図４のグラフ４１ａのようには変化せず、グラフ
４１ｂのように変化する場合がある。例えば、未使用の
現像器が装着されたときには、即時に収容部３２ｃにト
ナーが落下、堆積しない場合がある。そして、この場合
には、現像器内に十分なトナーがあるにもかかわらず、
『トナー少量』であると誤検知する可能性があり、トナ
ー量検知の精度が著しく損なわれてしまう。

【００２７】そこで、グラフ４１ｂで示す期間における
トナー量の誤検知を無効とするために、未使用の現像器
が装着されたことを検知する手段を設ける必要がある。
図１０に、未使用の現像器が装着されたことを検知する
手段が設けられた現像器の概略断面図を示す。図１０に
おいて、トナー量検出部は上記第１の実施の形態と同じ
であるため、その説明は省略する（図１参照）。図１０
中、１０１は現像器が未使用であることを検知するため
の反射板であり、この反射板１０１は当該現像器が初め
て使用される時に隠蔽されるように構成されている。１
０２は第二の発光器である。１０３は第二の受光器であ
り、この第二の受光器１０３は第二の発光器１０２が発
し反射板１０１で反射された検出光を受光し、受光の有
無に応じた信号を出力する。

【００２８】図１１に、以上のように構成されたトナー
量検出の回路ブロック図の一例を示す。尚、図１１中、
図５と同じ部分については同一符号を付し、その説明を
省略する。図１１に示すように、第二の発光器１０２
は、検出に必要な光量を発するように、制御装置５１に
よって制御される。第二の受光器１０３は、受光の有無
を信号に変換して記憶装置５４に伝える。

【００２９】図１２及び図１３に、トナー量検出の制御
フローを示す。図１２及び図１３に示すように、まず、
トナー残量を検出する現像器を位置２ｃに配置する（処
理６１）。次に、当該現像器が未使用品（新品）である
かどうかを判断する（処理１２１）。すなわち、第二の
発光器１０２を発光し、第二の受光器１０３が『受光あ
り』との信号を出力した場合には、当該現像器は未使用
品（新品）であると検知される。そして、この場合に
は、この現像器に関する過去の検出履歴を記憶装置５４
から消去する（処理１２２）と共に、トナー少検出を無
効にするために検知モードをオフにする（処理１２
３）。一方、第二の受光器１０３が『受光なし』との信
号を出力した場合には、当該現像器は既使用品であると
判断され、処理６２へ移行する。そして、上記第１の実
施の形態と同様に処理６２から処理６８までを実行した
後、検知モードがオンになっているかどうかを判断する
（処理１２４）。検知モードがオンになっている場合に
は、上記第１の実施の形態と同様に、処理６９から処理
６Ｃまでを実行する。一方、検知モードがオフの場合に
は、第三類のトナー少検出頻度の連続発生回数を計数
し、連続回数が第三の基準回数以上であるかどうかを判
断する（処理１２５）。連続回数が第三の基準回数以上
となった場合には、検知モードをオンにする（処理１２
６）。例えば、トナー少検出頻度０／５を第三類とした
とき、第三類が４回以上連続して発生した場合には、現
像器はトナー量検出の準備ができたと判断し、検知モー
ドをオンに設定し、以降、上記第１の実施の形態と同様
に、トナー量の検知を実行する。

【００３０】尚、本実施の形態においては、第三類のト
ナー少検出頻度が連続する回数を計数することにより、
検知モードをオンに設定しているが、検知モードがオフ
になってからの現像器の使用回数を計数することによ
り、検知モードをオンに設定するようにしてもよい。こ
の場合の制御フローを図１４及び図１５に示す。尚、上
記した処理と同じ処理については説明を省略する。図１
４及び図１５に示すように、現像器が未使用品（新品）
であるかどうかを判断（処理１２１参照）する前に、カ
ウンタをカウントアップし現像器の使用回数を計数する
（処理１３１）。処理１２１において現像器が未使用品
（新品）であると判断した場合には、この現像器に関す
る過去の検出履歴を記憶装置５４から消去すると共に
（処理１２２）、トナー少検出を無効にするために検知
モードをオフにし（処理１２３）、さらに、現像器使用
回数カウンタをクリアする（処理１３２）。そして、上
記と同様に処理６２から処理１２４までを実行した後、
検知モードがオフの場合には、カウンタの値（現像器使
用回数）が予め定めた基準値以上であるかどうかを判断
する（処理１３３）。カウンタの値（現像器使用回数）
が予め定めた基準値以上となった場合には、検知モード
をオンに設定する（処理１２６）。

【００３１】また、上記第１の実施の形態の場合と同様
に、トナー量を検出するための現像器が所定の位置２ｃ
に配置されてから一定時間経過後に、受光器２９ｂの出
力する信号を処理するようにすれば、誤検知を防止して
正確なトナー量検知を行なうことができる。

【００３２】また、本実施の形態においては、発光器２
９ａと第二の発光器１０２が異なる発光器である場合を
例に挙げて説明したが、両者を一つの発光器で構成して
も同様の効果を得ることができる。図１６に、未使用の
現像器が装着されたことを検知する手段が設けられた現
像器の他の例を示す。図１６に示すように、現像器が未
使用であることを検知するための反射板１０１は、図１
０の場合と異なり、発光器２９ａに近接して設けられて
いる。これにより、発光器２９ａに第二の発光器１０２
の機能を併せ持たせることができるので、第二の発光器
１０２を省略することができる。また、その結果、トナ
ー残量を検知するためのセンサと現像器が新品であるか
どうかを検知するためのセンサを一体化することができ
る。

【００３３】また、上記第１及び第２の実施の形態にお
いては、フルカラーあるいはマルチカラー印刷を行なう
場合の動作について説明している。上記実施の形態の場
合、印刷動作を行なう現像器は位置２ａに配置され、ト
ナー量を検出するための現像器は位置２ｃに配置されて
いる。従って、単色印刷を連続して行なう場合のよう
に、特定の現像器を位置２ａに長期間配置し続けると、
トナー量の減少を検出できないことが危倶される。しか
し、予め定めた印刷回数ごと、あるいは、予め定めた時
間経過ごとに前記現像器をトナー量検出位置２ｃに配置
させて、トナー量を検知するようにすれば、フルカラー
あるいはマルチカラー印刷を行なう場合と同様に、正確
にトナー量を検知することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像器内のトナーの落下、堆積運動を検出し、その運動
の変化履歴を記憶することにより、精度の高いトナー量
の検出を行なうことができる。また、現像器を移動させ
るときに、現像器の姿勢を維持する必要がないため、現
像器を保持、回転させる機構を簡素化することができ、
さらに、現像器自体の姿勢が変化するため、現像器内の
トナーを撹拌する手段を設ける必要もなく、現像器及び
装置全体の小型化及びコストの低減を図ることができ
る。また、トナー量の検出に必要な発光器及び受光器を
一箇所に集結し装置本体側に取り付けることが可能であ
るため、工数のかかる光軸調整作業を不要とすることが
できると共に、配線材の線路確保も容易となるので、組
立性の向上及びコストの低減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における現像器を示
す断面図

【図２】本発明の第１の実施の形態における画像形成装
置を示す断面図

【図３】本発明の第１の実施の形態における現像器を示
す構成断面図

【図４】本発明の第１及び第２の実施の形態におけるト
ナー量とトナー少発生率との関係を示すグラフ

【図５】本発明の第１の実施の形態における制御回路ブ
ロック図

【図６】本発明の第１の実施の形態における第１の制御
フロー

【図７】本発明の第１の実施の形態における第２の制御
フロー

【図８】本発明の第１の実施の形態における第３の制御
フロー

【図９】本発明の第１の実施の形態における第４の制御
フロー

【図１０】本発明の第２の実施の形態における現像器を
示す断面図

【図１１】本発明の第２の実施の形態における制御回路
ブロック図

【図１２】本発明の第２の実施の形態における第１の制
御フローの前半部分を示す図

【図１３】本発明の第２の実施の形態における第１の制
御フローの後半部分を示す図

【図１４】本発明の第２の実施の形態における第２の制
御フローの前半部分を示す図

【図１５】本発明の第２の実施の形態における第２の制
御フローの後半部分を示す図

【図１６】本発明の第２の実施の形態における現像器の
他の例を示す断面図

【図１７】従来技術における画像形成装置を示す断面図

【図１８】従来技術における画像形成装置の現像器を示
す構成断面図

【図１９】従来技術における画像形成装置の制御回路ブ
ロック図

【図２０】従来技術における画像形成装置の制御フロー

【符号の説明】

２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 現像器の位置 １１ 光路 １２ａ、１２ｂ 反射板 １３、１４ トナー量を示す線 １４Ａ 定着装置 １４Ｂ 発光器 １４Ｃ 受光器 １４Ｄ 回転保持装置 １５Ａ、１５Ｂ トナー量を示す線 ２１ｙ イエロー用の現像器 ２１ｍ マゼンタ用の現像器 ２１ｃ シアン用の現像器 ２１ｋ ブラック用の現像器 ２２ 回転保持装置 ２３ 光学ユニット ２４ 光路 ２５ 中間転写ベルト ２６ 給紙部 ２７ 記録用紙 ２８ 定着装置 ２９ 検出器 ３１ 感光体ドラム ３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ トナー収容部 ３３ トナー回収部 ３４ 現像ローラ ３５ 検出部 ３６ 清掃器 ３７ 帯電器 ３８ クリーナ ３９ 現像ブレード ５１ 制御装置 ５２ 比較器 ５３ 基準レベル発生器 ５４ 記憶装置 ５５ 演算装置 １０１ 反射板 １０２ 第二の発光器 １０３ 第二の受光器 １４１ 感光体ドラム １４２ 帯電器 １４３ 光学ユニット １４４ 光路 １４５ｙ イエロー用の現像器 １４５ｍ マゼンタ用の現像器 １４５ｃ シアン用の現像器 １４５ｋ ブラック用の現像器 １４６ 中間転写ベルト １４７ クリーナ １４８ 給紙部 １４９ 記録用紙 １５１ 現像部 １５２ トナー収容部 １５３ 現像ローラ １５４ 塗布ローラ １５５ 現像ブレード １５６ 撹拌羽 １５７、１５８ 検出部 １５９ 光路 １６１ 制御装置 １６２ 信号 １６３ 比較器 １６４ 基準レベル発生器 １６５ 信号 １６６ 信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永島 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 三好 博導 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松下 電送システム株式会社内 (72)発明者 松村 東一 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松下 電送システム株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 DA38 DA44 DD02 DE02 DE07 EC06 ED10 EE07 EE08 GB03 HB13 HB20 ZA07 2H030 AD01 BB02 BB24 BB38 BB42 2H077 AD02 AD06 AD13 DA15 DA45 DA64 DA91 DB01 DB10 GA13

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の現像手段と、前記各現像手段を保
   持し公転させる回転保持手段とを備え、前記回転保持手
   段を回転させることにより、前記複数の現像手段の中の
   所要の現像手段を所定の位置に配置し、前記所要の現像
   手段によって像担持体上に形成された静電潜像を現像す
   るように構成された画像形成装置であって、前記各現像
   手段に設けられ、それぞれの内部に収容されている現像
   剤の挙動を現しめる第１の検出部と、公転する前記現像
   手段の前記第１の検出部に近接して配置された第１の検
   出手段と、前記第１の検出手段が出力する検出結果の履
   歴を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された検
   出結果の履歴から前記各現像手段に収容されている前記
   現像剤のそれぞれの量を算出する演算手段とを備えたこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 現像剤は、現像手段の公転に伴って検出
   部の方へ落下し、前記検出部に堆積するように挙動する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 記憶手段は、現像手段が所定の位置に配
   置されてから一定時間経過後に、第１の検出手段が出力
   する検出結果を記憶する請求項１に記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 一定時間は、現像剤が現像手段の公転に
   伴って検出部の方へ落下し、前記検出部に堆積するまで
   の時間である請求項３に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 第１の検出手段が出力する検出結果と予
   め設定された基準値とを比較することにより、現像手段
   に収容されている現像剤が多量であるか少量であるかの
   別を順次検知し、最も新しい複数回分の検知結果を記憶
   して、前記現像手段に収容されている前記現像剤が少量
   である検知頻度を算出する請求項１に記載の画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 現像手段に収容されている現像剤が少量
   である検知頻度が第一の基準頻度以上である場合には前
   記現像剤の補充処理を行い、第二の基準頻度以上である
   場合には前記現像剤が少量である旨の警告を行う請求項
   ５に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 現像手段に収容されている現像剤が少量
   である検知頻度を算出した後に、最も新しい複数個の前
   記検知頻度を記憶して、同類の前記検知頻度の連続発生
   回数を計数する請求項５に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 第一類の検知頻度の連続発生回数が第一
   の基準回数以上である場合には現像剤の補充処理を行
   い、第二類の検知頻度の連続発生回数が第二の基準回数
   以上である場合には前記現像剤が少量である旨の警告を
   行う請求項７に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 第１の検出手段が出力する検出結果と予
   め設定された基準値とを比較することにより、現像手段
   に収容されている現像剤が多量であるか少量であるかの
   別を順次検知して、前記現像剤が少量である検知回数を
   計数する請求項１に記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 現像剤が少量である検知回数が第一の
    基準回以上である場合には現像剤の補充処理を行い、第
    二の基準回数以上である場合には前記現像剤が少量であ
    る旨の警告を行う請求項９に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 第１の検出手段が出力する検出結果と
    予め設定された基準値とを比較することにより、現像手
    段に収容されている現像剤が多量であるか少量であるか
    の別を順次検知して、前記現像剤が少量である検知結果
    の連続回数を計数する請求項１に記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】 現像剤が少量である検知結果の連続発
    生回数が第一の基準回以上である場合には現像剤の補充
    処理を行い、第二の基準回数以上である場合には前記現
    像剤が少量である旨の警告を行う請求項１１に記載の画
    像形成装置。
13. 【請求項１３】 各現像手段に設けられ、それぞれの使
    用状況を現しめる第２の検出部と、公転する前記現像手
    段の前記第２の検出部に近接して配置された第２の検出
    手段とをさらに備え、演算手段は、記憶手段に記憶され
    た検出結果の履歴と前記第２の検出手段の検出結果とか
    ら前記各現像手段に収容されている前記現像剤のそれぞ
    れの容量を算出する請求項１に記載の画像形成装置。
14. 【請求項１４】 演算手段は、第２の検出手段の検出結
    果に基づいて記憶手段に記憶された検出結果の履歴を無
    効として処理する期間を有する請求項１３に記載の画像
    形成装置。
15. 【請求項１５】 第１の検出手段は第２の検出手段の機
    能を併せ持つ請求項１３に記載の画像形成装置。
16. 【請求項１６】 第２の検出手段の検出結果に基づいて
    現像手段の使用状況を検知し、前記現像手段が未使用品
    であると検知した場合には、当該現像器に関する過去の
    検出履歴を記憶手段から消去すると共に、検知モードを
    オフにし、前記現像手段が既使用品であると検知した場
    合には、第１の検出手段が出力する検出結果と予め設定
    された基準値とを比較することにより、現像手段に収容
    されている現像剤が多量であるか少量であるかの別を順
    次検知し、最も新しい複数回分の検知結果を記憶して、
    前記現像手段に収容されている前記現像剤が少量である
    検知頻度を算出した後に、最も新しい複数個の前記検知
    頻度を記憶して、同類の前記検知頻度の連続発生回数を
    計数する請求項１３に記載の画像形成装置。
17. 【請求項１７】 同類の検知頻度の連続発生回数を計数
    した後、検知モードがオンであるかオフであるかを判断
    し、検知モードがオンになっている場合であって、第一
    類の検知頻度の連続発生回数が第一の基準回数以上であ
    る場合には現像剤の補充処理を行い、第二類の検知頻度
    の連続発生回数が第二の基準回数以上である場合には前
    記現像剤が少量である旨の警告を行う請求項１６に記載
    の画像形成装置。
18. 【請求項１８】 検知モードがオフである場合には、第
    三類の検知頻度の連続発生回数を計数し、前記第三類の
    検知頻度の連続発生回数が第三の基準回数以上となった
    場合には検知モードをオンにする請求項１７に記載の画
    像形成装置。
19. 【請求項１９】 第２の検出手段の検出結果に基づいて
    現像手段の使用状況を検知する前にカウンタをカウント
    アップすると共に、現像手段が未使用品であると検知し
    た場合には、さらにカウンタをクリアする請求項１６に
    記載の画像形成装置。
20. 【請求項２０】 同類の検知頻度の連続発生回数を計数
    した後、検知モードがオンであるかオフであるかを判断
    し、検知モードがオンになっている場合であって、第一
    類の検知頻度の連続発生回数が第一の基準回数以上であ
    る場合には現像剤の補充処理を行い、第二類の検知頻度
    の連続発生回数が第二の基準回数以上である場合には前
    記現像剤が少量である旨の警告を行う請求項１９に記載
    の画像形成装置。
21. 【請求項２１】 検知モードがオフである場合には、カ
    ウンタの値を計数し、前記カウンタの値が基準値以上と
    なった場合には検知モードをオンにする請求項２０に記
    載の画像形成装置。