JP2001194844A

JP2001194844A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001194844A
Application number: JP2000004974A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shiba; 洋柴
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】トナー残量検出手段によるトナー無し警告後
において正確なトナー残量を検出する。【解決手段】トナー残量検出手段によってトナーＬｏ
ｗレベルが検出された後、トナーパッチ８を像担持体１
００上に形成し、トナーパッチのトナー濃度を濃度セン
サ１１３に測定することによりトナー残量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタあ
るいは複写機などされる電子写真方式の画像形成装置に
関し、現像剤残量検出装置に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】以下に従来の画像形成装置における現像
剤残量検出手段（以下、「トナー残量検出手段」とい
う）およびその制御回路の一例について説明する。

【０００３】まず、図１３により現像器の構成について
概略説明する。現像器Ｄはその内部に現像剤（トナー）
１１４が収納されており、さらに塗布ローラ１１６、ト
ナー規制部材１１７、現像ローラ１１８、およびトナー
攪拌羽根１１９が配設されている。

【０００４】トナー１１４はトナー攪拌羽根１１９が現
像器Ｄ内で回転することによって帯電される。そして、
現像ローラ１１８の回転に伴い、塗布ローラ１１６によ
って現像ローラ１１８上にトナーを塗布し、さらにトナ
ー規制部材１１７によって必要なトリボをトナー１１４
に与えている。

【０００５】図１３において、トナー残量検出手段は、
発光素子としてのＬＥＤ１と、受光素子としてのフォト
トランジスタ２とを備えている。ＬＥＤ１は一般的には
赤外ＬＥＤであり、トナーに対して光を透過させる場合
に各色トナーに対して反射特性を示す可視光ＬＥＤが用
いられる場合もある。フォトトランジスタ２は、赤外Ｌ
ＥＤ１から出射され、現像器Ｄの外殻に設けられた透明
な窓３を透過した光を検出する。

【０００６】図１４において、トナー残量検出手段の制
御回路１０は、ＬＥＤ１に接続されＬＥＤ１ををオンオ
フする制御端子４、および、フォトトランジスタ２に接
続された出力端子５を備えており、光を検出したフォト
トランジスタ２がオン動作すると“Ｌ”レベルとなり、
光を検出しない場合は電源電圧Ｖｃｃからのプルアップ
により“Ｈ”レベルに出力される。

【０００７】上記のトナー残量検出手段において、図１
３に示すトナー攪拌羽根１１９が攪拌した場合の制御回
路１０における出力信号波形の様子を図１５に示す。

【０００８】図１５（Ａ）はまったく光が透過しない初
期状態を示す。トナー攪拌羽根１１９が回転を始め、ト
ナー１１４を掻き取っていく時に、一瞬現像器Ｄの上下
の透過窓３を介して光が透過するポジションが生じる。
この時出力信号は“Ｌ”レベルになる。トナーが十分に
ある場合にはトナー攪拌羽根１１９が回転し続けること
によって、すぐにトナーが上から降り積もり光を遮光し
てしまう。この時の出力信号状態が図１５（Ｂ）であ
る。現像器Ｄの使用が進むにつれてトナー残量が少なく
なってくるために、攪拌周期中の“Ｌ”レベルの期間が
広くなってくる（図１５（Ｃ））。そこで、“Ｌ”レベ
ルの期間が予め定められたトナー無しのしきい値、すな
わちトナーＬｏｗレベル（現像剤残量の最少レベル）を
超えた場合（図１５（Ｄ））、トナー無し警告を報知し
て画像形成装置を停止するなどの制御が行なわれてい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例に示す、トナー残量検出手段からのトナー残量の
トナー無し警告、つまりトナーＬｏｗレベルは、トナー
残量検出手段の光学部品の特性バラツキ、使用耐久によ
る周囲環境のトナー汚れなどの要因によって非常にバラ
ツキ範囲が大きく、トナーＬｏｗレベル報知後でも十分
なトナー残量がある場合などがあった。そして、トナー
残量レベルを複数段階に分けて細かい精度で報知するこ
となどは困難であった。

【００１０】従って、本発明の主な目的は、現像剤残量
検出手段による現像剤無し警告後において正確な現像剤
残量検出が可能な画像形成装置を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、現像剤残量検出手段
による現像剤無し警告後の現像剤残量レベルを複数段階
に分けて細かい精度で報知可能な画像形成装置を提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】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、
潜像が形成される像担持体と、収容した現像剤により潜
像を可視像化する現像装置と、前記現像装置内の現像剤
残量を検出する現像剤残量検出手段と、前記像担持体上
に形成した画像に光を照射しその反射光を検出すること
によって画像の濃度を測定する濃度測定手段と、を有す
る画像形成装置において、前記現像剤残量検出手段によ
る現像剤残量の最少レベルを検知後、前記像担持体に濃
度測定用画像を形成することを特徴とする画像形成装置
である。

【００１３】本発明の一実施態様によれば、前記濃度測
定用画像の濃度レベルを前記濃度測定手段によって測定
することが好ましい。前記濃度測定手段の出力に対し
て、１ないし複数のしきい値をもって現像剤残量を１な
いし複数段階にわたって報知することが好ましい。別の
態様によれば、前記濃度測定手段による出力に対して、
リアルタイムに報知することが好ましい。画像濃度制御
実行時の前記濃度測定手段の濃度測定用画像からの出力
と前記濃度測定手段の現像剤残量最少レベル時の濃度測
定用画像からの出力を比較することによって、現像剤残
量レベルのしきい値を決定することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１５】実施例１まず、本発明の第１実施例について図１〜図９により説
明する。

【００１６】図１に本実施例の多色画像形成装置を示
し、その構造と作用について説明する。

【００１７】像担持体１００上に光学ユニット１０１に
より各色ごとに形成された潜像が各色現像器Ｄｙ、Ｄ
ｍ、Ｄｃ、Ｄｋから供給されるＹ（イエロー）、Ｍ（マ
ゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー
により現像、顕像化され、転写ベルト１０２の外周上に
複数回転写されて、多色画像が形成される。このとき、
転写ベルト１０２上には高圧を印加し、トナーを転写ベ
ルト１０２上に転写している。つぎに、給紙部１０３ま
たは給紙トレー１０４から給紙された記録紙１０５が紙
搬送路を搬送されて転写ベルト１０２に到達し、転写ベ
ルト１０２から多色画像が再転写される。その後、記録
紙１０５は、搬送ローラ１０６により定着ユニット１０
７に搬送されて多色画像が定着され、排紙トレー部１０
８、または排紙部１０９に排出される。

【００１８】各色現像器Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋは、そ
の両端に回転支軸を有し、各々が該軸を中心に回転可能
に現像器機構部１１０に保持され、各色現像器Ｄｙ、Ｄ
ｍ、Ｄｃ、Ｄｋは現像器選択のための回転がなされる。
また、図に示すように、転写ベルト１０２上のトナーを
清掃するクリーニングユニット１１１、像担持体１００
からの廃トナーを収容するための廃トナーユニット１１
２、像担持体１００上に形成された画像の濃度を測定す
るための濃度測定手段である濃度センサ１１３がそれぞ
れ設けられている。

【００１９】図２に各色現像器の詳細図を示す。図２に
示すように、各色現像器Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋは現像
用の開口面１１５ｙ、１１５ｍ、１１５ｃ、１１５ｋを
備えている。現像器Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ内にはそれ
ぞれイエロートナー１１４ｙ、マゼンタトナー１１４
ｍ、シアントナー１１４ｃ、ブラックトナー１１４ｋが
収納されており、さらに塗布ローラ１１６ｙ、１１６
ｍ、１１６ｃ、１１６ｋ、トナー規制部材１１７ｙ、１
１７ｍ、１１７ｃ、１１７ｋ、現像ローラ１１８ｙ、１
１８ｍ、１１８ｃ、１１８ｋ、およびトナー攪拌羽根１
１９ｙ、１１９ｍ、１１９ｃ、１１９ｋが配設されてい
る。

【００２０】各色トナー１１４ｙ、１１４ｍ、１１４
ｃ、１１４ｋはトナー攪拌羽根１１９ｙ、１１９ｍ、１
１９ｃ、１１９ｋが現像器Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ内で
回転することによって帯電される。そして、現像ローラ
１１８ｙ、１１８ｍ、１１８ｃ、１１８ｋの回転に伴
い、塗布ローラ１１６ｙ、１１６ｍ、１１６ｃ、１１６
ｋによって現像ローラ１１８ｙ、１１８ｍ、１１８ｃ、
１１８ｋ上にトナーを塗布し、さらにトナー規制部材１
１７ｙ、１１７ｍ、１１７ｃ、１１７ｋによって必要な
トリボをトナーに与えている。

【００２１】現像器機構部１１０に取付けられた現像器
Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋは現像用開口面１１５ｙ、１１
５ｍ、１１５ｃ、１１５ｋが常に像担持体１００に対向
するように駆動される。

【００２２】つぎに、本実施例の濃度制御について、図
３〜図５により説明する。

【００２３】図３に示すように、濃度センサ１１３は、
像担持体１００の表面に対して垂直方向に配置され、そ
の内部に発光素子６と受光素子７を備えている。像担持
体１００上に形成された濃度測定用画像（以下、「トナ
ーパッチ」という）８に発光素子６から光を照射し、そ
の反射光を受光素子７により検出し、あらかじめ決めら
れた検出レベルとの差異を現像バイアスに対応した変化
量として補正することで画像濃度を安定化させる構成を
とっている。

【００２４】図４に像担持体上に形成するトナーパッチ
の一例と、図５にトナーパッチを濃度センサ１１３で検
出したときのトナー付着量と濃度センサ出力との相関関
係を示す。

【００２５】図４に示すトナーパッチは８ａ、８ｂ、８
ｃ、８ｄ、８ｅの５種類を示したが、この数に限らな
い。また、図５のトナー付着量−濃度センサ出力の相関
関係においては、あるところまではトナー付着量の増加
にともなってセンサ出力も増加特性を示すが、一定以上
のトナー付着量についてはセンサ出力のリニアリティは
得られないため、通常センサ出力のリニアリティの得ら
れる範囲のトナー付着量でトナーパッチは形成される。

【００２６】なお、本実施例の画像形成装置は、トナー
残量検出手段として前出の図１３〜図１４に示して説明
したトナー残量検出手段を備えており、その構成および
機能についての説明は省略する。

【００２７】つぎに、本発明の特徴部分について図６〜
図９により説明する。

【００２８】図６は本実施例のトナー残量検出に係る制
御を説明するためのフローチャートである。

【００２９】図６において、まず、従来例にて説明した
トナー残量検出手段によるトナー残量検出を行なう（Ｓ
１０１）。このトナー残量検出は、図１５を参照して説
明したトナーＬｏｗレベルのしきい値、すなわちトナー
残量の最少レベルに達するまで繰り返される（Ｓ１０
２）。トナー残量検出のタイミングは、電源投入時、画
像形成動作終了後、現像器あるいはトナーカートリッジ
の交換時など所望のタイミングに設定して差し支えな
い。

【００３０】Ｓ１０２でトナーＬｏｗレベルに達する
と、濃度センサ１１３によるトナー付着検出モード、す
なわちトナー濃度検出モードに入る（Ｓ１０３）。トナ
ー濃度検出モードでは、まずトナー濃度検出用のトナー
パッチを作成する（Ｓ１０４）。これは最もベタ画像に
近いものでよい。そしてこれ以降のトナー濃度検出用の
トナーパッチにはトナー付着量つまりトナー濃度の変化
が検出できるように同一の画像データのものを使用す
る。ついで、濃度センサ１１３によってトナーパッチの
濃度を測定する（Ｓ１０５）。

【００３１】ここで、図７に、トナー残量の変化に伴
う、トナーパッチの付着量の推移、トナー濃度検出用ト
ナーパッチを測定した時の濃度センサ出力の変化、およ
びトナー残量ベル変化の推移を示す。図７に示す例では
４種類のトナーパッチについて記述したが、おのおのは
連続して出力されるものではなく、画像形成動作などの
トナーｌｏｗレベル後の時間的な経過を含んでいる。

【００３２】トナー残量検出手段によるトナーＬｏｗレ
ベル報知後において、報知後の初期段階では画像データ
に対して予め予測されるだけのトナー付着量が得られ、
予め予測されるだけの濃度センサの出力が得られる
（１）。濃度センサの出力に対しては、トナーパッチの
測定期間の中で何点かをサンプリングしてその平均値を
とってこのレベルをトナー付着量レベルとすることがで
きる。トナーの残量が少なくなってくると、（１）と同
様の画像データに対してトナーパッチに形成されるトナ
ー付着量が、（２）、（３）、（４）の順に徐々に少な
くなってくる。

【００３３】トナーＬｏｗレベル報知後のトナー残量の
段階的な推移を図８に示す。本実施例では同図に示すよ
うに４段階の残量報知タイミングを有するが、これに限
られるものではなく、何段階に設定してもよい。また、
リアルタイムにトナー付着量検出を行なって所望のタイ
ミングで報知することも可能である。あらかじめ定めら
れたトナーパッチの画像データに対して予想されるトナ
ー付着量の誤差分だけを画像形成可能範囲と定めておけ
ば、画像形成可能範囲を逸脱した段階で適正な画像濃度
の維持は不可能としてトナー無しと判断できる。

【００３４】再度、図６のフローチャートにおいて、上
述したようにトナーパッチの濃度を測定した濃度センサ
出力レベルによって、残量レベルを判定する（Ｓ１０
６）。ついで、トナー無しを判定し（Ｓ１０７）、画像
形成可能範囲であればトナー有りと判断して残量レベル
をトナー付着量レベルとして報知する（Ｓ１０８）。画
像形成可能範囲外となってトナー無しと判断された場合
には、トナー交換を報知して制御を終了する（Ｓ１０
９）。

【００３５】なお、図７において、濃度センサ出力をト
ナーパッチの測定区間中にサンプリングされたものの平
均値をとる例について説明したが、図９に示すように、
トナーパッチ形成時のかすれなどがあるためトナーパッ
チの測定区間中にサンプリングされたもののなかから最
小値をとる場合も考えられる。

【００３６】上記のように、本実施例によれば、トナー
残量検出手段のトナー残量報知で最もトナー残量の少な
くなるトナーＬｏｗレベル報知の後、像担持体上に残量
検出用のトナーパッチを形成し、そのトナーパッチの濃
度、つまり付着量を濃度センサによって検知することに
より、正確なトナー残量検知が可能になる。また、トナ
ーＬｏｗレベル報知の後、さらに複数レベルのトナー残
量を報知することができる。

【００３７】実施例２つぎに、本発明の第２実施例について図１０〜図１２に
より説明する。

【００３８】図１０は本実施例を説明するためのフロー
チャートである。なお、第１実施例と同様の制御につい
ては説明を省く。

【００３９】図１０において、ステップＳ２０１〜Ｓ２
０５までは第１実施例のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と
同様である。ここで濃度センサ出力が周囲環境の変動に
よって予め設定されたレベルと比較して同一のトナーパ
ッチを測定して場合でも異なる出力レベルになってしま
う場合について説明する。このような例を温度変化に例
えて図１１に示す。

【００４０】図１１において、トナーパッチ８ａ、８
ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅは図５に示したものと同一であ
り、このときの周囲環境の温度をｔ＝Ｔａ℃とする。そ
して周囲環境の温度がｔ＝Ｔａ℃からｔ＝（Ｔａ＋Δ
ｔ）℃に変化したとすると、同一のトナーパッチ８ａ、
８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅを測定した場合でも８’ａ、
８’ｂ、８’ｃ、８’ｄ、８’ｅの点を通る直線になっ
てしまう。そこで、トナー濃度制御時に測定したベタ画
像のトナーパッチの測定値を不図示のメモリに格納して
おき、濃度センサの出力レベルに関して残量報知のしき
い値を補正しておけばよい。

【００４１】図１０に戻って、残量検出用トナーパッチ
を測定した後（Ｓ２０５）、上記説明のように濃度制御
時に測定されたトナーパッチの検出値を参照し（Ｓ２０
６）、この濃度制御時に測定されたトナーパッチの検出
値に基づいて残量報知のしきい値レベルを補正する（Ｓ
２０７）。このときのトナー残量におけるしきい値レベ
ルの補正の様子を図１２に示す。図１２において、実線
がｔ＝Ｔａ℃の時の残量報知のしきい値、破線がｔ＝
（Ｔａ＋Δｔ）℃のときの残量報知のしきい値である。

【００４２】つぎに、補正された残量報知のしきい値に
おいてセンサ出力のレベル判定が行なわれる（Ｓ２０
８）。その後のステップＳ２０９〜Ｓ２１１では第１実
施例のステップＳ１０７〜Ｓ１０９と同様にトナー無し
ならば交換を報知し、トナー有りの場合は残量を報知し
てＳ２０３に戻る。

【００４３】本実施例では、周囲環境の温度変化の場合
について説明したが、トナーの飛散によるセンサ汚れの
場合などについても同様な制御を適用することができ
る。

【００４４】また、現像器あるいはトナーカートリッジ
を途中交換された場合でも、トナー残量検出手段による
残量検出と、濃度センサによるトナーパッチ測定の残量
検出を併用することで、正規のトナー残量を把握するこ
とができる。

【００４５】上記のように、本実施例ではより正確なト
ナー残量検知ができ、また、第１実施例と同様に、トナ
ーＬｏｗレベル報知の後、さらに複数レベルのトナー残
量を報知することもできる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、現像剤残量検出手段による現
像剤残量の最少レベルを検知後、像担持体に濃度測定用
画像を形成し、前記濃度測定手段によって測定すること
により、現像剤残量検出手段による現像剤無し警告後に
おいて正確な現像剤残量検出ができる。

【００４７】また、前記濃度測定手段の出力に対して、
１ないし複数のしきい値をもって現像剤残量を１ないし
複数段階に分けて細かい精度で報知可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多色画像形成装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図２】図１の多色画像形成装置における現像装置を示
す断面図である。

【図３】濃度センサの一実施例を示す説明図である。

【図４】濃度センサによる濃度検知のために形成される
トナーパッチの一例を示す図である。

【図５】図４のトナーパッチのトナー付着量と濃度セン
サ出力との関係を示す図である。

【図６】第１実施例におけるトナー残量検知制御を示す
フローチャートである。

【図７】トナー付着量測定によるトナー残量の推移およ
び濃度センサ出力の一例を示す図である。

【図８】トナー付着量測定によるトナー残量レベル報知
の一実施例を示す図である。

【図９】トナー付着量測定によるトナー残量の推移およ
び濃度センサ出力の他の例を示す図である。

【図１０】第２実施例におけるトナー残量検知制御を示
すフローチャートである。

【図１１】周囲環境変動時のトナー付着量とセンサ出力
との相関を示す図である。

【図１２】周囲環境変動時のトナー付着量計測によるト
ナー残量レベル報知の一例を示す図である。

【図１３】従来例および第１、第２実施例におけるトナ
ー残量検出手段を示す図である。

【図１４】図１３のトナー残量検出手段の制御回路を示
す図である。

【図１５】トナー残量検出手段の出力信号波形図であ
る。

【符号の説明】

８ａ〜８ｅトナーパッチ（濃度測定用
画像）１００像担持体１１３濃度センサ（濃度測定手
段）Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ現像装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像が形成される像担持体と、収容した
現像剤により潜像を可視像化する現像装置と、前記現像
装置内の現像剤残量を検出する現像剤残量検出手段と、
前記像担持体上に形成した画像に光を照射しその反射光
を検出することによって画像の濃度を測定する濃度測定
手段と、を有する画像形成装置において、前記現像剤残量検出手段による現像剤残量の最少レベル
を検知後、前記像担持体に濃度測定用画像を形成するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記濃度測定用画像の濃度レベルを前記
濃度測定手段によって測定することを特徴とする請求項
１の画像形成装置。
【請求項３】前記濃度測定手段の出力に対して、１な
いし複数のしきい値をもって現像剤残量を１ないし複数
段階にわたって報知することを特徴とする請求項２の画
像形成装置。
【請求項４】前記濃度測定手段による出力に対して、
現像剤残量をリアルタイムに報知することを特徴とする
請求項２の画像形成装置。
【請求項５】画像濃度制御実行時の前記濃度測定手段
の濃度測定用画像からの出力と前記濃度測定手段の現像
剤残量最少レベル時の濃度測定用画像からの出力を比較
することによって、現像剤残量レベルのしきい値を決定
することを特徴とする請求項３の画像形成装置。