JP2005099377A - 画像形成装置、現像ユニット及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤残量検出精度を向上させ、トナー残量に関する警告を正確に行うこと。
【解決手段】 現像剤を収容する貯留室と、該貯留室から現像剤が供給される現像室とを有する現像ユニットを、複数着脱可能な画像形成装置であって、複数の現像ユニットを回転させる回転手段と、貯留室内の現像剤量を検知する検知手段と、現像ユニットの回転停止状況を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に応じた閾値と、前記検知手段で検知された現像剤量とを用いて、現像ユニット内の現像剤量の減少を報知する報知手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式による画像形成装置、或いはこの画像形成装置に着脱可能な現像ユニットに関するものである。

従来から、多色画像の形成が可能な画像形成装置として、各色毎の現像ユニットを搭載し、現像ユニットの回転手段を設けて、対応する色の現像ユニットを回転移動させて現像位置に配置し順次感光体に現像していく画像形成装置が知られている。

上記のような過程を経て形成されるフルカラー画像は、トナー不足等による現像ムラがカラーバランスの変化となって現れやすいため、現像ユニット内部の現像剤の残量を検知する手段が設置されており、現像剤残量に応じてトナー補給の警告や、ホッパーからの自動供給を実現している。特に、現像ユニットを交換してトナー補給を行うものでは、現像ユニットの交換は、ユーザ自身が行わなければならず、トナー残量の検知精度がより正確で、同じ現像剤残量で現像剤に関する警告を行うことが求められている（例えば、特許文献１参照）。

図１を用いて、現像ユニット４００内での現像時のトナーの挙動について、詳細を以下に説明する。

従来の現像ユニット４００では、現像工程を最適化させた結果、現像剤であるトナーを貯留するホッパー部４０５と現像室４０６とを適当な高さの仕切り４０４で分けた構造となっている。現像位置では現像ユニット４００内の現像スリーブ４０１や塗布ローラ４０３、ホッパー部４０５内の撹拌部材４０７を外部から駆動できるようになっている。現像ユニット４００内に充填された量の過半が消費された段階でのトナーは、撹拌部材４０７で掻き上げられて、仕切り４０４を越えて、現像室４０６に搬送される。そして、現像室４０６に搬送されたトナーは、直ちに発砲弾性体である塗布ローラ４０３によって現像スリーブ４０１上に、供給される。現像スリーブ４０１上に供給されたトナーは、現像ブレード４０２によってその塗布量を規制されて、現像に寄与し、残りのトナーが現像室４０６内に留まる。現像室４０６内のトナーは、再び塗布ローラ４０３によって現像スリーブ４０１上に供給される。
特開平１０−３０７４６５号公報

しかしながら、上記従来のロータリードラム方式の画像形成装置において、現像剤残量を検知できる上述のような現像剤残量検知手段が備えられていても、現像剤残量を誤検知する場合があった。

多色画像形成モードでは、ロータリードラムは、現像位置において感光ドラムに１色ずつ現像し、画像形成を行う。この場合には、ロータリードラムは現像位置で現像を行った後は、すぐに次の色の画像形成を行うため、一定の間隔で回転する。つまりロータリードラムの回転により、現像ユニット内のトナーは間欠的に撹拌され、現像室内におけるトナー密度はほぼ一定になる。

しかしながら、ブラックトナーを備える画像形成装置では、多くのオフィス文書類がそうであるように、ブラック１色のみ用いて複数ページの画像を連続出力したい場合がある。このような単色画像形成モードでは、ひとつの現像ユニットを現像位置に据えたまま、ロータリードラムを回転させないで連続して画像形成を行う。この場合には、現像ユニット内のトナーが撹拌部材により現像室内により多く供給されるため、現像室内にトナーが押し込められてしまうことになる。したがって、現像ユニット内のトナー残量検知手段が所定のトナー残量よりも少ないことを検知したと判断しても、現像室内に供給されて押し込められたトナーによって、充分画像形成を行うことが可能である。つまり、トナーがあるにもかかわらずトナー残量少と検知してしまい、正確なトナー残量を検知することができなかった。

そこで本発明では、より高い精度で現像ユニット内の現像剤残量を検知することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
現像剤を収容する貯留室と、該貯留室から現像剤が供給される現像室とを有する現像ユニットを、複数着脱可能な画像形成装置であって、
複数の前記現像ユニットを回転させる回転手段と、
前記貯留室内の現像剤量を検知する検知手段と、
前記現像ユニットの回転停止状況を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じた閾値と、前記検知手段で検知された現像剤量とを用いて、前記現像ユニット内の現像剤量の減少を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。

前記報知手段は、
前記判定手段によって前記現像ユニットの停止状態が長いと判定された場合には、第１閾値よりも少ない現像剤量が前記検知手段によって検知されたタイミングで報知を行い、
前記判定手段によって前記現像ユニットの停止状態が短いと判定された場合には、第２閾値よりも少ない現像剤量が前記検知手段によって検知されたタイミングで報知を行なうことを特徴とする。

前記第１閾値は、前記第２閾値よりも小さいことを特徴とする。

前記現像ユニットが、前記第１閾値及び第２閾値を記憶する記憶手段を有することを特徴とする。

前記画像形成装置は、単色画像形成モードと多色画像形成モードとで画像形成可能であり、
前記回転手段は、単色画像形成モードでは前記現像ユニットを回転させず、多色画像形成モードでは前記現像ユニットを回転させる手段であり、
前記判定手段は、前記単色画像形成モードを前記現像ユニットの停止状態と判定することを特徴とする。

前記判定手段は、前記単色画像形成モードでの画像形成が所定回数または所定時間連続した場合に、前記現像ユニットの停止状態が長いと判定することを特徴とする。

過去の画像形成において単色画像形成モードであったか多色画像形成モードであったかの履歴を記憶する記憶手段をさらに有し、
前記判定手段は、単色画像形成モードにおいて前記検知手段で現像剤量を検知する際には、前記記憶手段を参照し、検知直前に所定回数以上の単色画像形成モードの画像形成が連続している場合に、前記現像ユニットの停止状態が長いと判定することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
現像剤を収容する貯留室と、該貯留室から現像剤が供給される現像室とを有する現像ユニットを、複数着脱可能であって、複数の前記現像ユニットを回転させる回転手段を備えた画像形成装置の制御方法であって、
前記貯留室内の現像剤量を検知する検知工程と、
前記現像ユニットの回転停止状況を判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果に応じた閾値と、前記検知工程で検知された現像剤量とを用いて前記現像ユニット内の現像剤量の減少を報知する報知工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤残量閾値を変更することにより、画像形成モードによらず、現像剤残量検出精度を向上させ、トナー残量に関する警告を正確に行うことができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図２は４色の現像ユニット（４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋ）とその回転手段としてのロータリードラム４５を備えるカラーレーザビームプリンタの概略断面図である。

図２において、１０は潜像担持体である感光ドラム、２０は帯電ローラ、３０はレーザ露光ユニット、５０は中間転写体、５５は二次転写ユニット、６０はクリーニングユニット、８０は定着ユニット、４６ｙ，４６ｍ，４６ｃ，４６ｋは各々現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋに内包されているトナーである。本実施の形態においては、トナー（４６ｙ，４６ｍ，４６ｃ，４６ｋ）として非磁性１成分現像剤を用いた。尚、添字「ｙ」、「ｍ」、「ｃ」、「ｋ」は色を表し、「ｙ」はイエロー、「ｍ」はマゼンタ、「ｃ」はシアン、「ｋ」はブラックを表す。本実施の形態に係るカラーレーザビームプリンタは、上記４色の色画像を中間転写体５０上で重ねてフルカラー画像を形成する方式のものである。

本実施の形態に係る現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋの構成は、トナーの色によらず同一であり、それぞれの現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋは、ロータリードラム４５に対して横方向にスライドすることで容易に着脱可能な構成となっており、ロータリードラム４５にはそれぞれ４色に対応した設置位置が指定されている。

次に、本実施の形態に係るレーザビームプリンタの多色画像形成モードについて、ここではフルカラー画像を形成する場合で説明する。

本実施の形態に係る感光ドラム１０は円筒状のアルミシリンダに複数層から成る感光層を塗布して構成されており、その軸を中心に一方向に回転する。帯電ローラ２０は芯金の周りの導電性弾性層と、その弾性層の表層の高抵抗層から構成され、感光ドラム１０に接触して感光ドラム１０の回転と共に従動回転するように設置されている。帯電ローラ２０には帯電バイアス電源２１が接続され、感光ドラム１０と帯電ローラ２０間に直流バイアスを印加して、感光ドラム１０上の表面電位を、一様に所望の電位に帯電させる。

帯電された感光ドラム１０の表面は、レーザ露光ユニット３０から出力されるレーザ光によって走査露光される。このレーザ光はイエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色に分解された画像情報に基づいた画素信号に対応して変調されており、この順に静電潜像を形成する。

本実施の形態における現像工程は、ロータリードラム４５を回転させることによって色分解像に対応した第１色、例えばイエローの現像ユニット４０ｙを現像位置に移動させ、潜像形成工程で形成された感光ドラム１０上の静電潜像ｙが現像位置を通過するときに、現像剤バイアス電源４７より現像バイアスを加えて現像を行う。

第１色の現像工程が終了すると同時に再びロータリードラム４５が回転し、次の色分解像に対応した第２色、例えばマゼンタの現像ユニット４０ｍを現像位置に設置する。

図２に示す中間転写体５０は感光ドラム１０に所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム１０の回転と同じ方向と周速度をもって回転駆動されている。この中間転写体５０と感光ドラム１０との間には、一次転写バイアス電源５１により一次転写バイアス（直流電圧）が印加できるようになっており、トナー４６ｙによって可視化された色分解像ｙは、この一次バイアスによって中間転写体５０上に転写（一次転写）される。尚、転写されないで感光ドラム１０上に残ったトナー４６ｙは、クリーニングユニット６０により感光ドラム１０から除かれる。クリーニングユニット６０は、クリーニングブレード６１と廃トナーボックス６２で構成されており、クリーニングブレード６１は常に感光ドラム１０に所定の押圧力をもって圧接されて、感光ドラム１０上に残ったトナー４６ｙを物理的に掻き落とし、廃トナーボックス６２に貯留する。

続けて同様に帯電、露光及び現像工程を経て感光ドラム１０上にマゼンタの次の色分解像ｍを形成し、中間転写体５０上に既に転写されている色分解像ｙの上に色分解像ｍを重ねて転写する。尚、色分解像ｍの露光工程では、色分解像ｙと色分解像ｍが色ズレしないように制御される。更に続けてマゼンタの色分解像ｍと同様に、シアン及びブラックの色分解像ｃと色分解像ｋを順に積層することによって中間転写体５０上にフルカラー画像を形成する。

以上の工程を経て形成されたフルカラー画像は、二次転写位置にて二次転写ユニット５５によって記録メディア１００に転写される。二次転写ユニット５５は転写ローラ５２、転写ローラ離間／当接機構５３及び転写バイアス電源５４で構成される。転写ローラ５２は、画像形成工程中は転写ローラ離間／当接機構５３によって中間転写体５０に対して離間され、中間転写体５０上にフルカラー画像が形成されて二次転写位置に達する直前に中間転写体５０に対して当接する。また、当接とほぼ同時に転写バイアス電源５４によって転写ローラ５２に転写バイアスが加えられ、記録メディア１００にフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された記録メディア１００は、定着ユニット８０に搬送されて熱及び圧力により定着が行なわれ、記録画像となる。

このように、本実施の形態における現像工程は、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の順番で順次行われ、画像形成終了後は、ブラックの現像ユニット４０ｋはそのまま現像位置で停止する。

以上が一連のフルカラー画像形成工程であり、複数枚の画像を形成する場合には上記の工程が繰り返される。なお、上記の一連の画像形成動作は、図２の制御部２００によって制御されるものである。制御部２００から制御信号が電源２１，４７，露光ユニット３０、不図示の駆動モータなどに出力されることによって画像形成動作が制御される。

続いて、本実施の形態に係るレーザビームプリンタの単色画像形成モードについて、ここではブラック１色で、画像形成を行う場合を説明する。

図４に単色画像形成モードでのレーザビームプリンタの概略図を示す。

単色画像形成モードでは、ロータリードラム４５を回転させず、現像ユニット４０ｋを図に示す現像位置に固定し、潜像形成工程で形成された感光ドラム１０上の静電潜像ｋが現像位置を通過するときに現像剤バイアス電源４７より現像バイアスを加えて現像を行う。これ以降の現像工程も、多色画像形成モードと同様である。

中間転写体５０上に形成された単色画像は、二次転写位置にて二次転写ユニット５５によって記録メディア１００上に転写される。さらに記録メディア１００は、定着ユニット８０に搬送され、熱及び圧力により定着されて記録画像となる。

ブラックの単色画像形成モードで画像形成終了後は、ブラックの現像ユニットはそのまま現像位置で停止する。

以上が単色画像形成モードにおける単色画像形成工程であり、複数枚の画像を形成する場合には上記の工程が繰り返される。

図３は、現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋの詳細な概略図である。

現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋは、上述したようにそれぞれ同じ構成であるため、その１つについて代表的に示す。現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋは、現像剤容器５００と、現像スリーブ５０１と、現像ブレード５０２と、塗布ローラ５０３と、攪拌部材５０７と、不揮発性メモリ５２０と、を含んでいる。現像剤容器５００は、仕切り部５０４によって、トナーを貯留する貯留室としてのホッパー部５０５と現像室５０６と、に区画されている。そして、ホッパー部５０５には撹拌部材５０７が配置され、現像室５０６には現像スリーブ５０１、塗布ローラ５０３及び現像ブレード５０２が配置されている。撹拌部材５０７、現像スリーブ５０１及び塗布ローラ５０３は、現像位置において外部から駆動できる構成になっており、現像工程中は、常に回転してトナーを感光ドラム１０に供給する。つまり、撹拌部材５０７によってホッパー部５０５から現像室５０６にトナーが供給され、さらに、現像スリーブ５０１及び塗布ローラ５０３によって現像室５０６から感光ドラム１０にトナーが供給される。

また、ホッパー部５０５側の現像剤容器５００にはトナー残量検知用の光透過窓５１２，５１３が設けられており、光透過窓５１２から入った外部からの入射光はホッパー部５０５に貯留するトナー量に応じて減衰されて、光透過窓５１３を透過する。そこで、現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋを装着するロータリードラム４５の所定位置には、トナー残量検知用の発光素子５１０及び受光素子５１１を設置し、光透過窓５１２から光透過窓５１３へ透過した光透過率により、トナー残量検知を行う。

このような現像剤容器５００内のトナー残量検知は、現像位置に停止した現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋにおいて逐次行われる。すなわち、現像ユニットが、ロータリードラム４５の回転によって現像位置に停止したと同時に、感光ドラム１０の静電潜像に対して現像を行うとともに、トナー残量検知用の発光素子５１０を発光させる。現像ユニット４０ｙ，４０ｍ，４０ｃ，４０ｋに十分なトナーがある場合には、ホッパー部５０５の光透過窓５１２，５１３の間はトナーで塞がれ、発光素子５１０の光は受光素子５１１に届かない。ホッパー部５０５のトナー量が残り少なくなった場合には、光透過窓５１２，５１３の間がトナーで塞がれなくなり、発光素子５１０の光は現像剤容器５００を透過して受光素子５１１によって検知される。この受光素子５１１で検知された発光素子５１０の光の透過率によって、トナー残量検知を行う。つまり、これらの発光素子５１０と受光素子５１１とは、ホッパー部５０５のトナー残量の検知手段として機能し、光の透過率は、そのままホッパー部５０５におけるトナーの量を表わすことになる。

その検知結果によりトナー残量に関する警告を行なう。つまり現像ユニット内の現像剤であるトナーが少なくなったことを意味する「トナーＬＯＷ警告」及び、トナーがなくなったことを意味する「トナーＯＵＴ警告」を、ユーザに報知する。

多色画像形成モードでは、ある色の現像を行った後、すぐにロータリードラム４５が回転し、次の色の画像形成を行う。そのため、現像剤容器５００内のトナーはロータリードラム４５の回転により、間欠的に撹拌され、現像室５０６内のトナー密度が極度に高くなることはない。

一方、単色画像形成モードでは、ブラックトナー用の現像ユニットを現像位置に据えたまま、ロータリードラム４５を回転させずに連続して画像形成を行う。このため、単色画像形成モードでの画像形成が連続すると、現像剤容器５００内のトナーが、撹拌部材５０７により現像室５０６内に多く供給され、現像室５０６内にトナーが押し込められて、現像室５０６内のトナー密度が大きくなる。このように、現像ユニットが一定時間停止しながら画像形成を行なった後では、他のタイミングと比べ、同じ光透過率に対する、現像剤容器５００内のトナー残量（重量）にずれを生じる。図５は、現像ユニットが所定時間停止した後（図中ａ）と現像ユニット回転後（図中ｂ）の、光の透過率と現像剤容器５００内のトナー残量との関係を示すグラフである。図５に示すように、同じ光透過率が検知された場合の現像剤容器５００内のトナー量は、現像ユニット回転後より現像ユニットが所定時間停止した後の方が多くなる。従って、図５において、トナー残量Ｘ及びＹの時点で警告を行なうためには、現像ユニット回転後であれば、光透過率がＡ及びＣになった時点で警告を行ない、現像ユニットが所定時間（或いは所定の画像形成回数）停止した後であれば、光透過率がＢ及びＤになった時点で警告を行なえばよい。

そこで、トナー残量検知を、
（１）トナー残量検知手段が光透過率を検知した瞬間の画像形成モード。

（２）残量検知直前の所定枚数（ここでは１０枚とする）の画像形成モード履歴。

の２点で、現像ユニットの停止状態を判定する（図６参照）。すなわち、トナー残量検知を行なった場合に、その時点での画像形成モードを判定し、単色画像形成モードであれば、さらに画像形成モード履歴を参照して、連続して所定回数以上単色画像形成モードが連続しているか否かを判定する。残量検知時点で単色画像形成モードであり、さらに、直前に単色画像形成モードが所定回数以上連続しているのであれば、光透過率が大きくても、トナーが比較的多く残っていると判断する。プリンタ本体または現像ユニットが検知直前の所定枚数の画像形成モード履歴を記憶しておくことで、トナー残量検知の際に円滑に制御できる構成となっている。

本実施形態に係るプリンタは、ＣＰＵやＲＡＭやＲＯＭ等を備えた一般的な制御部２００（図２、図４）において、現像ユニットの回転停止状況を判定し、判定結果に応じた閾値と、検知された現像剤量とを用いて、現像ユニット内の現像剤量の減少をユーザに報知する。詳しくは、現像ユニットの停止状態が長いと判定された場合には、第１閾値よりも少ない現像剤量が検知されたタイミングで報知を行い、現像ユニットの停止状態が短いと判定された場合には、第２閾値（第１閾値より大きい）よりも少ない現像剤量（光透過率）が検知されたタイミングで報知を行なう。そして、この現像ユニットの停止状況を、単色画像形成モードでの画像形成が所定回数または所定時間連続したか否かで判断する。つまり、過去の画像形成において単色画像形成モードであったか多色画像形成モードであったかの履歴を不揮発性メモリ５２０に記憶しておき、単色画像形成モードにおいて現像剤量を検知する際には、不揮発性メモリ５２０を参照して、検知直前に所定回数以上の単色画像形成モードの画像形成が連続している場合に、現像ユニットの停止状態が長いと判定し、第１閾値を用いる。不揮発性メモリ５２０には、第１、第２閾値を記憶してもよく、現像ユニット毎に異なる閾値としてもよい。また、画像形成モードの履歴や閾値などを、不揮発性メモリ５２０ではなく、プリンタ本体側のＲＡＭに記憶させてもよい。

（具体的制御）
以下に具体的な数値を用いて、トナー残量検知及び警告について説明する。ただし、ここに用いられている数値はあくまでも１例であり、本発明を限定するものではない。

例えば、現像剤容器５００内のトナー残量が６０ｇ以下であると判断した場合には、トナーＬＯＷ警告を行なう。具体的には以下の場合がある。

（i）多色画像形成モードの画像形成最中に、トナー残量検知手段が光透過率１０％を検知したとき。

多色画像形成モードの画像形成中に、トナー残量の検知手段が光透過率１０％を検知した場合には、検知する直前のモード履歴（所定枚数１０枚）が、いかなる画像形成モードであろうと、光透過率１０％を検知した瞬間に多色画像形成モードであれば、ロータリードラム４５は回転動作を行った直後であるため、現像剤容器５００内のトナーは撹拌されており、現像室５０６内にトナーが押し込められることはない。よって多色画像形成モード中に、トナー残量検知手段が光透過率１０％を検知した場合には、現像剤容器５００内のトナー残量は６０ｇ以下であると判断し、トナーＬＯＷ警告をユーザに報知する。

（ii）単色画像形成モードの画像形成中に、トナー残量検知手段が光透過率１０％を検知したとき。

単色画像形成モードの画像形成中に、トナー残量検知手段が光透過率１０％を検知した場合には、残量検知直前の所定枚数１０枚が、どのような画像形成モードで画像形成を行っていたかで、トナーＬＯＷ警告をユーザに報知するかどうかの判断を行うため、さらに以下の２つに分けて説明する。

（ii）−ａ トナー残量検知直前の所定枚数１０枚が、すべて単色画像形成モードのとき。

トナー残量検知直前の１０枚がすべて単色画像形成モードで画像形成された場合には、ロータリードラム４５を回転させないで連続してブラック現像ユニットを現像位置に据えたまま、画像形成を行っているため、現像剤容器５００内のトナーが、撹拌部材５０７により現像室５０６内に多く供給され、現像室５０６内にトナーが押し込められてしまっている。よってトナー残量検知手段で、光透過率１０％が検知されても、実際のトナー残量は、多色画像形成モードより多くなっているので、現像剤容器５００内のトナー残量が６０ｇ以下にはなっていないと判断し、この場合にはトナーＬＯＷ警告をユーザに報知しない。

そこで、さらにこのまま単色画像形成モードの状態が続き、光透過率３０％に到達した場合に、現像剤容器５００内のトナー残量は６０ｇ以下であると判断し、トナーＬＯＷ警告をユーザに報知する。

しかしながら、光透過率３０％に到達する前までに、多色画像形成モードを行った場合、ロータリードラム４５の回転により、現像剤容器５００内では、現像室５０６内のトナーが撹拌され、トナーが押し込められていない状態に戻ることになる。したがって、多色画像形成モードと同じトナーの挙動となるため、トナー残量検知は、このとき行われる残量検知結果に従う。

（ii）−ｂ トナー残量検知直前の連続した所定枚数１０枚のうち、１枚でも多色画像形成モードが含まれていたとき。

トナー残量検知直前の連続した１０枚のうちに、１枚でも多色画像形成モードが含まれていた場合には、ロータリードラム４５の回転によりトナーが撹拌されているため、現像室５０６内にトナーが押し込められていないはずである。よってこの場合にはトナー残量検知手段が、光透過率１０％を検知したタイミングで、トナーＬＯＷ警告をユーザに報知する。

つまり、トナー残量検知において重要であるのは、単色画像形成モードで光透過率１０％が検知されたときの検知直前の１０枚であり、この１０枚がすべて単色画像形成モードであれば、トナー残量閾値を変更する。

次に、トナーＯＵＴ警告の場合について説明する。トナーＯＵＴ警告は、画像形成品質に支障をきたすほどトナー残量が減っている場合に報知する警告であり、ここでは、例えば、現像剤容器５００内のトナー残量が３０ｇ以下であると判断した場合に、トナーＯＵＴ警告を行なう。具体的には以下の場合がある。

（i）多色画像形成モードの画像形成最中に、トナー残量検知手段が光透過率７０％を検知したとき。

多色画像形成モードの画像形成最中に、トナー残量検知手段が光透過率７０％を検知した場合には、検知する直前の所定枚数１０枚が、いかなる画像形成モードであろうと、光透過率７０％を検知した瞬間に多色画像形成モードであれば、ロータリードラム４５は回転動作を行った直後であるため、現像剤容器５００内のトナーは撹拌されており、現像室５０６内にトナーが押し込められることはない。よって多色画像形成モード最中に、トナー残量検知手段が光透過率７０％を検知した場合には、現像剤容器５００内のトナー残量は３０ｇ以下と判断し、トナーＯＵＴ警告をユーザに報知する。

（ii）単色画像形成モードの画像形成最中に、トナー残量検知手段が光透過率７０％を検知したとき。

単色画像形成モードの画像形成最中に、トナー残量検知手段が光透過率７０％を検知した場合には、残量検知直前の所定枚数１０枚が、どのような画像形成モードで画像形成を行っていたかで、トナーＯＵＴ警告をユーザに報知するかどうかの判断を行うため、さらに以下の２つに分けて説明する。

（ii）−ａ トナー残量検知直前の所定枚数１０枚が、すべて単色画像形成モードのとき。

トナー残量検知直前の１０枚がすべて単色画像形成モードで画像形成された場合には、ロータリードラム４５を回転させないで連続してブラック現像ユニットを現像位置に据えたまま、画像形成を行っているため、現像剤容器５００内のトナーが、撹拌部材５０７により現像室５０６内に多く供給され、現像室５０６内にトナーが押し込められてしまっている。よってトナー残量検知手段で、光透過率７０％が検知されても、実際のトナー残量は、多色画像形成モードより多くなっているので、現像剤容器５００内のトナー残量は３０ｇ以下ではないと判断し、この場合にはトナーＯＵＴ警告をユーザに報知しない。

そこで、さらにこのまま単色画像形成モードの状態が続き、光透過率９０％に到達した場合には、トナー残量３０ｇと判断し、トナーＯＵＴ警告をユーザに報知する。

しかしながら、光透過率９０％に到達する前までに、多色画像形成モードを行った場合、ロータリードラム４５の回転により、現像剤容器５００内では、現像室５０６内のトナーが撹拌され、トナーが押し込められていない状態に戻ることになる。したがって、多色画像形成モードと同じトナーの挙動となるため、トナー残量検知は、このとき行われる残量検知結果に従う。

（ii）−ｂ トナー残量検知直前の連続した所定枚数１０枚のうち、１枚でも多色画像形成モードが含まれていたとき。

トナー残量検知直前の連続した１０枚のうちに、１枚でも多色画像形成モードが含まれていた場合には、ロータリードラム４５の回転によりトナーが撹拌されるため、現像室５０６内にはトナーが押し込められることはない。よってトナー残量の検知手段が、光透過率７０％を検知したときには、現像剤容器５００内のトナー残量が３０ｇ以下と判断し、トナーＯＵＴ警告をユーザに報知する。

つまり、トナー残量検知において重要であるのは、単色画像形成モードで光透過率７０％が検知されたときの検知直前の１０枚であり、この１０枚がすべて単色画像形成モードであれば、トナー残量検知の閾値を変更する。

このように、トナー残量閾値を、多色画像形成モードと単色画像形成モードで、異なる閾値を用いることで、現像室５０６内に充分なトナーがあるにもかかわらず、トナー残量警告を行うといったことがなく、両モードにおいて正確なトナー残量検知を行い、ほぼ同じトナー残量でトナー残量に関する警告を行うことができる。

またトナー残量閾値、または画像形成モード履歴を、現像剤容器５００に備え付けられた不揮発性メモリ５２０に記憶しておくことにより、トナー補充のために現像剤容器５００を交換した際にも、正確にトナー残量検知を行うことができる。

さらに、単色画像形成モードで使用することが多いブラック現像ユニットの不揮発性メモリにトナー残量検知閾値、または画像形成モード履歴を記憶しておけば、トナー残量の誤検知を行うことなく、正確にトナー残量検知を行うことができる。

本実施の形態では、所定枚数１０枚とし、閾値を検知した時の画像形成モードと、検知直前の所定枚数１０枚の画像形成モード履歴により、トナーＬＯＷ警告とトナーＯＵＴ警告の任意の２点で、トナー残量検知結果をユーザに報知する場合を説明した。しかしながら、トナー残量検知はこの２点に限ったことではない。本実施の形態で所定枚数１０枚としたが、この所定枚数を任意の枚数にし、複数の残量検知閾値を設定することにより、さらにトナー残量検知の精度を高めることができ、より細かく、そしてより正確にトナー残量をユーザに報知することができ、ユーザビリティーの向上につなげることができる。

また本実施の形態では、閾値検知直前の所定枚数（本実施の形態では１０枚）の画像形成モード履歴を判断し、トナー残量検知を行う場合を説明したが、所定枚数の画像形成モード履歴でなくとも、任意の画像形成モード履歴、例えば、現像スリーブ５０１や、撹拌部材５０７の回転時間または回転数を用いて、所定の回転時間または回転数として、それを制御し、その画像形成モード履歴により、トナー残量検知を行うことも可能である。

なお、本実施形態としてのプリンタでは、ドラム状、もしくはベルト状の中間転写体を用い、感光体上の色分解像を、中間転写体上で重ねて、記録メディア上に一括転写する方式を採用しているが、本願発明に係る画像形成装置はこれに限定されるものではなく、感光体上に色分解像を１色ずつ直接重ねて、記録メディアに一括転写する方式や、転写ドラム上に記録メディアを巻きつけて、感光体上の色分解像を順次１色ずつ記録メディア上で重ねる方式を採用することも可能である。

また、本実施形態としてのプリンタでは、光検知方式によって現像剤の残量を検知したが、本発明に係る画像形成装置はこれに限定されるものではなく、静電容量検知方式や圧力検知方式を採用することも可能である。ここで、静電容量検知方式とは、現像ユニット内に２つの電極を設けて、電極間に交流バイアスを印加して、トナーの有無による電極間の静電容量変化を検知する方式である。この方式では、例えば現像スリーブに印加される現像バイアスの交流電圧成分を利用し、現像スリーブの近傍に設置されたアンテナ状の電極に誘起される交流電圧／電流の変化を検知する。誘電率の高いトナーがスリーブ−アンテナ電極間からなくなってアンテナ電極の誘起電圧／電流が低下し、設定された閾値以下になることを検知する。また、圧力検知方式とは、現像ユニット内に感圧素子を設け、この感圧素子が受ける物理的圧力（トナーの加重等）や振動の変化を検知する方式である。この方式では、例えば現像ユニット底部に感圧素子としてピエゾ圧電素子を設置し、その加重量が設定された閾値以下になることを検知する。

また、本実施形態としてのプリンタは、単色画像形成モードか、多色画像形成モードかを判断することで、現像ユニットの停止状態を判定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、回転手段としてのロータリードラムの動作を直接検知して、現像ユニットの停止、非停止を判断してもよい。更には、現像ユニット自体の動作を直接検知してその停止時間を判定してもよい。また現像ユニットの停止状況に加えて、攪拌部材の回転状況を判定すれば、より正確に現像ユニット内のトナーの偏りを判定できる。

また、本実施形態としてのプリンタは、単色画像形成モードでの連続画像形成回数に応じて２段階に警告用閾値を変化させるが、本発明はこれに限定されるものではなく、３段階以上に閾値を変化させても良いし、現像ユニットの停止時間に応じて無段階に閾値を変化させてもよい。

また、本実施形態では、レーザビームプリンタについて説明したが、本発明に係る画像形成装置は、これに限定されるものではなく、例えば、複写機、ＬＥＤプリンタ、ファクシミリ装置等が含まれる。

従来の現像ユニットの概略図である。 本実施の形態１のレーザビームプリンタの概略図である。 本発明における現像ユニットの概略図である。 本実施の形態１の単色画像形成モードにおけるレーザビームプリンタの概略図である。 光の透過率に対する現像ユニット内のトナー残量である。 本発明における現像剤残量検知方法を説明する図である。

符号の説明

１０‥‥感光ドラム
２０‥‥帯電ローラ
３０‥‥レーザ露光ユニット
５０‥‥中間転写体
５５‥‥二次転写ユニット
８０‥‥定着ユニット
１００‥‥記録メディア
５００‥‥現像ユニット
５１０‥‥発光素子
５１１‥‥受光素子
５１２、５１３‥‥光透過窓
５２０‥‥不揮発性メモリ

Claims (10)

1. 現像剤を収容する貯留室と、該貯留室から現像剤が供給される現像室とを有する現像ユニットを、複数着脱可能な画像形成装置であって、
   複数の前記現像ユニットを回転させる回転手段と、
   前記貯留室内の現像剤量を検知する検知手段と、
   前記現像ユニットの回転停止状況を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に応じた閾値と、前記検知手段で検知された現像剤量とを用いて、前記現像ユニット内の現像剤量の減少を報知する報知手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記報知手段は、
   前記判定手段によって前記現像ユニットの停止状態が長いと判定された場合には、第１閾値よりも少ない現像剤量が前記検知手段によって検知されたタイミングで報知を行い、
   前記判定手段によって前記現像ユニットの停止状態が短いと判定された場合には、第２閾値よりも少ない現像剤量が前記検知手段によって検知されたタイミングで報知を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１閾値は、前記第２閾値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像ユニットが、前記第１閾値及び第２閾値を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は、単色画像形成モードと多色画像形成モードとで画像形成可能であり、
   前記回転手段は、単色画像形成モードでは前記現像ユニットを回転させず、多色画像形成モードでは前記現像ユニットを回転させる手段であり、
   前記判定手段は、前記単色画像形成モードを前記現像ユニットの停止状態と判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記判定手段は、前記単色画像形成モードでの画像形成が所定回数または所定時間連続した場合に、前記現像ユニットの停止状態が長いと判定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 過去の画像形成において単色画像形成モードであったか多色画像形成モードであったかの履歴を記憶する記憶手段をさらに有し、
   前記判定手段は、単色画像形成モードにおいて前記検知手段で現像剤量を検知する際には、前記記憶手段を参照し、検知直前に所定回数以上の単色画像形成モードの画像形成が連続している場合に、前記現像ユニットの停止状態が長いと判定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記現像ユニットは、過去の画像形成において単色画像形成モードであったか多色画像形成モードであったかの履歴を記憶する記憶手段を有し、
   前記判定手段は、単色画像形成モードにおいて前記検知手段で現像剤量を検知する際には、前記記憶手段を参照し、検知直前に所定回数以上の単色画像形成モードの画像形成が連続している場合に、前記現像ユニットの停止状態が長いと判定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
9. 請求項４または８に記載の記憶手段を有することを特徴とする現像ユニット。
10. 現像剤を収容する貯留室と、該貯留室から現像剤が供給される現像室とを有する現像ユニットを、複数着脱可能であって、複数の前記現像ユニットを回転させる回転手段を備えた画像形成装置の制御方法であって、
    前記貯留室内の現像剤量を検知する検知工程と、
    前記現像ユニットの回転停止状況を判定する判定工程と、
    前記判定工程の判定結果に応じた閾値と、前記検知工程で検知された現像剤量とを用いて前記現像ユニット内の現像剤量の減少を報知する報知工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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