JP2007025563A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の印刷速度モードを有する画像形成装置において、トナー残量検知手段であるトナー残量検知手段における発光部の発光強度または受光部の感度、あるいはトナー残量検知手段の前記受光部の検出信号を二値化するしきい値を変更する手段を有することによって、印刷速度に依らず、トナーの残量を高精度でリアルタイムに知ることができる。
【解決手段】 印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段における発光部の発光強度を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置と、あるいは受光部の感度を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置と、印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段の前記受光部の検出信号を二値化するしきい値を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真画像形成装置におけるトナー残量検知装置を有する画像形成装置に関するものである。

従来、トナー残量検知装置として、発光部及び受光部を有するトナー残量検知手段を備え、上記発光部からトナー収容器に設けたトナー残量検知用の被検知部を介して到達する検知光を、上記受光部が検出し、その受光部が検出する経過時間と予め設定されているトナー残量検知しきい値によって、トナー収容器内のトナー残量検知するものが知られている。

また、中間転写体を用いない画像形成装置では、記録媒体の種類によって、印刷速度（プロセススピード）のモードを複数持たせており、それに伴って、現像装置全体の回転部材の速度を変える必要がある。

しかしながら、現像装置全体の回転部材の速度が変わると、トナー搬送部の回転速度も変わり、トナー残量検知装置の上記受光部が検出する経過時間の長さも変化するため、トナー残量検知において誤検知が発生するおそれがある。

上記の問題を解決するために、従来の画像形成装置におけるトナー残量検知装置では、複数の印刷速度モードに応じた複数のトナー残量検知しきい値を有するものがある(特許文献１)。

しかし、上記従来例では、印刷速度モードが遅いモードでトナーを消費した場合、トナーの流動性が変化するため、トナーがなくなる前に上記受光部が検出する経過時間が最大値に達し、トナー残量検知しきい値を越えてしまう。従って、トナーが残っているにも関わらずユーザにトナー無しを知らせてしまうことになる。

さらに上記問題を解決するために、印刷速度が通常速以外のモードで、上記受光部が検出する経過時間が最大値に達した場合において、トナー残量検知可能な回転速度に戻して、トナー残量検知を実行するもの(特許文献２)がある。
特開２０００−１３１９３６号 特開２００３−２４１５００号

しかしながら、上記従来例では、印刷速度が通常速以外のモードで、上記検出経過時間が最大値に達した場合において、例えば１０枚おきに残量検知を行うとすれば、1枚目から１０枚目までのトナーの残量を検知することができない。また、印刷速度の遅いモードからトナー残量検知可能な印刷速度に変化させるには若干の時間がかかるため、例えば２枚おきにトナー残量を検知すると、印刷速度の遅いモードからトナー残量検知可能な印刷速度に戻す作業が頻繁に起こり、ユーザのダウンタイムが発生する。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、画像形成装置における攪拌手段の回転速度に依らず、現像容器内のトナー残量をリアルタイムで検出することを特徴とする画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、印字媒体の種類に応じた複数の印刷速度モードを有する画像形成装置であって、像担持体上に形成された潜像を現像するためのトナーを収容したトナー収容部と、前記トナー収容部内のトナーを攪拌するための攪拌部材と、複数の印刷速度モードに応じて前記攪拌部材の駆動速度が可変の攪拌手段と、前記トナー収容部内のトナーの残量を検知するための発光部と受光部を有するトナー残量検知手段を備え、前記発光部から前記トナー収容部内を介して前記受光部に到達する検知光を検出した値と、予め設定されたトナー残量検知しきい値に基づいてトナーの残量を検知する画像形成装置において、印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段における発光部の発光強度を変更する手段を有することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明における前記発光部の発光強度を変更する手段として、印刷速度モードに応じて、前記発光部の発光素子に流す電流量を変更することを特徴とする。

また、請求項3記載の発明は、請求項1に記載の発明における前記発光部の発光強度を変更する手段として、印刷速度モードに応じて、発光部の発光パルス幅のDutyを変更することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、印字媒体の種類に応じた複数の印刷速度モードを有する画像形成装置であって、像担持体上に形成された潜像を現像するためのトナーを収容したトナー収容部と、前記トナー収容部内のトナーを攪拌するための攪拌部材と、複数の印刷速度モードに応じて前記攪拌部材の駆動速度が可変の攪拌手段と、前記トナー収容部内のトナーの残量を検知するための発光部と受光部を有するトナー残量検知手段を備え、前記発光部から前記トナー収容部内を介して前記受光部に到達する検知光を検出した値と、予め設定されたトナー残量検知しきい値に基づいてトナーの残量を検知する画像形成装置において、印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段における受光部の感度を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置。

また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明における前記受光部の感度を変更する手段として、印刷速度モードに応じて、前記受光部に接続している抵抗素子の抵抗値を変更することを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、印字媒体の種類に応じた複数の印刷速度モードを有する画像形成装置であって、像担持体上に形成された潜像を現像するためのトナーを収容したトナー収容部と、前記トナー収容部内のトナーを攪拌するための攪拌部材と、複数の印刷速度モードに応じて前記攪拌部材の駆動速度が可変の攪拌手段と、前記トナー収容部内のトナーの残量を検知するための発光部と受光部を有するトナー残量検知手段を備え、前記発光部から前記トナー収容部内を介して前記受光部に到達する検知光を検出した値と、予め設定されたトナー残量検知しきい値に基づいてトナーの残量を検知する画像形成装置において、印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段の前記受光部の検出信号を二値化するためのしきい値を変更する手段を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、トナー残量検出装置を有する画像形成装置において、画像形成装置の印刷速度（現像装置内の攪拌手段の回転速度）に応じて、トナー残量検知手段における発光部の発光強度、または受光部の感度、あるいは前記トナー残量検知手段の前記受光部が出力する検出信号を二値化するしきい値を変更することによって、印刷速度が遅い場合でも独立した直線性のある検知光の通過時間とトナー消費量の関係を得ることができる。

また、印刷速度に応じてそれぞれ独立したトナー残量シーケンスを有することによって、印刷速度に依らず、トナーの残量を高精度で、且つリアルタイムに知ることができる。

（実施例１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施例によると本発明は、カラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」と呼ぶ。）にて具現化されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は本発明に係る画像形成装置の概略構成を表わし、同図において、１２（１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ，１２Ｙ）はトナーを記録媒体に転写するための転写ローラ、１５（１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ，１５Ｙ）はレーザーダイオード（不図示）からのレーザ光Ｌを水平走査するためのポリゴンミラー、１６（１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ，１６Ｙ）はレーザ光Ｌを結像させるためのfθレンズ、１７は記録媒体を１枚ごとに給送するための給紙ローラ、１９は給紙カセット、２０は転写されたトナーを記録媒体に定着させるための定着部、１４ａは定着に必要な加熱を行うための加熱ローラ、１４ｂは定着に必要な加圧を行うための加圧ローラ、２１は静電転写装置(静電転写ベルト)、２２（２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ，２２Ｙ）は電子写真感光体である感光ドラム、２３（２３Ｋ、２３Ｃ、２３Ｍ，２３Ｙ）は記録媒体に現像するための現像装置、２４（２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ，２４Ｙ）は露光部であるスキャナユニット、２６（２６Ｋ、２６Ｃ、２６Ｍ，２６Ｙ）は転写後の感光体ドラム２２表面に残った転写残トナーを除去するためのクリーニング装置、２７（２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙ）は感光体ドラム２２表面を均一に帯電するための帯電ローラ、２８（２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ，２８Ｙ）は感光ドラム２２と現像装置２３とクリーニング装置２６と帯電ローラ２７等で構成されるプロセスカートリッジ、２９（２９Ｋ、２９Ｃ、２９Ｍ，２９Ｙ）は現像ローラである。

次に実際の画像形成の動作について説明する。上記構成において、現像装置２３は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを収納した現像器から構成される。すべての感光体ドラム２２に対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト２１が配設されている。

この静電転写ベルト２１は、垂直方向に４軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Ｐを静電吸着して上述した感光体ドラム２２に転写材Ｐを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｐは静電転写ベルト２１により転写位置まで搬送され、感光体ドラム２２上のトナー像を転写される。

給紙部は、画像形成部に転写材Ｐを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Ｓが給紙カセット１９に収納されている。画像形成時には、画像形成動作に応じて給紙ローラ１７（半月ローラ）が駆動回転することによって、給紙カセット１９内の転写材Ｐを１枚毎に給送される。そして、静電転写ベルト２１の回転と画像書出し位置の同期をとって、静電転写ベルト２１へと給紙される。

静電転写ベルト２１へ給紙されると、プロセスカートリッジ２８（２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８Ｙ）が、印字タイミングに合わせて順次駆動し、その駆動に応じて感光体ドラム２２（２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ）が、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ２８に対応するスキャナユニット２４が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２７（２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ、２７Ｙ）が感光体ドラム２２表面を均一に帯電し、スキャナユニット２４（２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ）が画像情報に基づいてレーザービームを照射し、感光体ドラム２２上に静電潜像を形成する。現像装置２３（２３Ｋ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｙ）内の現像ローラ２９が、静電潜像にトナーを付着させて感光体ドラム２２周面上にトナー像を形成する(現像)する。静電転写ベルト２１によって搬送された転写材Ｐは、各感光体ドラム２２と転写ローラ１２との間に形成される電界によって、各感光体ドラム２２のトナー像を順次転写される。４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、定着部２０に搬入される。また、クリーニング装置２６（２６Ｋ、２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙ）が、転写後の感光体ドラム２２表面に残った転写残トナーを除去する。

スキャナユニット２４では、スキャナモータ（不図示）によってポリゴンミラー１５を高速回転し、レーザーダイオード（不図示）からのレーザ光Ｌを水平走査させ、ポリゴンミラー１５で反射したレーザ光Ｌをｆθレンズ１６（１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ）が結像させる。そして、ｆθレンズ１６を介して、帯電済みの感光体ドラム２２表面を選択的に露光することで静電潜像を形成する。

定着部２０は、転写材Ｐに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、加熱ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂによって、転写材Ｐに熱及び圧力を与える。これによって複数色のトナー像が転写材Ｐ表面に定着され、本体外に排出される。

また、本実施例のプリンタは、印刷する転写材Ｐの種類によって、転写材Ｐが定着器を通過するスピードを変えている。定着部２０では、感光体ドラム２２上に転写されたトナー像を記録媒体上に熱定着させており、例えば、転写材ＰがＯＨＴフィルムなどの場合は、転写材Ｐが通常の普通紙の場合と比較して厚みがあるため、より多くの熱量で定着させる必要がある。そのため、定着部２０の温度を上げたり、転写材Ｐが定着部２０を通過する時間を長くしたりすることで、厚みがある転写材Ｐへのトナー像の熱定着を行っている。

さらに、本実施例のプリンタは、ＩＴＢ（中間転写ベルト）やＩＴＤ（中間転写ドラム）などの中間転写体を用いず、トナー像を感光体ドラム２２から直接転写材Ｐに転写する構成の画像形成装置である。このような構成の画像形成装置の場合、前述したような転写材Ｐによって、転写材Ｐが定着部２０を通過するスピードが変わると、それによって転写材Ｐを送るスピードを変えなければならなくなり、それに伴い、プロセスカートリッジ２８に設けられている全ての回転部材の回転速度を変えている。そのため、本実施例のプリンタは、複数の印刷速度モードを有している。

次に、図２を用いて光透過式トナー残量検知方法について説明する。図２は、現像装置２３の概略構成を表わし、同図において、３１はトナーを収容するための現像容器、３３はトナーを現像ローラに送るためのＲＳローラ、３４はトナーを現像ローラに送るための攪拌手段、３６はトナー残量を検知するための発光素子、３５(３５a、３５b)は発光素子３６からの光を現像容器内に導くための検知窓、３７は発光素子３６から発光される光を検出するための受光素子である。

発光素子３６から出射された検知光Ｄは、検知窓３５ａを通って現像容器３１内部に入射され、検知窓３５ｂを透過してトナー残量検知手段である受光素子３７に至る光回路である。このトナー残量検知手段を含む光回路、及びトナー残量検知動作の制御や設定などのための制御手段（図示せず）を総称して以下、「トナー残量検知装置」と呼ぶ。

上記のトナー残量検知装置では、検知光Ｄを検出した際、受光素子３７の検出信号を二値化するための予め設定された値（以下、「光有無しきい値」と呼ぶ。）を上回って経過した時間を「光透過時間」とし、この光透過時間の長さの変化によって現像容器内のトナー残量を測定する。そして、光透過時間が予め設定されたしきい値（以下、「トナー残量検知しきい値」と呼ぶ。）以上となった時点で、トナーが無くなったことを報知する。

また、攪拌手段３４は、検知窓３５ａ、３５ｂの表面に付着したトナーを拭き取る働きも兼ねている。このような構成とすることで、検知窓３５ａ、３５ｂの上にトナーが被っても、攪拌手段３４によって検知窓３５ａ、３５ｂの表面が清掃され、検知光Ｄが現像容器３１内を通過することが可能となる。

現像容器３１内にトナーＴが大量に入っている状態では、攪拌手段３４が検知窓３５ａ、３５ｂの表面を清掃しても、すぐにトナーが被り、検知窓３５ａ、３５ｂを遮光してしまうため、検知光Ｄが現像容器３１内を通過する光透過時間は短い。

現像容器３１内のトナーＴが消費され、残量が少なくなってくると、攪拌手段３４が検知窓３５ａ、３５ｂを清掃した後に再度トナーＴが被ってくるまでの間隔が開いてくるため、それに対応して検知光Ｄが現像容器３１内を通過する光透過時間が長くなる。

さらに、あらかじめ決められたトナー残量検知しきい値を設定しておけば、検知光Ｄの光透過時間がトナー残量検知しきい値を超えたときに、現像容器３１内のトナーＴがなくなったことをユーザに知らせることができる。

さらに、現像容器３１内を通過する検知光Ｄの光透過時間と、現像容器３１内のトナーＴの残量とを対応させたトナー残量検知シーケンスを作れば、検知光Ｄの現像容器３１内の光透過時間に対応して、現像容器３１内のトナーＴの残量をリアルタイムでユーザに報知することが可能となる。

また、前述したように、本実施例プリンタは、記録媒体(転写材Ｐ)の種類によって、プロセススピードを変えており、それに伴って、攪拌手段３４の回転速度も変わる。本実施例では、通常速モードと１／４速モードの場合について説明する。

図３は、現像容器内のトナー消費量と、トナー残量検出装置の検知光Ｄが現像容器内を通過した光透過時間との関係を示したグラフである。横軸のトナー消費量において、０％のときは、現像容器３１内にトナーＴが所定の量だけ詰められた初期の状態を示し、１００％のときは、現像容器３１内のトナーＴが無くなったことをユーザに知らせなければならない状態を示す。

トナー残量検知シーケンスは、基本的にこのグラフを元に設定される。また、グラフＡは、印刷速度モードが通常速モードの場合のグラフを表わし、グラフＢは１／４速モードの場合を表わす。

ここで、グラフＡとグラフＢを比較してみると、グラフＡは、現像容器３１内のトナーＴが初期の量から約７５％消費されたときから、トナーＴが完全になくなる１００％の領域で、検知光Ｄの光透過時間が比例して増加している。一方、グラフＢの場合は、トナー消費量が通常速よりも少ない位置から検知光Ｄの光透過時間が増加し始め、トナーＴの消費量が１００％に達する前に検知光Ｄが現像容器３１内を通過する光透過時間が最大値に達してしまう。

図４は、図３のトナー消費量Ｇ％時における受光部の検出信号を示す。現像容器３１内にトナーＴの量が同じ量でも、通常速モードの場合と１/４速モードの場合で光透過時間が違うことがわかる。

これは、攪拌手段３４の回転速度によって攪拌される現像容器３１内のトナーＴの流動性が変わるためである。攪拌手段３４の回転速度が早ければ、トナーＴが多く攪拌され、その結果、トナーＴ内には、空気が大量に混入され、トナーＴの流動性が高くなる。逆に、攪拌手段３４の回転速度が遅ければ、トナーＴに送り込まれる空気が少なくなり、結果として、攪拌手段３４の回転速度が早い場合より、トナーＴの流動性は低くなる。

従って、現像容器３１内に同じ量のトナーＴがあったとしても、通常速の場合ではトナーの流動性が高いため、攪拌手段３４の回転によってトナーが舞い上がり、発光部からの発光が現像容器３１内を透過する際に、その発光光量を減衰させている。且つ、攪拌手段３４が検知窓３５ａ、３５ｂの表面上を覆っているトナーを拭き取っても、トナーの流動性が高いため、すぐにトナーＴが検知窓３５ａ、３５ｂを覆ってしまう。その結果、検知光Ｄの光透過時間は短くなる。

一方、１/４速の場合は、トナーの流動性が低いため、攪拌手段３４の回転によるトナーの舞い上がりは少なく、発光部からの発光光量が減衰する量も少ない。また、攪拌手段３４によって検知窓３５ａ、３５ｂの表面上を覆っているトナーを拭き取ってから、トナーＴが検知窓３５ａ、３５ｂを再度覆ってしまうまでの時間が、トナーＴの流動性が高いときよりも、比較的遅くなるため、検知光Ｄの光透過時間が長くなる。

図５、図６、図７、図８、図９及び図１０は、本発明のトナー残量検知装置の特徴部分である。本実施例のトナー残量検知装置は、印刷速度に応じて発光部の発光素子に流れる電流値を変更する電流切り換え回路を設けている。

図５は、印刷速度と発光部に流す電流値の関係を示している。通常速モードに対応する電流値は、電流値Ｂとなっている。１/４速モードでは、電流値Ｂよりも小さい電流値である電流値Ａが対応する。この関係のように、印刷速度モードが通常速モードよりも遅いモードになると、発光部に流す電流値を小さくすることにより、測定不能領域Ｚが発生しない構成となる。この印刷速度と発光部に流す電流値の関係は、多次曲線であってもよい。

図６は、前記電流切り換え回路を設けたときの、通常速モードと１/４速モードにおける受光部の検出信号を示す。１/４速モードにおいて、発光部の発光強度を小さくし、受光部に到達する光量を減少させることで、光透過時間にマージンをもつことができる。

図７は前記電流切り換え回路を設けた場合の、トナー消費量と検知光Ｄの光透過時間の関係を示している。１／４速モードにおけるトナー消費量と光透過時間の関係はグラフＢのようになり、トナー残量測定不能領域Ｚの発生しないことがわかる。このグラフを元に、通常速のトナー残量検知シーケンスと１／４速のトナー残量検知シーケンスを設定する。

図８は、前記電流切り換え回路３８を設けたトナー残量検知手段の発光部の構成図である。また、図９は、前記電流切り換え回路３８を設けたトナー残量検知手段の発光部を具体化した一例を示している。電源電圧４３は一定とする。電流切り換え回路３８には、ＳＷ４４とＳＷ４５、及び抵抗素子４６と抵抗素子４７が接続されている。ＳＷ４４をＯＮにすると抵抗素子４６が接続され、電流値Ｂが流れる。また、ＳＷ４５をＯＮにすると抵抗素子４７が接続され、電流値Ａが流れる設定になっている。印刷速度モードが通常速モードから１/４速モードに切り換えられたとき、ＣＰＵ(図示しない。)が１/４速モードに応じた信号を電流切り換え回路３８に送る。電流切り換え回路３８は、ＣＰＵからの信号に従って、ＳＷ４４をＯＦＦにし、ＳＷ４５をＯＮにする。結果として、発光部に流す電流値を、通常速モードに対応する電流値Ｂから、１/４速モードに対応する電流値Ａに変更することができる。

また、その他の電流値を変更する手段として、電源電圧の電圧値を変更する手段などがあり、その手段は問わない。

図１０は、トナー残量検知シーケンスを切り替える流れを示す図である。まず、トナー残量検知がスタートされると、印刷速度モードが通常速モードか、遅いモードかを判断する（Ｓ１０１）。印刷速度モードが遅いモードでなければ、通常速モードのトナー残量シーケンスでトナー残量検知を行う（Ｓ１０５）。印刷速度モードが遅いモードであれば、ただちに発光素子３６に流す電流値を、あらかじめ設定されているトナー残量検知可能となる電流値に減少させ、変更する。（Ｓ１０２）。そして、印刷速度モードが遅いモードのトナー残量検知シーケンスで読み込み（Ｓ１０３）、トナー残量検知しきい値を超えているかどうかを判断する（Ｓ１０５）。超えている場合はトナーが無いことを報知し（Ｓ１０６）、超えていない場合は引き続きトナー残量検知を行う（Ｓ１０７）。

以上、本発明によれば、複数の印刷速度モードを有する画像形成装置において、攪拌手段の回転速度が遅いモードの場合においても、トナー残量検知手段に用いる発光部の発光強度を変更する手段を有することにより、印刷速度モードに依らず、トナーの残量を高精度でリアルタイムに知ることができる。

（実施例２）
図１１、図１２、図１３、図１４及び図１５は、本発明のトナー残量検知装置の特徴部分である。本実施例のトナー残量検知装置は、印刷速度モードに応じて受光部に接続している抵抗素子の抵抗値を変更する抵抗値切り換え回路を設けている。図において、実施例１と重複する説明は省略する。

図１１は、印刷速度と受光部に接続する抵抗値の関係を示している。通常速モードに対応する抵抗値は、抵抗値Ｂとなっている。１/４速モードでは、抵抗値Ｂよりも小さい抵抗値である抵抗値Ａが対応する。この関係のように、印刷速度モードが通常速モードよりも遅いモードになると、受光部に接続する抵抗値を小さくし、感度を低下させることにより、測定不能領域Ｚが発生しない構成となる。この印刷速度と受光部に接続する抵抗値の関係は、多次曲線であってもよい。

図１２は、前記抵抗値切り換え回路４１を設けたトナー残量検知手段の受光部の構成図を示している。また、図１３は、前記抵抗値切り換え回路４１を設けたトナー残量検知手段の受光部を具体化した一例を示している。電源電圧４３は一定とする。抵抗値切り換え回路４１には、ＳＷ４８とＳＷ４９、及び抵抗素子５０と抵抗素子５１が接続されている。受光部では、受光したときにかかる受光素子両端の電圧を検出信号として、Voを出力する構成となっている。ＳＷ４９をＯＦＦにし、ＳＷ４８をＯＮにすると抵抗素子５０が接続され、抵抗値Ｂとなる。ＳＷ４８をＯＦＦにし、ＳＷ４９をＯＮにすると抵抗素子５１が接続され、抵抗値Ａとなる設定になっている。印刷速度モードが通常速のとき、ＳＷ４８はＯＮ、ＳＷ４９はＯＦＦとなっている。印刷速度モードが通常速モードから１/４速モードに切り換えられたとき、ＣＰＵ(図示しない。)が１/４速モードに応じた信号を抵抗値切り換え回路４１に送る。抵抗値切り換え回路４１は、ＣＰＵからの信号に従って、ＳＷ４８をＯＦＦにし、ＳＷ４９をＯＮにする。結果として、受光部に接続する抵抗値を、通常速モードに対応する抵抗値Ｂから、１/４速モードに対応する抵抗値Ａに切り換えることによって、感度を低くすることができる。

また、感度を変更する手段として、トナー残量検知手段の受光部の出力にアンプを接続し、そのアンプゲインを切り換えることによって、感度を変更する構成であってもよい。図２０は、受光部の出力に、オペアンプを接続した構成図である。電源電圧４４は一定とする。受光部の出力に、ＳＷ５０と、抵抗素子５３と抵抗素子５４と抵抗素子５５、及びオペアンプ６０が接続されている。受光部では、受光したときにかかる受光素子両端の電圧を検出信号として、Voを出力する構成となっている。ＳＷ５０をＯＮにすると抵抗素子５４が接続され、抵抗素子５３と抵抗素子５４の合成抵抗が、抵抗値Ｃとなる。ＳＷ５０をＯＦＦにすると、抵抗素子５３が抵抗値Ｄとなる設定になっている。抵抗値Ｃは、抵抗値Ｄよりも小さい抵抗値となっている。また、印刷速度モードが通常速のとき、ＳＷ５０は、ＯＦＦとなっている。印刷速度モードが通常速モードから１/４速モードに切り換えられたとき、ＣＰＵ(図示しない。)が１/４速モードに応じた信号をアンプゲイン切り換え回路６５に送る。アンプゲイン切り換え回路６５は、ＣＰＵからの信号に従って、ＳＷ５０をＯＮにする。結果として、通常速から１/４速モードに切り換えられると、受光部感度のアンプゲインを下げることができる。

図１４は、本実施例における通常速モードと１/４速モードの受光部の検出信号を示す。前述したように、１/４速モードでトナーの流動性が低い場合においても、受光部の感度を低下させることによって、光透過時間にマージンをもつことができる。そして、図６と同等のトナー消費量と検知光Ｄの光透過時間の関係(図示しない。)を得ることができる。

図１５は、トナー残量検知シーケンスを切り替える流れを示す図である。まず、トナー残量検知がスタートされると、印刷速度モードが通常速モードか遅いモードかを判断する（Ｓ２０１）。印刷速度モードが遅いモードでなければ、通常速モードのトナー残量シーケンスでトナー残量検知を行う（Ｓ２０５）。印刷速度モードが遅いモードであれば、ただちに抵抗値切り換え回路４１が、受光部に接続している抵抗素子の抵抗値を、トナー残量検知が可能となる抵抗値に切り換え、変更する（Ｓ２０２）。そして、印刷速度が遅いモードのトナー残量検知シーケンスで読み込み（Ｓ２０３）、トナー残量検知しきい値を超えているかどうかを判断し（Ｓ２０４）、超えている場合はトナーが無いことを報知し（Ｓ２０６）、超えていない場合は引き続きトナー残量検知を行う（Ｓ２０７）。

以上、本発明によれば、複数の印刷速度モードを有する画像形成装置において、攪拌手段の回転速度が遅いモードの場合においても、トナー残量検知手段に用いる受光部の受光感度を変更する手段を有することにより、印刷速度に依らず、トナーの残量を高精度でリアルタイムに知ることができる。

（実施例３）
図１６、図１７、図１８及び図１９は、本発明のトナー残量検知装置の特徴部分である。本実施例のトナー残量検知装置は、印刷速度モードに応じて、受光部の検出信号を二値化するしきい値を変更する、しきい値切り換え回路を設けている。図において、実施例１と重複する説明は省略する。

図１６は、印刷速度と受光部の検出信号を二値化するしきい値の関係を示している。通常速モードに対応するしきい値は、しきい値Ｂとなっている。１/４速モードでは、しきい値Ｂよりも大きいしきい値である、しきい値Ａが対応する。この関係のように、印刷速度モードが、通常速モードよりも遅いモードになると、受光部の検出信号を二値化するしきい値を大きくすることにより、測定不能領域Ｚが発生しない構成となる。この印刷速度と受光部の検出信号を二値化するしきい値の関係は、多次曲線であってもよい。

図１７は、本実施例のトナー残量検知手段の構成図を示す。予め決められたしきい値電圧を設け、受光部の検出信号をプログラミングでＡ/Ｄ変換を行うことで二値化する構成となっている。印刷速度モードが通常速モードから１/４速モードに切り換えられたとき、ＣＰＵ３９が１/４速モードに応じた信号をしきい値切り換え部４１に送る。しきい値切り換え部４１は、ＣＰＵからの信号に従って、通常速モードに対応するしきい値Ｂから、１/４速モードに対応するしきい値Ａに切り換える。

図１８は、本実施例における通常速モードと１/４速モードの受光部の検出信号を示す。前述したように、１/４速モードでトナーの流動性が低い場合においても、受光部の検出信号を二値化するしきい値(光有無しきい値)を、通常速よりも大きいしきい値に切り替えることにより、光透過時間にマージンをもつことができる。そして、図６を同等のトナー消費量と検知光Ｄの光透過時間の関係(図示しない。)を得ることができる。

図１９は、本実施例におけるトナー残量検知シーケンスを切り替える流れを示す図である。まず、トナー残量検知がスタートされると、印刷速度モードが通常速モードか遅いモードかを判断する（Ｓ３０１）。印刷速度モードが遅いモードでなければ、通常モードのトナー残量シーケンスでトナー残量検知を行う（Ｓ３０５）。印刷速度モードが遅いモードであれば、ただちにしきい値切り換え部４２が光有無しきい値を、トナー残量検知が可能となる光有無しきい値に切り換え、変更する（Ｓ３０２）。そして、印刷速度モードが遅いモードのトナー残量検知シーケンスで読み込み（Ｓ３０３）、トナー残量検知しきい値を超えているかどうかを判断し（Ｓ３０４）、超えている場合はトナーが無いことを報知し（Ｓ３０６）、超えていない場合は引き続きトナー残量検知を行う（Ｓ３０７）。

以上、本発明によれば、複数の印刷速度モードを有する画像形成装置において、攪拌手段の回転速度が遅いモードの場合においても、トナー残量検知手段に用いる光有無しきい値を変更する手段を有することにより、印刷速度に依らず、トナーの残量を高精度でリアルタイムに知ることができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図 従来の現像装置の概略構成図 現像容器内のトナー消費量と光透過時間との関係 図３のトナー消費量Ｇ％時における受光部の検出信号 印刷速度と発光部に流す電流値の関係 実施例１における通常速モードと１/４速モードの受光部での検出信号 実施例１における現像容器内のトナー消費量と光透過時間との関係 実施例１におけるトナー残量検知手段の発光部の構成図 実施例１におけるトナー残量検知手段の発光部を具体化した一例 実施例１におけるトナー残量検知シーケンスを切り替える流れを示す図 実施例２における印刷速度と受光部に接続する抵抗値の関係 実施例２におけるトナー残量検知手段の受光部の構成図 実施例２におけるトナー残量検知手段の受光部を具体化した一例 実施例２における通常速モードと１/４速モードでの受光部の検出信号 実施例２におけるトナー残量検知シーケンスを切り替える流れを示す図 実施例３における印刷速度と受光部の検出信号を二値化するしきい値の関係 実施例３におけるトナー残量検知手段の構成図 実施例３における通常速モードと１/４速モードの受光部の検出信号 実施例３におけるトナー残量検知シーケンスを切り替える流れを示す図 実施例２におけるトナー残量検知手段の受光部を具体化した一例

符号の説明

１２（１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ，１２Ｙ） 転写ローラ
１４ａ 加熱ローラ
１４ｂ 加圧ローラ
１５（１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ，１５Ｙ） ポリゴンミラー
１６（１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ，１６Ｙ） ｆθレンズ
１７ 給紙ローラ
１９ 給紙カセット
２０ 定着部
２１ 静電転写装置（静電転写ベルト）
２２（２２Ｋ、２２Ｃ、２２Ｍ，２２Ｙ） 感光ドラム（像担持体、電子写真感光体）
２３（２３Ｋ、２３Ｃ、２３Ｍ，２３Ｙ） 現像装置
２４（２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ，２４Ｙ） スキャナユニット
２６（２６Ｋ、２６Ｃ、２６Ｍ，２６Ｙ） クリーニング装置
２７（２７Ｋ、２７Ｃ、２７Ｍ，２７Ｙ） 帯電ローラ
２８（２８Ｋ、２８Ｃ、２８Ｍ，２８Ｙ） プロセスカートリッジ
２９（２９Ｋ、２９Ｃ、２９Ｍ，２９Ｙ） 現像ローラ
３１ 現像容器
３３ ＲＳローラ
３４ 攪拌手段
３５（３５ａ、３５ｂ） 検知窓
３６ 発光素子（トナー残量検知手段の検知光発光部材）
３７ 受光素子（トナー残量検知手段の検知光受光部材）
３８ 電流切り換え回路
３９ ＣＰＵ
４１ 抵抗値切り換え回路
４２ しきい値切り換え部

Claims (6)

1. 印字媒体の種類に応じた複数の印刷速度モードを有する画像形成装置であって、像担持体上に形成された潜像を現像するためのトナーを収容したトナー収容部と、前記トナー収容部内のトナーを攪拌するための攪拌部材と、複数の印刷速度モードに応じて前記攪拌部材の駆動速度が可変の攪拌手段と、前記トナー収容部内のトナーの残量を検知するための発光部と受光部を有するトナー残量検知手段を備え、前記発光部から前記トナー収容部内を介して前記受光部に到達する検知光を検出した値と、予め設定されたトナー残量検知しきい値に基づいてトナーの残量を検知する画像形成装置において、
   印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段における発光部の発光強度を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記発光部における発光強度を変更する手段は、印刷速度モードに応じて、前記発光部の発光素子に流す電流量を変更する手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記発光部における発光強度を変更する手段は、印刷速度モードに応じて、前記発光部の発光パルス幅のDutyを変更する手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 印字媒体の種類に応じた複数の印刷速度モードを有する画像形成装置であって、像担持体上に形成された潜像を現像するためのトナーを収容したトナー収容部と、前記トナー収容部内のトナーを攪拌するための攪拌部材と、複数の印刷速度モードに応じて前記攪拌部材の駆動速度が可変の攪拌手段と、前記トナー収容部内のトナーの残量を検知するための発光部と受光部を有するトナー残量検知手段を備え、前記発光部から前記トナー収容部内を介して前記受光部に到達する検知光を検出した値と、予め設定されたトナー残量検知しきい値に基づいてトナーの残量を検知する画像形成装置において、
   印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段における受光部の感度を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記受光部の感度を変更する手段は、印刷速度モードに応じて、前記受光部に接続している抵抗素子の抵抗値を変更する手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 印字媒体の種類に応じた複数の印刷速度モードを有する画像形成装置であって、像担持体上に形成された潜像を現像するためのトナーを収容したトナー収容部と、前記トナー収容部内のトナーを攪拌するための攪拌部材と、複数の印刷速度モードに応じて前記攪拌部材の駆動速度が可変の攪拌手段と、前記トナー収容部内のトナーの残量を検知するための発光部と受光部を有するトナー残量検知手段を備え、前記発光部から前記トナー収容部内を介して前記受光部に到達する検知光を検出した値と予め設定されたトナー残量検知しきい値とに基づいてトナーの残量を検知する画像形成装置において、
   印刷速度モードに応じて、前記トナー残量検知手段の前記受光部の検出信号を二値化するためのしきい値を変更する手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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