JP2007249245A - 電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤収納容器内の現像剤量を精度よく検知できるようなタイミングで現像剤の残量検知を行なうことのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体１と、静電潜像を現像する現像剤を収納する現像剤収納容器４１と、現像剤収納容器４１内の現像剤の残量検知を行う検知装置２００と、現像剤収納容器４１内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材４２と、を有する画像形成装置１００において、検知装置２００は、非画像形成時に現像剤収納容器内に設けられた透過窓５４Ａ、５４Ｂを透過する検知光によって現像剤の残量を検知し、画像情報に基いて次回に行なわれる残量検知時を決定する構成とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、現像剤を収納した現像剤収納容器内の現像剤残量を検知するための現像剤残量検知装置を有する電子写真画像形成装置に関するものである。

ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置等が含まれる。

従来の電子写真画像プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）及び前記感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。

前記プロセス手段としては、前記感光体ドラム上に形成された潜像を現像剤（トナー）を用いて現像する現像装置等がある。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンに頼らずユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そこで、プロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。

このプロセスカートリッジの交換時期としては、収納されているトナーを使い切った時が一般的である。プロセスカートリッジ内に収納されているトナーが減少してきた時は、プロセスカートリッジの寿命が近いことをユーザに知らせて、プロセスカートリッジの交換を促すことを行っている。

ここで、従来技術に係る光透過式トナー残量検知方法について説明する。

トナーを収納する現像剤収納容器、即ち、トナー容器内には、トナー攪拌部材が設けられており、攪拌部材が回転することでトナーを攪拌し、また供給ローラにトナーを搬送している。

トナーを収納するトナー容器には光透過窓が取り付けられている。下光透過窓は、画像形成装置本体に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源からの光をトナー容器内に案内する。そして、上光透過窓は、前記装置本体の別の場所に設けられたフォトトランジスタ等の光量検知センサへ光を出射する光路を形成するためのものである。

下光透過窓は、攪拌部材の回転中心の下方に配され、上光透過窓は、攪拌部材の回転中心の上方に配される。そして、攪拌部材は下光透過窓と上光透過窓に回転する毎に接触し、それぞれの窓の内側に付着したトナーを拭き取っている。そして、トナーが消費され、攪拌部材の回転領域のトナーが少なくなると、下光透過窓から上光透過窓へ光が透過し、トナーの残量が検知可能な状態になる。

また、トナー容器内のトナーの量と攪拌部材の一回転内の光透過時間の長さは相関することが分かっており、このことを利用してトナーの逐次残量検知を行うものもある。このような場合、下光透過窓と上光透過窓の清掃状態や攪拌部材が通過した後、下光透過窓周りのトナーの下光透過窓への被さり方がトナー量に対して安定していることが重要である。

このため、攪拌部材の拭き取り範囲や形状を工夫したものが提案されている。
特開２００１−２１５７８６号公報 特開２００３−１３１４７９号公報

本発明は、このような現像剤残量検知を行なう画像形成装置に関する発明である。その具体的な課題とするところは、現像剤の残量検知を非画像形成時に行い、且つ残量検知時は現像剤攪拌部材の回転速度を遅くする画像形成装置において、印刷生産性を必要以上に低下させず、現像剤収納容器内の現像剤量を精度よく検知できるようなタイミングで現像剤の残量検知を行なうことである。

上記課題を解決するための手段の一つとして次のようなものがある。静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する現像剤を収納する現像剤収納容器と、前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量検知を行う検知装置と、前記現像剤収納容器内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材と、を有する画像形成装置において、前記検知装置は、非画像形成時に前記現像剤収納容器内に設けられた透過窓を透過する検知光によって前記現像剤の残量を検知し、画像情報に基いて次回に行なわれる残量検知時を決定することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、現像剤の残量検知を非画像形成時に行い、且つ残量検知時は現像剤攪拌部材の回転速度を遅くする画像形成装置において、印刷生産性を必要以上に低下させず、現像剤収納容器内の現像剤量を精度よく検知できるようなタイミングで現像剤の残量検知を行なうことができる。

以下、本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例として、多色電子写真画像形成装置について図面により詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、本発明の範囲をそれに限定するものではない。

実施例１
（画像形成装置の全体構成）
先ず、本実施例の多色電子写真画像形成装置の全体構成について、図１を用いて説明する。

図１に示す多色電子写真画像形成装置１００は、垂直方向に並設した４個のプロセスカートリッジ装着部８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）を有する。そして、前記装着部８に装着されたプロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）は、夫々１個のドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム（像担持体）１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を備えている。

前記感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって、図１にて、反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、次の構成が配置されている。

感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電手段２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）。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１に静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）。前記静電潜像を現像剤であるトナーを用いて現像する現像手段を有する現像ユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）。感光体ドラム１上のトナー画像を記録媒体Ｓに転写させる静電転写手段５。転写後の感光体ドラム１表面に残ったトナーを除去するクリーニング手段６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）。

ここで、感光体ドラム１と、帯電手段２、現像ユニット４、クリーニング手段６とは一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ７を構成している。本実施例にて、プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１と、帯電手段２、及びクリーニング手段６を備えた第一枠体としての感光体ユニット５０、及び現像手段を有する第二枠体としての現像ユニット４に分かれている。

感光体ドラム１は、例えば直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に有機光導電体層（ＯＰＣ感光体）を塗布したものである。感光体ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されている。一方の端部に、駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達される。これにより感光体ドラム１は、反時計周りに回転駆動される。

図２に示されるように、帯電手段２は接触帯電方式のものを使用する。帯電手段は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラ２を感光体ドラム１表面に当接させる。そして、このローラ２に帯電バイアス電圧を印加する。これにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させる。

スキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は、感光体ドラム１の略水平方向に配置されている。そして、レーザーダイオード（不図示）によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター（不図示）によって回転されるポリゴンミラー９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）に照射される。前記ポリゴンミラー９に反射した画像光は、結像レンズ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を介して帯電済みの感光体ドラム１表面を選択的に露光する。これによって、画像信号に応じた静電潜像を形成する。

図１に示すように、現像ユニット４は、現像剤収納容器４１と現像枠体４６を有している。現像剤収納容器は各色のトナーを収納している。それぞれ、イエロー色のトナーを収納した現像剤収納容器４１ａ、シアン色のトナーを収納した現像剤収納容器４１ｂ、マゼンタ色のトナーを収納した現像剤収納容器４１ｃ、ブラック色のトナーを収納した現像剤収納容器４１ｄである。

図２に示すように、各現像剤収納容器４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）に収納したそれぞれのトナーＴは、現像剤収納容器４１内のトナー攪拌部材である第一攪拌部材４２及び第二攪拌部材４３によって供給ローラ４４へ送り込まれる。

前記供給ローラ４４に隣接して、現像剤担持体である現像ローラ４０が配置されている。現像ローラは現像剤を担持し、感光ドラム１上の静電潜像を現像像（トナー像）とする。現像ローラ４０の外周に圧接するように、現像ブレード４５が配置されている。そして、前記供給ローラ４４、及び、現像ブレード４５によって、現像ローラ４０の外周にトナーを塗布し、トナーに電荷を付与する。そして、現像ローラ４０に現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム１に形成された潜像を現像する。尚、現像ローラ４０は、感光体ドラム１と対向して配置されている。

一方、図１に示すように画像形成装置１００には、全ての感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）に対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト１１が配設されている。そして、記録媒体Ｓは、前記転写ベルト１１により転写位置まで搬送され、感光体ドラム１上のトナー画像を転写される。

この転写ベルト１１を挟んで、４個の感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）に対向した位置に転写ローラ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が並設されている。これら転写ローラ１２からトナーＴと逆電極の電荷が転写ベルト１１を介して記録媒体Ｓに印加される。これにより、記録媒体Ｓに感光体ドラム１上のトナー画像が転写される。前記転写ベルト１１は、駆動ローラ１３、従動ローラ１４ａ、１４ｂ、テンションローラ１５の４本のローラにより掛け渡され、回転する（図１の矢印方向）。これにより、前記転写ベルト１１が循環移動して、記録媒体Ｓが従動ローラ１４ａ側から駆動ローラ１３側へ搬送される間にトナー画像を転写される。

給送部１６は、画像形成部に記録媒体Ｓを給送搬送するものである。複数枚の記録媒体Ｓが給送カセット１７に収納されている。画像形成時には給送ローラ１８、及び、レジストローラ対１９が画像形成動作に応じて駆動回転する。これによって、前記カセット１７内の記録媒体Ｓを１枚毎に分離給送する。そして、記録媒体Ｓの先端は、前記レジストローラ対１９に突き当たり一旦停止する。そして、前記転写ベルト１１の回転とトナー画像との同期をとって、記録媒体Ｓは、レジストローラ対１９によって転写ベルト１１へ給送される。

定着部２０は、記録媒体Ｓ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る。定着部２０は、定着ローラ対２１を有する。定着ローラ対は回転する加熱ローラ２１ａと、これに圧接して記録媒体Ｓに熱及び圧力を与える加圧ローラ２１ｂである。感光体ドラム１上のトナー画像を転写された記録媒体Ｓは、定着部２０を通過する際に、定着ローラ対２１で搬送される。そして、定着ローラ対２１によって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー画像が記録媒体Ｓ表面に定着される。

そして、記録媒体Ｓは排出ローラ対２３によって、排出部２４から本体外に排出される。

（プロセスカートリッジ）
次に、本実施例にて、画像形成装置本体１００Ａに対して装着可能とされるプロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）について、図２及び図３を用いて説明する。

尚、イエロー色のトナーを収納したプロセスカートリッジ７ａ、シアン色のトナーを収納したプロセスカートリッジ７ｂ、マゼンタ色のトナーを収納したプロセスカートリッジ７ｃ、ブラック色のトナーを収納したプロセスカートリッジ７ｄは同一構成である。図２は、トナーを収納したプロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）の主断面である。

感光体ユニット５０は、感光体ドラム１が軸受３１（３１ａ、３１ｂ）（図３）を介してクリーニング枠体５１に回転自在に取り付けてられている。感光体ドラム１の周上には、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるための帯電ローラ２、及び、感光体ドラム１上に残ったトナーＴを除去するためのクリーニングブレード６０が配置されている。そして、更に、クリーニングブレード６０によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは、トナー送り機構５２によってクリーニング枠体後方に設けられた廃トナー室５１Ａに順次送られる。そして、駆動モータ（不図示）の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて図中反時計回りに回転駆動させる。

現像ユニット４は、感光体ドラム１と接触して矢印Ｗ方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ４０、及び、トナーが収容された現像剤収納容器４１と現像枠体４６とを備えている。現像ローラ４０は軸受部材（不図示）を介して回転自在に現像枠体４６に支持される。また現像ローラ４０の周上には、現像ローラ４０と接触して矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ４４と現像剤規制部材としての現像ブレード４５がそれぞれ配置されている。

更に、現像剤収納容器４１内には収容されたトナーを撹拌すると共に、供給ローラ４４に搬送するための第一攪拌部材４２及び第二攪拌部材４３が設けられている。

そして、現像ユニット４は、ピン４９によって現像ユニット４全体が感光体ドラムユニット５０に対して揺動自在に支持された吊り構造となっている。そして、プロセスカートリッジ７単体（画像形成装置本体１００Ａに装着しない）状態においては、加圧ばね５５によって現像ユニット４が感光体ドラムユニットに対して常に付勢されている。そして、支持軸４９を中心に回転モーメントにより現像ローラ４０が感光体ドラム１に接触する。

また、現像ユニット４の外側にはサイドカバー７２（図４）が設けられている。感光ドラムユニット５０の側面と現像ユニット４のサイドカバー７２によりプロセスカートリッジ７の側面が形成される。

現像時、第一攪拌部材４２及び第二攪拌部材４３によって、収納されたトナーが供給ローラ４４へ搬送される。すると、図中矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ４４が、そのトナーを、図中矢印Ｗ方向に回転する現像ローラ４０との摺擦によって、現像ローラ４０に供給し、現像ローラ４０上に担持させる。

現像ローラ４０上に担持されたトナーは、現像ローラ４０の回転に伴い現像ブレード４４に至り、現像ブレード４５がトナーを規制して所定のトナー薄層に形成する。さらに、現像ローラ４０上のトナー薄層は、感光体ドラム１と現像ローラ４０とが接触する現像部に搬送される。そして、現像部において、電源（不図示）から現像ローラ４０に印加された直流現像バイアスにより、感光体ドラム１の表面に形成されている静電潜像にトナーを付着させて、潜像を現像する。現像に寄与せずに現像ローラ４０の表面に残留したトナーは、現像ローラ４０の回転にともない現像枠体４６内に戻され、供給ローラ４４との摺擦部で現像ローラ４０から剥離、回収される。回収されたトナーは、第一攪拌部材４２及び第二攪拌部材４３により残りのトナーと撹拌混合される。

本実施例のように感光体ドラム１と現像ローラ４０が接触して現像を行なう接触現像方式においては、感光体ドラム１は剛体とし、現像ローラ４０は弾性体を有するローラとすることが好ましい。この弾性体としては、ソリッドゴム単層やトナーへの帯電付与性を考慮してソリッドゴム層上に樹脂コーティングを施したもの等が用いられる。

プロセスカートリッジ７の画像形成装置本体１００Ａへの装着は以下のように行われる。ここで、長手方向とは感光体ドラム１の軸方向を指し、断面方向とは感光体ドラム１の軸に直交する方向を指している。

図３及び図４に示すように、プロセスカートリッジ７の画像形成装置本体１００Ａへと装着する際は、矢印Ｙ方向からプロセスカートリッジガイド２５に沿って、プロセスカートリッジ７を本体内部へ挿入する。その後、ガイド溝３４（３４ａ、３４ｅ；３４ｂ、３４ｆ；３４ｃ、３４ｇ；３４ｄ、３４ｈ）に感光体ドラム１を支持する軸受３１（３１ａ、３１ｂ）を挿入する。

そして、図６に示すように軸受３１がガイド溝３４の突き当て面３７、３８に押し付けられることでプロセスカートリッジ７の位置が決まる。一方、長手方向はガイド部材２５とプロセスカートリッジ７の側面でラフガイドを行う。その後、画像形成装置本体１００Ａの側面からの押圧手段（不図示）によりドラムユニット側面の位置決め部が画像形成装置本体１００Ａの所定の位置に押圧され、長手方向の位置決めが完了する。

画像形成装置本体１００Ａ内でのプロセスカートリッジ７の断面方向の保持は、図５に示す方法で行われる。

つまり、左右側板３２には軸３９が加締められており、軸３９にはねじりコイルバネ３０が支持され、その端部３０ａが左右側板の穴３２ａにはまり込み固定されている。プロセスカートリッジ７がない状態においては、ねじりコイルバネ３０は左右側板からの曲げ起こし３２ｂにより回転方向に規制されている。そしてプロセスカートリッジ７が挿入されると、ねじりコイルバネ３０は時計周り方向にその力に反しながら回転し、軸受３１を乗り越えたとき、図５のように位置し、矢印Ｆ方向に押圧し、プロセスカートリッジを位置決めする。

次に、本発明の主要部分である光透過現像剤（トナー）残量検知方法及び検知装置２００の構成について図２、及び、図７〜図９を用いて説明する。

（光透過トナー残量検知）
図２に示すように、トナーＴを収納する現像剤収納容器４１内には、現像ローラ４０及び供給ローラ４４に近い側の第一攪拌部材４２と遠い側の第二攪拌部材４３とが設けられている。そして、それぞれの攪拌部材４２、４３がある位相差をもって等速で回転することで、供給ローラ４４にトナーＴを搬送している。トナーＴの消費が進むと、図２に示すように、供給ローラ４４の外周領域部と第一攪拌部材４２の回転領域の下方領域に、トナーＴが残る状態になる。

ところで、図２及び図７に示すように、トナーＴを収納する現像剤収納容器４１には、トナー残量検知装置２００を構成する一対の光透過窓５４Ａ、５４Ｂが取り付けられている。即ち、第一攪拌部材４２の攪拌中心の下方には下光透過窓５４Ａが、また、第一攪拌部材４２の攪拌中心の上方には上光透過窓５４Ｂがそれぞれ現像剤収納容器４１の内側の面より突出した形で取り付けられている。そして、これら一対の下光透過窓５４Ａと上光透過窓５４Ｂによって、現像剤残量検知の光が透過する光路を確保している。

ここで、第一攪拌部材４２が回転することによって、第一攪拌部材４２を構成するシート部材４２Ａが、上光透過窓５４Ｂと、下光透過窓５４Ａに摺接し、それぞれの窓の内側に付着したトナーＴを掻き取っている。

本実施例の検知装置２００によれば、光の透過方法は、画像形成装置本体１００Ａに取り付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光部６２から検知光Ｌが出射される。そして、下光透過窓５４Ａを透過し、更に上光透過窓５４Ｂを透過し、画像形成装置本体１００に取り付けられたフォトトランジスタ等の受光部６３で受光される。

この時のトナーＴと検知光Ｌによる光透過時間ｔとの関係を図８に示す。検知光Ｌの受光時間（透過時間）はトナー量が少ないほど長く、トナー量が多いほど短いというように、トナー量に対し比例的に変化する。ＣＰＵは、この受光時間の信号を用いることでトナー残量％値を算出する。ここで、「トナー残量％値」とは、初期満杯時のトナー量を１００％とした時、印字後残っているトナー量を％で示した値を言う。

ところで、近年、電子写真方式の画像形成装置に求められる画像印刷スピード（プロセススピード）は、年々速くなってきている。プロセススピードが速くなればそれだけ多くのトナーを現像ローラに供給しなければならず、そのため、トナー攪拌部材もプロセススピードに対応した速い回転速度に設定する必要がある。トナー攪拌部材の回転速度が速くなれば、前述した検知光がトナー容器を透過する時間にも影響が現われてくる。これは、トナー攪拌部材の回転速度によってトナー容器内で攪拌されるトナーの流動性が変わるためである。

つまり、トナー攪拌部材の回転速度が遅ければ、トナーはそれほど撹拌されず、トナーと混入する空気が少なくなり、トナーの流動性は低くなる。逆に、トナー攪拌部材の回転速度が速ければ、トナーが多く攪拌され、その結果、トナー中に空気が大量に混入され、トナー攪拌部材の回転速度が遅い場合よりトナーの流動性が高くなる。

トナーの流動性が低い場合、トナー攪拌部材のシート部が光透過窓の表面上を覆っているトナーを掻き取ってからトナーが光透過窓を再度覆ってしまうまでの状態は、トナーの流動性が高い場合と比較して安定している。そのため、検知光がトナー容器内を透過する時間が安定し、トナー残量を精度良く検知することが可能となる。

一方、トナーの流動性が高い場合、トナー攪拌部材のシート部が光透過窓の表面上を覆っているトナーを掻き取っても、トナーの挙動が安定せず、すぐにトナーが光透過窓を覆ってしまう。そのため、検知光がトナー容器内を透過する時間は短くなるだけでなく、トナー残量検知精度にばらつきが多くなってしまう。つまり、トナー容器内のトナー残量を正確に把握できなくなってしまう。

これらの問題を解決するため、本実施例では残量検知を行なうタイミングでトナー攪拌部材の回転速度を遅くする、つまり、トナーの流動性が低い状態で残量検知を行なっている。しかし、そのためには現像ローラに供給するべきトナー量を確保するため、画像形成中以外のタイミングで残量検知を行なわなくてはならない。

また、残量検知を行なうにはある程度の時間を要するため、残量検知を頻繁に行なえば、つまり残量検知の間隔を短く設定すれば、それだけ印刷生産性を低下させることにつながってしまう。それゆえ、残量検知を行なうタイミングは、印刷生産性を必要以上に低下させないことを考慮した設定にしなければならない。

これとは逆に、残量検知を行なう間隔を長くタイミングを遅く設定し過ぎると、残量検知を行なうタイミング間に実行された画像形成のトナー消費量が多い場合には、トナー残量の検知結果を示す値が前回検知した残量から大きく変化してしまうことになる。このため、トナーが無くなったことを検知するタイミングを逃してしまうことにつながってしまう。

もし、トナー容器内にトナーが無くなっているにも関わらず、それをユーザに知らせることが遅れ、プリント動作を続けてしまうと、画像弊害を引き起こすことにもなりかねない。さらに、ユーザがプロセスカートリッジ交換時期を逃してしまうことにもつながる。これらの事情を考慮して本実施例では、トナー消費量に応じて所定のタイミングでトナー残量検知シーケンスを行なっている。

（残量検知シーケンス）
本実施例において、光透過トナー残量検知装置２００によりトナー残量％値を算出しているタイミングは画像形成動作時以外である。具体的には、現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓが所定の値に達することにより画像形成動作を停止するタイミングにおいて実行される。

ここで、画像形成動作とは画像情報に基づいてレーザービームを照射し形成された感光体ドラム１上の静電潜像を、現像ローラ４０に担持されたトナーＴにより現像することをいう。なお、画像形成時とは、感光体ドラム上の静電潜像を現像ローラに担持されたトナーＴにより現像している時を指す。非画像形成時は、画像形成時以外のときを指す。即ち、感光体ドラム上の静電潜像を現像していない時である。また、現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓは所定の値まで達すると、一旦リセットされ、再度、累積回転時間の測定を行なうよう設定されている。

残量検知を非画像形成時に行なっている理由は、画像形成時と異なり現像ローラ４０へのトナー供給不足が原因で発生する画像弊害等の影響を受けることが無いため、第一攪拌部材４２の回転速度を遅く設定できるからである。本実施例では、画像形成時の第一攪拌部材４２の回転速度約６０ｒｐｍに対し、残量検知時のトナー攪拌搬送部材４２の回転速度約３０ｒｐｍと画像形成動作時の１／２に設定している。

残量検知時、第一攪拌部材の回転速度を遅く設定することで、現像剤収納容器４１内のトナーの流動性は低くすることが可能となる。トナーの流動性が低ければ、トナー攪拌部であるシート部４２Ａが光透過窓の表面上を覆っているトナーを掻き取ってからトナーが光透過窓を再度覆ってしまうまでの時間が、トナーの流動性が高い時よりも安定する。従って、検知光が現像剤収納容器４１内を透過する時間が安定し、トナー残量を精度良く検知することが可能となる。

そして、本実施形における残量検知シーケンスでは、画像形成動作の停止を決定する現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓの設定を二種類設け、トナー消費量に応じて残量検知を行なう間隔を変えることを可能としている。これにより、トナー消費量が多い画像形成が行なわれた場合、即ち、トナーの残量の減少量が所定の値より多い場合には、次回の残量検知のタイミングを早める。これは、トナー消費量が多い画像形成が行なわれた場合は、次回形成される画像もトナー消費量が多い画像であると予想されるため、残量検知のタイミングを早めているのである。その後、トナー消費量が少ない画像形成が行なわれた場合には、即ち、トナーの残量の減少量が所定の値より少ない場合には、一度早めた残量検知のタイミングを元に戻す、即ち、タイミングを遅くすることが可能となる。これは、トナー消費量が少ない画像形成が行なわれた場合は、次回形成される画像もトナー消費量が少ない画像であると予想されるため、残量検知のタイミングを遅くすることで印刷生産性を必要以上に遅くすることがなくなる。

本実施例において、画像形成動作の停止を決定する現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓの通常の設定は２２０ｓ（秒）（Ｔｓ１）であり、トナー消費量によりタイミングを早めた場合の設定は１２０ｓ（Ｔｓ２）である。

ここで、本実施例におけるトナー消費量を判断する方法について説明する。連続した二回の残量検知から算出されたトナー残量％値の差を求める。

そして、そのトナー残量％値の差が予め設定された閾値Ｎ（本実施例においては７％）より大きければ、トナー消費量の多い画像形成であると判断し、現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓ２（本実施例においては１２０ｓ）に残量検知を行なうタイミングを早める。また、一度早められた残量検知タイミングは、別途設定された閾値Ｍ（本実施例においては４％）より小さければ、トナー消費量が少ないと判断する。そして、残量検知のタイミングを現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓ１（本実施例においては２２０ｓ）へと元に戻す。即ち、残量検知のタイミングを遅くする。

以下に、本実施例でのトナー残量検知シーケンスについて図９のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ１：イニシャライズ時トナー残量検知を開始。
（イニシャライズは、電源ＯＮ時及びプロセスカートリッジの交換やジャム処理等で装置本体の前カバーを開閉した時に行なわれる。）
Ｓ２：残量検知シーケンスを実行し、検知光の通過時間からトナー残量％値Ｑ（ｎ）を算出する。そして、画像形成装置に備えたＣＰＵに記憶する。
（ここで、ｎは残検シーケンスを行なった回数を示しており、イニシャライズ毎にリセットされる。）
Ｓ３：画像形成動作開始。
Ｓ４：現像ローラ回転時間Ｔｓ１が、２００ｓ以上、２４０ｓ以下の範囲内に至った時点で画像形成動作を停止する。本実施例では、現像ローラ回転時間Ｔｓ１が、本実施例では、２２０ｓのタイミングで画像形成動作停止。
Ｓ５：トナー残量検知を開始。
Ｓ６：残量検知シーケンスを実行し、検知光の通過時間からトナー残量％値Ｑ（ｎ）を算出する。そして、画像形成装置に備えたＣＰＵに記憶する。
Ｓ７：Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−１）≧Ｎ（＝７）の場合、即ち、トナー消費量が多い場合は、Ｓ８に移行する。また、Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−１）＜Ｎの場合、即ち、トナー消費量が少ない場合はＳ３に移行する。ここで、Ｎは、トナー消費量を判断するための閾値。
Ｓ８：画像形成開始。
Ｓ９：現像ローラ回転時間Ｔｓ２が、１００ｓ以上、１４０ｓ以下の範囲内に至った時点で画像形成動作を停止する。本実施例では、現像ローラ回転時間Ｔｓ２が、本実施例では１２０ｓのタイミングで画像形成動作停止。
Ｓ１０：トナー残量検知を開始。
Ｓ１１：残量検知シーケンスを実行し、検知光の通過時間からトナー残量％値Ｑ（ｎ）を算出する。そして、画像形成装置に備えたＣＰＵに記憶する。
Ｓ１２：Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−１）≧Ｍ（＝４）の場合、即ち、トナー消費量が多い場合はＳ８に移行し、残量検知タイミングは早めた状態に維持する。また、Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−１）＜Ｍの場合、即ち、トナー消費量が少ない場合はＳ３に移行し、残量検知タイミングは遅くする。ここで、Ｍはトナー消費量を判断するための閾値。

本実施例では、このトナー残量検知シーケンスを行うことにより、トナー消費量の多い画像形成においても、残量検知を行なうタイミングを早めてトナー残量％値の大きな変化をできる限り抑えることができる。よって、精度が高いトナー残量検知を行なうことが可能である。また、残量検知タイミングを早めた後、トナー消費量が少なくなった場合は、次回の残量検知までの時間を元に戻す、即ち、残量検知タイミングを遅くすることができるので、必要以上に印刷生産性を損なわずトナー残量検知を行うことが可能となる。

なお、本実施例のトナー消費量判断閾値Ｎ、Ｍ及び現像ローラ回転時間Ｔｓ１、Ｔｓ２の設定、また画像形成時並びに残量検知時の攪拌速度は使用される装置に応じて好適となる値を選択すればよい。

また、本発明は電子写真画像形成装置がプロセスカートリッジ方式とされていない場合においても適用することができ、本実施例と同様の効果を奏し得る。

実施例２
次に、本発明に係る電子写真画像形成装置の他の実施例について説明する。

本実施例では、実施例１にて説明した電子写真画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ７において、トナー消費量に応じて残量検知を行なうタイミングを変えるためのトナー消費量判断方法を変更して、実施例１と同等の効果があることを特徴とする。本実施例では画像情報を基にして残量検知のタイミングを変えている。具体的に言えば、画像情報の印字率を基にして残量検知のタイミングを変えている。

なお、本実施例においては、そのほとんどが実施例１で説明した電子写真画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ７を用いるので、電子写真画像形成装置１００及びプロセスカートリッジ７の詳細な説明は省略する。本実施例においても、実施例１と同様にトナー残量検知の際の攪拌部材の回転速度を画像形成時の攪拌部材の回転速度よりも遅くしている。

本実施例の電子写真画像形成装置１００には、画像形成の元となる画像情報（印字情報）を処理するためにコントローラ３００（図１、図１１参照）が備えられている。コントローラ３００は入力される画像情報（印字情報）より印字率を確定し、トナー消費量を算出できる。よって、残量検知を行なうタイミングを早めるか、または通常通りに行なうかを判断することが可能である。そして、コントローラ３００には、図１１のブロック図に示すように発光部６２と受光部６３が接続されている。そして発光部６２と受光部６３によってコントローラ３００に前述した残量検知信号が入力される。

つまり、入力された画像情報（印字情報）が印字率Ｐ％以上（本実施例においては３５％）である場合、即ちトナー消費量の多い画像形成であるとコントローラ３００が判断した場合、次回残量検知を行なうタイミングを早める。現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓ２（本実施例においては１２０ｓ）にて残量検知を行なう。また、入力された画像情報（印字情報）が印字率Ｐ％より小さい（本実施例においては３５％）場合、即ちトナー消費量の少ない画像形成であるとコントローラ３００が判断した場合、次回残量検知のタイミングを現像ローラ４０の累積回転時間Ｔｓ１（本実施例においては２２０ｓ）と通常通りに戻す。

以下に、本実施例でのトナー残量検知シーケンスについて図１０のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ１：画像形成装置に備えられたコントローラに印字情報入力。
Ｓ２：コントローラで印字率がＰ％以上かを判断。Ｐ％以上の場合はＳ３に移行する。Ｐ％以下の場合はＳ７へ移行する。ここで、Ｐは、トナー消費量を判断する閾値。
Ｓ３：画像形成動作開始。
Ｓ４：現像ローラ回転時間Ｔｓ２が、１００ｓ以上、１４０ｓ以下の範囲内に至った時点で画像形成動作を停止する。本実施例では、現像ローラ回転時間Ｔｓ２が、１２０ｓのタイミングで画像形成動作停止。
Ｓ５：トナー残量検知を開始。
Ｓ６：残量検知シーケンスを実行し、検知光の通過時間からトナー残量％値Ｑ（ｎ）を算出する。そして、画像形成装置に備えたＣＰＵに記憶する。
Ｓ７：画像形成動作開始。
Ｓ８：現像ローラ回転時間Ｔｓ１が、２００ｓ以上、２４０ｓ以下の範囲内に至った時点で画像形成動作を停止する。本実施例では、現像ローラ回転時間Ｔｓ１が、２２０ｓのタイミングで画像形成動作停止。その後、Ｓ５へ移行。

本実施例では、このトナー残量検知シーケンスを行うことにより、トナー消費量の多い画像形成においても、残量検知を行なうタイミングを早めてトナー残量％値の大きな変化を最小限に抑えることができる。よって、精度が高いトナー残量検知を行なうことが可能となる。また、残量検知タイミングを早めた後、トナー消費量が少なくなった場合は、次回の残量検知までの時間を元に戻すことができる。したがって、必要以上に印刷生産性を損なわずトナー残量検知を行うことが可能となる。

なお、上記実施例２では、入力された画像情報の印字率がすべて同じ場合を想定している。しかしながら、数種類の画像情報が一度に入力された場合では、入力された画像情報の印字率判断は、その中で１番印字率が高いものを判断基準とするようにしても良い。例えば、印字率２０％（低印字率）の画像情報と、印字率８０％（高印字率）の画像情報とが入力された場合は、トナー消費量の多い画像形成がされると判断（印字率８０％を判断基準）し、残量検知タイミングを早めることが考えられる。

なお、本実施例のトナー消費量判断閾値Ｐ及び現像ローラ回転時間Ｔｓ１、Ｔｓ２の設定、また画像形成時並びに残量検知時の攪拌部材の回転速度は使用される装置に応じて好適となる値を選択すればよい。また、残量検知の間隔を決定する基準として現像ローラの回転時間を基準としているがこれに限られるものではない。

また、本発明は電子写真画像形成装置がプロセスカートリッジ方式とされていない場合においても適用することができ、本実施例と同様の効果を奏し得る。

上記実施例ではトナーを攪拌する攪拌部材が残量検知のための光透過窓を摺擦する構成としているがこれに限られるものではない。

なお、上記実施例では、光透過による残量検知を例に挙げたがこれに限られるものではない。例えばトナー容器内の静電容量を検知することによりトナーの残量検知を行なう場合であっても、残量検知時は攪拌速度を落として残量検知の精度を高くするような場合は、本願発明を適用することができる。

本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例の全体構成図である。 プロセスカートリッジの一実施例の構成断面図である。 装置本体へのプロセスカートリッジの装着態様を説明する斜視図である。 装置本体へのプロセスカートリッジの装着態様を説明する図である。 装置本体へのプロセスカートリッジの装着態様を説明する図である。 装置本体へのプロセスカートリッジの装着態様を説明する図である。 光透過現像剤残量検知における検知光の光路を示すプロセスカートリッジの一部断面斜視図である。 トナー残量と光透過時間を示すグラフ図である。 トナー残量検知シーケンスの一実施例を示すフローチャートである。 トナー残量検知シーケンスの他の実施例を示すフローチャートである。 発光部、受光部及びコントローラを示すブロック図である。

符号の説明

１（１ａ〜１ｄ） 電子写真感光体ドラム
２（２ａ〜２ｄ） 帯電手段
３（３ａ〜３ｄ） スキャナユニット
４（４ａ〜４ｄ） 現像ユニット
５ 静電転写手段
５（６ａ〜６ｄ） クリーニング手段
７（７ａ〜７ｄ） プロセスカートリッジ
４０ 現像ローラ（現像剤担持体）
４１ 現像剤収納容器
４２ 第一攪拌搬送部材
４３ 第二攪拌搬送部材
４４ 供給ローラ
４５ 現像ブレード
５０（５０ａ〜５０ｄ） 感光体ユニット
５１ クリーニング枠体
５４Ａ 下光透過窓
５４Ｂ 上光透過窓
６２ 発光部
６３ 受光部
１００ 画像形成装置
１００Ａ 画像形成装置本体
２００ 現像剤残量検知手段

Claims (2)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記静電潜像を現像する現像剤を収納する現像剤収納容器と、
   前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量検知を行う検知装置と、
   前記現像剤収納容器内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材と、
   を有する画像形成装置において、
   前記検知装置は、非画像形成時に前記現像剤収納容器内に設けられた透過窓を透過する検知光によって前記現像剤の残量を検知し、画像情報に基いて次回に行なわれる残量検知時を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤攪拌部材は、前記透過窓に接触することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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