JP2008256876A - トナー残量検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系による透過率の劣化により発生するトナー空検知時における誤検知を防止できるトナー残量検知装置を提供する。
【解決手段】
トナー空検知時（ＳＰ１）に、発光素子から発光された光を光学系によりトナー室内に透過させ、トナーの残量により変化する光を受光素子で受光し、受光素子の出力が記憶されているトナーが最初に空であることを検知したときの受光素子の出力に比べて所定値以上変化していれば（ＳＰ２）、しきい値Ｖｔｈを変更する（ＳＰ３）。
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば、カラー画像形成装置における現像器内のトナーの残量を検知するトナー残量検知装置に関する。

カラー画像形成装置には、現像器内のトナーの残量を検知するために、例えば特開２０００−７５７４９号公報（特許文献１）に記載されているような、トナー残量検知装置が設けられている。このトナー残量検知装置は、発光素子の光を現像器内に透過させ、その光を反射板で反射させて受光素子に導き、受光素子でその光を受光して電気信号に変換するように構成されている。透過された光は、トナーの残量により、光の強弱となり、それが電気信号の強弱として変換され、その電気信号と予め設定されたしきい値とを比較することにより、トナーの残量が検知される。
特開２０００−７５７４９号公報（要約、図１）

特許文献１に記載されたトナー残量検知装置において、反射板としてプリズムなどが使用されるが、その表面にトナーが付着すると、光の強度を弱めてしまう。清掃部材を設けることにより、プリズムの表面に付着したトナーを掃き取ることができるが、その際に、柔軟な清掃部材であっても、プリズム表面を傷つけてしまう可能性がある。また、プリズムの表面にトナーが固着してしまい、清掃部材によっても掃き取れない場合も生じる。

このため、プリズム表面の光の透過性能が落ちてしまい、トナーがなくなったときの透過率も劣化し、トナーの有無を正常に検知できず、誤検知する場合が生じるという問題があった。

そこで、この発明の目的は、光学系による透過率の劣化により発生するトナー空検知時における誤検知を防止できるトナー残量検知装置を提供することである。

この発明は、トナー室内のトナーの残量を検知するトナー残量検知装置であって、光を発光する発光素子と、発光素子から発光された光をトナー室内に導く光学系と、光学系を透過した光を受光する受光素子と、受光素子の出力と、所定のしきい値とに基づいて、トナー室内のトナーが空になったことを判別する判別手段と、光学系の透過率の劣化に応じて、判別手段のしきい値を変更するしきい値変更手段とを備える。

好ましくは、しきい値変更手段は、判別手段によってトナー室内のトナーが空になったことを判別するごとに、受光素子の出力を検出し、出力の変化が所定値なっていることに応じて、判別手段のしきい値を変更する。

好ましくは、最初にトナーが空になったことを判別手段が判別したときの受光素子の出力値を記憶する記憶手段を含み、しきい値変更手段は、受光素子の出力と、記憶手段に記憶されている受光素子の出力とに基づいて、受光素子の出力の変化を判別し、その変化に応じたしきい値に変更する。

好ましくは、記憶手段は、判別手段によってトナー室内のトナーが空になったことを判別するごとに、受光素子の出力を記憶する。

さらに、トナーの消費量を検出するドットカウンタを含み、判別手段は、ドットカウンタによってトナーの消費量が所定値になったことが判別されたときに、トナーが空になったことを判別する。

好ましくは、発光素子および受光素子と、光学系とは相対的に移動する。

好ましくは、発光素子および受光素子と、光学系とは、固定して配置されている。

この発明によれば、光学系の透過率の劣化に応じて、判別手段のしきい値を変更するようにしたので、トナーが空になったことを判別するときに、光学系による透過率の劣化により発生する誤検知を防止できる。

図１は、この発明の一実施形態に係るトナー残量検知装置を備えたカラー画像形成装置１０の一例を概略的に示す図である。図１において、カラー画像形成装置１０は、感光体ドラム１１と、レーザスキャニングユニット１２と、帯電部材１３と、ロータリ型現像装置１４とを含む。

現像装置１４は、各色に対応する現像部１４ａ〜１４ｄを有している。例えば、現像装置１４は、ブラック（ＢＫ）現像部１４ａと、マゼンタ（Ｍ）現像部１４ｂと、シアン（Ｃ）現像部１４ｃと、イエロー（Ｙ）現像部１４ｄとを含む。各色の現像部１４ａ〜１４ｄは、現像容器１５と、トナー供給ローラ１６と、現像ローラ１７とを有している。

現像装置１４は、駆動部（図示せず）からクラッチを介して駆動力が与えられて回転駆動され、各色の現像部１４ａ〜１４ｄの現像ローラ１７により、順次感光体ドラム１１上にトナー像を形成する。感光体ドラム１１の周囲には、クリーニング用摺擦部材１８と、クリーニング装置１９とが配置されており、感光体ドラム１１に当接して中間転写ベルト２０が配置され、中間転写ベルト２０を挟んで感光体ドラム１１と１次転写ローラ２１とが対向している。

中間転写ベルト２０は、１次転写ローラ２１と、駆動ローラ２２と、従動ローラ２３との間に張り渡され、中間転写ベルト２０は矢印方向に回転駆動される。また、中間転写ベルト２０を挟んで駆動ローラ２２と対向して２次転写ローラ２４が設けられている。感光体ドラム１１上のトナー像は、１次転写ローラ２１によって中間転写ベルト２０上に１次転写される。給紙カセット２５から給紙経路２６を介して記録用紙が、駆動ローラ２２と２次転写ローラ２４とのニップ部である２次転写位置に搬送され、２次転写位置で中間転写ベルト２０上のトナー像が用紙に２次転写される。その後、記録用紙は定着部２７に搬送され、ここで用紙上のトナー像が定着され、用紙は排紙経路２８を通って排紙トレイ２９に排紙される。

現像ローラ１７上のトナー層は、図示しない層厚規制部材によって層厚が規制されるとともに、摩擦帯電されて、現像ローラ１７によって感光体ドラム１１上の静電潜像が現像される。

現像部１４ａにトナーを補給する際には、現像装置１４を回転駆動して現像部１４ａを図１に示した補給パイプ３３の近傍であるトナー補給位置に位置づける。そして、補給パイプ３３の先端部が現像部１４ａの図示しない連結部に挿入されて、トナーがトナー室に補給される。

図２は図１に示した現像部１４の外観斜視図であり、図３はトナー残量検知センサ４３と光路４６，４７と、反射鏡４８，４９との構成を示す図である。

トナー残量検知装置は、トナー残量検知センサ４３と、光路４６，４７と、反射鏡４８，４９とを含む。現像装置１４ａには、図２に示すように、側壁１４ｆが設けられており、トナー残量検知センサ４３が側壁１４ｆに対向して、ある間隔を有して所定の現像位置に固定的に設けられている。トナー残量検知センサ４３は、図３に示すように、発光素子４４と、受光素子４５とを含む。現像装置１４ａには、光路４６と、反射鏡４８と、光路４７と、反射鏡４９とが側壁１４ｆの近傍に設けられている。光路４６と、反射鏡４８と、光路４７と、反射鏡４９とは光学系として作動する。また、トナー残量検知センサ４３の発光素子４４および受光素子４５と、光路４６，４７および反射鏡４８，４９とは相対的に移動する。より具体的には、トナー残量検知センサ４３は所定の現像位置に固定的に設けられており、光路４６，４７および反射鏡４８，４９は現像装置１４ａに取り付けられて移動する。

光路４６は、一端が側壁１４ｆから露出して発光素子４４に対向してトナー室１５ａ内で第１の方向に延在するように設けられている。光路４７は、一端が側壁１４ｆから露出して受光素子４５に対向し、かつ光路４６に対して平行に延在するようにトナー室１５ａ内に設けられている。光路４６，４７の他端には、反射鏡４８，４９が、それぞれによって形成される光軸がトナー室１５ａの第１の方向に交差して対向するように設けられている。なお、反射鏡４８，４９に代えてプリズムやその他の反射手段を用いてもよい。

発光素子４４で発光された光は、光路４６の端面から入射され、反射鏡４８から反射され、トナー室１５ａ内のトナーを透過して反射鏡４９から光路４７を介して受光素子４５に入射される。トナーの残量が多ければ、反射鏡４８から反射鏡４９に入射される光量が小さくなり、トナー残量が少なくなると、反射鏡４８から反射鏡４９に入射される光量が大きくなるので、受光素子４５の受光出力によりトナーが空になったことの検知が可能になる。

その他の現像部１４ｂ〜１４ｄにも同様にして、光路４６，４７と、反射鏡４８，４９とが設けられている。トナー残量検知センサ４３は、現像装置１４が回転して各現像部１４ａ〜１４ｄの側壁に対向して、発光素子４４と、受光素子４５と第２の光路４６と４７とに対向したときに、対応する現像部のトナーが空になったことを検知する。これにより、各現像部１４ａ〜１４ｄのそれぞれにトナー残量検知センサ４３を設けることなく、各現像部１４ａ〜１４ｄが回転する都度、１つのトナー残量検知センサ４３により、４つの現像部１４ａ〜１４ｄのトナーが空になったことを検知できる。

図４は、この発明の一実施形態に係るトナー残量検知装置の動作を説明するためのフローチャートであり、図５は、トナー空検知時の受光素子の受光出力の変化としきい値とを示す。

次に、図４および図５を参照して、この発明の一実施形態に係るトナー残量検知装置の動作について説明する。

カラー画像形成装置１０の図示しない制御部は、判別手段およびしきい値変更手段として作動し、例えば、現像部１４ａのトナーが最初に空であることを検知したときに、受光素子４５の出力Ｖを取込み、制御部内のメモリに記憶している。

ステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、トナーが空であることを検知すると、トナーを補給すべきことを報知する。ステップＳＰ２において、受光素子４５の出力が図５（Ａ）に示すようにＶ１になっているものとし、その出力Ｖ１が所定値以上であるか否かを判別する。受光素子４５の出力Ｖ１が所定値以上でなければ、ステップＳＰ１に戻る。受光素子４５の出力Ｖ１が所定値、例えばΔＶ１以上低下していることを判別すると、ステップＳＰ３において、しきい値Ｖｔｈを変更する。

すなわち、図５（Ａ）に示すように、トナー室１５ａのトナーが最初に空であることを検知した状態においては、反射鏡４８，４９の表面にトナーが付着していないため、透過率が劣化していない。このため、トナー空検知時の受光素子４５の受光出力Ｖ１は、予め設定されたしきい値Ｖｔｈに比べて十分高いレベルにあるので、トナー室１５ａ内のトナーが空であることを判別できる。

カラー画像形成装置１０が使用されるにつれて、反射鏡４８，４９の表面にトナーが付着し、付着量が増加するにつれて透過率が劣化してくる。このため、トナー空検知時の受光素子４５の受光出力は、図５（Ａ）に示したトナーが最初に空であることを検知した状態に比べて変動し、例えば図５（Ｂ）に示すようなＶ２に低下する。受光出力がＶ２に低下してもしきい値Ｖｔｈよりも高いのでトナー室１５ａ内のトナーが空であることを判別できる。

さらに、反射鏡４８，４９の表面に付着するトナーが多くなり、受光素子４５の受光出力がＶ２よりもさらに低くなってしきい値Ｖｔｈ以下になってしまうと、トナー室１５ａ内のトナーが空になっても判別できなくなってしまう。そこで、受光素子４５の出力の変化が所定値、例えばΔＶ１以上低下していることを判別すると、図５（Ｃ）に示すように当初のしきい値ＶｔｈをΔＶ１に相当するΔＡＤ低くして新たなしきい値Ｖｔｈ´を設定する。

上述のごとく、この実施形態によれば、反射鏡４８，４９の表面に付着するトナーが増加して透過率が劣化して、受光素子４５の受光出力が低くなっても、新たに低い電圧に設定されたしきい値Ｖｔｈ´を用いることにより、トナー室１５ａ内のトナーが空であるか否かの判別を継続できる。

なお、トナーが空であるかの判別する時期は、例えばドットカウンタなどの現実のトナーの消費量を検出する装置の出力によるようにしてもよい。

また、トナー室１５ａ内のトナーが空であることを検出するごとに受光素子４５の出力をメモリに記憶しておけば、反射鏡４８，４９の表面に付着するトナーに応じて受光素子４５の出力低下を把握することができる。

また、上述の説明では、この発明のトナー残量検知を、ロータリ型現像装置１４を有するカラー画像形成装置１０に内蔵させるようにしたが、タンデム型現像装置を有するカラー画像形成装置に適用してもよい。さらに、モノクロの画像形成装置におけるトナー残量を検知するものに適用してもよい。

また、上述の説明では、トナー残量検知センサ４３を現像位置に固定し、トナー残量検知センサ４３と光路４７，４８などの光学系との相対的な位置を移動させるようにしたが、各現像部１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対応してトナー残量検知センサ４３を固定的に取り付けてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の一実施形態に係るトナー残量検知装置を備えたカラー画像形成装置の一例を概略的に示す図である。 図１に示した現像部の外観斜視図である。 トナー残量検知センサと光路と反射鏡との構成を示す図である。 この発明の一実施形態に係るトナー残量検知装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の一実施形態に係るトナー残量検知装置に含まれている受光素子の受光出力のレベル変化としきい値とを示す図である。

符号の説明

１０ カラー画像形成装置、１４ａ〜１４ｄ 現像部、１５ａ トナー室、４３ トナー残量検知センサ、４４ 発光素子、４５ 受光素子、４６，４７ 光路、４８，４９ 反射鏡。

Claims (7)

1. トナー室内のトナーの残量を検知するトナー残量検知装置であって、
   光を発光する発光素子と、
   前記発光素子から発光された光を前記トナー室内に導く光学系と、
   前記光学系を透過した光を受光する受光素子と、
   前記受光素子の出力と、所定のしきい値とに基づいて、前記トナー室内のトナーが空になったことを判別する判別手段と、
   前記光学系の透過率の劣化に応じて、前記判別手段のしきい値を変更するしきい値変更手段とを備える、トナー残量検知装置。
2. 前記しきい値変更手段は、前記判別手段によって前記トナー室内のトナーが空になったことを判別するごとに、前記受光素子の出力を検出し、出力の変化が所定値なっていることに応じて、前記判別手段のしきい値を変更する、請求項１に記載のトナー残量検知装置。
3. 最初にトナーが空になったことを前記判別手段が判別したときの前記受光素子の出力を記憶する記憶手段を含み、
   前記しきい値変更手段は、前記受光素子の出力と、前記記憶手段に記憶されている最初にトナーが空になったことを判別したときの受光素子の出力とに基づいて、前記受光素子の出力の変化を判別し、その変化に応じたしきい値に変更する、請求項１または２に記載のトナー残量検知装置。
4. 前記記憶手段は、前記判別手段によって前記トナー室内のトナーが空になったことを判別するごとに、前記受光素子の出力を記憶する、請求項３に記載のトナー残量検知装置。
5. さらに、トナーの消費量を検出するドットカウンタを含み、
   前記判別手段は、前記ドットカウンタによってトナーの消費量が所定値になったことが判別されたときに、トナーが空になったことを判別する、請求項１から４のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
6. 前記発光素子および前記受光素子と、前記光学系とは相対的に移動する、請求項１から５のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
7. 前記発光素子および前記受光素子と、前記光学系とは、固定して配置されている、請求項１から５のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
   

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