JP2012128362A

JP2012128362A - 画像形成装置

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Publication number: JP2012128362A
Application number: JP2010282227A
Authority: JP
Inventors: Shinya Suzuki; 慎也鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP5623267B2

Abstract

【課題】発光部と受光部とを有し、ホッパーユニット内のトナーの有無を検知するセンサにおいて、ホッパーユニット内のトナーが密度の小さい状態で蓄積されており、且つ、受光部の受光光量が低下した場合であっても、精度良くトナーの有無を検出することができる発光部の発光光量を特定する。
【解決手段】ホッパーユニットと、ホッパーユニット内へ光を照射するＬＥＤと、ＬＥＤから照射され、ホッパーユニット内を透過した光を受光するフォトダイオードを有し、フォトダイオードで受光される受光光量がトナー無し状態を示す値である場合に、ＬＥＤの発光光量を減少させ、フォトダイオードに受光される受光光量トナー有り状態を示す値に切り替わった際の発光光量から、トナーの残量を検知する際にＬＥＤに入力する電流値を特定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、光学式のトナー残量検知に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置において、現像器内のトナーは、現像器内で撹拌されることによって帯電した後、像担持体上の静電潜像をトナー像として顕像化する際に消費される。また、この現像器内のトナーが所定量より減少した場合、トナーを収容した容器からトナーが補給されることで、現像器内のトナーが常に一定となるように制御されている。

現像器に補給されるトナーは、画像形成装置本体に着脱可能なトナーボトルから、装置本体内に設けられたホッパーユニットを介して供給される。このホッパーユニットは、トナーボトルから補給されるトナーを一時的に蓄積するバッファ部としての役割を担っている。また、この構成とすることで、トナーボトル内のトナーが空になった場合にも、ホッパーユニット内のトナーを用いて画像形成を続けることが可能となる。なお、ホッパーユニット内のトナーの量が所定量より減少した場合にも、トナーボトルからトナーが補給され、ホッパーユニット内のトナーが所定量以上となるように制御される。

ところで、ホッパーユニット内のトナーの量が所定量以上であることを検出する方法としては、発光素子と受光素子とを有する光学式センサを用いるものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、ホッパーユニットの一部が光を透過する検知窓となっており、発光素子が検知窓を介してホッパーユニットへ光を照射し、受光素子がホッパーユニット内を透過した光の受光光量を検知する構成となっている。なお、ホッパーユニット内のトナーは所定量蓄積されると、検知窓を覆うため、発光素子から照射される光を遮蔽し、受光素子の受光光量を減少させる。そのため、受光素子の受光光量と基準値とを比較し、受光光量が基準値以下であれば、ホッパーユニット内のトナーが所定量以上蓄積されていると判定する構成となっている。ホッパーユニット内のトナーが所定量以上蓄積されていると判定された場合、ホッパーユニット内のトナーの量が目標値よりも減少したことを検出したタイミングで、ホッパーユニットから現像器へトナーを補給する。

一方、受光素子の受光光量が基準値よりも大きい場合、ホッパーユニット内のトナーが不足していると判定される。これは、ホッパーユニット内のトナーの量が所定量よりも少ない場合、ホッパーユニット内のトナーが検知窓を覆うほど蓄積されていない状態となり、受光素子により受光される受光光量が基準値よりも大きくなるためである。ホッパーユニット内のトナーが不足していると判定された場合、ホッパーユニット内のトナーの量が所定量以上となるまで、トナーボトルからホッパーユニットへトナーを補給する。

ところで、ホッパーユニットの検知窓には、トナーボトルから補給されるトナーが付着してしまうことがある。検知窓にトナーが付着してしまうと、検知窓を介して照射される光が、検知窓に付着しているトナーによって遮られるため、受光素子に受光される受光光量が基準値以下となる虞がある。つまり、ホッパーユニット内のトナーの量が不足しているにも拘わらず、検知窓にトナーが付着している状態であると、ホッパーユニット内に所定量以上のトナーが蓄積されていると誤検知される場合がある。そのため、発光素子は、検知窓にトナーが付着しても受光素子に受光される光量が基準値以下とならないような光量の光を照射するように、その発光光量が設定されている。

特開平５−２７５９３号公報

しかしながら、発光素子から照射される光量を前述のような光量に設定した画像形成装置では、ホッパーユニット内のトナーの量が所定量以上ある状態でも、受光素子に受光される光量が基準値よりも大きくなり、トナーが不足していると誤検知する場合がある。

これは、ホッパーユニット内に補給されたトナーが空気と混合されることによって、この蓄積されたトナー中の空気の量が多くなり、発光素子から照射される光が透過しやすくなる。そのため、発光素子からホッパーユニット内に光を照射すると、受光素子により受光される受光光量の値が基準値よりも大きくなり、ホッパーユニット内に所定量以上のトナーが蓄積されていても、トナーが不足していると誤検知してしまう。特に、トナーボトル内のトナーをホッパーユニット内へ自由落下させて補給する構成において、ホッパーユニット内に蓄積されるトナー中の空気の量が多くなり易く、この誤検知が発生しやすい。

そこで、本発明は、トナーを蓄積する容器に設けられた受光部の受光光量が低下した場合であっても、光を透過しやすい状態で蓄積されているトナーの有無を精度良く検出することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナーを蓄積するトナー蓄積手段と、前記トナー蓄積手段のトナーが蓄積される領域に向けて光を照射する発光部と、前記発光部に供給する電流値を変化させることにより、前記発光部の発光光量を制御する制御手段と、前記発光部から照射され、前記トナー蓄積手段の前記領域を透過した光を受光することにより、受光光量に応じた出力値を出力する受光部と、を有し、前記受光部から出力される出力値が閾値以下の場合、前記トナー蓄積手段にトナーが蓄積されていることを検知する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記受光部から出力される出力値が前記閾値よりも大きい場合、前記発光部に供給する電流値を変化させ、電流値の変化に応じて前記受光部から出力される出力値が前記閾値より大きい値から前記閾値以下の値へと切り替わるときの電流値に基づき、前記発光部に供給するべき電流値を決定することを特徴とする。

また、他の請求項に記載の画像形成装置は、トナーを蓄積するトナー蓄積手段と、前記トナー蓄積手段のトナーが蓄積される領域に向けて光を照射する発光部と、前記発光部に供給する電流値を変化させることにより、前記発光部の発光光量を制御する制御手段と、前記発光部から照射され、前記トナー蓄積手段の前記領域を透過した光を受光することにより、受光光量に応じた出力値を出力する受光部と、を有し、前記受光部から出力される出力値が閾値以下の場合、前記トナー蓄積手段にトナーが蓄積されていることを検知する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記受光部から出力される出力値が前記閾値よりも大きい場合、前記発光部に供給する電流値を、前記出力値が前記閾値以下となる値から変化させ、電流値の変化に応じて前記受光部から出力される出力値が前記閾値以下の値から前記閾値よりも大きい値へと切り替わるときの電流値に基づき、前記発光部に供給するべき電流値を決定することを特徴とする。

本発明によれば、トナーを蓄積する容器に設けられた受光部の受光光量が低下した場合であっても、光を透過しやすい状態で蓄積されているトナーの有無を精度良く検出することができる。

第１の実施形態の画像形成装置を示す概略断面図第１の実施形態のトナーボトルとホッパーユニットを示す要部断面図第１の実施形態のホッパーユニットを示す要部断面図センサ出力の閾値とＬＥＤに供給するＬＥＤ電流値の変化を示す概略図第１の実施形態の画像形成装置の制御ブロック図第１の実施形態のトナーの補給処理を表すフローチャート図第２の実施形態のトナーの補給処理を表すフローチャート図

（第１の実施形態）
図１は本実施形態の画像形成装置の概略断面図である。本実施形態の画像形成装置１００は画像読取部１Ｒで原稿画像を光学的に読み取り、色成分毎の画像信号を画像出力部１Ｐに送信する。

画像出力部１Ｐには４つの像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが一列に配列されている。像形成部１０ａはブラックのトナー像を形成し、像形成部１０ｂはシアンのトナー像を形成し、像形成部１０ｃはマゼンタのトナー像を形成し、像形成部１０ｄはイエローのトナー像を形成する。

像形成部１０ａは、ブラックのトナー像を担持する感光ドラム１１ａの周りに、帯電器１２ａ、露光装置１３ａ、現像器１４ａ、一次転写ブレード３５ａ及びドラムクリーナ１５ａを有している。ここで、帯電器１２ａは感光ドラム１１ａを帯電する。また、露光装置１３ａは感光ドラム１１ａにブラックの色成分に対応した静電潜像を形成するため、この感光ドラム１１ａを露光する。また、現像器１４ａは感光ドラム１１ａ上に形成された静電潜像をトナーを有する現像剤を用いてトナー像として顕像化する。また、一次転写ブレード３５ａは感光ドラム１１ａに担持されたブラックの色成分のトナー像を後述の中間転写ベルト３０に転写する。また、ドラムクリーナ１５ａは感光ドラム１１ａに残留したトナーを除去する。なお、像形成部１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、像形成部１０ａと同様の構成を有しているため、ここではその説明を省略する。

前述の中間転写ベルト３０は、トナー像が担持される像担持体であり、各像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで形成された各色成分のトナー像を重ねて担持することでフルカラーのトナー像が形成される。また、中間転写ベルト３０は、この中間転写ベルト３０を回転駆動させる駆動ローラ３２と、従動ローラ３３と、後述の二次転写対向ローラ３４に掛け回されており、駆動ローラ３２の回転により、図の矢印Ｂ方向へと回転駆動される。

なお、一次転写ブレード３５ａが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ａを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔａとする。また、一次転写ブレード３５ｂが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ｂを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｂとする。また、一次転写ブレード３５ｃが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ｃを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｃとする。また、一次転写ブレード３５ｄが中間転写ベルト３０を介して感光ドラム１１ｄを押圧する部分を一次転写ニップ部Ｔｄとする。

中間転写ベルト３０の周囲には、この中間転写ベルト３０上のトナー像を紙などの記録材Ｐへ転写するための二次転写ローラ３６が配設されている。なお、二次転写ローラ３６が中間転写ベルト３０を介して二次転写対向ローラ３４を押圧する部分を二次転写ニップ部Ｔｅとする。また、この中間転写ベルト３０から記録材Ｐへと転写されずに残留したトナーを除去するベルトクリーナ５０が配設されている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００が、画像読取部１Ｒや不図示のＰＣ等から入力される画像信号に応じた画像を出力する画像形成動作について説明する。

各像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄにおいて、先ず、帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを一様に帯電する。次いで、露光装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに各色成分の画像信号に応じた露光光を照射することで、各色成分の画像信号に対応する静電潜像が形成される。その後、各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の静電潜像は現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄによって各色成分のトナー像として顕像化される。

感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の各色成分のトナー像は、この各感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの回転に伴い一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄへと搬送される。一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄにおいて、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の各色成分のトナー像は一次転写ブレード３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから一次転写電圧が印加され、中間転写ベルト３０上に順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト３０上にはフルカラーのトナー像が形成される。また、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに残留したトナーは、ドラムクリーナ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄによって除去される。

中間転写ベルト３０に転写されたトナー像は、この中間転写ベルト３０の矢印Ｂ方向への回転に伴い、二次転写ニップ部Ｔｅに搬送される。一方、記録材Ｐはタイミングを調整されてフルカラーのトナー像と接触するように二次転写ニップ部Ｔｅへと搬送されると、二次転写電圧が印加された二次転写ローラ３６により、中間転写ベルト３０上のフルカラーのトナー像が記録材Ｐ上に転写される。また、二次転写ニップ部Ｔｅで記録材Ｐ上に転写されずに中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ５０によって除去される。

トナー像を担持した記録材Ｐは排紙ガイド２６によって定着器４０へと搬送される。定着器４０は、定着ローラ対４１ａ、４１ｂはトナー像と記録材Ｐを挟持し、搬送しながら、定着ローラ４１ａ内に設けられた不図示のヒータにより加熱することで、トナー像を記録材Ｐへと定着する。

次に、図２と図３を用いて、図１の各現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに供給する各色のトナーＴを一旦蓄積しているトナー蓄積手段としてのホッパーユニット２００内のトナーの残量を検知する方法について説明する。なお、ホッパーユニット２００は、現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ毎に設けられている。

図２は、図１の現像器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの１つ（以後、簡略化のため現像器１４と称す。）に配設された補給用のトナーＴを蓄積するためのホッパーユニット２００と、画像形成装置１００に装着されたトナーボトル３００の概略断面図である。現像器１４内のトナーＴが減少すると、トナーボトル３００から画像形成に使用される補給用のトナーＴが、ホッパーユニット２００へ補給される構成となっている。

トナーボトル３００は、ホッパーユニット２００への補給用のトナーＴを収容しており、その内側面にトナーＴを搬送するらせん状の案内溝が形成されている。トナーボトル３００がトナーボトル駆動モータ３０１によって回転駆動されることで、このトナーボトル３００内のトナーＴが開口部からホッパーユニット２００へと補給される。

ホッパーユニット２００は、その壁面に検知窓２０２を有し、この検知窓２０２を介してホッパーユニット２００内へ光を照射するＬＥＤ２０３と、この検知窓２０２を介してホッパーユニット２００を透過した光を受光するフォトダイオード２０４とを有する。なお、ＬＥＤ２０３は、ホッパーユニット２００内のトナーが蓄積される領域へと光を照射する発光部である。さらに、ＬＥＤ２０３は、印加されるＬＥＤ電流値を大きくすると発光光量が増加する。また、フォトダイオード２０４は、ＬＥＤ２０３から照射され、ホッパーユニット２００内のトナーが蓄積される領域を透過した光を受光する受光部である。さらに、フォトダイオード２０４は、受光光量に応じた電流値をセンサ出力として出力する。また、ＬＥＤ２０３とフォトダイオード２０４は、ホッパーユニット２００を間に挟むように、ホッパーユニット２００の外側に配置されている。なお、フォトダイオード２０４からのセンサ出力に応じて、ホッパーユニット２００内に所定量以上のトナーが蓄積されているか否かが検出される。この検出方法の詳細は後述する。

搬送路２０５内に設けられた搬送スクリュー２０６は、スクリューモータ２０７によって所定回数回転駆動されることで、所定の量のトナーＴをホッパーユニット２００から現像器１４へと補給することができる。また、搬送スクリュー２０６を回転駆動する軸の近傍には、この軸に一体に形成された遮蔽部材と、フォトインタラプタ２０８が設けられており、フォトインタラプタの光を遮蔽部材が遮ることにより、搬送スクリュー２０６の回転数が検出される構成となっている。

図３は、トナーの量が検知窓を覆う程蓄積されている状態でのホッパーユニット２００の概略断面図（図３ａ）と、トナーの量が検知窓を覆う程蓄積されていない状態でのホッパーユニット２００の概略断面図（図３ｂ）である。

図３ａのようにトナーの量が検知窓を覆うほど蓄積されている場合、ＬＥＤ２０３から照射される光がホッパーユニット２００内のトナーＴによって遮られるため、フォトダイオード２０４により受光される光量が閾値以下となる。

一方、図３ｂのようにトナーの量が検知窓を覆うほど蓄積されていない場合、ＬＥＤ２０３からの光がホッパーユニット２００内を透過し、フォトダイオード２０４により受光されるため、フォトダイオード２０４により受光される光量が閾値より大きい値となる。

後述のＣＰＵ４００（図５）は、フォトダイオード２０４により受光された光量が閾値以下の場合、ホッパーユニット２００内のトナーＴの界面が検知窓２０２よりも鉛直方向上方に位置しており、トナーの量が所定量以上蓄積されている状態であることを検出する。また、ＣＰＵ４００（図５）は、フォトダイオード２０４により受光された光量が閾値よりも大きい場合、ホッパーユニット２００内のトナーＴの界面が検知窓２０２を覆うほど蓄積されておらず、トナーの量が所定量よりも少ない状態であることを検出する。

ここで、前述の図２で説明したように、ホッパーユニット２００から現像器１４へのトナーの供給と、トナーボトル３００からホッパーユニット２００へのトナーの補給を繰り返していると、検知窓２０２にはトナーが付着してしまう。検知窓２０２に付着するトナーの量が増加していくと、ホッパーユニット２００内のトナーＴの界面が検知窓２０２を覆うほど蓄積していない場合であっても、フォトダイオード２０４により受光された光量が閾値以下に低下してしまう。つまり、ＣＰＵ４００（図５）は、ホッパーユニット２００内のトナーが検知窓２０２を覆うほど蓄積されていないにも拘わらず、トナーの量が所定量以上蓄積されている状態であることを検出してしまう。

そのため、ＬＥＤ２０３には、検知窓２０２にトナーが付着した状態であっても、フォトダイオード２０４により受光される光量が閾値よりも大きい値となるＬＥＤ電流値を印加する必要がある。なお、本実施形態では、ＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値の最大値を７５［ｍＡ］としている。

しかし、ＬＥＤ電流値を最大値（７５［ｍＡ］）とした場合、ホッパーユニット２００内のトナーの密度が小さい状態では、この蓄積されたトナーが所定量以上蓄積されているにも拘わらず、フォトダイオード２０４のセンサ出力が閾値以下とならないことがある。なお、トナーの密度が小さい状態とは、ホッパーユニット２００内に蓄積されているトナーが空気と混合されることにより、光を透過しやすい状態となっていることをいう。これにより、トナーボトル３００からホッパーユニット２００内にトナーが過剰に補給されてしまい、ホッパーユニット２００からトナーが溢れる虞がある。

そこで、本実施形態では、検知窓２０２に付着したトナーによって、フォトダイオード２０４の受光光量がどの程度低下したのかを検知する構成とする。

図４は、本実施形態のＬＥＤ２０３へ印加するＬＥＤ電流値とフォトダイオード２０４としてのフォトダイオードから出力されるセンサ出力との対応関係を示した図である。また、図４（ａ）中のセンサ出力Ｃは、本実施形態のセンサ出力の閾値であり、フォトダイオード２０４から出力される出力値がセンサ出力Ｃ以下である場合、トナーの量が所定量以上蓄積されていると判定される。

本実施形態では、図４（ａ）のように、ＬＥＤ２０３に印加するＬＥＤ電流値を変化させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となるＬＥＤ電流値の最大値を特定する。次いで、この特定されたＬＥＤ電流値から、ホッパーユニット２００内のトナーが所定量以上蓄積されているか否かを検出する際にＬＥＤ２０３に印加するＬＥＤ電流値を決定する構成となっている。

また、表１は、本発明者達が実験により求めたセンサ出力が閾値Ｃ以下となるときのＬＥＤ電流値と、蓄積されるトナーの密度が小さい状態であってもホッパーユニットのトナーの残量を検出できるＬＥＤ電流値との対応関係を示したデータである。

次に、図５は、本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。また、図６はホッパーユニット２００から現像器１４へトナーを補給するために、ＣＰＵがホッパーユニット２００内のトナーの残量を検出する動作を説明するフローチャートである。

図５において、ＣＰＵ４００は画像形成装置全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ４０１には、画像形成装置で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。また、ＲＯＭ４０１には、表１のセンサ出力が閾値Ｃ以下となるときのＬＥＤ電流値と、蓄積されるトナーの密度が小さい状態であってもホッパーユニットのトナーの残量を検出できるＬＥＤ電流値との対応関係を示したデータが予め記録されている。また、ＲＡＭ４０２は、ＣＰＵ４００が処理のために使用するシステムワークメモリである。

ＬＥＤ２０３は、ＣＰＵ４００から所定のＬＥＤ電流値が供給されると、ホッパーユニット２００内へ光を照射する。

フォトダイオード２０４は、ホッパーユニット２００内を透過した光を受光すると、受光光量に応じたセンサ出力（電流）をＣＰＵ４００に出力する。

スクリューモータ２０７は、ホッパーユニット２００（図２）内のトナーを現像器１４（図１）へと補給する搬送スクリュー２０６（図２）を回転駆動させるモータである。ＣＰＵ４００から補給量に応じた信号が入力されると、補給量分のトナーを現像器１４（図１）へと補給させる。

トナーボトル駆動モータ３０１は、トナーボトル３００（図２）内のトナーをホッパーユニット２００（図２）へと補給する際に、トナーボトル３００（図２）を回転駆動させるモータである。ＣＰＵ４００からホッパーユニット２００（図２）のトナーの量が所定量よりも少ないと判定された場合、トナーボトル３００（図２）を所定時間回転させることで、このトナーボトル３００からホッパーユニット２００へとトナーを補給させる。

透磁率センサ５００は、現像器１４（図１）内の現像剤の透磁率を測定することで、現像器１４内のトナーの量に応じた出力値をＣＰＵ４００へ出力する。なお、透磁率センサ５００の出力値は、現像器１４内のトナーの量が減少することにより大きくなり、また、現像器１４内のトナーの量が増加することにより小さくなる。ＣＰＵ４００は、透磁率センサ５００の出力値から、現像器１４内のトナーの量と、トナー量の目標値とから、現像器１４に補給するトナーの量を算出する。また、ＣＰＵ４００は、透磁率センサ５００の出力値が所定値よりも小さくなった場合、現像器１４内のトナーの量が所定量よりも少なくなったと判定し、ホッパーユニット２００から現像器１４へトナーの補給を開始する。

図６は、トナーの補給処理を表すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理はＣＰＵ４００がＲＯＭ４０１に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。

ＣＰＵ４００は、透磁率センサ５００の出力値が所定値よりも小さくなった場合に図６のフローチャートに示す制御を実行する。なお、透磁率センサ５００の出力値を検出するタイミングは、所定回数の画像形成を実行した後とする。また、本実施形態では、透磁率センサ５００の出力値を検出するタイミングを、所定回数の画像形成を実行した後としたが、画像形成装置の主電源がオンされた後であってもよい。

以下、本実施形態の画像形成装置が実施する現像器１４へのトナーの補給処理を図６に表すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、本実施形態におけるホッパーユニット２００内のトナーの残量を検出する処理も、現像器１４へのトナーの補給処理に含まれている。

先ず、ＣＰＵ４００は、ＬＥＤ２０３を発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ１００）。ここで、センサ出力が閾値Ｃ以下の場合、ＣＰＵ４００は、ホッパーユニット２００内のトナーが所定量以上蓄積されている状態（トナー有り状態）であると判定する。なお、ＬＥＤ２０３に供給される初期のＬＥＤ電流値は５０［ｍＡ］に設定されており、２回目以降に供給されるＬＥＤ電流値は前回決定されたＬＥＤ電流値である。

ステップＳ１００において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であると判定した場合、スクリューモータ２０７を駆動させ、ホッパーユニット２００から現像器１４へとトナーを補給させる（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１において、ＣＰＵ４００は、透磁率センサ５００の出力値から、現像器１４内の不足分のトナーの量を算出する。次いで、この算出結果から、搬送スクリュー２０６が不足分のトナーを補給するために必要な回転数を求め、この回転数分、スクリューモータ２０７により搬送スクリュー２０６を回転させる。なお、搬送スクリュー２０６が１回転する際に補給されるトナーの量は予め決まっている。また、搬送スクリュー２０６の回転数は、フォトインタラプタ２０８（図２）を用いてカウントする構成とする。

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ４００は、現像器１４内の不足分のトナーをホッパーユニット２００から補給した後、現像器１４へのトナーの補給処理と、ホッパーユニット２００内のトナーの残量を検出する処理を終了させる。

一方、ステップＳ１００において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値であると判定した場合、ＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を２［ｍＡ］減少させる（Ｓ１０２）。つまり、ＣＰＵ４００は、ＬＥＤ電流値を所定量減少させることにより、ＬＥＤ２０３の発光光量を減少させる。

次いで、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１０２により２［ｍＡ］減少させたＬＥＤ電流値でＬＥＤ２０３を発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃより大きい値であると判定された場合、ステップＳ１０２へ移行し、ＬＥＤ電流値をさらに２［ｍＡ］減少させる。次いで、ＣＰＵ４００は、再びステップＳ１０３へ移行し、前回よりもさらに２［ｍＡ］減少させたＬＥＤ電流値でＬＥＤ２０３を発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する。つまり、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１０２とステップＳ１０３を繰り返すことにより、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となるまでＬＥＤ電流値を２［ｍＡ］ずつ段階的に減少させている。これにより、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となるＬＥＤ電流値の内、最大となる値を特定することができる。

次いで、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１０３により特定されたＬＥＤ電流値から、表１を参照することで、ホッパーユニット２００内のトナーが所定量以上蓄積されているか否かを精度良く判定するためのＬＥＤ電流値を決定する（Ｓ１０４）。例えば、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１０３においてフォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となったときのＬＥＤ電流値が１２［ｍＡ］である場合、ＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を６０［ｍＡ］とする。

また、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１０４により決定されたＬＥＤ電流値をＲＡＭ４０２に記録する。このＬＥＤ電流値は、次に現像器１４へのトナーの補給処理が開始されたときに、ステップＳ１００においてＬＥＤ２０３に供給されるＬＥＤ電流値となる。

次いで、ＣＰＵ４００は、トナーボトル駆動モータ３０１を所定時間回転することにより、トナーボトル３００からホッパーユニット２００へトナーを補給させる（Ｓ１０５）。

次いで、ＣＰＵ４００は、ステップＳ１０４で求めたＬＥＤ電流値でＬＥＤ２０３を発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値である場合、ステップＳ１０５へ移行し、トナーボトルを所定時間だけ回転させ、ホッパーユニット２００にトナーの補給を行う。つまり、ステップＳ１０５とステップＳ１０６を繰り返すことにより、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となるまで、トナーボトル３００からホッパーユニット２００にトナーが補給される。

一方、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下である場合、ステップＳ１０１へ移行し、ホッパーユニット２００から現像器１４にトナーを補給し、現像器１４へのトナーの補給処理を終了する。

本実施形態によれば、フォトダイオード２０４からのセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい場合、ＬＥＤ２０３に印加するＬＥＤ電流値を徐々に低下させ、センサ出力が閾値Ｃ未満となったときのＬＥＤ電流値から、トナーの有無を検出する際のＬＥＤ電流値を特定する。そのため、ホッパーユニット２００の検知窓２０２にトナーが付着することで、フォトダイオード２０４に受光される光量が低下する場合であっても、光を透過しやすい状態で蓄積されるトナーの有無を精度良く検出するためのＬＥＤ電流値を特定することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、前述した第１の実施形態に対して下記に示す点において相違する。本実施形態のその他の要素は、前述の第１の実施形態に対応するものと同一なので説明を省略する。

第１の実施形態では、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃより大きい場合、ＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を所定量（２［ｍＡ］）ずつ段階的に減少させ、センサ出力が閾値Ｃ以下となったときのＬＥＤ電流値を特定する。この特定したＬＥＤ電流値から、センサ出力が閾値Ｃ以下となるときのＬＥＤ電流値に基づき、ホッパーユニット２００内のトナーが所定量以上蓄積されているか否かを精度良く判定するためにＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を特定する構成とした。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、センサ出力が閾値Ｃより大きい場合、ＬＥＤ電流値を予め決められた値（５［ｍＡ］）まで減少させた後、所定量（２［ｍＡ］）ずつ増加させ、センサ出力が閾値Ｃより大きい値となる直前のＬＥＤ電流値を特定する。この特定したＬＥＤ電流値に基づき、ホッパーユニット２００内のトナーが所定量以上蓄積されているか否かを精度良く判定するためにＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を特定する構成とする。

以下、本実施形態の画像形成装置が実施する現像器１４へのトナーの補給処理を図７に表すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、本実施形態のホッパーユニット２００内のトナーの残量を検出する処理は、図７の現像器１４へのトナーの補給処理に含まれている。

先ず、ＣＰＵ４００は、ＬＥＤ２０３を発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２００）。なお、ＬＥＤ２０３に供給される初期のＬＥＤ電流値は５０［ｍＡ］に設定されている。

ステップＳ２００において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であると判定した場合、スクリューモータ２０７を駆動させ、ホッパーユニット２００から現像器１４へとトナーを補給させる（Ｓ２０１）。

本実施形態のステップＳ２０１のホッパーユニット２００から現像器１４へのトナーの補給は、前述の第１の実施形態のステップＳ１０１と同様なので詳細な説明を省略する。

一方、ステップＳ２００において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値であると判定した場合、ＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を５［ｍＡ］に変更する（Ｓ２０２）。

次いで、ＣＰＵ４００は、ＬＥＤ２０３を５［ｍＡ］で発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。

ステップＳ２０３において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオードから出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下である場合、ＬＥＤ電流値を２［ｍＡ］増加させ（Ｓ２０４）、ステップＳ２０３へ移行する。つまり、ＣＰＵ４００は、ＬＥＤ電流値を所定量増加させることにより、ＬＥＤ２０３の発光光量を増加させる。

ＣＰＵ４００は、ステップＳ２０３とステップＳ２０４を繰り返すことにより、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値となるまでＬＥＤ電流値を２［ｍＡ］ずつ段階的に増加させている。これにより、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ未満から閾値Ｃ以上となるときのＬＥＤ電流値を、ホッパーユニット２００に蓄積されるトナーの有無を検出する際にＬＥＤ２０３に印加するＬＥＤ電流値として特定できる。

ステップＳ２０３において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値となった場合、ホッパーユニット２００内のトナーが所定量以上蓄積されているか否かを精度良く判定するためのＬＥＤ電流値を求める。このとき、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となるＬＥＤ電流値の最大の値から、表１を参照することで、前述のＬＥＤ電流値を決定する（Ｓ２０５）。例えば、ＣＰＵ４００は、ステップＳ２０３とステップＳ２０４の繰り返しにより、ＬＥＤ電流値が２５［ｍＡ］のときにセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値となった場合、ＬＥＤ２０３に供給するＬＥＤ電流値を７０［ｍＡ］とする。

また、ＣＰＵ４００は、ステップＳ２０５により決定されたＬＥＤ電流値をＲＡＭ４０２に記録する。このＬＥＤ電流値は、次に現像器１４へのトナーの補給処理が開始されるときに、ステップＳ２００においてＬＥＤ２０３に供給されるＬＥＤ電流値となる。

次いで、ＣＰＵ４００は、トナーボトル駆動モータ３０１を所定時間回転することにより、トナーボトル３００からホッパーユニット２００へトナーを補給させる（Ｓ２０６）。

次いで、ＣＰＵ４００は、ステップＳ２０５で求めたＬＥＤ電流値でＬＥＤ２０３を発光させ、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。

ステップＳ２０７において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい値である場合、ステップＳ２０６へ移行し、トナーボトルを所定時間だけ回転させ、ホッパーユニット２００にトナーの補給を行う。つまり、ステップＳ２０６とステップＳ２０７を繰り返すことにより、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下となるまで、トナーボトル３００からホッパーユニット２００にトナーが補給される。

一方、ステップＳ２０７において、ＣＰＵ４００は、フォトダイオード２０４から出力されるセンサ出力が閾値Ｃ以下である場合、ステップＳ２０１へ移行し、ホッパーユニット２００から現像器１４にトナーを補給し、現像器１４へのトナーの補給処理を終了する。

本実施形態によれば、フォトダイオード２０４からのセンサ出力が閾値Ｃよりも大きい場合、ＬＥＤ２０３に印加するＬＥＤ電流値を印加可能な最小値から、センサ出力が閾値Ｃよりも大きい値となるまで徐々に増加させる。次いで、センサ出力が閾値Ｃ未満の値から閾値Ｃよりも大きい値となるときのＬＥＤ電流値に基づき、トナーの有無を検出する際のＬＥＤ電流値を特定する。そのため、ホッパーユニット２００の検知窓２０２にトナーが付着することで、フォトダイオード２０４に受光される光量が低下する場合であっても、光を透過しやすい状態で蓄積されるトナーの有無を精度良く検出するためのＬＥＤ電流値を特定することができる。

１００画像形成装置
２００ホッパーユニット
２０３ＬＥＤ
２０４フォトダイオード
４００ＣＰＵ

Claims

トナーを蓄積するトナー蓄積手段と、
前記トナー蓄積手段のトナーが蓄積される領域に向けて光を照射する発光部と、
前記発光部に供給する電流値を変化させることにより、前記発光部の発光光量を制御する制御手段と、
前記発光部から照射され、前記トナー蓄積手段の前記領域を透過した光を受光することにより、受光光量に応じた出力値を出力する受光部と、を有し、
前記受光部から出力される出力値が閾値以下の場合、前記トナー蓄積手段にトナーが蓄積されていることを検知する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記受光部から出力される出力値が前記閾値よりも大きい場合、前記発光部に供給する電流値を変化させ、電流値の変化に応じて前記受光部から出力される出力値が前記閾値より大きい値から前記閾値以下の値へと切り替わるときの電流値に基づき、前記発光部に供給するべき電流値を決定することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記受光部から出力される出力値が前記閾値よりも大きい場合、前記発光部に供給する電流値を所定量減少させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
トナーを蓄積するトナー蓄積手段と、
前記トナー蓄積手段のトナーが蓄積される領域に向けて光を照射する発光部と、
前記発光部に供給する電流値を変化させることにより、前記発光部の発光光量を制御する制御手段と、
前記発光部から照射され、前記トナー蓄積手段の前記領域を透過した光を受光することにより、受光光量に応じた出力値を出力する受光部と、を有し、
前記受光部から出力される出力値が閾値以下の場合、前記トナー蓄積手段にトナーが蓄積されていることを検知する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記受光部から出力される出力値が前記閾値よりも大きい場合、前記発光部に供給する電流値を、前記出力値が前記閾値以下となる値から変化させ、電流値の変化に応じて前記受光部から出力される出力値が前記閾値以下の値から前記閾値よりも大きい値へと切り替わるときの電流値に基づき、前記発光部に供給するべき電流値を決定することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記受光部から出力される出力値が前記閾値よりも大きい場合、前記発光部に供給する電流値を、前記出力値が前記閾値以下となる電流値から所定量増加させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。