JP2012230318A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、現像装置にトナーが過剰に補給されることを防止する。
【解決手段】補給制御部５０１は、(１)第１のトナー検知部４０の出力が、現像装置１２１にトナーを補給する必要があることを示す予め定められた第１の値であるが、第２のトナー検知部５０の出力が、トナー補給路２０内にトナーが残っていることを示す予め定められた第２の値の場合、トナー送出機構３０を動作させず、(２)第１のトナー検知部４０の出力が第１の値であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力がトナー補給路２０内にトナーが残っていないことを示す第３の値の場合、トナー送出機構３０を動作させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に着脱自在に装着されるトナー収容体を用いて、現像装置にトナーを補給する制御に関する。

静電潜像をトナーにより現像して画像を形成する従来の画像形成装置の一例として、現像室にアンテナを取り付け、アンテナと現像ローラーとの間に電圧を印加し、これを基にして現像室内のトナーがなくなったことを検知するものがある(例えば、特許文献１参照)。

従来の画像形成装置の他の例として、トナーカートリッジのようなトナー収容体が、画像形成装置に着脱自在に装着され、トナーカートリッジからトナー供給路を介して現像器にトナーを補給するものがある(例えば、特許文献２参照)。

特開平９−２１１９６０号公報 特開２００６−２７６６３０号公報

上記他の例では、現像器に取り付けられたトナー濃度センサーを用いて、現像器内のトナーがなくなったことを検知し、トナーカートリッジからトナー供給路を介して現像器にトナーが補給される。この場合、トナー供給路内にトナーが残っているにもかかわらす、トナーカートリッジから現像器にトナーが補給されると、現像器にトナーが過剰に補給されるおそれがある。現像器にトナーが過剰に補給されてしまうと、例えば、現像器内においてトナーの攪拌に支障が生じる。

トナーカートリッジ内のトナーがなくなれば、トナーカートリッジを交換しなければならない。トナー供給路内にトナーが残っていることを考慮して、トナー補給動作を継続させて、トナー供給路内のトナーを現像器に補給することが考えられる。しかし、トナー供給路内にトナーが残っていない場合もあるので、この場合、トナーカートリッジ内及びトナー供給路内のいずれにもトナーが残っていないにもかかわらず、補給動作がされることになり、トナーカートリッジを交換する旨のユーザーへの報知が遅れてしまう。

本発明は、現像装置にトナーが過剰に補給されることを防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、トナー送出機構を有するトナー収容体からトナーが補給される現像装置を含み、静電潜像をトナーにより画像に現像して、当該画像を用紙に形成する機能を有し、前記トナー収容体が着脱可能に装着される画像形成装置であって、前記画像形成装置に装着された前記トナー収容体内のトナーを、前記現像装置に補給する通路となるトナー補給路と、前記トナー送出機構を動作させて、前記トナー収容体内のトナーを前記トナー補給路へ送る制御をする補給制御部と、前記現像装置内のトナーを検知する第１のトナー検知部と、前記トナー補給路内のトナーを検知する第２のトナー検知部と、を備え、前記補給制御部は、(１)前記第１のトナー検知部の出力が、前記現像装置にトナーを補給する必要があることを示す予め定められた第１の値であり、かつ、前記第２のトナー検知部の出力が、前記トナー補給路内にトナーが残っていることを示す予め定められた第２の値の場合、前記トナー送出機構を動作させず、(２)前記第１のトナー検知部の出力が前記第１の値であり、かつ前記第２のトナー検知部の出力が前記トナー補給路内にトナーが残っていないことを示す予め定められた第３の値の場合、前記トナー送出機構を動作させる。

本発明に係る画像形成装置によれば、第１のトナー検知部の出力が、現像装置にトナーを補給する必要があることを示す予め定められた第１の値であるが、第２のトナー検知部の出力が、トナー補給路内にトナーが残っていることを示す予め定められた第２の値の場合、トナー送出機構を動作させない。これにより、トナー収容体からトナーを現像装置に補給させずに、トナー補給路内に残っているトナーを現像装置に補給させることができる。そして、第１のトナー検知部の出力が第１の値であり、かつ第２のトナー検知部の出力がトナー補給路内にトナーが残っていないことを示す第３の値の場合、トナー送出機構を動作させる。

以上のように、本発明によれば、現像装置内にトナーが残っていなくても、トナー補給路内にトナーが残っていれば、トナー収容体から現像装置にトナーが補給されない。そして、トナー補給路内及び現像装置内のいずれにもトナーが残っていなければ、トナー収容体から現像装置にトナーを補給する。よって、トナー収容体から現像装置にトナーが過剰に補給されることを防止できる。

ここで、「トナー補給路内にトナーが残っていない(トナーがない)」とは、トナー補給路内にトナーが全く残っていない場合でもよいし、トナー収容体から現像装置にトナーを補給しても、現像装置にトナーが過剰に補給されない程度の少量のトナーが、トナー補給路内に残っている場合でもよい。これに対して、「現像装置内にトナーが残っていない(トナーがない)」とは、現像装置内にトナーが全くない意味ではなく、現像装置にトナー補給の必要となる程度の少量のトナーが現像装置内に残っていることを意味する。

上記構成において、前記補給制御部は、前記(２)において、前記トナー送出機構を動作させてから予め定められた時間が経過しても、前記第１のトナー検知部の出力が前記第１の値であり、かつ前記第２のトナー検知部の出力が前記第３の値である場合、前記トナー送出機構の動作を停止させる。

トナー補給路内及び現像装置内のいずれにもトナーが残っていないので、トナー送出機構を動作させて、トナー収容体から現像装置にトナーを補給する動作をさせた。しかし、トナー送出機構を動作させてから予め定められた時間が経過しても、第１のトナー検知部の出力が前記第１の値であり、かつ第２のトナー検知部の出力が第３の値である場合、トナー収容体内、トナー補給路内及び現像装置内のいずれにもトナーが残っていないことになる。この構成によれば、以上のような場合にトナー送出機構を停止させるので、無駄なトナー補給動作を短い時間で止めることができる。

上記構成において、前記トナー補給路内に配置されたトナー搬送機構を備え、前記補給制御部は、前記トナー搬送機構を動作させて、前記トナー補給路内のトナーを前記現像装置へ送る制御をし、前記補給制御部は、前記(１)において、前記トナー送出機構を動作させずに、前記トナー搬送機構を動作させ、前記(２)において、前記トナー送出機構を動作させ、かつ前記トナー搬送機構を動作させる制御をする。

この構成によれば、(１)の場合、すなわち、現像装置にトナーを補給する必要があり、トナー補給路内にトナーが残っている場合、トナー搬送機構を動作させるので、トナー補給路内に残っているトナーを確実に現像装置に送ることができる。

上記構成において、前記第２のトナー検知部は、前記トナー補給路の内側面に配置された一方電極と、前記トナー補給路の内側面に前記一方電極と間隔を有して配置された他方電極と、前記一方電極及び前記他方電極を覆う絶縁膜と、を有する静電容量センサーを含む。

この構成によれば、静電容量センサーを構成する一方電極及び他方電極が、トナー補給路の内側面に配置されているので、これらの電極がトナー補給路の外側面に配置されている場合に比べて、トナー補給路を通過するトナーに対して近い位置にある。よって、トナー補給路内のトナーの検知精度を向上させることができる。一方電極及び他方電極は、トナー補給路の内側面に配置されているので、絶縁膜がトナーにより汚れる。しかし、静電容量センサーなので、絶縁膜がトナーにより汚れても、光学センサーに比べて、トナーの検知精度への影響を少なくすることができる。

上記構成において、前記一方電極及び前記他方電極のそれぞれは、第１の方向に沿って延びる第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンから枝分かれをし、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる複数の第２の電極パターンと、を含み、前記一方電極に含まれる前記複数の第２の電極パターンのそれぞれと、前記他方電極に含まれる前記複数の第２の電極パターンのそれぞれとが交互に配置されて、静電容量を構成する。

この構成によれば、一方電極に含まれる複数の第２の電極パターンのそれぞれと、他方電極に含まれる複数の第２の電極パターンのそれぞれとが交互に配置されて(すなわち、一方電極の第２の電極パターン、他方電極の第２の電極パターン、一方電極の第２の電極パターン、他方電極の第２の電極パターン、・・・が配置されて)、静電容量を構成している。従って、直線状の一方電極と直線状の他方電極を並べて配置して構成された静電容量センサーに比べて、磁界が変化しやすいのでトナーの検知精度が高くなり、かつトナー補給路内の広い範囲に配置できるのでトナーの検知領域を大きくすることができる。

本発明によれば、現像装置にトナーが過剰に補給されることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す図である。 本実施形態において、現像装置とトナーコンテナーとの位置関係を示す斜視図である。 図２に示すトナーコンテナーを矢印III−III線に沿って切断した断面図である。 図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。 トナー搬送機構をトナー補給路から抜き出した状態を示す斜視図である。 第２のセンサーのプローブの一例を示す平面図である。 第２のトナー検知部の一例を示す回路図である。 図７に示す第２のトナー検知部での信号の波形の一例を示す図である。 第２のトナー検知部の出力とトナー補給路内のトナー量との関係を示すグラフである。 第１のトナー検知部の出力と現像装置内のトナー量との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る画像形成装置において、トナーを補給する動作を説明するフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００及び原稿給送部３００を備える。

装置本体１００の上に原稿読取部２００が配置されており、原稿読取部２００の上に原稿給送部３００が配置されている。

原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００に送ることができる。

原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ、ガラス等の透明部材により構成された原稿台、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット(いずれも不図示)を備える。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる複数の用紙カセットを備える。図１には、一番上に位置する用紙カセット１０７ａだけが表れている。

用紙カセット１０７ａを含む複数の用紙カセットのうち、選択されたカセットに貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー(不図示)の駆動により、装置本体１００の用紙搬送路１０７へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１０７を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

用紙搬送路１０７は装置本体１００の一方の側面(図１において右側の側面)に沿って下方から上方に向かって略垂直方向に延設され、上方で他方の側面(図１において左側の側面)に向かうように湾曲して、原稿読取部２００の下方に沿って略水平方向に延びている。そして、その端部に排出トレイ１３１が設けられている。

画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３はトナー画像を転写ベルト１１３に転写する順番に従って配置された、イエロー画像形成部１１１Ｙ、マゼンタ画像形成部１１１Ｍ、シアン画像形成部１１１Ｃ、ブラック画像形成部１１１Ｂｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、イエロー画像形成部１１１Ｙを例にして説明する。

イエロー画像形成部１１１Ｙは感光体ドラム１１５及び露光装置１１７を備える。感光体ドラム１１５の周りには帯電装置１１９、現像装置１２１及びクリーニング装置１２３が配置されている。帯電装置１１９は感光体ドラム１１５の周面を一様に帯電させる。露光装置１１７は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)に対応して変調された光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１５の周面にはイエローの画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１５の周面に現像装置１２１からイエロートナーを供給することにより、周面にはイエローの画像データに対応するトナー画像が形成される。

転写ベルト１１３は感光体ドラム１１５と１次転写ローラー１２５により挟まれた状態で反時計周りに動くことができる。イエローのトナー画像は感光体ドラム１１５から転写ベルト１１３に転写される。感光体ドラム１１５の周面に残っているイエロートナーはクリーニング装置１２３によって除去される。以上がイエロー画像形成部１１１Ｙの説明である。

イエロー画像形成部１１１Ｙ、マゼンタ画像形成部１１１Ｍ、シアン画像形成部１１１Ｃ、ブラック画像形成部１１１Ｂｋの上方には、対応する色のトナーを収容したコンテナー、すなわち、イエロートナーコンテナー１２７Ｙ、マゼンタトナーコンテナー１２７Ｍ、シアントナーコンテナー１２７Ｃ、ブラックトナーコンテナー１２７Ｂｋが配置されている。各色の現像装置１２１には対応するコンテナーからトナーが補給される。

上述したように転写ベルト１１３にはイエローのトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてマゼンタのトナー画像が転写され、同様に、シアンのトナー画像、ブラックのトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１１３にカラーのトナー画像が形成される。このように各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１１３に重畳して転写することにより、転写ベルト１１３にカラーのトナー画像が形成される。カラーのトナー画像は２次転写ローラー１２９によって、先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙は定着部１０５に送られる。定着部１０５は加熱ローラーと定着ローラーとを備える。これらのローラーによって、カラーのトナー画像が転写された用紙が挟まれる。これにより、カラーのトナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙に定着させる。用紙は排紙トレイ１３１に排紙される。

次に、トナーコンテナー(トナー収容体の一例)から現像装置１２１にトナーを補給する機構について説明する。この機構は、各色の画像形成部１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃ，１１１Ｂｋにおいて同じである。イエロートナーコンテナー１２７Ｙ、マゼンタトナーコンテナー１２７Ｍ、シアントナーコンテナー１２７Ｃ及びブラックトナーコンテナー１２７Ｂｋを、トナーコンテナー１２７と総称する。図２は、現像装置１２１とトナーコンテナー１２７との位置関係を示す斜視図である。図３は、図２に示すトナーコンテナー１２７を矢印III−III線に沿って切断した断面図である。

トナーコンテナー１２７は、画像形成装置１に着脱自在にされている。詳細には、トナーコンテナー１２７を画像形成装置１に装着する場合、トナーコンテナー１２７を画像形成装置１に設けられたガイドレール１０に沿って、画像形成装置１の正面から背面への方向にスライドさせる。トナーコンテナー１２７が画像形成装置１に正しく装着されると、トナーコンテナー１２７の底面に設けられたトナー供給口１２７ａが、トナー補給路２０の上端口２０ａと対向する。トナー補給路２０は画像形成装置１に装着されたトナーコンテナー１２７内のトナーを、現像装置１２１に補給する通路となる。トナー補給路２０は筒状の形状を有しており、その下端口(不図示)は現像装置１２１の内部とつながっている。これにより、トナーコンテナー１２７内のトナーがトナー補給路２０を介して現像装置１２１に補給可能となる。現像装置１２１とトナーコンテナー１２７との間に、図１に示す転写ベルト１１３が位置する。トナー補給路２０は転写ベルト１１３の横に位置する。

トナーコンテナー１２７を画像形成装置１から取り出す場合、トナーコンテナー１２７をガイドレール１０に沿って、画像形成装置１の背面から正面への方向にスライドさせて、トナーコンテナー１２７を画像形成装置１から抜き取る。

図３に示すように、トナーコンテナー１２７内には、トナー送出機構３０が配置されている。トナー送出機構３０は、スクリューコンベアー３１及び二つの攪拌ローラー３２，３３を備える。スクリューコンベアー３１及び攪拌ローラー３２，３３は、図４を用いて後で説明する駆動部７００によってトルクが伝達される。これにより、スクリューコンベアー３１及び攪拌ローラー３２，３３は、トナーコンテナー１２７の長手方向(言い換えれば、画像形成装置１の正面から背面に向かう方向)に延びる軸を中心に回転する。

攪拌ローラー３２，３３は、スクリューコンベアー３１の両側に配置されており、図３において、スクリューコンベアー３１の左側に攪拌ローラー３２が配置され、右側に攪拌ローラー３３が配置されている。攪拌ローラー３２は反時計周りに回転可能にされ、攪拌ローラー３３は時計周りに回転可能にされている。

攪拌ローラー３２には、このローラーの周方向に突出した攪拌羽根３４が設けられている。攪拌ローラー３３には、このローラーの周方向に突出した攪拌羽根３５が設けられている。攪拌ローラー３２，３３が回転すると、攪拌羽根３４，３５により、トナーコンテナー１２７内のトナーが攪拌されながらスクリューコンベアー３１に供給される。この供給されたトナーを、スクリューコンベアー３１は回転しながら、トナー補給路２０に送り出す。これにより、トナーはトナー補給路２０を通り、現像装置１２１に補給される。

図４は図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００、通信部６００、モータ７０１、第１のトナー検知部４０及び第２のトナー検知部５０等がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００及び原稿給送部３００に関しては既に説明したので、説明を省略する。

操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。

操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー、テンキー、ストップキー、リセットキー、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー等が設けられている。

スタートキーはコピー、ファクシミリ送信等の動作を開始させるキーである。テンキーはコピー部数、ファクシミリ番号等の数字を入力するキーである。ストップキーはコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキーは設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

機能切換キーはコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリ送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

通信部６００はファクシミリ通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリ通信部６０１は相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部６０１は電話回線６０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ(Local Area Network)６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

制御部５００は補給制御部５０１を備える。補給制御部５０１は、トナー送出機構３０及び後で説明するトナー搬送機構２１を動作させて、トナーコンテナー１２７内のトナーをトナー補給路２０へ送る制御をする。

画像形成装置１は駆動部７００を備える。駆動部７００はモータ７０１、ギア(不図示)及びクラッチ(不図示)等を含む。駆動部７００は、モータ７０１の回転力をトナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１に伝達する。トナー送出機構３０は図３を用いて既に説明したように、トナーコンテナー１２７内に配置されている。

トナー搬送機構２１はトナー補給路２０内に配置されている。図５はトナー搬送機構２１をトナー補給路２０から抜き出した状態を示す斜視図である。トナー搬送機構２１はトナー補給路２０の延びる方向に沿って延びるスクリューであり、トナー補給路２０とほぼ同じ長さを有する。補給制御部５０１は、トナー搬送機構２１を動作させて、トナー補給路２０内のトナーを現像装置１２１へ送る制御をする。詳細に説明すると、補給制御部５０１は、モーター７０１を制御して、これにより、駆動部７００からの動力がトナー搬送機構２１に伝達されて、トナー搬送機構２１がトナー補給路２０内で回転することにより、トナー補給路２０内のトナーが現像装置１２１へ搬送される。

図４に示すように、画像形成装置１は第１のトナー検知部４０を備える。第１のトナー検知部４０は第１のセンサー４１を含み、現像装置１２１内のトナーを検知する。第１のセンサー４１から出力された信号は、第１のトナー検知部４０で整流、平滑及び増幅して、制御部５００に送られる。

例えば、現像剤がトナーとキャリアーからなる二成分現像剤の場合、第１のセンサー４１として透磁率センサーを用いることができる。透磁率センサーはＴ／Ｃセンサーと称される。「Ｔ」はトナー、「Ｃ」はキャリアーを意味する。透磁率センサーは二成分現像剤中のキャリアーの濃度に応じて出力が変化するので、現像装置１２１内のトナー残量に応じて出力が変化する。制御部５００(具体的には補給制御部５０１)は、これを利用してトナーコンテナー１２７から現像装置１２１にトナーを補給するタイミングを判定する。

画像形成装置１は第２のトナー検知部５０を備える。第２のトナー検知部５０は第２のセンサー５１を含み、トナー補給路２０内のトナーを検知する。第２のセンサー５１から出力された信号は、第２のトナー検知部５０で整流、平滑及び増幅して、制御部５００に送られる。

第２のセンサー５１として、例えば、静電容量センサーが挙げられる。このセンサーは、トナー補給路２０の内側面に配置された一方電極と、トナー補給路２０の内側面に一方電極と間隔を有して配置された他方電極と、一方電極及び他方電極を覆う絶縁膜と、を備える。図６は第２のセンサー５１のプローブ５２の一例を示す平面図である。プローブ５２は、一方電極５３、他方電極５４及びこれらの電極を覆う絶縁膜５７を備える。

一方電極５３及び他方電極５４は、アンテナ状のパターンを有しており、詳細に説明すると、一方電極５３及び他方電極５４のそれぞれは、トナー補給路２０が延びる方向(第１の方向の一例)に沿って延びる第１の電極パターン５５と、第１の電極パターン５５から枝分かれをし、第１の電極パターン５５の延びる方向と交差する方向(第２の方向の一例)に延びる複数の第２の電極パターン５６と、を含む。

一方電極５３に含まれる複数の第２の電極パターン５６のそれぞれと、他方電極５４に含まれる複数の第２の電極パターン５６のそれぞれとが交互に配置されて、静電容量を構成する。プローブ５２は可撓性を有しており、図５に示すようにトナー補給路２０の内側面に貼り付けられている。プローブ５２を、トナー補給路２０の外側面に貼り付けてもよい。なお、図６に示すプローブ５２を横にしたプローブでもよい。この場合、複数の第２の電極パターン５６はトナー補給路２０が延びる方向に延び、第１の電極パターン５５はトナー補給路２０が延びる方向と交差する方向に延びる。

第２の電極パターン５６間の上にトナーが位置すると、その第２の電極パターン５６間での静電容量が変化し、その結果、一方電極５３と他方電極５４との間の静電容量が変化する。これを利用して、トナー補給路２０内のトナーを検知する。

図７は第２のトナー検知部５０の一例を示す回路図である。図８は第２のトナー検知部５０での信号の波形の一例を示す図である。第２のセンサー５１の一方電極５３と他方電極５４とでコンデンサーが構成されている。一方電極５３は交流電源５８に接続され、他方電極５４は抵抗５９を介して交流電源５８に接続されている。抵抗５９は上記コンデンサーの静電容量を調節するものである。一方電極５３と他方電極５４には、交流電源５８により電圧が印加されており、第２のセンサー５１から出力された信号Ｖａは、図８に示すように正弦波となる。一方電極５３と他方電極５４の間に位置するトナーの量に応じて、一方電極５３と他方電極５４との間の静電容量が変化し、これにより信号Ｖａの波形が上記トナーの量に応じて変化する。

整流・平滑回路６０は、ダイオード６０ａと、ダイオード６０ａのアノードに接続されたダイオード６０ｂと、ダイオード６０ａのカソードに接続されたコンデンサー６０ｃ及び抵抗６０ｄと、を備える。ダイオード６０ａのアノードには、第２のセンサー５１から出力された信号Ｖａが入力する。ダイオード６０ｂはアノードが接地され、カソードがダイオード６０ａのアノードに接続されている。コンデンサー６０ｃは、一方の電極が接地され、他方の電極がダイオード６０ａのカソードに接続されている。抵抗６０ｄは、一方が接地され、他方がダイオード６０ａのカソードに接続されている。第２のセンサー５１から出力された信号Ｖａは、整流・平滑回路６０で全波整流され、平滑化されて、図８に示す信号Ｖｂとなる。

増幅回路６１は、オペアンプ６１ａを含む非反転増幅回路である。オペアンプ６１ａの非反転入力端子は、抵抗６１ｂを介して整流・平滑回路６０の出力端と接続されている。オペアンプ６１ａの出力端子と反転入力端子とは抵抗６１ｃを介して接続されている。オペアンプ６１ａの反転入力端子は、抵抗６１ｄを介して接地されている。整流・平滑回路６０から出力された信号Ｖｂは、増幅回路６１で増幅されて、図８に示すように、信号Ｖｂより大きい電圧の信号Ｖｃとなる。信号Ｖｃが制御部５００へ送られる。

図９は、第２のトナー検知部５０の出力Ｖｃとトナー補給路２０内のトナー量との関係を示すグラフである。以下、第２のトナー検知部５０の出力ＶｃをＶ２と記載する。トナー補給路２０内のトナー量が少なくなるにしたがって、出力Ｖ２が大きくなる。本実施形態では、出力Ｖ２のしきい値を、例えば１．５Ｖに設定し、補給制御部５０１に予め記憶させている。補給制御部５０１は第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が、１．５Ｖ以上であれば、トナー補給路２０内にトナーがないと判定する。したがって、１．５Ｖ以上の出力Ｖ２が、トナー補給路２０内にトナーが残っていないことを示す予め定められた第３の値となる。１．５Ｖより小さい出力Ｖ２が、トナー補給路２０内にトナーが残っていることを示す予め定められた第２の値となる。

図１０は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１と現像装置１２１内のトナー量との関係を示すグラフである。現像装置１２１のトナー量が少なくなるにしたがって、出力Ｖ１が大きくなる。本実施形態では、出力Ｖ１のしきい値を、例えば１．２Ｖに設定し、補給制御部５０１に予め記憶させている。補給制御部５０１は第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が、１．２Ｖ以上であれば、現像装置１２１内にトナーがないと判定する。したがって、１．２Ｖ以上の出力Ｖ１が、現像装置１２１にトナーを補給する必要があることを示す予め定められた第１の値となる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１においてトナーを補給する動作を、主に図４及び図１１を用いて説明する。図１１はこの動作を説明するフローチャートである。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０及び第２のトナー検知部５０を作動させる(ステップＳ１)。これにより、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０に現像装置１２１内のトナーを検知させ、かつ第２のトナー検知部５０にトナー補給路２０内のトナーを検知させる。第１のトナー検知部４０及び第２のトナー検知部５０の作動は、画像形成装置１で例えば、予め定められた枚数の用紙に画像が形成される毎に行う。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいか否かを判断する(ステップＳ２)。第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいとは、図９及び図１０に示すように、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがある場合である。この場合は(ステップＳ２でＹｅｓ)、ステップＳ１に戻る。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいと判断しない場合(ステップＳ２でＮｏ)、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいか否かを判断する(ステップＳ３)。

第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいとは、図９及び図１０に示すように、現像装置１２１内にトナーがなく、かつトナー補給路２０内にトナーがある場合である。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいと判断した場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、補給制御部５０１はトナー送出機構３０を動作させずに、トナー搬送機構２１を動作させる(ステップＳ４)。これにより、トナーコンテナー１２７からトナーがトナー補給路２０に送り出されないで、トナー補給路２０内のトナーが現像装置１２１に補給される。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であるか否かを判断する(ステップＳ５)。第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上とは、図９及び図１０に示すように、現像装置１２１内にトナーがあり、かつトナー補給路２０内にトナーがない場合である。

この場合、現像装置１２１内にトナーがあるので、画像形成装置１は画像形成動作をすることができる。そこで、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であると判断した場合(ステップＳ５でＹｅｓ)、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６はステップＳ１と同じ内容であり、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０及び第２のトナー検知部５０を作動させる。第１のトナー検知部４０及び第２のトナー検知部５０の作動は、画像形成装置１で予め定められた枚数の用紙に画像が形成される毎に行う。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であるか否かを判断する(ステップＳ７)。第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上とは、図９及び図１０に示すように、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがない場合である。この場合でなければ(ステップＳ７でＮｏ)、ステップＳ５のＹｅｓで説明したように、現像装置１２１内にトナーがまだ残っているので、ステップＳ６に戻る。

補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であると判断した(ステップＳ７でＹｅｓ)、トナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１を動作させる(ステップＳ８)。これにより、トナーコンテナー１２７からトナー補給路２０を介して現像装置１２１にトナーが補給される。

補給制御部５０１は、タイマー(不図示)を備えており、ステップＳ８において、トナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１を動作させた後、予め定められた時間が経過しても、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であるか否かを判断する(ステップＳ９)。

補給制御部５０１が、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であると判断しない場合(ステップＳ９でＮｏ)、この場合は、トナーコンテナー１２７からトナーがトナー補給路２０に送られて、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内の少なくとも一方にはトナーがあるので、ステップＳ１へ戻る。

これに対して、補給制御部５０１が、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であると判断した場合(ステップＳ９でＹｅｓ)、この場合は、トナーコンテナー１２７内、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがないので、補給制御部５０１はトナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１の動作を停止させる(ステップＳ１０)。そして、補給制御部５０１は、例えば、表示部４０３(図４)にトナーコンテナー１２７を交換する旨を表示させる。

ステップＳ３において、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さいと判断しない場合(ステップＳ３でＮｏ)について説明する。この場合は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上の場合(現像装置１２１内にトナーがあり、トナー補給路２０内にトナーがない場合)、又は第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上の場合(現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがない場合)が考えられる。

そこで、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であるか否かを判断する(ステップＳ１１)。補給制御部５０１が、これを満たすと判断した場合(ステップＳ１１でＹｅｓ)、現像装置１２１内にトナーがあるので、ステップＳ１へ戻る。一方、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であると判断しない場合(ステップＳ１１でＮｏ)、この場合は、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがない場合と考えられるので、ステップＳ８へ進む。

また、ステップＳ５において、補給制御部５０１は、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖより小さく、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上であると判断しない場合(ステップＳ５でＮｏ)について説明する。この場合は、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがない場合と考えられるので、補給制御部５０１はステップＳ８へ進む。

本実施形態の主な効果を説明する。

本実施形態によれば、ステップＳ３で説明したように、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖより小さい場合(言い換えれば、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が、現像装置１２１にトナーを補給する必要があることを示す予め定められた第１の値であるが、第２のトナー検知部５０の出力が、トナー補給路２０内にトナーが残っていることを示す予め定められた第２の値の場合)、トナー送出機構３０を動作させずに、トナー搬送機構２１を動作させる。これにより、トナーコンテナー１２７からトナーを現像装置１２１に補給させずに、トナー補給路２０内に残っているトナーを現像装置１２１に補給させることができる。そして、ステップＳ７で説明したように、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上の場合(言い換えれば、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が第１の値であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力がトナー補給路２０内にトナーが残っていないことを示す第３の値の場合)、トナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１を動作させる。

以上のように、本実施形態によれば、現像装置１２１内にトナーが残っていなくても、トナー補給路２０内にトナーが残っていれば、トナーコンテナー１２７から現像装置１２１にトナーが補給されない。そして、トナー補給路２０内及び現像装置１２１内のいずれにもトナーが残っていなければ、トナーコンテナー１２７から現像装置１２１にトナーを補給する。よって、トナーコンテナー１２７から現像装置１２１にトナーが過剰に補給されることを防止できる。

また、本実施形態によれば、現像装置１２１内にトナーが残っておらず、トナー補給路２０内にトナーが残っている場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、トナー搬送機構２１を動作させるので、トナー補給路２０内に残っているトナーを確実に現像装置１２１に送ることができる。

さらに、本実施形態によれば、ステップＳ８で説明したように、トナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１を動作させた後、予め定められた時間が経過しても、第１のトナー検知部４０の出力Ｖ１が１．２Ｖ以上であり、かつ第２のトナー検知部５０の出力Ｖ２が１．５Ｖ以上である場合(ステップＳ９でＹｅｓ)、トナーコンテナー１２７内、現像装置１２１内及びトナー補給路２０内のいずれにもトナーがないと判断する。そして、ステップＳ１０で説明したように、補給制御部５０１はトナー送出機構３０及びトナー搬送機構２１の動作を停止させる。これにより、無駄なトナー補給動作を短い時間で止めることができる。

また、本実施形態によれば、図５に示すように、静電容量センサーを構成する一方電極５３及び他方電極５４が、トナー補給路２０の内側面に配置されているので、これらの電極がトナー補給路２０の外側面に配置されている場合に比べて、トナー補給路２０を通過するトナーに対して近い位置にある。よって、トナー補給路２０内のトナーの検知精度を向上させることができる。一方電極５３及び他方電極５４は、トナー補給路２０の内側面に配置されているので、絶縁膜５７(図６)がトナーにより汚れる。しかし、静電容量センサーなので、絶縁膜５７がトナーにより汚れても、光学センサーに比べて、トナーの検知精度への影響を少なくすることができる。なお、静電容量センサーの換わりに、電磁誘導センサーを用いて、トナー補給路２０内のトナーを検知してもよい。

本実施形態によれば、図６に示すように、一方電極５３に含まれる複数の第２の電極パターン５６のそれぞれと、他方電極５４に含まれる複数の第２の電極パターン５６のそれぞれとが交互に配置されて(すなわち、一方電極５３の第２の電極パターン５６、他方電極５４の第２の電極パターン５６、一方電極５３の第２の電極パターン５６、他方電極５４の第２の電極パターン５６、・・・が配置されて)、静電容量を構成している。従って、直線状の一方電極と直線状の他方電極を並べて配置して構成された静電容量センサーに比べて、磁界が変化しやすいのでトナーの検知精度が高くなり、かつトナー補給路２０内の広い範囲に配置できるのでトナーの検知領域を大きくすることができる。

本実施形態の変形例を説明する。

本実施形態では、図９及び図１０に示すように、現像装置１２１内にトナーがなく、かつトナー補給路２０内にトナーがない場合に、トナーコンテナー１２７から現像装置１２１にトナーを補給する態様で説明した。しかしながら、現像装置１２１にトナーが過剰に補給されない程度の少量のトナーが、トナー補給路２０内及び／又は現像装置１２１内に残っている状態で、トナーコンテナー１２７から現像装置１２１にトナーを補給してもよい。

本実施形態では、図５に示すように、トナー補給路２０内にトナー搬送機構２１を備える態様で説明したが、トナー補給路２０内にトナー搬送機構２１を備えていない態様でもよい。

１ 画像形成装置
２０ トナー補給路
３０ トナー送出機構
４０ 第１のトナー検知部
５０ 第２のトナー検知部
１２１ 現像装置
１２７ トナーコンテナー(トナー収容体の一例)
５０１ 補給制御部

Claims (5)

1. トナー送出機構を有するトナー収容体からトナーが補給される現像装置を含み、静電潜像をトナーにより画像に現像して、当該画像を用紙に形成する機能を有し、前記トナー収容体が着脱可能に装着される画像形成装置であって、
   前記画像形成装置に装着された前記トナー収容体内のトナーを、前記現像装置に補給する通路となるトナー補給路と、
   前記トナー送出機構を動作させて、前記トナー収容体内のトナーを前記トナー補給路へ送る制御をする補給制御部と、
   前記現像装置内のトナーを検知する第１のトナー検知部と、
   前記トナー補給路内のトナーを検知する第２のトナー検知部と、を備え、
   前記補給制御部は、(１)前記第１のトナー検知部の出力が、前記現像装置にトナーを補給する必要があることを示す予め定められた第１の値であり、かつ、前記第２のトナー検知部の出力が、前記トナー補給路内にトナーが残っていることを示す予め定められた第２の値の場合、前記トナー送出機構を動作させず、(２)前記第１のトナー検知部の出力が前記第１の値であり、かつ前記第２のトナー検知部の出力が前記トナー補給路内にトナーが残っていないことを示す予め定められた第３の値の場合、前記トナー送出機構を動作させる画像形成装置。
2. 前記補給制御部は、前記(２)において、前記トナー送出機構を動作させてから予め定められた時間が経過しても、前記第１のトナー検知部の出力が前記第１の値であり、かつ前記第２のトナー検知部の出力が前記第３の値である場合、前記トナー送出機構の動作を停止させる請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー補給路内に配置されたトナー搬送機構を備え、
   前記補給制御部は、前記トナー搬送機構を動作させて、前記トナー補給路内のトナーを前記現像装置へ送る制御をし、
   前記補給制御部は、前記(１)において、前記トナー送出機構を動作させずに、前記トナー搬送機構を動作させ、前記(２)において、前記トナー送出機構を動作させ、かつ前記トナー搬送機構を動作させる制御をする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２のトナー検知部は、前記トナー補給路の内側面に配置された一方電極と、前記トナー補給路の内側面に前記一方電極と間隔を有して配置された他方電極と、前記一方電極及び前記他方電極を覆う絶縁膜と、を有する静電容量センサーを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記一方電極及び前記他方電極のそれぞれは、第１の方向に沿って延びる第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンから枝分かれをし、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる複数の第２の電極パターンと、を含み、
   前記一方電極に含まれる前記複数の第２の電極パターンのそれぞれと、前記他方電極に含まれる前記複数の第２の電極パターンのそれぞれとが交互に配置されて、静電容量を構成する請求項４に記載の画像形成装置。

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