JP2015111250A - 現像装置、画像形成装置、トナー検知方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】精度の良い現像装置内のトナー残量検知を実現する。【解決手段】収容されているトナーの有無を検知するトナー検知部１００と、トナー収容部内のトナーを攪拌するトナー攪拌部５６と、攪拌後のトナー検知部１００のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める算出部１１１と、出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する残量検知部１１４と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置、画像形成装置、トナー検知方法、およびプログラムに関するものである。

従来、トナー容器から現像ユニットにトナーを補給する構成をとる電子写真方式の画像形成装置において、トナー容器から現像ユニットへのトナー補給量を制御する必要がある。トナー補給量を制御するために、現像ユニット内のトナー量を検知する光透過型センサを設置して、光の透過量から、現像ユニット内のトナー残量を測定するトナー残量検知の制御が知られている。

また、光透過型センサを設置したトナー残量検知制御において、光路にかかる様に攪拌パドルを設置し、残量検知を行う際には、現像ユニット内のトナーを攪拌する。攪拌パドルに設置された清掃部材で光透過型センサの発光素子と受光素子の表面の透明な部材を一定周期で清掃するため、周期的に光が遮光される構成が知られている。

さらに、上記の構成において、周期的に光が遮光されることで受光素子の光の検知／未検知も周期的に変化する。この光の検知／未検知において、トナー残量が多い場合は未検知の時間が長くなり、一方トナー残量が少ない場合は検知の時間が長くなる。この時間差によってトナー残量を判断する制御が知られている。

現像器内のトナー残量を精度良く検知する目的で、光透過型センサを用いた残量検知方法において透過窓を清掃する清掃部材を有し、また光透過型センサの受光素子で光を検知した時間が所定時間を越えた場合にトナー残量を判断する手段が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記に示されるような従来の光透過型センサと清掃部材を用いたトナー残量検知の構成にあっては、受光素子の光の検知／未検知の時間は検知対象のトナーの流動性によって変動する。すなわち、光路上にトナーが存在する状況において、清掃部材が素子表面を清掃することで一時的に光路上のトナーが掻き出されて光路を光が透過する。その後掻き出されたトナーが自身の流動性によって再び光路上に戻ることで遮光される。ここでトナーの流動性が良いと掻き出したトナーはすぐに光路上に戻るため、光が透過する期間は短くなる。一方流動性が悪いと掻き出したトナーはなかなか光路上に戻らないため、光が透過する期間は長くなる。

このように、トナーの流動性はトナーの劣化度合いや温度変化・湿度変化によって変わってくるため、このような変化が発生すると現像器内のトナー残量を精度良く検知することができなくなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、精度の良い現像装置内のトナー残量検知を実現することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、収容されているトナーの有無を検知するトナー検知部と、トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部と、前記攪拌後の前記トナー検知部のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める算出部と、前記出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する残量検知部と、を備えることを特徴とする。

本発明は、現像装置内のトナー残量を精度良く検知することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の構成例を示す説明図である。 図２は、実施の形態にかかる画像形成装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態にかかる機能構成を示すブロック図である。 図４は、トナー撹拌部の構成例を示す説明図である。 図５−１は、光学式のセンサを用いた現像ユニット内のトナー残量検知の構成例およびトナー少なめの状態を示す説明図である。 図５−２は、図５−１のトナー少なめの状態における受光素子の出力波形を示すグラフである。 図５−３は、光学式のセンサを用いた現像ユニット内のトナー残量検知の構成例およびトナー多めの状態を示す説明図である。 図５−４は、図５−３のトナー多めの状態における受光素子の出力波形を示すグラフである。 図６−１は、現像ユニット内のトナー残量に対するセンサデューティを示すグラフである。 図６−２は、現像ユニット内のトナー残量とセンサデューティの対応テーブルを示す図表である。 図７−１は、受光素子のトナー流動性が通常時の出力波形を示すグラフである。 図７−２は、受光素子のトナー流動性が悪化時の出力波形を示すグラフである。 図７−３は、受光素子のトナー流動性が良化時の出力波形を示すグラフである。 図８は、あるトナー量における流動性の変化によるセンサデューティ比の変化を示すグラフである。 図９−１は、トナー流動性が通常時のトナー残量に対するセンサデューティを示すグラフである。 図９−２は、トナー流動性が悪化時のトナー残量に対するセンサデューティを示すグラフである。 図９−３は、トナー流動性が良化時のトナー残量に対するセンサデューティを示すグラフである。 図９−４は、現像ユニット内のトナー残量とセンサデューティの対応テーブルを示す図表である。 図１０は、トナー残量検知の制御動作例を示すフローチャートである。 図１１は、現像ユニット内のトナー残量が一定の状態で、流動性変動要因となる温度に対応したセンサデューティを示すグラフである。 図１２は、現像ユニット内のトナー残量が一定の状態で、流動性変動要因となる湿度に対応したセンサデューティを示すグラフである。 図１３は、温度変動とトナー流動性の対応関係のテーブル例を示す図表である。 図１４は、湿度変動とトナー流動性の対応関係のテーブル例を示す図表である。 図１５は、温度・湿度変化とトナー流動性の対応関係のテーブル例を示す図表である。 図１６は、感光体走行距離とトナー流動性の対応関係のテーブル例を示す図表である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる現像装置、画像形成装置、トナー検知方法、およびプログラムの一実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
本発明は、現像装置のトナー残量を検知するために光透過型センサ、清掃部材を有し、光透過型センサの受光素子が光を検知した時間によってトナー残量を判断するに際して、以下の機能を有する。すなわち、トナー残量を判断する時間の閾値をトナー劣化度合いや温度変化・湿度変化に対応させて変化させるものである。

図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の構成例を示す説明図である。図１に示すように画像形成装置１は転写ベルト１２に沿って各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像ユニット(画像形成部)２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとトナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが並べられ設置されている。転写ベルト１２は回転駆動される二次転写駆動ローラ３と転写ベルトテンションローラ４とに巻回されたエンドレスのベルトである。現像ユニット２Ａは感光体５Ａ、この感光体５Ａの周囲に配置された帯電器６Ａ、露光器７、現像器８Ａ、クリーナーブレード９Ａ、等から構成されている。これら複数の現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、形成するトナー画像の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が異なるだけで内部構成は共通である。

露光器７は、各現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが形成する画像色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対応する露光光であるレーザ光１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを照射するように構成されている。

また、用紙１５を積載するための給紙トレイ１４、用紙１５を搬送するために給紙ローラ１６、レジストローラ１７、排紙ローラ１９、両面ローラ２０を備えている。また、転写ベルト１２に形成された画像を用紙に転写するための二次転写ローラ１３、トナーが転写された用紙にトナーを定着させる定着器１８を備えている。排紙ローラ１９には用紙１５が通紙したことを検知する排紙センサ２１が近接している。

さらに、転写ベルト１２に形成されたパターンや、用紙１５に転写されずに残ったトナーを回収する廃トナーボックス２３が配置されている。

次に、このように構成された画像形成装置１における一般的な動作について説明する。画像形成に際し、感光体５Ａの外周面は、暗中にて帯電器６Ａにより一様に帯電された後、露光器７からのレーザ光１０Ａにより露光され、静電潜像が形成される。現像器８Ａは、この静電潜像をトナーにより可視像化し、このことにより感光体５Ａ上にトナー画像が形成される。このトナー画像は感光体５Ａと転写ベルト１２とが接する位置（一次転写位置）で、一次転写ローラ１１Ａの働きにより転写ベルト１２上に転写される。この転写により、転写ベルト１２上にトナー画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体５Ａは、外周面に残留した不要なトナーをクリーナーブレード９Ａにより払拭された後次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、現像ユニット２Ａでトナー画像を転写された転写ベルト１２は、次の現像ユニット２Ｂに搬送される。現像ユニット２Ｂでは、現像ユニット２Ａでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより転写ベルト１２上に形成された画像に重畳されて転写される。転写ベルト１２はさらに次の現像ユニット２Ｃ，２Ｄに搬送され、同様の動作により転写ベルト１２上に重畳されて転写される。こうして、転写ベルト１２上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された転写ベルト１２は、二次転写ローラ１３の位置まで搬送される。

画像形成時の用紙搬送動作に際して、給紙トレイ１４に収納された用紙１５は、最も上のものから給紙ローラ１６を時計回りに回転駆動することにより順に送り出される。レジストローラ１７の駆動開始は、上述した転写ベルト１２により搬送されたトナー画像と二次転写ローラ１３上で、トナー画像と用紙１５の位置が重なり合うようなタイミングで行なわれる。このレジストローラ１７は反時計方向に回転駆動することで用紙１５を送り出す。レジストローラ１７にて送り出された用紙１５は、二次転写ローラ１３にて転写ベルト１２上のトナー画像が転写される。その後、定着器１８にてトナー画像を熱および圧力にて定着し、反時計回りに回転駆動された排紙ローラ１９にて画像形成装置１の外部に排紙される。なお、レジストローラ１７の直前の搬送経路には、用紙搬送タイミングをとるためのレジストセンサが設けられている。

両面印刷を行う場合は、用紙１５が排紙ローラ１９を通過する手前で、排紙ローラ１９を時計回りに回転駆動し、用紙１５を両面搬送経路に搬送する。両面搬送経路に搬送された用紙１５は両面ローラ２０を経由し、再びレジストローラ１７まで搬送される。レジストローラ１７に到達した用紙１５は再びレジストローラ１７から再給紙され、二次転写ローラ１３にて先ほどと逆側の用紙面にトナー画像が転写される。転写後、定着器１８にてトナー画像を熱および圧力にて定着し、反時計回りに回転駆動された排紙ローラ１９にて画像形成装置１の外部に排紙される。なお、両面搬送経路には、用紙搬送タイミングをとるための両面センサが設けられている。

各現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ内にトナーが一定量以下になったかを検知するセンサが設けられている(図示せず)。このセンサにより現像ユニット内のトナーが一定量以下になったかを検知し、トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄから現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄにトナーが供給される。

図２は、実施の形態にかかる画像形成装置の構成例を示すブロック図である。ＣＰＵ（central processing unit）２５は、ＲＯＭ（read−only memory）２６に記憶された制御プログラム等に基づいてシステムバス３０に接続される各種デバイスとのアクセスを総括的に制御する。ＣＰＵ２５は、Ｉ／Ｏ３５を介して接続されるセンサやモータ、クラッチ、ヒーター（いずれも不図示）などの電装品の入出力を制御する。

すなわち、このＲＯＭ２６には、後述する図１０のフローチャートで示されるようなＣＰＵ２５の制御プログラムなどを記憶する。ＣＰＵ２５はＲＯＭ２６に記憶されている制御プログラムを実行する。このほか、外部Ｉ／Ｆ２４を介してホストコンピュータなどの外部装置（図示せず）との通信処理が可能となっている。

ＲＡＭ２７はＣＰＵ２５の主メモリ、ワークエリア等として機能するＲＡＭ（random access memory）であり、記録データの展開領域、環境データ格納領域等に用いられる。各ＮＶＲＡＭ３１，３２，３３，３４は、各トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄに搭載され、各トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの残量などの情報が格納される。操作パネルＩ／Ｆ２８を介して接続される操作パネル２９によって、プリンタモードなどを設定できる。

各トナー容器から現像ユニットへはトナー供給モータ３６を駆動させ、各トナー供給クラッチ３７，３８，３９，４０をＯＮすることで各色それぞれについてトナーが供給される。各現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ内にはトナーが一定量以上入っているかを検知するためにＫトナー検知センサ４１，Ｃトナー検知センサ４２，Ｍトナー検知センサ４３，Ｙトナー検知センサ４４が設置される。これらのＫトナー検知センサ４１，Ｃトナー検知センサ４２，Ｍトナー検知センサ４３，Ｙトナー検知センサ４４は、それぞれ発光素子４７と受光素子４８（図４参照）とを有し、後述するトナー有無の検知を行う。

画像処理ＩＣ４５は、コントローラ４６からの画像データを受け、レーザ光１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに画像データを送信する。さらに画像処理ＩＣ４５は、コントローラ４６から受け取った画像データから１ページあたりのトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量を、システムバス３０を介してＣＰＵ２５に通知する機能を持つ。

なお、現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄはトナー色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が異なる以外は、同一構成であるので、以下、支障のない場合に、適宜、単に現像ユニット２と記述する、あるいは現像ユニット２Ａを例にとって説明する。また、各色の、感光体、トナー容器、トナー検知センサなど同一構成についても同様に記述する。

図３は、実施の形態にかかる機能構成を示すブロック図である。ＣＰＵ２５は、後述する、算出部１１１、特定部１１２、流動性判断部１１３、残量検知部１１４の各機能を有する。

また、予め段階的に分けられたトナーの流動性レベルと、当該各トナーの流動性と出力デューティの対応関係と、トナー残量との対応関係が予め設定されるトナー残量対照テーブル５０を有する。

ＣＰＵ２５には、トナー検知部１００、温度検知部１０１、湿度検知部１０２の各検知出力信号が入力されるように構成されている。トナー検知部１００は、Ｋトナー検知センサ４１、Ｃトナー検知センサ４２、Ｍトナー検知センサ４３、Ｙトナー検知センサ４４を含む。温度検知部１０１は、外部温度センサ５１、内部温度センサ５２を含む。湿度検知部１０２は、外部湿度センサ５３、内部湿度センサ５４を含む。

算出部１１１は、トナー撹拌部５６により攪拌後のトナー検知部１００のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める。残量検知部１１４は、算出部１１１により算出された出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する。

特定部１１２は、トナーの流動性の変動要因を特定する。流動性判断部１１３は、特定部１１２により特定された要因から、トナーの流動性レベルを判断する。残量検知部１１４は、記憶部としてのトナー残量対照テーブル５０を参照し、流動性判断部１１３により判断されたトナーの流動性レベルに対応する組み合わせから、トナー残量を特定する。

また、残量検知部１１４は、算出部１１１により算出された出力デューティとトナーの流動性レベルとからトナー残量の検知結果を変更する。また、残量検知部１１４は、トナーの流動性レベルが良好ではない場合に、通常のトナーの流動性レベルに対して多めのトナー残量に変更する。なお、上記出力デューティについては本実施の形態ではセンサデューティと記述する。

特定部１１２は、温度検知部１０１による温度検知結果に基づいてトナー流動性の変動要因を特定する。また、特定部１１２は、湿度検知部１０２による湿度検知結果に基づいてトナー流動性の変動要因を特定する。

また、特定部１１２は、現像ユニット２の累積駆動時間に基づいてトナー流動性の変動要因を特定する。例えば、現像ユニット２の駆動（回転）は感光体５と同じ駆動系であり、ＣＰＵ２５は感光体５の駆動（回転）時間を計時してＮＶＲＡＭ３１〜３４などの記憶部に記憶しておく。ＣＰＵ２５は、この記憶された駆動（回転）時間からトナー流動性の変動要因を特定する。

記憶部としてのトナー残量対照テーブル５０には、後述する図６−２、図９−４、図１３〜図１６の各テーブルが予め実験により求めたデータとしてテーブル（Ａ）〜（Ｆ）にそれぞれ格納されている。

なお、上述した各機能を、ＣＰＵ２５を用いてソフトウェア（プログラム）により実現する代わりに、これら各部の全部または一部をハードウェア回路により実現してもよい。すなわち、算出部１１１、特定部１１２、流動性判断部１１３、残量検知部１１４を、全部または一部をハードウェア回路により実現してもよい。

図４は、トナー撹拌部５６の構成例を示す説明図である。トナー撹拌部５６は、現像ユニット２内にトナーを撹拌するための撹拌パドル４９が設けられている。また、撹拌パドル４９には発光素子４７と受光素子４８の発光面および受光面に微圧で接するように、例えば薄いポリエステルフィルムなどで構成される清掃部材４９ａが取り付けられている。トナー撹拌部５６は、撹拌パドル駆動部５５（図３参照）により所定のタイミングで回転され、トナーの撹拌動作および発光素子４７と受光素子４８の発光面および受光面の清掃が行われるようになっている。なお、トナー撹拌機構とトナーセンサの位置関係は、撹拌機構の回転軸とトナーセンサの光軸とが平行あるいは直交する位置関係であればよい。図４は上記光軸と平行の機構を示し、後述する図５−１、図５−３は上記光軸と直交の機構を示しており、両者とも機能として同一である。なお、図５−１、図５−３は、図示していないが清掃部材４９ａが発光素子４７と受光素子４８の面に部分的に接している。

図５−１、図５−３は、光学式のセンサを用いた現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ内のトナー残量検知の構成について示したものである。現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ内部には、それぞれ発光素子４７と受光素子４８が取り付けられている。発光素子４７から照射した光は現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ内部を通り、受光素子４８が受光する構成になっている。光路上にトナーがない場合は光が透過し、光路上にトナーがある場合は光が遮断される。光路にかかるように、撹拌パドル４９（図４参照）が設置されており、トナー残量検知を行う際には、現像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ内のトナーを撹拌する。撹拌パドル４９に設置された清掃部材４９ａで発光素子４７と受光素子４８の表面の透明な部材を一定周期で清掃するため、周期的に光が遮光される。

図５−２、図５−４に示している信号は、現像ユニット２内を撹拌している際の受光素子４８の出力波形である。この出力波形は、光が遮光されることで高い電圧値を示し、光が透過することで低い電圧値を示す。現像ユニット２内のトナー量によって遮光される割合が変化するため、受光素子４８の出力波形は変わり、現像ユニット２内のトナー量が少ないときは信号５０Ａ、トナー量が多いときは、信号５０Ｂのような波形が得られる。この出力値に対して閾値６０を設け、閾値６０より信号レベルが高ければＨｉｇｈ、低ければＬｏｗとして検出する。ある一定期間、例えば、１秒間のＨｉｇｈ検出回数とＬｏｗ検出回数の割合をセンサデューティとし、そのデューティよりトナー量を検出する。

次に、現像ユニット２内のトナー残量に対するセンサデューティについて図６−１、図６−２を参照して説明する。図６−１は、現像ユニット２内のトナー残量に対応した、センサデューティを示している。図６−１は、４−Ａが６０ｇ、４−Ｂが７０ｇ、４−Ｃが８０ｇ、４−Ｄが９０ｇ、４−Ｅが１００ｇ、４−Ｆが１１０ｇに対応しているグラフである。例えば、４−Ａの場合、現像ユニット２内にトナー残量が６０ｇのときに、センサデューティがとる正規分布を示している。各現像ユニット２内のトナー残量に応じた、このようなデータを測定しておき、現像ユニット２内のトナー残量を判定するセンサデューティを決定する。この結果から、現像ユニット２内のトナー残量とセンサデューティの対応は図６−２に示すようになる。

図７−１〜図７−３は、トナー流動性の変化が発生した場合の、光学式のセンサを用いた現像ユニット２内のトナー残量検知の受光素子４８の出力波形である。現像ユニット２内のトナー流動性によって遮光される割合が変化する。このため、受光素子４８の出力波形は変わり、現像ユニット２内のトナー流動性が通常である場合の図７−１に対して、トナー流動性が悪化した場合は図７−２のように「トナーなし」となる割合が増加する。一方、トナー流動性が良化した場合は図７−３のように「トナーあり」となる割合が増加する。

トナーの流動性変化に伴う受光素子４８の出力波形の変化について詳しく説明する。受光素子の出力波形は、トナーが攪拌パドル４９によって光路上のトナーが掻き出されることで「トナーなし」となり、トナーが自身の流動性をもって光路上に戻ることで「トナーあり」となる。そのため同じトナー残量であっても、トナー流動性が悪化している場合はトナーが光路上に戻るのに時間がかかるようになり、出力波形が「トナーなし」となる時間が長くなる。一方、トナー流動性が良化している場合はトナーが光路上に戻るまでの時間が短くなるため、出力波形が「トナーあり」となる時間が長くなる。

あるトナー量における、流動性の変化によるセンサデューティ比の変化について、図８を参照して説明する。図８のグラフは、あるトナー量において、現像ユニット２内のトナーの流動性ごとのセンサデューティを示している。同じトナー量であってもトナーの流動性によってトナー残量検知の受光素子４８の出力波形は変化するため、出力波形から得られるセンサデューティの正規分布の位置も変化する。具体的には、流動性が通常の場合と比較して、流動性が良化している場合はセンサデューティの正規分布は値が大きな方向に遷移し、流動性が悪化している場合はセンサデューティの正規分布は値が小さな方向に遷移する。

トナー流動性が変化する要因としては、気温の変化や湿度の変化、トナーの劣化度合いといったものがある。

次に、トナー流動性の変動要因の特定例について説明する。図１１は、現像ユニット２内のトナー残量が一定の状態で、流動性変動要因となる温度に対応した、センサデューティを示している。図１２は、現像ユニット２内のトナー残量が一定の状態で、流動性変動要因となる湿度に対応した、センサデューティを示している。

上記温度値は、温度検知部１０１の検知温度を用いる。この場合、温度値として、外部温度センサ５１、内部温度センサ５２両方の平均値、あるいは最高値、あるいは外部温度センサ５１、内部温度センサ５２の何れかの温度値を用いるかを予め定めておく。また、湿度値についても、湿度検知部１０２の検知湿度を用いる。この場合、湿度値として、外部湿度センサ５３、内部湿度センサ５４両方の平均値、あるいは最高値、あるいは、外部湿度センサ５３、内部湿度センサ５４の何れかの湿度値を用いるかを予め定めておく。なお、内部温度センサ５２、内部湿度センサ５４は現像ユニット２の近傍に配置されるのが好ましい。

図１１、図１２に示すように、温度・湿度の変動に合わせて、センサデューティが取る正規分布のグラフのピーク位置が変化する。温度検知部１０１および湿度検知部１０２の検知結果を参照して、センサデューティがどれだけ変化した場合をトナー流動性が変化したことにするかを図１３、図１４、図１５に示すように定義する。

図１３は、温度変動とトナー流動性の対応関係のテーブル例を示す図表である。図１４は、湿度変動とトナー流動性の対応関係のテーブル例を示す図表である。また、複数の要因でトナー流動性を決定する場合についても、同様に図１５に示すように対応テーブルを定義する。特定部１１２は、これらの対応テーブルを用いて、図１０のステップＳ１３の「流動性変動要因・流動性チェック」の際にトナー流動性を特定する。

図１３に示す温度変動とトナー流動性の対応テーブル例では、温度とトナー流動性との対応について以下のように設定している。例えば、２０℃未満時にはトナー流動性が良化、４０℃以上の場合にはトナー流動性が悪化、これらの温度の中間ではトナー流動性が通常であるとしている。

また、図１４に示す湿度変動とトナー流動性の対応テーブル例では、湿度とトナー流動性との対応について以下のように設定している。例えば、２０％未満、２０％〜３０％未満時にはトナー流動性が良化、５０％以上の場合にはトナー流動性が悪化、これらの湿度の中間ではトナー流動性が通常であるとしている。

図１５の対応テーブルでは、図１３の温度との対応および図１４の湿度との対応を組み合わせた関係を示している。特定部１１２は、これらの対応テーブルを参照してトナー流動性を判断する。この図１５では、トナーの流動性を判断する目安として、温度値と湿度値ごとに、「通常」、「良化」、「悪化」を設定している。

また、現像ユニット２内に収容されているトナーの劣化度合い等についても同様にトナー流動性と対応した対照テーブルを作成し、特定部１１２によるトナー流動性の特定データとして用いる。また、トナーの流動性の変動要因が３種以上に渡る場合についても、例えば、図１５に示すようなテーブルを作成し、トナーの流動性の変動要因の判断に用いる。

トナー劣化度合いについては、前回トナーをトナー容器２２から現像ユニット２に補給してからの、感光体５の走行距離から判断する。走行距離が長くなるほど、現像ユニット２内でトナーが攪拌される時間が長くなるため、トナーに機械的なストレスなどがかかることでトナーが劣化する。そこで、例えば、現像ユニット２の駆動（回転）は感光体５と同じ駆動系であるため上記感光体５の走行距離は、感光体５の駆動（回転）時間を計時することで、特定部１１２のトナー流動性の特定データとして用いる。

図１６の対応テーブルでは、感光体走行距離とトナー流動性について、以下のように設定している。例えば、感光体走行距離０ｍ〜５０ｍ未満、５０ｍ〜１００ｍ未満時にはトナー流動性が良化、２００ｍ以上の場合にはトナー流動性が悪化、これらの感光体走行距離の中間ではトナー流動性が通常であるとしている。

次に、トナーの流動性が変化した場合の現像ユニット２内のトナー残量に対するセンサデューティについて図９−１〜図９−４を参照して説明する。図９−１〜図９−３のグラフでは、現像ユニット２内のトナーの流動性ごとのトナー残量に対応した、センサデューティを示している。図９−１はトナーの流動性が通常の場合、図９−２はトナーの流動性が悪化している場合、図９−３はトナーの流動性が良化している場合について示している。

これらのグラフにおいて、４−Ａが６０ｇ、４−Ｂが７０ｇ、４−Ｃが８０ｇ、４−Ｄが９０ｇ、４−Ｅが１００ｇ、４−Ｆが１１０ｇに対応している。トナーの流動性の変化（通常、悪化、良化）に合わせて、センサデューティが取る正規分布のグラフのピーク位置が変化する。

具体的には、同じトナー残量であっても、トナー流動性が悪化している場合のセンサデューティ正規分布は、トナー流動性が通常である場合よりも低い位置に分布していることがわかる(例：トナー残量７０ｇ＝４−Ｂのグラフについて、流動性＝通常の場合はピークが約６４％であるのに対し、流動性＝悪化の場合はピークが約５８％となっている)。一方、トナー流動性が良化している場合のセンサデューティ正規分布は、トナー流動性が通常である場合よりも高い位置に分布していることがわかる(例：トナー残量７０ｇ＝４−Ｂのグラフについて、流動性＝通常の場合はピークが約６４％であるのに対し、流動性＝良化の場合はピークが約６９％となっている)。

この結果から、現像ユニット２内のトナー残量とセンサデューティの対応テーブルは図９−４のようになる。図９−４では、トナーの流動性が通常、悪化、良化ごとのセンサデューティに対応するトナー残量が示されている。

図１０は、トナー残量検知の制御動作例を示すフローチャートである。この制御動作はＣＰＵ２５によって統括的に実行されるものである。図１０において、トナー残量検知を開始すると、まずセンサの受光素子４８の出力波形をチェックする（ステップＳ１１）。続いて、算出部１１１は、受光素子４８の出力波形から、当該センサのＨｉｇｈ検出回数とＬｏｗ検出回数のセンサデューティを計算する（ステップＳ１２）。このセンサデューティの計算が完了したら、特定部１１２によりトナーの流動性を変動させる要因についてチェックし、流動性判断部１１３により現在のトナー流動性を判断する（ステップＳ１３）。ここで、残量検知部１１４によりトナー流動性について特定された通常、良化、悪化ごとにステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６で示すようにトナー残量の検知を行う。すなわち、トナー流動性に合わせて、トナー残量対照テーブル５０に格納されている図９−４に示すテーブルからトナー残量の検知を行う。

例えば、図９−４のテーブルにおいて、残量検知部１１４は、
センサデューティ７０％、トナー流動性が悪化の場合・・・「６８より高い かつ ７７以下」に該当→トナー残量９０ｇ
センサデューティ７０％、トナー流動性が良化の場合・・・「６７より高い かつ ７３以下」に該当→トナー残量７０ｇ
として検知処理を行う。

以上説明してきた実施の形態では、現像ユニット２内のトナー残量を検知するために光透過型センサ、清掃部材を有し、光透過型センサの受光素子が光を検知した時間によってトナー残量を判断するものである。このような構成において、トナー残量を判断する時間の閾値をトナー劣化度合いや温度変化・湿度変化に対応させて変化させるので、トナーの流動性の変化が発生しても現像ユニット２内のトナー残量を精度良く検知することができる。

ところで、本実施の形態で実行されるプログラムは、ＲＯＭ２６に予め組み込まれて提供するものとしているが、これに限定されるものではない。本実施の形態で実行されるプログラムを、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供してもよい。たとえば、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。

また、本実施の形態で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

本実施の形態で実行されるＲＯＭ２６のプログラムは、上述した算出部１１１、特定部１１２、流動性判断部１１３、残量検知部１１４を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはＣＰＵ２５（プロセッサ）が上記記録媒体からプログラムを読み出して実行することにより上記各部がＲＡＭ２７等の主記憶装置上にロードされる。そして、上記プログラムが主記憶装置上に生成されるようになっている。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ 画像形成装置
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 現像ユニット
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 感光体
２５ ＣＰＵ
２６ ＲＯＭ
２７ ＲＡＭ
４７ 発光素子
４８ 受光素子
４９ 撹拌パドル
４９ａ 清掃部材
５０ トナー残量対照テーブル
５５ 撹拌パドル駆動部
５６ トナー撹拌部
１００ トナー検知部
１０１ 温度検知部
１０２ 湿度検知部
１１１ 算出部
１１２ 特定部
１１３ 流動性判断部
１１４ 残量検知部

特開平０６−１４９０５５号公報

Claims (10)

1. 収容されているトナーの有無を検知するトナー検知部と、
   トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部と、
   前記攪拌後の前記トナー検知部のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める算出部と、
   前記出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する残量検知部と、
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 予め段階的に分けられたトナーの流動性レベルと、当該各トナーの流動性と前記出力デューティの対応関係と、トナー残量との対応関係を記憶する記憶部と、
   前記トナーの流動性の変動要因を特定する特定部と、
   前記特定部により特定された要因から、前記トナーの流動性レベルを判断する流動性判断部と、
   をさらに備え、
   前記残量検知部は、前記記憶部を参照し、前記流動性判断部により判断されたトナーの流動性レベルに対応する組み合わせから、トナー残量を特定することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記残量検知部は、算出された前記出力デューティと前記トナーの流動性レベルとからトナー残量の検知結果を変更することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記残量検知部は、前記トナーの流動性レベルが良好ではない場合に、通常のトナーの流動性レベルより多いトナー残量に変更することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
5. 前記特定部は、温度センサによる温度検知結果に基づいてトナー流動性の変動要因を特定することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
6. 前記特定部は、湿度センサによる湿度検知結果に基づいてトナー流動性の変動要因を特定することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
7. 前記特定部は、現像装置の累積駆動時間に基づいてトナー流動性の変動要因を特定することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
8. 収容されているトナーの有無を検知するトナー検知部と、
   トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部と、
   前記攪拌後の前記トナー検知部のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める算出部と、
   前記出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する残量検知部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 収容されているトナーの有無を検知するトナー検知部と、トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部と、を有する現像装置のトナー検知方法であって、
   前記攪拌後の前記トナー検知部のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める算出工程と、
   前記出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する残量検知工程と、
   を含むことを特徴とするトナー検知方法。
10. 収容されているトナーの有無を検知するトナー検知部と、トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部と、を有するコンピュータに、
    前記攪拌後の前記トナー検知部のトナー有無を示す出力電圧を、予め定めた電圧値と比較して出力デューティを求める算出ステップと、
    前記出力デューティと、予め設定されたトナー残量と出力デューティとの対応関係から、当該出力デューティにおけるトナー残量を検知する残量検知ステップと、
    を実行させるためのプログラム。

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