JP2019191508A - 画像形成装置、及び画像形成装置における現像剤量の判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の検出のためにはトナーボトルと現像器にそれぞれトナー残量検知用のセンサを設けるため、コストが高くなってしまう。【解決手段】1つのセンサでトナーボトルと現像器のトナー残量を検知することで、安価な方法で正確にトナーボトル残量検知と現像器トナー残量検知を行なう。そのために、トナーを攪拌しながらセンサの信号をモニタし、その平均値と振幅とに基づいて、それぞれの残量を判定する。【選択図】図７

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の、電子写真プロセスを用いた画像形成装置及び画像形成装置における現像剤量の判定方法に関する。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に形成した静電潜像を、現像器内の現像剤（トナー）を用いて現像することで、トナー画像を形成する。感光体上に形成されたトナー画像がシートに転写されることで、印刷物が生成される。このような画像形成装置では、現像剤がなくなると、現像剤を収納したトナーボトル（収納容器）を新しいものに交換することで、継続的に印刷物を得ることができる。

トナーボトル内の現像剤の量や、ボトル交換時期を知るため、現像剤の透磁率を検出する磁気センサをボトル外部に設けることで、現像剤の量を判定するという技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、現像装置が現像器内の現像剤の残量を検出するために、現像剤残量センサを備えることが知られている（特許文献２参照）。

特開２００２−３６５９０１号公報 特開２００７−１４７７６４号公報

しかし、従来技術ではトナーボトルと現像器のトナー残量検知に、個別のセンサを設けるため、コストが上がってしまうといった問題があった。また、現像器にのみ専用のセンサを設け、トナーボトルのトナー残量をボトルモータの駆動状態を基に検知する場合、トナーボトルのトナー残量検知の精度が悪く、正確にトナー残量を検知することができないといった問題があった。

本発明は、このような従来の技術に存在する課題を鑑みてなされたものであり、収納容器内と現像器内の現像剤量を安価な方法で、かつ、正確に判定することが可能な画像形成装置及び画像形成装置における現像剤量の判定方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。すなわち本発明の一側面によれば、
装置本体に着脱可能に設けられ、現像器に現像剤を補充するための第１攪拌部材を備えた前記現像剤の収納容器から補充される前記現像剤を用いて画像を形成するための、第２撹拌部材を備えた現像器と、
前記第１攪拌部材および第２攪拌部材の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
前記収納容器と前記現像器との間に配置され、検出した現像剤の量に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記駆動手段により前記第１攪拌部材および第２攪拌部材の少なくとも一方を駆動している間の前記検出信号の平均値および振幅に基づいて、前記収納容器内の現像剤量と、前記現像器内の現像剤量とを判定する判定手段とを有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、収納容器内と現像器内の現像剤量を安価な方法で正確に判定することができるという効果がある。

一実施形態に係る画像形成装置の外観斜視図である。 一実施形態に係るトナー補給系の構成を示す断面図である。 一実施形態に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係るトナーボトルのみを駆動させた場合の磁気センサの出力特性の例を示す図である。 一実施形態に係る現像器のみを駆動させた場合の磁気センサの出力特性の例を示す図である。 一実施形態に係る現像器の駆動中にトナーボトルを間欠駆動させた場合の磁気センサの出力特性の例を示す図である。 一実施形態に係るトナーボトル及び現像器内のトナー残量判定処理のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。

［実施形態１］
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置本体１００には、図１の下側（シート搬送方向上流）から上側（シート搬送方向下流）に向かって順に、シート給送部１０、画像形成部２０、定着部３０、シート排出部４０が設けられている。また、画像形成部２０、定着部３０の右側には、シート再給送部５０が設けられており、シート排出部４０の上部には、画像読取装置６０が設けられている。

シート給送部１０では、給送カセット１１に積載されたシートＰを画像形成部２０へ給送する。

給送カセット１１に収納されたシートＰは、ピックアップローラ１２が回転することによって分離ローラ対１３へ給送される。シートＰが重送している場合は、正転ローラと反転ローラとからなる分離ローラ対１３によって１枚に分離され、実線で示す給送パスＰＳ１に搬送される。給送パスＰＳ１に搬送されたシートＰはさらに給送ローラ対１４によって搬送され、回転を停止しているレジストローラ対１５のニップに先端が倣うことでシートＰの斜行が矯正される。

斜行が矯正されたシートＰは、所定のタイミングで回転するレジストローラ対１５によって画像形成部２０に搬送される。

画像形成部２０では、感光ドラム２１がその表面を帯電ローラ２２によって均一に帯電されている。レーザユニット２３から画像情報に対応したレーザ光が照射される。感光ドラム２１のレーザ光が照射された部分は、帯電ローラ２２によって帯電されていた電荷が除去され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、現像ローラ２４によって現像剤が付着されることで、現像剤像として可視化される。

この現像剤像は、感光ドラム２１の回転によって転写ニップ部Ｎ１に搬送される。このタイミングに合わせてレジストローラ対１５からシートＰが転写ニップ部Ｎ１に搬送される。搬送されたシートＰは、転写ニップ部Ｎ１において感光ドラム２１と接触する転写ローラ２５に挟持搬送されながら、転写ローラ２５によって感光ドラム２１に形成された現像剤像が転写される。なお、レーザユニット２３から照射されるレーザ光は、画像読取装置６０によって読み取られた原稿Ｇの画像データや、外部から送信された画像データに基づいて制御される。現像剤はトナー補給部２７０（図１には不図示、図３参照）によりトナーボトル２６０（図１には不図示、図２参照）から補給される。トナーボトル２６０は画像形成装置１００に着脱可能な現像剤の容器であり、空になるとトナーが充填されたものと交換される。

次に、現像剤像が形成されたシートＰは、定着部３０へと搬送される。定着部３０では、セラミックヒータ等の熱源を内側に有する定着フィルム３１と、定着フィルムに接触して所定の圧力で加圧する加圧ローラ３２とによって定着ニップ部Ｎ２が形成されている。現像剤像が形成されたシートＰは、定着ニップ部Ｎ２に送り込まれて、定着フィルム３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送され加熱加圧されることで、現像剤像がシートＰ上に定着される。

次に、現像剤像が定着されたシートＰは、シート排出部４０へと搬送され、排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。

＜トナー補給系＞
図２は、画像形成装置における、現像器及びトナー補給部を含むトナー補給系の構成例を示す断面図である。トナー補給系には、トナーが予め充填されたトナーボトル２６０がユーザによって設置される。トナーボトル２６０は、トナー補給部に対して着脱可能であり、必要に応じてユーザによって新しいトナーボトル２６０に交換される。トナーボトル２６０に収められた現像剤は例えば磁性体を含むトナー（磁性トナー）であってよい。

トナーボトル２６０は、現像器にトナーを搬送する際に、トナーボトル２６０内のトナーを均一に撹拌する第１撹拌部材２６１を備えている。第１攪拌部材２６１の回転軸は駆動ギア列２６４を介して、トナーボトル２６０の外部に配置されたボトルモータ２６２と接続されている。第１攪拌部材２６１は、ボトルモータ２６２から回転駆動力を与えられることで、トナーボトル２６０内のトナーがトナー供給口を通じて現像器へ供給される。

現像器は、攪拌室２４０及び現像室（図示せず）を有する。現像器は、攪拌室２４０内に、第２攪拌部材２４１を備えている。第２攪拌部材２４１は、回転駆動されるボトルモータ２６２から駆動ギア列２６４（クラッチ等を含む）を介して、回転駆動力を与えられることで、回転する。第２攪拌部材２４１が回転することで、攪拌室２４０内のトナーが現像室を介し現像ローラ２４へ供給される。

これらのトナー補給系は、トナーボトル２６０と現像器、特に攪拌室２４０との間に位置するよう磁気センサ２６３がトナー残量の検出部として備えられている。

＜画像形成装置の制御系＞
図３は本実施形態に係る画像形成装置１００の制御系の構成を示すブロック図である。なお、図３には、後述するトナー残量の判定処理等の、とりわけ本実施形態に関連する構成を示している。画像形成装置１００は、ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０３及びＥＥＰＲＯＭ７０４を制御系（すなわち制御部あるいはコントローラ）として備えている。

ＲＯＭ７０２には、画像形成装置１００全体を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ７０３は、ＣＰＵ７０１の作業領域として使用されるとともに、画像データ等の種々のデータを一時的に格納するために使用される、揮発性の記憶デバイス（メモリ）である。ＣＰＵ７０１は、ＲＯＭ７０２に格納された制御プログラムをＲＡＭ７０３に読み出して実行することによって、画像形成装置１００全体を制御する。ＥＥＰＲＯＭ７０４は、不揮発性の記憶デバイス（メモリ）であり、トナーボトル２６０内のトナー残量、磁気センサ２６３の出力値（基準出力値）等の、種々のデータを保持するために使用される。

ＣＰＵ７０１は、トナー補給部２７０内のボトルモータ２６２の動作を制御することで、トナー補給部２７０の動作を制御する。ＣＰＵ７０１には、トナー補給部２７０の磁気センサ２６３から出力される信号が入力される。ＣＰＵ７０１は、磁気センサ２６３からの出力信号に基づいて、トナーボトル２６０内のトナー残量および現像器２４０内のトナー残量を判定することが可能である。

ＣＰＵ７０１は、トナー残量の判定結果に基づいて、トナーボトル２６０から現像器２４０へのトナーの供給を制御する。ＣＰＵ７０１は、トナーセンサ２６３の出力信号が、現像器２４０内にトナーが無いことを示す場合、ボトルモータ２６２を駆動して第１攪拌部材２６１を回転させることで、トナーボトル２６０から現像器２４０内にトナーを補給する。またＣＰＵ７０１は不図示のクラッチの継断を制御して駆動ギア列２６４を制御し、第１攪拌部材２６１、第２攪拌部材２４１のいずれか一方のみを駆動できるように構成してもよい。また、それぞれの攪拌部材を機械的に同期して駆動できるよう構成してもよい。

また、ＣＰＵ７０１は、操作部７１０の動作を制御する。ＣＰＵ７０１は、操作部７１０に画面情報を送信して、操作部７１０の表示部（液晶ディスプレイ等）に操作画面を表示できる。また、ＣＰＵ７０１は、操作部７１０におけるユーザの操作の内容を示す操作情報を操作部７１０から受信できる。例えば、ＣＰＵ７０１は、磁気センサ２６３を用いた、トナーボトル２６０内のトナーの残量の判定結果、または画像形成装置１００内のトナーボトル２６０の有無の検知結果を操作部７１０に表示することで、ユーザへの通知を行うことが可能である。操作部７１０は例えば画像形成装置本体１００の画像読取装置６０付近の高さに据え付けられている。あるいは独立した端末と通信を介して接続し、それを操作部７１０として用いてもよい。

＜トナー残量の判定方法＞
図４はトナーボトルのみを駆動させた場合の磁気センサ２６３の出力特性の例を示す図である。図４の例では現像器にトナーはないものとしている。なお仮に現像器のトナーを考慮したとしても、現像器の撹拌部材２４１を駆動しなければ、磁気センサ２６３の出力信号の交流成分は図４に示すとおりである。図４においては、左側に第１攪拌部材２６１を時計回りに回転させて攪拌する工程を、左端から順にほぼ９０度おきに示す。右側には磁気センサ２６３による出力信号の例を示す。出力信号の振動の一周期が第１攪拌部材２６１の一回転に対応する。一周期の振動は、谷が、磁気センサ２６３による検知範囲内のトナー量が少ない状態を示し、山がその逆を示す。

図４（a）はトナーボトル内のトナー残量が８０％のときの様子を示している。トナーボトル２６０内で第１撹拌部材２６１が回転したとしても、磁気センサ２６３によるトナーボトル２６０内の検出範囲にトナーが常に存在するため、磁気センサ２６３の出力値はトナー残量に応じたほぼ満量（満タン）を示す値から大きく変動しない。

図４（b）はトナーボトル内のトナー残量が５０％のときの様子を示している。この時磁気センサ２６３の検出値（平均値）は基準値Ａ（第３の基準値とも呼ぶ）を下回っている。トナーボトル２６０内で第１撹拌部材２６１が回転すると、その位相に応じて、磁気センサ２６３によるトナーボトル２６０内の検出範囲にトナーが存在する領域だけでなくトナーが存在しない領域が現れる。そのため、出力値は、磁気センサ２６３による検出範囲内のトナーの量に応じた値の付近で、トナー量の変動に応じてある程度変動する。図４（ｂ）の例では、トナーボトルの様子を示す右端の状態で検出されるトナー量は最も多く、信号値はピークとなる。第１攪拌部材２６１が時計回りに回転してトナー表面に接し、それを押して回転すると、左端のようになる。その後、検出範囲内のトナー量は第１攪拌部材２６１の回転に応じて減少し、磁気センサ２６３の出力信号値は徐々に低下する。そして第１攪拌部材２６１によりトナーボトル２６０内の上側すなわち磁気センサ２６３から遠い側に寄ったトナーが下方へと落下する直前が、磁気センサ２６３の出力信号値が最低となるであろうタイミングである。さらに第１攪拌部材２６１が回転すると落下するトナーの量は増加し、磁気センサ２６３の出力信号値が徐々に増大する。第１攪拌部材２６１の一回転ごとにこのようなサイクルを繰り返すことで、磁気センサ２６３の出力信号値は、第１攪拌部材２６１の回転に同期して、その位相に応じて変動する。

図４（c）はトナーボトル２６０内のトナー残量が２０％のときの様子を示している。トナーボトル２６０内で第１撹拌部材２６１が回転すると、その位相に応じて磁気センサ２６３によるトナーボトル２６０内の検出範囲にトナーが存在する領域と存在しない領域が明確に現れる。そのため、出力値は、磁気センサ２６３による検出範囲内のトナーの量に応じた値の付近で、トナー量の変動に応じて残量５０％のときに比べて大きく変動する。磁気センサ２６３の出力信号は、図４（ｂ）と同様に周期的に変動するが、トナー量が相違するため、その信号の平均値が下がるとともに、変動幅（振幅）が大きくなる。図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態にかけて出力値の振幅は増大していき、図４（ｃ）の段階で基準値Ｂ（第４の基準値とも呼ぶ）を超えるようになる。

図４（d）はトナーボトル２６０内のトナー残量が５％のときの様子を示している。トナーボトル２６０内で第１撹拌部材２６１が回転すると、磁気センサ２６３によるトナーボトル２６０内の検出範囲にトナーが存在する領域と存在しない領域が現れる。しかし、そもそもトナー残量が少ないため、出力値は図４（c）のときと比べ低下し、また出力値の変動幅も減少する。この時、振幅は基準値Ｃ（第５の基準値とも呼ぶ）より小さくなっている。

図５は現像器のみを駆動させた場合の磁気センサ２６３の出力特性の例を示す図である。図５の例ではトナーボトル２６０にトナーはないものとしている。なお仮にトナーボトル２６０のトナーを考慮したとしても、トナーボトル２６０の撹拌部材２６１を駆動しなければ、磁気センサ２６３の出力信号の交流成分は図５に示すとおりである。図５においては、図４と同様に、左側に攪拌室２４０内の第２攪拌部材２４１を時計回りに回転させて攪拌する工程を、左端から順にほぼ９０度おきに示す。右側には磁気センサ２６３による出力信号の例を示す。出力信号の振動の一周期が第２攪拌部材２４１の一回転に対応する。一周期の振動は、谷が、磁気センサ２６３による検知範囲内のトナー量が少ない状態を示し、山がその逆を示す。ただし図４と異なり、磁気センサ２６３が攪拌室２４０の上部に位置するため、出力信号の変動の位相は、図４で説明した信号の位相と相違する。すなわち、トナーが攪拌室２４０内の上側にある時に大きくなり、下側にある時に小さくなる。

図５（a）は現像器内のトナー残量がほぼ満量（満タン）のときの様子を示している。現像器の攪拌室２４０の上部には若干の空洞が設けられる。そのため、第２攪拌部材２４１がトナーの中を回転している間は、磁気センサ２６３の検出範囲にトナーは存在しない。第２撹拌部材２４１が水平位置より上にくると、その位相に応じて磁気センサ２６３による攪拌室２４０内の検出範囲にトナーが存在する領域とトナーが存在しない領域が現れる。そのため、出力値は、磁気センサ２６３による検出範囲内のトナー量に応じた値の付近で、トナー量の変動に応じてある程度変動する。トナー量が多いほど磁気センサ２６３の検出範囲に移動するトナー量が多いため、変動量（振幅）は大きくなる。この時振幅は基準値Ｄを超えている。

図５（ｂ）は現像器内のトナー残量が５０％のときの様子を示している。現像器の攪拌室２４０内で第２撹拌部材２４１が回転すると、その位相に応じて磁気センサ２６３による攪拌室２４０内の検出範囲にトナーが存在する領域と存在しない領域が現れるが、トナー量が減っているためその変動量（振幅）は満量の時に比べて小さくなる。

図５（ｃ）は現像器にトナーが補給されずに記録を続けた場合の例で、現像器内のトナー残量が５％のときの様子を示している。現像器の攪拌室２４０内で第２撹拌部材２４１が回転すると、その位相に応じて磁気センサ２６３による攪拌室２４０内の検出範囲にトナーが存在する領域と存在しない領域が現れる。しかし、そもそもトナー残量が少ないため、出力値は図５（c）のときと比べ低下し、また出力値の変動も減少する。

上述した図４、図５の例は、トナーボトル２６０または攪拌室２４０のいずれか一方のみを磁気センサ２６３による検出の対象とした場合の例であって、実際には磁気センサ２６３はその両方のトナー残量に応じた信号値を出力する。その例を図６に示す。

図６は印刷中に現像器の攪拌室２４０の第２攪拌部材２４１を駆動させながら、トナーボトル２６０の第１攪拌部材２６１を間欠駆動することで現像器へのトナー補給を続けた場合の磁気センサの出力特性の例を示す図である。この例では、攪拌室２４０のトナー残量はほぼ満量を維持しているため、第２攪拌部材２４１だけ駆動している時の振幅は図５の基準値Ｄを超えている。トナーボトル２６０の第１攪拌部材２６１はトナー補給を行う時だけ第２攪拌部材２４１とほぼ同位相で３回に１回の周期で間欠駆動した例を示した。しかし、それぞれの攪拌部材の動きは同位相でなくてもよい。ただし、本例では二つの攪拌部材は一つのモータ２６２で、同期かつ同位相で駆動される例を説明する。

二つの撹拌部材を同期させて回転させることで、磁気センサ２６３の出力として、現像器内の攪拌室２４０内のトナーに応じた検出信号に、トナーボトル２６０内のトナーに応じた検出信号が加算（あるいは重畳）される。すなわち、図６（ａ）〜（ｄ）それぞれの右側に示した信号波形は、図５（ａ）の波形に図４（ａ）〜（ｄ）の波形が３回に１回重畳したものとなる。ただし、第１攪拌部材２６１が駆動されていなくとも、トナーボトル２６０内の静止したトナーが磁気センサ２６３で検知されるので、そのトナー量に応じた直流成分が検出信号に上乗せされる。

図６（ａ）の状態では、トナーボトル、現像器ともほぼ満量状態なので、トナーボトルの波形はほぼ重畳されない。

図６（ｂ）の状態では、トナーボトルのトナー残量が５０％の状態なので、３回に１回トナーボトルの波形が重畳されているのが明確に分かるようになる。図６（ｂ）で振幅Ｙは第２攪拌部材だけが駆動している期間の振幅であり、振幅Ｘは両方の攪拌部材が駆動している期間の振幅である。よって振幅Ｘ−振幅Ｙの差分がトナーボトルの第１攪拌部材のみの振幅であり、トナーボトル内のトナー残量を示している。

図６（ｃ）の状態では、トナーボトルのトナー残量が２０％の状態なので、トナーボトルの第１攪拌部材のみの振幅を示す差分（振幅Ｘ−振幅Ｙ）が大きくなる。

図６（ｄ）の状態では、トナーボトルのトナー残量が５％の状態（ほぼ空の状態）なので、トナーボトルの波形は再びほぼ重畳されなくなる。

＜トナー残量判定の方法＞
図７のフローを説明する前に、図４から図６を参照してトナー量の変動と磁気センサ２６３の出力信号との関係、および、攪拌部材２４１，２６１の動作パターンについて説明しておく。現像器のトナーが満量の状態では、図５（ａ）に示すように、磁気センサ２６３の出力値の振幅は、基準値Ｄ（第２の基準値とも呼ぶ）を上回っている。この時、現像器にトナーを補給する必要はないので、第１攪拌部材２６１は駆動されずに、第２攪拌部材２４１だけが駆動される。すると現像器内のトナー量は消費されて減っていくので、５０％以下になると磁気センサ２６３の出力値の振幅は図５（ｂ）に示すように基準値Ｅ（第１の基準値とも呼ぶ）を下回るようになる。そのままトナー補給を行わないでいると現像器内のトナーが空になってしまうので、第１攪拌部材２６１を間欠駆動してトナー補給を開始する。この時の波形が図６（ｂ）である。ただし現像器内のトナー量は、図５（ｂ）のように、図６（ｂ）に比べて少ないので、振幅Ｙは、図６（ｂ）よりもいくらか小さくなる可能性がある。現像器にトナーが補給されると、現像器内は図５（ａ）の状態に戻るので、振幅は再び基準値Ｄを超えて満量を示すようになる。この時トナーの補給は必要なくなるので、第１攪拌部材の間欠駆動は停止する。この様に、印刷中は磁気センサ２６３の検出信号の振幅が基準値Ｄを維持するように、トナーボトル２６０から現像器へとトナー補給を行う。ここで、基準値Ｅは基準値Ｄと同じでも良い。つまり、基準値Ｄを下回ると第１攪拌部材を間欠駆動し、基準値Ｄを上回った段階で停止するようにしても良い。

印刷によって、トナーの消費が進むと、トナーボトル２６０、現像器ともトナー量が減少し、図４（ｂ）に示すように、出力値の平均値が基準値Ａを下回るようになる。すると、第１攪拌部材２６１の駆動による出力値の振幅が徐々に大きくなり、図４（ｃ）に示すように残量２０％のときに、振幅が基準値Ｂを超えるようになる。図６の例では、振幅Ｘ−振幅Ｙの差分が第１攪拌部材２６１のみによる振幅を表すので、この差分が基準値Ｂを超えたときにトナーボトル２６０のトナー残量が２０％であると判定することができる。本実施形態ではこのとき、トナーボトル２６０がニアエンド状態であるとして警告通知を行う。ニアエンド状態とは、トナー残量がほぼない状態であり、上述したように本例では残量が２０パーセント程度またはそれ以下を指している。

さらにトナー消費が進むと、図４（ｄ）に示すように、残量５％のときに、振幅が基準値Ｃを下回るようになる。図６の例では、振幅Ｘ−振幅Ｙの差分が第１攪拌部材のみによる振幅を表すので、この差分が基準値Ｃを下回ったときにトナーボトルの残量が５％であると判定することができる。本実施形態ではこのとき、トナーボトルがほぼ空状態であるとして警告通知を行う。トナーボトルが空状態になると、現像器内に残っているトナーだけで印刷を継続することになる。

トナーボトルの第１撹拌部材２６１は第一の一定時間（例えば１秒）に１回転し、第二の一定時間（例えば２秒）停止する間欠駆動である。一方、現像器の第２撹拌部材２４１は、連続的に所定時間（例えば１秒）に１回転する連続駆動である。もちろんこれらの時間は一例であって、機構的な制限や攪拌部材によるトナー搬送能力等に応じて適宜決定してよい。

＜トナー残量判定処理手順＞
図７は印刷中のトナーボトル及び現像器内のトナー残量判定処理のフローチャートである。図７は例えばＣＰＵ７０１がＲＯＭ７０２に格納したプログラムを実行することで実現される。あるいは画像形成装置１００に電源が投入されると、立ち上げ時の処理の一つとして図７に示したトナー残量判定処理が開始されてもよい。

まず第１攪拌部材２６１のクラッチを切った状態でモータ２６２を駆動して現像器内の第２撹拌部材２４１の回転を始める（Ｓ７０１）。第２攪拌部材２４１を回転させながら磁気センサ２６３の出力信号を検出し磁気センサ２６３の出力値の波形から出力値の最大値、平均値、最小値を求め、最大値と最小値の差分から振幅を抽出する（Ｓ７０２）。検出された値は例えばデジタル化されて保存される。

求めた振幅が所定の基準値Ｅより小さいか否かを判断する（Ｓ７０３）。この時まだ第１攪拌部材２６１は停止しているので、この振幅は、現像部の特に攪拌室２４０のトナー量を表している。なお最大値および最小値とは、攪拌部材を１回転乃至数回転させたときの磁気センサ２６３の出力信号の最大値及び最小値であって、それぞれ極大値および極小値と呼ぶこともでき、その差は測定時における検出信号の振幅と呼ぶこともできる。以降は、それぞれ極大値と極小値と呼び、その差を振幅と呼ぶこともある。図４乃至図６の説明で用いた用語「振幅」はまさにこの意味で使用されている。また以下の説明では、磁気センサ２６３の出力信号の振幅や波形、出力値などを、単に振幅や波形、出力値などと呼んでいる。

ステップＳ７０３において、振幅が基準値Ｅ以上であれば、現像器内に充分なトナーが存在するので、補給を行うことなく、印刷終了かどうかを判定し（Ｓ７０４）、印刷が終了するまでＳ７０２からＳ７０４を繰り返す。

ステップＳ７０３において、振幅が基準値Ｅを下回ると補給が必要な状態であると判定し、トナーボトルの第１攪拌部材２６１の間欠駆動を開始して現像器にトナーを補給する（Ｓ７０５）。

第１攪拌部材２６１の間欠駆動を開始すると、トナーボトル２６０のトナー残量に応じて図６（ｂ）や図６（ｃ）に示す波形になるので、ステップＳ７０６に進み、出力値の平均値と、両方の攪拌部材を駆動している期間の振幅Ｘ、第２攪拌部材２４１のみを駆動している期間の振幅Ｙと、振幅Ｘ−振幅Ｙの差分つまり、トナーボトルの第１攪拌部材２６１による振幅を抽出する。

そしてステップＳ７０７において、振幅Ｙから現像器内のトナー量を判定し、差分からトナーボトル内のトナー量を判定する。

次にステップＳ７０８に進み、出力値の平均値を使ってトナーボトル内のトナー量を詳しく判定する。

図４（ｂ）に示すように、出力値の平均値が基準値Ａ以上の場合、トナーボトルには５０％以上のトナーが入っている。平均値が基準値Ａを下回ると、第１攪拌部材２６１の駆動による振幅が大きくなるので、その後のトナーボトル内のトナー量を振幅で詳しく判定することができる。なお磁気センサ２６３の出力信号が現像器のトナー残量の影響を受ける場合には、例えば出力信号の振幅Ｙ（図６参照）から、その値に対応した現像器のトナー残量を推定してもよい。そして推定したトナー量に応じて磁気センサ２６３の出力信号に含まれる直流成分を上述した平均値から差し引いてその平均値を補正してもよい。その場合、ステップＳ７０８では、補正した値をトナーボトル２６０のトナー残量を示す値とみなして基準値Ａと比較すればよい。

ステップＳ７０８において、平均値が基準値Ａ未満の場合、差分Ｘ−Ｙが基準値Ｂ以上かどうかを判定する（Ｓ７１０）。差分が基準値Ｂ以上の場合、トナーボトル内のトナー量が概ね２０％であることを示すので、ステップＳ７１１に進み、操作部にトナーボトルのニアエンド警告を通知する。差分が基準値Ｂ未満の場合、警告通知は行わず、ステップＳ７１２に進む。

ステップＳ７１２ではニアエンド警告通知済みかどうかで分岐する。ニアエンド警告通知済みの場合は、トナー消費が進むとトナーボトルが空になるので、ステップＳ７１３に進み、空かどうかの判定を行う。まだニアエンド警告通知済みでない場合は、ステップＳ７０９に進む。ニアエンド警告を含む警告は、たとえば画像形成装置の表示パネル等に表示したものでよい。

トナー消費が進むと、図４（ｄ）に示すように、第１攪拌部材による振幅（図６の差分Ｘ−Ｙ）が基準値Ｃを下回るようになるので、ステップＳ７１３において、差分Ｘ−Ｙが基準値Ｃを下回るかどうかを判定する。差分が基準値Ｃを下回る場合はトナーボトル内のトナー量が５％であることを示すので、トナーボトルが空であることを通知する（Ｓ７１４）。

このようにトナー補給中は、第１攪拌部材２６１を間欠駆動しながら、トナーボトル内のトナー量を判定する。そして、現像器へのトナー補給が充分行われたかどうかを判定するためステップ７０９で、振幅Ｙが基準値Ｄを上回るようになったかどうかを確認する。振幅Ｙが基準値Ｄを上回るようになれば、現像器内のトナー量が満タンになったことを示すので、ステップＳ７０２に戻る。振幅Ｙが基準値Ｄに到達していない場合は、まだトナーの補給が足りていないことになるので、ステップＳ７０５に戻り、第１攪拌部材の間欠起動を継続する。

以上説明したように、本実施形態では、検出精度を低下させる原因ともなり得るトナー攪拌に伴う検出信号の変動に着目した。検出信号からは、トナーボトルと現像器それぞれの攪拌により生じた変動を特定できる。その検出信号の変動とトナー残量との相関を特定することで、検出信号に基づいて、トナーボトルと現像機それぞれのトナー残量の判定を行うことができた。このように、本実施形態の画像形成装置によれば、単一のセンサで正確にトナーボトル内と現像器内のトナー残量判定を行なうことが可能になる。これにより画像形成装置のコストの増大を防止することができる。なお上記実施例ではセンサとして磁気センサを用いたが、透磁率センサなど他のセンサを用いた場合にも適用できる。

１００：画像形成装置、２４０：現像器（攪拌室）、２４１：第２撹拌部材、２６０：トナーボトル、２６１：第１撹拌部材、２６２：ボトルモータ、２６３：磁気センサ、２６４：駆動ギア列

Claims (9)

1. 装置本体に着脱可能に設けられ、現像器に現像剤を補充するための第１攪拌部材を備えた前記現像剤の収納容器から補充される前記現像剤を用いて画像を形成するための、第２撹拌部材を備えた現像器と、
   前記第１攪拌部材および第２攪拌部材の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
   前記収納容器と前記現像器との間に配置され、検出した現像剤の量に応じた検出信号を出力する検出部と、
   前記駆動手段により前記第１攪拌部材および第２攪拌部材の少なくとも一方を駆動している間の前記検出信号の平均値および振幅に基づいて、前記収納容器内の現像剤量と、前記現像器内の現像剤量とを判定する判定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記判定手段は、前記第２攪拌部材のみを駆動している間の前記検出信号の第１検出結果に基づいて前記現像器内の現像剤量を判定し、
   前記第１攪拌部材および第２攪拌部材の両方を駆動している間の前記検出信号の第２検出結果と、前記第１検出結果と前記第２検出結果との差分に基づいて前記収納容器内の現像剤量を判定することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置であって、
   前記駆動手段は、前記第２攪拌部材のみ駆動している間の前記検出信号の振幅が第１の基準値よりも小さくなると、前記第１攪拌部材を駆動して前記現像器に現像剤を補給することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置であって、
   前記駆動手段は、前記検出信号の振幅が前記第１の基準値より大きい第２の基準値より大きくなると前記第１攪拌部材の駆動を停止することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２に記載の画像形成装置であって、
   前記判定手段は、前記検出信号の平均値が第３の基準値より小さく、前記差分が第４の基準値よりも大きい場合に、前記収納容器はニアエンド状態であると判定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置であって、
   前記判定手段は、前記検出信号の平均値が第３の基準値より小さく、前記差分が前記第４の基準値よりも大きくなった後、前記差分が前記第４の基準値よりも小さい第５の基準値未満になった場合に、前記収納容器は空状態であると判定することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５または６に記載の画像形成装置であって、
   前記判定手段により前記収納容器がニアエンドまたは空であると判定された場合に、その旨の通知を行う通知手段を更に有することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記現像剤は磁性体を含むトナーであり、前記検出部は磁気センサであることを特徴とする画像形成装置。
9. 装置本体に着脱可能に設けられ、現像器に現像剤を補充するための第１攪拌部材を備えた前記現像剤の収納容器から補充される前記現像剤を用いて画像を形成するための、第２撹拌部材を備えた現像器と、
   前記収納容器と前記現像器との間に配置され、検出した現像剤の量に応じた検出信号を出力する検出部とを有する画像形成装置による現像剤量の判定方法であって、
   前記第１攪拌部材および第２攪拌部材またはそのいずれかを駆動している間の前記検出信号の平均値および振幅に基づいて、前記収納容器内の現像剤量と、前記現像器内の現像剤量とを判定することを特徴とする現像剤量の判定方法。

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