JP5184862B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に着脱自在に装着される現像カートリッジに関し、特に、現像カートリッジ内のトナー量を検出する画像形成装置に関するものである。

現行の画像形成装置における現像カートリッジのトナー残量の検出方法としては、例えば、カートリッジの一方の側面から光を入射し、他方の側面から入射した光が出てくるか否かでトナーの有無を検出する方法が用いられている。

特許文献１では、現像カートリッジに透明な窓部材（光の入口と出口）を設け、この窓部材（入口）に現像カートリッジの外部から光を入射し、入射した光が窓部材（出口）から出てくるか否かでトナーの有無を検出するトナー量検知装置が提案されている。また、特許文献１では、現像カートリッジ内のトナーを攪拌させた時のトナー有無の時間比から現像カートリッジ内のトナー残量を推測している。

また、特許文献２では、上述の方式で確実にトナー量を検知するために、窓部材を適宜清掃するトナー容器内の撹拌翼を備える画像形成装置が提案されている。
特開平０３−０１７６７３号公報 特開平０９−２７４３８４号公報

しかしながら、従来技術には、以下に記載する問題がある。例えば、現像カートリッジ内のトナー残量を光学方式で正確に検知するためには、現像カートリッジ内のトナーによって汚れた窓部材を清掃するだけでなく、トナーの攪拌によって現像カートリッジ内を飛散しているトナーによる誤検知も防止する必要がある。

特許文献２に記載の画像形成装置では、トナー残量検知用の光学素子が現像カートリッジの上下にそれぞれ配置されている。この場合、光学系素子で検出されるトナー有無の検出タイミングは飛散しているトナーの影響を大きく受けるため、実際のトナー残量と検出結果が比例関係にならない可能性がある。即ち、従来技術では、現像カートリッジ内で飛散しているトナーがトナー残量の検出結果に悪影響を与えていた。一方、トナーの飛散量もトナー残量及び攪拌速度によって異なるため、飛散するトナーの挙動を絶対的に制御することは技術的にも困難である。

本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、現像カートリッジ内で飛散しているトナーに影響を行けることなくトナー残量を検出する画像形成装置及びそのトナー残量判断方法を提供することを目的とする。

本発明は、画像形成装置であって、トナーを収容するトナー容器と、前記トナー容器内に向けて光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射された光に応じて信号を出力する受光素子と、前記トナー容器内に設けられ、前記発光素子と前記受光素子との間の光路にトナーを移動させるように、前記トナー容器に収容されるトナーを攪拌する攪拌手段と、前記攪拌手段によって前記トナー容器内のトナーの攪拌期間中における、前記受光素子から出力される、前記受光素子によって受光したことを示す受光信号と前記受光素子によって受光していないことを示す非受光信号に基づき前記トナー容器内のトナー量を求めるトナー量導出手段と、を備え、前記トナー量導出手段は、前記攪拌手段が前記トナー容器内の所定位置に移動している期間においては、前記受光素子から出力される信号に関わらず、前記受光信号であると判断して前記トナー量を求めることを特徴とする。

本発明は、例えば、現像カートリッジ内で飛散しているトナーに影響を行けることなくトナー残量を検出する画像形成装置及びそのトナー残量判断方法を提供できる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

＜第１の実施形態＞
＜プリンタの構成＞
以下では、図１乃至図９を参照して第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るプリンタ１００の構成を示す断面図である。ここでは、主に本発明に関する構成要素について説明を記載する。したがって、プリンタ１００は、以下で説明する構成要素以外の要素を含んでもよい。

プリンタ１００は、プリンタ１００に対して着脱自在なプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、レーザユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋとを備える。これら４個のプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、同一構造であるが、異なる色、即ち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、それぞれトナー容器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ、像担持体である感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ及び帯電ローラ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを備える。さらに、プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、現像ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、ドラムクリーニングブレード４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ及び廃トナー容器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋを備える。

プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの下方に配置されたレーザユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、画像信号に基づいて、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対して露光を行う。感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、帯電ローラ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって所定の負極性の電位に帯電される。その後、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上には、レーザユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋによる露光によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が形成される。

また、プリンタ１００は、中間転写ベルトユニットとして、中間転写ベルト８、駆動ローラ９及び二次転写対向ローラ１０を備える。また、各感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対向して、中間転写ベルト８の内側に一次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋが配設されており、不図示のバイアス印加手段により転写バイアスを印加する構成となっている。

感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋによって、感光ドラム１Ｙ上のトナー像から順次、中間転写ベルト８上に一次転写される。具体的に、この一次転写は、中間転写ベルト８が矢印Ａ方向に回転され、さらに一次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋに正極性のバイアスが印加されることにより、行われる。中間転写ベルト８に転写されたトナー像は、各色のトナー像が重なった状態で二次転写ローラ１１まで搬送される。

さらに、プリンタ１００は、給紙装置１２、レジストローラ対１６、二次転写ローラ１１、定着装置１７、及び排紙ローラ対２０を備える。給紙装置１２は、記録材Ｐを収納する給紙カセット１３と、給紙カセット１３内から記録材Ｐを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された記録材Ｐを搬送する搬送ローラ対１５とを備える。給紙装置１２から搬送された記録材Ｐは、レジストローラ対１６によって二次転写ローラ１１に搬送される。

中間転写ベルト８から記録材Ｐへのトナー像の転写においては、二次転写ローラ１１に正極性のバイアスが印加されることにより、搬送された記録材Ｐに、中間転写ベルト８上の４色のトナー像が二次転写される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１７に搬送され、定着フィルム１８と加圧ローラ１９とによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像が定着された記録材Ｐは、排紙ローラ対２０によって排出される。一方、トナー像転写後に、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に残ったトナーは、クリーニングブレード４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによって除去される。また、記録材Ｐへの二次転写後に中間転写ベルト８上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニングブレード２１によって除去される。除去されたトナーは、廃トナー回収容器２２へと回収される。

＜トナー容器の構成＞
次に、図２乃至図５を参照して、プロセスカートリッジ５におけるトナー容器２３の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係るプロセスカートリッジ５の概要を示す断面図である。図３は、第１の実施形態に係るトナー容器２３の断面図である。

図２及び図３に示すプロセスカートリッジ５の構成は、各色のトナーに対応するプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの全てに当てはまる。したがって、ここでは、各構成要素の参照番号の末尾に付したアルファベット（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を省略して説明する。なお、図３は、図２に示す一点鎖線Ｂの部分におけるトナー容器２３の断面を示したものである。また、図２はトナー容器２３の側面から見た断面図であり、図３は上面から見た断面図である。

トナー容器２３は、図２に示すように、回転軸である攪拌軸２８、攪拌シート２６、清掃シート２７及びトナー検知部２５を備える。トナー容器２３内のトナー２９は、攪拌軸２８に取り付けられた攪拌シート２６が矢印方向に回転することにより攪拌される。攪拌シート２６は、攪拌軸２８に取り付けられ、攪拌軸２８からトナー容器２３の内壁まで延びるように形成される。また、攪拌軸２８には、図３に示したギア３４が取り付けられており、不図示の駆動源によって回転駆動している。攪拌シート２６の回転動作により持ち上げられたトナー２９はトナー検知部２５に到達する。

トナー検知部２５は、トナーの有無を検知するためにＬＥＤ３２、フォトトランジスタ３３及びライトガイド３０、３１を備える。ＬＥＤ３２は、発光素子であり、トナー容器２３の内部に向けて光を照射する。フォトトランジスタ３３は、受光素子であり、ＬＥＤ３２から照射された光を受光して、受光した光量に応じて信号を出力する。

ライトガイド３０は、第１光ガイドとして機能し、ＬＥＤ３２から照射された光をトナー容器２３に内部に導く。一方、ライトガイド３１は、第２光ガイドとして機能し、ライトガイド３０からの光をフォトトランジスタ３３へ導く。なお、図３に示すように、ライトガイド３０、３１は、トナー容器２３の外部から内部に突き出るように設けられる。

上述の構成により、トナー検知部２５では、ＬＥＤ３２から発光された光がライトガイド３０を介してトナー容器２３の内部に導かれ、トナー容器２３の内部を通過してライトガイド３１に入射する。その後、ライトガイド３１を介してトナー容器２３の外部に導かれ、フォトトランジスタ３３まで到達する。したがって、ライトガイド３０の出口とライトガイド３１の入口と間の光路にトナー２９がある場合には、トナー２９により遮光されるため、フォトトランジスタ３３には光が到達しない。一方、ライトガイド３０の出口とライトガイド３１の入口との間の光路にトナー２９がない場合には、光路を光が通過でき、フォトトランジスタ３３に光が到達する。

また、清掃シート２７は、攪拌軸２８の回転方向に対して攪拌シート２６よりも遅れた位相で回転するように攪拌軸２８に取り付けられる。清掃シート２７は、回転駆動によってトナー容器２３の内部におけるライトガイド３０の出口とライトガイド３１の入口との光の入出射口に付着したトナー２９を拭き取る。ここで、入出射口とは、図４に示す斜線部を示す。また、以下では、この入出射口を「トナー検知窓」と称す。図４は、第１の実施形態に係るライトガイド３０、３１を示す図である。図４に示すように、ライトガイド３０、３１は、ＬＥＤ３２から発光された光をフォトトランジスタ３３に誘導する。

図５は、第１の実施形態に係るＬＥＤ３２及びフォトトランジスタ３３の駆動回路を示す図である。ＬＥＤ３２には、電源電圧Ｖｃｃと制限抵抗３５とが接続される。したがって、ＬＥＤ３２は、制限抵抗３５によって決定される電流により発光する。また、フォトトランジスタ３３には、電圧電源ＶＣＣ、検出抵抗３６及びＣＰＵ３７が接続される。フォトトランジスタ３３は、ＬＥＤ３２から発光された光を受光し、その受光した光量に応じた信号（光電流）を出力する。この信号は、検出抵抗３６により電圧に変換され、ＣＰＵ３７に入力される。

ＣＰＵ３７は、この入力された電圧のレベルによりフォトトランジスタ３３がＬＥＤ３２からの光を受光したか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ３７は、予め定められた電圧レベル（出力レベル）を超える電圧が得られた場合にフォトトランジスタ３３がＬＥＤ３２からの光を受光したと判定する。さらに、ＣＰＵ３７は、フォトトランジスタ３３がＬＥＤ３２からの光を受光した場合はトナー無しと判断する。一方、ＣＰＵ３７は、フォトトランジスタ３３がＬＥＤ３２からの光を受光していない場合はトナー２９によって遮光されているため、トナー有りと判断する。

＜トナー残量の検出方法＞
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、トナー残量の検出方法について説明する。図６Ａは、第１の実施形態に係るトナー容器２３で攪拌シート２６が回転したときの理想的なトナーの挙動とフォトトランジスタ３３からの出力波形を示す図である。図６Ｂは、第１の実施形態に係る攪拌シート２６の位置とフォトトランジスタ３３の出力波形との関係を示す図である。

図６Ａにおいて、状態Ａは、トナー２９がトナー容器２３の底面に溜まっている状態、即ち、攪拌シート２６がトナーに触れていない状態を示す。状態Ｂは、攪拌シート２６がトナー２９を掻き揚げ始めた状態を示す。状態Ｃは、掻き揚げられたトナー２９がトナー検知部２５に到達している状態を示す。状態Ｄは、清掃シート２７がトナー検知部２５を通過した状態を示す。

ここで、状態Ａ、Ｂ、Ｄにおいて、トナー検知部２５の出力はＨレベルとなる。一方、状態Ｃにおいて、トナー検知部２５の出力はＬレベルとなる。また、トナー検知部２５による検出結果はＣＰＵ３７に入力される。ＣＰＵ３７は、実際のトナー残量を、攪拌シート２６によって掻き揚げられているトナー２９がトナー検知部２５を通過する時間、つまり、検出波形のＨレベル／ＬレベルのＤｕｔｙ比に基づいて算出する。具体的に、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６が所定時間動作する間において、トナー検知部２５の検知結果がトナー有りを示す割合に基づいてトナー残量を算出する。所定時間とは、攪拌シート２６が攪拌軸２８を中心に１回転する時間を示す。ここで、ＣＰＵ３７は、トナー検知手段、位置検出手段及びトナー残量算出手段として機能する。

本実施形態によれば、攪拌シート２６によって掻き揚げられているトナー２９がトナー検知部２５を通過する時間をより正確に計測するために、トナー容器２３内に飛散しているトナー２９の影響を受けないような検出方法が実行される。これは、図６Ｂに示すように、攪拌シート２６が所定領域内に位置する間はトナー検知部２５の検知結果に関わらずトナー無しと判断することにより実現される。

ここで、所定領域とは、トナー検知部２５による検知結果がトナー有りからトナー無しへ切り替わるタイミングの攪拌シート２６の位置から攪拌軸２８よりも下方の位置に回転するまでの範囲を示す。即ち、攪拌シート２６の位置が状態Ｄから状態Ａに遷移するまでの間はトナー検知部２５による検出結果に関わらず「トナー無し」と判断することで、トナー容器２３内に飛散しているトナー２９の影響を受けないようにしている。このように、状態Ｄでは、攪拌シート２６によってトナー２９がトナー検知部２５よりも上側に持ち上げられるため、ライトガイド３０とライトガイド３１との間にトナー２９が存在する場合であっても、飛散しているトナー２９であると判断する。

また、攪拌シート２６がトナー検知部２５を通過した直後の状態では、トナー検知窓にトナー２９が付着している。この場合、フォトトランジスタ３３からの出力は、Ｌレベル（トナー有り）となりトナー残量の検出精度を低下させる要因となる。そこで、本実施形態によれば、状態Ｄにおいて、トナーが付着しているトナー検知窓を清掃シート２７によって清掃させる。これにより、ライトガイド３０とライトガイド３１との間に光が通るようになり、トナー検知部２５の出力が変化する。即ち、トナー検知部２５の検知結果がトナー有りからトナー無しに切り替わるタイミングは、清掃シート２７によってライトガイド３０の出口及びライトガイド３１の入口が清掃されたタイミングと同期している。

ＣＰＵ３７は、このタイミングを検出することで清掃シート２７の位置を認識でき、同時に攪拌シート２６と清掃シート２７の取り付け位相差に基づいて攪拌シート２６の位置も認識することが可能となる。具体的に、ＣＰＵ３７は、位置検出手段として機能し、トナー検知部２５による検知結果がトナー有りからトナー無しへ切り替わるタイミングと、攪拌シート２６の回転速度とに基づいて、攪拌シート２６の位置を検出することがきる。ここで、攪拌シート２６が状態Ｄから状態Ａに遷移するまでの所要時間は、
攪拌軸２８の回転数 ：Ｘ［１／ｍｓｅｃ］
（Ｄ）⇒（Ａ）の回転角度 ：Ｙ［°］
攪拌シート２６と清掃シート２７の位相差 ：Ｚ［°］
所要時間＝（Ｙ／３６０／Ｘ）−（Ｚ／３６０／Ｘ）［ｍｓｅｃ］
として表すことができる。

次に、図７及び図８を参照して、トナー残量判断方法について説明する。図７は、第１の実施形態に係る印刷手順を示すフローチャートである。以下で説明する処理は、プリンタ１００を統括的に制御する制御部（不図示）によって制御される。

ステップＳ７０１において、プリンタ１００に電源が投入される。電源が投入されると、ステップＳ７０２において、制御部は、イニシャル動作を開始する。一連のイニシャル動作が完了すると、制御部は、プリンタ１００の動作モードをスタンバイ状態に遷移させる。

ステップＳ７０３において、制御部は、プリント指令が入力されたか否かを判定する。プリント指令が入力された場合、制御部は、処理をＳ７０４に遷移させる。一方、プリンタ指令が入力されていない場合は、Ｓ７０３の処理を繰り返し判定する。

プリント指令が入力されると、ステップＳ７０４において、制御部は、プリント動作を開始する。ここで、制御部は、攪拌シート２６の回転駆動を同時に開始させ、トナー２９の攪拌を開始させる。続いて、ステップＳ７０５において、制御部は、トナー残量の検知処理を実行するか否かを判定する。検知処理を行わない場合、制御部は処理をＳ７０６に遷移させる。一方、トナー検知処理を行う場合には、制御部は、図８に示すフローチャートの処理へ移行させる。

ステップＳ７０６において、制御部は、プリント中に、プリント終了の指令が発生したか否かを定期的に繰り返し判定する。プリント終了指令が発生すると、ステップＳ７０７において、制御部は、プリント動作を終了させる。ここで、制御部は、制御部は、攪拌シート２６の回転駆動を停止させ、トナー２９の攪拌を停止させる。プリント終了指令があるとＳ７０７でプリント動作を終了する。

図８は、第１の実施形態に係るトナー残量の検出処理の手順を示すフローチャートである。なお、図８に示す処理は、図７に示すＡから開始され、終了すると図７に示すＢに処理を戻す。以下で説明する処理は、ＣＰＵ３７によって統括的に制御される。

Ｓ８０１において、ＣＰＵ３７は、トナー検知部２５からの検知結果がトナー有りからトナー無しに切り換わったか否かを判定する。即ち、Ｓ８０１の処理では、清掃シート２７がトナー検知窓を清掃するタイミングを検知している。トナー無しを検知すると、ＣＰＵ３７は、処理をＳ８０２に遷移させ、トナー無しを検知していない場合にはＳ８０８に処理を遷移させる。

次に、ステップＳ８０２において、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６が攪拌軸２８の高さよりも下方に到達したか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６が攪拌軸２８の高さよりも下方に到達したと判定した場合に処理をＳ８０４に遷移させ、到達していないと判定した場合に処理をＳ８０３に遷移させる。ステップＳ８０３において、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６が攪拌軸２８の高さよりも下方に到達したと判定するまで、トナー検知部２５の検知結果に関わらず「トナー無し」と判断し続ける。

一方、ステップＳ８０４において、ＣＰＵ３７は、トナー検知部２５の検出結果を確認する。続いて、ステップＳ８０５において、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６が再びトナー検知部２５に到達したか否かを判定する。具体的に、このＳ８０５の判定処理は、清掃シート２７がトナー検知窓を清掃するタイミングを検知するために行われる。ここで、到達していない場合は、Ｓ８０４の処理を繰り返し、トナー検知部２５の出力を確認する。このように、攪拌シート２６が再びトナー検知部２５に到達するまで、ＣＰＵ３７は、Ｓ８０４及びＳ８０５の処理を定期的に繰り返す。

Ｓ８０５攪拌シート２６が再びトナー検知部２５に到達したと判定すると、ステップＳ８０６において、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６の１回転周期における「トナー有り」／「トナー無し」のＤｕｔｙからトナー残量を推定する。その後、ステップＳ８０７において、ＣＰＵ３７は、トナー残量の検知処理を終了し、処理を図７に示すＳ７０６に遷移させる。

また、Ｓ８０１でトナー無しを検知していない場合、ステップＳ８０８において、ＣＰＵ３７は、所定時間が経過したか否かを判定する。ここで所定時間とは、攪拌シート２６が１回転する時間を示す。経過していない場合は、処理をＳ８０１に遷移させ、所定時間が経過するまでＳ８０１及びＳ８０８の判定を定期的に行う。

一方、Ｓ８０８で所定時間が経過したと判定すると、ステップＳ８０９において、ＣＰＵ３７は、トナー残量が残量検知可能量よりも多いと判断し、処理を終了させる。これは、トナー残量が多いためトナー検知部２５付近に常にトナー２９が存在して光を遮断していることを意味する。図９は、トナー有りのＤｕｔｙとトナー残量の関係の一例を示す図である。図９に示すように、本実施形態では、トナー残量が２５％以下の場合にトナー残量検知可能としている。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、トナー容器２３内のトナーの有無を検知するトナー検知部と、トナー容器２３内のトナーを攪拌するための攪拌シート２６と、攪拌シート２６の位置を検出する位置検出部とを有する。これらの構成により、本画像形成装置は、攪拌シート２６が所定領域内に位置する間はトナー検知部２５の検知結果に関わらずトナー無しと判断するとともに、攪拌シート２６を所定時間動作させたときのトナー有りを示す割合に基づいてトナー残量を算出する。ここで、攪拌シート２６が所定領域内に位置する場合とは、トナーの攪拌動作によってトナー容器２３にトナーが飛散している状態を想定している。したがって、本画像形成装置は、トナーが飛散しているときに発生するトナー検知部２５の誤検知の影響を受けることなく、正確にトナー残量を算出することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず様々な変形が可能である。例えば、本画像形成装置は、それぞれトナー容器２３に設けられ、ＬＥＤ３２からの光をトナー容器２３の内部へと導くライトガイド３０と、ライトガイド３０からの光をフォトトランジスタ３３へと導くライトガイド３１とを備えてもよい。この場合、攪拌手段として機能する攪拌シート２６は、ライトガイド３０の光の出口とライトガイド３１の光の入口との間の光路に、トナー容器２３に残留するトナーを移動させるように動作する。このように、本画像形成装置では、ライトガイド３０、３１を用いることで、トナー容器２３内の所望の部分に光路を設定することができ、ＬＥＤ３２、フォトトランジスタ３３及び攪拌シート２６の配置に自由度を持たせることができる。これにより、本画像形成装置は、当該装置の仕様に合わせた自由度の高い設計を行うことができる。また、攪拌シート２６の動作特性に基づいて、トナー残量の検出精度を向上することができる位置に光路を設定することも可能となる。

また、本画像形成装置は、攪拌軸２８の回転方向に対して攪拌シート２６よりも遅れた位相で回転するように当該攪拌軸２８に取り付けられ、ライトガイド３０の出口及びライトガイド３１の入口を清掃する清掃シート２７をさらに備えてもよい。これにより、本画像形成装置は、トナーの攪拌動作により、ライトガイド３０、３１の光の出入口に付着したトナーを拭き取ることができ、よりトナー残量の検出精度を向上することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、図１０を参照して、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、トナー残量が検出可能量付近での検出精度を向上するために、攪拌シート２６が攪拌軸２８の上方から下方に切り換わった直後のトナー検出結果をトナー残量を推測する為の要素に取り入れているところである。

図１０は、第２の実施形態に係るトナー残量の検出処理の手順を示すフローチャートである。ここでは、図８に示すフローチャートと重複する処理について同一の番号を付し、説明を省略する。

攪拌シート２６の位置が攪拌軸２８の位置より上方から下方に移動すると、ステップＳ１００１において、ＣＰＵ３７は、トナー検知部２５の検知結果を確認する。検知結果がトナー無しであれば、ＣＰＵ３７は、処理をＳ８０４に遷移させる。その後の処理は、図８のフローチャートと同様であるため説明を省略する。

一方、検知結果がトナー有りであれば、ＣＰＵ３７は、処理をＳ８０９に遷移させる。ステップＳ８０９において、ＣＰＵ３７は、攪拌シート２６の位置が攪拌軸２８の上方から下方に切り替わった直後のトナー検知部２５の検知結果がトナー有りを示す場合に、トナー容器２３に残留するトナーが検出可能なトナー残量よりも多いと判断する。

＜第３の実施形態＞
次に、図１１を参照して、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、攪拌シート２６の位置検出精度を向上するために、攪拌軸２８に図１１に示すセンサフラグ３８とフォトインタラプタ３９を設けたものである。

図１１は、第３の実施形態に係るトナー容器２３の断面図である。ここでは、図３と異なる部分についてのみ説明を記載する。

本実施形態では、位置検出手段の一部として、ギア３４にセンサフラグ（フラグ部材）３８が取り付けられ、さらにセンサフラグを検知するためのフォトインタラプタ（センサ）３９が設けられている。このフォトインタラプタ３９の出力信号は、センサフラグ３８の位置を示し、ＣＰＵ３７に入力される。ＣＰＵ３７は、センサフラグ３８の位置に基づいて、攪拌シート２６の位置を検出する。したがって、センサフラグ３８は、攪拌シート２６と対応する位置に取り付けられることが望ましい。

このように、本実施形態では、清掃シート２７の位置から攪拌シート２６の位置を導出する検出方法とは異なり、攪拌シート２６の位置に対応するセンサフラグ３８を直接確認することによって、攪拌シート２６の位置を検出するものである。したがって、より攪拌シート２６の位置検出精度を向上することができ、処理的にも効率化することができる。

第１の実施形態に係るプリンタ１００の構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係るプロセスカートリッジ５の概要を示す断面図である。 第１の実施形態に係るトナー容器２３の断面図である。 第１の実施形態に係るライトガイド３０、３１を示す図である。 第１の実施形態に係るＬＥＤ３２及びフォトトランジスタ３３の駆動回路を示す図である。 第１の実施形態に係るトナー容器２３で攪拌シート２６が回転したときの理想的なトナーの挙動とフォトトランジスタ３３からの出力波形を示す図である。 第１の実施形態に係る攪拌シート２６の位置とフォトトランジスタ３３の出力波形との関係を示す図である。 第１の実施形態に係る印刷手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るトナー残量の検出処理の手順を示すフローチャートである。 トナー有りのＤｕｔｙとトナー残量の関係の一例を示す図である。 第２の実施形態に係るトナー残量の検出処理の手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係るトナー容器２３の断面図である。

符号の説明

５：現像カートリッジ
２３：トナー容器
２５：トナー検知部
２６：攪拌シート
２７：清掃シート
２８：攪拌軸
２９：トナー
３０、３１：ライトガイド
３２：ＬＥＤ
３３：フォトトランジスタ

Claims (9)

1. トナーを収容するトナー容器と、
   前記トナー容器内に向けて光を照射する発光素子と、
   前記発光素子から照射された光に応じて信号を出力する受光素子と、
   前記トナー容器内に設けられ、前記発光素子と前記受光素子との間の光路にトナーを移動させるように、前記トナー容器に収容されるトナーを攪拌する攪拌手段と、
   前記攪拌手段によって前記トナー容器内のトナーの攪拌期間中における、前記受光素子から出力される、前記受光素子によって受光したことを示す受光信号と前記受光素子によって受光していないことを示す非受光信号に基づき前記トナー容器内のトナー量を求めるトナー量導出手段と、を備え、
   前記トナー量導出手段は、前記攪拌手段が前記トナー容器内の所定位置に移動している期間においては、前記受光素子から出力される信号に関わらず、前記受光信号であると判断して前記トナー量を求めることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー容器に設けられ、前記発光素子からの光を前記トナー容器の内部へと導く第１光ガイドと、
   前記トナー容器に設けられ、前記第１光ガイドからの光を前記受光素子へと導く第２光ガイドとをさらに備え、
   前記攪拌手段は、
   前記第１光ガイドの光の出口と前記第２光ガイドの光の入口との間の光路に、前記トナー容器に収容されるトナーを移動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。
3. 前記攪拌手段は、
   回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸から前記トナー容器の内壁まで延びた攪拌シートと、
   前記トナー量導出手段は、前記攪拌シートが前記回転軸よりも上方に位置している期間においては、前記受光素子から出力される信号に関わらず、前記受光信号であると判断して前記トナー量を求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー容器内のトナーの攪拌期間中とは、前記攪拌シートが前記回転軸を中心に１回転する期間であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記攪拌手段が前記トナー容器内の所定位置に移動している期間とは、前記受光素子から出力される信号が前記非受光信号から前記受光信号に切り替わるタイミングでの前記攪拌シートの位置から前記回転軸よりも下方の位置に前記攪拌シートが回転するまでの期間であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記回転軸の回転方向に対して前記攪拌シートよりも遅れた位相で回転するように前記回転軸に取り付けられ、前記第１光ガイドの出口及び前記第２光ガイドの入口を清掃する清掃手段をさらに備え、
   前記受光素子から出力される信号が前記非受光信号から前記受光信号に切り替わるタイミングは、
   前記清掃手段によって前記第１光ガイドの出口及び前記第２光ガイドの入口が清掃されたタイミングと同期していることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記受光素子から出力される信号が前記非受光信号から前記受光信号に切り替わるタイミングと、前記攪拌シートの回転速度とに基づいて、前記攪拌シートの位置を検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記回転軸を駆動するための駆動手段と、
   前記駆動手段に取り付けられたフラグ部材と、
   前記フラグ部材の位置を検出するセンサとをさらに備え、
   前記フラグ部材の位置に基づいて前記攪拌シートの位置を検出することを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記トナー量導出手段は、前記受光素子が前記非受光信号を出力している期間を用いて前記トナー量を求めることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。

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