JP6570863B2

JP6570863B2 - 画像形成装置及びトナー量判定方法

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Publication number: JP6570863B2
Application number: JP2015084413A
Authority: JP
Inventors: 永田　健二; 健二永田; 智博田中; 昌志脇坂; 英雄名倉; 留美山田
Original assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2035-04-16
Also published as: JP2016206269A

Description

本発明は、例えば電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成する電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。特に、画像形成装置が備える現像装置に収容されたトナーのトナー切れ状態などを判定する制御に関する。

画像形成装置は、感光体ドラム表面に形成された静電潜像に対し、現像装置によってトナーを付着させて現像を行う。このため、現像装置に収容されたトナーは画像形成の度に減少していく。従って、画像形成装置を使用するに当たっては、現像装置から感光体ドラムに供給可能なトナーが無くなった状態（以下、トナーエンド状態という）を判定する必要がある。

また、トナーエンド状態となって画像形成不能の状態で初めてユーザにこれを伝達すると、ユーザはトナーを準備する時間を確保できず、新たにトナーを準備するまでの間は画像形成装置を使用できなくなる。従って、トナーエンド状態の判定前に、トナーエンド状態より所定量トナーが多い状態（以下、ニアエンド状態という）を判定してユーザに伝達し、トナーを準備する時間をユーザに提供する必要がある。

ここで、現像装置に収容されたトナーのトナーエンド状態やニアエンド状態を判定するに当たっては種々の方法が存在する。例えば特許文献１に記載の構成では、現像装置に収容されたトナーのトナー量に応じた出力を行うトナーセンサを設け、そのトナーセンサの出力値が閾値に達したときにニアエンド状態やトナーエンド状態を判定する。

特開平１０−２４００８４

現像装置に収容されたトナーは、現像装置が有する撹拌搬送部材に撹拌されることで物理ダメージを受け、これによりトナーの凝集度が上昇していく。このようなトナーの凝集度の上昇は、印字率や濃度値が低い画像形成が続くほど助長される。

なぜなら、１ページ当たりの印字率や濃度値が低い画像形成が行われる場合、画像形成時のトナーの消費量は相対的に少なくなる。従って、現像装置内のトナーが排出されずに同じトナーが現像装置内に存在する時間が長くなる。一方、トナー消費量の多少に関わらず撹拌搬送部材は撹拌動作を行う。従って、同じトナーが現像装置内に存在する時間が長くなるほどにトナーは物理ダメージを受けて凝集度が上昇していく。

このようにトナーの凝集度が上昇する場合、トナーの剤面の状態が悪化してトナーセンサが誤出力を起こすおそれがある。例えば、印字率が低い画像形成が続く場合であって、トナーとして磁性一成分トナーを用い、トナー量に応じた出力を行うトナーセンサとして透磁率センサを用いる構成とする。このとき、トナーが新たに補充された後の使用初期段階では、トナーが物理ダメージを受けておらずにトナーの凝集度が低いため、図８（ａ）に示す様に、トナー剤面が良好な状態になっており、トナーセンサの出力の精度は高くなる。一方で使用中期段階では、図８（ｂ）に示す様に、徐々にトナーの凝集度が上昇してトナー剤面の状態も悪化していく。そして使用末期段階では、トナーの凝集度が高くなり、図８（ｃ）に示す様にトナー剤面も悪い状態となる。この場合、トナーが未だ残っているのにも関わらず、トナーセンサの検知面付近にトナーが存在しないため、トナーセンサの出力値が小さくなる。この場合、上記特許文献１のようにトナーセンサの出力値からトナーエンド状態などを判定するとき、その判定精度が低下してしまう。

そこで本発明の目的は、現像装置に収容されたトナーの剤面状態が悪化した場合でも、正確にニアエンド状態およびトナーエンド状態を判定できる画像形成装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、記録する画像の画像信号に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体にトナーを供給して前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記現像手段の駆動時間を積算する第１の積算手段と、前記画像信号を積算する第２の積算手段と、前記現像手段に収容されているトナーを検知するトナー検知手段と前記現像手段のトナーが無い状態をトナーエンド状態とし、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給可能であり、前記現像手段が前記トナーエンド状態に近づいた状態をニアエンド状態とし、前記ニアエンド状態を報知するニアエンド報知手段と、前記第１の積算手段から求めた値をＭ、前記第２の積算手段から求めた値をＶとし、前記ニアエンド報知手段は、前記トナー検知手段が所定の検知結果を出力したときに、Ｖ／Ｍが所定の値よりも大きい場合は前記トナー検知手段の検知結果に基づいて前記ニアエンド状態を報知し、前記Ｖ／Ｍが前記所定の値以下の場合は前記Ｖの値に基づいて前記ニアエンド状態を報知することを特徴とする。

本発明によれば、現像装置に収容されたトナーの剤面状態が悪化した場合でも、正確にニアエンド状態およびトナーエンド状態を判定することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。本発明の第１実施形態に係る現像装置の断面概略図である。本発明の第１実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の制御を説明するフローチャートである。本発明の第１実施形態に係るセンサ出力検知部によるトナー残量検知動作を説明するグラフである。本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の制御を説明するフローチャートである。本発明の第２実施形態に係るセンサ出力検知部によるトナー残量検知動作を説明するグラフである。従来技術を説明するための図である。

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。

図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着する定着部と、を備える。

画像形成部は、感光体ドラム１（像担持体）、帯電ローラ２、レーザ装置３、現像装置４、転写ローラ５（転写手段）などを備える。

画像形成に際しては、図３に示すＣＰＵ１００がプリント信号を発すると、給送ローラ９及び搬送ローラ８によってシート積載部１０に積載収納されたシートが画像形成部に送り出される。

一方、画像形成部においては、帯電ローラ２に帯電バイアスが印加されることにより、帯電ローラ２と接触する感光体ドラム１の表面が帯電させられる。

そして、レーザ装置３が、内部に備える光源（不図示）からレーザ光を出射し、レーザ光を感光体ドラム１に照射する。このとき、レーザ光は回転多面鏡１８によって掃引され、レンズ１６及びミラー１７によって感光体ドラム１表面に照射される。これにより、感光体ドラム１の電位が部分的に低下して画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム１の表面上に形成される。

その後、現像装置４が備える現像スリーブ６に現像バイアスが印加されることにより、現像スリーブ６から感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像が形成される。感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ５との間に形成された転写ニップ部に送り込まれる。トナー像が転写ニップ部に到着すると、転写ローラ５にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されてトナー像がシートに転写される。

その後、トナー像が転写されたシートは定着装置１１に送られ、定着装置１１の加熱部１２と加圧部１３との間に形成された定着ニップ部において加熱・加圧され、トナー像がシートに定着される。その後、シートは排出ローラ１４によって搬送されて排出部１５に排出される。

＜現像装置＞
次に、本実施形態に係る現像装置４の構成について説明する。現像装置４は、図２に示す様に、現像容器３１と、現像容器３１に着脱可能なトナーボトル３２を有する。また、現像容器３１は隔壁によって現像室３３と撹拌室３４に区分けされている。なお、本実施形態において現像装置４に収容されるトナーは磁性一成分トナーを用いる。

トナーボトル３２はトナーボトル３２内のトナーを均一に撹拌しつつ現像容器３１にトナーを搬送する第１撹拌搬送部材３７を有する。第１撹拌搬送部材３７はトナー補給口３５を介して現像容器３１にトナーを補給する。なお、本実施形態において第１撹拌搬送部材３７は２６．３８ｒｐｍで回転する。

現像容器３１内の現像室３３は、トナーを担持して感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを供給して画像を現像する現像スリーブ６を有する。また、トナーを帯電させ、かつ現像スリーブ６に担持されたトナーの層厚を規制する現像ブレード３６を有する。また、現像室３３内のトナーを撹拌して搬送する第３撹拌搬送部材３９を有する。なお、本実施形態において第３撹拌搬送部材３９は２５０．５ｒｐｍで回転する。

現像容器３１内の撹拌室３４は、撹拌室３４内のトナーを均一に撹拌して現像室３３にトナーを搬送する第２撹拌搬送部材３８を有する。なお、本実施形態において第２撹拌搬送部材３８は１００．５７ｒｐｍで回転する。また、撹拌室３４内には検知面付近に存在するトナーの透磁率に応じた出力電圧を、図３に示すセンサ出力検知部５８に出力するトナーセンサ４０を有する。

＜制御部＞
次に、本実施形態に係る画像形成装置Ａの制御部の構成について説明する。図３に示す様に、ＣＰＵ１００には画像信号処理部５０、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２、表示部５３、センサ出力検知部５８、メインモータ制御部６０などが接続されている。

ＣＰＵ１００は各種の演算処理などを行う。またＲＯＭ５１には、画像形成のための各種の制御プログラムが格納されている。またＲＡＭ５２には、制御プログラム実行中の各種データ等を一時的に格納する。また表示部５３には、画像形成装置Ａの動作状態や操作メッセージ、或いはトナーエンド状態やニアエンド状態である旨などを表示する。

センサ出力検知部５８は、トナーセンサ４０から出力される出力電圧に基づいて、現像装置４内のトナー残量を検知する。具体的な検知方法については後述する。

メインモータ制御部６０は、現像装置４に駆動ギア（不図示）を介して回転力を付与する駆動源としてのメインモータ５９を制御する。また、駆動時間カウント手段として現像装置４の駆動時間をカウントし、ＣＰＵ１００を介してカウント結果をＲＡＭ５２に記憶する。

画像信号処理部５０は、画像データ取込部５４と接続され、画像データ取込部５４から取り込まれた画像データをビデオ信号に変換する。そして、このビデオ信号をレーザ駆動パルスに変換してレーザ装置３に送信する。また画像信号処理部５０は、画像信号カウント手段として、画像のドットを形成する個々の画像信号をカウントし、ＣＰＵ１００を介してカウント結果をＲＡＭ５２に記憶する。具体的な画像信号のカウント方法については後述する。

画像データ取込部５４は、複製機能などに用いられるスキャナ５５、外部機器が出力する画像データを受信するプリンタインターフェース５６、電話回線網から画像データを受信するモデム５７から構成されている。画像データ取込部５４はこれらによって画像データを画像形成装置Ａに取り込む。

＜画像信号カウント手段＞
次に、本実施形態に係る画像形成装置Ａが行う制御のうち、特にニアエンド状態やトナーエンド状態を検知する制御に関連する制御について説明する。ニアエンド状態やトナーエンド状態の検知は、現像装置４内のトナーの攪拌量や画像の濃度値やトナーセンサ４０の出力値に基づいて行う。これらは、現像装置４の駆動時間や画像のドットを形成する個々の画像信号のカウント値などから求められる。以下、まずは画像信号カウント手段としての画像信号処理部５０により、画像のドットを形成する個々の画像信号をカウントする制御について説明する。なお、本実施形態においては、画像のドットを形成する個々の画像信号をドット数に換算してカウントする。

ここではレターサイズのシートを例示して画像のドットを形成する個々の画像信号をカウントする制御を説明する。本実施形態において、レターサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）のシートの画像形成可能領域は２０４ｍｍ×２６９ｍｍである。これを６００ｄｐｉにおけるドット数として換算すると、４８１９ドット×６３５４ドットとなる。そこで本実施形態ではシート１ページを４０×６０＝２４００個の領域に分ける。このとき、領域１個当たりのドット数は１２０ドット×１０６ドットとなる。

まず画像形成処理が開始され、画像データ取込部５４が画像データを電気信号として取り込むと、画像データは画像信号処理部５０に送信される。次に、画像信号処理部５０では、画像データを１走査ライン毎のビデオ信号に変換し、これをレーザ駆動パルスとしてレーザ装置３に送信する。レーザ装置３はそのパルス幅に対応する時間だけレーザ光を照射する。これにより、主走査方向である感光体ドラム１の軸方向で、画像を形成する範囲に応じた露光が行われる。

ここで、画像信号処理部５０は、ビデオ信号をレーザ駆動パルスとして送るタイミングで、画像のドットを形成する個々の画像信号をドット数に換算してカウントし、ＣＰＵ１００を介してカウント結果をＲＡＭ５２に記憶する。

具体的には、本実施形態ではシート１ページを４０個×６０個の領域に分けたため、画像信号処理部５０は主走査方向の走査１回分の時間を４０分割して１／４０走査時間が経過する度に画像信号をゼロからカウントする。これにより、画像のドットを形成する個々の画像信号に応じて１２０ドット毎にドット数をカウントすることができる。

また、レーザ駆動パルスがレーザ装置３に送信されるとき、始めに水平同期信号が送信され、その一定時間後にビデオ信号が送信される。従って、水平同期信号を検知することで主走査方向におけるビデオ信号の開始位置が分かり、１走査ライン毎に画像信号をカウントすることができる。本実施形態では１つの領域が１２０ドット×１０６ドットで構成されるため、主走査方向における画像信号のカウントを、感光体ドラム１の軸方向に直交する方向（副走査方向）にずらしながら水平同期信号を１０６回検知するまで行う。これにより、４０領域に形成される画像のドットを形成する個々の画像信号を、ドット数に換算してカウントすることができる。

そして、水平同期信号が１０６回検知される度に新たな領域として上記制御により画像信号をカウントしていく。このような制御を合計６０回行うことで、４０領域×６０領域の２４００領域、すなわち１ページ分の画像信号をドット数に換算してカウントすることができる。

＜トナー検知手段＞
次に、トナー検知手段としてのセンサ出力検知部５８の検知結果から、現像装置４内のトナー残量を検知する制御について説明する。

本実施形態においては、まずトナーセンサ４０が第２撹拌搬送部材３８の１周期中に６３回、トナーに含まれる磁性体の透磁率に応じた出力電圧をセンサ出力検知部５８に出力する。

センサ出力検知部５８は、出力電圧の値が２．５Ｖ以上のときをトナー有と判断し、２．５Ｖ未満のときをトナー無と判断する。そして、第２撹拌搬送部材３８の１周期中の６３回の出力のうちのトナー有の回数（例えば２０回）から１ブロック出力値（例えば２０／６３）を検知し、ＣＰＵ１００を介してＲＡＭ５２に記憶する。そして、この１ブロック出力値に基づいてニアエンド状態などを検知する。具体的なニアエンド状態の検知方法は後述する。

＜ニアエンド検知制御＞
次に、ニアエンド状態を検知する制御について図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、ニアエンド状態とはトナーエンド状態よりもトナーが所定量多い状態を意味し、通常はトナーエンド状態が検知される直前の所定の時期に設定される。これは、トナーエンド状態を検知する前にニアエンド状態の検知し、トナーエンド状態までの間にユーザにトナーを準備する時間を提供することが目的である。

図４のフローチャートに示す様に、まず現像装置４に新たなトナーボトル３２がセットされると、トナーボトル設置シーケンスが実行される（Ｓ１）。次に、画像形成装置Ａが画像形成処理を行う度に画像信号処理部５０が画像のドットを形成する個々の画像信号をカウントする（Ｓ２）。また、メインモータ制御部６０が現像装置４の駆動時間をカウントする（Ｓ３）。また、センサ出力検知部５８がトナーセンサ４０の出力値を検知する（Ｓ４）。

次にＣＰＵ１００は、センサ出力検知部５８がＲＡＭ５２に記憶した１ブロック出力値の情報を取得する。そして、１ブロック出力値が図５に示す閾値α（第２閾値）に達したか否かを判定する（Ｓ５）。ここで、本実施形態においては閾値αを２４／６３とする。また、１ブロック出力値にノイズが含まれ得ることを考慮して、１ブロック出力値２４／６３以下が７回連続したときにＣＰＵ１００は１ブロック出力値が閾値αに達したものと判断する。

ここで、１ブロック出力値２４／６３以下が７回連続しないときは、センサ出力検知部５８のトナー残量検知の結果としてトナーがまだ十分残っており、ニアエンド状態に達していないと判断する。従って、ＣＰＵ１００は再度ＲＡＭ５２に記憶された１ブロック出力値の情報を取得し（Ｓ４）、１ブロック出力値が閾値αに達したか否かを判定する制御を繰り返す（Ｓ５）。

一方、１ブロック出力値２４／６３以下が７回連続したとき、次にＣＰＵ１００はＲＡＭ５２に記憶された積算ドット数Ｖ（第２の積算手段の積算結果）を取得する（Ｓ６）。この積算ドット数Ｖは、画像の濃度値の積算値と対応する。また、現像装置４の累積駆動時間Ｍ（第１の積算手段の積算結果）を取得する（Ｓ７）。この現像装置４の累積駆動時間Ｍは、現像装置４内にあるトナーの攪拌量の積算値と対応する。これは、現像装置４内のトナー攪拌の速度は現像装置４の動作速度が一定の場合には形成される画像の印字率や濃度値に関わらず一定であるため、トナーの攪拌量は現像装置４の駆動時間に対応した値となるためである。なお、これらの積算ドット数Ｖや現像装置４の累積駆動時間Ｍは上記ステップＳ１においてトナーボトル３２が新たに装着されてトナーが充填される度にリセットされる。

その後、ＣＰＵ１００は以下の式（１）に基づいて、現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓ（カウント値Ｓ）を算出する（Ｓ８）。

Ｖ／Ｍ＝Ｓ・・・式（１）

ここで、現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓが大きいということは、印字率や濃度値が低い画像形成が続いていない状態を意味する。従って、画像形成処理を行う度に多くのトナーが消費されている。このため、現像装置４内のトナーは撹拌搬送部材による物理ダメージをあまり受けておらず、トナーの凝集度は低いと推測され、トナー剤面の状況は良好であると推測される。よって、トナーセンサ４０の出力値やセンサ出力検知部５８によるトナー残量の検知結果は、後述する誤差を含む積算ドット数Ｖによる検知結果よりも正確であると推測される。

そこで、次にＣＰＵ１００は現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓが閾値β（第１閾値）より大きいか否かを判定する（Ｓ９）。そして、現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓが閾値βより大きいときは、ＣＰＵ１００はニアエンド状態を検知して表示部５３に表示する（Ｓ１２）。これにより、正確と推測されるセンサ出力検知部５８の検知結果に基づいてニアエンド状態を検知することができ、ニアエンド状態の検知精度が向上する。

一方、現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓが小さいときは、印字率や濃度値が低い画像形成が続いている状態を意味する。従って、現像装置４内のトナーの凝集度は高く、トナー剤面の状態も悪化していると推測される。従って、トナーセンサ４０の出力精度やセンサ出力検知部５８の検知精度が低下しているおそれがある。

そこで本実施形態に係る画像形成装置Ａは、現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓが閾値β以下（第１閾値以下）のときは、ニアエンド状態の検知を延長する。そして、ＣＰＵ１００はＲＡＭ５２に記憶された積算ドット数Ｖを取得し（Ｓ１０）、この積算ドット数Ｖに基づいてニアエンド状態を検知する。具体的には積算ドット数Ｖが閾値ωに達したか否かを判定する（Ｓ１１）。なお、本実施形態においては、平均的なトナー消費量の画像パターンで３０００枚画像形成を行ったときに相当するドット数である４５×１０^８ｄｏｔを閾値ωとした。

ここで、積算ドット数Ｖが閾値ω未満のとき、トナー消費量が少なく、ニアエンド状態には達していないと判断する。従って、ＣＰＵ１００は再度積算ドット数Ｖを取得し（Ｓ１０）、積算ドット数Ｖが閾値ω未満か否かの判定を繰り返す（Ｓ１１）。

一方、積算ドット数Ｖが閾値ω以上のときは、トナー消費量が多いため、ニアエンド状態に達したと判断する。従って、ＣＰＵ１００はニアエンド状態を検知して表示部５３に表示する（Ｓ１２）。

積算ドット数Ｖによるニアエンド状態の検知は、積算ドット数Ｖと予め定めた１ドットあたりのトナー消費量に基づいて行われる。１ドットあたりのトナー消費量はバラツキを考慮した値が設定され、そのため実際のトナー消費量との間に誤差が生じる場合がある。そのためニアエンド状態の検知の精度としては、精度の高い順に、トナーの凝集度が低い場合におけるトナーセンサ４０の出力による検知、積算ドット数Ｖによる検知、トナーの凝集度が高い場合におけるトナーセンサ４０の出力による検知、となる。

よって、現像装置４内のトナーの凝集度が上昇し、トナー剤面の状態が悪化したと推測される場合であっても、積算ドット数Ｖからニアエンド状態を検知することで、ニアエンド状態をより正確に検知することが可能となる。

以上の制御により、現像装置４の累積駆動時間Ｍと積算ドット数Ｖとからトナーの凝集度や剤面の状態を推測し、その推測結果に基づいてより良いニアエンド状態の検知方法を決定することができる。従って、ニアエンド状態の検知精度を向上させることができる。

＜トナーエンド検知制御＞
次に、本実施形態に係る画像形成装置Ａのトナーエンド状態を検知する制御について説明する。

上記ステップＳ１２においてニアエンド状態が検知された後も、画像信号処理部５０は画像形成が行われる度にドット数をカウントしてＲＡＭ５２に記憶する。

次に、ＣＰＵ１００は積算ドット数Ｖを取得する（Ｓ１３）。そして、この積算ドット数Ｖが閾値γ（第３閾値）に達したか否かを判定する（Ｓ１４）。なお、本実施形態において閾値γは、平均的なトナー消費量の画像パターンで４０００枚画像形成を行ったときに相当するドット数の６０×１０^８ｄｏｔとした。

ここでＣＰＵ１００は、積算ドット数Ｖが閾値γに達していないときは未だトナーエンド状態に達していないと判断し、再度積算ドット数Ｖを取得して（Ｓ１３）、積算ドット数Ｖが閾値γに達したか否かの判定を繰り返す（Ｓ１４）。一方、積算ドット数Ｖが閾値γに達したときはトナーエンド状態を検知して（Ｓ１５）、画像形成を停止させる（Ｓ１６）。そして、表示部５３にトナーエンド状態を表示する。

＜第１変形例＞
画像形成装置Ａは高品質の印字性能を発揮するため、或いは苛酷な使用環境でも安定した性能を発揮するために装置の動作速度を変更する場合がある。例えば、第１変形例に係る画像形成装置Ａは、通常の状態では９４．５ｍｍ／ｓｅｃで動作し、画像形成に用いるシートが厚紙のときは半速である４７．２５ｍｍ／ｓｅｃで動作する。

この場合、画像信号処理部５０がカウントする１ページ当たりドット数は変わらないものの、現像装置４の駆動時間は画像形成装置Ａの動作速度に応じて変わってしまう。また、第２撹拌搬送部材３８の回転速度も画像形成装置Ａの動作速度に応じて変わる。従って、上記制御によって正確にニアエンド状態を検知するためには、画像形成装置Ａの動作速度に合わせて現像装置４の累積駆動時間Ｍを補正する必要が生じる。

そこで、第１変形例では、図４に示すフローチャートの上記ステップＳ３において、ＣＰＵ１００はメインモータ制御部６０がカウントした現像装置４の駆動時間に対して画像形成装置Ａの動作速度に応じた補正値Ｃを乗ずる。そして、補正後の現像装置４の駆動時間をＲＡＭ５２に記憶する。

このとき、現像装置４の累積駆動時間Ｍが、画像形成装置Ａの動作速度が遅くなったときに小さく、動作速度が速くなったときに大きくなるように補正値Ｃの値を設定する。例えば、第１変形例に係る画像形成装置Ａにおいては、画像形成に用いるシートが厚紙のときは、画像形成装置Ａの動作速度は、通常の状態と比べて０．５倍となる。従って、このときには補正値Ｃを０．５に設定し、上記ステップＳ３においてＣＰＵ１００は現像装置４の駆動時間に０．５を乗じる。

以上の制御を行うことで、現像装置４の累積駆動時間Ｍは、画像形成装置Ａの動作速度が遅くなったときに小さく、動作速度が速くなったときに大きくように補正される。従って、画像形成装置Ａの動作速度が変化する場合でも、正確にニアエンド状態を検知することが可能となる。

なお、上記の説明では画像形成装置Ａの動作速度が半速になる場合のみを説明した。しかし、画像形成装置Ａが数種類の動作速度を有している場合には、画像形成装置Ａの動作速度に応じた補正値Ｃを動作速度に応じて適宜変更することで、上記同様の効果を得ることができる。

＜第２変形例＞
前述の通り、現像装置４に収容されたトナーは、トナーの凝集度が上がるにつれてトナー剤面の状況が悪化する。ここで、印字率が極端に低い画像形成が続いてトナー剤面の状態が極度に悪化したとき、現像装置４の駆動時間が非常に少なくニアエンド状態に達していないことが明らかな場合であっても、上記ステップＳ５において１ブロック出力値が閾値αに達する場合がある。

そこで、第２変形例に係る画像形成装置Ａは、第１実施形態の上記ステップＳ８の直前で、現像装置４の累積駆動時間Ｍが所定時間以下か否かを判定する。ここで、現像装置４の累積駆動時間Ｍが所定時間以下のときは、現像装置４の駆動時間やトナーの攪拌量が非常に少なくニアエンド状態に達していないことが明らである。従って、この場合にはＣＰＵ１００はセンサ出力検知部５８の検知結果からニアエンド状態を検知せず、積算ドット数Ｖの値に基づいてニアエンド状態を検知する。具体的には上記ステップＳ１１の通り、積算ドット数Ｖが閾値ωに達したか否かを判定する（Ｓ１１）。

このような制御により、トナー剤面の態様が極度に悪化したときであっても、正確にニアエンド状態を検知することができる。

なお、上記の第１実施形態、第１変形例、第２変形例においては、現像装置４の累積駆動時間Ｍと積算ドット数Ｖから現像装置４の累積駆動時間当たりの積算ドット数Ｓを算出し、その算出結果からニアエンド状態の検知方法を決定した。しかし、本発明はこれに限られない。すなわち、ＲＡＭ５２に記憶された現像装置４の駆動時間をＭとし、画像信号処理部５０がカウントする画像のドットを形成する個々の画像信号のカウント値をＶとする。そして、上記式（１）に基づいて現像装置４の単位駆動時間当たりの前記画像信号のカウント値Ｓを算出し、その算出結果から上記同様にニアエンド状態の検知方法を決定する制御することで、上記同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に本発明に係る画像形成装置Ａの第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

画像の構成するドットの１ドット当たりのトナーの消費量は、製品の置かれる環境条件（温度、湿度）やトナーの状態（吸湿状態や乾燥状態）、ユーザの製品の使用状況などにより変化する。このため、画像信号処理部５０がカウントした画像のドットを形成する個々の画像信号のカウント結果（例えば積算ドット数Ｖ）に基づいてトナーエンド状態を検知する場合、製品の置かれる環境条件などによって誤差が生じる場合がある。

そこで本実施形態に係る画像形成装置Ａは、トナーエンド状態の検知精度を向上させるため、積算ドット数Ｖだけでなく、センサ出力検知部５８の検知結果を用いてトナーエンド状態を検知する制御とした。以下、図６に示すフローチャートを用いてこの制御について説明する。なお、トナーボトル３２が新たにセットされてから、ニアエンド状態を検知するまでの制御は第１実施形態の制御（Ｓ１〜Ｓ１２）と同様のため説明を省略する。

＜トナーエンド検知手段＞
図６のフローチャートに示すステップＳ１２においてニアエンド状態を検知した後、本実施形態においては、引き続きセンサ出力検知部５８の検知結果をＣＰＵ１００が監視する。また、第１実施形態と同様に画像信号処理部５０はドット数を引き続きカウントする。

その後、ＣＰＵ１００は積算ドット数Ｖを取得する（Ｓ１３）。そして、この積算ドット数Ｖが閾値γ（第３閾値）に達したか否かを判定する（Ｓ１４）。なお、本実施形態も第１実施形態と同様に平均的なトナー消費量の画像パターンで４０００枚画像形成を行ったときに相当するドット数である６０×１０^８ｄｏｔを閾値γとした。

ここで、積算ドット数Ｖが閾値γに達していないときは未だトナーエンド状態に達していないと判断し、ＣＰＵ１００は再度積算ドット数Ｖを取得し（Ｓ１３）、その積算ドット数Ｖが閾値γに達したか否かの判定を行う（Ｓ１４）。

一方、積算ドット数Ｖが閾値γに達したとき、次にＣＰＵ１００は、センサ出力検知部５８の検知結果である１ブロック出力値の情報をＲＡＭ５２から取得する（Ｓ１５）。そして、１ブロック出力値が図７に示す閾値λ（第４閾値）に達したか否かを判定する（Ｓ１６）。ここで、本実施形態においては閾値λを１２／６３とする。また、１ブロック出力値にノイズが含まれ得ることを考慮して、１ブロック出力値１２／６３以下が２０回連続したときに１ブロック出力値が閾値λに達したものとする。

ここで、１ブロック出力値１２／６３以下が２０回連続していないときは未だトナーエンド状態に達していないと判断し、ＣＰＵ１００は再度１ブロック出力値の情報を取得して１ブロック出力値が閾値λに達したか否かを判定する（Ｓ１５、Ｓ１６）。

一方、１ブロック出力値１２／６３以下が２０回連続したときはトナーエンド状態に達したと判断し、ＣＰＵ１００はトナーエンド状態を検知して画像形成を停止させる（Ｓ１７、Ｓ１８）。また、表示部５３にそのトナーエンド状態を表示する。

なお、上記ステップＳ１６では、上記ステップＳ９において積算ドット数Ｓが小さい場合においても、トナーセンサ４０の１ブロック出力値に基づいてトナーエンド状態の判定を行っている。これは、トナーの凝集度が高いと推測される場合であっても、現像装置内のトナー量が少ないトナーエンド状態においては、トナー凝集度がトナーセンサ４０の出力精度やセンサ出力検知部５８の検知精度へ与える影響がわずかなためである。

以上の制御により、積算ドット数Ｖとセンサ出力検知部５８の検知結果からトナーエンド状態を検知することができる。従って、トナーエンド状態の検知精度を向上させることができる。

なお、本実施形態ではセンサ出力検知部５８から検知結果と画像信号処理部５０のドット数のカウント結果の双方が所定条件を満たしたときにＣＰＵ１００はトナーエンド状態を検知する制御とした。しかし、いずれか一方の条件が満たされたときにＣＰＵ１００がトナーエンド状態を検知する制御としてもよい。または、ニアエンド状態をトナーセンサ４０の出力で検知した場合にはトナーエンド状態もトナーセンサ４０の出力で検知し、ニアエンド状態を積算ドット数Ｖで検知した場合にはトナーエンド状態も積算ドット数Ｖで検知する制御としてもよい。これにより、製品の置かれる環境条件やトナーの状態などに応じて、トナーの残量検知に誤検知が生じにくい方法を選択してトナーエンド状態を検知することが可能となり、トナーエンド状態の検知精度が向上する。

なお、第１実施形態、第１変形例、第２変形例、及び第２実施形態に係る制御を組み合わせることで、ニアエンド状態やトナーエンド状態の検知精度が更に向上する。また、上記説明中の各数値は例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上記した第１実施形態、第１変形例、第２変形例、及び第２実施形態に係る画像形成装置Ａは、画像のドットを形成する個々の画像信号を積算ドット数Ｖとして逐次ＲＡＭ５２に記憶する。従って、積算ドット数Ｖからトナー残量の逐次算出し、その算出結果を％で表示部５３に表示してユーザにトナーの消費状況やトナー残量を伝える構成とすることも可能である。

また、現像装置４に収容されたトナーの凝集度は前述の通り現像装置４の駆動時間と深く関係するが、特に現像装置４内に備えられた撹拌搬送部材の回転時間や回転数と密接に関係する。このため、まず上記の現像装置４の累積駆動時間Ｍを、撹拌搬送部材の駆動時間や累積駆動時間、或いは撹拌搬送部材の回転数とする。そして、上記式（１）に基づいて撹拌搬送部材の単位駆動時間当たりの前記画像信号のカウント値などを算出し、その算出結果から上記制御と同様にニアエンド状態の検知方法を決定する制御とすることで、上記制御と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、トナーセンサとして透磁率センサを用い、現像装置４内のトナー残量によって変化する透磁率に応じた出力電圧を検知して、その検知結果などからニアエンド状態やトナーエンド状態を検知した。しかしこれに限らず、現像装置４に収容されたトナーのトナー量に応じて出力値を変化させる各種センサを用いることで、本発明と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、感光体ドラム１と現像装置４とが別々になっている構成の画像形成装置Ａを例示して説明した。しかしこれに限らず、感光体ドラム１と現像装置４とが一体で画像形成装置Ａ本体に着脱自在なプロセスカートリッジを用いる構成としてもよい。また、現像装置４が画像形成装置Ａに据え置きで交換可能なトナー収容容器を用いる構成としても本発明の効果を得ることができる。

１…感光体ドラム
２…帯電ローラ
３…レーザ装置
４…現像装置
５…転写ローラ
６…現像スリーブ
７…クリーニングブレード
８…搬送ローラ
９…給送ローラ
１０…シート積載部
１１…定着装置
１２…加熱部
１３…加圧部
１４…排出ローラ
１５…排出部
１６…レンズ
１７…ミラー
１８…回転多面鏡
３１…現像容器
３２…トナーボトル
３３…現像室
３４…撹拌室
３５…トナー補給口
３６…現像ブレード
３７…第１撹拌搬送部材
３８…第２撹拌搬送部材
３９…第３撹拌搬送部材
４０…トナーセンサ
５０…画像信号処理部
５１…ＲＯＭ
５２…ＲＡＭ
５３…表示部
５４…画像データ取込部
５５…スキャナ
５６…プリンタインターフェース
５７…モデム
５８…センサ出力検知部
５９…メインモータ
６０…メインモータ制御部
１００…ＣＰＵ
Ａ…画像形成装置

Claims

像担持体と、
記録する画像の画像信号に基づいて前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体にトナーを供給して前記像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記現像手段の駆動時間を積算する第１の積算手段と、
前記画像信号を積算する第２の積算手段と、
前記現像手段に収容されているトナーを検知するトナー検知手段と
前記現像手段のトナーが無い状態をトナーエンド状態とし、前記現像手段から前記像担持体にトナーを供給可能であり、前記現像手段が前記トナーエンド状態に近づいた状態をニアエンド状態とし、前記ニアエンド状態を報知するニアエンド報知手段と、
前記第１の積算手段から求めた値をＭ、前記第２の積算手段から求めた値をＶとし、前記ニアエンド報知手段は、前記トナー検知手段が所定の検知結果を出力したときに、Ｖ／Ｍが所定の値よりも大きい場合は前記トナー検知手段の検知結果に基づいて前記ニアエンド状態を報知し、前記Ｖ／Ｍが前記所定の値以下の場合は前記Ｖの値に基づいて前記ニアエンド状態を報知することを特徴とする画像形成装置。
前記トナーエンド状態であることを報知するトナーエンド報知手段を更に有し、
該トナーエンド報知手段は、前記ニアエンド報知手段が前記トナー検知手段の検知結果に基づいて前記ニアエンド状態を報知した場合には前記トナー検知手段の検知結果に基づいて前記トナーエンド状態を報知し、前記Ｖの値に基づいて前記ニアエンド状態を報知した場合には前記Ｖの値に基づいて前記トナーエンド状態を報知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像手段の内部でトナーを撹拌する速度は、前記現像手段の動作速度が一定の場合、形成される画像の画像信号に関わらず一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記第１の積算手段は、前記現像手段の動作速度に応じて前記Ｍの値を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
記録する画像の画像信号に応じて現像手段から供給するトナーで画像を形成する画像形成装置において、前記現像手段から像担持体にトナーを供給可能であり、前記現像手段にトナーがないトナーエンド状態に近づいた状態であるニアエンド状態を報知する報知方法であって、
前記現像手段の駆動時間を積算する第１の積算工程と、
前記画像信号を積算する第２の積算工程と、
前記現像手段に収容されたトナーを検知するトナー検知工程と、
前記第１の積算工程で求めた値をＭ、前記第２の積算工程で求めた値をＶとし、前記トナー検知工程において所定の検知結果が出力されたときに、Ｖ／Ｍが所定の値よりも大きい場合は前記トナー検知工程の検知結果に基づいて前記ニアエンド状態を報知し、前記Ｖ／Ｍが前記所定の値以下の場合は前記Ｖの値に基づいて前記ニアエンド状態を報知するニアエンド報知工程と、
を含むことを特徴とする報知方法。