JP2000181214A

JP2000181214A - トナー残量検知装置

Info

Publication number: JP2000181214A
Application number: JP10357462A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsuchiya; 孝宏土屋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで安定して作動し、検出性能に優れ
たトナー残量検知装置を提供する。【解決手段】交換可能なトナー貯蔵手段を備えたトナ
ー補給装置において、前記トナー貯蔵手段は交換後前半
において作動部の作動に応じてほぼ所定量のトナー補給
を行い、後半においてはトナー補給量が漸減する補給特
性を有していて、前記トナー補給装置の作動部の作動量
を検出するトナー補給作動検出手段と、記録される画像
信号を検出する画像信号検出手段と、前記トナー補給作
動検出手段により検出した作動量と前記画像信号検出手
段により検出した画像信号量とを対比した演算値を算出
する演算手段と、前記演算値が所定値Ａに達すると前記
トナー貯蔵手段内のトナー残量が所定残量値になったも
のと判定し、前記演算値が所定値Ｂに達すると前記トナ
ー貯蔵手段内のトナーがなくなったものと判定する残量
判定手段と、を有することを特徴とするトナー残量検知
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式の画像
形成装置において、トナー補給を促す警告表示のために
トナー・ボトル内のトナー残量を検出するトナー残量検
知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成装置、即ち
電子写真装置には通常、画像形成によって消費された分
を補給して常に適正な濃度の画像が形成されるようにト
ナー補給を行うトナー補給装置が装備されている。この
ようなトナー補給装置には、トナー・ボトル内のトナー
残量を検知するトナー残量検知装置が必要である。従来
のトナー残量検知装置としては、ピエゾ素子を用いてト
ナー残量を検知するものや、光学的にトナー残量を検知
するものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、前者はコスト高になるという欠点があり、特に
カラー画像形成装置においては、シアン、マゼンタ、イ
エロー、黒のトナー・ボトルにそれぞれ残量検知装置が
必要になって、さらにコスト高になってしまう。

【０００４】また、光学的なトナー残量検出手段は、コ
スト高になるばかりでなく、信頼性、安定性にかけると
いう、それぞれに問題があった。

【０００５】本発明の目的は、低コストで安定して作動
し、検出性能に優れたトナー残量検知装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の本発明の目的は、
トナー貯蔵手段内のトナーをトナー補給作動部の作動に
よって現像装置へトナー補給を行うデジタル画像を形成
する画像形成装置であって、前記のトナー貯蔵手段は交
換を可能とし、交換後前半において前記トナー補給作動
部の作動に応じてほぼ所定量のトナー補給を行い、後半
においてはトナー補給量が漸減する補給特性を有してい
て、前記トナー補給作動部の作動量を検出するトナー補
給作動検出手段と、記録される画像信号を検出する画像
信号検出手段と、前記トナー補給作動検出手段により検
出した作動量と前記画像信号検出手段により検出した画
像信号量とを対比した演算値を算出する演算手段と、前
記演算値が所定値Ａに達すると前記トナー貯蔵手段内の
トナー残量が所定残量値になったものと判定し、前記演
算値が所定値Ｂに達すると前記トナー貯蔵手段内のトナ
ーがなくなったものと判定する残量判定手段と、を有す
ることを特徴とするトナー残量検知装置（第１発明）に
よって達成される。

【０００７】また、交換可能とするトナー貯蔵手段内の
トナーをトナー補給作動部の作動によって現像装置へト
ナー補給を行う画像形成装置は、前記トナー貯蔵手段の
交換後の前記トナー補給作動部の作動とトナー補給との
関係は固有の補給特性を有していて、前記トナー補給作
動部の作動量を検出するトナー補給作動検出手段と、前
記トナー補給作動検出手段により検出した作動量とトナ
ー補給量との積算値を算出する積算値算出手段と、前記
積算値が所定値Ａ１に達すると前記トナー貯蔵手段内の
トナー残量が所定残量値になったものと判定し、前記積
算値が所定値Ｂ１に達すると前記トナー貯蔵手段内のト
ナーがなくなったものと判定する残量判定手段と、を有
することを特徴とするトナー残量検知装置（第２発明）
によって達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】（１）画像形成装置本発明の実施の形態の説明に先立って、トナー補給装置
を複数組搭載し、本発明のトナー残量検知装置を設けた
たカラー画像形成装置の一例であるデジタル方式のカラ
ープリンタの構成とその作用を図１の断面図によって説
明する。

【０００９】このカラープリンタは、像形成体上に順次
形成される各色トナー像を重ね合わせた後、転写部で記
録材上に１回で転写してカラー画像を形成し、定着して
記録材上にカラー画像を形成する方式のカラー画像形成
装置である。

【００１０】図１において、１０は像形成体である感光
体ドラムで、ＯＰＣ感光体（有機感光体）をドラム基体
上に塗布形成したもので、接地されて図示の時計方向に
駆動回転される。１１はスコロトロン帯電器で、一定の
電位に保持されたグリッドと高圧電源に接続されたコロ
ナ放電ワイヤからなり、感光体ドラム１０の表面を一様
な電位に帯電する。このスコロトロン帯電器１１による
帯電に先だって、感光体の履歴をなくすために発光ダイ
オード等を用いたＰＣＬ（帯電前除電器）１２による露
光を行って感光体周面の除電をしておく。

【００１１】感光体ドラム１０への一様帯電の後、像露
光器で構成された像書き込み手段１３により画像信号に
基づいた像露光が行われる。像書き込み手段１３は図示
しないレーザーダイオードと回転するポリゴンミラー１
３１，ｆθレンズ１３２，シリンドリカルレンズ１３３
を経て反射ミラー１３４により走査露光を行うものであ
る。本実施の形態では画像部に対して露光を行い、画像
部の方が非画像部より低電位になるような潜像が形成さ
れる。

【００１２】感光体ドラム１０の周囲には、イエロー
（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）等
のトナーとキャリアとから成る２成分現像剤をそれぞれ
内蔵した現像装置である現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０
Ｃ，２０Ｋから成る現像器２０が設けられている。

【００１３】先ず１色目のイエロートナーによる現像
が、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像
剤担持体である現像スリーブ２１によって行われる。現
像剤はフェライトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂
をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料
として色に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタ
ン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤は層形成
手段によって現像スリーブ２１上に１００〜６００μｍ
の現像剤層厚に規制されて現像域へと搬送される。

【００１４】現像域における現像スリーブ２１と感光体
ドラム１０との間隙は現像剤層厚よりも大きい値、例え
ば０．２〜１．０ｍｍに設定され、この間隙にＤＣバイ
アスに、ＡＣバイアスを重畳したバイアス電圧が印加さ
れる。ＤＣバイアスとしては、潜像を現像するトナーと
同極性のバイアス電圧が印加されて潜像の低電位部にト
ナーが付着して現像が行われる。即ち反転現像が行われ
る。

【００１５】１色目の顕像化が終った後、２色目のマゼ
ンタの画像形成行程に入り、再びスコロトロン帯電器１
１による一様帯電が行われ、２色目の画像データによる
潜像が像書き込み手段１３によって形成される。このと
き１色目の画像形成行程で行われたＰＣＬ１２による除
電は行わない。潜像形成後、現像器２０Ｍによるマゼン
タトナーによる現像が行われて感光体ドラム１０上にマ
ゼンタトナー像が形成される。

【００１６】３色目のシアン、４色目の黒色についても
２色目のマゼンタと同様の画像形成行程が行われ、感光
体ドラム１０上にはイエロー、マゼンタ、シアン及び黒
の４色の顕像が形成される。

【００１７】上記各現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２
０Ｋに各色トナーを補給するトナー補給装置４０は、複
数のトナー貯蔵手段であるトナーボトル３０Ｙ，３０
Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋをそれぞれ着脱可能にするボトル装
着部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋと、上記トナーボ
トル３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ内のトナーを一時
収容するトナー溜まり４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ
と、該トナー溜まり４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ内
のトナーを前記現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ
に搬送するトナー搬送部４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３
Ｋとから構成されている。

【００１８】一方、給紙カセット５０より半月ローラ５
１を介して搬出された一枚の記録材ｐは、給紙ローラ対
５２，５３を経てレジストローラ対５４近傍で一旦停止
し、転写のタイミングの整った時点でレジストローラ対
５４の回転作動により転写域へと給紙される。

【００１９】転写域においては転写のタイミングに同期
して感光体ドラム１０の周面に転写手段６０が圧接さ
れ、給紙された記録材ｐを挟着して多色像が一括して転
写される。

【００２０】次いで、記録材ｐは分離手段６１によって
除電され、感光体ドラム１０の周面より分離して定着装
置７０に搬送され、熱ローラ（上ローラ）７１と圧着ロ
ーラ（下ローラ）７２の加熱，加圧によってトナーを溶
着したのち、排紙ローラ８１，８２を経て装置外部の排
紙トレイ８３上に排出される。なお、前記の転写手段６
０は記録材ｐの通過後感光体ドラム１０の周面より退避
離間して、次なるトナー像の形成に備える。

【００２１】一方、転写分離位置を通過した感光体ドラ
ム１０は、除電器１４により除電を受けた後、クリーニ
ング装置１５のブレード１５１の圧接により残留トナー
を除去、清掃され、再び前記ＰＣＬ１２による除電とス
コロトロン帯電器１１による帯電を受けて次なる画像形
成のプロセスに入る。なお、前記のブレード１５１は感
光体面のクリーニング後、直ちに移動して感光体ドラム
１０の周面より退避する。ブレード１５１によってクリ
ーニング装置１５内に掻き落された廃棄トナーは、スク
リュー１５２により排出されたのち、図示しない廃トナ
ー回収容器内へ貯留される。

【００２２】（２）トナー補給装置図２は、トナーボトル３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ
と、トナー溜まり４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋと、
現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの一部を示す斜
視図である。収納容器装着部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，
４１Ｋは、それぞれ４種のトナーボトル３０Ｙ，３０
Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋをほぼ同一平面上に平行設置し、着
脱可能にする。前記現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２
０Ｋ内のトナーの量が減少した際に、前記トナーボトル
３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ内の各トナーを制御し
た割合で補給するように構成されている。これらのトナ
ーボトル３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、ほぼ同じ
構成をなすから、以下、これらのトナーボトル３０Ｙ，
３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋを代表してトナーボトル３０と
称して説明する。

【００２３】トナーボトル３０は図３に示すように、円
筒状をなしており、円筒の部分には３１で示すように円
筒部内周面に突出した螺旋状の突起が形成されている。
この突起３１は後に説明するように、トナーボトル３０
の回転によって、収容されているトナーＴを容器底部、
即ち図３における右上部から容器口部、即ち右下部にト
ナーを移動させる。トナーボトル３０の口部には、着脱
可能な固形蓋３２及び円筒軸方向に伸縮可能な伸縮蓋３
３が設けられる。

【００２４】図４はトナーボトル３０をトナー補給装置
に装着した状態を示している。トナーボトル３０の装着
は、その固形蓋３２の外周に設けられたネジを画像形成
装置本体の容器受け部材４４に螺入することによって行
われる。この装着状態では、トナーボトル３０の伸縮蓋
３３は装置本体の容器受け部材４４に設けた壁部４２１
に突き当たって、図示のように圧縮されて、固形蓋３２
の一部を形成する先端蓋３２７との間にトナーの通過を
可能にする開口が形成される。なお、図３に示すよう
に、トナーボトル３０が画像形成装置に装着されない状
態では、伸縮蓋３３はそれ自身の弾力で先端蓋３２７に
密着しており、トナーボトル３０からトナーが流出する
ことはない。

【００２５】次に、トナー補給機構を説明する。

【００２６】トナーボトル３０内のトナーＴはトナーボ
トル３０の回転によって、突起３１の送り作用によりト
ナーボトル３０の円筒部の底に沿って図右から左に向か
って移動する。トナーボトル３０の口部、即ち右端部に
おいて、トナーＴは固形蓋３２に設けた掻き出し部材３
２１及び３２２によって掻き出される。掻き出されたト
ナーＴは搬送斜面３２３，３２４上を滑り降りて、搬送
スクリュー４３上に落下し、搬送スクリュー４３で搬送
されて、開口５０から現像器（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ
又は２０Ｋ、以下これらを代表して２０と称する）に補
給される。即ち、図５に示すように、トナーＴはトナー
ボトル３０→掻き出し部材３２１，３２２→搬送斜面３
２３，３２４→搬送スクリュー４３→開口５０、という
経路を経て現像器２０に補給される。

【００２７】図４の４５は搬送スクリュー４３の回転数
を計測するための信号発生部材４５ａとセンサ４５ｂか
らなるエンコーダである。搬送スクリュー４３とトナー
ボトル３０は同一モータで駆動しているのでどちらの回
転数を検出対象としても同じであるから、搬送スクリュ
ー４３の回転をエンコーダ４５により検出して回転数と
して制御に用いる。

【００２８】掻き出し部材３２１，３２２の掻き出し作
用を説明する。

【００２９】トナーボトル３０からのトナーの掻き出し
を行う部材は固形蓋３２に設けられている。

【００３０】図６は伸縮蓋３３を取り外した固形蓋３２
の正面図であり、円筒状の蓋基体に設けた掻き出し部材
３２１，３２２、搬送斜面３２３，３２４及び先端蓋３
２７で構成される。

【００３１】図６に示すように、掻き出し部材３２１，
３２２は互いに反対向きに傾斜した斜面を有する。図６
と図６から固定蓋３２をＡで示す回転方向に９０゜回転
した図９とに示すように、搬送斜面３２３，３２４は掻
き出し部材３２１，３２２の斜面に対して固形蓋３２の
回転方向Ａに関して９０゜位相がずれて設けられる。図
６，９において、白矢印は斜面の傾斜の向きを示してお
り、矢印の向きは紙面に直角な方向に下る向きを示して
いる。掻き出し部材３２１，３２２と搬送斜面３２３，
３２４の間には図示しないが、トナーが通過する開口が
形成されている。

【００３２】図７は図６に示した固形蓋３２の右側面図
である。図７に示すように、固形蓋３２には、トナーボ
トル３０の回転軸を中心に左右対称に掻き出し部材３２
１，３２２が設けられ、これら斜面は図７に示すように
互いに逆の向きに傾斜した２分された斜面である（図７
における白矢印は掻き出し部材の傾斜の向きを示してお
り、矢印の向きが傾斜の下る向きである）。図６のイ−
イ線に沿った断面図である図８に示すように、掻き出し
部材３２１はその斜面とともに、側壁３２１ａ、円周方
向に伸びた円弧状羽３２１ｂ及び中心壁３２１ｄによっ
て、トナーを保持するトナー保持空間Ｅ１を形成する。
同様に、掻き出し部材３２２はそれ自身の斜面、側壁３
２２ａ、円弧状羽３２２ｂ、及び中心壁３２２ｄにより
トナー保持空間Ｅ２を形成する。トナーボトル３０の回
転時に、固形蓋３２は矢印Ａで示すように回転して、ト
ナーＴは図８に示すように、円弧状羽３２２ｂにより掬
い上げられトナー保持空間Ｅ２に保持され搬送される。

【００３３】掻き出し部材３２１，３２２により掻き出
されたトナーＴの搬送スクリュー４３への搬送作用を説
明する。

【００３４】図９は固形蓋３２が図６に示す状態から９
０゜回転した状態を示す。図６と図９から明らかなよう
に、掻き出し部材３２１，３２２に対して搬送斜面３２
３，３２４は９０゜位相を違えて設けられている。そし
て搬送斜面３２３と３２４互いに逆向きに傾斜してい
る。

【００３５】トナーボトル３０の固形蓋３２を受け入れ
る受け部材４４は画像形成装置本体に回転自在に設けら
れており、歯車４７に固定されている。図示しないモー
タによって、歯車４７を駆動することにより受け部材４
４及びトナーボトル３０が矢印Ａで示すように回転し、
固形蓋３２も同様に回転する。

【００３６】この回転によって、掻き出し部材３２１の
円弧状羽３２１ａにより掬い上げられ、保持空間Ｅ１に
保持されたトナーＴは掻き出し部材３２１が図４に示す
ように、左下がりの斜面になる回転位置で、斜面を落下
して、搬送斜面３２３上に落下する。同様に、掻き出し
部材３２２により掻き出されたトナーＴは搬送斜面３２
４上に落下する。

【００３７】搬送斜面３２３は、掻き出し部材３２１に
対して、９０゜遅れた位相で図９に示すように、左下が
りの斜面となるように形成されており、掻き出し部材３
２１から落下したトナーＴを受けて、搬送スクリュー４
３上に搬送する。搬送斜面３２４も同様に、掻き出し部
材３２２から落下したトナーＴを受けて搬送スクリュー
４３上に搬送する。

【００３８】以上説明したように、トナーＴはトナーボ
トル３０から搬送スクリュー４３に至る移動経路を図４
の矢印Ｂで示すように移動する。

【００３９】搬送スクリュー４３は図示しないモータに
よりトナーボトル３０と共に駆動される歯車４３１によ
り回転駆動されてトナーＴを図４の左から右に向けて搬
送し、現像器２０への補給部である開口５０に搬送す
る。現像器２０には、例えば、現像剤の透磁率から現像
剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出装置が装備さ
れており、このトナー濃度検出装置からの信号により、
トナーボトル３０、固形蓋３２及び搬送スクリュー４３
が回転してトナー補給が行われる。掻き出し部材３２１
と掻き出し部材３２２はその掻き出し能力に違いがある
ように構成される。

【００４０】図８に示すように、掻き出し部材３２１に
は、先端羽３２１ｅが円弧状羽３２１ｂの先端に設けら
れている。これに対して、掻き出し部材３２２の円弧状
羽３２２ｂの先端には先端羽がない。掻き出し部材３２
１と固形蓋３２の内周面間の間隔は、先端羽３２１ｅを
設けることによって掻き出し部材３２２と固形蓋３２の
内周面間の間隔によりも狭く形成される。従って、掻き
出し部材３２１は掻き出し部材３２２よりも、トナーボ
トル３０内のトナー残量が少なくなるまでトナーを掬い
上げることができる。即ち掻き出し部材３２１と掻き出
し部材３２２にはその掻き出し能力において差異がある
ように構成されている。

【００４１】このような掻き出し部材３２１と３２２の
構成によって、トナーボトル３０内のトナー残量が少な
くなると、搬送量或いは搬送割合が急激に低下するので
はなく、緩やかに減少する。

【００４２】（実施の形態１）図１０は図４に示したト
ナー補給装置４０の搬送スクリュー４３の回転数の積算
値である総スクリュー回転数に対するトナー補給量の変
化を示す。同図において、総スクリュー回転数がＮ₀(２
００)まではほぼ一定なトナー補給量を示す安定領域で
あるが、その後はトナー補給量が減少する。しかし、図
４に示したトナー補給装置では、トナーボトル３０内の
トナー残量が少なくなった場合、トナー補給量或いはト
ナー補給割合はゆるやかに減少してゆく。

【００４３】トナー残量検知装置図１１は、図４に示す
トナー補給装置に使用されるトナー残量検知装置を示す
ブロック図である。トナー補給作動検知手段９１は、現
像器２０へのトナー補給を行うトナー補給装置４０の作
動を検出する作動検知手段である。現像器２０が２成分
現像剤を使用する現像器である場合には、現像剤中のト
ナー濃度検出装置が現像器２０内の現像剤濃度が下がっ
たことを検知した信号に基づいてトナー補給動作を行
う。現像器２０が１成分現像剤を使用するものであると
きは、現像器２０内の現像剤の量が不足したことを示す
信号に基づいて補給動作を行う。本実施形態では、トナ
ーボトル３０及び搬送スクリュー４３の回転によってト
ナーの補給を行う。そして、作動検知手段は上記のトナ
ー補給装置４０のトナー補給動作を検出するもので、本
実施形態では前記トナーボトル３０と搬送スクリュー４
３は同一モータの駆動により回転されるので、搬送スク
リュー４３の回転数を検出することによりトナー補給動
作量を検出できる。具体的には、搬送スクリュー４３の
駆動ギヤ４３１にエンコーダの信号発生部材４５ａを設
け、搬送スクリュー４３の回転をセンサ４５ｂで検出す
る。警告表示部９４は装置本体の操作部に設けられてい
て、トナーボトル３０内のトナーの残量が少なくなった
こと示す警告や、あるいはトナー残量減少や、トナーボ
トル３０の交換時期になったこと示す警告表示部であ
る。

【００４４】本発明が使用される画像形成装置は、画像
信号に従って、画像記録を行う画像記録装置で、画像信
号は原稿画像を読み取り、処理することによって得られ
た画像信号、入力作業によって作られた画像信号、或い
は、送信されたデータから作られた画像信号等である。
画像信号検出手段９２は画像信号の有無を検出する画像
信号読み取り部で、画像記録装置の記録部への画像信号
に対応して、トナー残量検知制御部９０への入力信号を
発生する回路である。具体的には、記録部への画像信号
を一定周波数のクロックでサンプリングするサンプリン
グ回路が使用される。

【００４５】また後に説明するように本実施の形態では
画像信号の量が積算されるが、画像信号読み取り部は画
像データを担持するパルスに対応した信号を出力するも
のでよい。画像信号が２値信号である場合には、画像信
号をカウントするカウンタでよい。

【００４６】トナー残量検知制御部９０は、トナー残量
検知プログラムを記憶したＲＯＭ９３より読み出したプ
ログラムに従ってトナー補給作動検出手段９１及び画像
信号検出手段９２からの信号のそれぞれを積算するとと
もに、それぞれの積算値を対比する演算手段を有する。
以下に、この積算及び対比について、図１２に基づいて
説明する。

【００４７】本発明者の実験によって、トナーＴの消費
量は印字ドット数に比例し、トナー補給装置４０の作動
部の総スクリュー回転数は総補給時間数と一定の関係に
あることが得られた。

【００４８】図１２において、横軸は画像信号の積算数
である累積印字ドット数、縦軸はトナー補給装置４０の
作動量の累積値である累積トナーボトル回転数。画像信
号の積算値は画像信号の量である。作動量は具体的には
搬送スクリュー４３の回転数積算値であり以後積算ボト
ル回転数ということにする。図１０に示した安定領域で
は画像信号量とトナー補給手段の作動量は比例関係、即
ち、直線関係にある。即ち、トナー消費量は画像信号の
積算値に比例し、トナー補給手段の作動量（積算ボトル
回転数）はトナー消費量に比例する。図１２の曲線Ｇの
直線部分はこのような比例関係を示している。ところ
が、トナーボトル３０内のトナー量が少なくなって、ト
ナー補給手段のトナー搬送効率が低下して図１０の安定
領域を超えたｅ点を過ぎると、この比例関係は崩れてく
る。その結果、線Ｇの右端部のＲのように、対応関係は
直線ではなく曲線を示すようになる（ｅ点の累積ボトル
回転数をＮ₀とする）。

【００４９】本実施の形態は、画像信号の積算値とトナ
ー補給手段の作動量のこのような関係に着目して構成さ
れたもので、両者の関係が直線から外れたときにトナー
貯蔵手段であるトナーボトル３０内のトナー量が不足し
ていると判断する判断システムを作って、トナーボトル
３０内のトナー量が減少したことを警告し、またトナー
ボトル３０の交換を指示しトナー補給が確実に行えるよ
うにした。

【００５０】次に、図１３のフローチャートによって、
トナー補給判断システムの一例の作動を説明する。

【００５１】ステップＳ₁でトナー補給手段の作動量で
ある搬送スクリュー４３の回転数（ボトル回転数）の積
算を行う。この積算はトナーボトル３０の交換が行われ
て、トナーボトル３０内のトナーが満杯、即ち、初期状
態になった時点からの積算である。ステップＳ₂で上記
の積算ボトル回転数ＮがＮ₀に達したかどうかを判断
し、ＮがＮ₀を超えると今までの積算値の比であるαの
演算処理を行う（Ｓ₃）。このαの算出はトナーボトル
３０内のトナー残量が十分な量である状態におけるトナ
ー補給作動量と画像信号量の比（α＝累積ボトル回転数
／累積印字ドット数）を見る計算である。即ち、ステッ
プＳ₃までのプロセスは図１２における線Ｇの直線部分
の傾斜を見るプロセスである。

【００５２】次にステップＳ₄において例えばトナーボ
トル３０の１０回転毎にＣの演算を行う。ここでＣはＣ
＝［（Ｎ＋１０）−α×累積ドット数］であり、上記累
積ボトル回転数Ｎの直線部分からのはずれた量を計算す
る。ステップＳ₄において、トナー補給作動量に相当す
るＮは初期化される。ステップＳ₅においてＣが所定値
Ａより大となったかどうかが判断されＣ＜Ａであれば、
再び１０回転毎にＣが計算されＣ＞Ａとなったらステッ
プＳ₆に進み、警告表示部９４にトナー残量が少なくな
ったことを表示する。所定値Ａは例えばトナー残量が２
０％になった時に相当する値が選定される。ステップＳ
₇において、再びトナーボトル３０の１０回転毎にＣの
演算を行い、Ｎを初期化する。ステップＳ₈においてＣ
が所定値Ｂを超えたかどうかが判断され、Ｃ＜Ｂの間は
再びステップＳ₇の計算が繰り返し行われる。Ｃ＞Ｂと
なると警告表示部９４にトナー補給信号（トナーボトル
の交換要請）が出力される（Ｓ₉）。

【００５３】このトナー補給信号によって、トナー補給
の警告表示部９４の（警告手段）が作動し、操作者にト
ナー補給を警告する。トナー補給警告の形態としては、
単に１回の信号でトナー補給の警告を出すもの、上記の
ようにトナー残量が所定量ａに達すると初期警告として
先ず、トナー残量が少ないことを警告し、次の所定量ｂ
に達した段階でトナー補給警告とともに、画像形成装置
の作動を禁止するもの、或いは、初期警告で予備警告を
行い、これに次いで、トナー補給警告とともに一定枚数
のプリントのみを可能にしてそれを超えるプリントを禁
止するもの等、画像形成装置の用途に適したトナー補給
警告をするように設計される。

【００５４】なお、前記トナーボトル３０、搬送スクリ
ュー４３の駆動にステッピングモータを用いると、その
駆動パルスを計測・積算することによってトナー補給手
段の作動量の積算値を、簡単な構成により知ることがで
きる。

【００５５】現像装置の現像性能は常に一定ではない。
特に、２成分現像方式の場合、現像剤の疲労によって、
現像剤中のトナー濃度と現像濃度（画像濃度）との関係
が変化する。従って、ある場合には画像信号量に対する
トナー補給手段の作動量を大きくして現像器内の現像剤
のトナー濃度を高めて所望の画像濃度を得ることにな
る。このような場合には上記の比、αは変化することに
なる。従って、このような場合には、図１３における積
算或いは比率計算を行うステップにおいて、補正が行わ
れる。この補正によって、トナー貯蔵手段内のトナー残
量は正確に計測される。

【００５６】なお、図示してはいないが、新しいトナー
ボトル３０が装着されて、新トナーの補給が行われた場
合には、この新トナーの補給の信号を受けて、記憶部内
に記憶されている作動量、画像信号量、及び比（α）は
キャンセルされ、初期化される。また、装置の故障等に
よって、トナー補給手段の作動量と画像信号量の関係が
異常値を示す場合の対策として、制御部は異常検出手段
を備えている。

【００５７】図１１に示し、上に説明したトナー残量検
知装置はトナー補給割合に変化が出たことからトナー残
量が少なくなったことを検知している。このようなトナ
ー残量検知装置を備えたトナー補給装置においては、図
１４における曲線Ｌ２のように、急激にトナー補給量が
減少すると、トナー残量が少なくなったことを示す信号
（トナー補給信号）が出て間もなく、トナーの補給はゼ
ロになってしまう。

【００５８】使い易さ等の実用的な観点から、このよう
な作動は望ましいものではなく、トナー補給信号が出て
からもなお、しばらくはトナー補給が続行され、画像を
形成することができることが望ましい。

【００５９】また、図１４における曲線Ｌ２のようなト
ナー補給特性では、トナー残量検知装置が作動した時点
におけるトナー残量がバラツク、即ちトナー残量検知装
置の作動が不安定になるが、曲線Ｌ１で示したトナー補
給特性のトナー補給装置を採用することによって、本実
施形態のトナー残量検知装置の作動は安定化する。

【００６０】(実施の形態２)図１５は、第２の発明であ
る請求項８による他のトナー残量検知装置のブロック図
である。図１５は、図１１に示したブロック図の画像信
号検出手段９２を除いたものと同一で図１１の符号にａ
を付して示す。

【００６１】トナー補給装置４０の多数について実験し
た結果、図４に示したトナー補給装置４０のトナー補給
特性である毎秒当たりのトナー補給量（ｇ／ｓ）と補給
時間Ｔ（ｓｅｃ）との関係について図１６に示すような
グラフが得られた。

【００６２】点線で示すグラフは、補給時間を０〜２０
０ｓｅｃ，２０１〜３００ｓｅｃ，３０１〜４００ｓｅ
ｃに区分した場合の各区間のトナー補給量の平均（０．
３４ｇ，０．２６ｇ，０．１２ｇ）を示すものである。

【００６３】従って、各区間での積算補給量ｍは、０〜２００ｓｅｃの区間では、ｍ＝０．３４ｇ×Ｔ…
（０＜Ｔ＜２００）２０１〜３００ｓｅｃの区間では、ｍ＝０．３４ｇ×２００＋０．２６ｇ×（Ｔ−２００）
…（２００＜Ｔ＜３００）３０１〜４００ｓｅｃの区間では、ｍ＝０．３４ｇ×２００＋０．２６ｇ×（３００−２０
０）＋０．１２ｇ×（Ｔ−３００）…（３００＜Ｔ＜４
００）とする計算を用いることができる。これにより補給時間
Ｔにより得られる積算補給量ｍを算出する。該補給時間
Ｔはトナー補給装置４０の作動時間であり、トナー補給
作動検知手段９１ａによって得られる作動時間の積算値
が用いられる。

【００６４】トナー残量検知制御部９０ａは上記トナー
の積算補給量ｍを算出し、新交換トナーボトル３０内の
トナー総量Ｍから減算しこれを警告表示部９４ａに図１
７に示すバーグラフによってトナー残量表示を行う。ま
た、トナー残量が所定値Ａ１以下になるとトナー残量が
少なくなったことの警告を表示し、トナー残量が所定値
Ｂ１に達すると警告表示部９４ａにトナー補給信号が出
力される。このトナー補給信号によって、トナー補給の
警告表示部９４ａの（警告手段）が作動し、操作者にト
ナー補給（トナーボトルの交換）を警告する。この警告
表示に関しては実施の形態１に説明した方法と同一の方
法が行われる。

【００６５】前記何れの実施形態においても、搬送スク
リュー４３によるトナー補給量は搬送されるトナーの体
積が一定になるよう搬送されるので、トナーの「かさ密
度」に応じて搬送される重量ｇが変化する。トナー生産
上の条件のバラツキによって「かさ密度」は数％バラツ
クことがあるので、そのバラツキを補正するためにトナ
ーボトル３０に充填するトナー重量ｇを変更する。具体
的には、「かさ密度」が１％増加したら、充填量を１％
増加させるという目安で残量制御の補正を行う。

【００６６】「かさ密度」の測定方法は、円柱状の筒に
トナーを上方から一定の割合（０．５ｇ／ｓｅｃ等）で
落下させてトナーを充填した後に一定時間（６０ｓｅｃ
等）放置させ静的に安定した状態での筒内のトナーの
「かさ密度」を測定した。

【００６７】なお、トナーボトル３０からのトナー補給
の減少が急激に起きると、検知性能が不安定になるの
で、トナーボトル３０の掻き出し部材３２１，３２２を
前記説明したようにトナー搬送量の変化が急激に起こら
ないようにすることが好ましい。

【００６８】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明はこの実施の形態に限られるものではなく、種々の
変形が可能である。例えば、掻き出し手段として回転に
よりトナーを掻き出し、搬送するスクリューを用いるこ
ともできるし、トナー貯蔵手段をトナーボトルで構成す
るのではなく、画像形成装置本体内に設けることもでき
る。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の検知方式
によれば、ピエゾ素子や光学検知などに比較してコスト
上有利であり、かつセンサ上の汚れの懸念がなく安定し
て作動し、検出性能に優れたトナー残量検知装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトナー残量検知装置が使用される画像
形成装置の１例を示す図である。

【図２】図１に示す画像形成装置の現像器及びトナー補
給装置を示す図である。

【図３】図１に示す画像形成装置に使用されるトナーボ
トルの斜視図である。

【図４】図１に示す画像形成装置のトナー補給装置の正
面図である（部分的に断面を示す）。

【図５】図４に示したトナー補給装置におけるトナーの
移動経路を示す図である。

【図６】図４に示したトナー補給装置のトナーボトルの
固形蓋の正面図である。

【図７】図６に示した固形蓋の右側面図である。

【図８】図６におけるイ−イ線に沿った断面図である。

【図９】図６に示した固形蓋を図６から９０゜回転させ
た状態を示す図である。

【図１０】トナー補給装置のトナー補給量の経時変化を
示す図である。

【図１１】第１発明のトナー残量検知装置のブロック図
である。

【図１２】図１１のトナー残量検知装置のトナー残量検
出を説明するグラフである。

【図１３】第１発明のトナー残量検知のフローチャート
である。

【図１４】トナー補給装置の２種類の補給特性を示すグ
ラフである。

【図１５】第２発明のトナー残量検知装置のブロック図
である。

【図１６】第２発明のトナー補給装置のトナー補給特性
を示すグラフである。

【図１７】第２発明のトナー補給装置のトナー残量表示
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１帯電器１３像書き込み手段２０現像器（現像装置）３０トナーボトル（トナー貯蔵手段）４０トナー補給装置４２ホッパー（トナー溜まり）４３搬送スクリュー（トナー搬送部）４５エンコーダ９０，９０ａトナー残量検知制御部９１，９１ａトナー補給作動検知手段９２画像信号検出手段９３，９３ａＲＯＭ９４，９４ａ警告表示部ｐ記録材Ｔトナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー貯蔵手段内のトナーをトナー補給
作動部の作動によって現像装置へトナー補給を行うデジ
タル画像を形成する画像形成装置であって、前記のトナ
ー貯蔵手段は交換を可能とし、交換後前半において前記
トナー補給作動部の作動に応じてほぼ所定量のトナー補
給を行い、後半においてはトナー補給量が漸減する補給
特性を有していて、前記トナー補給作動部の作動量を検出するトナー補給作
動検出手段と、記録される画像信号を検出する画像信号検出手段と、前記トナー補給作動検出手段により検出した作動量と前
記画像信号検出手段により検出した画像信号量とを対比
した演算値を算出する演算手段と、前記演算値が所定値Ａに達すると前記トナー貯蔵手段内
のトナー残量が所定残量値になったものと判定し、前記
演算値が所定値Ｂに達すると前記トナー貯蔵手段内のト
ナーがなくなったものと判定する残量判定手段と、を有することを特徴とするトナー残量検知装置。
【請求項２】前記演算値が所定値Ａに達して前記トナ
ー貯蔵手段内のトナー残量が所定残量値になったものと
判定すると、トナー残量水準を表示する表示手段を有す
ることを特徴とする請求項１記載のトナー残量検知装
置。
【請求項３】前記演算値が所定値Ａに達して前記トナ
ー貯蔵手段内のトナー残量が所定残量値になったものと
判定すると、トナー残量が少なくなったことを表示する
表示手段を有することを特徴とする請求項１記載のトナ
ー残量検知装置。
【請求項４】前記演算値が所定値Ｂに達して前記トナ
ー貯蔵手段内のトナーがなくなったものと判定すると、
前記トナー貯蔵手段の交換をするよう表示する表示手段
を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記
載のトナー残量検知装置。
【請求項５】前記トナー補給作動検出手段は、前記ト
ナー補給作動部にエンコーダを設けてその回転数により
作動量を検出することを特徴とする請求項１〜４の何れ
か１項記載のトナー残量検知装置。
【請求項６】前記トナー補給作動検出手段は、前記ト
ナー補給作動部の作動量制御手段の制御信号を利用する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のトナ
ー残量検知装置。
【請求項７】前記作動検出手段は、前記トナー補給作
動部の作動速度と作動時間により作動量を検出すること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載のトナー残
量検知装置。
【請求項８】交換可能とするトナー貯蔵手段内のトナ
ーをトナー補給作動部の作動によって現像装置へトナー
補給を行う画像形成装置は、前記トナー貯蔵手段の交換
後の前記トナー補給作動部の作動とトナー補給との関係
は固有の補給特性を有していて、前記トナー補給作動部の作動量を検出するトナー補給作
動検出手段と、前記トナー補給作動検出手段により検出した作動量とト
ナー補給量との積算値を算出する積算値算出手段と、前記積算値が所定値Ａ１に達すると前記トナー貯蔵手段
内のトナー残量が所定残量値になったものと判定し、前
記積算値が所定値Ｂ１に達すると前記トナー貯蔵手段内
のトナーがなくなったものと判定する残量判定手段と、を有することを特徴とするトナー残量検知装置。
【請求項９】前記積算値に対応する値に応じて、少な
くとも１つ以上のトナー残量水準量を表示する表示手段
を有することを特徴とする請求項８記載のトナー残量検
知装置。
【請求項１０】前記積算値が所定値Ａ１に達して前記
トナー貯蔵手段内のトナー残量が所定残量値になったも
のと判定すると、トナー残量が少なくなったことを表示
する表示手段を有することを特徴とする請求項８記載の
トナー残量検知装置。
【請求項１１】前記積算値が所定値Ｂ１に達して前記
トナー貯蔵手段内のトナーがなくなったものと判定する
と、前記トナー貯蔵手段の交換をするよう表示する表示
手段を有することを特徴とする請求項８〜１０の何れか
１項記載のトナー残量検知装置。
【請求項１２】前記トナー補給作動検出手段は、前記
トナー補給作動部の回転数により作動量を検出すること
を特徴とする請求項８〜１１の何れか１項記載のトナー
残量検知装置。
【請求項１３】前記トナー補給作動検出手段は、前記
トナー補給作動部の作動量制御手段の制御信号を利用す
ることを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項記載の
トナー残量検知装置。
【請求項１４】前記トナー補給作動検出手段は、前記
トナー補給作動部の作動速度と作動時間により作動量を
検出することを特徴とする請求項８〜１３の何れか１項
記載のトナー残量検知装置。