JP5625367B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、現像器にトナーを一度に供給するトナーカートリッジを有する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、主構成要素として、感光体と、露光器と、現像器と、転写器と、定着器とを有している。現像器がトナーを感光体ドラムに供給すれば、トナーは、感光体ドラムの表面に露光器によって形成された静電潜像に吸着させられ、その結果、静電潜像がトナー顕像として現像される。以後、転写器がトナー顕像を用紙上に転写して、さらに定着器が加熱・加圧によってトナー顕像を用紙上に定着させる。

現像器内のトナー残量は、保守管理のための重要な情報である。そこで、現像器内にトナー濃度センサを設けて、現像器内のトナー濃度を検出する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。トナー濃度センサは、出力が閾値を所定回数連続して下回ると、現像器内のトナーが空状態になったことを検出する。この画像形成装置では、トナーは、トナー補給動作ごとにトナーボトルから現像器に補給される。
一方、トナーユニット内のトナー全量を現像器に一度に補給するタイプの画像形成装置も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００５−１８１５９７号公報 特開２００７−１５５８６２号公報

特許文献２に記載の画像形成装置では、トナーがある程度は現像器内に残っている状態で、トナー補給が行われる。その理由は、トナーが完全に無くなった状態で現像器が駆動されると、ローラおよび他の部材が劣化しやすくなるからである。

本発明の課題は、画像形成装置において、現像器内のトナーを有効利用することにある。

本発明に係る画像形成装置は、現像器と、アジテータと、トナーカートリッジと、トナーセンサと、信号処理部と、カウンタと、検出部とを備えている。現像器は、少なくとも対向部分が透明部材で形成され、内部において対向間隙が形成されるように内側に向けて形成される２つの凹部を有する。アジテータは、現像器の内部に収納されているトナーを攪拌するために対向間隙を通過するように移動する。トナーカートリッジは、現像器にトナーを一度に補給する。トナーセンサは、２つの凹部にそれぞれ収まる発光部と受光部を有する光電センサであり、発光部から発せられ対向間隙を通過する光を受光部よって受光し、アジテータによるトナー攪拌により透光状態と遮光状態とを繰り返す。信号処理部は、トナーセンサからの出力信号を処理して比較データを作成し、次に比較データを所定の閾値と比較し、次に比較データが閾値を超えていれば警報を出す。カウンタは、現像器へのトナー補給回数をカウントする。検出部は、現像器が新品であることを検出する。信号処理部は、カウンタのカウント数が増えるにつれて、閾値を警報が出にくい側に変化させ、検出部により現像器が新品と判断されたとき、カウンタをリセットする。
従来の技術では、トナーユニット内のトナー全量を現像器に一度に補給するタイプの画像形成装置において、現像器内のトナー残量がトナーカートリッジの交換のたびに増えていく。したがって、従来であればトナーカートリッジの交換回数が増えるにつれて、トナーカートリッジの交換時に現像器内に残るトナー残量が増えてしまう。なお、この問題点は、発明者が従来技術の課題として新たに発見したものである
本発明に係る装置では、トナーカートリッジの交換が増えるにつれて、信号処理部が比較データと比較される閾値が警報を出しにくい側に変化させる。したがって、現像器内のトナー残量がトナーカートリッジの交換のたびに増えていくことが生じにくくなり、その結果、現像器内のトナーが有効に利用される。

現像器はアジテータを有しており、トナーセンサは光電センサであり、アジテータによるトナー撹拌により光電センサは透光状態と遮光状態を繰り返している。信号処理部は、光電センサの遮光時間または遮光時間の割合を比較データとして計測する。信号処理部は、カウンタのカウント数が増えるにつれて、閾値を小さくしてもよい。
この装置では、光電センサの遮光時間または遮光時間の割合が閾値より小さくなると、信号処理部は警報を発する。そして、信号処理部はトナーカートリッジが交換されるたびに閾値を小さくするので、現像器内のトナー残量がトナーカートリッジの交換のたびに増えていくことが生じにくくなり、その結果、現像器内のトナーが有効に利用される。

カウンタは、信号処理部が警報を出すたびにカウントアップされてもよい。
この装置では、トナーカートリッジが交換されたときには、カウンタがすでにカウントアップされている。

本発明に係る画像形成装置では、現像器内のトナー残量がトナーカートリッジの交換のたびに増えていくことが生じにくくなり、その結果、現像器内のトナーが有効利用される。

本発明の画像形成装置の構成例を示すブロック図。 本発明の画像形成装置の光電センサと、光電センサが装着される部位近辺の現像器を破断して示す模式図。 本発明の画像形成装置の現像器内のトナー残量がほぼ１００％である場合の動作状態を示すタイムチャート。 本発明の画像形成装置の現像器内のトナー残量が１００％ではないが、十分である場合の動作状態を示すタイムチャート。 本発明の画像形成装置の現像器内のトナー残量がある程度減少している場合の動作状態を示すタイムチャート。 本発明の画像形成装置の現像器内のトナー残量が０％近くになっている場合の動作状態を示すタイムチャート。 本発明の画像形成装置の現像器が装着されていない場合の動作状態を示すタイムチャート。 トナー残量とセンサ出力の関係を示すグラフ。 第１実施例におけるトナーエンプティ検出およびトナー補給制御を示すフローチャート。 第２実施例におけるトナーエンプティ検出およびトナー補給制御を示すフローチャート。

（１）画像形成装置
図１を用いて、画像形成装置について説明する。図１は本発明の画像形成装置の構成例を示すブロック図である。

画像形成装置は、この実施形態では、ファクシミリ装置の一部を構成している。図１において、ファクシミリ装置は、互いに接続された、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３とを有している。ＣＰＵ１は、ファクシミリ装置の制御部として機能する中央処理装置である。ＲＯＭ２は、ファクシミリ装置全体の動作を制御するためのプログラム等を予め記憶している。ＲＡＭ３は、ＣＰＵ１による制御に必要なデータおよび制御動作時に一時記憶が必要なデータを記憶するための記憶手段として機能する。

また、ＣＰＵ１には、ＮＣＵ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４と、モデム５とが接続されている。ＮＣＵ４は、ＣＰＵ１により制御されて、一般公衆回線Ｌとこのファクシミリ装置との接続を制御すると共に、通話相手の電話番号に応じたダイヤルパルスを送出する機能および着信を検出する機能を有している。モデム５は、送信データの送信および受信データの復調、つまり、デジタル信号である送信データをアナログの音声信号に変調してＮＣＵ４を介して回線Ｌへ送出し、また逆に回線ＬからＮＣＵ４を介して受信したアナログの音声信号をデジタル信号に復調する。

ＣＰＵ１には、さらに、読取部６、画像メモリ７、コーデック８、記録部９、操作部１０、表示部１１が接続されている。読取部６は、例えばＣＣＤイメージセンサといったスキャナにより原稿画像の読み取りを行う。画像メモリ７は、読取部６が読み取った画像データを記憶し、また外部から回線Ｌおよびモデム５を介して受信した画像データを記憶する。コーデック８は、送信すべき画像データを符号化し、また受信した画像データを復号する。記録部９は、詳細は後述するが、本発明の画像形成装置の一例であって、受信画像データまたは読取部６が読み取った画像データを用紙上に印字する。

操作部１０は、電話番号等の数字を入力するためのテンキー、ワンタッチキー、短縮キー、種々の動作を指示するための操作キーで構成されている。表示部１１は、操作部１０の操作により入力された電話番号、記録部９の現像器内のトナー残量等の種々の情報を表示するＣＲＴディスプレイまたはＬＣＤ（液晶表示装置）で構成されている。

（２）記録部
次に、本発明の画像形成装置として、記録部９は、プリンタコントローラ９０１を介してＣＰＵ１に接続されている。プリンタコントローラ９０１は、図示しないＣＰＵを含んでおり、記録部９の動作を直接制御する。また、後述のＬＥＤアレイヘッド９５には、コーデック９０２からの画像信号が入力される。コーデック９０２は、圧縮された画像データをビットイメージに展開し、画像信号として出力する。

記録部９それ自体は、従来の電子写真方式の画像形成装置と同様に、現像器９１、感光体ドラム９２、帯電チャージャ９３、転写ローラ９４を有している。なお、本実施の形態では、感光体ドラム９２上に静電潜像を形成するための手段としてＬＥＤアレイ９５を備えている。感光体ドラム９２と転写ローラ９４とは、圧着した状態で対向配置されている。

さらに、記録部９は、用紙カセット９６、ピックアップローラ９７、ソレノイド９８、用紙センサ９９、定着ローラ１００を有している。用紙カセット９６には、用紙が収納されている。ピックアップローラ９７は、用紙カセット９６に収納されている用紙の最上層の一枚を取り出す。ソレノイド９８は、モータＭの駆動力をピックアップローラ９７に伝達するかどうかを切り替える。用紙センサ９９は、ピックアップローラ９７により用紙カセット９６からピックアップされた一枚の用紙が現像器９１の直前の所定位置まで到達したことを検出する。定着ローラ１００は、トナー顕像が転写された記録用紙を加熱・加圧することでトナー像を用紙に定着する。

なお、一点鎖線１０１は、用紙カセット９６から定着ローラ１００にまで至る用紙の搬送経路を示している。ソレノイド９８には、プリンタコントローラ９０１から、モータＭの駆動力をピックアップローラ９７に伝達するかどうかを切り替える。用紙センサ９９からＣＰＵ１へは、プリンタコントローラ９０１を介して、用紙の到達を検出したか否かを示す出力信号Ｎ２が与えられる。

（３）現像器
現像器９１は、さらに、その内部に収納されているトナーを撹拌するための複数のパドル９１１と、光電センサ９１０と、トナーを感光体ドラム９２に選択的に吸着させるために搬送するローラ９１２、９１３を有している。光電センサ９１０は、アナログの電圧信号である出力信号Ｎ３を出力する。このセンサ部分については、以下に詳述する。

現像器９１には、トナーカートリッジ８１が装着されている。トナーカートリッジ８１は、現像器９１の上部に取り付けられ、現像器９１内にトナーを一度に補給するための部品である。トナーカートリッジ８１には、例えば下部開口にシール部材が取り外し可能に装着されており、シール部材が剥がされるとトナーが現像器９１に補給される。なお、トナーの補給は、現像器９１を記録部９から取り外した状態で行われる。

現像器９１は、ヒューズ８３を内蔵している。ヒューズ８３は、現像器９１が記録部９に取り付けられたときに、現像器９１が新品であるか否かを判断するための部材である。新品の現像器９１が記録部９に装着されると、プリンタコントローラ９０１によりヒューズ８３は溶断される。

プリンタコントローラ９０１はカウンタ９０３を含み、カウンタ９０３はトナーが補給された回数をカウントする。ＣＰＵ１は、カウンタ９０３から補給回数を得ることができ、さらにカウンタ９０３をリセットすることができる。

図２は、光電センサと、光電センサが装着される部位近辺の現像器を破断して示す模式図である。光電センサ９１０には二つの凸部９２１、９２２が形成されており、一方の凸部９２１には発光部９３１が、他方の凸部９２２には受光部９３２がそれぞれ内蔵されている。

一方、現像器９１の底部には、上述の光電センサ９１０の二つの凸部９２１、９２２が現像器９１の下側からちょうど納まるような内側への２ヶ所の凹部９４１、９４２が近接して形成されている。これらの凹部９４１、９４２の少なくとも対向部分は透明部材で形成されている。また、両凹部９４１、９４２の対向間隙９４０には、回転に伴って、複数のパドル９１１の内の一つが通過するようになっている。

したがって、パドル９１１の回転に伴って、パドル９１１と共にトナーが対向間隙９４０を流動する。トナーが少なくとも両凹部９４１、９４２の現像器９１内部への頂部以上に堆積している場合には、両凹部９４１、９４２の対向間隙９４０からトナーが無くなることはない。しかし、現像器９１内のトナーがある程度減少すると、対向間隙９４０にトナーが存在しない時間がでてくる。その時間は、現像器９１内のトナー残量に影響される。

一方、発光部９３１から発せられた光は、両凹部９４１、９４２の対向部分を通過して受光部９３２に受光されるが、その受光量は、対向間隙９４０にあるトナーの量に影響される。光電センサ９１０は、出力信号Ｎ３として受光部９３２の受光量に比例した電圧の信号をコンパレータ１０３に送る。

本実施形態においては、受光部９３２は、受光量が多い場合に低い電圧を、受光量が少ない場合に高い電圧を出力するように、つまり、受光部９３２は受光量に反比例した電圧の出力信号Ｎ３を出力するように構成されている。なお、受光部９３２の受光量は、現像器９１そのものの存否によって異なる。より具体的には、トナーが全く入っていない現像器９１が装着されている場合と現像器９１が装着されていない場合とでも、受光部９３２の受光量は異なる。

（４）トナー残量検出手段
図１を用いて、トナー残量を検出する手段を説明する。コンパレータ１０３は、光電センサ９１０から出力されるアナログの出力信号Ｎ３を所定の閾値電圧Ｖｔｈと比較する。コンパレータ１０３は、出力信号Ｎ３の電圧値が閾値電圧Ｖｔｈより小である場合に信号「１」を、それ以外の場合に信号「０」をコンパレータ出力Ｃｏｕｔとして出力する。

カウンタ１０２は、所定周波数のクロック信号ＣＬＫのタイミングで、上述のコンパレータ１０３の出力Ｃｏｕｔをサンプリングする。その結果が「０」である場合には、カウンタ１０２は、カウンタ値ＣＶをインクリメントし、「１」である場合にはその時点のカウンタ値ＣＶを「０」にリセットする。したがって、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶは、コンパレータ出力Ｃｏｕｔが「０」である状態が持続している場合においてのみ、インクリメントされ続ける。カウンタ値ＣＶは、１６進数で「００Ｈ」から「ＦＦＨ」までのデジタルデータである。カウンタ１０２は、リセット直前のカウンタ値を、プリンタコントローラ９０１を介してＣＰＵ１に送る。

以上より、カウンタ１０２が計時手段を構成し、カウンタ値ＣＶが比較手段であるコンパレータ出力Ｃｏｕｔが信号「０」を持続している時間またはその割合（つまり、光電センサ出力信号Ｎ３全体に対する出力Ｈｉｇｈの割合）を表している。

（５）記録部の動作
このような構成の記録部９では、ＣＰＵ１からプリンタコントローラ９０１を介して制御信号Ｎ１が与えられることにより、モータＭが回転駆動される。その結果、一枚の用紙がピックアップローラ９７によって用紙カセット９６からピックアップされて、次に用紙センサ９９へ向けて搬送される。用紙センサ９９が用紙の到達を検出して出力信号Ｎ２を出力すると、ＣＰＵ１は所定のタイミングでコーデック９０２から画像データをＬＥＤアレイ９５へ出力させる。これにより、感光体ドラム９２は、その表面に静電潜像が形成されつつ回転し、現像器９１によりトナーが選択的に吸着されてトナー顕像が形成される。

一方、用紙は、用紙センサ９９の位置からさらに感光体ドラム９２と転写ローラ９４とが対向されている位置へ搬送されて両者の間に送り込まれ、その表面にトナー顕像が転写され、さらに定着ローラ１００により加熱・加圧されてトナー像が定着される。この間、カウンタ１０２から送られてきたカウンタ値ＣＶにより、ＣＰＵ１は現像器９１内のトナー残量を検出する。

例えばＲＡＭ３にはカウンタ値ＣＶと比較するための閾値が保存されており、ＣＰＵ１は閾値を変更およびリセット可能である。この閾値は、カウンタ値ＣＶと比較可能な１６進数である。また、閾値は、実験的に定めることによって、実情にあった最適の値になっている。

（６）トナー残量検出動作
上述のような構成の画像形成装置のトナー残量検出の動作について、光電センサ９１０による検出結果を示す図３〜図７のタイムチャートを参照して説明する。
最初に、光電センサ９１０の受光部９３２の受光量の変化について説明する。

光電センサ９１０は常時その発光部９３１を発光させている。したがって、受光部９３２の受光量は、パドル９１１が対向間隙９４０を通過する間は、パドル９１１に遮られてほぼ０％にまで減少するが、それ以外においてはトナー残量に左右される。このトナー残量による受光部９３２の受光量の減少の程度は、以下のようないくつかの状態に分類できる。

トナー残量がほぼ１００％に近い状態では、受光部９３２の受光量は、パドル９１１によるトナーの撹拌によってもほとんど変化せず、常時ほぼ０％に維持される。一方、実質的にトナー残量０％である場合には、受光部９３２の受光量は、パドル９１１が対向間隙９４０を通過しているときにのみほぼ０％にまで減少するが、それ以外においてほぼ１００％に近い受光量になる。

また、トナー残量が上記以外の量である場合には、パドル９１１によるトナーの撹拌に伴って、パドル９１１が対向間隙９４０を通過した後に、対向間隙９４０にトナーが存在しない時間が生じる。トナーが存在する時間と回数は現像器９１内のトナー残量にほぼ対応するので、この時間と回数を検出することにより、現像器９１内のトナー残量を検出することが可能になる。

図３〜図７では、（ａ）光電センサの出力信号Ｎ３、（ｂ）コンパレータ出力Ｃｏｕｔ、（ｃ）クロック信号ＣＬＫ、（ｄ）カウンタ値ＣＶが示されている。光電センサの出力信号Ｎ３には、最大電圧Ｖｍａｘ、閾値電圧Ｖｔｈ、最小電圧Ｖ０が示されている。最大電圧Ｖｍａｘが受光量０％に対応しており、最小電圧Ｖ０が受光量１００％に対応している。閾値電圧Ｖｔｈは、最小電圧Ｖ０よりわずかに高い値に設定されている。出力信号Ｎ３が閾値電圧Ｖｔｈを下回ったときのみ、コンパレータ出力Ｃｏｕｔが「１」になっている。つまり、出力信号Ｎ３が閾値電圧Ｖｔｈより高い場合（出力Ｈｉｇｈの場合）にコンパレータ出力Ｃｏｕｔが「０」になり、出力信号Ｎ３が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合（出力Ｌｏｗの場合）にコンパレータ出力Ｃｏｕｔが「１」になる。

（６−１）トナー残量が１００％近くの場合（図３）
最初に、現像器９１が正常に装着されており、しかも現像器９１内のトナー残量がほぼ１００％である場合の状態を、図３のタイムチャートに示す。この場合には、受光部９３２は常時ほぼ完全に遮光状態になるため、図３の（ａ）に示されているように、光電センサ９１０の出力信号Ｎ３は、最大値Ｖｍａｘに近い値に維持される。

したがって、図３の（ｂ）に示されているように、コンパレータ出力Ｃｏｕｔは「０」を維持する。このコンパレータ出力Ｃｏｕｔは、図３の（ｃ）に示されているクロック信号ＣＬＫのタイミングでサンプリングされる。図３の（ｄ）に示されているように、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶは「００Ｈ」からインクリメントを続け「ＦＦＨ」に達し、その後は「ＦＦＨ」を維持しており、この値がリセット前の値としてプリンタコントローラ９０１を介してＣＰＵ１に送られる。この結果、ＣＰＵ１は、「送られてきたカウンタ値ＣＶが閾値に達していない（つまり、出力Ｈｉｇｈの期間またはその割合が閾値を超えていない）ので、トナー残量が十分である」と判断する。

（６−２）トナー残量が十分にある場合（図４）
次に、現像器９１が正常に装着されており、しかも現像器９１内のトナー残量が１００％ではないが、十分にある場合の状態を図４のタイムチャートに示す。この場合には、パドル９１１によるトナーの撹拌にしたがって、パドル９１１が対向間隙９４０を通過した直後にわずかに受光量が増加する場合があるが、それ以外は受光部９３２は基本的にはほぼ完全に遮光状態になる。このため図４の（ａ）に示されているように、光電センサ９１０の出力信号Ｎ３は、最大値Ｖｍａｘに近い値に維持されるものの、パドル９１１の回転周期に同期して周期的に若干低下する。

したがって、図４の（ｂ）に示されているように、コンパレータ出力Ｃｏｕｔは「０」を維持する。このカウンタ１０２の出力信号は、図４の（ｃ）に示されているクロック信号ＣＬＫのタイミングでサンプリングされる。図４の（ｄ）に示されているように、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶは「００Ｈ」からインクリメントを続け「ＦＦＨ」に達し、その後は「ＦＦＨ」を維持するので、この値がリセット前の値としてプリンタコントローラ９０１を介してＣＰＵ１に与えられる。この結果、ＣＰＵ１は、「送られてきたカウンタ値ＣＶが閾値に達していない（つまり、出力Ｈｉｇｈの期間またはその割合が閾値を超えていない）ので、トナー残量が十分である」と判断する。

（６−３）トナー残量がある程度減少している場合（図５）
次に、現像器９１が正常に装着されており、しかも現像器９１内のトナー残量がある程度減少している場合の状態を図５のタイムチャートに示す。この場合には、受光部９３２はパドル９１１によるトナーの撹拌に伴って、パドル９１１が対向間隙９４０を通過する時点ではほぼ遮光状態になり、その直後にはかなりの時間にわたって受光量が増加する。この受光量の増加はトナー残量に応じて不定になるため、場合によってはトナーが無い状態にまで受光量が増加することもあり得る。このため図５の（ａ）に示されているように、光電センサ９１０の出力信号Ｎ３は、パドル９１１の回転周期に同期して最大値Ｖｍａｘに近い期間とその直後からある程度の時間にわたってかなり低下する期間とが繰り返される。

したがって、図５の（ｂ）に示されているように、コンパレータ出力Ｃｏｕｔは基本的には「０」を維持するが、場合によっては「１」になることもあり得る。このコンパレータ出力Ｃｏｕｔを図５の（ｃ）に示されているクロック信号ＣＬＫのタイミングでサンプリングすることにより、図５の（ｄ）に示されているように、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶは基本的にはインクリメントされる。

しかし、そのうち、コンパレータ出力Ｃｏｕｔが「１」になるため、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶは「ＦＦＨ」に達する前に「００Ｈ」にリセットされてしまう。この場合、プリンタコントローラ９０１を介してＣＰＵ１に与えられるカウンタ値ＣＶは、リセットされる直前の値「＃＃Ｈ」である。そこで、ＣＰＵ１は、「送られてきたカウンタ値ＣＶが閾値に達していない（つまり、出力Ｈｉｇｈの期間またはその割合が閾値を超えていない）が、閾値に近くなっているので、トナー残量が十分ではない」と判断する。

（６−４）トナー残量が０％近くの場合（図６）
次に、現像器９１が正常に装着されており、しかも現像器９１内のトナー残量が０％近くになって、トナーの補充が必要となっている場合の状態を図６のタイムチャートに示す。この場合には、受光部９３２はパドル９１１によるトナーの撹拌に伴って、パドル９１１が対向間隙９４０を通過する時点ではほぼ遮光状態になり、その後においてほぼ１００％に近い受光量となるという状態を周期的に反復する。このため、図６の（ａ）に示されているように、光電センサ９１０の出力信号Ｎ３は、パドル９１１の回転周期に同期している。具体的には、パドル９１１が対向間隙９４０を通過する際の最大値Ｖｍａｘに近い値の期間と、閾値電圧Ｖｔｈより小さい値となる期間とが周期的に繰り返される。

したがって、図６の（ｂ）に示されているように、コンパレータ出力Ｃｏｕｔも「０」の期間と「１」の期間とを周期的に繰り返す。このコンパレータ出力Ｃｏｕｔを図６の（ｃ）に示されているクロック信号ＣＬＫのタイミングでサンプリングすることにより、図６の（ｄ）に示されているような結果が得られる。つまり、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶはトナーの残量が少なくなるほど、「００Ｈ」に近い値「＃＃Ｈ」に増加したところで、「００Ｈ」にリセットされる状態を繰り返す。

このようにして、ＣＰＵ１に送られるカウンタ値は、「００Ｈ」に近い小さな値である「＃＃Ｈ」となる。したがって、ＣＰＵ１は、「送られてきたカウンタ値ＣＶが閾値を超えている（つまり、出力Ｈｉｇｈの期間またはその割合が閾値を超えている）ので、トナー残量が不足している」と判断して、表示部１１にトナー不足を表示させる。なお、カウンタ値が閾値を超えることが、所定回数連続した場合に、ＣＰＵ１が表示部１１にトナー不足を表示するようにしてもよい。

（６−５）現像器が装着されていない場合（図７）
次に、現像器９１が装着されていない場合の状態を図７のタイムチャートに示す。

この場合には、現像器９１が無く、パドルも無い状態なので、受光部９３２はパドル９１１の回転に伴う周期的な遮光状態にはならないため、常時ほぼ１００％の受光量となる。このため、図７の（ａ）に示されるように、光電センサ９１０の出力信号Ｎ３は常時最小電圧Ｖ０に近い状態に維持される。したがって、図７の（ｂ）に示されているように、コンパレータ出力Ｃｏｕｔも常時「１」を維持する。このコンパレータ出力Ｃｏｕｔを図７の（ｃ）に示されているクロック信号ＣＬＫのタイミングでサンプリングすることにより図７の（ｄ）に示されているように、カウンタ１０２のカウンタ値ＣＶはリセットされ続ける。この状態がプリンタコントローラ９０１を介してＣＰＵ１で検知されるため、ＣＰＵ１は現像器９１が装着されていないと判断できる。

以上のようにすると、所定期間における出力Ｈｉｇｈの期間またはその割合によって、トナー残量を知ることができ、トナー残量の検知およびトナー不足の警告を正確に実行できる。

（６−６）変形例
以上の説明では、計時手段であるカウンタ１０２の作動、カウンタ値ＣＶを利用したＣＰＵ１におけるトナー残量の判断を常時行うようにしているが、トナー不足の警告すべきときを除いて、ほとんどの場合は、このような判断は必要ない。

そこで、本発明では、トナー残量判断開始のための、光電センサの出力信号Ｎ３の所定値である残量判断開始値Ｖｔｈ０（図示せず）を定め、出力信号Ｎ３が、この残量判断開始値Ｖｔｈ０より小さくなった場合に、一連の判断を行うようにしてもよい。そうすると、ＣＰＵで残量判断のための複雑な処理をする必要が無い。

上記の実施例では、残量判断開始値Ｖｔｈ０を、比較手段であるコンパレータ１０３の閾値電圧Ｖｔｈとすると、コンパレータ出力Ｃｏｕｔが「１」となった場合、具体的には、図５の状態になったときから、一連の判断を行うようにするとよい。しかし、残量判断開始値Ｖｔｈ０と閾値電圧Ｖｔｈとは、必ずしも同じでなくともよい。

また、ＣＰＵ１が、トナー不足を警告した場合でも、通常はいくらかのトナーは残っており、その後も、一定枚数の画像形成をすることができる。したがって、不足警告後に所定枚数を印字したときには印字を中止するようにしておくと、以下の利点が得られる。つまり、印字品質が不良となる限度を越える画像形成はできなくしつつも、不足警告後もある程度は印字できるようになる。以上の結果、装置の利便性が向上する。

なお、上述の実施の形態においては光電センサの受光量と出力信号との対応関係は反比例するようにしてあるが、正比例するタイプを使用することも可能であり、その場合にはコンパレータによる大小判定を逆にすればよい。また、本発明の画像形成装置は、トナーが磁性トナーであるか非磁性トナーであるかには拘らずに、適用可能である。

（７）トナー残量とセンサ出力の関係
図８を用いて、トナー残量とセンサ出力の関係について説明する。図８は、トナー残量とセンサ出力の関係を示すグラフである。なお、図８では、閾値は、１６進数ではなく、センサ出力のＨｉｇｈの割合で示されている。

図８では、トナーカートリッジの交換回数（トナー補給回数）ごとにおけるトナー残量とセンサ出力の関係を示す複数の曲線が描かれている。具体的には、トナーカートリッジ８１が交換されていない「スタート」の曲線と、トナーカートリッジ８１が１回交換された「１回目」の曲線と、トナーカートリッジ８１が２回交換された「２回目」の曲線と、トナーカートリッジ８１が３回交換された「３回目」の曲線とが示されている。各曲線はトナー残量が多くなるにつれてセンサ出力も多くなっている右上がりの曲線であり、交換回数（補給回数）が多いものほど上側に位置している。
このことから、あるセンサ出力の値に対して、トナーカートリッジ８１の交換回数が異なっていればトナー残量が異なっており、従来例のように閾値が一定であれば、トナーカートリッジ８１の交換回数が多くなるにつれて、同じセンサ出力の値に対応するトナー残量が多くなっていく。例えば、トナー残量１００ｇを検出するためにセンサ出力０．９を閾値にしていた場合、閾値に到達したときに交換１回目ではトナー残量１３０ｇ、交換２回目ではトナー残量１５０ｇ、交換３回目ではトナー残量１７０ｇという結果になる。

そこで、本発明に係る実施形態では、トナーカートリッジ８１の交換回数が増えるごとにセンサ出力の閾値を変化させて、閾値到達時のトナー残量を一定にするようにしている。

以上に述べたように、この装置では、トナーカートリッジ８１の交換が増えるにつれて、センサ出力と比較される閾値が警報を出しにくい側に変化させられる。したがって、現像器９１内のトナー残量がトナーカートリッジの交換のたびに増えていくことが生じにくくなり、その結果、現像器９１内のトナーが有効に利用される。

（８）トナーエンプティ検出およびトナー補給制御動作（第１実施例）
図９を用いて、トナーエンプティ検出およびトナー補給制御動作を説明する。図９は、第１実施例におけるトナーエンプティ検出およびトナー補給制御を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、ＣＰＵ１は、カウンタ１０２からのカウンタ値ＣＶが閾値に達したか否かを判断する。閾値に達すれば、プロセスはステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、ＣＰＵ１は、表示部１１に「トナーが空であること」を表示させる。このとき、ＣＰＵ１は、スピーカから音声によって警報を発してもよい。

ステップＳ３では、ＣＰＵ１は、カウンタ９０３の補給回数を１回増やす。

ステップＳ４では、閾値が補給回数１回増の場合の新しい値に変更される。
ステップＳ５では、ＣＰＵ１は、表示部１１に「トナーカートリッジ交換要求」を表示させる

ステップＳ６では、ＣＰＵ１は、現像器９１が記録部９に取り付けられるのを待つ。現像器９１が取り付けられると、プロセスはステップＳ７に移行する。

ステップＳ７では、ＣＰＵ１は、ヒューズ８３が導通しているか否かを判断する。導通していればプロセスはステップＳ８に移行して、導通していなければプロセスはステップＳ１０に移行する。

ステップＳ８では、現像器９１が新品であるので、ＣＰＵ１は、カウンタ９０３の補給回数をリセットする。

ステップＳ９では、ＣＰＵ１は、ヒューズ８３を溶断させる。
ステップＳ１０では、ＣＰＵ１は、カウンタ値ＣＶの閾値を設定する。新たな現像器がセットされた場合（ステップＳ６のＹｅｓ→ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０）は、閾値は「スタート」の値に設定される。１度以上使われた現像器９１がセットされた場合（ステップＳ７のＮｏ→ステップＳ１０）は、閾値にはステップＳ４で設定された値が採用される。
ステップＳ１１では、ＣＰＵ１は、通常状態に戻る。

（９）トナーエンプティ検出およびトナー補給制御動作（第２実施例）
図１０を用いて、トナーエンプティ検出およびトナー補給制御動作を説明する。図１０は、第２実施例におけるトナーエンプティ検出およびトナー補給制御を示すフローチャートである。

この実施例では、前記実施例とは異なり、現像器９１にはヒューズが内蔵されておらず、代わりにＲＦＩＤ（図示せず）が内蔵されている。ＲＦＩＤには、現像器９１が新品であるか否かという情報、トナー補給回数情報が保存されている。

ステップＳ２１では、ＣＰＵ１は、センサ出力が閾値に達したか否かを判断する。閾値に達すれば、プロセスはステップＳ２に移行する。

ステップＳ２２では、ＣＰＵ１は、表示部１１に「トナーが空であること」を表示させる。このとき、ＣＰＵ１は、スピーカから音声によって警報を発してもよい。

ステップＳ２３では、ＣＰＵ１は、表示部１１に「トナーカートリッジ交換要求」を表示させる

ステップＳ２４では、ＣＰＵ１は、現像器９１が記録部９に取り付けられるのを待つ。現像器９１が取り付けられると、プロセスはステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、ＣＰＵ１は、ＲＦＩＤから現像器９１が新品であるか否かを判断する。新品であればプロセスはステップＳ２７に移行して、新品でなければプロセスはステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、現像器９１が新品ではないので、ＣＰＵ１は、ＲＦＩＤに保存されたトナー補給回数を１回増やす。

ステップＳ２７では、ＣＰＵ１は、センサ出力の閾値を設定する。新たな現像器がセットされた場合（ステップＳ２５のＹｅｓ→ステップＳ２７）は、閾値は「スタート」曲線での値に設定される。１度以上使われた現像器がセットされた場合（ステップＳ２５のＮｏ→ステップＳ２６→ステップＳ２７）は、閾値はステップＳ２６で設定された補給回数に合わせた値に設定される。
ステップＳ２８では、ＣＰＵ１は、通常状態に戻る。

（１０）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

前記実施形態では、トナー残量を検出するセンサは光電センサであったが、他の種類のセンサであってもよい。

前記実施形態では光電センサからの出力信号はコンパレータに出力されていたが、光電センサからの出力信号は直接ＣＰＵに出力されてもよい。その場合、例えば、ＣＰＵにはＡ／Ｄ変換部が設けられ、Ａ／Ｄ変換部が出力信号を２値化する。ＣＰＵは、光電センサの複数回の検出結果の内で所定値より大きいまたは小さい回数が所定数より大きい期間の連続数を計測してそれを閾値と比較する。

本発明は、現像器にトナーを一度に供給するトナーカートリッジを有する画像形成装置に広く適用できる。

１ ＣＰＵ（信号処理部）
２ ＲＯＭ
３ ＲＡＭ
４ ＮＣＵ
５ モデム
６ 読取部
７ 画像メモリ
８ コーデック
９ 記録部（画像形成装置）
１０ 操作部
１１ 表示部
８１ トナーカートリッジ
８３ ヒューズ
９１ 現像器
９２ 感光体ドラム
９３ 帯電チャージャ
９４ 転写ローラ
９５ ＬＥＤアレイ
９６ 用紙カセット
９７ ピックアップローラ
９８ ソレノイド
９９ 用紙センサ
１００ 定着ローラ
１０２ カウンタ
１０３ コンパレータ
９０１ プリンタコントローラ
９０２ コーデック
９０３ カウンタ
９１０ 光電センサ（トナーセンサ）
９１１ パドル（アジテータ）
９２１ 凸部
９２２ 凸部
９３１ 発光部
９３２ 受光部
９４０ 対向間隙
９４１ 凹部
９４２ 凹部

Claims (3)

1. 少なくとも対向部分が透明部材で形成され、内部において対向間隙が形成されるように内側に向けて形成される２つの凹部を有する現像器と、
   前記現像器の内部に収納されているトナーを攪拌するために前記対向間隙を通過するように移動するアジテータと、
   前記現像器にトナーを一度に補給するトナーカートリッジと、
   前記２つの凹部にそれぞれ収まる発光部と受光部を有する光電センサであり、前記発光部から発せられ前記対向間隙を通過する光を前記受光部よって受光し、前記アジテータによるトナー攪拌により透光状態と遮光状態とを繰り返すトナーセンサと、
   前記トナーセンサからの出力信号を処理して比較データを作成し、次に前記比較データを所定の閾値と比較し、次に前記比較データが前記閾値を超えていれば警報を出す信号処理部と、
   前記現像器へのトナー補給回数をカウントするカウンタと、
   前記現像器が新品であることを検出する検出部とを備え、
   前記信号処理部は、前記カウンタのカウント数が増えるにつれて、前記閾値を前記警報が出にくい側に変化させ、
   前記検出部により前記現像器が新品と判断されたとき、前記カウンタをリセットする、
   画像形成装置。
2. 前記信号処理部は、前記光電センサの遮光時間または前記遮光時間の割合を前記比較データとして計測し、
   前記信号処理部は、前記カウンタのカウント数が増えるにつれて、前記閾値を小さくする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記カウンタは、前記信号処理部が前記警報を出すたびにカウントアップされる、請求項１または２に記載の画像形成装置。
   

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