特許 5825805 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5825805

(24)【登録日】2015年10月23日

(45)【発行日】2015年12月2日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20151112BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 322A

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2011-45110(P2011-45110)

(22)【出願日】2011年3月2日

(65)【公開番号】特開2012-181422(P2012-181422A)

(43)【公開日】2012年9月20日

【審査請求日】2014年3月3日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066061

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100177437

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 英子

(74)【代理人】

【識別番号】100143340

【弁理士】

【氏名又は名称】西尾 美良

(72)【発明者】

【氏名】石田 功

(72)【発明者】

【氏名】土谷 利一

(72)【発明者】

【氏名】門出 昌文

(72)【発明者】

【氏名】花本 英俊

【審査官】 國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１３２０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４６０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６４６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３３０４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６１５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２３６０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６０３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現像ユニット内の現像剤を攪拌する動作に伴い回転する第一検知部材と、
前記第一検知部材の回転軸に前記第一検知部材と所定の角度をなすように設けられた第二検知部材と、
前記第一検知部材及び前記第二検知部材の回転方向の周上であって前記現像ユニットの壁面に設けられ、前記第一検知部材又は前記第二検知部材が及ぼす圧力を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知した圧力に基づき現像剤の量を判断する判断手段と、
を備え、
前記判断手段は、前記検知手段が検知した前記第一検知部材による圧力と前記検知手段が検知した前記第二検知部材による圧力との差に基づき現像剤の量を判断することを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記判断手段は、判断した現像剤の量に応じて、前記検知手段の感度を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記検知手段は、圧力に応じて抵抗値が変化する感圧素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記現像ユニットの温度を検知する温度検知手段を備え、
前記温度検知手段は、前記検知手段と並列に接続され、
前記判断手段は、前記検知手段が前記第一検知部材及び前記第二検知部材のいずれも検知していないタイミングで前記温度検知手段により温度を検知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記第一検知部材及び前記第二検知部材は、可撓性を有し、
前記第二検知部材は、前記第一検知部材に比べて撓み量が大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記第二検知部材は、可撓性を有し、
前記第一検知部材は、前記第二検知部材に比べて剛性が高いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記第一検知部材は、前記現像ユニット内の現像剤を攪拌する動作を行う攪拌部材であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

【請求項8】

現像ユニット内において回転軸を中心に回転し、前記現像ユニット内に収容される現像剤を撹拌する撹拌部材と、
前記回転軸に前記撹拌部材と第一の角度をなすように設けられ、前記撹拌部材の回転に伴い回転する第一検知部材と、
前記回転軸に前記第一検知部材と第二の角度をなすように設けられ、前記撹拌部材の回転に伴い回転する第二検知部材と、
前記第一検知部材及び前記第二検知部材の回転方向の周上であって前記現像ユニットの壁面に設けられ、前記第一検知部材又は前記第二検知部材が及ぼす圧力を検知する検知手段と、
前記撹拌部材で前記現像剤を撹拌した後、前記検知手段が前記第一検知部材による圧力を検知した時間と前記検知手段が前記第二検知部材による圧力を検知した時間との差に基づき現像剤の量を判断する判断手段と、
前記現像ユニットの温度を検知する温度検知手段と、
を備え、
前記温度検知手段は、前記検知手段と並列に接続され、
前記判断手段は、前記検知手段が前記第一検知部材及び前記第二検知部材のいずれも検知していないタイミングで前記温度検知手段により温度を検知することを特徴とする画像形成装置。

【請求項9】

前記検知手段は、圧力に応じて抵抗値が変化する感圧素子であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

【請求項10】

前記検知手段は、圧力に応じてオン・オフするスイッチ素子であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

【請求項11】

前記第一検知部材及び前記第二検知部材は、可撓性を有し、
前記第二検知部材は、前記第一検知部材に比べて撓み量が大きいことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項12】

前記第二検知部材は、可撓性を有し、
前記第一検知部材は、前記第二検知部材に比べて剛性が高いことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置における現像剤であるトナーの残量検知に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の画像形成装置において、現像ユニット内のトナーの量を検知する装置には、透磁率センサを用いたものがある。透磁率センサを用いたトナーの量を検知する装置の一例として、例えば特許文献１がある。特許文献１では、トナーの攪拌により回転方向後側に変形する可撓性のある第１の攪拌羽根と、第１の攪拌羽根の回転方向後側に配置された剛性のある第２の攪拌羽根と、現像ユニットの底部外側に配置された透磁率センサを用いたトナー量検知装置が開示されている。この装置は、それぞれの攪拌羽根に配置されている金属材料の回転動作の状態を現像ユニットの底部外側に配置された透磁率センサで検知している。また、この装置は、現像ユニット内のトナー量が多い場合は第１の攪拌羽根と第２の攪拌羽根が一体的に回転動作を行い、現像ユニット内のトナー量が少ない場合は第１の攪拌羽根と第２の攪拌羽根が変形することなく分離して回転動作を行うように構成されている。このとき、透磁率センサを用いて検知すると、回転軸の１回転あたりの透磁率の変化は、現像ユニット内のトナーの量が多い場合は１回、現像ユニット内のトナーの量が少ない場合は２回検知する。トナー量検知装置は、この検知回数の変化に基づいて、現像ユニット内のトナーの量の検知を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−１３２０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記特許文献１では以下のような課題を含んでいる。トナーの量が多い場合、第１と第２の攪拌羽根が一体的に回転動作を行うため、透磁率センサで検知される信号は、回転軸の１回転当たり１回の透磁率の変化となる。一方、トナーの量が少ない場合、第１の攪拌羽根はほとんど変形せず、第１と第２の攪拌羽根は一体的に回転動作を行うことがない。このとき、透磁率センサで検知される信号は、回転軸の１回転あたり２回の透磁率の変化となる。このように、透磁率センサが検知した磁界変化の回数（１回又は２回）によって、トナーの量の多少又は有無の択一的な検知を行っている。このため、トナーの量の変化を逐次検知することは困難である。

【0005】

本発明はこのような状況のもとでなされたもので、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を有する。

【0008】

（１）現像ユニット内の現像剤を攪拌する動作に伴い回転する第一検知部材と、前記第一検知部材の回転軸に前記第一検知部材と所定の角度をなすように設けられた第二検知部材と、前記第一検知部材及び前記第二検知部材の回転方向の周上であって前記現像ユニットの壁面に設けられ、前記第一検知部材又は前記第二検知部材が及ぼす圧力を検知する検知手段と、前記検知手段により検知した圧力に基づき現像剤の量を判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記検知手段が検知した前記第一検知部材による圧力と前記検知手段が検知した前記第二検知部材による圧力との差に基づき現像剤の量を判断することを特徴とする画像形成装置。
（２）現像ユニット内において回転軸を中心に回転し、前記現像ユニット内に収容される現像剤を撹拌する撹拌部材と、前記回転軸に前記撹拌部材と第一の角度をなすように設けられ、前記撹拌部材の回転に伴い回転する第一検知部材と、前記回転軸に前記第一検知部材と第二の角度をなすように設けられ、前記撹拌部材の回転に伴い回転する第二検知部材と、前記第一検知部材及び前記第二検知部材の回転方向の周上であって前記現像ユニットの壁面に設けられ、前記第一検知部材又は前記第二検知部材が及ぼす圧力を検知する検知手段と、前記撹拌部材で前記現像剤を撹拌した後、前記検知手段が前記第一検知部材による圧力を検知した時間と前記検知手段が前記第二検知部材による圧力を検知した時間との差に基づき現像剤の量を判断する判断手段と、前記現像ユニットの温度を検知する温度検知手段と、を備え、前記温度検知手段は、前記検知手段と並列に接続され、前記判断手段は、前記検知手段が前記第一検知部材及び前記第二検知部材のいずれも検知していないタイミングで前記温度検知手段により温度を検知することを特徴とする画像形成装置。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１、３、５、６のカラー画像形成装置の構成を示す断面図

【図2】実施例１、３、５、６の現像ユニットの断面図及び検知マイラの回転動作状態を示す図

【図3】実施例１〜５の感圧抵抗センサの断面図

【図4】実施例１〜４の感圧抵抗センサの抵抗値の変化を検知する回路図

【図5】実施例１、２、６の特性グラフ及び波形及びテーブルＴ

【図6】実施例１、２、６のトナー残量判断処理を説明するフローチャート

【図7】実施例２、４の現像ユニットの断面図

【図8】実施例３、４の特性グラフ及び波形及びテーブルＮ

【図9】実施例３〜５のトナー残量判断処理を説明するフローチャート

【図10】実施例５の感圧抵抗センサの抵抗値の変化を検知する回路図、特性グラフ及びテーブルＸ

【図11】実施例５のトナー残量に応じて感度を切り換える処理を説明するフローチャート

【図12】実施例６のシートスイッチの抵抗値の変化を検知する回路図

【図13】実施例６の特性グラフ及び波形及びテーブルＱ

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。尚、以下の実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施例で説明されている特長の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

【実施例1】

【0012】

［カラーレーザプリンタの構成］
図１は本実施例の構成であるカラーレーザプリンタの構成図である。図１に示すカラーレーザプリンタ（以下、本体と称す）は、本体１０１に対して着脱自在なプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを備えている。これら４個のプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、同一構造であるものの、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像剤（以下、トナーという）による画像を形成する点で相違している。以下、特定の色の説明をする場合を除きＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略する。プロセスカートリッジ５は、現像ユニットと画像形成ユニットと廃トナーユニットの３つの構成で成り立つ。現像ユニットは、現像ローラ３、トナー補給ローラ１２、トナー容器２３を有している。トナー容器２３の詳細は後述する。また、画像形成ユニットは、像担持体である感光ドラム１、帯電ローラ２を有している。廃トナーユニットは、ドラムクリーニングブレード４、廃トナー回収容器２４を有している。

【0013】

プロセスカートリッジ５の下方にはレーザユニット７が配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１に対して行う。感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の負極性の電位に帯電された後、レーザユニット７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３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、Ｋのトナー像が形成される。中間転写ベルトユニットは、中間転写ベルト８、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０から構成されている。また、各感光ドラム１に対向して、中間転写ベルト８の内側に一次転写ローラ６が配設されており、バイアス印加手段（不図示）により転写バイアスが一次転写ローラ６に印加される。

【0014】

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、各感光ドラム１の矢印方向に回転し、中間転写ベルト８は矢印Ｆ方向に回転する。更にバイアス印加装置（不図示）により一次転写ローラ６に正極性のバイアスを印加することにより、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、４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。給搬送装置は、転写材Ｐを収納する給紙カセット１３内から転写材Ｐを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された転写材Ｐを搬送する搬送ローラ対１５とを有している。そして、給搬送装置から搬送された転写材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。

【0015】

中間転写ベルト８から転写材Ｐへのトナー像の転写は、二次転写ローラ１１に正極性のバイアスを印加することにより、中間転写ベルト８上の４色のトナー像が搬送された転写材Ｐに二次転写される。トナー像転写後の転写材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。定着された転写材Ｐは排紙ローラ対２０によって排出される。

【0016】

一方、トナー像転写後に、感光ドラム１表面に残ったトナーは、クリーニングブレード４によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー回収容器２４に回収される。また、転写材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、除去されたトナーは、廃トナー回収容器２２に回収される。

【0017】

また、制御基板８０は本体１０１の制御を行うための電気回路が搭載されている。制御基板８０には１チップマイクロコンピュータ（以後ＣＰＵと記す）４０、及びテーブルのデータ等が記憶されるＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶部が搭載されている。ＣＰＵ４０は転写材Ｐの搬送に関る駆動源（不図示）やプロセスカートリッジ５の駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、さらには故障検知に関する制御など、本体１０１の動作を一括して制御する。ビデオコントローラ４２は、画像データからレーザユニット７内のレーザの発光を制御する。ビデオコントローラ４２は、不図示のコントロールパネルを介してユーザとのインターフェイスも行う。このコントロールパネルには、各色のトナー残量が棒グラフ状に表示される。

【0018】

［現像ユニット］
図２（ａ）は、プロセスカートリッジ５を構成する現像ユニットの断面図である。図２（ａ）で示す現像ユニットは、以下の構成を備える。現像ユニットは、トナー容器２３に各色に対応したトナー２８と、トナー容器２３内のトナー２８を攪拌する攪拌マイラ３４とを有する。攪拌マイラ３４は、トナー容器２３内を矢印に図示する回転方向に周回回転できるように、回転軸２９に備えられている。回転軸２９は現像ユニットの不図示の両側面に回転自在に支持されている。回転軸２９には、トナー残量を検知するための、可撓性を有する検知マイラ３５１（第一検知部材）、３５２（第二検知部材）を夫々備えており、攪拌マイラ３４がトナーを攪拌する動作に伴い回転する。検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転軸２９に、検知マイラ３５１と所定の角度をなすように設けられる。所定の角度は、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２を感圧抵抗センサ３０１で検知した時間差と、検知マイラ３５２と検知マイラ３５１を感圧抵抗センサ３０１で検知した時間差とのそれぞれの時間差に、差ができるような角度であればよい。詳細は図７のＳ１０２〜Ｓ１０５で説明する。また、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２が接触しない角度であればよい。本実施例では、検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転方向９０度後ろ側に配置され、検知マイラ３５１より柔らかい部材である。さらに、トナー容器２３内のトナー残量を検知する感圧抵抗センサ３０１を、検知マイラ３５１、３５２の回転方向の周上であって現像ユニットの壁面（本実施例では内壁面）に備える。

【0019】

尚、回転軸２９を円の中心とした場合の半径方向の長さ（以下、単に半径方向の長さという）について、本実施例では、検知マイラ３５２は検知マイラ３５１よりも長い構成とする。検知マイラ３５１の半径方向の長さは、感圧抵抗センサ３０１に接触する程度の長さに設定し、一方検知マイラ３５２の半径方向の長さは、プロセスカートリッジ５の壁面に接触する長さに設定する。但し、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２は、トナーの攪拌中に夫々のマイラ間で接触しない長さに設定する。攪拌マイラ３４は、プロセスカートリッジ５内のトナーを十分に攪拌し、かつ感圧抵抗センサ３０１への影響を少なくするように設定し、例えば図２（ａ）のようにプロセスカートリッジ５の壁面や感圧抵抗センサ３０１に接触しない長さに設定する。

【0020】

また、攪拌マイラ３４と検知マイラ３５１は、図２（ａ）では約１８０°の角度で配置されており、攪拌マイラ３４によるトナーの攪拌後、トナーの状態がある程度安定してから検知マイラ３５１により圧力の検知を行うような構成である。すなわち、攪拌マイラ３４によるトナーの攪拌後にトナーがある程度安定した状態で検知マイラ３５１により圧力の検知が行える配置であればよく、角度を１８０°に限定するものではない。

【0021】

［感圧抵抗センサ］
本実施例ではＩＥＥ社の感圧抵抗センサ（ＣＰ１６４２）（感圧素子）を用いている。図３は、本実施例の感圧抵抗センサ３０１の断面図である。シート３０５及びシート３０６は、シート状の部材である。スペーサ３０７は、シート３０５とシート３０６との間の周囲に空間（ギャップ）を形成する。導電性インク３０８は、シート３０５の下面にある。電極パターン３０９は、シート３０６上に形成されている。シート３０５の上面が検知面である。検知面が押されると、シート３０５の上面が変形し、その下の電極パターン３０９と接触する。図３（ａ）は、感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を与えていない様子を示す。どの電極パターンも導電性インク３０８と接触していない。図３（ｂ）は、感圧抵抗センサ３０１の検知面に小さい圧力を与えている様子を示す。中央の１箇所の電極パターンが導電性インク３０８と接触している。一方で図３（ｃ）は、感圧抵抗センサ３０１の検知面に大きい圧力を与えている様子を示す。３箇所の電極パターンが導電性インク３０８と接触している。さらに電極パターン３０９の長手方向（図の紙面に垂直な方向）にも接触面積が増える。このような構成で、感圧抵抗センサ３０１は、圧力の大きさと抵抗値が反比例の特性を示す。

【0022】

また、感圧抵抗センサ３０１は、検知面と不図示の電線が一体構成となっている。この検知面は、トナー容器２３の内部に、シート３０５がトナー容器の内部側になるように接着固定されている。電線は現像ユニットの外部に出ており、電線の取り出し口は密封されている。そして、不図示の２つの電極で本体１０１と接続している。この電極は、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際に接触する。

【0023】

［検知マイラの回転動作］
検知マイラ３５１、３５２は、汎用のマイラフィルムを使用している。本実施例では、検知マイラ３５１と３５２の厚さを、例えば、夫々１５０μｍ、７５μｍとする。本実施例では、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２の厚さを変えることで撓み量の差を実現している。しかし、この構成に限定するものではなく、例えば同じ厚さでも異なる材質で撓み量の差を実現してもよく、その他、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２とで撓み量に差が生じる構成であればよい。このように検知マイラ３５１、３５２の厚みや材質は、検知マイラ３５１、３５２の撓み量を設定するためのパラメータであり、例えば厚み及び材質の両方を適宜設定することにより撓み量の設定の自由度を高くすることができる。

【0024】

図２（ｂ）〜（ｅ）は、検知マイラ３５１、３５２の回転動作を行った状態の現像ユニットの断面図である。検知マイラ３５１、３５２が回転動作を行うと、図２に示すように夫々撓みながら回転動作を行う。トナー残量が多いときは、検知マイラ３５１の撓み量に比べ、検知マイラ３５２の撓み量は大きく、回転方向の後ろ側へ大きく変形する。図２（ｃ）〜（ｅ）では、検知マイラ３５２の撓み量がない場合を点線で示し、検知マイラ３５２が回転方向の後ろ側へ大きく撓んでいる様子を示す。この状態において、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間から検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間までは長い。一方で、トナー残量が少なくなると、検知マイラ３５１の撓み量の減少量（トナーが多いときの撓み量からの減少量）に比べ、検知マイラ３５２の撓み量の減少量が大きい。その結果として、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間から検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間までは短くなる。感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間とは、夫々の検知マイラ３５１、３５２が感圧抵抗センサ３０１に一定以上の圧力を及ぼし始める時間である。本実施例では、この原理を使って、トナー残量を検知する。

【0025】

検知マイラ３５１、３５２の軸方向（長手方向）の長さは、少なくとも感圧抵抗センサ３０１の検知面上で検知面の長手方向の長さを備えれば良いため、軸方向すべての領域分の長さを備えても良い。また、検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転方向９０度後ろ側に配置され、検知マイラ３５１より柔らかい部材であるとしたものの、この配置又は材質や厚みに限定されるものではない。尚、検知マイラ３５１、３５２はトナーを介して又は直接現像ユニットの内壁に圧力を及ぼす。

【0026】

［抵抗値の変化を検知する回路］
図４は、感圧抵抗センサ３０１の抵抗値の変化を検知する回路図である。図３で説明したように、感圧抵抗センサ３０１の抵抗値は、圧力の変化に応じて変化する。制御基板８０のＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートには、ＤＣ ３．３Ｖの電源電圧を感圧抵抗センサ３０１と固定抵抗３７で分圧した電圧が入力される。

【0027】

［トナー残量の検知特性］
図５を用いて本実施例におけるトナー残量の検知特性を説明する。図５（ａ）は、トナー残量（％）と感圧抵抗センサ３０１で検知した検知マイラ３５１と３５２の時間差の特性グラフであり、トナー残量［％］が多いほど時間差が大きいことを示す。図５（ｂ）は、トナー残量が４０％のときのＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートに入力される電圧［Ｖ］の波形データである。検知マイラ３５１（検知開始：０ｍｓｅｃ）と検知マイラ３５２（検知開始：３２０ｍｓｅｃ）の時間差が３２０ｍｓｅｃであることがわかる。図５（ｃ）は、時間差［ｍｓｅｃ］とトナー残量［％］とを対応付けたテーブルＴである。テーブルＴの各数値の間のトナー残量は、既知の線形補間を行い算出する。ここで、算出された時間は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される時間も変わる。トナー残量を判断するテーブルＴの数値も同様である。尚、テーブルＴは制御基板８０の例えば不図示のＲＯＭに予め記憶しておく（以降の実施例においても同様とする）。

【0028】

［トナー残量の検知処理］
本実施例のトナー残量を検知するシーケンスを図６のフローチャートを用いて説明する。以降の実施例におけるフローチャートも同様に、これらのフローの処理は、ＣＰＵ４０により行われる。しかしながら、これに限定されず、例えば特性用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）が画像形成装置に実装されている場合には、それにいずれかのステップの機能を持たせても良い。

【0029】

ステップ（以降Ｓとする）１０１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１、３５２の回転動作を開始させる。本実施例では、例えば１回転の時間を１ｓｅｃとする。Ｓ１０２からＳ１０５でＣＰＵ４０は、２つの検知マイラのうち、検知マイラ３５１を検知する。これはトナー残量を判断するテーブルＴが、検知マイラ３５１を検知した時間から検知マイラ３５２を検知した時間までの時間差に基づいているためである。検知マイラ３５１を必ず検知するために次の方法で検知する。すなわち、検知マイラの１周期のうち、１つ目の立ち下がり閾値を検知した時間から２つ目の立ち下がり閾値を検知した時間までの時間差と、２つ目の立ち下がり閾値を検知した時間から３つ目の立ち下がり閾値を検知した時間までの時間差とを比較する。本実施例の構成では、検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転方向９０度後ろ側に配置されている。このため、上述の２つの時間差のうち時間差が長い方が検知マイラ３５２を検知した時間から検知マイラ３５１を検知した時間までの時間差に相当する。したがって不図示のタイマを用いて、立ち下がり閾値間の時間差を計測し、計測した時間差が所望の時間差であるか比較することで、時間差が短い方の、１つ目の立ち下がり閾値を検知した方を検知マイラ３５１として検知することができる。

【0030】

Ｓ１０２でＣＰＵ４０は、タイマＡをリセットする。Ｓ１０３でＣＰＵ４０は、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートの入力電圧をモニタし始める（図４参照）。このとき、ＣＰＵ４０は同時にタイマＡをスタートさせて、時間を計測し始める。Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値は立ち下がり閾値未満か否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を及ぼし始めるタイミングを検知する。本実施例では、モニタしている電圧の信号波形の立ち下がり閾値を２．０Ｖとしている。ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートに入力される入力電圧値が、立ち下がり閾値（＝２．０Ｖ）を下回ったタイミングを検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面上に達したこととしている。また、ＣＰＵ４０は、Ｓ１０４でＡ／Ｄポートの入力電圧値が立ち下がり閾値未満であると判断した場合、タイマＡをストップさせる。Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値が立ち下がり閾値を下回らない場合は、入力電圧のモニタを続ける。

【0031】

Ｓ１０５でＣＰＵ４０は、Ｓ１０３で検知したタイミングが検知マイラ３５１であるかを判断する。ここでＣＰＵ４０は、計測されたタイマＡの値が予め決められた範囲（特定の範囲）に入っているかを判断する。本実施例では、予め決められた範囲を５００ｍｓｅｃ以上８００ｍｓｅｃ以下とした。タイマＡの値が５００ｍｓｅｃ以下となった場合、感圧抵抗センサ３０１で検知したものが、検知マイラ３５１なのか検知マイラ３５２なのかが判断できない。予め決められた範囲とは、検知マイラ３５１から検知マイラ３５２までの配置距離を１回転の回転速度で割った値以上にし、また、１回転の時間より小さい値以下にする必要がある。タイマＡの値が予め決められた範囲内であれば、ＣＰＵ４０は検知マイラ３５１を検知したと判断する。一方、タイマＡの値が予め決められた範囲外であれば、ＣＰＵ４０は検知マイラ３５１を検知できなかったと判断する。その後、Ｓ１０２に戻り、ＣＰＵ４０はタイマＡをリセットし、もう一度検知マイラ３５１を検知するために、Ａ／Ｄポートの入力電圧をモニタし始める。

【0032】

Ｓ１０５でＣＰＵ４０はタイマＡの値が特定の範囲であると判断すると、Ｓ１０６からＳ１０８では、検知マイラ３５１の通過を検知する。Ｓ１０６でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めたタイミングからタイマＢをスタートさせて、時間を計測し始める。Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を及ぼし終わったタイミングを検知する。本実施例では、ＣＰＵ４０がモニタしている入力電圧の信号波形の立ち上がり閾値を２．３Ｖとしている。この立ち上がり閾値（＝２．３Ｖ）以上となったタイミングを検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面上を通過したこととしている。立ち上がり閾値以上とならない場合は、ＣＰＵ４０は入力電圧のモニタを続ける。ここで立ち下がりの閾値を２．０Ｖとして、立ち上がりの閾値を２．３Ｖとした理由は、ヒステリシスを持たせ、ノイズによる誤動作を防止するためである。

【0033】

Ｓ１０７でＣＰＵ４０はＡ／Ｄポートの入力電圧値が立ち上がり閾値以上であると判断すると、Ｓ１０８で、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面上を通過したことを検知する。この後、ＣＰＵ４０は、Ｓ１０９からＳ１１０で、検知マイラ３５２を検知し始める。Ｓ１０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を及ぼし始めるタイミングを検知する。本実施例では、ＣＰＵ４０がモニタしている入力電圧の信号波形の立ち下がり閾値を２．０Ｖとしている。この立ち下がり閾値（＝２．０Ｖ）を下回ったタイミングを検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面上に達したこととしている。また、このときＣＰＵ４０はタイマＢをストップさせる。Ｓ１０９でＣＰＵ４０は入力電圧値が立ち下がり閾値を下回らない場合は、入力電圧のモニタを続ける。Ｓ１１０でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めたタイミングでタイマＢをストップする。Ｓ１１１でＣＰＵ４０は、タイマＢの値を読み込む。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、タイマＢの値とテーブルＴの値とを照合する。テーブルＴとは、例えば図５（ｃ）に示す時間差に対応したトナー残量が一対になっている表である。ＣＰＵ４０は、テーブルＴの時間差とタイマＢの値を照合して、トナー残量を判断する。上述した通りテーブルＴにない時間差であった場合は、ＣＰＵ４０は、テーブルＴの時間差の値に基づき例えば線形補間を行い、トナー残量を算出する。Ｓ１１３でＣＰＵ４０は、Ｓ１１２で判断したトナー残量を本体１０１のビデオコントローラ４２へ通知する。

【0034】

本実施例では、トナー残量の検知シーケンス内に検知マイラを回転動作させることを記載したが、画像形成動作中などで検知マイラが回転していれば、トナー残量を検知することができる。また、トナー残量を検知する前に、数回回転させて、検知マイラの回転状態が安定した状態からはじめても良い。さらに、１回の測定結果を基にトナー残量を算出したものの、複数回測定し、その平均値からトナー残量を判断することで、より精度を向上させることができる。ここで定義した立ち下がり閾値や立ち上がり閾値、タイマＡの値は、本構成における１つの実施例である。これらの構成は、検知マイラ３５１、３５２の配置や検知マイラの回転速度、回路定数、感圧抵抗センサ３０１の出力などを総合的に考慮して決められるため、これに限定されるものではない。

【0035】

本実施例では、図６のＳ１０２からＳ１０５で、検知マイラ３５１を検知し、その後検知マイラ３５２を検知するシーケンスを示した。しかしながら、以下の方法でも代用することが可能である。ＣＰＵ４０は感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めたタイミングを３つ検知する。ＣＰＵ４０は１つ目のタイミングから２つ目のタイミングの時間差と２つ目のタイミングから３つ目のタイミングの時間差を算出する。本実施例では、２つの時間差のうち、値が小さい方が検知マイラ３５１から検知マイラ３５２の時間差と判断することができる。ＣＰＵ４０は、この時間差をテーブルＴと照合し、トナー残量を判断する。これにより、シーケンスを簡単にすることができる。

【0036】

尚、本実施例によれば、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートの入力電圧を検知した。しかしながら、コンパレータ等で電圧検知回路を構成することでデジタル化して、ＣＰＵ４０のデジタルポートで時間を検知しても良い。また、圧力を及ぼしている時間が検知できれば良いので、感圧抵抗センサ３０１の代わりにシートスイッチ（メンブレンスイッチ）（実施例６で説明）や汎用の圧力センサを使用しても良い。さらに、トナーを攪拌するための機能を検知マイラに持たせても良い。これにより、現像ユニット内の構成を簡略することが可能である。

【0037】

このように、本実施例では、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間から検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面を通過する時間までの時間差に基づきトナー残量を判断する。これにより、トナーが満載（トナー残量１００％）から空（トナー残量０％）になるまで逐次トナー残量の検知を行うことができる。また、感圧抵抗センサ３０１を用いることで、検知回路を簡素化することができるとともに、反応速度が速いため、検知時間の高速化を図ることができる。さらに、検知マイラの撓みは、高速で回転していてもトナー残量に応じて安定しているため、画像形成動作と同時に行うことが可能である。

【0038】

本実施例では、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めた時間から検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めた時間までの時間差に基づいてトナー残量を判断した。しかしながら、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし終わった時間から検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし終わった時間に基づいてトナー残量を判断してもよい。または、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めた時間から検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし終わった時間に基づいてトナー残量を判断してもよい。この結果として、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼしている時間幅も考慮することができるため、より高精度にトナー残量を検知することができる。

【0039】

以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【実施例2】

【0040】

実施例１では、検知マイラ３５１は可撓性を有しており、トナー２８の抵抗によって撓み、ＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めた時間を検知している。本実施例では、検知マイラ３５１（攪拌部材）は、高い剛性を有し、トナー２８を攪拌する機能も有する。本実施例のカラーレーザプリンタは、実施例１で説明した図１とプロセスカートリッジ５の構成を除き同一であるため説明を省略する。

【0041】

［プロセスカートリッジの構成］
図７を用いて本実施例の構成であるプロセスカートリッジについて説明する。図７は、本実施例のプロセスカートリッジの断面図である。尚、実施例１と同一の構成には同一の記号を付し詳しい説明は省略する。トナー容器２３は各色に対応したトナー２８を収納している。また、プロセスカートリッジ５は、トナー補給ローラ１２へトナー２８を供給する攪拌棒２６を備える。攪拌棒２６は、回転軸を中心として回転運動し、トナー２８を攪拌する。別の回転軸には、トナー残量を検知するための検知マイラ３５１、３５２を夫々備える。検知マイラ３５１は、高い剛性を有し、トナー２８の抵抗によらず、一定に回転動作を行うものであり、周方向先端に柔らかい部材を付属している。検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転方向９０度後ろ側に配置され、可撓性を有し、柔らかい部材である。さらに、プロセスカートリッジ５は、トナー容器２３内のトナー残量を検知する感圧抵抗センサ３０１を、検知マイラ３５１、３５２の周方向の現像ユニットの内壁面に備える。

【0042】

フローチャート及び検知特性は、実施例１と同様であるため説明を省略する。本実施例の検知マイラ３５１は、高い剛性を有しているため、トナー２８の抵抗によらず、一定に回転する。そのため、トナー残量にかかわらず一定回転するため、感圧抵抗センサ３０１で検知される時間は、常に一定間隔となる。よって、検知マイラ３５１と３５２が感圧抵抗センサ３０１に一定以上の圧力を及ぼし始める夫々の時間の差を算出することで、検知マイラ３５２の撓み量をより正確に検知することができるため、より高精度にトナー残量を検知することができる。

【0043】

以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【実施例3】

【0044】

実施例１では、感圧抵抗センサ３０１が圧力を検知している時間差でトナー残量を検知しているのに対して、本実施例では、感圧抵抗センサ３０１が圧力に対応する抵抗値の変化を検知して、トナー残量を検知する。尚、実施例１で説明した図１、図２、図４の構成は、本実施例においても適用されるものとする。また、実施例１と同一の構成は、同一の記号を付して、詳しい説明は省略する。

【0045】

［トナー残量の検知特性］
図８を用いて本実施例におけるトナー残量の検知特性を説明する。図８（ａ）は、トナー残量（％）と感圧抵抗センサ３０１と固定抵抗３７とで分圧される検知マイラ３５１と３５２の夫々の電圧の電圧差の特性グラフであり、トナー残量［％］が多いほど電圧差［Ｖ］が小さいことを示す。図８（ｂ）は、トナー残量が４０％のときの波形データである。検知マイラ３５１の検知開始後のＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートの入力電圧が０．４Ｖ、検知マイラ３５２の検知開始後の入力電圧が１．２Ｖであり、電圧差が０．８Ｖであることがわかる。図８（ｃ）は、ＣＰＵ４０の不図示のＲＯＭ等に格納される、電圧差［Ｖ］とトナー残量［％］とを対応付けたテーブルＮである。テーブルＮの数値の間のトナー残量は、既知の線形補間を行い算出する。ここで、算出された電圧値は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される電圧値も変わる。トナー残量を判断するテーブルＮの数値も同様である。

【0046】

［トナー残量の検知処理］
本実施例のトナー残量を検知するシーケンスを図９のフローチャートを用いて説明する。Ｓ２０１〜Ｓ２０５の処理は図６のＳ１０１〜Ｓ１０５の処理と同じであるため説明を省略する。また検知マイラ３５１を必ず検知する方法も図６で説明した方法と同じであるため説明を省略する。Ｓ２０６からＳ２０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の通過を検知する。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めたタイミングから電圧値のモニタをスタートさせる。Ｓ２０７でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面に及ぼしている圧力に応じた電圧値を複数回測定する。ＣＰＵ４０は、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートでモニタをしている電圧値について、Ａ／Ｄポートの測定間隔における変化率が０．１Ｖ以下となる状態の値を有効とし、この状態の電圧値の平均値Ａを算出する。

【0047】

Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値が立ち上がり閾値以上か否かを判断することにより、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を及ぼし終わったタイミングを検知する。本実施例では、モニタしている電圧の信号波形の立ち上がり閾値を２．３Ｖとしている。ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートに入力される電圧値がこの立ち上がり閾値以上となったタイミングを検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面上を通過したこととしている。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値が立ち上がり閾値以上ではないと判断した場合は、Ｓ２０７の入力電圧のモニタを続け、平均値Ａを算出する。ここで閾値の設定については実施例１と同様である。Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面上を通過したことを検知している。ここで、ＣＰＵ４０は検知マイラ３５１に対する電圧値のモニタを終了する。

【0048】

この後、ＣＰＵ４０は検知マイラ３５２についての電圧値を検知し始める。Ｓ２１０でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値が立ち下がり閾値未満か否かを判断することにより、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を及ぼし始めるタイミングを検知する。本実施例では、モニタしている電圧の信号波形の立ち下がり閾値を２．０Ｖとしている。この立ち下がり閾値を下回ったタイミングを検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面上に達したこととしている。Ｓ２１０でＣＰＵ４０はＡ／Ｄポートの入力電圧値が立ち下がり閾値未満とならないと判断した場合は、Ｓ２１０の処理を続ける。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めたタイミングで電圧値のモニタをスタートさせる。

【0049】

Ｓ２１２でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面に及ぼしている圧力に応じた電圧値を複数回測定する。ＣＰＵ４０は、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートでモニタをしている電圧値について、Ａ／Ｄポートの測定間隔における変化率が０．１Ｖ以下となる状態の値を有効とし、この状態の電圧値の平均値Ｂを算出する。Ｓ２１３でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値が立ち上がり閾値以上か否かを判断することにより、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面に圧力を及ぼし終わったタイミングを検知する。本実施例では、モニタしている電圧の信号波形の立ち上がり閾値を２．３Ｖとしている。この立ち上がり閾値以上となったタイミングを検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面上を通過したこととしている。Ｓ２１３でＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄポートの入力電圧値が立ち上がり閾値以上とならないと判断した場合は、Ｓ２１２で電圧のモニタを続け平均値Ｂを算出する。ここで閾値の設定については実施例１と同様である。

【0050】

Ｓ２１４でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面上を通過したことを検知している。ここでＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２に対する電圧値のモニタを終了する。Ｓ２１５でＣＰＵ４０は、Ｓ２０７で算出した入力電圧値の平均値ＡとＳ２１２で算出した入力電圧値の平均値Ｂから電圧差（Ｂ−Ａ）を算出する。例えば図８（ｂ）の例の場合、Ａ＝０．４Ｖ、Ｂ＝１．２Ｖであり、Ｂ−Ａ＝１．２−０．４＝０．８となる。Ｓ２１６でＣＰＵ４０は、Ｓ２１５で算出した電圧差と図８（ｃ）のテーブルＮを照合し、トナー残量を判断する。例えば図８の例の場合、ＣＰＵ４０は、テーブルＮからトナー残量を０．８Ｖに対応する４０％と判断する。ここで、テーブルＮの電圧差［Ｖ］に一致する値がない場合は、ＣＰＵ４０は、上述したように線形補間を行いトナー残量［％］を算出する。Ｓ２１７でＣＰＵ４０は、Ｓ２１６で判断（又は線形補間により算出）したトナー残量を本体１０１のビデオコントローラ４２へ通知する。

【0051】

本実施例では、Ｓ２０２からＳ２０５の処理で、検知マイラ３５１を検知し、その後検知マイラ３５２を検知するシーケンスを示した。しかし、以下の方法でも代用することが可能である。感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼし始めたタイミングを２つ検知する。１つ目のタイミングと２つ目のタイミングについて、夫々の状態における電圧値の平均値Ａと平均値Ｂを算出する。平均値Ａと平均値Ｂの差の絶対値を算出することによって、テーブルＮと照合し、トナー残量を判断する。これにより、シーケンスを簡単にすることができる。これにより、先に検知マイラ３５２を検知したとしても、夫々の検知マイラの入力電圧値から算出した電圧差の絶対値を算出することで、テーブルＮを用いてトナー残量を判断することができる。

【0052】

このように、本実施例では、検知マイラ３５１が感圧抵抗センサ３０１の検知面に対して及ぼしている圧力値と検知マイラ３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面に及ぼしている圧力値との差に基づいて、トナー残量を判断する。これにより、トナーが満載（トナー残量１００％）から空（トナー残量０％）になるまで逐次トナー残量を検知することができる。また、感圧抵抗センサ３０１を用いることで、検知回路を簡素化することができるとともに、反応速度が速いため、検知時間の高速化を図ることができる。さらに、検知マイラの撓みは、高速で回転していてもトナー残量に応じて安定しているため、画像形成動作と同時に行うことが可能である。また、実施例１の検知制御でトナー残量の３０％程度までを検知し、本実施例の検知制御でトナー残量の３０％未満程度を検知するように制御を切り替えることもできる。これにより、夫々の単独制御よりも、トナー残量が０％から１００％までのすべての領域において、より精度を向上することができる。

【0053】

以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【実施例4】

【0054】

実施例３では、検知マイラ３５１は可撓性を有しており、トナー２８の抵抗によって撓み、感圧抵抗センサ３０１は検知マイラ３５１によって圧力を及ぼし始めた時間を検知している。本実施例では、検知マイラ３５１は、高い剛性を有し、トナー２８を攪拌する機能も有する。本実施例では、実施例２で示した構成である図７を用い、トナー残量を検知するシーケンスは図９で説明した処理と同様である。フローチャート及び検知特性は、実施例３の図８、図９と同様であり説明を省略する。本実施例の検知マイラ３５１は、高い剛性を有しているため、トナー２８の抵抗によらず一定に回転する。そのため、トナー残量にかかわらず一定回転するため、感圧抵抗センサ３０１の検知面に対して及ぼしている圧力値は、一定となる。よって、検知マイラ３５１と３５２が感圧抵抗センサ３０１の検知面に対して及ぼしている夫々の圧力値の差を算出することで、検知マイラ３５２の撓みによる圧力の変化をより正確に検知することができ、より高精度にトナー残量を検知することができる。

【0055】

以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【実施例5】

【0056】

本実施例では、感圧抵抗センサ３０１が圧力に対応する抵抗値の変化を検知して、トナー残量を検知する。実施例３との違いは、トナー残量が少なくなったときに、より精度が上がるように分圧抵抗を切り替える制御を追加したことである。本実施例のカラーレーザプリンタ、プロセスカートリッジ５等については、実施例１で説明した図１〜図３、の構成を本実施例にも適用するものとする。また、実施例１と同一の構成は、同一の記号を付して、詳しい説明は省略する。トナー残量を検知するシーケンスは、図９で示したものを使用する。

【0057】

［抵抗値の変化を検知する回路］
図１０（ａ）は、感圧抵抗センサ３０１の抵抗値の変化を検知する回路図である。ＣＰＵ４０のデジタル出力ポートであるＤＯポートからアナログスイッチ３９をオン／オフする制御信号を出力する構成である。アナログスイッチ３９は、オンすると固定抵抗３８が固定抵抗３７と並列接続され、感圧抵抗センサ３０１との分圧比が変わる。

【0058】

［トナー残量の検知特性］
図１０（ｂ）を用いて本実施例におけるトナー残量の検知特性を説明する。図１０（ｂ）の電圧差Ｇ１（実線）は、トナー残量（％）と、感圧抵抗センサ３０１と固定抵抗３７とで分圧される検知マイラ３５１と３５２の夫々の電圧の電圧差の特性グラフである。また、電圧差Ｇ２（破線）は、トナー残量（％）と、感圧抵抗センサ３０１と、固定抵抗３７と固定抵抗３８の並列接続とで分圧される検知マイラ３５１と３５２の夫々の電圧の電圧差の特性グラフである。図１０（ｂ）に示すように、電圧差Ｇ２の場合は、トナー残量が少なくなると（例えば４５％以下）、電圧差の変化がほとんど見られずこの範囲でのトナー残量の判断の精度が低下する。一方、電圧差Ｇ１の場合は、トナー残量が少なくなった範囲でも電圧差が変化するため、トナー残量の判断を精度よく行うことができる。このように電圧差Ｇ１とＧ２ではトナー残量を判断するための電圧差の変化量が異なる、いいかえれば感度が異なる。図１０（ｃ）は、テーブルＸである。テーブルＸの数値の間のトナー残量は、既知の線形補間を行い算出する。ここで、算出された電圧値は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される電圧値も変わる。トナー残量を判断するテーブルＸの電圧差の値も同様である。

【0059】

本実施例では、ＣＰＵ４０は、トナー残量が多いときには、ＤＯポートの出力信号をローレベルに設定する。このときのアナログスイッチ３９はオン状態となり、固定抵抗３８とＡ／Ｄポートとが接続される。プロセスカートリッジ５が新品でトナー残量が１００％である状態からプリント枚数を重ねていくと、Ａ／Ｄポートの入力電圧から得られる電圧差は、図１０（ｃ）の矢印Ａの通りに推移する。次に、本実施例では、例えばトナー残量が４５％となったときに、ＣＰＵ４０は、ＤＯポートの出力信号をハイレベルに切り替える。アナログスイッチ３９は、オフ状態となり、固定抵抗３８とＡ／Ｄポートとが切り離される。そうすると、Ａ／Ｄポートの入力電圧から得られる電圧差は、図１０（ｃ）の矢印Ｂの通りに推移する。このように、トナー残量が多い場合は、電圧差Ｇ２を算出し、電圧差Ｇ２に基づいてトナー残量を判断する。電圧差Ｇ２では、トナー残量が多いときの電圧差の変化量が大きいため、電圧差Ｇ１に基づいて判断するより高精度に判断することができる。一方、トナー残量が少ない場合は、感度を切り替えて電圧差Ｇ１を算出し、電圧差Ｇ１に基づいてトナー残量を判断する。電圧差Ｇ１では、トナー残量が少ないときの電圧差の変化量が大きいため、電圧差Ｇ２に基づいて判断するより高精度にトナー残量を判断することができる。

【0060】

［トナー残量の検知処理］
図１１は、本実施例のフローチャートである。このシーケンスは、本体１０１に新品のプロセスカートリッジ５が挿入されてから、トナー残量を検知し、トナー残量がなし（０［％］）と判断するまでのシーケンスを示す。本体１０１に新品のプロセスカートリッジ５が挿入されると、Ｓ３０１でＣＰＵ４０は、トナー２８が１００％の状態であるので、アナログスイッチ３９をオンする。上述した通りこの状態で固定抵抗３７と固定抵抗３８は並列接続され、ＣＰＵ４０は電圧差が電圧差Ｇ２であるとしトナー残量を判断することとなる。Ｓ３０２でＣＰＵ４０は、アナログスイッチ３９がオンした状態で、図９で説明したフローチャートでトナー残量検知シーケンスを実行する。但し、図９のＳ２１６の処理では図１０（ｃ）のテーブルＸの電圧差Ｇ２を参照する。Ｓ３０３でＣＰＵ４０は、Ｓ３０２のトナー残量検知シーケンスにおける図９のＳ２１６で判断したトナー残量が４５％以下かどうかを判断する。Ｓ３０３でＣＰＵ４０はトナー残量が４５％以下ではない、すなわち４５％より多いと判断した場合は、Ｓ３０５で検知したトナー残量をビデオコントローラ４２へ報知して、Ｓ３０２の処理に戻る。

【0061】

Ｓ３０３でＣＰＵ４０は、トナー残量が４５％以下であると判断した場合、Ｓ３０４でＤＯポートの出力信号をハイレベルにしてアナログスイッチ３９をオフする。その後の処理は、常にアナログスイッチ３９をオフにした状態となる。上述した通りこの状態で固定抵抗３８の接続は切断され、ＣＰＵ４０は電圧差が電圧差Ｇ１であるとしトナー残量を判断することとなる。Ｓ３０６でＣＰＵ４０は、図９で説明したフローチャートでトナー残量検知シーケンスを実行する。但し、図９のＳ２１６の処理では図１０（ｃ）のテーブルＸの電圧差Ｇ１を参照する。Ｓ３０７でＣＰＵ４０はＳ３０６のトナー残量検知シーケンスにおける図９のＳ２１６で判断したトナー残量をビデオコントローラ４２へ報知する。Ｓ３０８でＣＰＵ４０は、Ｓ３０６で判断したトナー残量が０％であるかどうかを判断する。Ｓ３０８でＣＰＵ４０は、トナー残量が０％でないと判断するとＳ３０６の処理に戻る。Ｓ３０８でＣＰＵ４０は、トナー残量が０％であると判断すると処理を終了する。

【0062】

このように、トナー残量に応じて感度を切り替えることで、トナー残量の変化を高精度に検知することができるため、精度を向上することができる。また、実施例３、４の検知制御と組み合わせることが可能である。具体的には図１１のＳ３０２、Ｓ３０６のトナー残量検知シーケンスを実施例３、４のトナー残量検知シーケンスとすることができるため、夫々の単独制御よりも、トナー残量が０％から１００％までのすべての領域において、より精度を向上することができる。

【0063】

以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【実施例6】

【0064】

実施例１との違いは、実施例１では、感圧抵抗センサ３０１が圧力を検知している時間でトナー残量を検知しているのに対して、本実施例では、シートスイッチ３１１（スイッチ素子）が圧力を検知している時間差を検知してトナー残量を検知する点である。さらにシートスイッチ３１１が圧力を検知していないタイミングで、プロセスカートリッジ５の温度を検知する。プロセスカートリッジ５の温度データは、不図示の冷却ファンの制御等に使用する。この温度を検知する信号ラインとトナー残量を検知する信号ラインを共用することが特徴である。本実施例のカラーレーザプリンタ、プロセスカートリッジ等については、実施例１で説明した図１、図２、図６の構成を本実施例にも適用するものとし、説明を省略する。但し、感圧抵抗センサ３０１とシートスイッチ３１１は入れ替える。これらは、同形状であり、同じ位置に配置する。

【0065】

［シートスイッチの構成］
本実施例のシートスイッチ３１１は、２層の配線パターンを有し、各層の間の周囲にスペーサを用いて、空間（ギャップ）を形成しているものである。検知面の上面において、検知面が押されると、上面の配線パターン面が変形し、下面の配線パターンと接触するような構成である。このような構成で一定以上の圧力が検知面の上面にかかると、圧力の大小にかかわらず、抵抗値がほぼ０オームとなる。このように、シートスイッチ３１１は、圧力に応じてオン・オフする。

【0066】

［抵抗値の変化を検知する回路］
図１２は、シートスイッチ３１１の抵抗値の変化を検知する回路図である。シートスイッチ３１１は、トナー容器２３内のトナー残量を検知するためのものであり、サーミスタ４１は、プロセスカートリッジ５の温度を検知するためのものである。ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートには、シートスイッチ３１１がオン状態では、サーミスタ４１と固定抵抗３７とで分圧された電圧が入力され、実施例１と同様に時間差からトナー残量を判断し、さらに本実施例ではＣＰＵのＡ／Ｄポートの入力電圧から温度を検知する。

【0067】

［トナー残量の検知特性］
図１３（ａ）は、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートに入力されるサーミスタ４１と固定抵抗３７とで分圧されるＡ／Ｄポートの入力電圧と温度の特性グラフであり、温度［℃］が高いほどＡ／Ｄポートの入力電圧［Ｖ］が低くなることを示す。図１３（ｂ）は、カラーレーザプリンタのプリント中であって温度が２５℃のときにＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートへ入力される電圧の波形である。図１３（ｃ）は、サーミスタ４１と固定抵抗３７とで分圧されるＡ／Ｄポートの入力電圧と温度の特性グラフを表にしたテーブルＱである。テーブルＱの数値の間のトナー残量は、既知の線形補間を行い算出する。図１３（ｂ）に示すように、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２の検知開始時間の時間差は、３５０ｍｓｅｃである。ここで、ＣＰＵ４０は、図５（ｃ）のテーブルＴを参照し、時間差３５０ｍｓｅｃの場合のトナー残量が１００％であると判断する。サーミスタ４１の検知結果と温度の関係は、図１３（ｃ）のテーブルＱを参照する。図１３（ｂ）の場合、シートスイッチ３１１がオフ状態でＡ／Ｄポートの入力電圧は２．４２Ｖであるので、ＣＰＵ４０は、テーブルＱからプロセスカートリッジ５の温度は２５℃であると判断する。

【0068】

サーミスタ４１の検知タイミングについて、各マイラが回転していない状態では、ＣＰＵ４０のＡ／Ｄポートの入力電圧がサーミスタ４１の検知結果であるため、ＣＰＵ４０はこの値に基づいて温度を判断する。また、各マイラが回転している状態では、検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２がシートスイッチ３１１に圧力を及ぼし終わったタイミングを検知した後の電圧値をモニタすることで、サーミスタ４１の電圧値を検知することができる。但し、検知マイラ３５１、３５２の到達と通過を検知するための例えば図６のＳ１０４、Ｓ１０９やＳ１０７に用いる立ち上がり閾値及び立ち下がり閾値は、例えば、１．５Ｖと１．８Ｖのようにサーミスタ４１の電圧出力範囲より小さくする必要がある。

【0069】

本実施例においても、実施例１と同様のトナー残量の検知精度が得られる。さらにプロセスカートリッジ５の温度を検知する信号ラインとシートスイッチ３１１の信号ラインを共通にできるので、夫々を別の信号ラインとする構成と比較した場合に以下の効果がある。まず、信号ラインの本数を２本削減することができるので、電線とコネクタが削減できる。また、ＣＰＵのＡ／Ｄポートも削減できる。よって、コストが安くできる。尚、本実施例では、温度検知手段としてサーミスタを用いた。本実施例で使用したサーミスタは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプのものであるが、温度の上昇に対して抵抗が増大するタイプのサーミスタでも適用可能である。また、シートスイッチ３１１の代わりに感圧抵抗センサ３０１をサーミスタ４１に並列接続する構成としても、各マイラが回転していない状態で又は回転している状態の各マイラが感圧抵抗センサ３０１に圧力を及ぼしていないタイミングで、温度を検知できる。

【0070】

以上本実施例によれば、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【0071】

［その他の実施例］
実施例１乃至６では、基準電位の信号ラインを単独で備える形態を説明した。しかしながらプロセスカートリッジ５と、画像形成装置本体１０１の基準となる電位は、同電位となるように接続されているので、その基準電位となる信号ラインと感圧抵抗センサ３０１やシートスイッチ３１１の基準電位は、共通にすることもできる。これにより、信号ラインを１本削減することができるので、電線とコネクタが削減でき、その分のコストが安くできる。
また、実施例１乃至６では、圧力を電圧に変換する例を挙げた。しかしながら、その他の電流、抵抗値、周波数に変換する圧力センサでも代用可能である。
さらに実施例１乃至６では、理解し易いように１回の検知でテーブルを参照するような説明をしている。しかし、複数回のデータを平均化した後に、夫々のテーブルを参照するような制御にすると、さらに検知精度をあげることが期待できる。
また、実施例１乃至６では、現像ユニット内に２つの検知マイラを配置する構成を示した。しかし、３つ以上の検知マイラを配置することで、より高精度にトナー残量を検知することができる。
また、実施例１乃至６では、現像ユニットが一体構成の例を挙げた。しかし、現像ローラとトナー容器が別体となった補給系のトナー容器においても、トナー容器の内部に圧力センサと検知マイラを設けることにより、本発明が適用可能である。
以上その他の実施例においても、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量を検知でき、かつ高速で攪拌部材が動作しているときでも、トナーの残量を精度良く検知することができる。

【符号の説明】

【0072】

５ プロセスカートリッジ
４０ ＣＰＵ
３０１ 感圧抵抗センサ
３５１ 検知マイラ
３５２ 検知マイラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】