画像形成装置
【課題】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。
【解決手段】トナーを収納する着脱可能な現像ユニットと、被検知電極３６１を有し回転軸２９を中心に周回動作する検知マイラ３５１と、被検知電極３６２を有し回転軸２９に検知マイラ３５１と９０度をなすように設けられた検知マイラ３５２と、現像ユニットの外装に配設された静電容量センサ電極３２１と、被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間又は被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する静電容量センサＩＣ３３と、静電容量センサＩＣ３３により検知マイラ３５１を検知した時間と静電容量センサＩＣ３３により検知マイラ３５２を検知した時間との差に基づきトナーの量を判断するＣＰＵ４０とを備える。
【解決手段】トナーを収納する着脱可能な現像ユニットと、被検知電極３６１を有し回転軸２９を中心に周回動作する検知マイラ３５１と、被検知電極３６２を有し回転軸２９に検知マイラ３５１と９０度をなすように設けられた検知マイラ３５２と、現像ユニットの外装に配設された静電容量センサ電極３２１と、被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間又は被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する静電容量センサＩＣ３３と、静電容量センサＩＣ３３により検知マイラ３５１を検知した時間と静電容量センサＩＣ３３により検知マイラ３５２を検知した時間との差に基づきトナーの量を判断するＣＰＵ４０とを備える。
【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、トナーの攪拌によって回転方向の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の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の量が多い場合は、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の量が少ない場合は、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。
【０００７】
（１）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間と、前記出力手段が前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間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。
【０００８】
（２）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が出力した前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、前記出力手段が出力した前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、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。
【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１〜４のカラーレーザプリンタの構成を示す概略図
【図２】実施例１、３の現像ユニット及び静電容量センサ基板の断面図
【図３】実施例１〜４のトナー残量検知の回路図
【図４】実施例１の現像ユニット及び静電容量センサ基板の断面図
【図５】実施例１、２のトナー残量検知の特性グラフ、波形及びテーブルＴ
【図６（ａ）】実施例１、２のトナー残量検知のフローチャート
【図６（ｂ）】実施例１、２のトナー残量検知のフローチャート
【図７】実施例２、４の現像ユニット及び静電容量センサ基板の断面図
【図８】実施例３、４のトナー残量検知の特性グラフ、波形及びテーブルＮ
【図９（ａ）】実施例３、４のトナー残量検知のフローチャート
【図９（ｂ）】実施例３、４のトナー残量検知のフローチャート
【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】
［画像形成装置の構成］
図１は本実施例の構成であるカラーレーザプリンタの概略図である。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に対して着脱可能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）のトナー（現像剤）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、攪拌マイラ３４を有している。尚、図１のトナー容器２３内の詳細な説明は後述する。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、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によって負極性のトナーが付着されて反転現像され、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Ａ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へと回収される。
【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】
［現像ユニットの構成］
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と静電容量センサ基板３３１の断面図である。図２（ａ）で示しているプロセスカートリッジ５の現像ユニット内には、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とを備える。攪拌マイラ３４（攪拌部材）は、トナー容器２３内の回転軸２９に備えられており、周回回転（周回動作）を行う。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（第一部材）、検知マイラ３５２（第二部材）をそれぞれ備えている。検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転方向９０度（所定の角度）後ろ側に配置されている。尚、この角度は９０度に限定するものではない。すなわち、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２を後述する静電容量センサＩＣ３３で検知した時間差と、検知マイラ３５２と検知マイラ３５１を静電容量センサＩＣ３３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。詳細は後述する図６のフローチャートの処理において説明する。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。
【００１９】
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、例えばそれぞれ１５０μｍ、７５μｍとしている。検知マイラ３５１、３５２の厚さを変えることで撓み量の差を実現しており、従って、検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１より撓み量が大きい。尚、例えば検知マイラ３５２、３５１の材質を異ならせることにより検知マイラ３５２の撓み量の方が大きくなるように構成する等、検知マイラ３５２の撓み量が検知マイラ３５１の撓み量より大きくなる構成であればよい。また、検知マイラ３５１、３５２のそれぞれの周方向（回転軸の方向に直交する方向）の先端付近に、導電性の被検知電極３６１（第一電極）、被検知電極３６２（第二電極）をそれぞれ備えている。
【００２０】
また、図２（ａ）で示している静電容量センサ基板３３１は、以下のものを備える。本体１０１に備えている静電容量センサ基板３３１は、静電容量センサＩＣ３３（出力手段）と静電容量センサＩＣ３３の周辺回路部品（不図示）が搭載されている。本実施例での静電容量センサＩＣ３３は、例えば静電容量センサ電極による静電容量と基準電極による静電容量の差分を用いて、静電容量センサ電極による静電容量の変化の検知を行う。静電容量センサ基板３３１には、銅箔パターンで静電容量センサ電極３２１（第三電極）と基準電極３２０が形成されている。現像ユニットの外装の底面は、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際に、静電容量センサ電極３２１に近接する。この状態において、検知マイラ３５１、３５２に配設された被検知電極３６１又は３６２が静電容量センサ電極３２１に近接することによって生じる静電容量の変化を静電容量センサＩＣ３３で検知する。尚、静電容量センサＩＣ３３や周辺回路は、静電容量が検知できるものであれば良く、アナログ集積回路でも代用可能である。また、本実施例では、静電容量センサ電極３２１を本体１０１に備えている静電容量センサ基板３３１に成形しているが、現像ユニットの壁面付近にあればよく、例えば現像ユニット壁面に静電容量センサ電極３２１を直接成形しても良い。その場合、静電容量センサ基板３３１と静電容量センサ電極３２１に電気的接点を設けて、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際に接続すると良い。
【００２１】
図２（ｂ）は、検知マイラ３５１と被検知電極３６１の位置関係を表す斜視図である。検知マイラ３５２、被検知電極３６２についても同様の構成である。被検知電極３６１、３６２の周方向（回転軸２９に直交する方向）の長さは、３０ｍｍである。検知マイラ３５１、３５２及び被検知電極３６１、３６２の回転軸２９の軸方向（長手方向）の長さは、少なくとも静電容量センサＩＣ３３の検知面を覆う長さであれば良い。尚、周方向の長さについて、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の周方向の長さは、トナー容器２３の側壁面に接触する程度の長さに設定し、一方検知マイラ３５２の周方向の長さは、プロセスカートリッジ５の底面に接触する長さに設定する。ただし、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するような長さに設定する。また、攪拌マイラ３４と検知マイラ３５２は、図２（ａ）では約１８０度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３５２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３５２の被検知電極３６２の検知が行える配置であればよく、角度を１８０度に限定するものではない。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。
【００２２】
［トナー残量検知の回路図］
図３は、本実施例のトナー残量検知の回路図である。バイパスコンデンサ４６は、静電容量センサＩＣ３３のアナログ電源端子ＡＶＤＤのノイズを除去するためのものである。また、バイパスコンデンサ４７は、静電容量センサＩＣ３３のデジタル電源端子ＤＶＤＤのノイズを除去するためのものである。静電容量センサＩＣ３３のＳＲＥＦ端子には基準電極３２０が接続され、ＳＩＮ端子には静電容量センサ電極３２１が接続されている。基準電極３２０と静電容量センサ電極３２１は、同じ面積の銅箔パターンである。静電容量センサＩＣ３３は、シリアル通信によりＣＰＵ４０との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３のＳＣＬ端子に通信同期用のクロック信号を出力する。一方、静電容量センサＩＣ３３は、ＳＤＡ端子を介して、検知した静電容量の値に対応した８ビットの検知レベルのデータ（静電容量に関する情報）をＣＰＵ４０へ出力する。尚、静電容量センサＩＣ３３の詳細な動作原理は、公知技術であるため省略する。
【００２３】
［検知マイラの動作］
図４に、トナー残量が比較的多い場合と比較的少ない場合の検知マイラ３５１、３５２の動作について説明する。検知マイラ３５１、３５２が回転動作を行うと、図４（ａ）に示すように、トナー残量が比較的多い場合、検知マイラ３５１、３５２はそれぞれトナーの抵抗を受けて、図中矢印方向の回転方向後側に変形し、撓みながら回転動作を行う。このとき、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、回転方向後側へ大きく変形する。この状態において、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達した時間と検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達した時間との差（以降、時間差）は長い。一方で、図４（ｂ）に示すように、トナー残量が比較的少なくなると、検知マイラ３５１の撓み量の減少に比べ、検知マイラ３５２の撓み量の減少が大きい。その結果として、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達してから検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達するまでの時間差は短くなる。この原理を使って、トナー残量を検知する。
【００２４】
［トナー残量検知の特性］
図５を用いて本実施例のトナー残量の検知特性を説明する。上述したように、静電容量センサＩＣ３３は、検知した静電容量の値に対応する８ビットのデータをＣＰＵ４０へ出力している。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３がＣＰＵ４０へ出力した８ビットのデータを１０進数の検知レベルとして表示して説明をする。図５（ａ）は、トナー残量（％）と静電容量センサＩＣ３３で検知した検知マイラ３５１と検知マイラ３５２の時間差（ミリ秒（ｍｓｅｃ））の特性グラフである。図４で説明したように、トナー残量が多いほど時間差が長く（大きく）、トナー残量が少ないほど時間差が短い（小さい）。これにより、時間差を計測することでトナー残量を検知することができる。図５（ｂ）は、トナー残量が６５％のときの波形データであり、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は静電容量センサＩＣ３３の検知レベルである。検知マイラ３５１を検知した時間と検知マイラ３５２を検知した時間の時間差（ｍｓｅｃ）が３９０ミリ秒（ｍｓｅｃ）であることがわかる。
【００２５】
図５（ｃ）は、時間差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、計測された時間は、本実施例における値であるため、条件が変われば計測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。テーブルＴの情報は、予め記憶部のＲＯＭやプロセスカートリッジ５に設けられたＲＯＭに工場にて書き込まれて出荷される。そして、プロセスカートリッジ５に設けられたＲＯＭに書き込まれたテーブルＴの情報は、プロセスカートリッジ５が本体１０１に装着されたときに、ＣＰＵ４０によって読み出され、制御基板８０の記憶部のＲＡＭに格納される。後述する実施例２、３においても、テーブル情報はこれらの方法によって記憶部のＲＯＭやＲＡＭに記録されるものとする。尚、前述したテーブル情報を出荷時に記録しておく方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２６】
［トナー残量検知のフローチャート］
本実施例のトナー残量を検知する処理を図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、これらのフローチャートの処理は、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。ステップ（以下、Ｓとする）１０１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１及び検知マイラ３５２を回転動作させる。本実施例では、１回転の時間を約１秒（ｓｅｃ）としている。Ｓ１０２でＣＰＵ４０は、図３で示した回路を用いて静電容量センサＩＣ３３とシリアル通信して静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始する。また、ＣＰＵ４０は、検知レベルの読み取りとともに、不図示のタイマαをリセットして、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始してからの時間の計測も開始する。
【００２７】
Ｓ１０３からＳ１０５でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの初期値の算出を行う。まず、Ｓ１０３でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの仮の初期値（以降、仮初期値という）の設定を行う。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取り（以下、モニタともいう）を開始してから検知レベルを複数点測定し、例えば不図示のＲＡＭ等のメモリに測定した複数のデータを格納する。ＣＰＵ４０は、メモリに格納した複数のデータより静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの平均値を算出し、この平均値を仮初期値とする。本実施例では、例えば１０点測定を行い、平均値を算出している。ただし、１０点測定の平均値は１つの実施例であり、これに限定するものではない。また、ＣＰＵ４０は、仮初期値を算出するとともに、不図示のタイマβをリセットしてタイマβによる時間の計測を開始する。
【００２８】
Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、Ｓ１０３で算出した仮初期値が確かな値であるか否か、すなわち仮初期値が安定した基準レベルであり初期値として適格か否かの判断を行う。ＣＰＵ４０は、Ｓ１０３に続き静電容量センサＩＣ３３の検知レベルをモニタする。例えばＣＰＵ４０は、得られた静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが一定の範囲内に収まっていることにより、算出した仮初期値が安定した基準レベルであると判断する。本実施例では、例えば、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが、タイマβを参照して０．３秒（ｓｅｃ）間、仮初期値±１０％の範囲にあることを判断基準としている。Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが０．３秒間、仮初期値±１０％以内であると判断した場合、Ｓ１０５で、Ｓ１０３で算出した仮初期値を初期値として設定する。Ｓ１０５で設定した初期値は、以降に説明する別のタイマの閾値を算出するために使用する。
【００２９】
一方Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが０．３秒間仮初期値±１０％の範囲にないと判断した場合、Ｓ１１７でエラーの判断を行う。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルのモニタを開始し始めてから、すなわちタイマαを参照して読み取りを開始してから２．０秒以上経過したか否かでエラーの判断を行う。Ｓ１１７でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始してから２．０秒未満であると判断した場合は、Ｓ１０３で算出した仮初期値をリセットし、Ｓ１０３〜Ｓ１０５の処理を行い、もう一度仮初期値の算出を行う。一方、Ｓ１１７でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始してから２．０秒以上経過したと判断した場合は、Ｓ１１８で、何らかの異常と判断し、ビデオコントローラ４２へ報知する。
【００３０】
次に、Ｓ１０６からＳ１０９では、２つの検知マイラのうち、検知マイラ３５１を検知したか否かを判断する。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を必ず検知する方法として、検知マイラの１周期のうち、１つ目の立ち上がり閾値を検知した時間から２つ目の立ち上がり閾値を検知した時間と、２つ目の立ち上がり閾値を検知した時間から３つ目の立ち上がり閾値を検知した時間とを比較する。本実施例の構成では、時間の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を検知した時間にあたる。ＣＰＵ４０は不図示のタイマＡを用いて、立ち上がり閾値間の時間を計測し、計測した時間が所望の時間であるかどうかを比較することで、検知マイラ３５１を検知することができる。
【００３１】
Ｓ１０６でＣＰＵ４０は、タイマＡをリセットした後、スタートさせて、時間の計測を開始する。Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、検知マイラ（３５１、３５２のいずれか）に備えられている被検知電極（３６１、３６２のいずれか）と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化し始めるタイミングを検知する。ただし、この段階では、検知したタイミングが検知マイラ３５１であるか検知マイラ３５２であるかは判断できない。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの立ち上がり閾値を、Ｓ１０５で決定した初期値＋３０％としている。この立ち上がり閾値を上回ったタイミングをいずれかの検知マイラが静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングと判断している。Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値（初期値＋３０％）以上であると判断した場合は、タイマＡをストップさせる。
【００３２】
一方、Ｓ１０７で静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値未満であると判断した場合は、Ｓ１１９でエラーの判断を行う。本実施例では、タイマＡがスタートし始めてから２．０秒以上経過したか否かでエラーの判断を行う。Ｓ１１９でＣＰＵ４０は、タイマＡが２．０秒以上経過していないと判断した場合は、Ｓ１０７の処理に戻り、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルのモニタを続ける。一方、Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、タイマＡがスタートし始めてから２．０秒以上経過したと判断した場合は、Ｓ１２０の処理に進む。Ｓ１２０でＣＰＵ４０は、被検知電極３６１の未検知や静電容量センサＩＣ３３の故障、ＣＰＵ４０と静電容量センサＩＣ３３間の通信異常などの何らかの異常と判断して、ビデオコントローラ４２へ報知する。
【００３３】
Ｓ１０８でＣＰＵ４０は、Ｓ１０７で検知したタイミングが、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングであるか否かを判断する。ＣＰＵ４０は、ストップしたタイマＡの値を読み込み、タイマＡの値が予め決められた特定の範囲に入っているか否かを判断する。本実施例では、特定の範囲を例えば４５０ミリ秒（ｍｓｅｃ）以上６５０ミリ秒以下とした。例えば４５０ミリ秒未満となった場合、静電容量センサＩＣ３３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。予め決められた特定の範囲（時間）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。Ｓ１０８でＣＰＵ４０は、タイマＡの値が特定の範囲内であると判断した場合、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達した、すなわち検知マイラ３５１を検知したと判断する。
【００３４】
一方、Ｓ１０８でＣＰＵ４０は、タイマＡの値が特定の範囲内ではないと判断すると、検知マイラ３５１を検知できなかったと判断する。この場合ＣＰＵ４０は、Ｓ１０６の処理に戻り、タイマＡをリセットしてもう一度検知マイラ３５１を検知するために、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルをモニタし始める。Ｓ１０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化したタイミングからタイマＢをスタートさせて、時間の計測を開始する。タイマＢは、検知マイラ３５１を検知したタイミングと検知マイラ３５２を検知したタイミングの時間差を計測するためのタイマである。
【００３５】
次に、Ｓ１１０からＳ１１１では、検知マイラ３５１が通過したことを検知する。Ｓ１１０でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち下がり閾値以下に変化したタイミングを検知する。本実施例では、例えば検知レベルの立ち下がり閾値をＳ１０５で決定した初期値＋２０％としている。また、この立ち下がり閾値を下回ったタイミングが、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したタイミングであると判断している。Ｓ１１０でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値（初期値±２０％）以下ではないと判断した場合は、Ｓ１２１でエラーの判断を行う。本実施例では、Ｓ１２１でＣＰＵ４０は、タイマＢがスタートし始めてから２．０秒未満であると判断した場合は、Ｓ１１０の処理に戻り、静電容量センサＩＣ３３のモニタを続ける。一方Ｓ１２１でＣＰＵ４０は、タイマＢがスタートし始めてから２．０秒以上経過したと判断した場合は、Ｓ１２２の処理に進む。Ｓ１２２でＣＰＵ４０は、被検知電極３６１の故障や静電容量センサＩＣ３３の故障、ＣＰＵ４０と静電容量センサＩＣ３３間の通信異常などの何らかの異常と判断して、ビデオコントローラ４２へ報知する。ここで立ち上がりの閾値を初期値＋３０％として、立ち下がりの閾値を初期値＋２０％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。Ｓ１１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したことを検知する。
【００３６】
次に、Ｓ１１２からＳ１１３では、検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングを検知する。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化したタイミングを検知する。本実施例では、検知レベルの立ち上がり閾値を初期値＋３０％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が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングと判断している。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上であると判断した場合は、Ｓ１１３の処理に進む。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値未満であると判断した場合は、Ｓ１２３で、エラーの判断を行う。Ｓ１２３、Ｓ１２４の処理は、Ｓ１２１、Ｓ１２２の処理と同様であるため説明を省略する。Ｓ１１３でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化したタイミングでタイマＢをストップさせる。
【００３７】
Ｓ１１４でＣＰＵ４０は、タイマＢの値を読み込む。Ｓ１１５でＣＰＵ４０は、タイマＢとテーブルＴとを比較して値を照合する。テーブルＴとは、図５（ｃ）示すように時間差（ｍｓｅｃ）に対応したトナー残量（％）が一対になっている表である。例えば、図５（ｂ）の場合、時間差は３９０ミリ秒であり、テーブルＴからトナー残量が６０％であることが検知できる。ＣＰＵ４０は、上述したようにテーブル間の値についてはテーブルＴに基づいて線形補間により算出した値と照合してトナー残量を判断する。Ｓ１１６でＣＰＵ４０は、Ｓ１１５で判断したトナー残量（％）を本体のビデオコントローラ４２へ通知する。
【００３８】
ここでは、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トナー残量の検知を開始しても良い。さらに本実施例では、１回の測定結果（Ｓ１１４でのタイマＢの値）を基にトナー残量を算出したが、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、エラー判断時間は、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、静電容量センサの検知レベル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。
【００３９】
本実施例において、Ｓ１０６からＳ１０９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。しかしながら、以下の方法でも代用することが可能である。静電容量センサＩＣ３３で検知した検知レベルが、立ち上がり閾値以上に変化したタイミングを３つ検知する。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。この時間差によって、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。
【００４０】
また、本実施例において、それぞれの検知マイラ３５１、３５２に備えられている被検知電極３６１、３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化し始めるそれぞれの時間の差分に基づいてトナー残量を判断した。しかしながら、それぞれの検知マイラ３５１、３５２に備えられている被検知電極３６１、３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち下がり閾値以下に変化し始めるそれぞれの時間の差分に基づいてトナー残量を判断してもよい。また、被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化し始める時間から被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち下がり閾値以下に変化し始める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が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過し終わる時間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。
【００４１】
さらに、本実施例において、検知マイラ３５１に備えられた被検知電極３６１を検知マイラ３５１の周方向の先端付近に配置した。しかしながら、被検知電極３６１を回転軸２９付近（回転軸側）に配置することで、検知マイラ３５１が可撓性を有しながらも、トナー残量によらず一定の間隔で検知マイラ３５１を検知することができる。検知マイラ３５２によって検知される時間との差分を算出することで、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。
【００４２】
このように、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングから検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングまでの時間差に基づいて、トナー残量を判断する。これにより、トナーが満載から空になるまで逐次トナーの残量検知ができる。また、静電容量センサは、検知マイラの接近に応じて静電容量が変化するため、検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。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、トナー残量を逐次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２】
【００４４】
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の抵抗によって撓む。本実施例では、攪拌棒２６１を備え、攪拌棒２６１は、高い剛性を有し、トナー２８を攪拌する機能も有する。尚、本実施例の画像形成装置の構成は、プロセスカートリッジ５を除き実施例１の図１で説明した構成と同様であるため説明を省略する。
【００４５】
［プロセスカートリッジの構成］
図７を用いて本実施例におけるプロセスカートリッジについて説明する。図７は、本実施例におけるプロセスカートリッジと静電容量センサ基板の断面図である。本実施例のプロセスカートリッジ５のトナー容器２３には、各色に対応したトナー２８（不図示）と、トナー２８をトナー補給ローラ１２へ供給する攪拌棒２６１とを備えている。攪拌棒２６１は、回転軸２９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２９には、トナー残量を検知するための攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２を備えている。攪拌棒２６１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る。検知マイラ３５２は、攪拌棒２６１の回転方向９０度後ろ側に配置され、可撓性を有している。また、攪拌棒２６１は導電性を持った部材を用いている。検知マイラ３５２の周方向の先端付近に、導電性の被検知電極３６２を備えている。
【００４６】
トナー容器２３内のトナー残量を検知する静電容量センサＩＣ３３等を備えた静電容量センサ基板３３１を、攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２の周方向の現像ユニットの外壁付近に備える。静電容量センサ電極３２１は、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際にトナー容器２３の外装に近接する。この状態において、現像ユニット内に備えられた攪拌棒２６１又は被検知電極３６２によって生じる静電容量を静電容量センサＩＣ３３で検知する。本実施例における回路図は、実施例１で説明した図３と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４７】
フローチャート及び検知特性は、実施例１の図５及び図６と同様である。尚、本実施例の攪拌棒２６１は、実施例１の検知マイラ３５１及び被検知電極３６１に相当する。このため、例えば図６のフローチャートのＳ１０９における検知マイラ３５１は本実施例では攪拌棒２６１に読み替えるものとする。攪拌棒２６１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、静電容量センサＩＣ３３で検知される時間は、常に一定間隔となる。よって、攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２によって検知されるそれぞれの時間の差分すなわち時間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。
【００４８】
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】
【００４９】
実施例１では、静電容量センサＩＣ３３が２つの検知マイラを検知したタイミングの時間差でトナー残量を検知している。これに対して、本実施例では、静電容量センサＩＣ３３が検知する静電容量の変化を検知して、トナー残量を検知する。まず、本実施例のカラーレーザプリンタについて説明する。本実施例の画像形成装置及びプロセスカートリッジ、回路図は、実施例１で説明した図１、図２、図３と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５０】
［トナー残量検知の特性］
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（％）と静電容量センサＩＣ３３で検知した検知マイラ３５１と検知マイラ３５２のそれぞれの検知レベルの差（検知レベル差）の特性グラフである。トナー残量が多いほど検知レベル差が小さく、トナー残量が少ないほど検知レベル差が大きい。これにより、検知レベル差を算出することでトナー残量を検知することができる。図８（ｂ）は、トナー残量が１０％のときの波形データである。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３が検知マイラ３５１に備えられた被検知電極３６１と検知マイラ３５２に備えられた被検知電極３６２を検知した検知レベルの平均値をそれぞれ算出する。そして、それぞれ算出した検知レベルの平均値の差（すなわち、検知レベル差）を用いて、トナー残量を判断する。図８（ｂ）では、検知マイラ３５１の検知レベルの平均値Ａは１９５であり、検知マイラ３５２の検知レベルの平均値Ｂは２１０であり、検知レベルの平均値の差すなわち検知レベル差が１５であることがわかる。図８（ｃ）は、検知レベル差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、算出された検知レベル値は、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検知レベル差の値も変わる。トナー残量を判断するテーブルの数値も同様である。
【００５１】
［トナー残量検知のフローチャート］
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、Ｓ２１５、Ｓ２１６は実施例１の図６のＳ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１１７、Ｓ１１８と同様の処理であるため説明を省略する。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２を検知する。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１又は検知マイラ３５２の被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち上がり閾値以上に変化し始めるタイミングを検知する。本実施例では、検知レベルの立ち上がり閾値をＳ２０５で決定した初期値＋３０％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３５１又は検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングであると判断している。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上であると判断した場合、Ｓ２０７の処理に進む。一方、Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値未満であると判断した場合は、Ｓ２１７でエラーの判断を行う。Ｓ２１７、Ｓ２１８の処理はＳ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。
【００５２】
次に、Ｓ２０７からＳ２０８でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２の検知レベルの平均値の算出及び検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２が通過したことを検知する。Ｓ２０７でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルを複数点測定し、例えば不図示のメモリに格納する。このとき、ＣＰＵ４０は得られた測定データ数もメモリに記憶しておき、複数の測定データと測定データ数とから平均値Ａを算出する。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１又は検知マイラ３５２の被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち下がり閾値以下に変化したタイミングを検知する。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの立ち下がり閾値を、Ｓ２０５で決定した初期値＋２０％としている。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下となったタイミングを検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したタイミングであると判断している。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下であると判断すると、モニタは終了となり、平均値Ａが確定し、Ｓ２０９の処理に進む。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下ではないと判断した場合は、Ｓ２１９でエラーの判断を行う。Ｓ２１９、Ｓ２２０の処理は、Ｓ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。尚、立ち上がりの閾値及び立ち下がりの閾値の設定については実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５３】
次に、Ｓ２０９では、検知マイラ３５２又は検知マイラ３５１を検知する。Ｓ２０６で検知マイラ３５１を検知していたとすればＳ２０９では検知マイラ３５２を、Ｓ２０６で検知マイラ３５２を検知していたとすればＳ２０９では検知マイラ３５１を、それぞれ検知することとなる。Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６２又は検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち上がり閾値以上か否かを判断する。本実施例では、検知レベルの立ち上がり閾値をＳ２０５で決定した初期値＋３０％としている。ＣＰＵ４０は、この立ち上がり閾値を上回ったタイミングを検知マイラ３５２又は検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングであると判断している。Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上であると判断した場合、Ｓ２１０の処理に進む。一方、Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上ではないと判断した場合、Ｓ２２１の処理に進む。Ｓ２２１、Ｓ２２２の処理は、Ｓ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
次に、Ｓ２１０からＳ２１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２又は検知マイラ３５１の検知レベルの平均値の算出及び検知マイラ３５２又は検知マイラ３５２が通過したことを検知する。Ｓ２１０でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルを複数点測定し、例えば不図示のメモリに格納する。このとき、ＣＰＵ４０は得られた測定データ数もメモリに記憶しておき、複数の測定データと測定データ数とから平均値Ｂを算出する。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６２又は検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち下がり閾値以下か否かを判断する。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの立ち下がり閾値を初期値＋２０％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又は検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したタイミングであるとしている。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下であると判断した場合に、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルのモニタは終了となり、平均値Ｂが確定し、Ｓ２１２の処理に進む。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下ではないと判断した場合、Ｓ２２３でエラーの判断を行う。Ｓ２２３、Ｓ２２４の処理はＳ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。また、立ち上がり閾値及び立ち下がり閾値の設定については実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５５】
Ｓ２１２でＣＰＵ４０は、Ｓ２０７で算出した平均値ＡとＳ２１０で算出した平均値Ｂから、検知マイラ間の検知レベル差を算出する。本実施例では、平均値Ａと平均値Ｂの差の絶対値を算出する。例えば、図８（ｂ）の場合、平均値Ａ−平均値Ｂ＝１９５−２１０であり、その絶対値は１５となる。Ｓ２１３でＣＰＵ４０は、Ｓ２１２で算出した検知レベル差とテーブルＮとを照合する。テーブルＮとは、検知レベル差に対応したトナー残量が一対になっている表で例えば図８（ｃ）に示すような表である。ＣＰＵ４０は、テーブルＮと値を照合して、トナー残量を判断する。例えば図８（ｂ）の場合、検知レベル差の絶対値は１５であり、図８（ｃ）のテーブルＮから、トナー残量が１０％であることがわかる。尚、上述したようにテーブルＮの数値間は既知の線形補間を行い算出する。Ｓ２１４でＣＰＵ４０は、判断されたトナー残量をビデオコントローラ４２へ通知する。
【００５６】
このように本実施例では、それぞれの検知マイラ３５１、３５２に備えられている被検知電極３６１、３６２と静電容量センサ電極３２１との間のそれぞれの静電容量の検知レベルの差に基づいて、トナー残量を判断する。これにより、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量検知ができる。また、静電容量センサＩＣは、検知マイラの接近に応じて静電容量の検知レベルが変化するため、検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。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、トナー残量を逐次検知することができる。
【００５７】
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】
【００５８】
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の抵抗によって撓む。本実施例では、攪拌棒２６１を備え、攪拌棒２６１が検知マイラ３５１に相当し、攪拌棒２６１は、高い剛性を有し、トナー２８を攪拌する機能も有する。尚、本実施例の画像形成装置の構成は、プロセスカートリッジ５を除き実施例１の図１で説明した構成と同様であるため説明を省略する。本実施例の構成は、実施例２で示した図７のプロセスカートリッジを使用し、トナー残量を検知するシーケンスは、図９で示したフローチャートを使用する。尚、図９のフローチャートの説明においては、検知マイラ３５１を攪拌棒２６１に読み替えるものとする。また、検知特性も、実施例３で説明した図８と同様である。攪拌棒２６１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、静電容量センサＩＣ３３で検知される検知レベルは、一定となる。よって、攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２によって検知されるそれぞれの検知レベルの差分を算出することで、検知マイラ３５２の撓みによる検知レベル差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。
【００５９】
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。
【００６０】
［その他の実施例］
実施例１〜４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、それぞれのテーブルを参照するような制御にすることで、さらに検知精度をあげることが期待できる。
【００６１】
また、実施例１〜４にでは、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。
【００６２】
また、実施例１〜４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被検知電極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。
【００６３】
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】
【００６４】
３２１ 静電容量センサ電極
３３ 静電容量センサＩＣ
３５１ 検知マイラ
３５２ 検知マイラ
３６１ 被検知電極
３６２ 被検知電極
４０ １チップマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
【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、トナーの攪拌によって回転方向の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の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の量が多い場合は、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の量が少ない場合は、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。
【０００７】
（１）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間と、前記出力手段が前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間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。
【０００８】
（２）現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が出力した前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、前記出力手段が出力した前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、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。
【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１〜４のカラーレーザプリンタの構成を示す概略図
【図２】実施例１、３の現像ユニット及び静電容量センサ基板の断面図
【図３】実施例１〜４のトナー残量検知の回路図
【図４】実施例１の現像ユニット及び静電容量センサ基板の断面図
【図５】実施例１、２のトナー残量検知の特性グラフ、波形及びテーブルＴ
【図６（ａ）】実施例１、２のトナー残量検知のフローチャート
【図６（ｂ）】実施例１、２のトナー残量検知のフローチャート
【図７】実施例２、４の現像ユニット及び静電容量センサ基板の断面図
【図８】実施例３、４のトナー残量検知の特性グラフ、波形及びテーブルＮ
【図９（ａ）】実施例３、４のトナー残量検知のフローチャート
【図９（ｂ）】実施例３、４のトナー残量検知のフローチャート
【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】
［画像形成装置の構成］
図１は本実施例の構成であるカラーレーザプリンタの概略図である。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に対して着脱可能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）のトナー（現像剤）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、攪拌マイラ３４を有している。尚、図１のトナー容器２３内の詳細な説明は後述する。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、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によって負極性のトナーが付着されて反転現像され、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Ａ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へと回収される。
【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】
［現像ユニットの構成］
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と静電容量センサ基板３３１の断面図である。図２（ａ）で示しているプロセスカートリッジ５の現像ユニット内には、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とを備える。攪拌マイラ３４（攪拌部材）は、トナー容器２３内の回転軸２９に備えられており、周回回転（周回動作）を行う。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（第一部材）、検知マイラ３５２（第二部材）をそれぞれ備えている。検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１の回転方向９０度（所定の角度）後ろ側に配置されている。尚、この角度は９０度に限定するものではない。すなわち、検知マイラ３５１と検知マイラ３５２を後述する静電容量センサＩＣ３３で検知した時間差と、検知マイラ３５２と検知マイラ３５１を静電容量センサＩＣ３３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。詳細は後述する図６のフローチャートの処理において説明する。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。
【００１９】
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、例えばそれぞれ１５０μｍ、７５μｍとしている。検知マイラ３５１、３５２の厚さを変えることで撓み量の差を実現しており、従って、検知マイラ３５２は、検知マイラ３５１より撓み量が大きい。尚、例えば検知マイラ３５２、３５１の材質を異ならせることにより検知マイラ３５２の撓み量の方が大きくなるように構成する等、検知マイラ３５２の撓み量が検知マイラ３５１の撓み量より大きくなる構成であればよい。また、検知マイラ３５１、３５２のそれぞれの周方向（回転軸の方向に直交する方向）の先端付近に、導電性の被検知電極３６１（第一電極）、被検知電極３６２（第二電極）をそれぞれ備えている。
【００２０】
また、図２（ａ）で示している静電容量センサ基板３３１は、以下のものを備える。本体１０１に備えている静電容量センサ基板３３１は、静電容量センサＩＣ３３（出力手段）と静電容量センサＩＣ３３の周辺回路部品（不図示）が搭載されている。本実施例での静電容量センサＩＣ３３は、例えば静電容量センサ電極による静電容量と基準電極による静電容量の差分を用いて、静電容量センサ電極による静電容量の変化の検知を行う。静電容量センサ基板３３１には、銅箔パターンで静電容量センサ電極３２１（第三電極）と基準電極３２０が形成されている。現像ユニットの外装の底面は、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際に、静電容量センサ電極３２１に近接する。この状態において、検知マイラ３５１、３５２に配設された被検知電極３６１又は３６２が静電容量センサ電極３２１に近接することによって生じる静電容量の変化を静電容量センサＩＣ３３で検知する。尚、静電容量センサＩＣ３３や周辺回路は、静電容量が検知できるものであれば良く、アナログ集積回路でも代用可能である。また、本実施例では、静電容量センサ電極３２１を本体１０１に備えている静電容量センサ基板３３１に成形しているが、現像ユニットの壁面付近にあればよく、例えば現像ユニット壁面に静電容量センサ電極３２１を直接成形しても良い。その場合、静電容量センサ基板３３１と静電容量センサ電極３２１に電気的接点を設けて、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際に接続すると良い。
【００２１】
図２（ｂ）は、検知マイラ３５１と被検知電極３６１の位置関係を表す斜視図である。検知マイラ３５２、被検知電極３６２についても同様の構成である。被検知電極３６１、３６２の周方向（回転軸２９に直交する方向）の長さは、３０ｍｍである。検知マイラ３５１、３５２及び被検知電極３６１、３６２の回転軸２９の軸方向（長手方向）の長さは、少なくとも静電容量センサＩＣ３３の検知面を覆う長さであれば良い。尚、周方向の長さについて、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の周方向の長さは、トナー容器２３の側壁面に接触する程度の長さに設定し、一方検知マイラ３５２の周方向の長さは、プロセスカートリッジ５の底面に接触する長さに設定する。ただし、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するような長さに設定する。また、攪拌マイラ３４と検知マイラ３５２は、図２（ａ）では約１８０度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３５２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３５２の被検知電極３６２の検知が行える配置であればよく、角度を１８０度に限定するものではない。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。
【００２２】
［トナー残量検知の回路図］
図３は、本実施例のトナー残量検知の回路図である。バイパスコンデンサ４６は、静電容量センサＩＣ３３のアナログ電源端子ＡＶＤＤのノイズを除去するためのものである。また、バイパスコンデンサ４７は、静電容量センサＩＣ３３のデジタル電源端子ＤＶＤＤのノイズを除去するためのものである。静電容量センサＩＣ３３のＳＲＥＦ端子には基準電極３２０が接続され、ＳＩＮ端子には静電容量センサ電極３２１が接続されている。基準電極３２０と静電容量センサ電極３２１は、同じ面積の銅箔パターンである。静電容量センサＩＣ３３は、シリアル通信によりＣＰＵ４０との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３のＳＣＬ端子に通信同期用のクロック信号を出力する。一方、静電容量センサＩＣ３３は、ＳＤＡ端子を介して、検知した静電容量の値に対応した８ビットの検知レベルのデータ（静電容量に関する情報）をＣＰＵ４０へ出力する。尚、静電容量センサＩＣ３３の詳細な動作原理は、公知技術であるため省略する。
【００２３】
［検知マイラの動作］
図４に、トナー残量が比較的多い場合と比較的少ない場合の検知マイラ３５１、３５２の動作について説明する。検知マイラ３５１、３５２が回転動作を行うと、図４（ａ）に示すように、トナー残量が比較的多い場合、検知マイラ３５１、３５２はそれぞれトナーの抵抗を受けて、図中矢印方向の回転方向後側に変形し、撓みながら回転動作を行う。このとき、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、回転方向後側へ大きく変形する。この状態において、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達した時間と検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達した時間との差（以降、時間差）は長い。一方で、図４（ｂ）に示すように、トナー残量が比較的少なくなると、検知マイラ３５１の撓み量の減少に比べ、検知マイラ３５２の撓み量の減少が大きい。その結果として、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達してから検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達するまでの時間差は短くなる。この原理を使って、トナー残量を検知する。
【００２４】
［トナー残量検知の特性］
図５を用いて本実施例のトナー残量の検知特性を説明する。上述したように、静電容量センサＩＣ３３は、検知した静電容量の値に対応する８ビットのデータをＣＰＵ４０へ出力している。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３がＣＰＵ４０へ出力した８ビットのデータを１０進数の検知レベルとして表示して説明をする。図５（ａ）は、トナー残量（％）と静電容量センサＩＣ３３で検知した検知マイラ３５１と検知マイラ３５２の時間差（ミリ秒（ｍｓｅｃ））の特性グラフである。図４で説明したように、トナー残量が多いほど時間差が長く（大きく）、トナー残量が少ないほど時間差が短い（小さい）。これにより、時間差を計測することでトナー残量を検知することができる。図５（ｂ）は、トナー残量が６５％のときの波形データであり、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は静電容量センサＩＣ３３の検知レベルである。検知マイラ３５１を検知した時間と検知マイラ３５２を検知した時間の時間差（ｍｓｅｃ）が３９０ミリ秒（ｍｓｅｃ）であることがわかる。
【００２５】
図５（ｃ）は、時間差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、計測された時間は、本実施例における値であるため、条件が変われば計測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。テーブルＴの情報は、予め記憶部のＲＯＭやプロセスカートリッジ５に設けられたＲＯＭに工場にて書き込まれて出荷される。そして、プロセスカートリッジ５に設けられたＲＯＭに書き込まれたテーブルＴの情報は、プロセスカートリッジ５が本体１０１に装着されたときに、ＣＰＵ４０によって読み出され、制御基板８０の記憶部のＲＡＭに格納される。後述する実施例２、３においても、テーブル情報はこれらの方法によって記憶部のＲＯＭやＲＡＭに記録されるものとする。尚、前述したテーブル情報を出荷時に記録しておく方法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２６】
［トナー残量検知のフローチャート］
本実施例のトナー残量を検知する処理を図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、これらのフローチャートの処理は、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。ステップ（以下、Ｓとする）１０１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１及び検知マイラ３５２を回転動作させる。本実施例では、１回転の時間を約１秒（ｓｅｃ）としている。Ｓ１０２でＣＰＵ４０は、図３で示した回路を用いて静電容量センサＩＣ３３とシリアル通信して静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始する。また、ＣＰＵ４０は、検知レベルの読み取りとともに、不図示のタイマαをリセットして、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始してからの時間の計測も開始する。
【００２７】
Ｓ１０３からＳ１０５でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの初期値の算出を行う。まず、Ｓ１０３でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの仮の初期値（以降、仮初期値という）の設定を行う。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取り（以下、モニタともいう）を開始してから検知レベルを複数点測定し、例えば不図示のＲＡＭ等のメモリに測定した複数のデータを格納する。ＣＰＵ４０は、メモリに格納した複数のデータより静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの平均値を算出し、この平均値を仮初期値とする。本実施例では、例えば１０点測定を行い、平均値を算出している。ただし、１０点測定の平均値は１つの実施例であり、これに限定するものではない。また、ＣＰＵ４０は、仮初期値を算出するとともに、不図示のタイマβをリセットしてタイマβによる時間の計測を開始する。
【００２８】
Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、Ｓ１０３で算出した仮初期値が確かな値であるか否か、すなわち仮初期値が安定した基準レベルであり初期値として適格か否かの判断を行う。ＣＰＵ４０は、Ｓ１０３に続き静電容量センサＩＣ３３の検知レベルをモニタする。例えばＣＰＵ４０は、得られた静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが一定の範囲内に収まっていることにより、算出した仮初期値が安定した基準レベルであると判断する。本実施例では、例えば、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが、タイマβを参照して０．３秒（ｓｅｃ）間、仮初期値±１０％の範囲にあることを判断基準としている。Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが０．３秒間、仮初期値±１０％以内であると判断した場合、Ｓ１０５で、Ｓ１０３で算出した仮初期値を初期値として設定する。Ｓ１０５で設定した初期値は、以降に説明する別のタイマの閾値を算出するために使用する。
【００２９】
一方Ｓ１０４でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが０．３秒間仮初期値±１０％の範囲にないと判断した場合、Ｓ１１７でエラーの判断を行う。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルのモニタを開始し始めてから、すなわちタイマαを参照して読み取りを開始してから２．０秒以上経過したか否かでエラーの判断を行う。Ｓ１１７でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始してから２．０秒未満であると判断した場合は、Ｓ１０３で算出した仮初期値をリセットし、Ｓ１０３〜Ｓ１０５の処理を行い、もう一度仮初期値の算出を行う。一方、Ｓ１１７でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの読み取りを開始してから２．０秒以上経過したと判断した場合は、Ｓ１１８で、何らかの異常と判断し、ビデオコントローラ４２へ報知する。
【００３０】
次に、Ｓ１０６からＳ１０９では、２つの検知マイラのうち、検知マイラ３５１を検知したか否かを判断する。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を必ず検知する方法として、検知マイラの１周期のうち、１つ目の立ち上がり閾値を検知した時間から２つ目の立ち上がり閾値を検知した時間と、２つ目の立ち上がり閾値を検知した時間から３つ目の立ち上がり閾値を検知した時間とを比較する。本実施例の構成では、時間の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を検知した時間にあたる。ＣＰＵ４０は不図示のタイマＡを用いて、立ち上がり閾値間の時間を計測し、計測した時間が所望の時間であるかどうかを比較することで、検知マイラ３５１を検知することができる。
【００３１】
Ｓ１０６でＣＰＵ４０は、タイマＡをリセットした後、スタートさせて、時間の計測を開始する。Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、検知マイラ（３５１、３５２のいずれか）に備えられている被検知電極（３６１、３６２のいずれか）と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化し始めるタイミングを検知する。ただし、この段階では、検知したタイミングが検知マイラ３５１であるか検知マイラ３５２であるかは判断できない。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの立ち上がり閾値を、Ｓ１０５で決定した初期値＋３０％としている。この立ち上がり閾値を上回ったタイミングをいずれかの検知マイラが静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングと判断している。Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値（初期値＋３０％）以上であると判断した場合は、タイマＡをストップさせる。
【００３２】
一方、Ｓ１０７で静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値未満であると判断した場合は、Ｓ１１９でエラーの判断を行う。本実施例では、タイマＡがスタートし始めてから２．０秒以上経過したか否かでエラーの判断を行う。Ｓ１１９でＣＰＵ４０は、タイマＡが２．０秒以上経過していないと判断した場合は、Ｓ１０７の処理に戻り、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルのモニタを続ける。一方、Ｓ１０７でＣＰＵ４０は、タイマＡがスタートし始めてから２．０秒以上経過したと判断した場合は、Ｓ１２０の処理に進む。Ｓ１２０でＣＰＵ４０は、被検知電極３６１の未検知や静電容量センサＩＣ３３の故障、ＣＰＵ４０と静電容量センサＩＣ３３間の通信異常などの何らかの異常と判断して、ビデオコントローラ４２へ報知する。
【００３３】
Ｓ１０８でＣＰＵ４０は、Ｓ１０７で検知したタイミングが、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングであるか否かを判断する。ＣＰＵ４０は、ストップしたタイマＡの値を読み込み、タイマＡの値が予め決められた特定の範囲に入っているか否かを判断する。本実施例では、特定の範囲を例えば４５０ミリ秒（ｍｓｅｃ）以上６５０ミリ秒以下とした。例えば４５０ミリ秒未満となった場合、静電容量センサＩＣ３３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。予め決められた特定の範囲（時間）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。Ｓ１０８でＣＰＵ４０は、タイマＡの値が特定の範囲内であると判断した場合、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達した、すなわち検知マイラ３５１を検知したと判断する。
【００３４】
一方、Ｓ１０８でＣＰＵ４０は、タイマＡの値が特定の範囲内ではないと判断すると、検知マイラ３５１を検知できなかったと判断する。この場合ＣＰＵ４０は、Ｓ１０６の処理に戻り、タイマＡをリセットしてもう一度検知マイラ３５１を検知するために、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルをモニタし始める。Ｓ１０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化したタイミングからタイマＢをスタートさせて、時間の計測を開始する。タイマＢは、検知マイラ３５１を検知したタイミングと検知マイラ３５２を検知したタイミングの時間差を計測するためのタイマである。
【００３５】
次に、Ｓ１１０からＳ１１１では、検知マイラ３５１が通過したことを検知する。Ｓ１１０でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち下がり閾値以下に変化したタイミングを検知する。本実施例では、例えば検知レベルの立ち下がり閾値をＳ１０５で決定した初期値＋２０％としている。また、この立ち下がり閾値を下回ったタイミングが、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したタイミングであると判断している。Ｓ１１０でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値（初期値±２０％）以下ではないと判断した場合は、Ｓ１２１でエラーの判断を行う。本実施例では、Ｓ１２１でＣＰＵ４０は、タイマＢがスタートし始めてから２．０秒未満であると判断した場合は、Ｓ１１０の処理に戻り、静電容量センサＩＣ３３のモニタを続ける。一方Ｓ１２１でＣＰＵ４０は、タイマＢがスタートし始めてから２．０秒以上経過したと判断した場合は、Ｓ１２２の処理に進む。Ｓ１２２でＣＰＵ４０は、被検知電極３６１の故障や静電容量センサＩＣ３３の故障、ＣＰＵ４０と静電容量センサＩＣ３３間の通信異常などの何らかの異常と判断して、ビデオコントローラ４２へ報知する。ここで立ち上がりの閾値を初期値＋３０％として、立ち下がりの閾値を初期値＋２０％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。Ｓ１１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したことを検知する。
【００３６】
次に、Ｓ１１２からＳ１１３では、検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングを検知する。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化したタイミングを検知する。本実施例では、検知レベルの立ち上がり閾値を初期値＋３０％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が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングと判断している。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上であると判断した場合は、Ｓ１１３の処理に進む。Ｓ１１２でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値未満であると判断した場合は、Ｓ１２３で、エラーの判断を行う。Ｓ１２３、Ｓ１２４の処理は、Ｓ１２１、Ｓ１２２の処理と同様であるため説明を省略する。Ｓ１１３でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化したタイミングでタイマＢをストップさせる。
【００３７】
Ｓ１１４でＣＰＵ４０は、タイマＢの値を読み込む。Ｓ１１５でＣＰＵ４０は、タイマＢとテーブルＴとを比較して値を照合する。テーブルＴとは、図５（ｃ）示すように時間差（ｍｓｅｃ）に対応したトナー残量（％）が一対になっている表である。例えば、図５（ｂ）の場合、時間差は３９０ミリ秒であり、テーブルＴからトナー残量が６０％であることが検知できる。ＣＰＵ４０は、上述したようにテーブル間の値についてはテーブルＴに基づいて線形補間により算出した値と照合してトナー残量を判断する。Ｓ１１６でＣＰＵ４０は、Ｓ１１５で判断したトナー残量（％）を本体のビデオコントローラ４２へ通知する。
【００３８】
ここでは、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トナー残量の検知を開始しても良い。さらに本実施例では、１回の測定結果（Ｓ１１４でのタイマＢの値）を基にトナー残量を算出したが、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、エラー判断時間は、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、静電容量センサの検知レベル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。
【００３９】
本実施例において、Ｓ１０６からＳ１０９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。しかしながら、以下の方法でも代用することが可能である。静電容量センサＩＣ３３で検知した検知レベルが、立ち上がり閾値以上に変化したタイミングを３つ検知する。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。この時間差によって、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。
【００４０】
また、本実施例において、それぞれの検知マイラ３５１、３５２に備えられている被検知電極３６１、３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化し始めるそれぞれの時間の差分に基づいてトナー残量を判断した。しかしながら、それぞれの検知マイラ３５１、３５２に備えられている被検知電極３６１、３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち下がり閾値以下に変化し始めるそれぞれの時間の差分に基づいてトナー残量を判断してもよい。また、被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち上がり閾値以上に変化し始める時間から被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量が立ち下がり閾値以下に変化し始める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が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過し終わる時間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。
【００４１】
さらに、本実施例において、検知マイラ３５１に備えられた被検知電極３６１を検知マイラ３５１の周方向の先端付近に配置した。しかしながら、被検知電極３６１を回転軸２９付近（回転軸側）に配置することで、検知マイラ３５１が可撓性を有しながらも、トナー残量によらず一定の間隔で検知マイラ３５１を検知することができる。検知マイラ３５２によって検知される時間との差分を算出することで、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。
【００４２】
このように、検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングから検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングまでの時間差に基づいて、トナー残量を判断する。これにより、トナーが満載から空になるまで逐次トナーの残量検知ができる。また、静電容量センサは、検知マイラの接近に応じて静電容量が変化するため、検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。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、トナー残量を逐次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２】
【００４４】
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の抵抗によって撓む。本実施例では、攪拌棒２６１を備え、攪拌棒２６１は、高い剛性を有し、トナー２８を攪拌する機能も有する。尚、本実施例の画像形成装置の構成は、プロセスカートリッジ５を除き実施例１の図１で説明した構成と同様であるため説明を省略する。
【００４５】
［プロセスカートリッジの構成］
図７を用いて本実施例におけるプロセスカートリッジについて説明する。図７は、本実施例におけるプロセスカートリッジと静電容量センサ基板の断面図である。本実施例のプロセスカートリッジ５のトナー容器２３には、各色に対応したトナー２８（不図示）と、トナー２８をトナー補給ローラ１２へ供給する攪拌棒２６１とを備えている。攪拌棒２６１は、回転軸２９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２９には、トナー残量を検知するための攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２を備えている。攪拌棒２６１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る。検知マイラ３５２は、攪拌棒２６１の回転方向９０度後ろ側に配置され、可撓性を有している。また、攪拌棒２６１は導電性を持った部材を用いている。検知マイラ３５２の周方向の先端付近に、導電性の被検知電極３６２を備えている。
【００４６】
トナー容器２３内のトナー残量を検知する静電容量センサＩＣ３３等を備えた静電容量センサ基板３３１を、攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２の周方向の現像ユニットの外壁付近に備える。静電容量センサ電極３２１は、プロセスカートリッジ５を本体１０１へ装着した際にトナー容器２３の外装に近接する。この状態において、現像ユニット内に備えられた攪拌棒２６１又は被検知電極３６２によって生じる静電容量を静電容量センサＩＣ３３で検知する。本実施例における回路図は、実施例１で説明した図３と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４７】
フローチャート及び検知特性は、実施例１の図５及び図６と同様である。尚、本実施例の攪拌棒２６１は、実施例１の検知マイラ３５１及び被検知電極３６１に相当する。このため、例えば図６のフローチャートのＳ１０９における検知マイラ３５１は本実施例では攪拌棒２６１に読み替えるものとする。攪拌棒２６１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、静電容量センサＩＣ３３で検知される時間は、常に一定間隔となる。よって、攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２によって検知されるそれぞれの時間の差分すなわち時間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。
【００４８】
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】
【００４９】
実施例１では、静電容量センサＩＣ３３が２つの検知マイラを検知したタイミングの時間差でトナー残量を検知している。これに対して、本実施例では、静電容量センサＩＣ３３が検知する静電容量の変化を検知して、トナー残量を検知する。まず、本実施例のカラーレーザプリンタについて説明する。本実施例の画像形成装置及びプロセスカートリッジ、回路図は、実施例１で説明した図１、図２、図３と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５０】
［トナー残量検知の特性］
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（％）と静電容量センサＩＣ３３で検知した検知マイラ３５１と検知マイラ３５２のそれぞれの検知レベルの差（検知レベル差）の特性グラフである。トナー残量が多いほど検知レベル差が小さく、トナー残量が少ないほど検知レベル差が大きい。これにより、検知レベル差を算出することでトナー残量を検知することができる。図８（ｂ）は、トナー残量が１０％のときの波形データである。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３が検知マイラ３５１に備えられた被検知電極３６１と検知マイラ３５２に備えられた被検知電極３６２を検知した検知レベルの平均値をそれぞれ算出する。そして、それぞれ算出した検知レベルの平均値の差（すなわち、検知レベル差）を用いて、トナー残量を判断する。図８（ｂ）では、検知マイラ３５１の検知レベルの平均値Ａは１９５であり、検知マイラ３５２の検知レベルの平均値Ｂは２１０であり、検知レベルの平均値の差すなわち検知レベル差が１５であることがわかる。図８（ｃ）は、検知レベル差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、算出された検知レベル値は、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検知レベル差の値も変わる。トナー残量を判断するテーブルの数値も同様である。
【００５１】
［トナー残量検知のフローチャート］
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、Ｓ２１５、Ｓ２１６は実施例１の図６のＳ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１１７、Ｓ１１８と同様の処理であるため説明を省略する。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２を検知する。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１又は検知マイラ３５２の被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち上がり閾値以上に変化し始めるタイミングを検知する。本実施例では、検知レベルの立ち上がり閾値をＳ２０５で決定した初期値＋３０％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３５１又は検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングであると判断している。Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上であると判断した場合、Ｓ２０７の処理に進む。一方、Ｓ２０６でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値未満であると判断した場合は、Ｓ２１７でエラーの判断を行う。Ｓ２１７、Ｓ２１８の処理はＳ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。
【００５２】
次に、Ｓ２０７からＳ２０８でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２の検知レベルの平均値の算出及び検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２が通過したことを検知する。Ｓ２０７でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルを複数点測定し、例えば不図示のメモリに格納する。このとき、ＣＰＵ４０は得られた測定データ数もメモリに記憶しておき、複数の測定データと測定データ数とから平均値Ａを算出する。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５１の被検知電極３６１又は検知マイラ３５２の被検知電極３６２と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち下がり閾値以下に変化したタイミングを検知する。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの立ち下がり閾値を、Ｓ２０５で決定した初期値＋２０％としている。ＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下となったタイミングを検知マイラ３５１又は検知マイラ３５２が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したタイミングであると判断している。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下であると判断すると、モニタは終了となり、平均値Ａが確定し、Ｓ２０９の処理に進む。Ｓ２０８でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下ではないと判断した場合は、Ｓ２１９でエラーの判断を行う。Ｓ２１９、Ｓ２２０の処理は、Ｓ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。尚、立ち上がりの閾値及び立ち下がりの閾値の設定については実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５３】
次に、Ｓ２０９では、検知マイラ３５２又は検知マイラ３５１を検知する。Ｓ２０６で検知マイラ３５１を検知していたとすればＳ２０９では検知マイラ３５２を、Ｓ２０６で検知マイラ３５２を検知していたとすればＳ２０９では検知マイラ３５１を、それぞれ検知することとなる。Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６２又は検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち上がり閾値以上か否かを判断する。本実施例では、検知レベルの立ち上がり閾値をＳ２０５で決定した初期値＋３０％としている。ＣＰＵ４０は、この立ち上がり閾値を上回ったタイミングを検知マイラ３５２又は検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上に到達したタイミングであると判断している。Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上であると判断した場合、Ｓ２１０の処理に進む。一方、Ｓ２０９でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち上がり閾値以上ではないと判断した場合、Ｓ２２１の処理に進む。Ｓ２２１、Ｓ２２２の処理は、Ｓ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
次に、Ｓ２１０からＳ２１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２又は検知マイラ３５１の検知レベルの平均値の算出及び検知マイラ３５２又は検知マイラ３５２が通過したことを検知する。Ｓ２１０でＣＰＵ４０は、モニタしている静電容量センサＩＣ３３の検知レベルを複数点測定し、例えば不図示のメモリに格納する。このとき、ＣＰＵ４０は得られた測定データ数もメモリに記憶しておき、複数の測定データと測定データ数とから平均値Ｂを算出する。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、検知マイラ３５２の被検知電極３６２又は検知マイラ３５１の被検知電極３６１と静電容量センサ電極３２１との間の静電容量の検知レベルが立ち下がり閾値以下か否かを判断する。本実施例では、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルの立ち下がり閾値を初期値＋２０％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又は検知マイラ３５１が静電容量センサ電極３２１の検知面上を通過したタイミングであるとしている。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下であると判断した場合に、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルのモニタは終了となり、平均値Ｂが確定し、Ｓ２１２の処理に進む。Ｓ２１１でＣＰＵ４０は、静電容量センサＩＣ３３の検知レベルが立ち下がり閾値以下ではないと判断した場合、Ｓ２２３でエラーの判断を行う。Ｓ２２３、Ｓ２２４の処理はＳ２１５、Ｓ２１６の処理と同様であるため説明を省略する。また、立ち上がり閾値及び立ち下がり閾値の設定については実施例１と同様であり説明を省略する。
【００５５】
Ｓ２１２でＣＰＵ４０は、Ｓ２０７で算出した平均値ＡとＳ２１０で算出した平均値Ｂから、検知マイラ間の検知レベル差を算出する。本実施例では、平均値Ａと平均値Ｂの差の絶対値を算出する。例えば、図８（ｂ）の場合、平均値Ａ−平均値Ｂ＝１９５−２１０であり、その絶対値は１５となる。Ｓ２１３でＣＰＵ４０は、Ｓ２１２で算出した検知レベル差とテーブルＮとを照合する。テーブルＮとは、検知レベル差に対応したトナー残量が一対になっている表で例えば図８（ｃ）に示すような表である。ＣＰＵ４０は、テーブルＮと値を照合して、トナー残量を判断する。例えば図８（ｂ）の場合、検知レベル差の絶対値は１５であり、図８（ｃ）のテーブルＮから、トナー残量が１０％であることがわかる。尚、上述したようにテーブルＮの数値間は既知の線形補間を行い算出する。Ｓ２１４でＣＰＵ４０は、判断されたトナー残量をビデオコントローラ４２へ通知する。
【００５６】
このように本実施例では、それぞれの検知マイラ３５１、３５２に備えられている被検知電極３６１、３６２と静電容量センサ電極３２１との間のそれぞれの静電容量の検知レベルの差に基づいて、トナー残量を判断する。これにより、トナーが満載状態から空になるまで逐次トナーの残量検知ができる。また、静電容量センサＩＣは、検知マイラの接近に応じて静電容量の検知レベルが変化するため、検知時間の高速化と画像形成動作と同時に行うことが可能である。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、トナー残量を逐次検知することができる。
【００５７】
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】
【００５８】
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の抵抗によって撓む。本実施例では、攪拌棒２６１を備え、攪拌棒２６１が検知マイラ３５１に相当し、攪拌棒２６１は、高い剛性を有し、トナー２８を攪拌する機能も有する。尚、本実施例の画像形成装置の構成は、プロセスカートリッジ５を除き実施例１の図１で説明した構成と同様であるため説明を省略する。本実施例の構成は、実施例２で示した図７のプロセスカートリッジを使用し、トナー残量を検知するシーケンスは、図９で示したフローチャートを使用する。尚、図９のフローチャートの説明においては、検知マイラ３５１を攪拌棒２６１に読み替えるものとする。また、検知特性も、実施例３で説明した図８と同様である。攪拌棒２６１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、静電容量センサＩＣ３３で検知される検知レベルは、一定となる。よって、攪拌棒２６１及び検知マイラ３５２によって検知されるそれぞれの検知レベルの差分を算出することで、検知マイラ３５２の撓みによる検知レベル差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。
【００５９】
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。
【００６０】
［その他の実施例］
実施例１〜４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、それぞれのテーブルを参照するような制御にすることで、さらに検知精度をあげることが期待できる。
【００６１】
また、実施例１〜４にでは、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。
【００６２】
また、実施例１〜４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被検知電極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。
【００６３】
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】
【００６４】
３２１ 静電容量センサ電極
３３ 静電容量センサＩＣ
３５１ 検知マイラ
３５２ 検知マイラ
３６１ 被検知電極
３６２ 被検知電極
４０ １チップマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、
第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、
第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、
前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、
前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、
前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間と、前記出力手段が前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間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】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、
第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、
第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、
前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、
前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、
前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が出力した前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、前記出力手段が出力した前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、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３】
前記第一部材及び前記第二部材は、可撓性を有し、
前記第二部材は、前記第一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又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第一電極は、前記回転軸に直交する周方向の前記第一部材の先端に設けられ、
前記第二電極は、前記周方向の前記第二部材の先端に設けられることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第一電極は、前記回転軸に直交する周方向の前記第一部材の前記回転軸側に設けられ、
前記第二電極は、前記周方向の前記第二部材の先端に設けられることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第二部材は、可撓性を有し、前記第二電極が前記回転軸に直交する周方向の前記第二部材の先端に設けられ、
前記第一部材は、前記第一電極であり、前記第二部材に比べて剛性が高く、前記現像剤を攪拌する機能を有す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。
【請求項１】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、
第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、
第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、
前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、
前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、
前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間と、前記出力手段が前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知した時間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】
現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、
第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、
第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、
前記現像ユニットの外装に配設された第三電極と、
前記第一電極と前記第三電極との間又は前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、
前記出力手段により出力された前記情報に基づいて、前記現像ユニット内の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、前記出力手段が出力した前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、前記出力手段が出力した前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、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３】
前記第一部材及び前記第二部材は、可撓性を有し、
前記第二部材は、前記第一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又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第一電極は、前記回転軸に直交する周方向の前記第一部材の先端に設けられ、
前記第二電極は、前記周方向の前記第二部材の先端に設けられることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第一電極は、前記回転軸に直交する周方向の前記第一部材の前記回転軸側に設けられ、
前記第二電極は、前記周方向の前記第二部材の先端に設けられることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第二部材は、可撓性を有し、前記第二電極が前記回転軸に直交する周方向の前記第二部材の先端に設けられ、
前記第一部材は、前記第一電極であり、前記第二部材に比べて剛性が高く、前記現像剤を攪拌する機能を有す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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図７】
【図８】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図７】
【図８】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【公開番号】特開２０１２−２２６０８７（Ｐ２０１２−２２６０８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３１４７（Ｐ２０１１−９３１４７）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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