JP2004286793A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】着脱可能としたトナーボトル内のトナー残量が精度よく検知されるトナー残量検知手段を設けた画像形成装置。
【解決手段】トナーボトル5を支持するボトル支持部材52Aをバネで56Aで支持し、バネ56Aの変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で検知するトナー残量検知手段51Aと、該トナー残量検知手段51Aからの信号に基づいてトナー残量の判断を行う残量判断手段をROM3Aを設ける。
【選択図】 図3
【解決手段】トナーボトル5を支持するボトル支持部材52Aをバネで56Aで支持し、バネ56Aの変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で検知するトナー残量検知手段51Aと、該トナー残量検知手段51Aからの信号に基づいてトナー残量の判断を行う残量判断手段をROM3Aを設ける。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は着脱式の回転式トナーボトルを設けてトナー補給を行うようにした電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
2成分現像剤を用いた画像形成装置では、現像によってトナーが消費されるので、適宜トナー補給を行うことを必要とする。トナー補給を行う一方法として、着脱可能の回転式トナーボトルを用い、該トナーボトルに新しいトナーを充填し画像形成装置に装着し、トナーボトルを回転させることによってトナー補給が行われる構成のものが用いられる。回転することによりトナーボトルからの排出されるトナーは中間バッファとなるトナーホッパに供給され、トナーホッパから現像器へトナー補給が行われる。
【0003】
トナーボトルが空になった時は、速やかに交換を行うことが必要となる。トナーボトルが空の状態で画像形成を続けると、現像器内には必要なトナーが補給されないため正常な画像は得られないようになる。
【0004】
従来はトナーホッパ内の残量検知を行うことによって、トナーボトルの交換を要請することがなされて来た。図12は従来技術を示す説明図である。現像がなされてトナーが消費され、現像器15内のトナー濃度が所定のトナー濃度以下に低下すると、制御部はトナースクリュ駆動モータMSを駆動してトナー搬送スクリュ14を回転させ、トナーホッパ12内のトナーを消費されたトナー相当分だけ現像器15に搬出する。トナーホッパ12内のトナーが消費されてトナー残量検知センサ13の位置を下回ると、トナーボトルモータMを回転させてトナーをトナーボトル11からトナーホッパに補給する。このとき所定時間トナーボトル11を回転させても、トナー残量検知センサ13がトナー有り状態との検知がなされていない場合は、トナーボトル11内のトナーが空であると判断し、トナーボトル11の交換を促すことがなされて来た。
【0005】
従来においては、トナーボトル内のトナー残量を認識することができないため、何時トナーボトルの交換が必要になるか予測できない。このため大量にコピーを行う場合等は、予測しないときにトナーが無くなり出力が停止し、生産性を下げてしまうことがあった。また、ジョブ途中でコピー動作を停止しないようにすると、必要なトナーが補給できなくなることから、正常な画像が得られなくなってしまう。また直ぐにコピー停止しないようにするためにはトナーホッパの容量を大きくとる必要があり、機内スペースを圧迫してしまうという問題がある。
【0006】
トナーボトルに発熱記録媒体を貼付け、感熱発熱ヘッドを用いてトナーボトルの総回転量を記録することによって求め、総回転量からトナー残量を推定する提案もあるが、実際のトナー残量を知ることができないので正確さを欠く欠点を有している(特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−202609号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明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手段を設け、該トナー残量検知手段からのトナー残量情報によってトナーボトル交換の適切なタイミングを決定してユーザに通知し、画像形成装置の稼働率や生産性を高めることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
【0010】
請求項1記載の発明は、「着脱可能な回転式トナーボトルと、該トナーボトルを回転させるトナーボトル駆動部と、該トナーボトルの回転により排出される内部トナーを、トナーホッパを介して現像器にトナー補給を行い、或いは直接現像器にトナー補給を行うトナー補給手段と、トナー補給を制御する制御部とを有する画像形成装置において、
前記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手段を有していて、前記制御部は前記トナー残量検知手段からの信号に基づき前記トナーボトル内のトナーの有無またはトナー残量の判断を行う判断手段を有することを特徴とする画像形成装置」である。
【0011】
請求項2記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトルまたはトナーボトル支持部材と合わせた重量を測定する重量検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置」である。
【0012】
請求項3記載の発明は、「前記重量検知手段は、トナーボトル支持部材を上部からバネで吊るかもしくは下部よりバネで支持し、変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で検知する検知手段であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置」である。
【0013】
請求項4記載の発明は、「前記重量検知手段は、圧力センサを用いる検知手段であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。」である。
【0014】
請求項5記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内のトナー残量上面位置を検知する上面に浮くフロートをセンサで測定する上面位置検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0015】
請求項6記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、超音波センサによりトナーボトル内の超音波透過率を測定することでトナー残量を検知する超音波検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0016】
請求項7記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトルを回転するボトル回転用モータの起動時間を測定することにより検知する起動時間検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0017】
請求項8記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトルを回転するボトル回転用モータの駆動電流を測定することにより検知する駆動電流検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0018】
請求項9記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内周に1対または複数組の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル内の抵抗値を検出し、この検出信号に基づきトナー残量を検知する抵抗値検出手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0019】
請求項10記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内周または外周に1対の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル内の静電容量を検出し、この検出信号に基づきトナー残量を検知する静電容量検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0020】
この請求項1〜10記載の発明によれば、トナーボトルの重量や各種センサ、或いはモータ駆動特性を利用してトナーボトル内のトナー残量を正確に知ることができる。これにより適切なトナーボトルの交換時期や必要情報を使用者に通知することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の画像形成装置の概要を示す断面図である。矢示方向に回転する像担持体である感光体ドラム1の周囲には帯電手段2、像露光手段3、現像手段である現像器4、転写手段6、分離手段7が設けられている。感光体ドラム1は帯電手段2によって一様帯電がなされ、像露光手段3によって像露光が行われ、感光体ドラム1上には静電潜像が形成される。現像器4内には、非磁性のトナーと磁性のキャリアとなる2成分現像剤が内蔵され、2成分現像剤は撹拌スクリュ42によって撹拌され、内部に磁極を有して回転する現像スリーブ41の周面に付着し、感光体ドラム1との近接位置において現像が行われ、静電潜像部分にトナーが付着してトナー像となる。
【0022】
感光体ドラム1上のトナー像は、同期して搬送される記録紙P上に転写手段6によって転写され、トナー像を保持した記録紙Pは分離手段7によって感光体ドラム1から分離し、図示しない定着手段によって定着がなされて機外に排出される。
【0023】
現像器4内のトナーは現像によって消費され、現像器4内のトナーとキャリアとの比率(トナー濃度)は低下する。現像器4内壁にはトナー濃度センサ43が設けられていて、トナー濃度低下を検知すると、トナー補給を制御する制御部はトナーボトル駆動部であるトナーボトル駆動モータMを駆動してトナーボトル5からトナー補給を行う。
【0024】
トナーボトル駆動モータMによって回転するトナーボトル5は、内部にトナーを内蔵し着脱可能の構成となっていて、ボトル内面には螺旋状の凹凸が設けられている。回転に伴ってトナーボトル5内のトナーは排出口方向へと搬送され、搬送路53を通って現像器4内へと落下する。本実施例ではトナーボトル5から直接現像器4内にトナー補給を行う構成となっているが、図12に示すようにトナーホッパを介してトナー補給を行う構成であっても良い。
【0025】
本発明の画像形成装置は、トナーボトル5内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段が設けられていて、該トナー残量検知手段によって精度のよいトナー残量検知がなされ、検知されたトナー残量情報に基づき作業者に極めて便利で有効なメッセージを操作表示部に表示するよう制御を行うことが可能となる。
【0026】
図2には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。101は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM1、トナー残量演算プログラムを記憶したROM2トナー残量が所定量以下かどうかを判断するトナー残量判断手段ROM3等が接続されていて、CPU101はインターフェース102を介して外部機器に接続されている。
【0027】
インターフェース102の入力側にはトナーボトルを交換したことを検知するボトル交換検知手段111、トナーボトルの回転数を検知するボトル回転数検知手段112、先に説明したトナーボトル5内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段51等が接続され、インターフェース102の出力側にトナーボトル駆動モータM、操作表示部115の各々が接続されている。
【0028】
トナー残量検知手段51により検知したトナー残量情報が予め定めた所定値以下である場合、トナーボトルは空であると判断しトナーボトルの交換を促すメッセージを表示する。トナーボトル5内の残量トナーはトナー残量検知手段51によって検知され、トナー残量演算プログラムROM2によってトナー残量が求められる。求められたトナー残量はトナー残量判断手段ROM3によって、トナー残量が所定量以下かどうかの判断がなされ、制御部100ではトナーボトル内のトナーが空であると判断される場合はトナーボトルを交換することを促すメッセージを操作表示部115に表示する。本発明の画像形成装置では次に説明するトナー残量検知手段によってトナーボトル内のトナー残量が正確に検知することができ、この情報に基づいてトナーボトルの適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0029】
(実施例1)(請求項2,3)
本実施例のトナー残量検知手段51Aは、トナーボトル5、またはトナーボトル支持部材52Aと合わせた重量を測定する重量検知手段で、トナーボトル支持部材52Aを上部からバネで吊るかもしくは下部よりバネで支持し、変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で重量検知を行う構成としている。
【0030】
図3に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Aの説明図である。トナーボトル5を載置したボトル支持部材52Aは一端を支点55Aによって支持し、他端はバネ56Aによって下方より支持している。トナーボトル5内のトナー残量が多量のときはバネ56Aの変形量が多いことから、ボトル支持部材52のバネ56A側の端部の位置を位置センサ511Aによって検知する。制御部100Aの残量判断手段ROM3Aでは、位置センサ511Aによる検知位置とその検知位置でのトナー座案量との関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって位置センサ511Aによるボトル支持部材52端部の検知位置からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0031】
(実施例2)(請求項2,4)
本実施例のトナー残量検知手段51Bはトナーボトル5、またはトナーボトル支持部材52Bと合わせた重量を測定する重量検知手段で、重量検知手段として圧力センサを用いて重量検知を行う構成としている。
【0032】
図4に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Bの説明図である。トナーボトル5を載置したボトル支持部材52Bは一端を支点55Bによって支持し、他端では圧力センサ511Bで支持している。圧力センサ511Bの出力は、圧力センサ511Bにかかる圧力、すなわち重力によって変動する。制御部100Bの残量判断手段ROM3Bはトナー残量の量によって変動する圧力センサ511Bの出力とトナーボトル5内でのトナー残量との関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって検知された圧力センサ511Bの出力からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0033】
(実施例3)(請求項5)
本実施例のトナー残量検知手段51Cは、トナーボトル5内の残存するトナーの上面位置を測定することによってトナー残量を求めるもので、トナー上面に浮くフロートを設け、該フロートの位置を測定するセンサによって上面位置を測定する構成としている。
【0034】
図5に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Cの説明図である。ボトル支持部材52Cには支点512Cを揺動中心として支持されたL字形状のレバー513Cが設けられている。レバー513Cの一端にはフロート511Cが他端には指標514Cが設けられている。フロート511Cは比重の軽い部材であって、装着されたトナーボトル5のトナー上面に浮いた状態となるよう構成されている。一方、指標514Cの移動範囲に対してはその指標位置を検知する位置センサ515Cが設けられていて、位置センサ515Cによってフロート511Cの位置、即ちトナー上面位置が検知される。制御部100C内の残量判断手段ROM3Cは位置センサ515Cの出力とトナーボトル5内でのトナー残量の関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって検知された位置センサ515Cの出力からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0035】
(実施例4)(請求項6)
本実施例のトナー残量検知手段51Dは、超音波センサによりトナーボトル5内の超音波透過率を測定することでトナー残量を検知する構成としている。
【0036】
図6に示すのは本実施例のトナー残量検知手段51Dの説明図である。横位置に装着されたトナーボトル5に対してボトル容器を挟んだ上下の対向位置に超音波センサを構成する超音波発信部511D、超音波受信部512Dを設けている。超音波発信部511D、超音波受信部512Dはボトル容器に対して適当な押圧力をもって接触し、接触面に対しては不揮発性オイル等が用いられて良好な接触状態を保つよう構成されている。超音波発信部511Dから発した超音波は超音波受信部512Dで受信されるが、受信される超音波信号はトナーボトル5内のトナー量によって変動する。制御部100D内の残量判断手段ROM3Dは、超音波受信部512Dで受信される超音波信号とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって超音波受信部512で受信される超音波信号からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0037】
(実施例5)(請求項7,8)
本実施例のトナー残量検知手段51Eは、トナーボトル5を回転するトナーボトル駆動モータMの、(a)起動時間を測定する起動時間検知手段によってトナー残量を検知し、(b)駆動電流を測定する駆動電流検知手段によってトナー残量を検知する、(a)(b)何れかの手段によってトナー残量を検知する構成としている。
【0038】
図7に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Eの説明図である。横位置に回転時の負荷が小さくなるよう軸支されたトナーボトル5はトナーボトル駆動モータMの回転によってトナー供給を行うが、本実施例は上記(a)(b)の何れかによって、トナーボトル5内のトナー残量の検知を行っている。
【0039】
(a)本実施例においては、駆動性能検知手段511Eとして起動時間検知手段が設けられていて、トナーボトル駆動モータMが駆動を開始してから、回転速度が例えば規定の回転速度90%にまで上昇するまでの起動時間を計測する。
【0040】
図8(a)にはトナーボトル5内のトナー残量が多い場合(多)と、トナー残量が少ない場合(少)とで起動時間が相違する状態を示している。制御部100E内の残量判断手段ROM3Eでは起動時間とトナーボトル5内の残量トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、駆動性能検知手段511Eから出力する起動時間値によってトナー残量が求められる。
【0041】
(b)本実施例においては、駆動性能検知手段511Eとして駆動電流検知手段が設けられていて、トナーボトル5のトナー供給中のトナーボトル駆動モータMの駆動電流を計測する。図8(b)にはトナーボトル5内のトナー残量が多い場合(多)とトナー残量が少ない場合(少)とで駆動電流が相違する状態を示している。制御部100E内の残量判断手段ROM3Eでは駆動電流とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、駆動性能検知手段511Eから出力する駆動電流値によってトナー残量が求められる。
【0042】
(a)(b)何れの実施例でも、求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0043】
(実施例6)(請求項9)
本実施例のトナー残量検知手段51Fは、トナーボトル5内周に間隔をもって1対または複数組の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル5内の抵抗値を検出し、この検出信号に基づいてトナー残量を検知する構成となっている。
【0044】
図9に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Fの説明図である。本実施例ではトナーボトル5の内側及び外側に1対の所定の間隔を有したリング状の検知用電極511Fが設けられている。一方、ボトル支持部材52Fにも1対の接点512Fが設けられていて、ボトル支持部材52F上にトナーボトル5を所定の位置に載置すると、1対の接点512Fには1対の検知用電極511Fがそれぞれ電気的に接続する。1対の接点512F間には定電流電源の検知用信号源513Fが設けられていて、1対の検知用電極511F間の電圧は電極間電圧測定手段514Fによって測定される。測定される電圧値はトナーボトル5内のトナー量が少ないときは、トナー量が多いときと較べて電圧値は大きい値として測定される。一方、制御部100F内の残量判断手段ROM3Fには、電極間電圧とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、電極間電圧測定手段514Fが測定した電圧値によってトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0045】
(実施例7)(請求項10)
本実施例のトナー残量検知手段51Gはトナーボトル5内周または外周に間隔をもって1対の電極を設け、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル5内の静電容量を検出し、この検出信号に基づいてトナー残量を検知する構成となっている。
【0046】
図10に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Gの説明図である。高抵抗の絶縁材を用いたボトル支持部材52G上に所定間隔をもって2つの検知用電極511Gが設けられていて、検知用電極511G上には着脱可能としたトナーボトル5が横たわるようにして載置される。2つの検知用電極511G間には検知用定電流信号源512Gがあって、検知用定電流信号源511Gからはパルス状の定電流矩形波を発信し、電極間電圧測定手段513Gによって検出されるパルスの立上り/立下りから検知用電極511G電極間の電位差が所定値になるまでの立上り/立下り時間の測定を行う。図11には(a)検知用定電流信号源512Gからパルス状の矩形波を発信したときに(b)電極間電圧測定手段513Gによって検出される電極間電位差を示している。電位差が所定の値になるまでの立上り/立下り時間がトナー残量が多い場合(多)とトナー残量が少ない場合(少)とで立上り/立下り時間が相違していることを示している。制御部100G内の残量判断手段ROM3G内には立上り/立下り時間とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、電極間電圧測定手段513Gによって検出された立上り/立下り時間によってトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーボトルの重量や各種センサ、モータ駆動特性を用いてトナーボトル内のトナー残量を正確に知ることができる。これにより適切なトナーボトル交換時期や必要情報を使用者に通知することができるようになり、画像形成装置の作業性や作業効率が大幅に向上する効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の断面図。
【図2】電気制御系のブロック図。
【図3】実施例1のトナー残量検知手段の説明図。
【図4】実施例2のトナー残量検知手段の説明図。
【図5】実施例3のトナー残量検知手段の説明図。
【図6】実施例4のトナー残量検知手段の説明図。
【図7】実施例5のトナー残量検知手段の説明図。
【図8】起動時間及び駆動電流を示すグラフ。
【図9】実施例6のトナー残量検知手段の説明図。
【図10】実施例7のトナー残量検知手段の説明図。
【図11】発信矩形波と電極間電位差の状態を示すグラフ。
【図12】従来技術を示す説明図。
【符号の説明】
4 現像器
5 トナーボトル
51(A〜G) トナー残量検知手段
100(A〜G) 制御部
ROM3(A〜G) 残量判断手段
【発明の属する技術分野】
本発明は着脱式の回転式トナーボトルを設けてトナー補給を行うようにした電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
2成分現像剤を用いた画像形成装置では、現像によってトナーが消費されるので、適宜トナー補給を行うことを必要とする。トナー補給を行う一方法として、着脱可能の回転式トナーボトルを用い、該トナーボトルに新しいトナーを充填し画像形成装置に装着し、トナーボトルを回転させることによってトナー補給が行われる構成のものが用いられる。回転することによりトナーボトルからの排出されるトナーは中間バッファとなるトナーホッパに供給され、トナーホッパから現像器へトナー補給が行われる。
【0003】
トナーボトルが空になった時は、速やかに交換を行うことが必要となる。トナーボトルが空の状態で画像形成を続けると、現像器内には必要なトナーが補給されないため正常な画像は得られないようになる。
【0004】
従来はトナーホッパ内の残量検知を行うことによって、トナーボトルの交換を要請することがなされて来た。図12は従来技術を示す説明図である。現像がなされてトナーが消費され、現像器15内のトナー濃度が所定のトナー濃度以下に低下すると、制御部はトナースクリュ駆動モータMSを駆動してトナー搬送スクリュ14を回転させ、トナーホッパ12内のトナーを消費されたトナー相当分だけ現像器15に搬出する。トナーホッパ12内のトナーが消費されてトナー残量検知センサ13の位置を下回ると、トナーボトルモータMを回転させてトナーをトナーボトル11からトナーホッパに補給する。このとき所定時間トナーボトル11を回転させても、トナー残量検知センサ13がトナー有り状態との検知がなされていない場合は、トナーボトル11内のトナーが空であると判断し、トナーボトル11の交換を促すことがなされて来た。
【0005】
従来においては、トナーボトル内のトナー残量を認識することができないため、何時トナーボトルの交換が必要になるか予測できない。このため大量にコピーを行う場合等は、予測しないときにトナーが無くなり出力が停止し、生産性を下げてしまうことがあった。また、ジョブ途中でコピー動作を停止しないようにすると、必要なトナーが補給できなくなることから、正常な画像が得られなくなってしまう。また直ぐにコピー停止しないようにするためにはトナーホッパの容量を大きくとる必要があり、機内スペースを圧迫してしまうという問題がある。
【0006】
トナーボトルに発熱記録媒体を貼付け、感熱発熱ヘッドを用いてトナーボトルの総回転量を記録することによって求め、総回転量からトナー残量を推定する提案もあるが、実際のトナー残量を知ることができないので正確さを欠く欠点を有している(特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−202609号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明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手段を設け、該トナー残量検知手段からのトナー残量情報によってトナーボトル交換の適切なタイミングを決定してユーザに通知し、画像形成装置の稼働率や生産性を高めることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
【0010】
請求項1記載の発明は、「着脱可能な回転式トナーボトルと、該トナーボトルを回転させるトナーボトル駆動部と、該トナーボトルの回転により排出される内部トナーを、トナーホッパを介して現像器にトナー補給を行い、或いは直接現像器にトナー補給を行うトナー補給手段と、トナー補給を制御する制御部とを有する画像形成装置において、
前記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手段を有していて、前記制御部は前記トナー残量検知手段からの信号に基づき前記トナーボトル内のトナーの有無またはトナー残量の判断を行う判断手段を有することを特徴とする画像形成装置」である。
【0011】
請求項2記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトルまたはトナーボトル支持部材と合わせた重量を測定する重量検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置」である。
【0012】
請求項3記載の発明は、「前記重量検知手段は、トナーボトル支持部材を上部からバネで吊るかもしくは下部よりバネで支持し、変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で検知する検知手段であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置」である。
【0013】
請求項4記載の発明は、「前記重量検知手段は、圧力センサを用いる検知手段であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。」である。
【0014】
請求項5記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内のトナー残量上面位置を検知する上面に浮くフロートをセンサで測定する上面位置検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0015】
請求項6記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、超音波センサによりトナーボトル内の超音波透過率を測定することでトナー残量を検知する超音波検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0016】
請求項7記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトルを回転するボトル回転用モータの起動時間を測定することにより検知する起動時間検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0017】
請求項8記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトルを回転するボトル回転用モータの駆動電流を測定することにより検知する駆動電流検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0018】
請求項9記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内周に1対または複数組の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル内の抵抗値を検出し、この検出信号に基づきトナー残量を検知する抵抗値検出手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0019】
請求項10記載の発明は、「前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内周または外周に1対の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル内の静電容量を検出し、この検出信号に基づきトナー残量を検知する静電容量検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。」である。
【0020】
この請求項1〜10記載の発明によれば、トナーボトルの重量や各種センサ、或いはモータ駆動特性を利用してトナーボトル内のトナー残量を正確に知ることができる。これにより適切なトナーボトルの交換時期や必要情報を使用者に通知することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の画像形成装置の概要を示す断面図である。矢示方向に回転する像担持体である感光体ドラム1の周囲には帯電手段2、像露光手段3、現像手段である現像器4、転写手段6、分離手段7が設けられている。感光体ドラム1は帯電手段2によって一様帯電がなされ、像露光手段3によって像露光が行われ、感光体ドラム1上には静電潜像が形成される。現像器4内には、非磁性のトナーと磁性のキャリアとなる2成分現像剤が内蔵され、2成分現像剤は撹拌スクリュ42によって撹拌され、内部に磁極を有して回転する現像スリーブ41の周面に付着し、感光体ドラム1との近接位置において現像が行われ、静電潜像部分にトナーが付着してトナー像となる。
【0022】
感光体ドラム1上のトナー像は、同期して搬送される記録紙P上に転写手段6によって転写され、トナー像を保持した記録紙Pは分離手段7によって感光体ドラム1から分離し、図示しない定着手段によって定着がなされて機外に排出される。
【0023】
現像器4内のトナーは現像によって消費され、現像器4内のトナーとキャリアとの比率(トナー濃度)は低下する。現像器4内壁にはトナー濃度センサ43が設けられていて、トナー濃度低下を検知すると、トナー補給を制御する制御部はトナーボトル駆動部であるトナーボトル駆動モータMを駆動してトナーボトル5からトナー補給を行う。
【0024】
トナーボトル駆動モータMによって回転するトナーボトル5は、内部にトナーを内蔵し着脱可能の構成となっていて、ボトル内面には螺旋状の凹凸が設けられている。回転に伴ってトナーボトル5内のトナーは排出口方向へと搬送され、搬送路53を通って現像器4内へと落下する。本実施例ではトナーボトル5から直接現像器4内にトナー補給を行う構成となっているが、図12に示すようにトナーホッパを介してトナー補給を行う構成であっても良い。
【0025】
本発明の画像形成装置は、トナーボトル5内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段が設けられていて、該トナー残量検知手段によって精度のよいトナー残量検知がなされ、検知されたトナー残量情報に基づき作業者に極めて便利で有効なメッセージを操作表示部に表示するよう制御を行うことが可能となる。
【0026】
図2には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。101は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM1、トナー残量演算プログラムを記憶したROM2トナー残量が所定量以下かどうかを判断するトナー残量判断手段ROM3等が接続されていて、CPU101はインターフェース102を介して外部機器に接続されている。
【0027】
インターフェース102の入力側にはトナーボトルを交換したことを検知するボトル交換検知手段111、トナーボトルの回転数を検知するボトル回転数検知手段112、先に説明したトナーボトル5内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段51等が接続され、インターフェース102の出力側にトナーボトル駆動モータM、操作表示部115の各々が接続されている。
【0028】
トナー残量検知手段51により検知したトナー残量情報が予め定めた所定値以下である場合、トナーボトルは空であると判断しトナーボトルの交換を促すメッセージを表示する。トナーボトル5内の残量トナーはトナー残量検知手段51によって検知され、トナー残量演算プログラムROM2によってトナー残量が求められる。求められたトナー残量はトナー残量判断手段ROM3によって、トナー残量が所定量以下かどうかの判断がなされ、制御部100ではトナーボトル内のトナーが空であると判断される場合はトナーボトルを交換することを促すメッセージを操作表示部115に表示する。本発明の画像形成装置では次に説明するトナー残量検知手段によってトナーボトル内のトナー残量が正確に検知することができ、この情報に基づいてトナーボトルの適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0029】
(実施例1)(請求項2,3)
本実施例のトナー残量検知手段51Aは、トナーボトル5、またはトナーボトル支持部材52Aと合わせた重量を測定する重量検知手段で、トナーボトル支持部材52Aを上部からバネで吊るかもしくは下部よりバネで支持し、変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で重量検知を行う構成としている。
【0030】
図3に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Aの説明図である。トナーボトル5を載置したボトル支持部材52Aは一端を支点55Aによって支持し、他端はバネ56Aによって下方より支持している。トナーボトル5内のトナー残量が多量のときはバネ56Aの変形量が多いことから、ボトル支持部材52のバネ56A側の端部の位置を位置センサ511Aによって検知する。制御部100Aの残量判断手段ROM3Aでは、位置センサ511Aによる検知位置とその検知位置でのトナー座案量との関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって位置センサ511Aによるボトル支持部材52端部の検知位置からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0031】
(実施例2)(請求項2,4)
本実施例のトナー残量検知手段51Bはトナーボトル5、またはトナーボトル支持部材52Bと合わせた重量を測定する重量検知手段で、重量検知手段として圧力センサを用いて重量検知を行う構成としている。
【0032】
図4に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Bの説明図である。トナーボトル5を載置したボトル支持部材52Bは一端を支点55Bによって支持し、他端では圧力センサ511Bで支持している。圧力センサ511Bの出力は、圧力センサ511Bにかかる圧力、すなわち重力によって変動する。制御部100Bの残量判断手段ROM3Bはトナー残量の量によって変動する圧力センサ511Bの出力とトナーボトル5内でのトナー残量との関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって検知された圧力センサ511Bの出力からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0033】
(実施例3)(請求項5)
本実施例のトナー残量検知手段51Cは、トナーボトル5内の残存するトナーの上面位置を測定することによってトナー残量を求めるもので、トナー上面に浮くフロートを設け、該フロートの位置を測定するセンサによって上面位置を測定する構成としている。
【0034】
図5に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Cの説明図である。ボトル支持部材52Cには支点512Cを揺動中心として支持されたL字形状のレバー513Cが設けられている。レバー513Cの一端にはフロート511Cが他端には指標514Cが設けられている。フロート511Cは比重の軽い部材であって、装着されたトナーボトル5のトナー上面に浮いた状態となるよう構成されている。一方、指標514Cの移動範囲に対してはその指標位置を検知する位置センサ515Cが設けられていて、位置センサ515Cによってフロート511Cの位置、即ちトナー上面位置が検知される。制御部100C内の残量判断手段ROM3Cは位置センサ515Cの出力とトナーボトル5内でのトナー残量の関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって検知された位置センサ515Cの出力からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0035】
(実施例4)(請求項6)
本実施例のトナー残量検知手段51Dは、超音波センサによりトナーボトル5内の超音波透過率を測定することでトナー残量を検知する構成としている。
【0036】
図6に示すのは本実施例のトナー残量検知手段51Dの説明図である。横位置に装着されたトナーボトル5に対してボトル容器を挟んだ上下の対向位置に超音波センサを構成する超音波発信部511D、超音波受信部512Dを設けている。超音波発信部511D、超音波受信部512Dはボトル容器に対して適当な押圧力をもって接触し、接触面に対しては不揮発性オイル等が用いられて良好な接触状態を保つよう構成されている。超音波発信部511Dから発した超音波は超音波受信部512Dで受信されるが、受信される超音波信号はトナーボトル5内のトナー量によって変動する。制御部100D内の残量判断手段ROM3Dは、超音波受信部512Dで受信される超音波信号とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、このテーブルを用いることによって超音波受信部512で受信される超音波信号からトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0037】
(実施例5)(請求項7,8)
本実施例のトナー残量検知手段51Eは、トナーボトル5を回転するトナーボトル駆動モータMの、(a)起動時間を測定する起動時間検知手段によってトナー残量を検知し、(b)駆動電流を測定する駆動電流検知手段によってトナー残量を検知する、(a)(b)何れかの手段によってトナー残量を検知する構成としている。
【0038】
図7に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Eの説明図である。横位置に回転時の負荷が小さくなるよう軸支されたトナーボトル5はトナーボトル駆動モータMの回転によってトナー供給を行うが、本実施例は上記(a)(b)の何れかによって、トナーボトル5内のトナー残量の検知を行っている。
【0039】
(a)本実施例においては、駆動性能検知手段511Eとして起動時間検知手段が設けられていて、トナーボトル駆動モータMが駆動を開始してから、回転速度が例えば規定の回転速度90%にまで上昇するまでの起動時間を計測する。
【0040】
図8(a)にはトナーボトル5内のトナー残量が多い場合(多)と、トナー残量が少ない場合(少)とで起動時間が相違する状態を示している。制御部100E内の残量判断手段ROM3Eでは起動時間とトナーボトル5内の残量トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、駆動性能検知手段511Eから出力する起動時間値によってトナー残量が求められる。
【0041】
(b)本実施例においては、駆動性能検知手段511Eとして駆動電流検知手段が設けられていて、トナーボトル5のトナー供給中のトナーボトル駆動モータMの駆動電流を計測する。図8(b)にはトナーボトル5内のトナー残量が多い場合(多)とトナー残量が少ない場合(少)とで駆動電流が相違する状態を示している。制御部100E内の残量判断手段ROM3Eでは駆動電流とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、駆動性能検知手段511Eから出力する駆動電流値によってトナー残量が求められる。
【0042】
(a)(b)何れの実施例でも、求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0043】
(実施例6)(請求項9)
本実施例のトナー残量検知手段51Fは、トナーボトル5内周に間隔をもって1対または複数組の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル5内の抵抗値を検出し、この検出信号に基づいてトナー残量を検知する構成となっている。
【0044】
図9に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Fの説明図である。本実施例ではトナーボトル5の内側及び外側に1対の所定の間隔を有したリング状の検知用電極511Fが設けられている。一方、ボトル支持部材52Fにも1対の接点512Fが設けられていて、ボトル支持部材52F上にトナーボトル5を所定の位置に載置すると、1対の接点512Fには1対の検知用電極511Fがそれぞれ電気的に接続する。1対の接点512F間には定電流電源の検知用信号源513Fが設けられていて、1対の検知用電極511F間の電圧は電極間電圧測定手段514Fによって測定される。測定される電圧値はトナーボトル5内のトナー量が少ないときは、トナー量が多いときと較べて電圧値は大きい値として測定される。一方、制御部100F内の残量判断手段ROM3Fには、電極間電圧とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、電極間電圧測定手段514Fが測定した電圧値によってトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0045】
(実施例7)(請求項10)
本実施例のトナー残量検知手段51Gはトナーボトル5内周または外周に間隔をもって1対の電極を設け、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル5内の静電容量を検出し、この検出信号に基づいてトナー残量を検知する構成となっている。
【0046】
図10に示すのは、本実施例のトナー残量検知手段51Gの説明図である。高抵抗の絶縁材を用いたボトル支持部材52G上に所定間隔をもって2つの検知用電極511Gが設けられていて、検知用電極511G上には着脱可能としたトナーボトル5が横たわるようにして載置される。2つの検知用電極511G間には検知用定電流信号源512Gがあって、検知用定電流信号源511Gからはパルス状の定電流矩形波を発信し、電極間電圧測定手段513Gによって検出されるパルスの立上り/立下りから検知用電極511G電極間の電位差が所定値になるまでの立上り/立下り時間の測定を行う。図11には(a)検知用定電流信号源512Gからパルス状の矩形波を発信したときに(b)電極間電圧測定手段513Gによって検出される電極間電位差を示している。電位差が所定の値になるまでの立上り/立下り時間がトナー残量が多い場合(多)とトナー残量が少ない場合(少)とで立上り/立下り時間が相違していることを示している。制御部100G内の残量判断手段ROM3G内には立上り/立下り時間とトナーボトル5内の残留トナーの量との関係を示すテーブルを有していて、電極間電圧測定手段513Gによって検出された立上り/立下り時間によってトナー残量が求められる。求められたトナーボトル5内のトナー残量が正確に検知されていることから、トナーボトル5の適切な交換時期等を知ることが可能となる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーボトルの重量や各種センサ、モータ駆動特性を用いてトナーボトル内のトナー残量を正確に知ることができる。これにより適切なトナーボトル交換時期や必要情報を使用者に通知することができるようになり、画像形成装置の作業性や作業効率が大幅に向上する効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の断面図。
【図2】電気制御系のブロック図。
【図3】実施例1のトナー残量検知手段の説明図。
【図4】実施例2のトナー残量検知手段の説明図。
【図5】実施例3のトナー残量検知手段の説明図。
【図6】実施例4のトナー残量検知手段の説明図。
【図7】実施例5のトナー残量検知手段の説明図。
【図8】起動時間及び駆動電流を示すグラフ。
【図9】実施例6のトナー残量検知手段の説明図。
【図10】実施例7のトナー残量検知手段の説明図。
【図11】発信矩形波と電極間電位差の状態を示すグラフ。
【図12】従来技術を示す説明図。
【符号の説明】
4 現像器
5 トナーボトル
51(A〜G) トナー残量検知手段
100(A〜G) 制御部
ROM3(A〜G) 残量判断手段
Claims (10)
- 着脱可能な回転式トナーボトルと、該トナーボトルを回転させるトナーボトル駆動部と、該トナーボトルの回転により排出される内部トナーを、トナーホッパを介して現像器にトナー補給を行い、或いは直接現像器にトナー補給を行うトナー補給手段と、トナー補給を制御する制御部とを有する画像形成装置において、
前記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手段を有していて、前記制御部は前記トナー残量検知手段からの信号に基づき前記トナーボトル内のトナーの有無またはトナー残量の判断を行う判断手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナー残量検知手段はトナーボトルまたはトナーボトル支持部材と合わせた重量を測定する重量検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記重量検知手段は、トナーボトル支持部材を上部からバネで吊るかもしくは下部よりバネで支持し、変位置をフォトセンサまたは可変抵抗器で検知する検知手段であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記重量検知手段は、圧力センサを用いる検知手段であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内のトナー残量上面位置を検知する上面に浮くフロートをセンサで測定する上面位置検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー残量検知手段は、超音波センサによりトナーボトル内の超音波透過率を測定することでトナー残量を検知する超音波検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー残量検知手段は、トナーボトルを回転するボトル回転用モータの起動時間を測定することにより検知する起動時間検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー残量検知手段は、トナーボトルを回転するボトル回転用モータの駆動電流を測定することにより検知する駆動電流検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内周に1対または複数組の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル内の抵抗値を検出し、この検出信号に基づきトナー残量を検知する抵抗値検出手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー残量検知手段は、トナーボトル内周または外周に1対の電極を設け、該電極間に接続された検知用信号源を持ち、該電極間に流れる電流または電圧を測定することによりトナーボトル内の静電容量を検出し、この検出信号に基づきトナー残量を検知する静電容量検知手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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