JP2005134794A

JP2005134794A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005134794A
Application number: JP2003373040A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ishiguro; 久石黒
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】信頼性の高いトナー残量検知を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像ユニット４にトナー残量検知センサ(発光素子３４、受光素子３５)を有する画像形成装置において、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と、画素数のカウントによるトナー残量検知を併用する。また、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と画素数のカウントによるトナー残量検知との内、早く検知した方を表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＦＡＸ、プリンタ、コピー機などの画像形成装置に関し、特にそのトナー残量制御技術に関するものである。

従来、レーザプリンタ、ＦＡＸ、コピー機などの画像形成装置では、トナーカートリッジに収容されたトナーを現像器（現像ユニット）に補給し所定の濃度で印刷が行えるようにしている。一方、トナーカートリッジ内のトナー量を予測し、物理的な検知を行うことにより、トナーの残量を把握している。所定の残量までトナー量が減った場合にはニアエンド状態を操作部に表示し、カートリッジの残量が所定残量であることを報知する。また、カートリッジ内の残量が空に近い場合にはトナーエンド状態を操作部に表示するとともに画像形成を停止し、ユーザーに新品のカートリッジへの交換を促すようにしている。
上述のようにトナーカートリッジ内のトナーの有無を検知するため、従来は、現像器により形成された基準トナーパターンを感光体上に作像し、パターンの濃度をトナー濃度検知センサ（Ｐセンサと呼ばれる）で検知してその値が基準値以下となったとき、トナーエンドとする方法が提案されている。しかし、この方法は、基準トナーパターンの画像濃度が正常時と比較して大きく低下することによりトナーカートリッジ内のトナーが無くなったことを予測するものであるため、トナーエンドと検知された時には、通常の画像形成により像担持体表面に形成されるトナー像の濃度は既に大きく低下している。
また、例えば、特許文献１には、トナー残量検知センサの発光部から出射する光をトナーカートリッジ内に入射させ、トナーカートリッジから帰ってくる光を受光部に入射させて、その入射光量によってトナーカートリッジ内のトナーの有無を検知する技術が提案されている。この反射型センサによる検知方式では、トナー像の画質が大きく低下する前にトナーエンドを検知できる。
特開平１１−３８７５５号公報

しかし、センサの発光部と受光部の少なくとも一方の表面にゴミやほこり、或いは飛散したトナーなどによって汚れてしまったり、センサの発光部と受光部の少なくとも一方が故障して動作不良を起こしたりすると、トナー収容部のトナー残量が少なくなっているにもかかわらず、センサの出力が変化せず、トナーエンドを検知できなくなるおそれがあった。
本発明は、信頼性の高いトナー残量検知を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、現像ユニットにトナー残量検知センサを有する画像形成装置において、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と、画素数のカウントによるトナー残量検知とを併用する画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と画素数のカウントによるトナー残量検知との内、早く検知した方を表示する画像形成装置を主要な特徴とする。

本発明では、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と画素カウントによるトナー残量検知を併用させることにより、信頼性の高いトナー残量検知ができる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。本画像形成装置は、中間転写体を備えているカラーレーザプリンタである。
カラーレーザプリンタは、潜像担持体として感光体ベルト１を備え、その周囲には帯電器２、画像形成手段としてレーザ照射を行う書き込みユニット３、４色の現像ユニット４（４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４ＢＫ）、感光体クリーニング手段５、除電ランプ６が配置されている。
また感光体ベルト１に潜像された画像を中間的に保持するための中間転写ベルト７を持っていて、その周囲には中間転写ベルト７と対向接触する位置に配置され用紙に画像転写をするニ次転写ローラ８、中間転写ベルト７をクリーニングするためのクリーニングローラ９が配置されている。また用紙にトナー像を定着するための定着ユニット１０、用紙を収容するための給紙トレイ１１を備える。
感光体ベルト１は帯電器２により一様に帯電され、書き込みユニット３からレーザビームを照射して、感光体ベルト１に潜像を書き込み、現像ユニット４を感光体ベルト１に接触させてトナー像を得る。感光体ベルト１上に作られたトナー像は、中間転写ベルト７上に再び転写される。この後、この感光体ベルト１上にのっている排トナーは、感光体クリーニング手段５によって取り除かれ、除電ランプ６によってＬＥＤ照射を受けて除電され、感光体上での１色の作像プロセスを終了する。
フルカラーモードの場合にはこれを４色作像、４周分させて中間転写ベルト７上でタイミングを合わせてトナー像の重ね合わせを行った後、給紙トレイ１１より用紙を給紙し、中間転写ベルト７とニ次転写ローラ８の接合部にて搬送中バイアスをかけて用紙にトナー像の転写を行う。この後トナー像が転写された用紙は、定着ユニット１０に搬送されて、定着ユニット１０内の加熱ローラと加圧ローラ間のニップを通過することにより未定着トナー像が定着され、排紙部に排紙される。

図２は現像ユニット４の接離機構を示す斜視図である。現像ユニット４は、感光体ベルト１上に現像するときのみに感光体ベルト面にスリーブ（現像ローラ）を接触させる必要があるために、接離機構が設けられている。現像を行わないときは、本体の圧縮スプリングの働きにより、それぞれの現像ユニット４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４ＢＫが本体左側に押されて感光体ベルト１から離れた状態で位置している。現像クラッチ２１により駆動が伝わると、ギアの噛み合いにより現像ユニット４が感光体ベルト１側に引き寄せられて、現像ローラ２２が感光体ベルト１に接触して現像を行う。
図３は現像ユニット内に設けられたトナー残量検知センサを示す斜視図である。現像ユニット４内部には着脱可能なトナーカートリッジ３１を有していて、現像ユニット４内へのトナーの補充が行われる。また、現像ユニット４内には光ファイバ３２と透過部３３を設けており、現像クラッチ２１をオンさせて現像ユニット４が接触状態になった時に、本体側基板上の発光素子３４から受光素子３５へ光を透過させることにより、透過部３３のトナーの有無を検知している。発光素子３４と受光素子３５でトナー残量検知センサを構成する。
このハードでの検知は、後述する画素カウントでの検知制御に誤差が発生した場合のバックアップ的な機能としている（画素カウントでトナーが残っていると判断していても、ハード的にトナーなしを検知すると、トナーニアエンドとする）。

図４はセンサ検知によるトナーニアエンド検知処理について示したフローチャートである。このフローチャートでは、まず、画像形成装置がプリント状態であること（Ｓ１）、次にトナー残量検知センサ（発光素子３４と受光素子３５）によるトナーニアエンドが検知されていないこと、すなわちトナーカートリッジ３１が挿入されてフラグがリセット状態のままであること（Ｓ２）、さらに現像クラッチ２１がオンされた状態であること（Ｓ４）、以上の条件が成立した時点でトナー残量検知センサを１０ｍｓｅｃ毎の周期で監視する（Ｓ５）。
すなわち、画像形成装置の作像動作中において、本体側の発光素子３４、受光素子３５とユニット側の透過部３３が透過状態になった状態にのみ、現像ユニット４内の光透過が可能となるため、この間にトナー残量検知センサの出力を監視する。トナー残量検知センサの出力信号がＬｏｗのときはトナー有り、Ｈｉｇｈのときはトナー無しを表している。

１０ｍｓｅｃ毎に監視し、トナー無し（信号Ｈｉｇｈ）の状態の時にカウンタ１をカウントアップする、すなわちトナー残量検知センサが信号Ｈｉｇｈを検知するたびにカウントアップする（Ｓ６）。また、平行して現像クラッチ２１のオン時間を積算しこのクラッチ２１のオン時間が１４秒の区間時間に達したか否か判定する（Ｓ７）。そしてこの区間時間ごとにトナー無しカウンタ１が５カウント以上なっているかをチェックし（Ｓ８）、その区間時間にてトナー無し（５カウント以上あるとき）が確定したらカウンタ２をカウントアップする（Ｓ９）。ステップＳ８にてトナー無しが確定せず５回未満の場合にはカウンタ１、カウンタ２を０にリセットしトナー無し状態のカウントは振り出しに戻す（Ｓ１０、Ｓ１１）。
カウンタ２が連続し２回カウントされた場合（Ｓ１２）、現像ユニット４内のトナーが少ないと判断し、トナーニアエンドを操作部に表示する（Ｓ１３）。この時トナー残量検知センサによるニアエンド検知であることが後でわかるようにフラグをセットする（Ｓ１４）。また、トナー残量検知センサによるニアエンドが確定した後は図５に示すセンサエンド検知処理に入るが、その場合の画素カウント及び作像回数をリセットしておく、すなわちセンサエンド検知処理で使用する積算画素カウントＮ_ｐｉｘ及び積算現像回数Ｎ_ｄｅｖをそれぞれ０にリセットしておく（Ｓ１５、Ｓ１６）。
図４に示す処理にてトナー残量検知センサによる検知でトナーニアエンドが確定していて、そのフラグがセットされている場合、図４のステップＳ２から分岐してステップＳ３（図５）に進みトナー残量検知センサによるニアエンド検知後のトナーエンド処理を行う。

図５はセンサ検知によるトナーニアエンド検知処理後のトナーエンドカウント処理について示したフローチャートである。このフローチャートでは、まず、プリント１枚ごとの画素の値Ａ１が確定したタイミングにおいて（Ｓ３１）、画素カウントを積算し、その値Ｎ_ｐｉｘを保存する（Ｓ３２）。さらに現像クラッチオンのタイミングにおいて（Ｓ３３）、作像回数をカウントし同様に積算し、その値Ｎ_ｄｅｖを保存する（Ｓ３４）。
そして、積算画素カウントＮ_ｐｉｘが３７００カウントまたは積算現像回数Ｎ_ｄｅｖが１００回に達していた場合に（Ｓ３５）、トナーエンドを操作部に表示する（Ｓ３６）。この時トナー残量検知センサによるニアエンド検知後のトナーエンドであることが後でわかるようにトナーエンドを点灯し（Ｓ３６）、フラグをセットする（Ｓ３７）。すなわちここでは、トナーニアエンド後の画素カウントと作像回数にてエンド処理を行う。
図４、図５は、トナー残量検知センサによるトナーニアエンド検知に基づく処理であるが、図６は画素カウント検知によるトナーニアエンド検知処理及びトナーエンドカウント処理について示したフローチャートである。このフローチャートでは、まず、プリント中に（Ｓ４１）、１枚ごとの画素の値Ａ１が確定したタイミングにおいて（Ｓ４２）、画素カウントを積算し、その値Ｎ_ｇａｓｏを保存する（Ｓ４３）。ついで、例えば新品のトナーカートリッジの挿入などによる画素ニアエンドフラグのリセットがされていることを確認し（Ｓ４４）、この積算画素カウントＮ_ｇａｓｏが所定値Ｎ_ｎｅａｒに達したか否か判定し（Ｓ４５）、達した場合トナーニアエンドを操作部に表示する（Ｓ４６）。
この時、画素によるトナーニアエンド検知を済んでいることが後でわかるようにフラグをセットする（Ｓ４７）。次いで、同様に例えば新品のトナーカートリッジの挿入などによる画素エンドフラグのリセットがされていることを確認し（Ｓ４８）また、積算画素カウントＮ_ｇａｓｏが所定値Ｎ_ｅｎｄに達したら（Ｓ４９）、トナーエンドを操作部に表示する（Ｓ５０）。この時、画素によるトナーエンド検知を済んでいることが後でわかるようにフラグをセットする（Ｓ５１）。
なお、ステップＳ４７及びＳ５１にてｆｌａｇがセットされた場合には、このフラグ情報にてトナーニアエンド／トナーエンドを排他処理する（Ｓ４４及びＳ４８のＮ）。

以上、図４〜図６でのフローチャートは基本的に各トナーカートリッジ毎（各色毎）に独立して処理が行われる。また、本発明では、
センサニアエンド：センサ検知によるトナーニアエンド
センサエンド：センサ検知後の積算画素カウント及び積算作像回数によるトナーエンド
画素ニアエンド：新品カートリッジ交換後の積算画素カウントによるトナーニアエンド
画素エンド：新品カートリッジ交換後の積算画素カウントによるトナーエンド
の検知を行うため、ニアエンドもエンドもセンサ検知か画素検知のどちらか早く検知された方で操作部への表示及びマシンの停止が行われる。

以上が本発明の実施形態であるが、上記実施形態にのみ限定されるものではない。光透過型のトナー残量検知センサを配置する構成としていたが、センサの形態にはよらず、例えば光反射型、圧電型のセンサなどであってもよい。また、本実施形態では１成分のトナーについて説明しているが、これが２成分のトナーであっても応用可能である。また、画像形成装置としてカラーレーザプリンタを例に扱っているが、複写機、ＦＡＸなど、他の画像形成装置にも応用可能である。
本発明では、トナー残量（トナーエンド、トナーニアエンド）の検知を画素数、トナー残量検知センサの２系統の検知制御で併用して行うことにより、画素の検知精度のばらつきなどで誤検知した場合などでも、センサ検知でカバーできる。また、逆にトナー残量検知センサが故障した場合でも画素数検知でカバーできるため信頼性の高いトナーエンド検知ができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。現像ユニットの接離機構を示す斜視図である。現像ユニット内に設けられたトナー残量検知センサを示す斜視図である。センサ検知によるトナーニアエンド検知処理について示したフローチャートである。センサ検知によるトナーニアエンド検知処理後のトナーエンドカウント処理について示したフローチャートである。画素カウント検知によるトナーニアエンド検知処理及びトナーエンドカウント処理について示したフローチャートである。

符号の説明

４現像ユニット
３４発光素子（トナー残量検知センサ構成要素）
３５受光素子（トナー残量検知センサ構成要素）

Claims

現像ユニットにトナー残量検知センサを有する画像形成装置において、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と、画素数のカウントによるトナー残量検知とを併用することを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、トナー残量検知センサによるトナー残量検知と画素数のカウントによるトナー残量検知との内、早く検知した方を表示することを特徴とする画像形成装置。