JP2005148382A - Toner residual amount detection device and image forming apparatus equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置におけるトナーカートリッジのトナー残量を検出するトナー残量検出装置、及びそれを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a toner remaining amount detecting device that detects the remaining amount of toner in a toner cartridge in an image forming apparatus such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system, and an image forming apparatus including the same.
周知の様に電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等がある。この種の画像形成装置においては、静電潜像を感光体上に形成し、トナーを現像装置から感光体へと供給し、トナーにより感光体上の静電潜像を現像して、感光体上にトナー像を形成し、このトナー像を感光体から記録用紙に転写し、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙上に定着させている。 As well known, image forming apparatuses such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system include a copying machine, a printer, and a facsimile machine. In this type of image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member, toner is supplied from the developing device to the photosensitive member, and the electrostatic latent image on the photosensitive member is developed with the toner. A toner image is formed thereon, the toner image is transferred from the photosensitive member to a recording sheet, and the recording sheet is heated and pressurized to fix the toner image on the recording sheet.
この様な画像形成装置においては、トナーが消費されることから、トナーを補給する必要がある。例えば、現像装置上にホッパーを設け、このホッパー上にトナーカートリッジを着脱自在に取り付け、トナーカートリッジからホッパーへとトナーを落下させ、ホッパーから現像装置へとトナーを供給している。 In such an image forming apparatus, since the toner is consumed, it is necessary to replenish the toner. For example, a hopper is provided on the developing device, a toner cartridge is detachably mounted on the hopper, the toner is dropped from the toner cartridge to the hopper, and the toner is supplied from the hopper to the developing device.
更に、トナーカートリッジのトナー残量を検出し、トナー残量が少なくなったときに、この旨を表示して、トナーカートリッジの交換を促し、これによりトナー供給の中断を未然に防いでいる。 Further, the remaining amount of toner in the toner cartridge is detected. When the remaining amount of toner is low, this is displayed to prompt the user to replace the toner cartridge, thereby preventing the interruption of toner supply.
例えば、特許文献1には、発光素子及び受光素子を有するトナー残量センサを用いて、トナーカートリッジのトナー残量を検出するという技術が開示されている。より具体的には、トナーカートリッジの底近くに垂直溝を設け、この垂直溝を挟んで、2組の発光素子及び受光素子を対向配置している。トナーが十分にあるときには、トナーが垂直溝に入り込むので、各発光素子の光がトナーにより遮断されて各受光素子で受光されない。また、トナーが無くなって、垂直溝内のトナーが無くなると、各発光素子の光が各受光素子で受光される。従って、トナーがあるときと無いときとでは、各受光素子の受光出力レベルが異なり、各受光素子の受光出力レベルに基づいて、トナー残量が無くなったと判定することができる。
For example,
また、特許文献2には、トナーカートリッジを貫通する光通路を形成して、発光素子及び受光素子を光通路を介して対向配置し、受光素子の受光出力レベルに基づいて、トナー残量の有無を判定するという技術が開示されている。ここでは、トナーカートリッジに十分にトナーがあるときには、光通路がトナーにより遮断されて、発光素子の光が受光素子で受光されず、またトナーが無くなると、光通路が通じて、発光素子の光が受光素子で受光される。従って、各受光素子の受光出力レベルに基づいて、トナー残量の有無を判定することができる。
Further,
更に、特許文献2では、トナーカートリッジの着脱に際し、トナーカートリッジに固定されたクリーニング部材を発光素子及び受光素子に摺接させて、発光素子及び受光素子をクリーニングし、発光素子及び受光素子の汚れによるトナー残量の誤判定を防止している。
しかしながら、上記特許文献1、2のいずれにおいても、発光素子及び受光素子によるトナー検出感度を校正しておらず、このためにトナー検出感度のバラツキや変動を原因とするトナー残量の誤判定を招くことがあった。
However, neither of the
例えば、カラー画像形成装置においては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等の各色のトナーを用いており、トナーの色別に、感光体、現像装置、トナーカートリッジ等を設けていることから、複数のトナーカートリッジのトナー残量を検出する必要がある。このため、各トナーカートリッジに発光素子及び受光素子をそれぞれ設け、トナーカートリッジ毎に、発光素子を点灯して、受光素子の受光出力を検出し、この受光出力に基づいて、トナーカートリッジのトナー残量を検出する必要がある。 For example, in a color image forming apparatus, toners of each color such as cyan, magenta, yellow, and black are used, and a photosensitive member, a developing device, a toner cartridge, and the like are provided for each toner color. It is necessary to detect the remaining amount of toner in the cartridge. For this reason, each toner cartridge is provided with a light emitting element and a light receiving element, and for each toner cartridge, the light emitting element is turned on to detect the light receiving output of the light receiving element, and based on this light receiving output, the remaining amount of toner in the toner cartridge Need to be detected.
ところが、各トナーカートリッジの発光素子及び受光素子によるそれぞれのトナー検出感度が異なると、各トナーカートリッジのトナー残量の判定にバラツキが生じ、これらの判定を正確に行なうことができない。 However, if the respective toner detection sensitivities of the light emitting element and the light receiving element of each toner cartridge are different, the determination of the remaining amount of toner in each toner cartridge varies, and these determinations cannot be performed accurately.
また、発光素子の光出射面や受光素子の光入射面に傷等が生じると、発光素子と受光素子間の光伝達効率が変化し、トナー検出感度が変動する。この場合も、トナーカートリッジのトナー残量の判定を正確に行なうことができない。 Further, when a scratch or the like occurs on the light emitting surface of the light emitting element or the light incident surface of the light receiving element, the light transmission efficiency between the light emitting element and the light receiving element changes, and the toner detection sensitivity varies. Also in this case, it is impossible to accurately determine the remaining amount of toner in the toner cartridge.
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、トナー残量センサのトナー検出感度を校正することが可能なトナー残量検出装置及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a toner remaining amount detecting device capable of calibrating the toner detection sensitivity of a toner remaining amount sensor and an image forming apparatus including the same. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明は、トナー残量センサの発光素子及び受光素子をトナーカートリッジに着脱自在にセットし、発光素子を点灯したときの受光素子の受光出力に基づいて、トナーカートリッジのトナー残量を検出するトナー残量検出装置において、トナー残量センサの着脱の途中で、トナー残量センサの発光素子と受光素子間の光路が通過する校正箇所と、発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過するタイミングで、受光素子の受光出力が一定となる様に該トナー残量センサのトナー検出感度を校正する感度校正手段とを備えている。 In order to solve the above problems, the present invention provides a toner cartridge based on a light reception output of a light receiving element when a light emitting element and a light receiving element of a toner remaining amount sensor are detachably set in the toner cartridge and the light emitting element is turned on. In the toner remaining amount detecting device for detecting the remaining amount of toner, a calibration point through which an optical path between the light emitting element and the light receiving element of the toner remaining amount sensor passes during attachment / detachment of the toner remaining amount sensor, and between the light emitting element and the light receiving element. Sensitivity calibration means for calibrating the toner detection sensitivity of the toner remaining amount sensor so that the light reception output of the light receiving element becomes constant at the timing when the optical path of the toner passes through the calibration location.
また、本発明においては、感度校正手段は、発光素子を点灯させておき、受光素子の受光出力に基づいて、発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過するタイミングを識別している。 Further, in the present invention, the sensitivity calibration means turns on the light emitting element, and identifies the timing at which the optical path between the light emitting element and the light receiving element passes through the calibration location based on the light reception output of the light receiving element.
更に、本発明においては、トナー残量センサの着脱の途中で、トナー残量センサの発光素子側の光出射面及び受光素子側の光入射面に摺接して、光出射面及び光入射面を清掃する清掃部材をトナーカートリッジに設けている。 Further, in the present invention, during the attachment / detachment of the toner remaining amount sensor, the light emitting surface and the light incident surface are brought into sliding contact with the light emitting surface on the light emitting element side and the light incident surface on the light receiving element side of the toner remaining amount sensor. A cleaning member for cleaning is provided in the toner cartridge.
また、本発明においては、清掃部材は、トナー残量センサの発光素子側の光出射面及び受光素子側の光入射面に摺接して、トナーの帯電極性とは逆極性に摩擦帯電する。 In the present invention, the cleaning member is in sliding contact with the light emitting surface on the light emitting element side and the light incident surface on the light receiving element side of the toner remaining amount sensor, and is frictionally charged to a polarity opposite to the charging polarity of the toner.
更に、本発明においては、トナー残量センサは、発光素子及び受光素子を対向配置した透過式のものであり、校正箇所は、発光素子と受光素子間の光路を通す空間を含んでいる。 Further, in the present invention, the toner remaining amount sensor is a transmissive type in which a light emitting element and a light receiving element are arranged to face each other, and the calibration location includes a space through which an optical path between the light emitting element and the light receiving element passes.
また、本発明においては、トナー残量センサは、発光素子及び受光素子を並設した反射式のものであり、校正箇所は、発光素子からの光を受光素子へと反射して導く反射面を含んでいる。 In the present invention, the toner remaining amount sensor is a reflective type in which a light emitting element and a light receiving element are arranged in parallel, and the calibration portion has a reflecting surface that reflects and guides light from the light emitting element to the light receiving element. Contains.
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナー残量検出装置を備えている。 On the other hand, the image forming apparatus of the present invention includes the toner remaining amount detecting device of the present invention.
本発明によれば、トナー残量センサの着脱の途中で、トナー残量センサの発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過し、この通過のタイミングで、受光素子の受光出力が一定となる様に該トナー残量センサのトナー検出感度を校正している。従って、カラー画像形成装置の様に各色のトナーカートリッジにそれぞれのトナー残量センサが割り当てられているならば、トナー残量センサ別に、その着脱のときにトナー残量センサのトナー検出感度が校正されることになる。このため、各トナー残量センサのトナー検出感度を校正し一致させた上で、各色のトナー残量を高精度で検出することができる。また、発光素子の光出射面や受光素子の光入射面に傷等が生じて、発光素子と受光素子間の光伝達効率が変化しても、トナー検出感度を校正して一定に維持することができ、トナーカートリッジのトナー残量の判定を常に正確に行なうことができる。 According to the present invention, the optical path between the light emitting element and the light receiving element of the toner remaining amount sensor passes through the calibration portion during the attachment / detachment of the toner remaining amount sensor, and the light reception output of the light receiving element is constant at the timing of this passage. Thus, the toner detection sensitivity of the toner remaining amount sensor is calibrated. Accordingly, if each toner remaining amount sensor is assigned to each color toner cartridge as in the color image forming apparatus, the toner detection sensitivity of the remaining toner amount sensor is calibrated for each toner remaining amount sensor when it is attached or detached. Will be. Therefore, it is possible to detect the remaining amount of toner of each color with high accuracy after the toner detection sensitivity of each remaining toner sensor is calibrated and matched. Also, even if the light transmission surface between the light emitting element and the light receiving element changes due to scratches on the light emitting surface of the light emitting element and the light incident surface of the light receiving element, the toner detection sensitivity is calibrated and maintained constant. Therefore, it is possible to always accurately determine the remaining amount of toner in the toner cartridge.
また、発光素子を点灯させておき、受光素子の受光出力に基づいて、発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過するタイミングを識別しているので、このタイミングを識別するための格別のセンサやリミットスイッチ等を設ける必要がなく、部品点数及びコストの増大を抑えることができる。 In addition, since the light emitting element is turned on, and the timing at which the optical path between the light emitting element and the light receiving element passes through the calibration location is identified based on the light reception output of the light receiving element, there is a special case for identifying this timing. There is no need to provide a sensor, a limit switch, or the like, and an increase in the number of parts and cost can be suppressed.
更に、清掃部材をトナーカートリッジに設け、トナー残量センサの着脱の途中で、清掃部材をトナー残量センサの発光素子側の光出射面及び受光素子側の光入射面に摺接させて、光出射面及び光入射面を清掃しているので、光出射面及び光入射面の汚れによるトナー検出感度の低下を防止することができる。そして、光出射面及び光入射面の清掃とトナー検出感度の校正との組み合わせにより、長期にわたり、一定のトナー検出感度を維持し続けることが可能になり、信頼性が向上する。 Further, a cleaning member is provided in the toner cartridge, and the cleaning member is slidably brought into contact with the light emitting surface on the light emitting element side and the light incident surface on the light receiving element side of the toner remaining amount sensor in the middle of attaching / detaching the toner remaining amount sensor. Since the exit surface and the light incident surface are cleaned, it is possible to prevent a decrease in toner detection sensitivity due to contamination of the light exit surface and the light incident surface. Further, by combining the cleaning of the light emitting surface and the light incident surface and the calibration of the toner detection sensitivity, it becomes possible to maintain a constant toner detection sensitivity over a long period of time, thereby improving the reliability.
また、清掃部材がトナーの帯電極性とは逆極性に摩擦帯電するので、清掃部材にトナーが付着し易くなり、光出射面及び光入射面のトナーを良好に除去することができる。 Further, since the cleaning member is triboelectrically charged to a polarity opposite to the charging polarity of the toner, the toner easily adheres to the cleaning member, and the toner on the light emitting surface and the light incident surface can be removed well.
更に、トナー残量センサが発光素子及び受光素子を対向配置した透過式のものであれば、校正箇所に発光素子と受光素子間の光路を通す空間を設けている。この場合は、発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過するタイミングで、発光素子の光が校正箇所の空間を介して受光素子に直接入射することになり、この状態で受光素子の受光出力が一定となる様にトナー残量センサのトナー検出感度が校正される。 Further, if the toner remaining amount sensor is a transmissive type in which the light emitting element and the light receiving element are arranged to face each other, a space for passing an optical path between the light emitting element and the light receiving element is provided at the calibration location. In this case, at the timing when the optical path between the light emitting element and the light receiving element passes through the calibration point, the light from the light emitting element is directly incident on the light receiving element through the space of the calibration point. The toner detection sensitivity of the toner remaining amount sensor is calibrated so that the output becomes constant.
また、トナー残量センサが、発光素子及び受光素子を並設した反射式のものであれば、校正箇所に発光素子からの光を受光素子へと反射して導く反射面を設けている。この場合は、発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過するタイミングで、発光素子の光が校正箇所の反射面で反射されてから受光素子に入射することになり、この状態で受光素子の受光出力が一定となる様にトナー残量センサのトナー検出感度が校正される。 If the toner remaining amount sensor is of a reflective type in which a light emitting element and a light receiving element are arranged side by side, a reflection surface that reflects and guides light from the light emitting element to the light receiving element is provided at a calibration location. In this case, at the timing when the optical path between the light emitting element and the light receiving element passes through the calibration part, the light of the light emitting element is reflected by the reflecting surface of the calibration part and then enters the light receiving element. The toner detection sensitivity of the remaining toner sensor is calibrated so that the received light output becomes constant.
尚、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナー残量検出装置と同様の作用及び効果を達成することができる。 Note that the image forming apparatus of the present invention can achieve the same operations and effects as the toner remaining amount detection apparatus of the present invention.
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の画像形成装置の実施例1を示す側面図である。本実施例の画像形成装置は、カラー画像を記録用紙に記録するカラーレーザープリンタであり、露光ユニット1、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pd、中間転写ベルトユニット2、定着ユニット3、用紙搬送装置4、給紙トレイ5、及び排紙トレイ6等を備えている。
FIG. 1 is a side
この画像形成装置において、記録用紙は、給紙トレイ5に積載収容されており、ピックアップローラ7-1により1枚ずつ給紙トレイ5から引き出されて、搬送ローラ4-1によりレジストローラ8へと搬送される。あるいは、記録用紙は、手差しトレイ9に載置され、ピックアップローラ7-2により引き出されて、各搬送ローラ4-4〜4-6によりレジストローラ8へと搬送される。レジストローラ8は、記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、記録用紙の先端が中間転写ベルトユニット2の中間転写ベルト11上に形成されるトナー像の先端に重なるタイミングで、記録用紙を2次転写ローラ12へと搬送する。
In this image forming apparatus, the recording paper is stacked and accommodated in the
各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdは、黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のトナー像をそれぞれ形成して、各色のトナー像を中間転写ベルトユニット2の中間転写ベルト11に転写する。これらの画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdは、各現像器21a〜21d、各トナーカートリッジ22a〜22d、各感光体ドラム23a〜23d、各帯電器24a〜24d、及び各クリーナユニット25a〜25d等を備えている。
The image forming stations Pa, Pb, Pc, and Pd respectively form black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) toner images, and transfer the toner images of the respective colors to the intermediate transfer belt unit. 2 is transferred to the
各感光体ドラム23a〜23dは、中間転写ベルト11を介してそれぞれの1次転写ローラ26a〜26dに押圧されており、矢印方向Bに回転移動する中間転写ベルト11と同一の周速度で、中間転写ベルト11と共に回転される。また、各1次転写ローラ26a〜26dも、矢印方向Bに回転移動する中間転写ベルト11と同一の周速度で、中間転写ベルト11に追従回転する。
Each of the photosensitive drums 23a to 23d is pressed by the primary transfer rollers 26a to 26d via the
各帯電器24a〜24dは、各感光体ドラム23a〜23dに接触するローラ型やブラシ形のもの、あるいはチャージャー型のものであり、各感光体ドラム23a〜23d表面を一様に帯電させる。
Each of the
露光ユニット1は、各感光体ドラム23a〜23dへのそれぞれのレーザー光を出射するレーザー光源1a、及び各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム23a〜23dに導く複数のミラー1b等を有しており、画像データに応じて各レーザー光を変調しつつ、各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム23a〜23d表面に照射して、各感光体ドラム23a〜23d表面にそれぞれの静電潜像を形成する。
The
尚、露光ユニット1として、ELやLED等の発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いても良い。
The
各トナーカートリッジ22a〜22dは、黒、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを収容している。各現像器21a〜21dは、各トナーカートリッジ22a〜22dからそれぞれの色のトナーを供給され、各感光体ドラム23a〜23d表面の静電潜像にそれぞれの色のトナーを付着させて、各感光体ドラム23a〜23d表面にそれぞれの色のトナー像を形成する。これらのトナー像は、各感光体ドラム23a〜23dから中間転写ベルト11に転写されて重ね合わせられる。
Each of the
中間転写ベルトユニット2は、中間転写ベルト11、各1次転写ローラ26a〜26d、駆動支持ローラ31と従動支持ローラ32、及び2次転写ローラ33等を備えており、中間転写ベルト11を駆動支持ローラ31と従動支持ローラ32に掛け渡して回転移動可能に支持し、各1次転写ローラ26a〜26d及び2次転写ローラ33を中間転写ベルト11に押し付けている。
The intermediate
中間転写ベルト11は、例えば厚さ100μm〜150μm程度の合成樹脂フィルムにより形成される。2次転写ローラ33は、左右に移動可能に支持されており、右方向に移動されたときに、駆動支持ローラ31との間に中間転写ベルト11を挟み込んで、ニップ域を形成する。駆動支持ローラ31は、2次転写ローラ33のバックアップローラとしての役目を果たしつつ、各1次転写ローラ26a〜26dと各感光体ドラム23a〜23d間のそれぞれのニップ域を下流側にして、回転駆動され、中間転写ベルト11を引っ張って矢印方向Bに回転移動させる。これにより、各ニップ域が安定的に維持される。
The
尚、各1次転写ローラ26a〜26dと各感光体ドラム23a〜23d間のそれぞれのニップ域をより安定的に形成するために、各1次転写ローラ26a〜26d及び各感光体ドラム23a〜23dのうちの一方を硬質材料で形成し、他方を弾性材料で形成するのが好ましい。 In order to more stably form the nip areas between the primary transfer rollers 26a to 26d and the photosensitive drums 23a to 23d, the primary transfer rollers 26a to 26d and the photosensitive drums 23a to 23d are formed. Preferably, one of them is made of a hard material and the other is made of an elastic material.
各1次転写ローラ26a〜26dは、例えば金属製の直径8mm〜10mmの軸の外周を導電性の弾性材(EPDM、発泡ウレタン等)により被覆したものである。各1次転写ローラ26a〜26dは、該各1次転写ローラ26a〜26dと各感光体ドラム23a〜23d間のニップ域に中間転写ベルト11を挟み込んだ状態で、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加され、それぞれの電界を中間転写ベルト11を介して各感光体ドラム23a〜23d表面のトナーに作用させ、各感光体ドラム23a〜23d表面のトナーを中間転写ベルト11へと引き付けて転写させる。これにより、各色のトナー像が中間転写ベルト11に転写されて重ね合わせられる。
Each of the primary transfer rollers 26a to 26d is formed, for example, by coating the outer periphery of a metal shaft having a diameter of 8 mm to 10 mm with a conductive elastic material (EPDM, urethane foam, or the like). The primary transfer rollers 26a to 26d are opposite in polarity to the toner charging polarity in a state where the
尚、各1次転写ローラ26a〜26dとして、ローラの代わりに、ブラシ等を用いても構わない。 In addition, as each primary transfer roller 26a-26d, you may use a brush etc. instead of a roller.
クリーニングユニット34は、例えば中間転写ベルト11表面に摺接するクリーニングブレードであり、中間転写ベルト11表面に残留したトナーを除去して、次回に印字される画像のカブリ等を防止する。
The
こうして中間転写ベルト11に転写され重ね合わせられた各色のトナー像は、該中間転写ベルト11の回転移動に伴い、駆動支持ローラ31と2次転写ローラ33間のニップ域へと搬送される。そして、中間転写ベルト11上の各色のトナー像の先端とレジストローラ8により搬送されて来た記録用紙の先端が重ねられ、各色のトナー像と記録用紙が重ね合わせられて、各色のトナー像が記録用紙に転写される。
The toner images of the respective colors transferred and superimposed on the
引き続いて、記録用紙は、定着ユニット3へと搬送され、ここで加圧ローラ3aと加熱ローラ3b間に挟み込まれる。これにより、記録用紙上の各色のトナーが加熱余裕されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。
Subsequently, the recording paper is conveyed to the fixing
更に、記録用紙は、用紙搬送装置4により排紙トレイ6へと搬送されて、ここにフェイスダウンで排出される。
Further, the recording paper is transported to the
尚、画像形成ステーションPaだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルトユニット2の中間転写ベルト11に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト11から記録用紙に転写され、記録用紙上定着される。
Note that it is also possible to form a monochrome image using only the image forming station Pa and transfer the monochrome image to the
また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着ユニット3により定着した後に、記録用紙を用紙搬送装置4の搬送ローラ4-3により搬送する途中で、搬送ローラ4-3を停止させてから逆回転させ、記録用紙を用紙搬送装置4の反転経路4rに通して、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙をレジストローラ8へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ6に排出する。
When printing on both sides of the recording paper as well as on the recording paper, the recording paper is conveyed by the conveying roller 4-3 of the
ところで、本実施例の画像形成装置では、図2に示す様に各トナーカートリッジ22a〜22dを各現像器21a〜21dから取り外すことができ、各トナーカートリッジ22a〜22dを新たなものに交換することにより、各色のトナーを補給している。
By the way, in the image forming apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
次に、各トナーカートリッジ22a〜22dについて詳述する。図3は、トナーカートリッジ22(各トナーカートリッジ22a〜22dの共通符号を22とする)を現像器21(各現像器21a〜21dの共通符号を21とする)に装着する前の状態を正面側から見て示す斜視図である。また、図4は、装着前のトナーカートリッジ22及び現像器21を裏面側から見て示す斜視図である。更に、図5は、装着後のトナーカートリッジ22及び現像器21を裏面側から見て示す斜視図である。また、図6は、装着前のトナーカートリッジ22及び現像器21を側方から見て示す縦断面図であり、図7は、装着後のトナーカートリッジ22及び現像器21を側方から見て示す縦断面図である。また、図8は、装着後のトナーカートリッジ22及び現像器21を正面側から見て拡大して示す断面図であり、図9は、現像器21を正面側から見て拡大して示す斜視図である。
Next, each of the
トナーカートリッジ22は、その奥行きtを現像器21の奥行きTよりも十分に短くされているものの、その高さhを十分に高くされて、その容積を確保されている。トナーカートリッジ22の奥行きtを短くしたことから、トナーカートリッジ22を画像形成装置の前面寄りに装着した状態では、トナーカートリッジ22が画像形成装置の奥の部品に干渉することはない。
Although the depth t of the
トナーカートリッジ22は、図8に示す様にその底のトナー供給口22f、及びトナー供給口22f周囲の鍔22gを有している。また、現像器21は、その天板のトナー受け入れ口21f、及びトナー受け入れ口21f両側の案内溝21gを有しており、図9に示す様に各案内溝21gにガイド板41を挿入し、ガイド板41をバネ(図示せず)により画像形成装置の手前の方(矢印方向C)に付勢して、ガイド板41の一端41aをトナー受け入れ口21fの縁に当接させ、ガイド板41を閉じている。
As shown in FIG. 8, the
トナーカートリッジ22を装着するときには、トナーカートリッジ22を現像器21の天板に載せて、トナーカートリッジ22の鍔22gを現像器21の案内溝21gに差し込んで、トナーカートリッジ22を画像形成装置の奥の方(図3の矢印方向D)へとスライドさせ、ガイド板41をトナーカートリッジ22の鍔22gにより押して、ガイド板41を開き、トナーカートリッジ22のトナー供給口22fと現像器21のトナー受け入れ口21fを重ね合わせる。この後、図7に示す様にトナーカートリッジ22のトナー供給口22fを封止している二つ折りのシール42を引っ張り剥して除去し、トナーカートリッジ22のトナー供給口22fと現像器21のトナー受け入れ口21f間を通じさせて、トナーカートリッジ22から現像器21へのトナー供給を可能にする。
When the
トナーカートリッジ22内のトナーが無くなったときには、トナーカートリッジ22を画像形成装置の手前の方へとスライドさせて取り外す。
When the toner in the
こうしてトナーカートリッジ22が装着及び取り外されて、その交換が行なわれる。
Thus, the
また、トナーカートリッジ22の側壁には、上凹部22i及び下凹部22jを形成し、上凹部22i及び下凹部22j間に清掃部材43を突設している。トナーカートリッジ22内部では、上凹部22i及び下凹部22jが内向きに突出しており、上凹部22iの下面に透明板44を取付け、下凹部22jの上面に透明板45を取付け、各透明板44、45を対向配置し、各透明板44、45間にスペースS1を設けている。
Further, an
図10(a)及び(b)は、清掃部材43を示す平面図及び側面図である。図10(a)及び(b)から明らかな様に清掃部材43は、一対の支持片43bをトナーカートリッジ22の側壁に突設し、各支持片43bにより弾性片43aを支持したものであり、弾性片43aとトナーカートリッジ22の側壁間にスペースS2を設けている。
FIGS. 10A and 10B are a plan view and a side view showing the cleaning
更に、トナーカートリッジ22では、従動軸46を一対の軸受け47により回転自在に支持し、従動軸46に攪拌部材48を固定支持している。従動軸46の一端は、トナーカートリッジ22の側壁から突出しており、その端面に十字溝46aを形成している。攪拌部材48は、各棒体48aを略矩形状に組み合わせて相互に固定したものである。各棒体48aのうちの従動軸46に平行な1本は、トナーカートリッジ22の側壁近傍まで突出しており、この棒体48aの一端に可撓性フィルム片49を取付けている。図11に拡大して示す様に、この棒体48aの一端にスリット48bを形成し、このスリット48bに可撓性フィルム片49を差し込んで接着剤で固定し、この棒体48aの回転軌跡である円柱周面に対して可撓性フィルム片49を垂直に交差させている。
Further, in the
従動軸46が回転すると、攪拌部材48が回転され、トナーカートリッジ22内のトナーが攪拌される。また、攪拌部材48の回転に伴い、可撓性フィルム片49も回転する。このとき、トナーカートリッジ22の側壁近傍まで突出した棒体48aは、図12に示す様にその回転途中で各透明板44、45間のスペースS1を通過し、可撓性フィルム片49もスペースS1を通過する。
When the driven
一方、現像器21上には、カートリッジ駆動部51を設けている。カートリッジ駆動部51では、駆動軸52を軸支し、駆動軸52の十字型先端52aを画像形成装置の手前側に突出させている。駆動軸52は、モータ及びギヤユニット(図示せず)により回転駆動される。また、カートリッジ駆動部51の側壁にトナー残量センサ53を取付けている。
On the other hand, a
トナー残量センサ53は、カートリッジ駆動部51の側壁に固定された基部54、発光部55、及び受光部56を備えており、発光部55及び受光部56を基部54に突設して対向配置している。発光部55は、発光ダイオード57を内蔵し、発光ダイオード57の光を受光部56へと出射する。受光部56は、フォトトランジスタ58を内蔵し、発光ダイオード57からの光をフォトトランジスタ58に受光する。
The toner remaining
先に述べた様にトナーカートリッジ22を現像器21の天板に載せて画像形成装置の奥の方へとスライドさせ装着し、トナーカートリッジ22のトナー供給口22fと現像器21のトナー受け入れ口21fを重ね合わせた状態では、カートリッジ駆動部51の駆動軸52の十字型先端52aがトナーカートリッジ22の従動軸46の十字溝46aに嵌合し、駆動軸52と従動軸46が相互に連結され、かつトナー残量センサ53の発光部55及び受光部56がトナーカートリッジ22の上凹部22i及び下凹部22jに嵌合する。
As described above, the
そして、駆動軸52の十字型先端52aと従動軸46の十字溝46aが嵌合すると、駆動軸52と従動軸46間が連結され、駆動軸52の回転が従動軸46に伝達される。従って、カートリッジ駆動部51の駆動軸52が回転駆動されると、トナーカートリッジ22の従動軸46が回転し、攪拌部材48も回転する。この攪拌部材48の回転によりトナーカートリッジ22内のトナーが攪拌され、可撓性フィルム片49も回転して各透明板44、45間のスペースS1を周期的に通過する。
When the
また、トナー残量センサ53の発光部55及び受光部56がトナーカートリッジ22の上凹部22i及び下凹部22jに嵌合した状態では、発光部55の発光ダイオード57と受光部56のフォトトランジスタ58が上凹部22iの透明板44、下凹部22jの透明板45、及びスペースS1を介して対向する。
When the
先に述べた様にトナーカートリッジ22を現像器21の天板に載せて画像形成装置の奥の方へとスライドさせ装着するに際し、図13(a)〜(d)に示す様にトナー残量センサ53の発光部55の光出射面及び受光部56の光入射面が清掃部材43の弾性片43aに摺接して、この弾性片43aにより光出射面及び光入射面のトナーの汚れが掻き落とされる。このため、発光部55の光出射面及び受光部56の光入射面の汚れにより、後で述べる発光部55及び受光部56によるトナーの検出が阻害されることがない。
As described above, when the
トナー残量センサ53の発光部55の光出射面及び受光部56の光入射面が清掃部材43の弾性片43aに摺接することから、発光部55の光出射面、受光部56の光入射面、及び弾性片43aが摩擦帯電する。発光部55の光出射面及び受光部56の光入射面がトナーとは逆極性に帯電すれば、光出射面及び光入射面にトナーが付着し易く、逆に発光部55の光出射面及び受光部56の光入射面がトナーと同一極性に帯電すれば、光出射面及び光入射面にトナーが付着し難くなる。また、清掃部材43の弾性片43aがトナーとは逆極性に帯電すれば、トナーが弾性片43aに付着し易くなって、光出射面及び光入射面のトナーが良好に除去され、逆に清掃部材43の弾性片43aがトナーと同一極性に帯電すれば、トナーが弾性片43aに付着し難くなる。このため、発光部55の光出射面、受光部56の光入射面、及び弾性片43aの材質として、光出射面及び光入射面がトナーと同一極性に摩擦帯電し、弾性片43aがトナーとは逆極性に摩擦帯電する様なものを選択する。
Since the light emitting surface of the
ここで、図14(a)に示す様にトナーカートリッジ22内のトナーが十分にあり、各透明板44、45間のスペースS1がトナーで満たされているときには、発光部55の発光ダイオード57の光がスペースS1のトナーにより遮蔽され、この光が受光部56のフォトトランジスタ58で受光されることはない。また、可撓性フィルム片49は、攪拌部材48と共に回転し、トナーに侵入して、トナー内を突き進み、棒体48aの両側で撓んで、略二つ折りの状態になる。このため、各透明板44、45間のスペースS1を通過するに際し、可撓性フィルム片49が各透明板44、45に接触することはない。
Here, as shown in FIG. 14A, when the toner in the
また、図14(b)に示す様にトナーカートリッジ22内のトナーが減少して、トナーのレベルが各透明板44、45間にあるときには、下側の透明板44がトナーで覆われるので、発光部55の発光ダイオード57の光がスペースS1のトナーにより遮蔽され、この光が受光部56のフォトトランジスタ58で受光されることはない。また、可撓性フィルム片49は、各透明板44、45間のスペースS1を通過するに際し、棒体48aの両側で撓んで、その下側縁がトナーを均し、その上側縁が上側の透明板44表面に摺接して該表面のトナーの汚れを掻き落とす。
As shown in FIG. 14B, when the toner in the
更に、図14(c)に示す様にトナーカートリッジ22内のトナーがより減少して、トナーのレベルが下側の透明板45以下になったときには、スペースS1のトナーが無くなり、発光部55の発光ダイオード57の光が各透明板44、45を通過して、この光が受光部56のフォトトランジスタ58で受光される。また、可撓性フィルム片49は、各透明板44、45間のスペースS1を通過するに際し、棒体48aの両側で撓んで、その両側縁が各透明板44、45表面に摺接して該各表面のトナーの汚れを掻き落とす。このため、各透明板44、45表面の汚れにより発光部55の発光ダイオード57の光が遮蔽されることがなく、発光ダイオード57の光がフォトトランジスタ58で確実に受光される。また、攪拌部材49の回転により僅かに残っているトナーが攪拌され、トナーが上方に跳ね上げられてから下方に落下するものの、各透明板44、45近傍に落下したトナーがトナーカートリッジ22の内向き突出した上凹部22iに引っ掛かるので、この落下したトナーにより各透明板44、45表面が汚れることはない。つまり、上凹部22iは、トナーが各透明板44、45に降り掛かることを防止する屋根の役目を果たす。
Further, as shown in FIG. 14C, when the toner in the
可撓性フィルム片49が各透明板44、45表面に摺接することから、可撓性フィルム片49及び各透明板44、45が摩擦帯電する。各透明板44、45がトナーとは逆極性に帯電すれば、各透明板44、45にトナーが付着し易く、逆に各透明板44、45がトナーと同一極性に帯電すれば、各透明板44、45にトナーが付着し難くなる。このため、可撓性フィルム片49及び各透明板44、45の材質として、各透明板44、45がトナーと同一極性に摩擦帯電する様なものを選択する。可撓性フィルム片49の材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド等の可撓性を有するものである。従って、各透明板44、45の材質は、可撓性フィルム片49の材質に応じて設定する必要がある。あるいは、その逆に、各透明板44、45の材質を決めてから、各透明板44、45の材質に応じて可撓性フィルム片49の材質を設定しても良い。
Since the
この様にトナーカートリッジ22内のトナーのレベルが下側の透明板45を超えるときには、フォトトランジスタ58の受光レベルが極めて低く、トナーのレベルが下側の透明板45以下のときには、フォトトランジスタ58の受光レベルが高くなる。このため、フォトトランジスタ58の受光出力レベルに基づいて、トナーカートリッジ22内のトナー残量が少なくなったか否かを判定することができる。
As described above, when the toner level in the
また、トナーカートリッジ22内のトナーのレベルが下側の透明板45以下のときには、可撓性フィルム片49により各透明板44、45表面の汚れが掻き落とされ、かつ上凹部22iが各透明板44、45の屋根となって、トナーが各透明板44、45に降り掛かることが防止されるので、各透明板44、45表面の汚れにより発光部55の発光ダイオード57の光が遮蔽されることがなく、トナー残量センサ53によるトナー残量の検出を確実に行なうことができる。
When the toner level in the
ところで、各現像器21a〜21dのトナー残量センサ53別に、発光ダイオード57及びフォトトランジスタ58のリード線を設けるならば、配線が煩雑化する。そこで、本実施例では、図15に示す様に各トナー残量センサ53を結線することにより配線の煩雑化を抑制している。
By the way, if the lead wires of the
図15は、本実施例の画像形成装置におけるトナー残量検出装置を示すブロック図である。このトナー残量検出装置において、発光ダイオード57aとフォトトランジスタ58a、発光ダイオード57bとフォトトランジスタ58b、発光ダイオード57cとフォトトランジスタ58c、発光ダイオード57dとフォトトランジスタ58dは、各トナーカートリッジ22a、22b、22c、22dのトナー残量を検出するそれぞれのトナー残量センサ53である。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a toner remaining amount detection device in the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. In this toner remaining amount detecting device, the
制御部61は、各発光ダイオード57a〜57dを別々に駆動制御し、各フォトトランジスタ58a〜58dの受光出力をワイヤードオアを介して入力し、各フォトトランジスタ58a〜58dの受光出力レベルに基づいて、各トナーカートリッジ22a〜22dのトナー残量を検出する。また、制御部61は、各発光ダイオード57a〜57dの駆動電流を調節すると共に、各フォトトランジスタ58a〜58dの負荷抵抗を調節し、これにより各トナー残量センサ53のトナー検出感度を校正して一致させる。この校正は、各発光ダイオード57a〜57d及び各フォトトランジスタ58a〜58dの特性のバラツキを補償したり、発光ダイオードの光出射面及びフォトトランジスタの光入射面の傷による発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光伝達効率の低下を補償して、トナー残量の検出精度の低下を防止するために行われる。
The
ここでは、各発光ダイオード57a〜57dと各トランジスタ62a〜62dをそれぞれ対応付けて直列接続している。そして、各発光ダイオード57a〜57dのアノードをライン63により共通接続し、また各トランジスタ62a〜62dのエミッタを共通接続し、各トランジスタ62a〜62dのベースをそれぞれのライン64a〜64dを通じて制御部61の各端子Sy、Sm、Sc、Skに接続している。制御部61は、各ライン64a〜64dを通じて、各トランジスタ62a〜62dのいずれかを選択してオンにする。各トランジスタ62a〜62dのいずれかが選択されてオンにされると、選択されたトランジスタと該トランジスタに対応する発光ダイオードの直列回路が導通状態となる。
Here, the
制御部61は、規定の駆動電流に対応するデューティー比の矩形波出力を生成し、この矩形波出力を端子PWMから平滑回路65に出力する。平滑回路65は、各抵抗、コンデンサ、及び第1演算増幅器66からなり、矩形波出力を平滑化して、矩形波出力の平均的な電圧を第2演算増幅器67に出力する。第2演算増幅器67は、平滑回路65からの電圧を非反転入力端子に入力すると共に、選択され導通状態となったトランジスタと発光ダイオードの直列回路からの電流を反転入力端子に入力し、非反転入力端子の電圧と反転入力端子の電圧との差を出力する。これにより、選択され導通状態となったトランジスタと発光ダイオードの直列回路に、制御部61の端子PWMからの矩形波出力のデューティー比に対応する規定の駆動電流が流れ、該発光ダイオードが規定の駆動電流に対応する光強度で発光する。すなわち、制御部61の端子PWMから矩形波出力が出力されると、この矩形波出力の平均的な電圧が平滑回路65で生成され、この電圧が第2演算増幅器67で電圧電流変換されて、矩形波出力のデューティー比に対応する規定の駆動電流が生成され、選択され導通状態となったトランジスタと発光ダイオードの直列回路に規定の駆動電流が流れて、該発光ダイオードが規定の駆動電流に対応する光強度で発光する。従って、端子PWMからの矩形波出力のデューティー比を調節することにより、発光ダイオードの光強度を制御することができる。
The
また、各フォトトランジスタ58a〜58dのエミッタをライン68によりワイヤードオア接続し、各抵抗71a〜71dと各トランジスタ72a〜72dをそれぞれ対応付けて直列接続し、各抵抗71a〜71dをライン68に接続し、各トランジスタ72a〜72dのエミッタを接地し、各トランジスタ72a〜72dのベースをそれぞれのライン73a〜73dを通じて制御部61の各端子G0、G1、G2、G3に接続している。
Further, the emitters of the
制御部61は、各ライン73a〜73dを通じて、各トランジスタ72a〜72dのうちの0乃至4個を選択的にオンにする。これにより、ライン68と接地間に、各抵抗71a〜71dのうちの0乃至4個が選択的に挿入されて、ライン68と接地間の抵抗値が調節設定され、各フォトトランジスタ58a〜58dの抵抗負荷が設定される。例えば、各抵抗71a〜71dの抵抗値R3、R2、R1、R0の比を8:4:2:1に設定し、各抵抗71a〜71dのうちの0乃至4個を選択的に挿入することにより、ライン68と接地間の抵抗値を調節する。
The
この様な回路構成において、制御部61は、先に述べた様に規定の駆動電流を平滑回路65及び第2演算増幅器67を通じて出力しつつ、各トランジスタ62a〜62dのいずれかを選択しオンにして、この選択しオンにしたトランジスタと発光ダイオードの直列回路に駆動電流を流し、1つのトナー残量センサ53の該発光ダイオードを発光させる。このとき、このトナー残量センサ53がセットされたトナーカートリッジ内のトナー残量が十分にあれば、このトナー残量センサ53のフォトトランジスタが受光せず、このトナーカートリッジ内のトナー残量が無ければ、このトナー残量センサ53のフォトトランジスタが受光する。制御部61は、このトナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力をライン68のワイヤードオアを介して端子A/Dに入力して、この受光出力を監視しており、この受光出力レベルに基づいて、このトナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなったか否かを判定する。
In such a circuit configuration, the
このとき、制御部61は、図16に示す様な校正データテーブルDに基づいて、各トナー残量センサ53別に、トナー検出感度の校正を行なってから、トナー残量センサ53の検出出力に基づくトナー残量の判定を行なう。この校正とは、先に述べた様に各発光ダイオード57a〜57dの駆動電流を調節すると共に、各フォトトランジスタ58a〜58dの負荷抵抗を調節し、これにより各トナー残量センサ53のトナー検出感度を校正して一致させることである。より具体的には、制御部61は、校正データテーブルDに基づいて、トナー残量センサ53の発光ダイオードの駆動電流に対応するデューティー比を求め、このデューティー比の矩形波出力を生成して出力することにより、この駆動電流を平滑回路65及び第2演算増幅器67を通じて発光ダイオードに流す。同時に、制御部61は、校正データテーブルDに基づいて、各トランジスタ72a〜72dのうちの0乃至4個を選択し、各ライン73a〜73dを通じて、各トランジスタ72a〜72dのうちの選択したものをオンにして、トナー残量センサ53のフォトトランジスタの抵抗負荷を設定する。この結果、各トナー残量センサ53による各トナーカートリッジ22a〜22dのトナー残量の判定をバラツキなく正確に行なうことが可能になる。
At this time, the
また、制御部61は、同一のトナー残量センサ53による検出を一定周期に規定回数だけ繰り返して、それぞれの検出結果を得た後、同一となった複数の検出結果を抽出し、異なる検出結果を除去し、同一となった複数の検出結果に基づいて、トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなったか否かを判定する。例えば、図17のグラフに示す様に攪拌部材48と共に回転する可撓性フィルム49の回転周期をTとし、トナー残量センサ53による検出周期をTsとすると、Ts=7T/6と設定して、トナー残量センサ53による検出を一定周期7Tで6回だけ繰り返し、同一となる筈の5回の検出結果を抽出して、異なる1回の検出結果を除去し、同一となった5回の検出結果に基づいて、トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなったか否かを判定する。あるいは、Ts=7T/8と設定して、トナー残量センサ53による検出を一定周期7Tで8回だけ繰り返し、同一となる筈の7回の検出結果を抽出して、異なる1回の検出結果を除去し、同一となった7回の検出結果に基づいて、トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなったか否かを判定する。
Further, the
これは、可撓性フィルム49が各透明板44、45間のスペースS1を通過するときには、トナー残量センサ53の発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光路が可撓性フィルム49により遮られて、トナー残量センサ53によるトナー残量の検出が困難になることから、可撓性フィルム49の回転周期Tとトナー残量センサ53による検出周期Tsを僅かにずらして、可撓性フィルム49がスペースS1を通過していないときに行なわれるトナー残量センサ53の検出回数を増やすと共に、可撓性フィルム49がスペースS1を通過しているときに行なわれるトナー残量センサ53の検出回数を減らし、その上で、同一となった複数の検出結果を抽出して、異なる1回の検出結果を除去することにより、可撓性フィルム49がスペースS1を通過していないときの検出結果だけを得るためである。これにより、トナー残量の判定を正確に行なうことが可能になる。
This is because when the
この様な判定は、各現像器21a〜21dのトナー残量センサ53が順次選択される度に、繰り返して行われる。そして、各トナーカートリッジ22a〜22dのいずれかのトナー残量が無いと判定されると、このトナー残量が無いトナーカートリッジを表示ユニット(図示せず)に表示したり、音声メッセージをスピーカ(図示せず)により発音して、このトナーカートリッジの交換を促し、これによりトナー供給の中断を未然に防ぐ。
Such a determination is repeatedly performed every time the remaining
次に、図16の校正データテーブルDについて詳述する。まず、校正データテーブルDは、画像形成装置の工場出荷時に初期設定される。これは、各トナー残量センサ53の発光ダイオード及びフォトトランジスタの特性のバラツキを補償するためである。
Next, the calibration data table D in FIG. 16 will be described in detail. First, the calibration data table D is initialized when the image forming apparatus is shipped from the factory. This is to compensate for variations in the characteristics of the light emitting diode and the phototransistor of each toner remaining
例えば、制御部61は、各トナーカートリッジ22a〜22dが取り外されている状態で、各現像器21a〜21dのトナー残量センサ53を順次選択し、トナー残量センサ53を選択する度に、選択したトナー残量センサ53の発光ダイオードに駆動電流を流し、このトナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力を入力しつつ、矩形波出力のデューティー比の変更により駆動電流を変更すると共に、各トランジスタ72a〜72dのオンオフによりトナー残量センサ53のフォトトランジスタの抵抗負荷を変更して、フォトトランジスタの受光出力レベルを規定値に調節する。そして、受光出力レベルが規定値となったときの矩形波出力のデューティー比及び各トランジスタ72a〜72dのオンオフ状態を求めて、これらの矩形波出力のデューティー比及び各トランジスタ72a〜72dのオンオフ状態を校正データテーブルDに記憶する。これにより、各現像器21a〜21dのトナー残量センサ53毎に、トナー検出感度を校正して一致させるための矩形波出力のデューティー比及び各トランジスタ72a〜72dのオンオフ状態が校正データテーブルDに記憶される。
For example, the
また、校正データテーブルDは、ユーザに購入されてからも、トナーカートリッジの交換の度に更新される。これは、トナー残量センサ53の発光ダイオードの光出射面及びフォトトランジスタの光入射面の傷による発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光伝達効率の低下を補償して、トナー残量の検出精度の低下を防止するためである。
Further, the calibration data table D is updated every time the toner cartridge is replaced after being purchased by the user. This compensates for a decrease in light transmission efficiency between the light emitting diode and the phototransistor due to scratches on the light emitting surface of the light emitting diode of the toner remaining
例えば、制御部61は、現像器21aのトナー残量センサ53の受光出力レベルに基づいて、トナーカートリッジ22aのトナー残量が無いと判定すると、このトナー残量が無いトナーカートリッジ22aを表示ユニット(図示せず)に表示したり、音声メッセージをスピーカ(図示せず)により発音して、このトナーカートリッジの交換を促す。このとき、ユーザがトナーカートリッジ22aを交換するには、画像形成装置のフロントドアを開き、トナーカートリッジ22aを取り外し、新たなトナーカートリッジ22aを現像器21aに装着するという手順を踏む必要がある。そこで、制御部61は、画像形成装置のフロントドアの開成がリミットスイッチ(図示せず)により検出されると、トナー残量が無いと判定したトナーカートリッジ22aが交換されるものとみなし、現像器21aのトナー残量センサ53の発光ダイオードを継続的に発光させつつ、このトナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力を監視し続ける。
For example, if the
このトナーカートリッジ22aの取り外しにより、トナー残量センサ53もトナーカートリッジ22aから取り外される。この取り外しに際し、トナー残量センサ53の発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光路は、図13(d)、(c)、(b)、(a)という様に各透明板44、45間のスペースS1で通じ、トナーカートリッジ22aの側壁22eにより一旦遮断されてから、清掃部材43のスペースS2で再び通じ、更に清掃部材43の弾性片43aにより遮断され、以降は画像形成装置外部で通じ続ける。これに伴い、トナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力は、図18(a)に示す様にハイレベル、ローレベル、ハイレベル、ローレベル、ハイレベルと変化する。そこで、制御部61は、監視しているトナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力について、図18(a)の変化パターンを検出すると、トナーカートリッジ22aが外されたものとみなす。
By removing the
引き続いて、新たなトナーカートリッジ22aの装着により、トナー残量センサ53が該トナーカートリッジ22aにセットされる。このとき、トナー残量センサ53の発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光路は、図13(a)、(b)、(c)、(d)という様に画像形成装置外部で通じ、清掃部材43の弾性片43aにより遮断され、清掃部材43のスペースS2で一旦通じ、トナーカートリッジ22aの側壁22eにより遮断され、更に各透明板44、45間のスペースS1でも遮断される。これに伴い、トナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力は、図18(b)に示す様にハイレベル、ローレベル、ハイレベル、ローレベルと変化する。そこで、制御部61は、トナーカートリッジ22aが外されてからは、図18(b)の最初のローレベルの期間t1を検出すると、新たなトナーカートリッジ22aの装着が開始されたものとみなして、次のハイレベルの期間t2で、監視しているトナー残量センサ53の校正を行なう。この校正は、監視しているトナー残量センサ53の発光ダイオードの駆動電流に対応する矩形波出力のデューティー比を変更すると共に、各トランジスタ72a〜72dのオンオフによりトナー残量センサ53のフォトトランジスタの抵抗負荷を変更して、フォトトランジスタの受光出力レベルを規定値に調節し、この受光出力レベルが規定値となったときの矩形波出力のデューティー比及び各トランジスタ72a〜72dのオンオフ状態を求めて、これらの矩形波出力のデューティー比及び各トランジスタ72a〜72dのオンオフ状態を校正データテーブルDに記憶するというものである。
Subsequently, when a
尚、トナーカートリッジ22aだけではなく、他の各トナーカートリッジ22b〜22dについても、トナーカートリッジのトナー残量が無くなったことが検出された上で、画像形成装置のフロントドアが開成されると、このトナーカートリッジの着脱に際し、トナー残量センサの校正が行なわれる。
Note that not only the
また、図18(a)に示すトナー残量センサ53の受光出力の変化パターンに基づいて、トナーカートリッジの取り外しを検出しているが、各トナーカートリッジ別に、トナーカートリッジの取り外しを検出するための格別のセンサやリミットスイッチ等を設けても構わない。この場合は、トナー残量が無いと判定されたか否かにかかわらず、トナーカートリッジの取り外しが検出されたときから、このトナーカートリッジが装着されていた現像器のトナー残量センサ53の発光ダイオードを継続的に発光させつつ、このトナー残量センサ53のフォトトランジスタの受光出力を監視し続け、このトナーカートリッジの装着のときの期間t2にトナー残量センサの校正を行なえば良い。
Further, although the removal of the toner cartridge is detected based on the change pattern of the light reception output of the toner remaining
この様に本実施例では、新たなトナーカートリッジにトナー残量センサ53がセットされる途中であって、トナー残量センサ53の発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光路が清掃部材43のスペースS2で一旦通じる期間t2(図13(c))に、トナー残量センサ53の校正が行なわれる。従って、各トナーカートリッジ22a〜22d別に、トナー残量センサ53がセットされる途中で、トナー残量センサ53のトナー検出感度が校正されることになる。このため、各現像器21a〜21dのトナー残量センサ53のトナー検出感度を常に校正し一致させることができ、各トナー残量センサ53により各トナーカートリッジ22a〜22dのトナー残量を高精度で検出することができる。また、発光ダイオードの光出射面やフォトトランジスタの光入射面に傷等が生じて、発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光伝達効率が変化しても、トナー検出感度を校正して一定に維持することができ、トナーカートリッジのトナー残量の判定を常に正確に行なうことができる。
As described above, in this embodiment, the toner remaining
また、トナー残量センサ53の発光ダイオードとフォトトランジスタ間の光路が清掃部材43の弾性片43aにより遮断された期間t1(図13(b))の直後、従って清掃部材43によりトナー残量センサ53の発光部55の光出射面及び受光部56の光入射面のトナーの汚れが掻き落とされた直後に、トナー残量センサ53の校正が行なわれる。このため、光出射面及び光入射面のトナーの汚れの影響を受けることなく、この校正を正確に行なうことができる。そして、光出射面及び光入射面の清掃とトナー検出感度の校正との組み合わせにより、長期にわたり、一定のトナー検出感度を維持し続けることが可能になり、信頼性が向上する。
Further, immediately after the period t1 (FIG. 13B) in which the optical path between the light emitting diode and the phototransistor of the toner remaining
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、各トナー残量センサ53別に、フォトトランジスタの受光出力レベルが規定値となったときの矩形波出力のデューティー比及び各トランジスタ72a〜72dのオンオフ状態を校正データテーブルDに記憶する代わりに、矩形波出力のデューティー比を一定に維持すると共にフォトトランジスタの負荷を一定に維持したときのフォトトランジスタの受光出力を校正データテーブルDに記憶しても良い。この場合は、校正データテーブルD内のフォトトランジスタの受光出力レベルに基づいて、フォトトランジスタの受光出力が既定値になる様な矩形波出力のデューティー比及びフォトトランジスタの負荷を求めて設定することになる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, It can deform | transform variously. For example, instead of storing the duty ratio of the rectangular wave output and the ON / OFF states of the
また、トナー残量センサ53の発光ダイオードの駆動電流を変更すると共に、トナー残量センサ53のフォトトランジスタの抵抗負荷を変更して、トナー残量センサ53のトナー検出感度を校正する代わりに、各トナー残量センサ53別に、トナー残量の判定のためにフォトトランジスタの受光出力と比較される基準値を変更して、トナー残量センサ53のトナー検出感度を校正しても良い。
Instead of changing the driving current of the light emitting diode of the toner remaining
更に、トナー残量センサ53として、発光ダイオード57とフォトトランジスタ58を対向配置した透過式のものを例示しているが、この代わりに図19(a)、(b)に示す様な発光ダイオード57とフォトトランジスタ58を並設し、発光ダイオード57とフォトトランジスタ58を各透明板44、45、及びスペースS1を介して白板59と対向配置させた反射式のものを適用しても構わない。
Further, as the toner remaining
この反射式のトナー残量センサ53Aでは、発光ダイオード57の光が白板59で反射され、この反射光がフォトトランジスタ58に入射するという往復光路を形成しており、トナーがスペースS1にあるときには、往復光路が遮断されて、フォトトランジスタ58が受光せず、トナーがスペースS1に無いときには、往復光路が通じて、フォトトランジスタ58が受光する。このため、フォトトランジスタ58の受光出力レベルに基づいて、トナーカートリッジ22内のトナー残量が無くなったか否かを判定することができる。
In this reflective toner remaining
また、反射式のトナー残量センサ53Aを用いる場合は、図20に示す様に各支持片43b間に白板43cを設けた清掃部材43Aを適用する。新たなトナーカートリッジにトナー残量センサ53Aがセットされる途中では、清掃部材43Aの白板43cがトナー残量センサ53Aの発光ダイオード57とフォトトランジスタ58に対向して、発光ダイオード57の光が白板43cで反射され、この反射光がフォトトランジスタ58に入射するという往復光路が形成されるので、この往復光路が形成される期間に、トナー残量センサ53の校正を行なう。
In addition, when the reflective toner remaining
1 露光ユニット
2 中間転写ベルトユニット
3 定着ユニット
4 用紙搬送装置
5 給紙トレイ
6 排紙トレイ
21、21a〜21d 現像器
22、22a〜22d トナーカートリッジ
53 トナー残量センサ
57 発光ダイオード
58 フォトトランジスタ
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成ステーション
DESCRIPTION OF
Claims (7)
トナー残量センサの着脱の途中で、トナー残量センサの発光素子と受光素子間の光路が通過する校正箇所と、
発光素子と受光素子間の光路が校正箇所を通過するタイミングで、受光素子の受光出力が一定となる様に該トナー残量センサのトナー検出感度を校正する感度校正手段と
を備えることを特徴とするトナー残量検出装置。 A toner remaining amount detecting device that sets a light emitting element and a light receiving element of a toner remaining amount sensor detachably in a toner cartridge, and detects a toner remaining amount of the toner cartridge based on a light receiving output of the light receiving element when the light emitting element is turned on. In
A calibration point through which the optical path between the light emitting element and the light receiving element of the toner remaining amount sensor passes in the middle of attachment / detachment of the toner remaining amount sensor,
Sensitivity calibration means for calibrating the toner detection sensitivity of the remaining toner sensor so that the light reception output of the light receiving element is constant at the timing when the optical path between the light emitting element and the light receiving element passes through the calibration point. Toner remaining amount detecting device.
校正箇所は、発光素子と受光素子間の光路を通す空間を含むことを特徴とする請求項1に記載のトナー残量検出装置。 The toner remaining amount sensor is a transmission type in which a light emitting element and a light receiving element are arranged to face each other.
The toner remaining amount detection apparatus according to claim 1, wherein the calibration portion includes a space through which an optical path between the light emitting element and the light receiving element passes.
校正箇所は、発光素子からの光を受光素子へと反射して導く反射面を含むことを特徴とする請求項1に記載のトナー残量検出装置。 The toner remaining amount sensor is a reflective type in which a light emitting element and a light receiving element are arranged in parallel.
The residual toner amount detecting device according to claim 1, wherein the calibration portion includes a reflection surface that reflects and guides light from the light emitting element to the light receiving element.
An image forming apparatus comprising the toner remaining amount detecting device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003385353A JP2005148382A (en) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Toner residual amount detection device and image forming apparatus equipped therewith |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2003385353A Pending JP2005148382A (en) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Toner residual amount detection device and image forming apparatus equipped therewith |
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-
2003
- 2003-11-14 JP JP2003385353A patent/JP2005148382A/en active Pending
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