JP2006017915A - 使用済現像剤の回収容器の満杯検出方法及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
光学センサ等の検出手段を回収容器に設けることなく、かかる回収容器が使用済現像剤で満杯になったことを精度よく検出することが可能であり、しかも低コストで実施でき、画像形成装置の小型化にも寄与することが可能な回収容器の満杯検出方法を提供する。
【解決手段】
複数の作像エンジンの夫々に対して補給現像剤を供給する複数の補給容器と、各補給容器から対応する作像エンジンに対して現像剤を所定量ずつ繰り返し補給する現像剤ディスペンサと、各作像エンジンから排出される使用済現像剤を収容する回収容器とを備えた画像形成装置に適用され、かかる回収容器が満杯か否かを判断するための検出方法であって、前記補給容器の総交換本数を計数し、かかる計数値が所定値に達したら、その際の交換に係る補給容器以外の補給容器を使用した現像剤の補給動作回数を合計し、かかる合計値が所定値に達した際に前記回収容器が満杯であると判断する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、例えば電子写真複写機やレーザビームプリンタ等、トナーを含む現像剤を用いて記録画像の形成を行う画像形成装置、特にトナー像を形成する作像エンジンを複数備えた画像形成装置において、経時的な使用によって劣化した使用済現像剤を収容する回収容器の満杯を正確に検出するための方法に関する。

特開平１１−６５３９３号公報 特開昭６２−９４８８３号公報 特開平６−２６６１７９号公報

電子写真方式を使用した複写機、複合機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、感光体などの像担持体上に画情報に応じた静電潜像を形成した後、この静電潜像をトナーで現像し、可視像化されたトナー像を記録シートに転写して記録画像を形成している。静電潜像をトナーで現像する方式としては、非磁性トナーと磁性キャリアが混合された現像剤を用いる二成分現像方式が知られており、この方式ではトナーに磁性紛を含ませる必要がないことから、カラートナーの発色性に優れ、主にカラーレーザビームプリンタやカラー複合機等に使用されている。

この二成分現像方式では現像器内でトナーとキャリアからなる現像剤を攪拌し、摩擦帯電したトナーを用いて静電潜像を現像しており、記録画像の形成によってトナーのみが消費されていく。このため、キャリアは現像器内に止まり、新たに補給されたトナーと攪拌されることにより継続的に使用されるが、経時的な使用によって劣化することから、定期的にキャリアの交換を行わないと高品位の記録画像を安定して形成することができないといった不具合がある。

このため、近年では、現像器に対するトナーの補給と同時に新たなキャリアを僅かずつ該現像器に加える一方、かかる現像器内の劣化した現像剤（トナー及びキャリア）を補給量に対応して溢れこぼし、これを回収容器に収容する所謂トリクル現像方式が多用されてきている。通常、現像器内の現像剤はトナーとキャリアが一定の比率で混合されたものであるが、このトリクル現像方式では現像器内における混合比率よりもトナーの量が多い、所謂トナーリッチな現像剤が補給容器に充填されており、現像器内におけるトナーの消費に合わせてトナーリッチな現像剤（キャリア含む）を現像器に対して供給している。このため、記録画像の形成を繰り返し行うと、すなわち静電潜像を現像器で繰り返し現像すると、現像器に対するトナーの補給動作に伴って該現像器内のキャリアが徐々に新品と入れ替わり、劣化した使用済み現像剤が回収容器に蓄積される。従って、現像器の経時的な使用によっても、キャリアの劣化が極端に進行することはなく、記録画像の現像品質を安定化させることができるようになっている。

その一方、このトリクル現像方式では回収容器が使用済現像剤で満杯になった時点で該回収容器を交換することが必要とされ、回収容器を適時に交換するためには、かかる回収容器が使用済み現像剤で満杯になったことを検出し、ユーザに通知する必要がある。従来、このような回収容器の満杯検知に関する方式としては、回収容器内の満杯レベルに対応して圧電センサや光学センサ等の検知手段を設け、かかる検知手段の出力信号から満杯か否かを判断するものが多用されている（特開平１１−６５３９３号公報、特開昭６２−９４８８３号等）。

しかし、回収容器内に検知手段を設ける方式では、かかる検知手段における検知精度のバラツキや回収容器内における現像剤の堆積分布の偏り等に起因して、未だ満杯でないにもかかわらず、満杯であると判断してしまう誤検知が発生しやすく、また、光学センサ等の検知手段を設けることから回収容器そのものの構造が複雑化し、消耗品である回収容器のコスト上昇を招いてしまう。

回収容器の満杯を検出する他の方式としては、前述のような直接的な検出手段を用いるのではなく、トナーの消費量に基づいて回収容器内の堆積量を予測して満杯を検出するものが知られている。具体的には、現像剤の補給容器に対する補給要求信号の出力回数を計数し、かかる要求信号が所定回数に達した際に回収容器が満杯になったと判断するもの（特開平３−１３９７１号公報）が知られている。また、現像器に対する現像剤の補給要求はトナーの消費に基づいて発せられることから、画情報からトナーの消費量を計算し、それに基づいて回収容器内の使用済現像剤の堆積量を予想するもの（特開平６−２６６１７９号公報等）も提案されている。

しかし、実際には一回の補給動作で補給容器から現像器へ供給される現像剤の量にバラツキが存在することから、単純に現像器への補給動作回数を累積すると、そこから予測した使用済現像剤の量と実際に回収容器に堆積した使用済現像剤の量との間に隔たりが生じ、回収容器の満杯を正確に検出することができないといった不都合が懸念される。特に、カラー複写機、カラープリンタのように複数色の作像エンジンを備えた画像形成装置では、色毎に現像剤の流動性が微妙に異なり、同じ回数だけ補給動作を行ったとしても、現像器へ供給された現像剤の量が各作像エンジンの相互間において微妙に異なったものとなってしまう。このことから、未だ回収容器が満杯でないにもかかわらず、満杯であると判断してしまい、ユーザに対して無駄に回収容器の交換を促し、あるいは逆にユーザに対して回収容器の満杯を通知するのが遅れ、使用済現像剤が回収容器から溢れ出て使用トラブルが懸念される。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光学センサ等の検出手段を回収容器に設けることなく、かかる回収容器が使用済現像剤で満杯になったことを精度よく検出することが可能であり、しかも低コストで実施でき、画像形成装置の小型化にも寄与することが可能な回収容器の満杯検出方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、画情報に応じたトナー像を形成する複数の作像エンジンと、各作像エンジンに対して補給現像剤を供給する複数の補給容器と、これら補給容器が交換可能に装着されると共に、各補給容器から対応する作像手段に対して現像剤を所定量ずつ繰り返し補給する現像剤補給手段と、各作像手段から排出される使用済現像剤を収容する回収容器とを備えた画像形成装置に適用され、かかる回収容器が満杯か否かを判断するための検出方法であって、前記補給容器の総交換本数を計数し、かかる計数値が所定値に達したら、その際の交換に係る補給容器以外の補給容器を使用した現像剤の補給動作回数を合計し、かかる合計値が所定値に達した際に前記回収容器が満杯であると判断するものである。

通常、現像器に対して現像剤を補給する補給容器には所定量の現像剤が充填されている。また、作像手段から回収容器へ使用済み現像剤を排出した際に、劣化キャリアとこれに付着しているトナーの割合は略一定している。従って、補給容器から作像手段に補給した現像剤の量をある程度正確に把握することができれば、作像手段から回収容器へ排出された使用済現像剤の量を精度よく把握することが可能である。その一方、補給容器内の現像剤が尽きた場合には新たな補給容器に交換する必要があり、このため画像形成装置は補給容器内の現像剤が消費され尽くしたか否かを検出するセンサを具備しているのが通例である。このため、補給容器１本分の現像剤が現像器に加えられた事実は容易に把握することができる。

このような観点から本発明では、各作像手段における補給容器の総交換本数を計数し、かかる計数値が所定値に達したか否かを判断し、達したと判断した場合には、交換された以外の残りの補給容器における補給動作回数を合計して、回収容器の空き状況を把握している。そして、回収容器の空き状況を把握したならば、それ以降の各作像手段における現像剤の補給動作回数を合計し、かかる合計値が所定値に達したか否かをチェックすることにより、回収容器が満杯になったか否かを判断している。前述の如く、補給容器１本分の現像剤が作像手段に供給された際に、かかる作像手段から回収容器に排出された使用済現像剤の量は安定していることから、このような満杯検出方法によれば、回収容器内の堆積量が満杯に接近するまでは、補給容器の交換本数を計数することで、かかる堆積量を精度良く把握することができる。そして、補給容器の交換本数が所定値に達したのなら、その後に回収容器に排出可能な使用済現像剤の量は僅かであり、この僅かな量のみを現像剤の補給動作回数から予測すれば良いので、譬え補給容器から作像手段への実際の現像剤の補給量にバラツキが生じたとしても、ある程度は正確に回収容器の満杯を検出することができるものである。

以下に、添付図面を参照しながら本発明の粉体収容装置を詳細に説明する。
図１〜図５は本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの一例を示すものである。このうち図１はそのカラープリンタ１の全体（開閉カバーを閉じた状態）を示す外観斜視図、図２は開閉カバーを開けた状態を示す外観斜視図、図３は図２の・−・線に沿う概略断面図、図４は開閉カバーを開けた状態を示す概略断面図、図５は開閉カバーを開けるとともに像担持ユニットを着脱する状態を示す概略断面図である。

このカラープリンタ１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色からなるトナー像を専用に形成する作像エンジンを直列的に配置してなる所謂タンデム型のプリンタであり、単色（主にブラック色）画像のほかに上記４色のトナー像を適宜組み合わせてなるカラー（多色）の画像をプリントすることができるものである。

そして、このプリンタ１は、図３等に示すように、その筐体１０の内部空間に、作像エンジンを構成する像担持ユニット２、露光ユニット３および現像ユニット４をはじめ、最終転写ユニット５、給紙ユニット６、定着ユニット７等を配置した構成になっている。このうち筐体１０は、支持フレーム１１、外装パネル１２等の構成部品を用いて所定の形状や構造に組み立ててなる立体構造物である。この筐体１０では、図１や図２に示すように、外装パネル１２で構成されるほぼ箱型の外観形状における一側面部を本プリンタ１の利用者等が対面して所定の操作などを行うための操作面部１０Ａとして形成し、また、その上面部の一部をプリントされた後に排出される記録紙Ｐを収容するための、傾斜面を有する排紙部１０Ｂとして形成している。

また、このプリンタ１では、図２、図４及び図５に示すように、その筐体１０のうちの操作面部１０Ａとなる部位（フロントカバー）が下部側にある支軸１３Ａを中心に揺動して開閉する構造になっているとともに、その排紙部１０Ｂの一部となる上面部（トップカバー）１０Ｃが一端部側にある支軸１３Ｂを中心に揺動して開閉する構造になっている。操作面部１０Ａについては、最終転写ユニット５や定着ユニット６が取り付けられて操作面部Ａの開閉動作時に一体となって揺動し変位する構成になっている。このような開閉構造を採用したことにより、筐体１０の内部空間に配置された所定の構成要素（例えば像担持ユニット２、現像ユニット４、）が露出した状態になり、また、所要の作業（メンテナンス作業、ジャム除去作業など）ができる状態になる。さらに、このプリンタ１では、像担持ユニット２を交換自在に取り扱うため、図５等に示すように、その像担持ユニット２を筐体１０に対して着脱自在となるように取り付けている。

上記各ユニットのうち像担持ユニット２は、画像形成プロセスに主に係わる、前記４色のトナー像を担持することができる感光体、中間転写体等の像担持体が一体的に取り付けられ、その像担持体の寿命が到来した段階等に応じて交換作業を要するプロセスカートリッジである。この像担持ユニット２は、図３及び図６等に示すように、縦断面形状がほぼ台形をなすような内部空間を有する形態のユニットフレーム２０に、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像が専用に形成される４つの感光ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋと、その各感光ドラム２１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の周面を所定の背景部電位に帯電させる帯電ロール２２と、その各感光ドラム２１の周面に残留付着するトナー等を一時的に保持するトナー仮保持用ブラシロール２３と、その４つの感光ドラム２１上の各トナー像を転写させて担持する２つの第１中間転写ドラム２５、２６と、その２つの第１転写ドラム２５、２６上のトナー像を転写させて担持する１つの第２中間転写ドラム２７と、その各中間転写ドラム２５、２６、２７の各周面に残留付着するトナー等をそれぞれ一時的に保持するトナー仮保持用ブラシロール２８とをいずれも回転可能に取り付けたものである。

第１中間転写ドラム２５、２６には、その両転写ドラムに各感光ドラム２１上のトナー像を静電的にそれぞれ一次転写させるため、そのドラム表面電位を所定の電位（例えば＋２５０〜５００Ｖ程度）に保つための第１転写バイアスが不図示のバイアス電源から印加されている。また、第２中間転写ドラム２７には、そのドラムに第１中間転写ドラム２５、２６上のトナー像を静電的にそれぞれ二次転写させるため、そのドラム表面電位を所定の電位（例えば＋６００〜１２００Ｖ程度）に保持するための第２転写バイアスが不図示のバイアス電源から印加されている。

また、像担持ユニット２は、図５に示すように、そのユニットフレーム２０の上面部２０Ｃに傾倒収容式の取っ手２９が設けられており、この取っ手２９を起して手につかんで持った状態で像担持ユニット２の着脱作業を行うようになっている。これにより、像担持ユニット２は、図５に示すように筐体１０の上面側の開閉カバー１０Ｃを開けた状態において、ほぼ鉛直方向に引き上げるようにして筐体１０から取り外すことや、あるいは、ほぼ鉛直方向に下降させて筐体１０による装着部位に収めることで装着することができる。

露光ユニット３は、像担持ユニット２の各感光ドラム２１に対して露光を行うことにより静電潜像を書き込むためのものであり、図３に示すように現像ユニット４を介在させた状態で像担持ユニット２の感光ドラム配置側の筐体１０に固定した状態で設置されている。この露光ユニット３は、図３等に示すように、箱型形状からなるユニット筐体の内部空間に、不図示の半導体レーザ等の光源や、その光源から画像情報に基づいて発せられるビーム光Ｂｍを露光対象となる感光ドラム１１上に導いて走査露光するためのポリゴンミラー、反射鏡、各種レンズ等からなる光学系部品等を適宜配置して構成されている。また、露光ユニット３には、プリンタ１に入力された（カラー）画像情報を不図示の画像処理手段において所定の画像処理した後の画像信号が入力される。

このような露光ユニット３は、上記ビーム光Ｂｍ（図３参照）を現像ユニット４の露光用隙間Ｓ（図５参照）を通して各感光ドラム２１上にそれぞれ走査露光することにより、その各感光ドラム２１に所定の電位からなる静電潜像をそれぞれ形成するようになっている。

現像ユニット４は、像担持ユニット２の各感光ドラム２１に上記露光ユニット３からの露光により形成された静電潜像を現像剤により現像するためのものであり、図３に示すように像担持ユニット２と露光ユニット３との間に設置されている。この現像ユニット４は、図６に示すように、長方体状の空間が形成された枠型のユニットフレーム（サブフレーム）４０の当該空間内に、前記４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤による現像を行うための４台の現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋを、前記各感光ドラム２１と対向した状態となるように上下方向に間隔を開けて並べた位置関係で取り付けて構成されている。各現像器４０の上部側には、露光ユニット３から像担持ユニット２の感光ドラム２１に向けて露光されるビーム光Ｂｍを通過させるための貫通した光路空間Ｓを確保（形成）している。

現像器４１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、（非磁性）トナーと（磁性）キャリアを含む二成分現像剤を使用して所謂磁気ブラシ現像を行う二成分現像器である。この現像器４１は、図６に示すように、そのハウジング内に、感光ドラム２１に所定の微小間隔を保って近接対向し回転駆動する現像ロール４２と、この現像ロール４２に二成分現像剤を供給するように回転するパドル４３と、現像器内に収容される二成分現像剤を攪拌しながらパドル４２側に循環搬送させるように回転する２本のオーガー４４、４５と、現像ロール４２に供給される二成分現像剤を一定の層厚に規制する層厚規制部材４６とで主に構成されている。また、現像ロール４２には、交流成分に直流成分を重畳した現像バイアス電圧が不図示の現像バイアス電源から印加されるようになっている。

このような現像ユニット４では、その各現像器４１において二成分現像剤がオーガー４４、４５で攪拌搬送されてパドル４３を介して現像ロール４２に供給されると、その現像ロール４２上で層厚規制部材４６の通過により一定の層厚に規制された磁気ブラシを形成し、しかる後、その磁気ブラシからなる二成分現像剤を現像バイアスが印加された状態下で感光ドラム２１の表面に摺擦させるように通過させる。これにより、磁気ブラシ中のトナーが感光ドラム２１の静電潜像部分（画像部）のみに静電的に付着され、もってトナー像が形成されるようになっている。

最終転写ユニット５は、像担持ユニット２における第２中間転写ドラム２７に転写形成されるトナー像を記録紙Ｐに最終的に転写させるためのものであり、前記操作面部１０Ａとなる筐体１０に設置されている。この最終転写ユニット５は、そのユニットフレームに、上記第２中間転写ドラム２７と当接して転写ニップ部を形成する最終転写ロール５１を回転可能に取り付けることで主に構成されている。その最終転写ロール５１には、第２中間転写ドラム２７上のトナー像を静電的に記録紙Ｐにそれぞれ最終転写させるための第２転写バイアスが不図示のバイアス電源から印加されている。また、最終転写ロール５１には、クリーニングブレード等のクリーニング装置が設けられている。

給紙ユニット６は、記録紙Ｐを収容して複数枚の記録用紙Ｐを積み重ねて収容する給紙トレイ６０と、この給紙トレイ６１に積載される記録用紙Ｐを１枚ずつ送り出すピックアップロール６２ａ、捌きロール６２ｂ等からなる送出機構６２とで主に構成されている。この給紙ユニット６から送り出された記録用紙Ｐは、用紙搬送ロール対６５ａ、６６ｂ、レジロール対６６、用紙搬送ガイド等からなる給紙路６７を通して像担持ユニット２の第２中間転写ロール２７と最終転写ユニット５の最終転写ロール５１との間に所定のタイミンングで搬送されて供給される。

定着ユニット７は、ユニットフレームと、加熱ランプがロール空間内部に内蔵された加熱ロール７１と、この加熱ロール７１に圧接して回転する加圧ロール７２と、用紙排出ロール７３とで主に構成されている。図４中において符号７５は、定着後の記録紙Ｐを前記排紙部１０Ｂに排出させるための排紙口、７６は定着後の記録紙Ｐをその排紙部１０Ｂに排出させたり、７７は排紙路から分岐して前記給紙路６７に再び合流するように用紙搬送ロール対６５ｃや用紙搬送ガイド等にて形成される両面プリント時の反転再送路である。

このカラープリンタ１においては、図６に示すように、現像ユニット４における４つの現像器４１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）としてトリクル現像方式を採用した二成分現像器を使用しており、そのトリクル現像方式の採用により各現像器４１からそれぞれ溢れ出るように排出される余剰の二成分現像剤（使用済現像剤）１５をすべて前記像担持ユニット２の下部（底部）側に取り付けた１つの現像剤回収容器８にまとめて回収するようになっている。各現像器４１から排出される使用済現像剤１５は、その各現像器４１と現像剤回収容器８の間を接続する管状の現像剤搬送通路９によって搬送される。

まず、トリクル現像方式を採用する関係から、現像器４１ではトナーのみではなくキャリアを含めた二成分現像剤が補給される。この補給は、かかる二成分現像剤が不図示の補給容器（カートリッジ式ボトル）から現像剤ディスペンサを通して現像器４１内の所定箇所に対して適量ずつ搬送されることで行われる。一方、現像器４の一端部には、オーガー４４，４５により循環搬送される二成分現像剤の一部（余剰分）を溢れ出させるようにするための現像剤排出口４９が形成されている。

また、回収容器８は、像担持ユニット２の底面部の大きさとほぼ等しくなるように上面部が開口した長方体の形状に形成されたボックス本体８０からなるものであって、そのボックス本体８０が、その開口した上面部を像担持ユニット２のユニットフレーム２０の底面部に取り外し可能に取り付けられて一体化されている。

図７に示すように、このボックス本体８０には、その長手方向の一端側の側壁面に現像剤搬送通路９との接合口８１が形成されていると共に、その接合口８１には支軸８３を中心に揺動して開閉する開閉蓋８２が設けられている。開閉蓋８２は、つる巻きばねにより接合口８１を塞ぐ方向に付勢されている。また、ボックス本体８０の現像剤収容空間内には、その長手方向にそって線材が螺旋状に巻かれた形態の現像剤攪拌均し部材８４が回転駆動するように設けられている。図中の符号８５は、たとえば現像器４１の駆動系の回転動力を受けて現像剤攪拌均し部材８４を回転させるため駆動ギヤである。

現像剤搬送通路９は、各現像器４１の前記現像剤排出口４９から溢れ出る使用済み現像剤を自然落下させて収集する収集用筒部９１と、この収集用筒部９１で集めた二成分現像剤を回収容器８に搬送する搬送筒部９２とで主に構成されている。

収集用筒部９１は、４つの現像器４１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の後方部（現像ロール４２が設置される端部とは反対側の端部）に連続して配置される中空構造の筒本体に、各現像器４１の後方部に密着して現像剤排出口４９と斜め下方側から接続される現像剤受け口９３を有する接続部９４を形成したものである。この収集用筒部９１の内部は、収集した現像剤が自然落下する直線的な空洞９５になっている。一方、搬送筒部９２は、一端部が収集用筒部９１の下端部に連通するように接続された円筒状の筒本体の内部空間に、その収集用筒部９１で収集されて落下する二成分現像剤を回収容器８側にむけて搬送するための回転搬送部材 （たとえばオーガー）９６を回転駆動するように設けたものである。また、搬送筒部９２は、その先端部９２ａが回収容器８のボックス本体８０の前記接合口８１に差し込まれるとともに、その差込時に閉じた状態にある開閉蓋８２を押し広げる（押し上げる）ことができるような寸法形状に形成されている。

また、現像剤搬送通路９は現像ユニット４のユニットフレーム４０に固定された状態で取り付けられる。詳しくは、図６に示すように、現像剤搬送通路９の収集用筒部９１をユニットフレーム４０に取り付けられる各現像器４１の後方部に接続させた状態にする一方で、その搬送筒部９２を最下段の現像器４１Ｋの下方部を通してその先端部９２ａを回収容器８と対向する側に突出させた状態にするように取り付けている。

さらに、現像剤搬送通路９は、回収容器８が像担持ユニット２と一体になるように取り付けられているため、その像担持ユニット２の交換時に際して搬送筒部９２の先端部９２ａが回収容器８の接合口８１から離間する位置に変位するようにし、これにより像担持ユニット２および回収容器８の着脱作業の妨げにならないようになっている。

図８は回収容器の満杯を検出するための構成を示すブロック図である。
各現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋには補給チューブ１０５を介してそれぞれに現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋが連結されており、個々の現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに装着された補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋから対応する現像器に４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ対して現像剤が供給されるようになっている。前記補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋは現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに対して着脱自在なカートリッジ式に構成されており、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋを現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに装着した状態では、かかる補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋ内に充填されている現像剤が現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに落とし込まれ、この現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ及び補給チューブ１０５内に設けられたオーガ等の螺旋状搬送手段を用い、補給チューブ１０５で接続された対応する現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋへ搬送されるようになっている。

また、前記現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋには、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋから落とし込まれて該現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに溜まっている現像剤の堆積レベルを把握するセンサ（図示せず）が設けられている。補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋ内の現像剤が空になり、現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋにおける現像剤の堆積レベルが低下してくると、前記センサの出力信号が変化するので、これによって補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋ内の現像剤が空になったことが把握され、ユーザに対して補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの交換を促すことができるようになっている。

前記現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋにはディスペンスモータ（図示せず）が設けられており、このディスペンスモータを補給要求信号によって駆動することにより、前記補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋから落とし込まれた現像剤ｄＹ，ｄＭ，ｄＣ，ｄＫが補給チューブを介して現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに供給されるようになっている。ディスペンスモータは連続的に駆動されるのではなく、所定時間ずつ間欠的に駆動され、現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに対して供給すべき現像剤の量が多い場合でも、所定時間駆動しては停止し、これを繰り返すことで必要量の現像剤を現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに供給する。また、各現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋにはディスペンスモータの駆動回数を計数する供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋが設けられており、この供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの計数値をチェックすることで各現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋが現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに供給した現像剤の量を把握することができるようになっている。この供給量カウンタは現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに装着された補給容器が交換されると、原則として、計数値がリセットされ、新たに装着された補給容器に対してディスペンスモータの駆動回数をカウントアップするように構成されている。

また、各現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋには補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの脱着を検知する容器検出センサ（図示せず）も設けられており、かかる容器検出センサの出力信号の変化をチェックすることにより、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの交換がなされたか否かを把握することができるようになっている。そして、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの交換がなされたと判断されると、交換本数カウンタ１０３の計数値が一つ繰り上がり、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの交換本数を累積的に計数できるようになっている。この交換本数カウンタ１０３は各色の作像エンジンに対して共通で設けられており、例えばイエローの補給容器１００Ｙが交換されても、マゼンタの補給容器１００Ｍが交換されても、計数値が一つ繰り上がるようになっている。また、交換本数カウンタ１０３の計数値は使用済現像剤１５の回収容器８が交換されるとリセットされ、新しい回収容器８に関して計数し直すようになっている。

本発明では、回収容器８が使用済現像剤１５によって満杯になったか否かを前記交換本数カウンタ１０３と供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの計数値から判断している。図中の満杯検出手段１０４は、このフルカラーレーザビームプリンタの制御部を構成するコンピュータシステムの一部として構成され、供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの出力信号、交換本数カウンタ１０３の出力信号を取り込み、後述する手順によって回収容器８が満杯になったか否かを判断する。

図９は、回収容器が満杯か否かを検知するための前記満杯検出手段の処理手順を示すフローチャートである。
この処理はいずれかの作像エンジンに関して現像剤ディスペンサが駆動されると開始される。先ず、交換本数カウンタ１０３の計数値を参照し、像担持ユニット２に装着されている回収容器８に関して、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの総交換本数が所定本数ｍに達したか否かがチェックされる（ＳＴ１）。補給容器１本に充填されていた現像剤を総て現像器に供給した場合に、かかる現像器から回収容器８に排出される使用済現像剤１５の量は安定しているので、このように像担持ユニット２に装着されている回収容器８に関して補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの総交換本数をチェックすれば、使用済現像剤１５が回収容器８のどの程度のレベルにまで堆積しているのかを略正確に把握することができる。

そして、補給容器の総交換本数が所定本数ｍ以上になったと判断される場合には、この回収容器８のまま前記現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋを駆動することができる回数、すなわち補給可能回数を算出する（ＳＴ２）。また、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの総交換本数が所定本数ｍに達していない場合には、回収容器８内に堆積している現像剤１５は少ないと判断できることから、このまま回収容器８の満杯検出の処理を終了する。

図１０は前記補給可能回数を算出するためのフローチャートを示すものである。補給可能回数を算出するために、先ずは、総ての供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの計数値を読み出し（ＳＴ２１）、現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋから現像剤ｄＹ，ｄＭ，ｄＣ，ｄＫを補給した回数の和（総補給回数）を算出する（ＳＴ２２）。このとき、補給容器の交換本数が所定本数ｍに到達した直後であれば、補給容器が交換された現像剤ディスペンサの供給カウンタの計数値はリセットされていることから、総ての供給量カウンタの計数値の和を算出すると、結果的には補給容器が交換されていない現像剤ディスペンサの補給回数の和を算出していることになる。例えば、ブラックの補給容器１００Ｋを交換したことにより、交換本数カウンタ１０３の計数値が所定本数ｍに達したならば、ブラックの供給量カウンタ１０２Ｋはリセットされていることから、イエロー、マゼンタ及びシアンの供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃの計数値の和が算出されていることになる。

また、補給容器の交換本数が所定本数ｍに到達した後、補給動作が行われていたのであれば、交換後の補給容器から現像剤を供給した回数も含めて、現像剤ディスペンサの補給回数の和を算出していることになる。例えば、ブラックの補給容器１００Ｋを交換した後、ブラックの現像剤ディスペンサ１０１Ｋが補給動作を行っていれば、ブラックの供給量カウンタ１０２Ｋは補給容器１００Ｋを交換した後の補給動作の回数を計数していることから、それも含めて総ての色の供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの計数値の和が算出されていることになる。すなわち、このＳＴ２２では、回収容器に排出されている使用済現像剤が補給容器ｍ本分の量に加えて、どの程度の量だけ排出されているかを把握している。

そして、総補給回数が算出されたならば、所定の上限補給回数と総補給回数の差を求め、回収容器８の満杯までにあと何回補給動作を行えるのかを示す補給可能回数を算出する（ＳＴ２３）。すなわち、回収容器８の収容量から補給容器ｍ本分に相当する使用済現像剤の量を差し引いた量を現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋの補給回数に換算したものが前記上限補給回数であり、この上限補給回数から前記総補給回数を差し引いたものが、その時点における回収容器８の空き容量を現像剤ディスペンサ１０１の補給回数に換算したものに相当する。

このようにして図９のＳＴ２における補給可能回数の算出フローが終了したならば、かかる補給可能回数が０でないか否かをチェックする（ＳＴ３）。このＳＴ３において補給可能回数が０であると判断されたならば、回収容器８は使用済現像剤１５で満杯であると考えられ、液晶表示パネル等のユーザインターフェースを通じ、ユーザに対して回収容器８の交換を促す（ＳＴ４）。これにより、回収容器８の満杯検出処理は終了する。

回収容器８が交換されると、補給容器の交換の有無にかかわらず、総ての供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの計数値はリセットされる。これにより、新しい回収容器８に対する使用済現像剤１５の排出量が新たに把握し直されることになる。

このように本発明では、補給容器１本分の現像剤を現像器に供給した際に発生する使用済現像剤の排出量の安定性に着目し、先ずは補給容器の交換本数を計数し、補給容器の交換本数が所定値に達した後に、現像剤の補給動作回数を参照することによって、かかる交換本数分以外に現像器へ供給された現像剤の量を把握している。これにより、回収容器の使用開始当初から現像剤の補給動作回数を参照して使用済現像剤の排出量を予測する方法に比べ、回収容器が使用済現像剤で満杯になったか否かを精度良く判断することができるものである。

もっとも、補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの総交換本数に着目した場合、例えば、補給容器内に充填されている現像剤の量に誤差があった場合や、補給容器が空になる以前に途中で交換されてしまった場合等には、回収容器８内に排出された使用済現像剤１５の量を精度良く把握することができなくなってしまう。

また、４色夫々の補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋに対して同じ画像面積率で同じ記録シート枚数に対応したトナー量が充填されていた場合であっても、トナー充填量とキャリア充填量の比率は色毎に僅かに異なり、また、現像剤の流動性の相違から、現像剤ディスペンサの所定時間の動作であっても、一回の補給動作で現像器に供給される現像剤の量は色毎に異なったものとなってしまう。

そこで、前記交換本数カウンタ１０３で補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの総交換本数を計数するに当たっては、図１１に示すような補正処理を行うのが好ましい。この処理は現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに装着されている補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋのいずれかが交換された際に行われ、先ずは、交換された補給容器に対応する供給量カウンタの計数値をリセットされる前に読み出し、この読み出した計数値と交換前の補給容器におけるライフ予測値との比を求める（ＳＴ５０）。このライフ予測値とは、交換された補給容器に標準的に充填されている現像剤の量からして、この補給容器が空になるまでに行い得る補給動作の標準的な回数をいい、充填されているトナー色に関係なく、純粋に補給容器の出荷時に充填されている現像剤の量によって決定されている。一方、使用済現像剤１５の回収容器８の交換や補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの交換がなされると供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋはリセットされるから、このＳＴ５０で補給容器の交換の際に読み出した供給量カウンタの計数値は、交換した補給容器を用いて行われた現像剤の補給動作の回数を示している。例えば、ブラックの補給容器１００Ｋを交換した際、リセットされる直前に読み出した供給量カウンタ１０２Ｋの計数値は、現像剤ディスペンサ１０１Ｋから取り外された補給容器１００Ｋを使用した補給動作の回数を表している。

従って、取り外された補給容器１００Ｋに固有のライフ予測値に対する供給量カウンタ１０２Ｋから読み出した計数値の比（以下、「使用比率」という）が１よりも極端に小さい場合には、補給容器１００Ｋに充填されていた現像剤の総てを消費する前に該補給容器が交換されたと判断することができる。逆に、かかる使用比率が１よりも極端に大きい場合には、補給容器１００Ｋに対して出荷時の標準的な現像剤の充填量よりも多い量の現像剤が充填されていたと判断することができる。このため、演算した使用比率が０．８以上であるか否かをチェックし（ＳＴ５１）、０．８以上であると判断される場合には、更に使用比率が１．２以下であるか否かをチェックし（ＳＴ５２）、０．２以下であると判断される場合、すなわち０．８≦（使用比率）≦１．２であれば、補給容器１本分が交換されたと判断し、補給容器の交換カウント＝１として決定する（ＳＴ５３）。一方、ＳＴ５１又はＳＴ５２でのチェック結果がＮｏとなった場合には、交換された補給容器１００Ｋから現像器４１Ｋに供給された現像剤ｄＫの量が該補給容器１本分に達せず、あるいは補給容器１本分よりも過大であると判断することができるから、演算した使用比率をそのまま交換カウントとして決定する（ＳＴ５４）。例えば、ＳＴ５０において演算した使用比率が０．５であれば、交換カウント＝０．５である。

次に、このようにして決定された補給容器の交換カウントに対して、現像剤ディスペンサから取り外された補給容器に固有の補正係数βを掛け、交換本数カウンタで加算する補給容器の交換本数を最終的に決定する（ＳＴ５５）。これは、同じ量の現像剤が充填されている補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋであっても、トナー色によっては該トナーとキャリアの充填比率が異なり、また、トナー色によって現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋの一回の補給動作で現像器４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋに供給される現像剤の量が微妙に異なり、回収容器８に排出される使用済現像剤１５の量に影響が及ぶためである。この補正係数βは、各補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋにメモリを設け、かかるメモリに格納しておくことが可能であり、そうすることで現像剤ディスペンサ１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋに装着されていた補給容器に固有の補正係数βを容易に読み出すことができる。βの値はトナー色毎に異なる。

そして、ＳＴ５５において最終的な交換本数が決定されたなら、それを交換本数カウンタ１０３でカウントアップすることになる。例えば、既に初期充填量の半分の現像剤が消費されていたブラックの補給容器１００Ｋを現像剤ディスペンサ１０１Ｋに新たに装着し、この補給容器１００Ｋが空になったと判断されて交換する場合には、ＳＴ５０における使用比率は０．５程度となり、ＳＴ５４において補給容器１００Ｋの交換カウントを１ではなく０．５と置き換えることになる。また、仮にブラックの補給容器１００Ｋのメモリに格納されている補正係数βが１の場合、ＳＴ５５において決定される最終的な交換本数は０．５×１＝０．５となる。これにより、かかるブラックの補給容器１００Ｋを交換した際には、交換本数カウンタが新たに０．５をカウントアップすることになる。

また、回収容器８が満杯になってないにもかかわらず、像担持ユニット２と共に筐体１０から引き抜かれた場合、かかる像担持ユニット２が回収容器８を交換せぬまま再度筐体１０に装着されて使用される可能性もある。このように像担持ユニット２が再装着された場合であっても、回収容器８の満杯検出を継続して実施するためには、前記像担持ユニット２にメモリを設け、かかる像担持ユニット２を筐体１０から取り外す前に、前記メモリに交換本数カウンタ１０３の計数値を書き込むと共に、全色の供給量カウンタ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの計数値の和を書き込むのが好ましい。

このように構成すれば、像担持ユニット２が筐体１０に再装着された際に、かかる像担持ユニット２のメモリに書き込まれた補給容器１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋの交換本数、並びに総補給回数を読み出すことにより、回収容器８に既に堆積している使用済現像剤１５の量を把握することができ、再装着された像担持ユニット２であっても、図９及び図１０に示す回収容器８０の満杯検出の手順を正常に実行することが可能となる。

本発明を適用したカラープリンタの一例を示す斜視図である。 図１のカラープリンタの開閉カバー等を開けた状態を示す斜視図である。 図１のカラープリンタのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略断面図である。 図３の一部の開閉カバーを開けた状態を示す概要図である。 図３の像担持ユニット等を取り出すために必要な開閉カバーを開けた状態を示す概要図である。 一体化された状態にある像担持ユニット及び使用済現像剤回収容器を示す概略断面図である。 回収容器と現像剤搬送部品を示す斜視図である。 回収容器の満杯検出のための構成を示すブロック図である。の現像装置と回収ボックス等の関係を示す説明図である。 回収容器の満杯検出処理の手順を示すフローチャートである。 満杯検出処理における補給可能回数の算出処理を示すフローチャートである。 補給容器の交換本数の補正処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２…像担持ユニット、８…回収容器、１０…筐体、１５…使用済現像剤、４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ…現像器、１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋ…補給容器、１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ…現像剤ディスペンサ、１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ…供給量カウンタ、１０３…交換本数カウンタ、１０４…満杯検出手段

Claims (9)

1. 画情報に応じたトナー像を形成する複数の作像手段と、各作像手段に対して補給現像剤を供給する複数の補給容器と、これら補給容器が交換可能に装着されると共に、各補給容器から対応する作像手段に対して現像剤を所定量ずつ繰り返し補給する現像剤補給手段と、各作像手段から排出される使用済現像剤を収容する回収容器とを備えた画像形成装置において、かかる回収容器が満杯か否かを判断するための検出方法であって、
   前記補給容器の総交換本数を計数し、かかる計数値が所定値に達したら、それ以降のすべての作像手段における現像剤の補給動作回数を合計し、かかる合計値が所定値に達した際に前記回収容器が満杯であると判断する回収容器の満杯検出方法。
2. 画情報に応じたトナー像を形成する複数の作像手段と、各作像手段に対して補給現像剤を供給する複数の補給容器と、これら補給容器が交換可能に装着されると共に、各補給容器から対応する作像手段に対して現像剤を所定量ずつ繰り返し補給する現像剤補給手段と、各作像手段から排出される使用済現像剤を収容する回収容器と、各現像剤補給手段が補給容器から対応する作像手段へ現像剤の補給動作を行った回数を補給容器毎に計数する供給量把握手段と、全作像手段における現像剤補給容器の交換本数を累積計算すると共に、前記回収容器の交換に伴って累積値がリセットされる補給容器計数手段と、この補給容器計数手段の計数した総交換本数が所定値に達したら、総ての供給量把握手段における補給動作回数を積算し、かかる積算値が所定値に達した際に前記回収容器の満杯を判断する満杯検出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記補給容器計数手段は、前記補給容器の交換の際、現像剤補給手段から外される補給容器に関し、かかる補給容器を用いた場合のライフ予測値と実際の補給動作実施回数との比を求め、かかる比を補給容器の交換回数として計数することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記補給容器計数手段は、前記現像剤補給容器の交換の際、現像剤補給手段から外される現像剤補給容器に対応した補正係数を読み出し、前記補給容器係数手段に加算する交換本数を補正することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記補正係数は、補給容器毎に定まっていることを特徴とする請求４記載の画像形成装置。
6. 前記補給容器には前記補正係数の記憶手段が設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤補給手段に対する補給容器の脱着を検知する容器検出センサが設けられ、前記補給容器計数手段はかかる容器検出センサの信号変化に基づいて補給容器の交換本数を計算することを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。
8. 前記回収容器には記憶手段が設けられ、かかる記憶手段には前記満杯検出手段の算出した総補給回数が現像剤補給手段による補給動作の度ごとに格納されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
9. 複数の作像手段は画像形成装置本体に対して着脱自在な単一のプロセスカートリッジ内に含まれ、前記回収容器はこのプロセスカートリッジと一体に設けられていることを特徴とする請求項２又は８記載の画像形成装置。

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