JP2006072145A

JP2006072145A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006072145A
Application number: JP2004257636A
Authority: JP
Inventors: Satoru Koyama; 哲小山
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-16
Also published as: US20060051110A1; US7400837B2

Abstract

【課題】トナー残量検知精度の悪化を防止し、さらにトナーに損傷を与えることを防止することを目的とする。
【解決手段】現像剤収容室内部に残留している現像剤のおおよその量を現像剤検出手段によって検出し、検出結果と予め決められた閾値を比較することで現像剤供給部材に現像剤補給動作を開始させ、その後、現像剤検出部材によって検出される現像剤収容室内部の現像剤が一定の量を超えたことを確認すると、検出値と閾値との比較結果に基づいて直ちに停止させるのではなく、推移に基づいて停止させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像剤収容体から収容された現像剤を用いて所定の記録媒体に画像を記録する画像記録装置に関する。

従来、画像記録装置では、表面が一様に帯電された感光体上に光を照射して静電潜像を形成し、更にトナーを静電力で静電潜像部に付着させて可視像としている。そしてトナーの付着した可視像は記録媒体に転写され、定着装置を通過してトナーが記録媒体に定着され、記録が完了する。そこで、先の感光体へトナーを付着させる機構を一本化して、画像記録装置から脱着可能となっていて、時には未使用トナー収容部がさらに脱着可能となっている。これは、一般的に現像装置と呼ばれ、画像形成を行う主要部となっている。

感光体へトナーを付着させる現像装置は、現像剤収容体からトナーを補給するためのトナー補給機構が現像剤収容体に設置され、現像装置内のトナーが消費されると、トナー補給機構によって、トナーが補給される。この補給機構には、窪みを有したローラーや、弾性体、又はスパイラル形状の部材等を用いていた。また、現像剤収容体には、容器内部に存在する現像剤を撹拌する撹拌部材を有している。さらに、撹拌部材は一定速度で回転する電気的駆動手段に押圧力を受けて回転し、上死点に位置すると自重落下し、下死点へ回転することが可能な撹拌翼を有している。この撹拌翼トナーは現像剤収容体のトナー残量が少なくなると、上死点から直ちに下死点まで自重で回転し、撹拌部材の翼と駆動手段を連結する連結部材に形成された突起に押圧されるまで下死点に停留するが、トナー残量が多いとトナーの抵抗力によって上死点から下死点までの回転が遅れ、前記突起の押圧力を受けて下死点に回転する。結果として、下死点の位置に撹拌翼が停留していた時間を測定することで、現像剤収容体内のトナーの残量を検知することができる。

具体的には、トナー残量を検知する技術としては特許文献１が開示されている。
特開平１１−３８７４４号公報

具体的には、この特許文献１には、撹拌シャフトを中央部と前記中央部を挟んだ右部及び左部とからなる両端部とが２の回転軸を中心として略１８０度の位相差をもつようなクランク形状とし、且つ、中央部と、右部と左部とから成る両端部とに重量差をつけ、右部及び左部が下死点に位置する時間の長さにより現像剤残量を検知することとしている。

しかしながら、補給動作を行う際に、実際のトナー残量と撹拌翼の下死点に位置する時間から検出したトナー残量が、現像剤収容体内部のトナー分布によって一致しないという事態が生じてしまう場合がある。すなわち、撹拌翼の下死点に位置する時間が閾値以下であることを補給動作を制御する制御部が確認して直ちに補給動作を行うと、トナー残量がある一定の理想値よりも多いときでも補給動作を行ってしまう場合があり、また閾値以下の確認時間を必要以上に長く取ると、トナー残量検知精度が悪化するなどの不具合が生じる場合もある。

さらに、トナー残量と撹拌翼の下死点に位置する時間が閾値以上になったことを確認して直ちに補給停止を行うと、補給時のトナー分布にばらつきが生じ、トナー補給量にもばらつきが生じ、さらに補給停止時の現像剤収容体内のトナーの量にもばらつきを生じさせてしまう。現像剤収容体内のトナーの量のばらつきは、トナー補給量の算出精度の悪化やトナー残量の誤認による制御部のトナー補給の誤作動を引き起こしてしまう。

そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、トナー残量検知精度の悪化を防止する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。

上述の目的を達成するために本発明にかかる画像記録装置は、現像剤収容体に収容された現像剤を用いて所定の記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、前記現像剤収容体から現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材により供給された現像剤を収容する現像剤収容室と、前記現像剤収容室内の現像剤量を検出する現像剤量検出手段と、前記現像剤量検出手段により検出された検出値と予め決められた閾値とに基づいて、前記現像剤供給部材による現像剤の供給を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記現像剤供給部材により現像剤が供給されている状態で、前記現像剤量検出手段により検出された検出値の推移に基づいて、前記現像剤供給部材による現像剤の供給を停止することを特徴とする。

この構成によれば、現像剤収容室内部に残留している現像剤のおおよその量を現像剤検出手段によって検出し、検出結果と予め決められた閾値を比較することで現像剤供給部材に現像剤補給動作を開始させ、その後、現像剤検出部材によって検出される現像剤収容室内部の現像剤が一定の量を超えたことを確認すると、検出値と閾値との比較結果に基づいて直ちに停止させるのではなく、推移に基づいて停止させる。すなわち、現像剤供給部材は、収容室内の現像剤の残量が安定した状態になった旨を確認した上で停止させる。

上述の目的を達成するために本発明にかかる画像記録装置における前記現像剤検出手段は、前記現像剤収容室内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、前記撹拌部材の動作を検出する動作検出手段とを備え、前記動作検出手段の検出結果基づいて現像剤残量を判断することを特徴としている。

同様に本発明に係る画像記録装置における前記撹拌部材は、一定の速度で回転する駆動手段の回転方向への押圧力を受けて回転すると共に上死点に位置すると自重で下死点へ回転することが可能な撹拌翼と、前記撹拌翼と前記駆動手段を連結する材に、撹拌翼を押圧することができる突起とを備えたことを特徴としている。

これらの構成によれば、前記撹拌部材が、上死点に達したときに現像剤収容室内の現像剤残量が少なければ直ちに下死点まで自重で回転し下死点に停留するが、現像剤収容室内の現像剤残量が多ければ撹拌翼は現像剤の抵抗力によって下死点への回転が遅れる。すなわち、撹拌翼の下死点停留時間を検知することで、現像剤収容室内部に残留している現像剤のおおよその量を検出することができる。

上述の目的を達成するために本発明にかかる画像記録装置における前記動作検出手段は、前記撹拌部材の下死点滞在時間を感知する感知手段を備え、前記制御手段は、前記感知手段により感知した下死点滞在時間と、前記閾値を比較することを特徴としている。

この構成によれば、撹拌部材が下死点に滞在する時間は現像剤収容室内の現像剤量により変化するため、感知した時間と予め記憶した閾値とを比較することでおおまかな現像剤の量を認識することができる。認識した結果に基づいて現像剤供給部材に対して、補給開始の指令を発する。補給活動中においても撹拌部材の下死点に滞在する時間は感知され、上述した比較作業は繰り返し行われる。補給活動中に行われる比較作業の結果に基づいて、補給活動停止の指令を現像剤供給部に対して発することができる。

本発明においては、現像剤収容体内部の現像剤が一定の量を超えたことを確認すると、直ちに補給動作を停止させるのでは無く、収容室内の現像剤の残量が安定した状態になった旨を確認した上で停止させることができる。従って、本発明はトナー残量検知精度の悪化を防止することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は第一の実施形態として示す画像記録装置の断面図、図２は第一の実施形態として示す現像器の断面図、図３は第一の実施形態として示す画像記録装置の長手方向断面図、図４は第一の実施形態として示す斜視図、図５及び図６は第一の実施形態の実施例として示す詳細図である。

第一の実施形態に係る画像記録装置は図１に示すようにカラー印字可能なものにおいて、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）の４色におけるそれぞれの現像器を有している。１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックの現像器内の現像剤収容室に収容されており、それぞれの現像器の上部に各色のトナーが入った現像剤供給部材である現像剤収容体２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが設置されている。

図示しない外部装置から印字の指令が出されると、画像記録装置は、記録媒体２を分離ローラ３によって１枚ずつに分離させ、搬送ローラ４ａ、４ｂによって転写ユニット５の上を移動させる。このとき画像記録装置は、４個の印字ヘッド１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄによって図示しない感光体ドラムを露光して帯電させ、当該感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する。そして、画像記録装置は、現像剤収容体２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ内に貯蔵されたトナーをその静電潜像に帯電させて付着させ、このトナー画像を転写ユニット５によって記録媒体２上に静電気力によって転写する。そして、画像記録装置は、未定着トナーが転写された記録媒体２が定着ユニット６へ搬送されると、当該定着ユニット６によって当該記録媒体２のトナー画像を定着させて画像を形成する。画像記録装置は、このようにして記録媒体２上に画像を形成すると、当該記録媒体２を排出ローラ７ａ、７ｂによって外部へと排出する。

以下、図２、図３及び図４を参照しながら現像剤供給部材及び現像剤収容室を形成する部材について説明する。

図２において、現像剤収容体２２はトナー３０を貯蔵しており、現像器１１より脱着可能となっている。現像剤供給部材はトナー搬送スパイラル２３、現像剤収容体のトナー遮断壁２７、補給口２６、及び補給規制部材２０によって形成されている。トナー遮断壁２７は現像器１１に装着する前は現像剤収容体の補給口２６を遮断し、トナー落下を防止している。現像器１１は、外壁１８によって形成されており、トナーを貯蔵している。また、現像器１１の上部には長手方向に補給口２６を有している。補給口２６内部には回転可能なトナー補給規制部材２０が設置され、トナー受けの窪みを１つ以上備え、トナーを受けている。トナーホッパー１８ａは、現像剤収容体２２より補給口２６を通じて補給されたトナーを一時貯蔵する現像剤収容室の役割を果たしている。トナーホッパー１８ａ内には現像剤検出手段にて用いる撹拌部材が設置されている。この撹拌部材が回転し、トナー残量が少ないときは上死点から自由落下するものを、トナーホッパー１８ａ外部に設けられた動作検出手段によって検知する。

供給ローラ１７は、図示しない駆動源によって矢印１７ａの方向に回転し、現像ローラ１６上にトナー３０を供給する。現像ローラ１６は、やはり図示しない駆動源によって矢印１６ａの方向に回転し、供給ローラ１７より供給されたトナー３０は、現像ブレード２４によって薄層に形成され、帯電される。その後、印字ヘッド１５は帯電ローラ１４によって表面を帯電された感光ドラム１２上に露光し、露光部を０Ｖ付近まで電位を落として１２ａ方向に回転しながら現像ローラ１６との接触部よりトナーが移動し、露光部が現像される。また、感光体ドラム１２上に付着したトナーは、記録媒体に転写され、転写後、感光体ドラム１２上に残ったトナーは、感光体ドラム１２上部に接触するように配置されたクリーニングブレード１３によって除去される。

図３及び図４において、画像記録装置は現像ローラ１６、現像ローラ１６を回転させるギヤ１６ｂ、撹拌部材を構成する撹拌翼１９を上死点から下死点まで回転させるギヤ３３、撹拌翼１９の一部と接触している突起３３ａ、トナー補給規制部材に連結されたシャフト２０ｃを軸に固定されたかみ合いクラッチ受領部３１、及び、互いの凸形状と凹形状とがかみ合う様に形成されている雄部材３４と雌部材３２ａにより形成されている。また、シャフト２０ｃの他端にはギヤ２０ｄが固定されている。雌部材３２ａは現像器１１に突設された突起物であり、かみ合いクラッチ受領部３１と対になるかみ合いクラッチ移動部３２の一部に、弾性体３３を介して接続されている。３４は押圧ポストで雌部材３２ａの水平方向に空隙を介して設置され、画像記録装置内壁３６ａに固定されている。

以下、図４、図５及び図６を参照しながら現像剤検出手段を形成する部材について説明する。

シャフト２０ｃの端部に固定された反射板１９ｃは光学反射率の高いＳＵＳ板等で構成され、現像器１１外部には反射センサ３５が画像記録装置内壁３６ｂに固定されている。また、撹拌翼１９は反射板１９ｃとの中間における現像剤外壁１８から突出する部分でシール部材１８ｂによってシールされている。また、現像剤収容体２２内部には搬送スパイラル２３が設置されておりギヤ２３ｂと固定されている。ギヤ２３ｂはギヤ２０ｄは互いにかみ合っており、駆動力を伝達できるよう設置されている。

現像器１１ａにおけるトナーホッパー１８ａ内のトナー３０がある所定量以下になると、図４に示すように、現像ローラーギヤ１６ｂから駆動を受けたギヤ３３が１９ａ方向に例えば回転し、突起３３ａによって、撹拌部材を回転させる。撹拌部材は先端におもり１９ｄを有する撹拌翼１９によって形成されている。撹拌翼１９が上死点まで達すると、撹拌翼１９は自重落下し、突起３３ａよりも早く下死点に達する。このとき、図５に示すように、撹拌翼１９に固定された反射板１９ｃも同様に回転し、下死点位置では反射センサ３５からの発光３５ａが窓１８ｃを通過して、反射板１９ｃによって反射され、反射光３５ｂを反射センサ３５が受光する。しかし、図６に示すように、上死点位置では反射センサ３５からの発光３５ａが窓１８ｃを通過するが、反射板１９ｃによって反射されず、反射センサ３５は反射光を受光することはない。トナーホッパー１８ａ内におけるトナー残量が少ないと、撹拌翼１９は自重落下を行い、下死点位置に滞在する時間が長くなる。一方、トナーホッパー１８ａ内にトナーが十分存在するとき、撹拌翼１９は、トナー３０の抵抗力によって自重落下することはなく突起３３ａによって押圧されるまでトナー３０の上に滞在することになるため、撹拌翼１９の下死点滞在時間が短くなる。すなわち、これらの時間差を反射センサ３５が感知することによって、画像記録装置はトナーホッパー１８ａ内のトナー残量を認識することができる。

以下、上述した現像剤検出手段に基づいて画像記録装置がトナーホッパー１８ａ内のおおまかなトナー残量を認識した結果、後述する判断手段、制御手段に基づいてトナーホッパー１８ａ内のトナー残量不足と判断した場合の現像剤供給部材の動作について説明する。

画像記録装置がトナー残量不足と判断した場合、後述する制御手段より、補給開始指令が発せられる。すると、図３において雄部材３４が矢印３４ａの方向に変位を与えられ、雌部材３２ａと接触する。すると、雌部材３２ａは−Ｘ方向にスライドし、雌部材３２ａと回動可能なかみ合いクラッチ移動部材３２と、かみ合いクラッチ受領部材３１が連結される。かみ合いクラッチ受領部３１は、現像剤収容体２２の補給口２６の下部にある補給規制部材２０と固定されており、かみ合いクラッチ受領部材３１が回転することによって補給規制部材２０は例えば２０ａ方向に回転し、トナー３０をトナーホッパー１８ａ内に補給する。このとき補給規制部材２０に接続されたシャフト２０ｃの端部に設置されたギヤ２０ｄが、補給規制部材２０と同様に２０ａ方向に回転することでギヤ２０ｄの上部に設置されたギヤ２３ｂを通じて、ギヤ２３ｂに固定された搬送スパイラル２３も同時に回転する。搬送スパイラル２３はトナー３０を補給口２６に向けて、すなわち、２３ｃ及び２３ｄ方向へ搬送する方向に設置されているため、補給口２６付近でトナー３０が不足することはない。

上述した様に、かみ合いクラッチ移動部３１、補給規制部材２０、及び搬送スパイラル２３は全てかみ合いクラッチ移動部材３２を通じて、ギヤ３３から駆動力を受けている。すなわち、後述する制御手段より補給停止指令が発せられた場合は、雄部材３４をかみ合いクラッチ移動部３２から離反させると弾性体３７の復元力により、かみ合いクラッチ移動部材３２とかみ合いクラッチ受領部材３１が離反する。その結果ギヤ３３からの駆動力はかみ合いクラッチ移動部３１、補給規制部材２０、及び搬送スパイラル２３に伝達されなくなり、画像記録装置は補給活動を停止する。

上述のトナー補給において、反射センサ３５はトナー残量が多いとき、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す様に撹拌翼１９は上死点位置から下死点位置まで突起３３ａと同期して回転するため、撹拌翼１９が下死点に滞在する時間は短い。図８に示す波形は反射センサ波形３５ｃであり、反射光を感知できないときをハイレベル出力（以下、「ＳＨ」という）信号、反射光を感知したときをローレベル出力（以下、「ＳＬ」という）信号とすれば、ＳＬ信号時間ＴはＴＦによって示される。このときトナーホッパー１８ａ内のトナー残量が少量であることを判別するＴの閾値をＴＪとすれば、
ＴＦ＜ＴＪ
となる。また、トナーホッパー１８ａ内のトナー残量が少量であるときは、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す様に撹拌翼１９は上死点位置から下死点位置まで突起３３ａより早く回転するため、撹拌翼１９が下死点位置に滞在する時間は長くなる。このとき図１０に示すように反射センサ波形３５ｄにおいてＳＬ信号時間Ｔは、ＴＬとすれば、
ＴＬ＞ＴＪ
となる。ここで、ＴＣは反射波形センサ３５ｄの波形周期であり、ギヤ３３及び突起３３ａの回転周期となる。

以下、図１１を参照しながら閾値ＴＪの決定方法について説明する。

トナーホッパー１８ａ内のトナー残量をＭとすれば、トナー残量ＭとＳＬ信号時間Ｔの関係は図１１に示すような曲線１０４で表される。すなわち、ＳＬ信号時間Ｔにはトナー残量Ｍが少ないときに時間ＴＬＯで安定する区間と、トナー残量Ｍが多いときに時間ＴＦＯで安定する区間が存在する。トナーホッパー１８ａ内のトナーが消費されるとき、図１１において安定時間ＴＦＯの変極点を（Ｍ１、ＴＦＯ）、安定時間ＴＬＯの変極点を（Ｍ２、ＴＬＯ）とすれば、閾値ＴＪにおけるトナー残量をＭＪとすると、
Ｍ２＜ＭＪ＜Ｍ１
となる。ここで、安定時間ＴＦＯは、突起３３ａの回転周期と同一の値を示すものであるため誤差は生じないが、安定時間ＴＬＯは自然落下を伴うものであると共に自重によって下死点に到達できる程度の微小な抵抗をトナーから受ける場合があるため常に一定の値を示すとは限らない。

そこで安定時間ＴＬＯについてはΔｔという誤差が存在することを考慮することが必要である。結果として、閾値ＴＪはΔｔの領域１０５外に設定しなければならない。

次に、図１２を用いて反射センサの制御ブロック構成について説明する。

撹拌翼下死点位置４１を反射センサ３５で読み取ると、信号はＡＤ変換器４３でＳＨ及びＳＬ信号に変換され、ＳＬ信号検出部４４によって撹拌翼の下死点滞在時間が読み取られる。さらに、記憶部４５によってＳＬ信号時間が記憶され、比較部４７によって、ＳＬ信号閾値記憶部４６から読み出された閾値と、記憶部４５に記憶されたＳＬ信号時間が比較される。比較の結果に基づいて判別部４８がトナーホッパー１８ａ内のトナー残量が多いか少ないかを判定する。判定の結果、トナー残量が少ないと判定された場合、補給駆動指令部４９によって補給開始の指令が発せられ、トナー補給が開始される。

トナー残量が少ないときはトナー補給が行われるが、トナー補給中のトナー残量とＳＬ信号時間の関係を図１３に示す。トナー補給中は曲線１００を描く。ＳＬ信号時間Ｔが閾値ＴＪとなる時点でトナー補給を開始し、一定の時間が経過した後、曲線１００は一定なＳＬ信号時間ＴＦＳを推移し、このときにトナー補給を停止することができる。時間ＴＦＳに達する以前に補給を停止すると、トナーホッパー１８ａ内のトナー分布が均一になっていないため、ＳＬ信号時間Ｔは不安定な動きをし、急激に点１１５に推移することによって、閾値ＴＪを超えてしまう。すると、再度トナー補給活動が開始されてしまうため、トナー補給が安定しない。時間ＴＦＳ、トナー残量ＭＦＳに達したときにトナー補給を停止した後、トナー分布はトナーホッパー１８ａ内で徐々に均一になっていくため、１０３の点に推移していくことになる。

図１４において、ＳＬ信号時間とトナー残量の関係を記録した実験データを示す。同様に表１において実験の詳細な結果を示す。

図１４において、１００ａはトナー補給中のＳＬ信号時間曲線、１０１ａはトナー補給開始点、１０２ａはトナー補給停止点を示す。表１より、ＳＬ信号時間の推移はトナー補給開始後、閾値ＴＪ以下回数７周期目から０．９秒の時間ＴＦＳを示しており、これ以降ＳＬ信号時間Ｔは変化していない。このことから、ＳＬ信号時間Ｔは、補給開始後、閾値ＴＪ以下であることを８回カウントすれば時間ＴＦＳと判断することができ、画像記録装置は、トナー補給を停止することができる。

図１５において、トナー補給開始から停止までの制御フローチャートを示す。ここで、ＮＬ値はＳＬ信号を検知した回数、ＮＬＪ１値、ＮＬＪ２値はＮＬ値の限界値、ＮＦ値はＳＨ信号を検知した回数、ＮＦＬ値はＮＦ値の限界値を示すものとする。印字が開始されると、ＳＬ信号時間Ｔを検出し、ステップＳ５２において検出したＳＬ信号時間Ｔと閾値ＴＪの比較を行う。Ｔ≦ＴＪとなればステップＳ５５においてＮＬ値が０にリセットされる。また、ＳＬ信号時間Ｔが閾値ＴＪよりも大きいとステップＳ５３においてＮＬ値が１カウント上がり、ステップＳ５４においてＮＬ値とＮＬＪ１値との比較を行う。このときＮＬ値がＮＬＪ１値より小さい場合には、ステップＳ５１に戻る。すなわち、ステップＳ５２においてＴ＞ＴＪが連続してＮＬＪ１回カウントされると、ステップＳ５４からステップＳ５６のトナー補給開始となる。その後、ステップＳ５６ａにおいてＮＬ値とＮＦ値は０にリセットされ、ステップＳ５７のＳＬ信号時間検出を行い、ステップＳ５８においてＴ≦ＴＪとなればステップＳ５９でＮＦ値が１カウント上がり、ステップＳ６０においてＮＦ値がＮＦＪ値以上になればステップＳ６３においてトナー補給を停止する。このとき、ステップＳ５８においてＴ＞ＴＪのときはステップＳ６１においてＮＬ値が１カウント上がり、ステップＳ６２でＮＬ＜ＮＬＪ２であればステップＳ５７に戻る。またＮＬ≧ＮＪＬ２になると、トナー補給されていないと判断し、現像剤収容体２２内にはトナーが無いことになる。よって、トナーは現像器１１のトナーホッパー１８ａ内にしか残っていないため、ステップＳ６４において画像記録装置は現像剤収容体２２内のトナー残量が０に近いことを示す、トナーニアエンド表示を行う。

上記のような制御で、トナー補給中にＳＬ信号時間Ｔが閾値以下になっても直ちに補給を停止せず、ＳＬ信号時間Ｔが安定した時期を予測して停止することで、トナー補給動作が安定し、現像器１１内のトナー残量はある規定範囲内で常時推移することができるようになる。すなわち、安定した、印字擦れの無い画像記録装置を提供することができる。

次に、ＮＬＪ１値の決定方法について説明する。

上記の場合において、ＳＬ信号時間Ｔが閾値ＴＪを検知してからトナー補給を開始するまでの検知時間をＴＫとすると、
ＴＫ＝ＴＣ＊ＮＬＪ１
となる。このとき、印字によるトナー最大消費速度をＣｍａｘ、トナー補給速度をＳｐとすると、
（Ｓｐ／Ｃｍａｘ）＊ＴＣ＞ＴＫ
となるような時間ＴＫを設定する。すると、検知時間ＴＫ中に消費されたトナーは、ＴＣ時間中に補給され補給中のＳＬ信号時間Ｔは２周目、少なくとも３周目には閾値ＴＪ以下になる。

よってＮＬＪ１値は
ＮＬＪ１＜Ｓｐ／Ｃｍａｘ
となるように設定しなければならない。

上記のようにＮＬＪ１値を設定することで、閾値からの検知時間中に消費されたトナーを、トナー補給開始から時間ＴＣ内に閾値のトナー残量まで補給することができるため、トナー補給時間も短くすることができ、時間ＴＫ中のトナー消費によって、トナー補給動作を不安定にすることはなくなる。

次に、図１５及び図１６を参照しながら、トナーニアエンド表示、及び現像剤収容体内のトナーが無くなった旨を示すトナートナーエンド表示の判断方法について説明する。

図１６において、現像剤収容体２２内のトナー残量ＭＴとトナー補給速度Ｓの関係は、曲線１５０を描き、点１５１（ＭＴ１、Ｓ１）まではトナー補給速度は略一定である。しかし、変極点１５１において、点１５２（ＭＴ２、Ｓ２）まで急激にトナー補給速度は遅くなる。そして点１５２において、トナー補給速度が減少したことに基づき現像剤収容体２２内のトナー３０が少なくなったと判断されるため、トナーニアエンドを表示する。その後、補給速度がさらに遅くなり、速度ＳＥに達したとき現像器１１内のトナーが無くなったと判断しトナーエンドを表示する。これによって、現像剤収容体２２の交換をユーザーに要求するが、このトナーニアエンド表示を行った後からトナーエンド表示を行うまでの間も補給規制部材２０を回転させ、トナー補給を継続させる。

上記のようにトナーニアエンドからトナーエンドまでの間もトナー補給を継続させることで、トナーエンド時の現像剤収容体２２のトナー残量は、ＭＴ２からＭＴＥまで減少させることができる。すなわち、現像剤収容体の交換時における現像剤収容体２２内のトナー残量を少なくし、トナーを有効利用することができる。

以下、発明の第二の実施の形態について説明する。

図１２における動作検出部４０ａの構成は第一の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。第一の実施の形態とは制御部４０ｂによって行う処理が異なるため、その点について詳細な説明をする。

第一の実施の形態は、トナー残量が少量と判断する閾値として１つの閾値ＴＪを設定したが、この第二の実施の形態ではトナー残量が少量と判断する第一の閾値ＴＪＬと、多量であると判断する第二の閾値ＴＪＦの２つの閾値を用いてトナーの補給動作の制御を行う。

このとき第一の閾値ＴＪＬと第二の閾値ＴＪＦを
ＴＪＦ＜ＴＪＬ
となるように設定する。

トナーホッパー１８ａ内のトナー残量をＭとし、ＳＬ信号時間Ｔとの関係は、図１７に示すような曲線１１４を描く。すなわち、ＳＬ信号時間Ｔにはトナー残量Ｍが少ないときに時間ＴＬＯで安定する区間と、トナー残量Ｍが多いときに時間ＴＦＯで安定する区間が存在する。そして、第一の閾値ＴＪＦは時間ＴＦＯ付近、第二の閾値ＴＪＬは時間ＴＬＯ付近に設定する。トナーが消費されるとき、時間ＴＦＯにおけるを（Ｍ１、ＴＦＯ）、時間ＴＬＯにおける変極点を（Ｍ２、ＴＬＯ）とすれば、時間ＴＪにおけるトナー残量をＭＪとすると、
Ｍ２＜ＭＪ＜Ｍ１
となる。ここで、時間ＴＦＯは、突起３３ａの回転周期と同一の値を示すものであるため誤差は生じないが、時間ＴＬＯは自然落下を伴うものであと共に自重によって下死点に到達できる程度の微小な抵抗をトナーから受けることがあるため常に一定の値を示すとは限らない。

そこで時間ＴＬＯについてはΔｔという誤差が存在することを考慮することが必要である。結果として、時間ＴＪはΔｔの領域１０６外に設定しなければならない。

撹拌翼下死点位置４１を反射センサ３５で読み取ると、信号はＡＤ変換器４３でＳＨ及びＳＬ信号に変換され、ＳＬ信号検出部４４によって撹拌翼の下死点滞在時間が読み取られる。さらに、記憶部４５によってＳＬ信号時間が記憶され、比較部４７によって回転周期、ＳＬ信号閾値記憶部４６から読み出された閾値と、記憶部４５に記憶されたＳＬ信号時間が比較される。比較の結果に基づいて判別部４８がトナーホッパー１８ａ内のトナー残量が多いか少ないかを判定する。判定の結果、トナー残量が少ないと判定された場合、補給駆動指令部４９によって補給開始の指令が発せられ、トナー補給が開始される。

トナーホッパー１８ａ内のトナー残量が少ないときはトナー補給が行われるが、トナー補給中のトナーホッパー１８ａ内のトナー残量とＳＬ信号時間との関係を図１８に示す。トナー補給中は、曲線１１０を描き、トナー補給開始点を点１１１、トナー補給停止点を点１１２として示す。ＳＬ信号時間がＴＪＬになるとトナー補給を開始し、一定の時間が経過した後、曲線１１０は一定なＳＬ信号時間ＴＬＪに推移し、このときトナー補給を停止する。ＴＪＬにおけるトナー残量ＭＪＦＳでトナー補給を停止した後、トナーホッパー１８ａ内のトナー分布はトナーホッパー１８ａ内で均一になっていくため、次第に１１３の点に推移していく。

図１９は、トナー補給開始から停止までの制御フローチャ−トを示す。ここで、ＮＬはＳＬ信号を検知した回数、値ＮＬＪ１、値ＮＬＪ２はＮＬの限界値、値ＮＦはＳＨ信号を検知した回数、値ＮＦＬは値ＮＦの限界値を示すものとする。印字が開始されると、ＳＬ信号時間Ｔを検出し、ステップＳ７０において検出したＳＬ信号時間Ｔと閾値ＴＪの比較を行う。Ｔ≦ＴＪＬとなればステップＳ５５において値ＮＬが０にリセットされる。また、ＳＬ信号時間Ｔが第一の閾値ＴＪＬよりも大きいとステップＳ５３において値ＮＬが１カウント上がり、ステップＳ５４において値ＮＬと値ＮＬＪ１との比較を行う。このとき値ＮＬが値ＮＬＪ１より小さい場合には、ステップＳ５１に戻る。すなわち、ステップＳ７０においてＴ＞ＴＪＬが連続してＮＬＪ１回カウントされると、ステップＳ５４からステップＳ５６のトナー補給開始となる。その後、ステップＳ５６ａにおいて値ＮＬと値ＮＦは０にリセットされ、ステップＳ５７においてＳＬ信号時間検出を行い、ステップＳ７１においてＴ≦ＴＪＦとなればステップＳ５９で値ＮＦが１カウント上がり、ステップＳ６０において値ＮＦが値ＮＦＪ以上になればステップＳ６３においてトナー補給を停止する。このとき、ステップＳ７０においてＴ＞ＴＪＬのときはステップＳ６１において値ＮＬが１カウント上がり、ステップＳ６２でＮＬ＜ＮＬＪ２であればステップＳ５７に戻る。またＮＬ≧ＮＪＬ２になると、トナー補給されていないと判断し、現像剤収容体２２内にはトナーが無いことになる。よって、トナーは現像器１１のトナーホッパー１８ａ内にしかトナーが残っていないため、ステップＳ６４において画像記録装置はトナーニアエンド表示を行う。

２つの閾値ＴＪＬ，ＴＪＦを用いて制御することにより、特に制御において、第一の閾値ＴＪＬと第二の閾値ＴＪＦの差分を大きくとることで、トナー補給中にＳＬ信号時間Ｔが閾値ＴＬＦになって直ちにトナー補給を停止することが出来るため、第一の実施の形態のようにＳＬ信号時間Ｔが安定したかどうかを推測する必要は無く、補給停止活動を単純化することができる。さらに、第一の実施の形態のようにＳＬ信号時間の安定性を推測をしても、外部の温度や湿度による停止時のトナー残量にばらつきが多くなってしまうが、停止時のトナー残量におけるばらつきは比較的小さくすることができる。ＳＬ信号時間Ｔによって直ちにトナー補給を停止することで、トナー補給動作が安定し、現像器１１内のトナー残量はある規定範囲内で常時推移することができるようになる。すなわち、安定した、印字擦れの無い画像記録装置を提供することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は反転現像方式の現像装置及びそれを用いた画像記録装置へ現像剤を供給する現像剤の貯蔵容器と、画像記録装置に関するものであり、主に電子写真記録装置に設置されているものであるが、本発明の趣旨に基づいて正規現像方式への変形も可能であり、上記電子写真記録装置に関するものには限らない。

第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す画像記録装置の見付方向断面図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す現像器の断面図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す画像記録装置の長手方向断面図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す撹拌翼の斜視図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す撹拌翼の詳細図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す撹拌翼の詳細図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す撹拌翼の動作を示す詳細図第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す反射センサ波形第一の実施の形態及び第二の実施の形態を示す撹拌翼の動作を示す詳細図第一の実施の形態及び第二の実施の形態における反射センサ波形第一の実施の形態及び第二の実施の形態におけるＳＬ信号時間とトナーホッパー内のトナー残量の関係を示すグラフ第一の実施の形態及び第二の実施の形態における反射センサの制御ブロック構成第一の実施の形態におけるトナー補給中のトナーホッパー内のトナー残量とＳＬ信号時間の関係を示すグラフ第一の実施の形態の実験データに基づくトナー補給中のトナーホッパー内のトナー残量とＳＬ信号時間の関係第一の実施の形態におけるトナー補給開始から停止までの制御フローチャート第二の実施の形態における現像剤収容体内のトナー残量とトナー補給速度の関係を示すグラフ第二の実施の形態におけるトナーホッパー内のトナー残量とＳＬ信号時間の関係を示すグラフ第二の実施の形態における現像剤収容体内のトナー残量とＳＬ信号時間の関係を示すグラフ第二の実施の形態におけるトナー補給開始から停止までの制御フローチャート

符号の説明

２記録媒体
１９撹拌翼
１９ｃ反射板
１９ｄおもり
２０補給規制部材
２２現像剤収容体
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ現像剤収容体
２６補給口
４０ａ動作検出部
４０ｂ制御部
４４ＳＬ信号時間検出手段
４６回転周期、ＳＬ信号閾値記憶手段
４７比較手段
４８判断手段
４９補給駆動指令手段

Claims

現像剤収容体に収容された現像剤を用いて所定の記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
前記現像剤収容体から現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材により供給された現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室内の現像剤量を検出する現像剤量検出手段と、
前記現像剤量検出手段により検出された検出値と予め決められた閾値とに基づいて、前記現像剤供給部材による現像剤の供給を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記現像剤供給部材により現像剤が供給されている状態で、前記現像剤量検出手段により検出された検出値の推移に基づいて、前記現像剤供給部材による現像剤の供給を停止することを特徴とする画像記録装置。
前記現像剤検出手段は、
前記現像剤収容室内の現像剤を撹拌する撹拌部材と、
前記撹拌部材の動作を検出する動作検出手段とを備え、
前記動作検出手段の検出結果に基づいて現像剤残量を判断することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記撹拌部材は、一定の速度で回転する駆動手段の回転方向への押圧力を受けて回転すると共に上死点に位置すると自重で下死点へ回転することが可能な撹拌翼と、
前記撹拌翼と前記駆動手段を連結する連結部材に、撹拌翼を押圧することができる突起とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像記録装置。
前記動作検出手段は、前記撹拌部材の下死点滞在時間を感知する感知手段を備え、
前記制御手段は、前記感知手段により感知した下死点滞在時間と、前記閾値を比較することを特徴とする請求項２に記載の画像記録装置。
前記動作検出手段は、前記撹拌部材の下死点滞在時間が閾値よりも小さいことを所定回数検出し、
前記制御手段は、前記所定回数検出した検出値の推移に基づいて前記現像剤供給部材による現像剤の供給を停止させることを特徴とする請求項４に記載の現像剤記録装置。
前記動作検出手段は、前記撹拌部材の下死点滞在時間を複数回検出し、
前記制御手段は、前記複数回検出した検出値の推移に基づいて前記現像剤供給部材による現像剤の供給を停止させることを特徴とする請求項４に記載の現像剤記録装置。
前記制御手段は、前記感知手段により感知した下死点滞在時間が第１の閾値より大きい値を検知したときは前記現像剤供給部材に補給を開始させ、前記感知手段により感知した下死点滞在時間が、前記第１の閾値より小さい第２の閾値と比較して小さい値を検知したときは前記現像剤供給部材に供給を停止させることを特徴とする請求項４に記載の画像記録装置。