JP2006078706A

JP2006078706A - トナー回収装置および画像形成装置

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Publication number: JP2006078706A
Application number: JP2004261731A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Masuda; 正利増田
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: JP4526336B2

Abstract

【課題】簡素な構成でありながら、トナーを収容する容器が装着されているか否か、および、容器が満杯であるか否かを検知し得るトナー回収装置を提供する。
【解決手段】容器(19)として開口(19a)の近傍部(19b)が半透明のものを用いるとともに、発光ダイオード(61)とフォトダイオード(62)とを開口近傍部(19b)を間にして対向して配置する。発光ダイオード(61)が発する光の強度を変化させて、フォトダイオード(62)がどの強度の光を検出したかによって、容器(19)が装着されているか否か、および、容器(19)が満杯であるか否かを判別する。
【選択図】図２

Description

本発明は、使用済のトナーを容器に収容するトナー回収装置、および、トナー回収装置を備える画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等のシートに画像を形成する画像形成装置には、種々の方式のものがある。なかでも、感光体の表面に潜像を形成し、潜像にトナーを付着させて現像し、感光体の表面からシートにトナーを転写することによって、シートに画像を形成する電子写真方式のものが多用されている。この方式の画像形成装置では、次の画像形成のために、トナー転写後の感光体の表面から残存するトナーを除去する必要がある。感光体の表面から分離されたトナーは、トナー回収装置によって着脱可能な容器に収容される。

使用済トナーを収容する容器は満杯になると交換する必要があり、トナー回収装置には容器が満杯であるか否かを検知する手段が備えられている。また、容器が装着されていなければトナーを収容することができないので、トナー回収装置には容器が装着されているか否かを検知する手段も備えられている。

容器が満杯であるか否かを検知する手段は、一般に、容器に向けて光を発する発光部と、容器を透過した発光部からの検出する検出部とで構成され、発光部と受光部は、容器の上部すなわちトナーを通すための開口近傍部を挟むように、配置される（例えば、特許第２９２５４１９号参照）。容器が満杯になるまでは、発光部からの光はトナーで遮られることなく検出部に達し、容器が満杯になると発光部からの光はトナーで遮られて検出部に達しないから、検出部が光を検出したか否かによって、容器が満杯であるか否かを知ることができる。
特許第２９２５４１９号公報

一方、容器が装着されているか否かを検知する手段としては、容器よって押されて閉じるプッシュスイッチが用いられている。

上記のように、従来のトナー回収装置は、容器が満杯であるか否かを検知する手段と容器が装着されているか否かを検知する手段として、検知原理の異なる２種類を備えており、構成が複雑であった。また、容器の開口近傍部にトナーが付着して、容器が満杯でないのに満杯であると誤った判断をすることもあった。

上記誤判断を防止する一法として、前述の特許公報では、容器の開口近傍部を二重にするとともに、内側の壁に開口を設けることにより、外側の壁のうち発光部からの光が透過する部位にトナーが付着するのを防止することが提案されている。しかし、この容器は形状が複雑になるため、量産に適しているとは言い難い。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、簡素な構成でありながら、トナーを収容する容器が装着されているか否か、および、容器が満杯であるか否かを検知し得るトナー回収装置を提供することを目的とする。また、そのようなトナー回収装置であって、トナーの付着により容器が満杯であると誤判断し難く、しかも、特殊な構造の容器を必要としないもの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、本発明では、使用済のトナーを、開口を有する着脱可能な容器に、開口を通して収容するトナー回収装置は、開口近傍部が半透明の容器を用いるとともに、容器の開口近傍部に向けて光を発する発光部と、容器の開口近傍部を透過した発光部からの光を検出する検出部と、発光部の発光を制御し、発光部が発する光の強度を切り替える制御部と、検出部がどの強度の光を検出したかに基づいて、容器が装着されているか否か、および、容器の開口近傍部までトナーが収容されているか否かを判別する判別部を備えるものとする。

このトナー回収装置は、容器が満杯であるか否かを検知するための発光部と検出部を、容器が装着されているか否かの検知に兼用する。したがって、簡素な構成となる。開口近傍部が半透明の容器を用いて、この部位に発光部からの光を導くことにより、光学的方法で容器の有無を検知することが可能になっている。また、発光部からの光の強度を切り替えることにより、容器の有無の検知と容器が満杯であるか否かの検知の双方を的確に行うことが可能である。

判別部が、さらに、開口近傍部までトナーが収容されていない容器の開口近傍部がトナーで汚れているか否かを判別するようにすることもできる。このようにすると、容器が満杯でないのに満杯と誤判断することを防止することが可能になる。容器は開口近傍部が半透明でありさえすればよく、特殊な構造の容器は必要ない。

ここで、制御部が、異なる強度での発光を１サイクルとして、発光部に周期的に発光を行わせ、所定サイクル数の間に検出部がどの強度の光を何回検出したかに基づいて、判別部が、容器の開口近傍部までトナーが収容されているか否か、開口近傍部までトナーが収容されていない容器の開口近傍部がトナーで汚れているか否か、および、容器が装着されているか否かを判別するようにするとよい。強度の異なる光それぞれの検出を１回のみ行うのでは、ノイズや開口近傍部の汚れの程度によって判別結果に誤りが生じるおそれがあるが、検出を複数回行うことで、確実に判別を行うことができる。

具体的には、制御部が、３段階の強度での発光を１サイクルとして、発光部に周期的に発光を行わせ、検出部が高強度の光を検出した回数に基づいて、判別部が容器の開口近傍部までトナーが収容されているか否かを判別し、検出部が中強度の光を検出した回数に基づいて、判別部が開口近傍部までトナーが収容されていない容器の開口近傍部がトナーで汚れているか否かを判別し、検出部が低強度の光を検出した回数に基づいて、判別部が容器が装着されているか否かを判別するようにする。

本発明ではまた、感光体の表面に潜像を形成し、潜像を形成した感光体の表面にトナーを付着させて潜像を現像し、感光体の表面からシートにトナーを転写することにより、シートに画像を形成するとともに、転写後の感光体の表面から残存するトナーを分離する画像形成装置において、上記のいずれかのトナー回収装置を備え、感光体の表面から分離したトナーをトナー回収装置によって容器に収容するようにする。

本発明のトナー回収装置は、容器が満杯であるか否かを検知するための発光部と検出部を、容器が装着されているか否かの検知に兼用するため、簡素な構成となる。また、容器は、開口近傍部が半透明であればよく、特殊な構造を要しないため、量産が容易である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態である複写機１の構成を図１に模式的に示す。複写機１は、シートに画像を形成する画像形成部１０、画像形成部１０にシートを供給するシート供給部２０、原稿から画像を読み取る画像読取部３０、使用者の操作を受け付けるとともに操作案内等を表示する操作表示部４０、および、画像が形成されたシートを排出するシート排出部５０より成る。

シート供給部２０は、複数のトレイ２１を有しており、トレイ２１ごとに大きさや向きの異なるシートを載置して、操作表示部４０を介して指定されたシートを、対応するトレイ２１から画像形成部１０に供給する。画像読取部３０は、コンタクトガラスと、その下に配置されてコンタクトガラス上の原稿から画像を読み取る移動可能なラインセンサと、コンタクトガラス上の原稿を照明する照明器を有するスキャナ部３１、および、重ねて載置された原稿を順にコンタクトガラス上に移送する原稿移送部３２より成る。

操作表示部４０は、複数の操作キーと、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに重ねて配置されたタッチパネルより成る。操作キーは複写部数等の数値の入力に用いられ、タッチパネルは複写機１の機能の選択等に用いられる。液晶表示パネルは、操作案内のほか、複写機１の状態、使用者への警告等を表示する。シート排出部５０は、上下方向に可動の複数のビン５１を有しており、画像形成部１０によって画像が形成されたシートを異なるビン５１に分別して排出することができる。

画像形成部１０は、感光体ドラム１１、帯電部１２、潜像形成部１３、現像部１４、転写部１５、定着部１６、トナー回収部１７、および、除電部１８より成る。感光体ドラム１１は、光によって帯電電位が変化する表面を有し、矢印Ａ方向に回転する。帯電部１２は、放電により感光体ドラム１１の表面を均一に帯電させ、潜像形成部１３は、レーザ光の照射により感光体ドラム１１の表面に潜像を形成する。現像部１４は、感光体ドラム１１の表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像し、転写部１５は、感光体ドラム１１の表面のトナーをシート供給部２０から供給されるシートに転写する。定着部１６は、トナーが転写されたシートを加熱しつつ押圧して、トナーをシートに定着させる。

トナー回収部１７は、トナー転写後の感光体ドラム１１の表面から残存するトナーを分離し、分離したトナーを回収する。回収したトナーは着脱可能な容器１９に収容される。除電部１８は、トナーが除かれた感光体ドラム１１の表面の電荷を除去する。

図示しないが、複写機１は、公衆電話回線およびローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続するための通信部を備えており、公衆電話回線を介して外部のファクシミリ装置との間で画像データを送受するファクシミリ装置としても、ＬＡＮ上のパーソナルコンピュータからデータを与えられて、そのデータが表す画像をシートに形成するプリンタとしても、また、原稿から読み取った画像を表す画像データをＬＡＮ上のパーソナルコンピュータに送信するイメージスキャナとしても、機能する。

トナー回収部１７は、前述のように、感光体ドラム１１の表面から分離したトナーを着脱可能な容器１９に収容するが、容器１９が装着されているか否かの検知と、容器１９が満杯であるか否かの検知も行う。容器１９と、容器１９の有無および満杯の検知のための構成を、図２に模式的に示す。

トナーの容器１９への収容は重力によるトナーの落下を利用して行う。したがって、容器１９は上端に開口１９ａを有する。また、一旦容器１９内に入ったトナーＴが飛散して容器１９外に出るのを防止したり、トナー回収部１７から取り外した容器１９に蓋をして取り扱いを容易にしたりするために、容器１９の上部すなわち開口１９ａの近傍部１９ｂは、下部よりも細くされている。

トナー回収部１７は、容器１９の有無および満杯の検知のために、発光ダイオード（ＬＥＤ）６１とフォトダイオード（ＰＤ）６２を有する。発光ダイオード６１とフォトダイオード６２は、容器１９の開口近傍部１９ｂを挟んで互いに対向するように配置されている。容器１９の開口近傍部１９ｂは、発光ダイオード６１が発する光に対して半透明に設定されている。図２において、開口近傍部１９に付した網掛けは、この部位が半透明であることを表している。

容器１９のうち、開口近傍部１９ｂ以外は、透明であっても不透明であってもよい。ただし、トナーＴが容器１９に入っていることを視認し易くするために、開口近傍部１９ｂ以外は、透明または半透明にするのが望ましい。また、開口近傍部１９ｂを半透明にすることは、容器１９全体を透明な材料で作成し、これに半透明のシールを貼り付けることで容易に実現することができる。容器全体を半透明な材料で作成すれば、そのまま使用することも可能である。

容器１９が装着されていなければ、発光ダイオード６１が発した光は、直接フォトダイオード６２に達し、発光ダイオード６１の発する光の強度がある程度以上であれば、フォトダイオード６２は発光ダイオード６１からの光を確実に検出することができる。

一方、容器１９が装着されていれば、発光ダイオード６１が発した光は、容器１９の半透明の開口近傍部１９ｂを透過することにより、減衰してフォトダイオード６２に達する。したがって、発光ダイオード６１が発する光の強度が低いときには、フォトダイオード６２は光を検出できなくなる。

また、装着されている容器１９が満杯であれば、すなわち、トナーＴが容器１９の開口近傍部１９ｂまで収容されていれば、発光ダイオード６１が発する光は、トナーＴで遮られて、フォトダイオード６２には達しない。当然、フォトダイオード６２は光を検出することができない。

さらに、容器１９が満杯ではないものの、飛散したトナーＴの付着により開口近傍部１９ｂが汚れているときは、発光ダイオード６１が発する光は部分的にトナーＴに遮られる。したがって、フォトダイオード６２が発光ダイオード６１からの光を検出し得るか否かは、フォトダイオード６２が発する光の強度と、開口近傍部１９ｂへのトナーＴの付着の程度に依存する。

トナー回収部１７は、上記のような容器の状態とフォトダイオード６２による光の検知の可否との関係に基づいて、容器１９が装着されているか否か、容器１９が満杯であるか否かを検知し、さらに、満杯でない容器１９の開口近傍部１９ｂが汚れているか否かを検知する。そのために、発光ダイオード６１が発する光の強度を段階的に変化させる。具体的には、発光ダイオード６１が発する光の強度を、開口近傍部１９ｂがトナーである程度汚れていてもフォトダイオード６２が検出し得る高強度と、開口近傍部１９ｂがある程度トナーで汚れているとフォトダイオード６２が検出し得ない中強度と、容器１９が装着されていないときに限ってフォトダイオード６２が検出し得る低強度の、３段階とする。

さらに、各強度の光を一回のみ発してその結果に基づいて判断するのでは、ノイズや開口近傍部１９ｂに付着しているトナーの量等によって、検知結果が不正確になるおそれがあるので、各強度の光を１サイクルとして、発光ダイオード６１の発光とフォトダイオード６２による検出とを周期的に行う。

発光ダイオード６１とフォトダイオード６２を駆動するための回路構成を図３に模式的に示す。トナー回収部１７は、フォトダイオード６１の駆動のために、３つの抵抗６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、３つのトランジスタ６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、電源線６５、およびＣＰＵ６９を備えている。これらは、図示したように接続されており、ＣＰＵ６９が３つのトランジスタ６４ａ、６４ｂ、６４ｃのどれを導通させるかによって、３つの抵抗６３ａ、６３ｂ、６３ｃのうちのどれを電流が流れるかを切り替える。抵抗６３ａ、６３ｂ、６３ｃの抵抗値は互いに異なっており、したがって、電流が抵抗６３ａ、６３ｂ、６３ｃのどれを流れるかによって、発光ダイオード６１への印加電圧が切り替わり、それに伴い、発光ダイオード６１の発光強度が切り替わる。

トナー回収部１７は、フォトダイオード６２の駆動のために、抵抗６６および電源線６７を備えている。トナー回収部１７は、フォトダイオード６２と抵抗６６の間に現れる電圧をフォトダイオード６２の検出結果として利用する。この電圧は増幅器６８を介してＣＰＵ６９に与えられ、発光ダイオード６１を制御するＣＰＵ６９がフォトダイオード６２による光の検出の有無を判断する。

なお、フォトダイオード６２は所定量以上の光を受けたときに導通し、ある程度の光を受けてもその量が所定量に達しなければ導通しない。したがって、フォトダイオード６２の検出結果である電圧は、ハイレベルとローレベルの２値となる。

発光ダイオード６１の発光とフォトダイオード６２による光の検出の関係を図４に示す。図４において、（ａ）は発光ダイオード６１の発光を表しており、その縦軸は発光強度である。（ｂ１）〜（ｂ７）はフォトダイオード６２の検出結果を表しており、その縦軸は検出結果の電圧である。なお、横軸は時間である。前述のように、発光ダイオード６１は、３段階の強度での発光を１サイクルとして、周期的に発光する。

（ｂ１）では、高強度、中強度、低強度の光が全て検出されている。これは、容器１９が装着されていない状態に相当する。（ｂ２）では、高強度、中強度の光が全て検出され、低強度の光が全て検出されていない。これは、容器１９が装着されており、しかも、容器１９が満杯でもなければ、開口近傍部１９ｂが汚れてもいない状態に相当する。

（ｂ３）では、高強度の光が全て検出され、中強度の光と低強度の光が全て検出されていない。これは、容器１９が装着されており、しかも、容器１９が満杯でないものの、開口近傍部１９ｂが汚れている状態に相当する。（ｂ４）では、高強度、中強度、低強度の光が全て検出されていない。これは、容器１９が装着されており、容器１９が満杯である状態に相当する。

（ｂ５）では、高強度の光が全て検出され、低強度の光が全て検出されておらず、中強度の光が一部のみ検出されている。これは、容器１９が装着されており、しかも、容器１９が満杯でないものの、開口近傍部１９ｂが汚れている状態に相当する。

（ｂ６）では、高強度の光が一部のみ検出され、中強度の光と低強度の光が全て検出されていない。これは、容器１９が装着されており、容器１９が満杯である状態に相当する。（ｂ７）でも、高強度の光が一部のみ検出され、中強度の光と低強度の光が全て検出されていない。ただし、高強度の光が検出されない回数は（ｂ６）よりも少ない。これは、容器１９が装着されており、容器１９が満杯でないものの、開口近傍部１９ｂが汚れている状態に相当する。

（ｂ１）〜（ｂ４）に示したように、同一強度の光が必ず検出されるか、必ず検出されないときは、容器１９の状態を明確に判別することができる。しかし、（ｂ５）〜（ｂ７）に示したように、同一強度の光が検出されたり検出されなかったりすることもある。このような場合、容器１９の状態の判別は難しくなるが、トナー回収装置１７では、所定サイクルの間に同一強度の光が検出されなかった回数に基づいて判別を行うようにして、結果の正確さを高める。

容器１９の状態の判別は、発光ダイオード６１を制御し、フォトダイオード６２の検出結果を受ける前述のＣＰＵ６９が行う。ＣＰＵ６９が行う判別処理の流れを図５に示す。

ＣＰＵ６９は、まず、発光ダイオード６１に複数サイクル（例えば８サイクル）の発光を行わせ、同時にフォトダイオード６２による光の検出結果を得る（ステップ＃５）。次いで、高強度の光の検出ができなかった回数が３以上であるか否かを判定する（＃１０）。高強度の光の不検出回数が３以上のときは、容器１９が満杯であると判別して（＃１５）、容器１９の交換を要求するメッセージを操作表示部４０に表示する（＃２０）。

高強度の光の不検出回数が３未満のときは、中強度の光の検出ができなかった回数が５以上であるか否かを判定する（＃２５）。中強度の光の不検出回数が５以上のときは、容器１９がトナーで汚れていると判別して（＃３０）、容器１９の開口近傍部１９ｂの清掃を要求するメッセージを操作表示部４０に表示する（＃３５）。

中強度の光の不検出回数が５未満のときは、低強度の光の検出ができなかった回数が２以上であるか否かを判定する（＃４０）。低強度の光の不検出回数が２未満のときは、容器１９が装着されていないと判別して（＃４５）、容器１９の装着を要求するメッセージを操作表示部４０に表示する（＃５０）。

低強度の光の不検出回数が２以上のときは、容器１９が正常、すなわち、満杯ではなく開口近傍部１９ｂも汚れていない容器１９が装着されていると判断して（＃５５）、処理を終える。

なお、ステップ＃５でのサイクル数、および、ステップ＃１０、＃２５、＃４０の判定で基準とする回数は、上記の値に限らず、他の値としてもよい。これらの値は、発光ダイオード６１の発光強度、フォトダイオード６２の受光性能等、光の検出に関係する諸条件を考慮して定めるのが好ましい。

ＣＰＵ６９は、図５に示した処理を、複写機１の起動時に行い、また、シートに画像を形成するごとに行う。したがって、容器１９が不適切な状態での画像の形成を確実に防止することができる。

容器１９の状態を検出する処理を常時行うようにしてもよい。その場合、ステップ＃５で、発光ダイオード６１の発光とフォトダイオード６２による光の検出を１サイクルのみ行わせ、ステップ＃２０、＃３５、＃５０、＃５５の後、ステップ＃５に戻るようにする。さらに、ステップ＃１０、＃２５、＃４０では、各強度の光を連続して検出できなかった回数を判定するようにする。

なお、ＣＰＵ６９としては、トナー回収部１７に専用のものを備えるようにしてもよいし、複写機１の全体を制御するＣＰＵを兼用してもよい。また、ここでは、光を発するために発光ダイオード６１を採用し、光を検出するためにフォトダイオード６２を採用しているが、他の発光素子や受光素子を用いることも可能である。容器１９の材料や形状も任意である。ただし、量産に適する材料を用い、量産に適する単純な形状とするのが好ましい。

本発明の一実施形態の複写機の構成を模式的に示す図。上記複写機のトナー回収部が用いる容器と、容器の状態を検知するための構成を模式的に示す図。上記トナー回収部の発光ダイオードとフォトダイオードを駆動するための回路構成を模式的に示す図。上記トナー回収部の発光ダイオードの発光とフォトダイオードによる光の検出の関係を示す図。上記トナー回収部のＣＰＵが行う容器の状態の判別処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１複写機
１０画像形成部
１１感光体ドラム
１２帯電部
１３潜像形成部
１４現像部
１５転写部
１６定着部
１７トナー回収部
１８除電部
１９トナー収容容器
１９ａ開口
１９ｂ開口近傍部
２０シート供給部
２１シート載置トレイ
３０画像読取部
４０操作表示部
５０シート排出部
５１シート載置ビン
６１発光ダイオード
６２フォトダイオード
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ抵抗
６４ａ、６４ｂ、６４ｃトランジスタ
６５電源線
６６抵抗
６７電源線
６８増幅器
６９ＣＰＵ

Claims

使用済のトナーを、開口を有する着脱可能な容器に、開口を通して収容するトナー回収装置において、
開口近傍部が半透明の容器を用いるとともに、
容器の開口近傍部に向けて光を発する発光部と、
容器の開口近傍部を透過した発光部からの光を検出する検出部と、
発光部の発光を制御し、発光部が発する光の強度を切り替える制御部と、
検出部がどの強度の光を検出したかに基づいて、容器が装着されているか否か、および、容器の開口近傍部までトナーが収容されているか否かを判別する判別部
を備えることを特徴とするトナー回収装置。
判別部が、さらに、開口近傍部までトナーが収容されていない容器の開口近傍部がトナーで汚れているか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載のトナー回収装置。
制御部が、異なる強度での発光を１サイクルとして、発光部に周期的に発光を行わせ、
所定サイクル数の間に検出部がどの強度の光を何回検出したかに基づいて、判別部が、容器の開口近傍部までトナーが収容されているか否か、開口近傍部までトナーが収容されていない容器の開口近傍部がトナーで汚れているか否か、および、容器が装着されているか否かを判別することを特徴とする請求項２に記載のトナー回収装置。
制御部が、３段階の強度での発光を１サイクルとして、発光部に周期的に発光を行わせ、検出部が高強度の光を検出した回数に基づいて、判別部が容器の開口近傍部までトナーが収容されているか否かを判別し、検出部が中強度の光を検出した回数に基づいて、判別部が開口近傍部までトナーが収容されていない容器の開口近傍部がトナーで汚れているか否かを判別し、検出部が低強度の光を検出した回数に基づいて、判別部が容器が装着されているか否かを判別することを特徴とする請求項３に記載のトナー回収装置。
感光体の表面に潜像を形成し、潜像を形成した感光体の表面にトナーを付着させて潜像を現像し、感光体の表面からシートにトナーを転写することにより、シートに画像を形成するとともに、転写後の感光体の表面から残存するトナーを分離する画像形成装置において、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のトナー回収装置を備え、感光体の表面から分離したトナーをトナー回収装置によって容器に収容することを特徴とする画像形成装置。