JP2007148030A - トナー補給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー残量を精度良く検出し、トナー補給時における画像形成部のトナー残量が少なくなりすぎないようにすることにある.
【解決手段】現像器１３に対して外部からトナーを補給するためのカラープリンタ１のトナー補給装置１６であって、第１検出手段２０ａと、第２検出手段と、補正手段２０ｂと、トナー補給部２２とを有する。第１検出手段２０ａは現像器１３内部のトナー量を検出する。第２検出手段は第１検出手段２０ａよりも高い検出精度でかつ第１検出手段２０ａよりも長い間隔の検出タイミングで現像器１３内部のトナー量を検出する。補正手段２０ｂは第２検出手段の検出結果に基づいて第１検出手段２０ａによる検出結果を補正する。トナー補給部２２は補正手段２０ｂによる補正結果に基づいて現像器１３にトナーを補給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー補給装置、特に、外部からトナーを補給する方式の画像形成装置のトナー補給装置に関する。

画像形成装置は、トナー画像を形成する画像形成部や画像形成部で形成されたトナー画像を定着する定着部などを有している。そして、画像形成部内に存在するトナー量が減少すると、画像形成部の外部に設けられたトナー収容部からトナーを補給する方式の画像形成装置が提供されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２０２６０４号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、画像形成を行った画像のドットをカウントしてトナー残量の理論値を検出し、その検出結果に基づいてトナー補給を行うようにしている。このとき、トナー補給後の画像形成部内のトナー量を一定とするために、トナーを補給する量を制御している。しかし、ドットをカウントすることによって検出したトナー残量は、印字の条件（環境条件等）によって実際のトナー残量とずれが生じる場合がある。このために、トナーの補給時における実際の画像形成部のトナー残量が理論値よりも少ない場合がある。トナー補給時における画像形成部のトナー残量が少なすぎると、画像形成部内でトナーが帯電過多になる可能性があり、新たに補給するトナーとの帯電差が大きくなる。この場合には、かぶり等の問題が生じる可能性がある。

本発明の課題は、トナー残量を精度良く検出し、トナー補給時における画像形成部のトナー残量が少なくなりすぎないようにすることにある。

請求項１に係るトナー補給装置は、現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、第１検出手段と、第２検出手段と、補正手段と、補給手段とを有する。第１検出手段は現像器内部のトナー量を検出する。第２検出手段は第１検出手段よりも高い検出精度でかつ第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングで現像器内部のトナー量を検出する。補正手段は第２検出手段の検出結果に基づいて第１検出手段による検出結果を補正する。補給手段は補正手段による補正結果に基づいて現像器にトナーを補給する。

このトナー補給装置では、現像器内のトナー残量が第１検出手段によって所定の間隔で検出される。また、第２検出手段によって、第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングでかつ第１検出手段よりも高精度で現像器内部のトナー残量が検出される。そして、この第２検出手段の検出結果によって、第１検出手段の検出結果が補正される。この補正されたトナー残量に基づいて、トナーが補給される。

ここで、トナー残量の検出精度を高くするためには、頻繁に第２検出手段によってトナー残量を検出すればよい。しかし、一般に精度の高い検出には、そのための時間が必要である。そこで、本請求項に係る発明では、比較的精度の低い第１検出手段によってトナー残量を検出するとともに、この第１検出手段による検出間隔よりも長い間隔でかつ高い精度で第２検出手段によってトナー残量を検出し、第１検出手段による検出結果を補正するようにしている。このため、簡単かつ迅速に精度の高いトナー残量の検出が行え、適切なトナー補給を行うことができる。

請求項２に係るトナー補給装置は、請求項１に記載のトナー補給装置であって、第２検出手段は、現像器内に光を照射する発光部と、現像器内を通過した発光部からの光を受光する受光部とを有し、受光部の受光結果によって現像器内部に存在するトナー量を検出する。

このトナー補給装置では、発光部が現像器外から現像器内に向かって光を照射し、発光部からの光を受光部によって受光する。受光部の受光結果によって現像器内のトナー残量を検出する。

ここでは、実際に現像器内のトナー残量を検出しているためにドットカウントによるトナー残量の検出に比べて精度が高くなる。

請求項３に係るトナー補給装置は、請求項２に記載のトナー補給装置であって、受光部は、発光部からの光を現像器内に配置された反射部に反射された発光部からの光を受光する。

ここでは、発光部及び受光部の配置を変更しやすくなる。

請求項４に係るトナー補給装置は、請求項１から３のいずれかに記載のトナー補給装置であって、第１検出手段は、現像器内部のトナー量を画像形成された画像のドットをカウントすることで検出する。

このトナー補給装置では、第１検出手段は画像形成された画像のドットをカウントし、トナー補給時からの形成された画像のドットカウントを累積することで消費したトナー量を検出する。これにより得られたトナー消費量をトナー補給時のトナー量から差し引くことで、現像器内のトナー残量を検出する。

ここでは、トナー残量の検出を短時間で行うことができる。

請求項５に係るトナー補給装置は、請求項２から４のいずれかに記載のトナー補給装置であって、画像形成装置には回転可能な回転支持枠が設けられており、複数の現像器は回転支持枠に支持されており、第２検出手段は、一組の発行部と受光部とによって、回転支持枠に支持され所定の回転位置に位置する複数の現像器のそれぞれについて内部のトナー量を検出する。

このトナー補給装置では、複数の現像器が回転しながらそれぞれの現像器にトナーを補給する。そして、一組の発光部と受光部によってそれぞれの現像器のトナー残量を検出する。

ここでは、一組の発光部と受光部とによって複数の現像器のトナー残量を検出することができるため安価になる。

請求項６に係るトナー補給装置は、現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、第１検出手段と、第２検出手段と、補正手段と、補給手段とを有する。第１検出手段は現像器内のトナー量の理論値を検出する。第２検出手段は現像器内のトナー量の実測値を検出する。補正手段は第２検出手段の検出結果に基づいて第１検出手段による検出結果を補正する。補給手段は補正手段による補正結果に基づいて現像器にトナーを補給する。

このトナー補給装置では、第１検出手段によってトナー量の理論値を検出し、第２検出手段によってトナー量の実測値を検出する。補正手段は実測値に基づいて理論値を補正する。補正手段によって補正された補正結果に基づいてトナー補給を行う。ここで、理論値は、理論的にトナーが残っている量を示す値である。例えば、画像形成を行った画像のドットを累積することで消費したトナーの量を検出し、トナー補給時に現像器内に存在するトナー量から消費したトナーの量を差し引くことで理論的に得られる値である。また、実測値は、実際にトナー残量を検出することで得られるトナー残量である。例えば、光学式、圧電式、透磁率測定式などのセンサによって実際に現像器内のトナー量を測定することで検出される値である。

ここでは、理論値と実測値との差が大きくなるのを防止でき、適切なトナー補給を行うことができる。

請求項７に係るトナー補給装置は、現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、第１検出手段と、第２検出手段と、補給手段とを有する。第１検出手段は現像器内部のトナー量を検出する。第２検出手段は第１検出手段よりも高い検出精度でかつ第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングで現像器内部のトナー量を検出する。補給手段は第１検出手段の検出結果に基づいて定められたタイミングに、第１検出手段の検出結果と第２検出手段の検出結果とによって定められた量のトナーを現像器に補給する。

このトナー補給装置では、第１検出手段によって現像器内のトナー量を検出し、第１検出手段よりも長いタイミングの検出間隔で第２検出手段が現像器内のトナー量を検出する。補給手段は、第１検出手段の検出結果によって補給タイミングが決められ、第１検出手段と第２検出手段との検出結果からトナー補給量を定めて補給する。具体的には、第２検出手段で検出できる部分は第２検出手段によって検出を行い、第２検出手段によって検出できない部分（例えば、センサが届かない部分）は第１検出手段によって検出する。両方の検出結果を勘案してトナー補給量が定められる。

ここでは、第１検出手段と第２検出手段との検出結果に基づいてトナー補給量が決定されるために、第１検出手段のみによってトナー補給量を定める場合と比較して精度良くトナーを補給できる。

請求項８に係るトナー補給装置は、現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、第１検出手段と、第２検出手段と、補正手段と、補給手段とを有する。第１検出手段は現像器内部のトナー量を検出する。第２検出手段は第１検出手段よりも高い検出精度でかつ第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングで現像器内部のトナー量を検出する。補正手段は第１検出手段の検出結果に基づいて、第２検出手段による検出を行い、第２検出手段の検出結果に基づいて第１検出手段による検出結果を補正する。補給手段は補正手段による補正結果に基づいて現像器にトナーを補給する。

このトナー補給装置では、第１検出手段の検出結果に基づいて第２検出手段によって検出を行い、第２検出手段の検出結果に基づいて第１検出手段の検出結果を補正する。第１検出手段の検出結果に基づいて現像器にトナーを補給する。

ここでは、簡単かつ迅速に精度の高いトナー残量の検出が行え、適切なトナー補給を行うことができる。

本発明は、トナー残量を精度良く検出し、トナー補給時における画像形成部のトナー残量が少なくなりすぎないようにできる。

［構成］
図１は本発明の一実施形態が採用された画像形成装置であるカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータなどに接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。

カラープリンタ１は、画像情報に基づいてトナー画像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を用紙に定着する定着部４と、画像形成部２と定着部４とに用紙を搬送する用紙搬送部５と、用紙搬送部５に給紙する給紙部６と、トナー画像が定着された用紙を排出する排出部７と、画像形成部２にトナーを補給するトナー補給部２２（図２参照）とを有している。

画像形成部２は、トナー画像を形成するための部分であって、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１１と、トナー画像を形成するための４つの現像器１３と、画像情報に基づいて感光体ドラム１１表面を走査露光するレーザユニット１２とを備える。

感光体ドラム１１は、４つの現像器１３に隣接するように設けられ、その回転軸は図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム１１の上部には、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電ローラが設けられている。

４つの現像器１３は、円柱を円周方向に４等分したような形状であって、回転枠２８に支持されて、全体が回転自在となっている。また、現像器１３は内部に現像ローラ１４を有しており、この現像ローラ１４によって感光体ドラム１１にトナーを供給する。４つの現像器１３には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの色のトナーが収納されている。

レーザユニット１２は、レーザ光を感光体ドラム１１に照射するためのものであって、感光体ドラム１１の上方で、かつ４つの現像器１３とは感光体ドラム１１を挟んで逆側に配置されている。

定着部４は、画像形成部２で形成された画像を用紙に定着するための部分であって、加圧ローラと加熱ローラとを有している。

用紙搬送部５は、画像形成部２や定着部４に用紙を搬送するための部分であって、給紙部６から排出部７まで連続している。

給紙部６は、印刷を行うための用紙が収納されている部分であって、給紙カセットや用紙搬送部５に用紙を給紙するためのローラ等を有している。また、給紙部６は、このカラープリンタ１の下側に配置されている。

排出部７は、画像が定着された用紙が用紙搬送部５を通って排出される部分であり、このカラープリンタ１の上面に配置されている。

トナー補給部２２は、現像器１３にトナーを補給するための部分であって、内部に補給用のトナーを収納するトナー収容部１５と、トナー収容部１５のトナーを現像器１３に補給するトナー補給装置１６（図２参照）とを備えている。

トナー収容部１５は、それぞれの色のトナーが収納された箱状のコンテナが４つ並べられて構成されている。

トナー補給装置１６は、図２の制御ブロック図で示すように、画像形成部２等に接続された制御部２０と、現像器１３内のトナー残量を実測する発光部２３及び受光部２４と、制御部２０に接続されたトナー供給装置３とを有する。

制御部２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ等を含むマイクロコンピュータであり、直近のトナー補給時からの画像形成を行った画像のドットを累積して現像器１３内に残留するトナーの残量の理論値を検出する第１検出手段２０ａと、受光部２４の受光量に応じてトナー残量の理論値を補正する補正手段２０ｂとを有する。

発光部２３及び受光部２４（第２検出手段）は、図３に示すように、画像形成部２の近傍に配置されている。ここで、図３は発光部２３と受光部２４の位置を示しており、発光部２３及び受光部２４はカラープリンタ１のフレームに取り付けられ、クリーニング部材２７及び鏡２５はそれぞれの現像器１３の内部に配置されている。なお、図３では発光部２３などの位置を理解しやすいようにカラープリンタ１のフレームと現像器１３は省略して記載している。また、制御部２０のドットカウントによる現像器１３内のトナー残量の検出結果に基づいて決定された検出時期に、以下のような検出動作を行う。すなわち、発光部２３が現像器１３に対して発光し、この光は現像器１３内に配置された発光部側ガイド部材２５ａによって受光部２４側に屈折させられ、受光部側ガイド部材２５ｂに進入する。受光部側ガイド部材２５ｂに進入した光は受光部側ガイド部材２５ｂによって受光部２４に向かうように屈折されて受光部２４で受光される。この受光部２４で受光した受光量に基づいて、制御部２０は現像器１３内のトナー残量を検出する。

図４は受光部２４での信号検出状態を示す図である。ここで、図４のＬは発光部２３の光が受光部２４に達していない状態を示し、Ｈは発光部２３の光が受光部２４に達している状態を示す。従って、Ｌの期間が長いほど現像器１３内のトナー残量が多く、Ｈの期間が長いほど現像器１３内のトナー残量が少ないことになる。このＬの期間とＨの期間との比率によって現像器中のトナー量を検出できる。なお、制御部２０の画像のドットカウントを算出してトナー残量を検出する方法は、線画像やベタ画像などの印字条件や使用環境などによりトナーの帯電性能が変化による現像性の変化により印字の濃度が異なるために理論値からの誤差が生じやすい。このため、発光部２３及び受光部２４によって実際の現像器中のトナー量を検出する方がトナー残量の検出精度が良い。しかしながら、実際の現像器中のトナー量を検出する方法は、後述するように現像器内のトナーをかき混ぜて均一化された状態で検出しないと検出値に誤差が生じるために検出に時間がかかる。例えば、ロータリー現像方式のように、現像位置でのみ現像器が駆動される場合、通常の現像では現像器の駆動時間が短く、実際の現像器中のトナー量を測定することができない（例えば、１分間に１０枚分のカラー画像が形成できる場合には、１枚分のカラー画像の形成には６秒かかる。シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色で現像する場合、現像器の切り替えの時間も必要であるために、現像に使用する時間は１色につき約１秒程度しかなく実際のトナー量を安定して測定できない）。

ここで、現像器１３内には一対のガイド部材２５の汚れをクリーニングするための２つのクリーニング部材２７が対向して配置されている。このクリーニング部材２７は、一定周期で鏡２５をクリーニングするように回転している。クリーニング部材２７の回転に伴って発光部２３が発光した光が一定周期で遮られるので、トナーが全く存在しない状態であってもＬの状態が一定期間存在する。また、このクリーニング部材２７が回転する際に２つのクリーニング部材２７の間に存在するトナーがかき混ぜられる。このためにトナー量がクリーニング部材２７よりも垂直方向上側まで存在している場合であっても発光部の光を透過する。

トナー供給装置３は、現像器１３にトナーを供給するためのものであって、トナーを搬送するためのトナー搬送部と、トナーを供給するためのトナー供給部とを有する。制御部２０によって補正された理論値に基づいて、トナー補給が可能なようにトナー供給部を移動させ、現像器１３内にトナーを供給する。

［動作］
図５に、このカラープリンタ１のトナー補給動作のフローチャートを示す。

このカラープリンタ１では、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて画像形成部２がカラー画像を形成し、用紙搬送部５によって給紙部６から搬送された用紙にそのカラー画像を形成する。カラー画像が形成された用紙は、用紙搬送部５によって定着部４に搬送され、定着部４で用紙にカラー画像が定着される。カラー画像が定着された用紙は、用紙搬送部５によって定着部４から排出部７に搬送される。

画像形成部２によって画像形成動作がなされると、制御部２０は画像形成動作によって画像形成された画像のドットをカウントし、直前のトナー補給時からのドットカウントを累積し、トナー補給時のトナー量からこの累積した値を差し引くことでトナー残量の理論値を検出する（第１検出手段２０ａによる検出）（Ｓ１）。ここで、あらかじめ定められた第２検出手段による検出時期か判断される（Ｓ２）。例えば、印刷枚数２０枚毎や、ドットカウントの累積がＡ４用紙換算で印字率１００％毎に行うようにする。あらかじめ定められた第２検出手段による検出時期の場合（Ｓ２のＹＥＳ）には、受光部２４の受光量によってトナー残量を検出する。すなわち、発光部２３に現像器１３内に光を照射し、受光部２４が現像器１３内の鏡に反射された光を受光し、受光部２４の受光量に応じてトナー残量の実測値を検出する（第２検出手段）（Ｓ３）。その後、この実測値に基づいてトナー残量の理論値を補正する（Ｓ４）（補正手段）。理論値を補正した後及び第２検出手段による検出時期ではないと判断した後（Ｓ２のＮＯ）には、トナー残量の理論値が一定以下かを判断する（Ｓ５）。ここで、トナー残量の理論値があらかじめ定められた一定量よりも多い場合（Ｓ５のＮＯ）には、次の画像形成まで待機し（Ｓ８）、一定量よりも少ない場合（Ｓ５のＹＥＳ）には、トナー補給部２２によって現像器１３内にトナーを補給する（Ｓ６）。トナー補給（Ｓ６）を行った後、理論値をあらかじめ定めた初期値（現像器１３内のトナーが減少していない状態の値）と同じ値にリセットする（Ｓ７）。その後、次の画像形成動作まで待機する（Ｓ８）。

ここでは、定期的にトナー残量の理論値を実測値に基づいて補正するために、理論値と実測値の誤差が少なくなる。このために、トナー残量の検出精度が良くなる。さらに、トナーが少なくなりすぎてからトナーを補給することによるかぶり等の問題が発生するのを防止できる。

［他の実施形態］
上記実施形態は、カラープリンタ１を用いたが本発明はこれに限らず、複写機や複合機であっても良い。また、上記実施形態では、実測値によって定期的に補正された理論値に基づいて補正したが、第１検出手段の検出結果に基づいてトナー補給時期を決定して、第１検出手段と第２検出手段との検出結果に基づいてトナー補給の際に補給するトナー量を定めても良い。具体的には、第２検出手段による検出が可能な場合には第２検出手段で検出した検出結果を参照し、第２検出手段によって検出することが困難な場合には第１検出手段によって検出した検出結果を参照してトナー補給量を定める。この場合、第２検出手段で検出できる部分は実測しているために検出結果と実際との間の誤差が小さいので、第１検出手段でのみ検出した検出結果に基づいてトナー補給量を定める場合よりもトナー補給量が精度良く決定できる。また、上記実施形態では、定期的に理論値を実測値に基づいて補正したが、第１検出手段の検出結果に基づいて第２検出手段による検出を行い、第２検出手段の検出結果に基づいて第１検出手段の補正を行っても良い。

カラープリンタ１の全体図。 制御部等を示すブロック図。 発光部と受光部と鏡を示す図。 トナー残量検出手段による検出の際の受光量を示す図。 トナー供給の際のフローチャート。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 画像形成部
３ トナー供給装置
４ 定着部
５ 用紙搬送部
６ 給紙部
７ 排出部
１６ トナー補給装置
２０ 制御部
２０ａ 第１検出手段
２０ｂ 補正手段
２１ トナー残量検出手段
２２ トナー補給部
２３ 発光部
２４ 受光部

Claims (8)

1. 現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、
   前記現像器内部のトナー量を検出する第１検出手段と、
   前記第１検出手段よりも高い検出精度でかつ前記第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングで前記現像器内部のトナー量を検出する第２検出手段と、
   前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記第１検出手段による検出結果を補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正結果に基づいて前記現像器にトナーを補給する補給手段と、
   を備えたトナー補給装置。
2. 前記第２検出手段は、
   前記現像器内に光を照射する発光部と、
   前記現像器内を通過した前記発光部からの光を受光する受光部とを有し、
   前記受光部の受光結果によって前記現像器内部に存在するトナー量を検出する、
   請求項１に記載のトナー補給装置。
3. 前記現像器内に配置され、前記発行部からの光を反射して前記受光部に導く反射部をさらに備えており、
   前記受光部は、前記発光部からの光を前記現像器内に配置された反射部に反射して受光する、
   請求項２に記載のトナー補給装置。
4. 前記第１検出手段は、前記現像器内部のトナー量を画像のドットをカウントすることによって検出する、請求項１から３のいずれかに記載のトナー補給装置。
5. 前記画像形成装置には回転可能な回転支持枠が設けられており、
   複数の前記現像器は前記回転支持枠に支持されており、
   前記第２検出手段は、一組の前記発光部と前記受光部とによって、前記回転支持枠に支持され所定の回転位置に位置する複数の前記現像器のそれぞれについて内部のトナー量を検出する、
   請求項２から４のいずれかに記載のトナー補給装置。
6. 現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、
   前記現像器内のトナー量の理論値を検出する第１検出手段と、
   前記現像器内のトナー量の実測値を検出する第２検出手段と、
   前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記第１検出手段による検出結果を補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正結果に基づいて前記現像器にトナーを補給する補給手段と、
   を備えたトナー補給装置。
7. 現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、
   前記現像器内部のトナー量を検出する第１検出手段と、
   前記第１検出手段よりも高い検出精度でかつ前記第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングで前記現像器内部のトナー量を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段の検出結果に基づいて定められたタイミングに、前記第１検出手段の検出結果と前記第２検出手段の検出結果とによって定められた量のトナーを前記現像器に補給する補給手段と、
   を備えたトナー補給装置。
8. 現像器に対して外部からトナーを補給するための画像形成装置のトナー補給装置であって、
   前記現像器内部のトナー量を検出する第１検出手段と、
   前記第１検出手段よりも高い検出精度でかつ前記第１検出手段よりも長い間隔の検出タイミングで前記現像器内部のトナー量を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段の検出結果に基づいて前記第２検出手段による検出を行い、前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記第１検出手段による検出結果を補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正結果に基づいて前記現像器にトナーを補給する補給手段と、
   を備えたトナー補給装置。

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