JP2008003333A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、トナー残量の正しい判定を簡素で安価な構成によって実現する。
【解決手段】画像形成装置は、トナーカートリッジ内のトナーを攪拌するためのトナー攪拌機と、トナー攪拌機を動作させるためのモータと、モータロック検出部と、トナー残量判定部とを備える。モータは、印刷開始時に回転を開始して、トナー攪拌機を動作させる。モータロック検出部は、モータの回転速度が規定回転速度に達していない場合に、モータアンロック信号を出力し、モータの回転速度が規定回転速度に達している場合に、モータロック信号を出力する。トナー残量判定部は、モータの回転開始からロック信号が出力されるまでの時間Ｔ、すなわちモータの回転開始からモータの回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間を基に、トナー残量を判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナーカートリッジに貯蔵されたトナーを用いて用紙に画像を印刷する画像形成装置に関するものである。

従来より、トナーカートリッジに貯蔵されたトナーを用いて用紙に画像を印刷する画像形成装置は、トナーカートリッジ内のトナーがなくなるとトナーカートリッジを交換する必要があるため、トナーカートリッジ内のトナー残量を判定するようになっている。このような画像形成装置として、印刷枚数と各印刷毎の印刷濃度をＣＰＵで積算処理し、その積算値からトナーの残量を判定するようにしたものがある。しかしながら、このような構成では、トナーカートリッジが途中で交換されると、トナー残量を正しく判定することができない。

また、トナーカートリッジ側にメモリを設けて、トナーカートリッジ側のメモリに印刷枚数と各印刷毎の印刷濃度の積算値を記憶させ、その積算値からトナーの残量を判定するようにしたものがある。このような構成によれば、印刷枚数と各印刷毎の印刷濃度の積算値がトナーカートリッジのメモリに記憶されるため、トナーカートリッジが途中で交換されたとしても、トナー残量を正しく判定することができる。しかしながら、このような構成では、個々のトナーカートリッジにメモリを設ける必要があるため、コストが高くなる。

そこで、トナーカートリッジ内のトナーを攪拌するトナー攪拌機に加わる機械的負荷を検出して、トナー残量を判定するようにしたものがある（例えば、特許文献１乃至特許文献５参照）。特許文献１及び特許文献５に記載の構成では、トナー攪拌機の回転速度の変化を検出し、トナー攪拌機の回転速度が相対的に速い状態から遅い状態になった時点から、回転速度が相対的に遅い状態から早い状態になった時点までの時間を計測し、この時間を基にトナー残量を判定するようにしている。また、特許文献２及び特許文献４に記載の構成では、トルク検出器によりトナー攪拌機のトルクを検出し、このトルクを基にトナー残量を判定するようにしている。また、特許文献３に記載の構成では、トナー攪拌機を動作させるモータの負荷を、このモータに流れる電流値として計測し、この電流値を基にトナー残量を判定するようにしている。これら特許文献１乃至特許文献５に記載の構成によれば、トナーカートリッジが途中で交換されたとしても、トナー残量を正しく判定することができる。
特開平１１−８４８５０号公報 特開２００４−４６０１１号公報 特開２００４−７０１９７号公報 特開平５−１６５３３０号公報 特開平１１−３８７４４号公報

ところが、上述した特許文献１及び特許文献５に記載の構成においては、トナー攪拌機の回転速度に加え、回転速度が相対的に速い状態から遅い状態に変化したこと、及び回転速度が相対的に遅い状態から速い状態に変化したことを検出する必要があるため、構成が複雑になり、コストが高くなる。また、上述した特許文献２及び特許文献４に記載の構成においては、トルク検出器が必要であり、トルク検出器が高価であるため、コストが高くなる。また、上述した特許文献３に記載の構成においては、モータに流れる電流値を計測するために電流値計測用の抵抗器が必要であり、電流値計測用の抵抗器が高価であるため、コストが高くなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、トナー残量の正しい判定を簡素で安価な構成によって実現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。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、用紙を搬送する搬送手段と、用紙に画像を印刷するためのトナーを貯蔵するトナーカートリッジと、搬送手段により搬送される用紙にトナーカートリッジ内のトナーを用いて画像を印刷するための画像形成手段と、トナーカートリッジ内のトナーを攪拌するための攪拌手段と、トナーカートリッジ内のトナー残量を判定するトナー残量判定手段と、搬送手段及び画像形成手段を動作させるためのモータと、モータの回転速度を検出して、モータの回転速度が規定回転速度以上の場合にモータロック信号を出力するモータロック検出手段と、モータロック検出手段の出力を基に、搬送手段により搬送される用紙の紙詰まりを含む動作異常を検出する動作異常検出手段とを備え、モータの回転により搬送手段及び画像形成手段が動作して用紙に画像を印刷する画像形成装置において、攪拌手段は、モータの回転により搬送手段及び画像形成手段が動作して用紙に画像が印刷されるときに、モータの回転により搬送手段及び画像形成手段と共に動作して、トナーカートリッジ内のトナーを攪拌し、トナー残量判定手段は、モータの回転により用紙に画像が印刷されるとき、モータロック検出手段の出力を基に、モータの回転開始からモータの回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間を計測し、モータ立上り時間が所定時間以下である場合に、トナーカートリッジ内のトナー残量が少ないと判定するものである。

請求項２の発明は、用紙を搬送する搬送手段と、用紙に画像を印刷するためのトナーを貯蔵するトナーカートリッジと、搬送手段により搬送される用紙にトナーカートリッジ内のトナーを用いて画像を印刷するための画像形成手段と、トナーカートリッジ内のトナーを攪拌するための攪拌手段と、トナーカートリッジ内のトナー残量を判定するトナー残量判定手段と、を備えた画像形成装置において、攪拌手段を動作させるためのモータをさらに備え、トナー残量判定手段は、モータの回転開始からモータの回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間を基に、トナーカートリッジ内のトナー残量を判定するものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、トナー残量判定手段は、モータ立上り時間が所定時間以下である場合に、トナーカートリッジ内のトナー残量が少ないと判定するものである。

請求項１の発明によれば、トナー残量が少なくなるにつれて、攪拌手段の機械的負荷が軽減されてモータにかかる機械的負荷も軽減されるため、モータの立上り時間はトナー残量が少なくなるにつれて早くなり、このトナー残量に依存して変化するモータ立上り時間を基にトナー残量が判定される。従って、実際のトナー残量を基にしてトナー残量を判定しているため、トナーカートリッジが途中で交換されたとしても、トナー残量を正しく判定することができる。しかも、モータ立上り時間を基にトナー残量を判定しているため、従来のように回転速度の変化を検出する必要がなく、また、従来のようにトルク検出器や電流値計測用の抵抗器が不要であり、これにより、簡素で安価な構成によってトナー残量を判定することができる。さらに、モータ立上り時間が所定時間以下であるか否かを判断してトナー残量が少ないか否かを判定するようにしたので、トナー残量が少なくなったことを、簡素で容易な構成によって判定することができる。

また、搬送手段、画像形成手段、及び攪拌手段が同じ一つのモータによって動作するため、攪拌手段を動作させるためのモータを別途設ける必要がなく、安価になる。しかも、用紙の紙詰まりを含む動作異常を検出するためにモータロック検出手段から出力される信号を基に、モータ立上り時間を計測してトナー残量を判定しているため、トナー残量を判定するためにモータの回転速度を検出する手段やモータの回転速度が規定回転速度に達したことを検出する手段を別途設ける必要がなく、安価な構成によってトナー残量を判定することができる。

請求項２の発明によれば、トナー残量が少なくなるにつれて、攪拌手段の機械的負荷が軽減されてモータにかかる機械的負荷も軽減されるため、モータの立上り時間はトナー残量が少なくなるにつれて早くなり、このトナー残量に依存して変化するモータ立上り時間を基にトナー残量が判定される。従って、実際のトナー残量を基にしてトナー残量を判定しているため、トナーカートリッジが途中で交換されたとしても、トナー残量を正しく判定することができる。しかも、モータ立上り時間を基にトナー残量を判定しているため、従来のように別途回転速度の変化を検出する必要がなく、また、従来のように専用のトルク検出器や電流値計測用の抵抗器が不要であり、これにより、簡素で安価な構成によってトナー残量を判定することができる。

請求項３の発明によれば、モータ立上り時間が所定時間以下であるか否かを判断することにより、トナー残量が少なくなったことを、簡素で容易な構成によって判定することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、画像形成装置の概略構成を示す。画像形成装置１は、例えばパーソナルコンピュータ等と接続され、パーソナルコンピュータ等から送られる画像データを基に、用紙２に画像を印刷する装置である。

この画像形成装置１は、いわゆるレーザプリンタと呼ばれる装置であり、用紙２を搬送する搬送部３と、用紙２に画像を印刷するためのトナー４を貯蔵するトナーカートリッジ５と、搬送部３により搬送される用紙２にトナーカートリッジ５内のトナー４を用いて画像を印刷する画像形成部６と、トナーカートリッジ５内のトナー４を攪拌するためのトナー攪拌機７と、搬送部３、画像形成部６、及びトナー攪拌機７を動作させるためのモータ８と、画像を印刷するための用紙２が装填される給紙トレイ９と、画像印刷後の用紙２を受け止める排紙トレイ１０等を備える。

搬送部３は、給紙ローラ３１と、搬送ローラ３２〜３５と、排紙ローラ３６等によって構成されており、給紙トレイ９に装填されている用紙２を給紙ローラ３１により取り込み、搬送ローラ３２〜３５により画像形成部６を経由して排紙ローラ３６へと搬送し、排紙ローラ３６により排紙トレイ１０に排紙する。

画像形成部６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、レーザ露光器６３と、現像ブラシ６４と、転写ローラ６５等によって構成されており、以下のようにして、用紙２に画像を印刷する。まず、感光体ドラム６１の表面を帯電器６２により帯電させると共に、レーザ露光器６３により感光体ドラム６１の表面にレーザ光を照射することによって、感光体ドラム６１の表面に潜像を形成する。続いて、トナーカートリッジ５に貯蔵されているトナー４を現像ブラシ６４により感光体ドラム６１の表面に付着させる（トナー４は、潜像が形成されている部分に付着する）ことによって、感光体ドラム６１の表面にトナー像を形成する。そして、搬送部３により搬送されてきた用紙２を転写ローラ６５により感光体ドラム６１の表面に押圧することによって、感光体ドラム６１に形成されているトナー像を用紙２に転写する。画像形成部６は、このようにして用紙２に画像を印刷する。

トナー攪拌機７は、トナーカートリッジ５に一体的に設けられており、トナーカートリッジ５に回転自在に支持されている回転軸７１と、回転軸７１に固定的に支持されている複数の攪拌体７２等により構成されている。複数の攪拌体７２は、トナーカートリッジ５内に配置されており、回転軸７１は、トナーカートリッジ５外に引出されている。このような構成のトナー攪拌機７は、回転軸７１が回転することにより、複数の攪拌体７２が回転軸７１を中心に回転して、トナーカートリッジ５内のトナー４を攪拌するようになっている。

モータ８は、搬送部３、画像形成部６、及びトナー攪拌機７を動作させるための駆動力を発生するものであり、例えば、ＤＣブラシレスモータが用いられる。搬送部３の給紙ローラ３１、搬送ローラ３２〜３５、排紙ローラ３６、画像形成部６の感光体ドラム６１、現像ブラシ６４、転写ローラ６５、及びトナー攪拌機７の回転軸７１は、ギア等から成る駆動機構（不図示）を介して、モータの駆動力によって回転動作するようになっている。つまり、モータ８が回転することにより、搬送部３及び画像形成部６が動作して、用紙２に画像が印刷されるようになっており、また、モータ８の回転により搬送部３及び画像形成部６が動作して用紙２に画像が印刷されるときに、モータ８の回転によりトナー攪拌機７が搬送部３及び画像形成部６と共に動作して、トナーカートリッジ５内のトナー４が攪拌されるようになっている。

このような構成の画像形成装置１は、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量が少なくなるにつれて、トナー攪拌機７の機械的負荷が軽減されて、モータ８にかかる機械的負荷も軽減される。従って、モータ８が回転を開始してからモータ８の回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間は、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量に依存して変化し、トナー４の残量が少なくなるにつれて早くなる。画像形成装置１は、このモータ立上り時間を基に、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量を判定するようになっている。

図２は、画像形成装置１の電気的ブロック構成を示す。画像形成装置１は、上述の構成に加え、画像形成装置１を制御するためのＣＰＵ等からなる制御部１１と、モータ駆動回路１２と、モータロック検出部１３と、ＬＥＤランプ１４と、液晶パネル１５と、メモリ１６と、通信部１７とを備える。

モータ駆動回路１２は、制御部１１による制御のもと、モータ８をＰＷＭ駆動することによりモータ８を回転させる。モータロック検出部１３は、モータ８の回転速度を検出し、モータ８がロックしていない（モータ８の回転速度が規定回転速度に達していない）場合に、モータアンロック信号を出力し、モータ８がロックしている（モータ８の回転速度が規定回転速度に達している）場合に、モータロック信号を出力する。モータ８の回転速度の検出には、例えばホール素子を利用した回転センサが用いられる。モータロック検出部１３から出力されたモータアンロック信号、モータロック信号は、制御部１１に入力される。

ＬＥＤランプ１４は、制御部１１による制御のもと、画像形成装置１の動作状態やトナーカートリッジ５内のトナー残量に応じた点灯動作を行う。液晶パネル１５は、制御部１１による制御のもと、画像形成装置１の動作状態やトナーカートリッジ５内のトナー残量に関するメッセージ等を表示する。メモリ１６は、モータ８のモータ立上り時間（モータ８の回転開始からモータ８の回転速度が規定回転速度に達するまでの時間）とトナーカートリッジ５内のトナー残量との対応関係を示すデータ等を記憶している。通信部１７は、パーソナルコンピュータ等との間で印刷命令を含む各種信号の送受信を行う。

制御部１１は、パーソナルコンピュータ２からの印刷命令を受けて、用紙２に画像を印刷する印刷動作を制御し、用紙２に画像を印刷するために、画像形成部６の帯電器６２及びレーザ露光器６３を動作させると共に、モータ駆動回路１２によりモータ８を回転（すなわち搬送部３、画像形成部６の感光体ドラム６１、現像ブラシ６４、転写ローラ６５、及びトナー攪拌機７を動作）させる。このとき、制御部１１は、モータロック検出部１３から出力されるアンロック信号、ロック信号を基に、モータ８の回転速度が一定の規定回転速度となるように、モータ駆動回路１２によるモータ８の駆動を制御する。

また、制御部１１は、画像形成装置１の動作異常を検出する動作異常検出部１８と、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量を判定するトナー残量判定部１９とを有している。動作異常検出部１８は、モータロック検出部１３の出力を基に、搬送部３により搬送される用紙２の紙詰まり等の画像形成装置１の動作異常を検出する。トナー残量判定部１９は、モータロック検出部１３の出力を基に、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量を判定する。

さらに、制御部１１は、動作異常検出部１８により画像形成装置１の動作異常を検出した場合に、ＬＥＤランプ１４を点滅させると共に、液晶パネル１５に動作異常の内容を示すメッセージを表示することにより、動作異常が発生した旨を報知する。また、制御部１１は、トナー残量判定部１９によりトナーカートリッジ５内のトナー４の残量が少なくなった（トナーカートリッジ５を交換する時期が近くなった）と判定した場合に、ＬＥＤランプ１４を点灯させると共に、液晶パネル１５にトナーカートリッジ５を交換する時期が近いことを示すメッセージを表示することにより、トナー４の残量が少なくなった旨を報知する。

図３は、上記画像形成装置１の印刷開始時におけるモータロック検出部１３の出力信号を示す。モータロック検出部１３は、上述のように、モータ８の回転速度が規定回転速度に達していない場合に、モータアンロック信号を出力し、モータ８の回転速度が規定回転速度に達している場合に、モータロック信号を出力する。モータ８は、回転開始時には回転速度が遅く、その後、回転速度が上昇してゆき、やがて規定回転速度に達する。

従って、モータロック検出部１３は、図３に示すように、モータ８の回転開始からモータ８の回転速度が規定回転速度に達するまでの間は、モータアンロック信号を出力し、そして、モータ８の回転速度が規定回転速度に達すると、モータロック信号を出力する。このとき、モータ８の回転開始からモータロック検出部１３がモータロック信号を出力するまでの時間Ｔは、モータ８の回転開始からモータ８の回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間に該当する。

上述のように、モータ８は印刷を開始するときに回転を開始し、これにより、搬送部３及び画像形成部６が動作して用紙２に画像が印刷されると共に、トナー攪拌機７が動作してトナーカートリッジ５内のトナー４が攪拌される。そして、上述のように、トナーカートリッジ５内のトナー残量が少なくなるにつれて、モータ８にかかる機械的負荷が軽減され、モータ８のモータ立上り時間が早くなる。また、搬送部３による用紙２の搬送中に用紙２が紙詰まりを起こすと、モータ８の回転速度が低下して、モータアンロック信号が出力される。

動作異常検出部１８は、モータロック検出部１３の出力を基に、モータ８の回転速度が規定回転速度に達しているか否かを監視する。そして、動作異常検出部１８は、モータ８が回転を開始してモータ８の回転速度が規定回転速度に達した後（モータ８が立上った後）、モータ８の回転速度が低下した場合に、用紙２の紙詰まりによる動作異常が発生したと判断する。

トナー残量判定部１９は、モータロック検出部１３の出力信号（モータアンロック信号、モータロック信号）を基に、モータ８の回転開始からモータロック信号が出力されるまでの時間Ｔ、すなわちモータ立上り時間を計測する。そして、トナー残量判定部１９は、この計測したモータ立上り時間、及びメモリ１６に記憶しているモータ立上り時間とトナー残量との対応関係を示すデータを基に、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量を判定し、計測したモータ立上り時間が所定時間以下である場合に、トナーカートリッジ５内のトナー４の残量が少ない（トナーカートリッジ５を交換する時期が近い）と判定する。トナー残量判定部１９は、印刷を開始する都度、このようなトナー残量の判定を行う。

このような構成の画像形成装置１によれば、トナーカートリッジ５内のトナー残量に依存して変化するモータ８のモータ立上り時間を基に、トナーカートリッジ５内のトナー残量が判定される。従って、実際のトナー残量を基にしてトナー残量を判定しているため、トナーカートリッジ５が途中で交換されたとしても、トナー残量を正しく判定することができる。しかも、モータ８のモータ立上り時間を基にトナー残量を判定しているため、簡素で安価な構成によってトナー残量を判定することができる。さらに、モータ立上り時間が所定時間以下であるか否かを判断してトナー残量が少ないか否かを判定するようにしたので、トナー残量が少なくなったことを、簡素で容易な構成によって判定することができる。

また、搬送部３、画像形成部６、及びトナー攪拌機７が同じ一つのモータ８によって動作するため、トナー攪拌機７を動作させるために別のモータを設ける必要がなく、安価になる。しかも、画像形成装置１の動作異常を検出するためにモータロック検出部１３から出力される信号を基に、モータ立上り時間を計測してトナー残量を判定しているため、トナー残量を判定するためにモータ８の回転速度を検出する手段やモータ８の回転速度が規定回転速度に達したことを検出する手段を別途設ける必要がなく、安価な構成によってトナー残量を判定することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、モータロック検出部１３とは別に、モータ８の回転速度を検出する手段やモータ８の回転速度が規定回転速度に達したことを検出する手段を設けて、これらの手段の検出出力を基にモータ８のモータ立上り時間を計測してトナー残量を判定するようにしてもよい。また、搬送部３、画像形成部６、及びトナー攪拌機７を１つのモータ８によって動作させる構成に代えて、搬送部３及び画像形成部６とトナー攪拌機７とを別々のモータによって動作させるようにしてもよい。この場合、トナー攪拌機７を動作させるためのモータの回転速度が規定回転速度に達したことを検出する手段を設けて、この手段の検出出力を基にトナー攪拌機７を動作させるためのモータのモータ立上り時間を計測すればよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の側断面図。 同画像形成装置の電気的ブロック構成図。 同画像形成装置の印刷開始時におけるモータロック検出部の出力信号を示す図。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 用紙
３ 搬送部
４ トナー
５ トナーカートリッジ
６ 画像形成部
７ トナー攪拌機
８ モータ
９ 給紙トレイ
１０ 排紙トレイ
１１ 制御部
１２ モータ駆動回路
１３ モータロック検出部
１４ ＬＥＤランプ
１５ 液晶パネル
１６ メモリ
１７ 通信部
１８ 動作異常検出部
１９ トナー残量判定部
３１ 給紙ローラ
３２〜３５ 搬送ローラ
３６ 排紙ローラ
６１ 感光体ドラム
６２ 帯電器
６３ レーザ露光器
６４ 現像ブラシ
６５ 転写ローラ
７１ 回転軸
７２ 攪拌体

Claims (3)

1. 用紙を搬送する搬送手段と、用紙に画像を印刷するためのトナーを貯蔵するトナーカートリッジと、前記搬送手段により搬送される用紙に前記トナーカートリッジ内のトナーを用いて画像を印刷するための画像形成手段と、前記トナーカートリッジ内のトナーを攪拌するための攪拌手段と、前記トナーカートリッジ内のトナー残量を判定するトナー残量判定手段と、前記搬送手段及び画像形成手段を動作させるためのモータと、前記モータの回転速度を検出して、前記モータの回転速度が規定回転速度以上の場合にモータロック信号を出力するモータロック検出手段と、前記モータロック検出手段の出力を基に、前記搬送手段により搬送される用紙の紙詰まりを含む動作異常を検出する動作異常検出手段とを備え、前記モータの回転により前記搬送手段及び画像形成手段が動作して用紙に画像を印刷する画像形成装置において、
   前記攪拌手段は、前記モータの回転により前記搬送手段及び画像形成手段が動作して用紙に画像が印刷されるときに、前記モータの回転により前記搬送手段及び画像形成手段と共に動作して、前記トナーカートリッジ内のトナーを攪拌し、
   前記トナー残量判定手段は、前記モータの回転により用紙に画像が印刷されるとき、前記モータロック検出手段の出力を基に、前記モータの回転開始から前記モータの回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間を計測し、モータ立上り時間が所定時間以下である場合に、前記トナーカートリッジ内のトナー残量が少ないと判定することを特徴とする画像形成装置。
2. 用紙を搬送する搬送手段と、用紙に画像を印刷するためのトナーを貯蔵するトナーカートリッジと、前記搬送手段により搬送される用紙に前記トナーカートリッジ内のトナーを用いて画像を印刷するための画像形成手段と、前記トナーカートリッジ内のトナーを攪拌するための攪拌手段と、前記トナーカートリッジ内のトナー残量を判定するトナー残量判定手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記攪拌手段を動作させるためのモータをさらに備え、
   前記トナー残量判定手段は、前記モータの回転開始から前記モータの回転速度が規定回転速度に達するまでのモータ立上り時間を基に、前記トナーカートリッジ内のトナー残量を判定することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記トナー残量判定手段は、モータ立上り時間が所定時間以下である場合に、前記トナーカートリッジ内のトナー残量が少ないと判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
   
   

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