JP2009151180A

JP2009151180A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2009151180A
Application number: JP2007330273A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukushi; 研司福士
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: JP5495488B2

Abstract

【課題】トナー容器が交換された際に、トナー容器の装着不良が生じた場合は、動作を停止することなく、ユーザへトナー容器の再装着を促すことで、ダウンタイムを低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、着脱可能に装着されるトナーボトル１と、トナーボトル１を回転駆動する駆動モータ１０１と、駆動モータ１０１の駆動状態を検出する電流検出回路１５０と、トナーボトル１が装着されたことを検出する磁気センサ１６１とを備える。ＣＰＵ１５２は、電流検出回路１５０および磁気センサ１６１の検出結果に基づいて、トナーボトル１の装着不良を判断し、トナーボトル１の装着不良を判断した場合に、トナーボトル１の再度の装着を促す指示を表示部に表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、着脱可能に装着されるトナー容器を備える複写機等の画像形成装置に関する。

複写機などの画像形成装置では、現像剤として粉末状のトナーが使用されている。トナーは、画像形成装置内に設けられたトナー収納装置に収納され、画像形成装置の印字動作によってトナーが消費されるとトナー収納容器からトナーの供給が行われる。

トナー収納容器のトナーが少なくなった場合には、画像形成装置の動作を停止しないでトナー収納容器へのトナー補給を行う必要がある。そこで、トナーボトルからトナー収納容器へトナー補給する方法が提案されている（特許文献１）。

この提案では、トナーボトルを画像形成装置内に設けられた保持部材上に置き、保持部材をスライド移動させることによって、トナーボトルと回転駆動部とが接合される。そして、回転駆動部がトナーボトルを回転駆動させることによって、トナーボトルの開口部からトナー収納容器へトナーが補給される。

図８〜図１０を参照して、トナーボトルによるトナーの補給動作を説明する。

図８は、トナーボトル１を画像形成装置１００に装着する状態を示している。図８の状態では、トナーボトル１は画像形成装置１００に固定されていないため、ユーザはトナーボトル１の画像形成装置１００からの着脱を行うことが可能である。

トナーボトル１の先端には、トナーを排出する開口部１ａが設けてあり、開口部１ａは、その先端開口が封止部材２により封止された状態にある。駆動部２０は、駆動モータ１０１により回転駆動される。

図９は、保持部材６００の図８の矢印ａ方向への移動により、トナーボトル１の装着が進み、封止部材２の先端部に設けた係止突起３が画像形成装置１００側の駆動部２０の係止穴に係止された状態を示している。

図１０は、封止部材２の係止突起３が駆動部２０に係止した後、保持部材６００が図の矢印ｂ方向に後退することでトナーボトル１も後退した状態を示す図である。この状態では、保持部材６００は画像形成装置１００側に固定されているので、封止部材２が相対的にトナーボトル１から離れて開口部１ａが開き、トナーの補給が可能となる。

この状態で駆動モータ１０１を駆動すると、その回転駆動力は駆動部２０から封止部材２の係止突起３へと伝達され、更に封止部材２から駆動軸１ｂへと伝達されることでトナーボトル１が回転してトナーが排出される。

一方、トナーボトル設置時の回転動作や直線動作を磁気リードスイッチ、フォトインタラプタ、マイクロスイッチ等で検知することでよりトナーボトルが交換されたことを検出する方法が提案されている（特許文献２）。
特開２００３−３４５１１２号公報特開平０６−０６７５３２号公報

しかし、上記特許文献１では、トナーボトル１を設置する場合に、ユーザがトナーボトル１を置く位置がずれたり、斜めに置くことがある。この場合、トナーボトル１の封止部材２と駆動部２０との接合位置がずれ、駆動モータ１０１が負荷重になったり、ロックし停止してしまうことがある。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、トナーボトル１を載置する支持台３００と画像形成装置１００の操作表示部８０との関係を示している。図１１（ａ）はトナーボトル１が装着されていない状態を示す図であり、図１１（ｂ）は支持台３００にトナーボトル１が装着されている状態を示す図である。

操作表示部８０の直下には、トナーボトル１の設置スペースが設けられている。トナーボトル１は支持台３００へ載置されるが、操作性を高める為に支持台３００と操作表示部８０と間には大きなスペースを設けている。

そのため、トナーボトル１が支持台３００へ傾いた状態で載置される可能性があり、この状態で接合レバー３１を回してトナーボトル１の封止部材２と駆動部２０との接合を行うと、封止部材２と駆動部２０との接合位置がずれてしまうことになる。

図１２に、トナーボトル１が傾いて支持台３００に載置された場合のトナーボトル１の封止部材２と駆動部２０との接合部の状態を示す。この場合、ユーザは、トナーボトル１の設置は完了したと判断し、不図示のカバー等を閉めることで、トナーボトル１の交換を完了してしまう。

しかし、トナーボトル１は駆動軸１ｂが傾いているため、駆動モータ１０１への負荷が大きくなり、攪拌棒が回転できなくなってトナー補給動作ができなくなる。また、駆動モータ１０１への負荷が大きくなるため、モータ電流値が上昇し、過電流回路が作用する等でサービスマンコールを表示し、ダウンタイムが増加してしまう。

一方、上記特許文献２では、画像形成装置に設けられた部材がトナーボトルを装着するときに所定の距離だけ移動することによってトナーボトルの交換を検知する為、実際にトナーボトルが回転できているかは判断することができない。

また、トナーボトルの交換によってトナーボトルの履歴をクリアする為、トナーボトルの装着不良ではなく、モータ故障やトナー詰まりによってトナー補給できていない場合は、トナー交換の表示が出てしまう可能性がある。

そこで、本発明は、トナー容器が交換された際に、トナー容器の装着不良が生じた場合は、動作を停止することなく、ユーザへトナー容器の再装着を促すことで、ダウンタイムを低減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、着脱可能に装着されるトナー容器と、該トナー容器を駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動状態を検出する第１の検出手段と、前記トナー容器が装着されたことを検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記トナー容器の装着不良を判断する判断手段と、該判断手段により前記トナー容器の装着不良が判断された場合に、該トナー容器の再度の装着を促す指示を表示部に表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、トナー容器が交換された際に、トナー容器の装着不良が生じた場合は、画像形成装置の動作を停止することなく、ユーザへトナー容器の再装着を促すことができるので、画像形成装置のダウンタイムを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の一例である画像形成装置を説明するための概略断面図である。なお、既に図８〜図１２で説明した従来のトナーボトル補給機構と重複又は相当する部分については各図に同一符号を付して説明する。

本実施形態の画像形成装置は、図１に示すように、着脱可能なトナーボトル（トナー容器）１を備えている。トナーボトル１は、水平に配置されており、駆動モータ１０１により回転駆動することでトナー（現像剤）が排出され、排出されたトナーは、トナー収納容器であるホッパー２４に一旦収容される。

その後、ホッパー２４内に配置されたスクリュー部材２７を回転させることでホッパー２４からトナーが現像器１１へ送り出される。現像器１１に送り出されたトナーは、画像形成部７にて像担持体としての感光体ドラム６にトナー像として形成される。

一方、給送手段５から給送されたシートＳは、画像形成部７において形成された前記トナー像が転写されると共に、定着器８を通って前記トナー像が定着され、排出トレイ９に排出されたり、両面ユニット１０２へ搬送されたりする。

トナーボトル１からホッパー２４へトナーを補給する機構は、既に図８〜図１２で説明したように、駆動モータ（駆動手段）１０１の回転駆動力が駆動部２０から封止部材２へ伝達され、さらに封止部材２から駆動軸１ｂへと伝達される。

駆動軸１ｂが回転することでトナーボトル１が駆動軸１ｂと一体に回転する。封止部材２はトナーボトル１の開口部１ａを封止すると共に、駆動モータ１０１の回転駆動力をトナーボトル１に伝達させる機能を有している。

このように封止部材２を介してトナーボトル１が回転することで、トナーボトル１内のトナーが開口部１ａから順次排出され、ホッパー２４に設けられたスクリュー部材２７によって現像器１１へ搬送される。

次に、図２を参照して、トナーボトル１が交換されたことを検知する検知機構について説明する。図２は、接合レバー３１が取り付けられた回転部材の断面図である。

回転部材は、支持台３００と駆動部２０との間に配置され、固定部１６６、接合レバー３１が取り付けられた可動部１６４及び摺動部１６２を備える。

固定部１６６の開口部１６５には、トナーボトル１の開口部２側の端部が挿通される。固定部１６６の端部には、磁気センサ（第２の検出手段）１６１が取り付けられており、摺動部１６２上には磁石１（第２の検出手段）６０が取り付けられている。

摺動部１６２は、接合レバー３１をトナーボトル１が外れる方向(矢印Ａ方向)に回すと爪１６３が可動部１６４に干渉することによって可動部１６４に連動し、トナーボトル１が装着される方向（矢印Ｂ方向）に回しても連動しない。

また、摺動部１６２は、トナーボトル１が装着方向に回転すると回転方向（矢印Ｂ方向）に動き、磁気センサ１６１が磁石１６０と対向して、磁気センサ１６１が磁石１６０を検知する。

その為、トナーボトル１を交換した場合には、接合レバー３１を動かすことによって磁石１６０は磁気センサ１６１から離れる為、磁気センサ１６１は磁石１６０を検知していない。

従って、画像形成装置の電源がＯＦＦされたときにユーザがトナーボトル１を交換した場合でも画像形成装置の起動時に磁気センサ１６１の信号を基にトナーボトル１が交換されたことを確実に検知することが可能である。なお、トナーボトル１が交換されたことを検知する手段は、本実施形態では、磁気センサを例示したが、他の検知手段でも構わない。

次に、図３を参照して、本実施形態の画像形成装置の制御システムについて説明する。

図３において、トナーボトル１を回転駆動する駆動モータ１０１と該駆動モータ１０１の電源１５１との間には、駆動モータ１０１の電流値をモニタして駆動モータ１０１の駆動状態を検出する電流検出回路（第１の検出手段）１５０が配置されている。電流検出回路１５０は、検出信号をＣＰＵ１５２へ出力する。なお、電流検出回路１５０は、ホール素子を用いた磁気型センサでも所定の抵抗に流れ込む電流を検知する電流検知抵抗型検出回路でも構わない。

ＣＰＵ１５２は、電流検出回路１５０が出力した駆動モータ１０１の電流信号（検出結果）と磁気センサ１６１からのトナーボトル１が交換されたか否かの信号（検出結果）とに基づいて、駆動回路１５３に対して制御信号を出力する。また、ＣＰＵ１５２は、現像器１１やホッパー２４内のトナー残量検知センサ（不図示）からの信号によっても駆動モータ１０１を駆動するか否かを決定し、駆動回路１５３へ制御信号を出力する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、電流検出回路１５０で得られる電流波形を示すグラフ図である。なお、ここでは、駆動モータ１０１がブラシモータである場合を説明するが、特にブラシモータに限らなくてもよい。

図４において、駆動モータ１０１の駆動時間をＴｏｎとしており、これはトナーボトル１を１回転以上回転させる時間に相当している。

図４（ａ）は、トナーボトル１が正常に回転しているときの電流波形であり、図４（ａ）では、駆動モータ１０１の駆動直後のＴｓｔａｒｔ間は起動時の突入電流が流れ、ブラシモータでは約１００ｍｓ程度である。このときの突入電流はＩ１となり、その後、定常回転を行うと、Ｉ０（＜Ｉ１）の電流値となる。突入電流は、駆動モータ１０１の起動時には必ず出る為、突入電流だけでは負荷重が発生しているか否かは判断できない。一方、駆動モータ１０１の定常回転時は、負荷トルクの影響を受ける為、電流値によって負荷が重くなっているか否かが判断できる。

図４（ｂ）は、トナーボトル１の封止部材２と駆動部２０との接合位置がずれて駆動モータ１０１が負荷重になり、モータ軸がほぼロック状態となって駆動モータ１０１が動作不可能なときの電流波形である。

図４（ｂ）では、駆動モータ１０１の起動後にモータ軸がロックすると、駆動モータ１０１が回転できない為、ほぼ抵抗負荷と同様に拘束電流Ｉ２が流れる。拘束電流Ｉ２は、ほとんどの場合、突入電流Ｉ１よりも大きくなる。また、モータ軸がロックし続けると拘束電流Ｉ２が流れ続け、駆動モータ１０１の駆動をＯＦＦしないとモータ自体の昇温に至る。

図４（ｃ）は、駆動モータ１０１が駆動し始めて初期は図４（ａ）のように正常に回転しているが、１回転し終わる前に、機構部品の干渉などによって回転できなくなったり、負荷が重くなったりしている場合の電流波形である。

図４（ｃ）では、ブラシモータは負荷の重くなると回転数が低下し、電流値が上昇する特性をもっている為、負荷重になることでそれに応じた電流変化が見られる。このときの電流値Ｉ３は、負荷重である場合は、Ｉ０＜Ｉ３＜Ｉ２であるが、完全にモータ軸がロックしていると、図４（ｂ）と同等のＩ３＝Ｉ２の電流値が流れることになる。

次に、図５を参照して、駆動モータ１０１の電流値を基にＣＰＵ１５２がモータの負荷が異常か否かを判定する方法を示す。

図５において、駆動モータ１０１の起動からＴｓｔａｒｔ間は、前述したように、突入電流が流れる為、その値から負荷重になっているか否かは判断できない。従って、ＣＰＵ１５２では、Ｔｓｔａｒｔ間だけプログラムでマスクをかけて電流異常を検知しないようにし、その後のＴｏｎ−Ｔｓｔａｒｔ間で電流異常を検知する。

駆動モータ１０１の正常な電流値Ｉ０は、トナーボトル１内のトナー量や駆動機構の寸法公差にも影響する為、一律に決定されるものではない。そこで、正常な電流値範囲をＩｍｉｎ〜Ｉｍａｘという間に経験的に決定し、ＣＰＵ１５２は、Ｔｏｎ−Ｔｓｔａｒｔ間の電流値を監視する。

ここで、ＣＰＵ１５２は、異常電流が所定時間超えて流れることで電流値が異常である判断する。

図６を参照して説明すると、図６は、駆動モータ１０１の負荷が変動し、電流値がＩｍａｘを複数回超えるような場合である。Ｔ２およびＴ４は、電流値がＩｍａｘを超えている期間である。

この場合、ＣＰＵ１５２は、Ｉｍａｘを超える期間の積算時間が所定の電流異常検出時間Ｔｌｉｍｉｔを超えるか否かによって電流異常か否かを判断する。つまり、ＣＰＵ１５２は、Ｔ２＋Ｔ４＞Ｔｌｉｍｉｔであれば電流異常と判断することになる。

図５（ａ）は、駆動モータ１０１が正常回転時の電流波形であり、Ｉｍｉｎ〜Ｉｍａｘ間である為に負荷重と判断されない。

図５（ｂ）は、図４（ｃ）と同様に、初期は駆動モータ１０１が正常回転しており、途中から負荷重になったときの電流波形である。図５（ｂ）では、初期はＩｍｉｎ〜Ｉｍａｘ間の間にあるが、途中からＴｏｖｅｒ間だけＩｍａｘを超える範囲になっている。従って、ＣＰＵ１５２は、Ｔｏｖｅｒ＞Ｔｌｉｍｉｔであれば、電流異常と判断することになる。

次に、図７を参照して、本実施形態の画像形成装置の動作例について説明する。なお、図７での各処理は、ＲＯＭやハードディスク等の記憶手段に記憶された制御プログラムがＲＡＭにロードされて、ＣＰＵ（判断手段、表示制御手段）１５２により実行される。

まず、ＣＰＵ１５２は、磁気センサ１６１の信号を基にトナーボトル１が交換されたか否かを判断し（ステップＳ１）、交換されていないと判断した場合は、ステップＳ６に進み、トナーボトル１が交換されたと判断した場合には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ＣＰＵ１５２は、ボトル交換フラグを１にセットし、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、ＣＰＵ１５２は、駆動回路１５３を制御して駆動モータ１０１を回転駆動することでトナーボトル１を回転させ、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＣＰＵ１５２は、上述したように電流検出回路１５０により検出された電流波形を基に駆動モータ１０１の１回転分の時間中に電流異常があったか否かを判断する。そして、ＣＰＵ１５２は、電流異常がないと判断した場合は、ステップＳ５に進み、電流異常と判断した場合は、ステップＳ９に進む。

ステップＳ５では、ＣＰＵ１５２は、ステップＳ２でセットされたボトル交換フラグを０に書き換えるとともに、電流異常を検出した回数をカウントするカウント値を０に設定する。

次に、ＣＰＵ１５２は、トナーボトル１を回転したとき（ステップＳ６）に過電流を検知したか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、ＣＰＵ１５２は、過電流を検知した場合は、操作表示部８０にサービスマン通知をユーザに指示するなどのエラー表示をさせるとともに、画像形成装置の動作を停止させる（ステップＳ１２）。

また、ＣＰＵ１５２は、過電流を検知しない場合は、通常のシーケンスに移行する（ステップＳ８）。なお、ＣＰＵ１５２は、ステップＳ１でボトル交換を検知する前において、トナーボトル１の回転時に過電流検知された場合にも、操作表示部８０に対してステップＳ１２のサービスマン通知を行う。

一方、ステップＳ４において、駆動モータ１０１の１回転分の時間中に電流異常を判断した場合は、ＣＰＵ１５２は、ボトル交換フラグを一度０に書き換え、電流異常を検出した回数をカウントするカウント値を１カウントアップする（ステップＳ９）。ここで用いられるカウント値は、トナーボトル１の装着不良が連続して発生した回数である。従って、トナーボトル１の装着不良が所定の回数連続するとトナーボトル１の装着方法ではなく、駆動モータ１０１の故障やトナー詰まりといった問題があると判断し、サービスマンコールへ変更する必要がある。

そこで、ステップＳ１０では、ＣＰＵ１５２は、カウント値が所定回数Ｎになっているか否かを判断する。そして、ＣＰＵ１５２は、カウント値が所定回数Ｎに達していなければ、操作表示部８０に「再度ボトルセットしてください」等のユーザに対してトナーボトル１を再設置させるように促すメッセージを表示する処理を行う（ステップＳ１１）。

一方、ステップＳ１０において、ＣＰＵ１５２は、カウント値が所定回数Ｎに達した場合は、駆動モータ１０１の故障やトナー詰まりと判断する。そして、ＣＰＵ１５２は、操作表示部８０にサービスマン通知をユーザに指示するなどのエラー表示をさせるとともに、画像形成装置の動作を停止させる処理を行う（ステップＳ１２）。

以上説明したように、本実施形態では、トナーボトル１が交換された際に、トナーボトル１の設置不良が生じた場合は、画像形成装置の動作を停止することなく、ユーザへトナーボトル１の再設置を促すため、画像形成装置のダウンタイムを低減することができる。

また、トナーボトル１を回転駆動する駆動モータ１０１の検出電流値を基にトナーボトル１の装着不良を判断するので、安価な方法でトナーボトル１の封止部材２と駆動部２０との接合不良を検出することができる。

更に、トナーボトル１の設置を所定の回数繰り返した場合は、駆動モータ１０１の故障やトナー詰まりといった別要因であるとしてサービスマン通知を表示することで、トナーボトル１の繰り返し設置動作による装置へのダメージを減らすことが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の実施の形態の一例である画像形成装置を説明するための概略断面図である。接合レバーが取り付けられた回転部材の断面図である。本実施形態の画像形成装置の制御システムについて説明するためのブロック図である。電流検出回路で得られる電流波形を示すグラフ図である。駆動モータの電流値を基にＣＰＵがモータの負荷が異常か否かを判定する方法を説明するためのグラフ図である。駆動モータの負荷が変動し、電流値がＩｍａｘを複数回超えるような場合を説明するためのグラフ図である。本実施形態の画像形成装置の動作例について説明するためのフローチャート図である。従来例において、トナーボトルを画像形成装置に装着する状態を示す断面図である。従来例において、封止部材の先端部に設けた係止突起が画像形成装置側の駆動部の係止穴に係止された状態を示す断面図である。従来例において、トナーボトルが後退した状態を示す断面図である。従来例において、（ａ）はトナーボトルが装着されていない状態を示す斜視図であり、（ｂ）は支持台にトナーボトルが装着されている状態を示す斜視図である。従来例において、トナーボトルが傾いて支持台に載置された場合のトナーボトルの封止部材と駆動部との接合部の状態を示す断面図である。

符号の説明

１トナーボトル
１ａ開口部
１ｂ駆動軸
２封止部材
３係止突起
５給送手段
７画像形成部
８定着器
９排紙トレイ
２０駆動部
２４ホッパー
２７スクリュー部材
３１接合レバー
８０操作表示部
１０１駆動モータ
１５０電流検出回路
１５２ＣＰＵ
１５３駆動回路
１６１磁気センサ

Claims

着脱可能に装着されるトナー容器と、
該トナー容器を駆動する駆動手段と、
該駆動手段の駆動状態を検出する第１の検出手段と、
前記トナー容器が装着されたことを検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段および前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、前記トナー容器の装着不良を判断する判断手段と、
該判断手段により前記トナー容器の装着不良が判断された場合に、該トナー容器の再度の装着を促す指示を表示部に表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記第１の検出手段は、前記トナー容器が装着された状態での前記駆動手段の電流値を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記トナー容器は、前記駆動手段によって回転駆動され、前記第１の検出手段は、該駆動手段の少なくとも１回転分の時間の電流値を検出する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記判断手段により所定の回数連続して前記トナー容器の装着不良が検出された場合に、前記表示制御手段は、前記表示部にエラーを表示する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。