JP2012003034A

JP2012003034A - 画像形成装置

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Publication number: JP2012003034A
Application number: JP2010137890A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Itagaki; 裕介板垣
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-17
Also published as: JP4997320B2; US20110311247A1; US8620168B2; CN102289183A; CN102289183B

Abstract

【課題】廃トナー容器の適切な交換時期を検出することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置５０は、重量検知センサ１２、およびＣＰＵ４０（通知制御手段、重量算出手段、および満杯量補正手段）を備える。ＣＰＵ４０は、画像形成数を含む画像形成履歴情報に基づいて廃トナー容器内のトナーの重量を算出する。また、ＣＰＵ４０は、重量検知センサ１２が検出した廃トナー容器内のトナー重量が準満杯量に達したときに、重量検知センサ１２の検出値とＣＰＵ４０の算出値とを比較し、その比較結果に基づいて設定される補正値によって満杯状態時の重量値を補正する。
【選択図】図５

Description

この発明は、転写工程後に像担持体の表面に残留したトナーを回収して収容するための廃トナー容器を有する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムや転写ベルト等の像担持体の表面に静電潜像が形成され、続いて、トナー像が形成され、その後にトナー像が像担持体から用紙に転写される。そして、用紙に転写されずに像担持体の表面に残留したトナーはクリーニングユニット等を介して廃トナー容器内に回収され保管される。

画像形成枚数が増えてくると、廃トナー容器内の廃トナーの量が増加し、やがて廃トナー容器が満杯となる。廃トナー容器が満杯になった状態でさらに廃トナーを回収すると廃トナーが廃トナー容器から溢れる等の不都合があるため、従来の画像形成装置では、廃トナー容器が満杯になると使用禁止になり、ユーザに対して廃トナー容器の交換を促すアラームを発していた。

そのような画像形成装置の中には、画像形成装置が使用禁止になる前に廃トナー容器の交換を円滑に行うために、廃トナー容器の交換時期が近くなったときにもアラームを出すように構成された画像形成装置が存在する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１０１６６７号公報

しかしながら、上述の特許文献１を含む従来技術では、廃トナー容器内の廃トナーの量の検出を正確に行うことができないことがあった。例えば、廃トナー容器の下にばねを設置して廃トナーの重量を検出する構成では、ばねの精度のバラツキやトナーの偏りがある場合に正確な重量を検出できないことがあった。また、画像形成枚数等の画像形成情報に基づいて廃トナー容器内の廃トナーの量を検出する場合には、カラー印刷およびモノクロ印刷の使用頻度、印刷濃度、および印刷される画像の種類等に応じて、同じ画像形成枚数でも発生する廃トナーの量が異なることがあった。

この結果、廃トナー容器の適切な交換時期を検出することが困難になり、廃トナー容器から廃トナーが溢れたり、廃トナー容器内にまだ十分な空きがあるのにもかかわらず廃トナー容器の交換をしてしまったりすることがあった。

この発明の目的は、廃トナー容器の適切な交換時期を検出することが可能な画像形成装置を提供することである。

この発明に係る画像形成装置は、転写工程後に像担持体の表面に残留したトナーを回収して収容するための廃トナー容器を有する。この画像形成装置は、重量検出手段、通知制御手段、重量算出手段、および満杯量補正手段を備える。

重量検出手段は、廃トナー容器から作用する力の大きさに基づいて廃トナー容器内のトナーの重量を検出する。通知制御手段は、重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が予め設定された満杯量に達したとき、および、重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が予め設定された準満杯量であって満杯量よりも小さい準満杯量に達したときに、ユーザにその旨の通知を行う。

重量算出手段は、画像形成数を含む画像形成履歴情報に基づいて廃トナー容器内のトナーの重量を算出する。満杯量補正手段は、重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が準満杯量に達したときに、重量検出手段の検出値と重量算出手段の算出値とを比較し、その比較結果に基づいて設定される補正値によって満杯量の値を補正する。

ここで、満杯量補正手段が設定する補正量は、重量検出手段の検出値と重量算出手段の算出値との差に相当する値が挙げられる。満杯量補正手段は、例えば、重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が準満杯量に達した場合において、重量検出手段の検出値が重量算出手段の算出値よりも大きいときに満杯量に補正値を加算する。

この構成においては、重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が準満杯量に達したときに、重量検出手段の検出値の他に重量算出手段の算出値を参照して満杯量の値が補正されるため、より適正な満杯量の値が得られる。その結果、廃トナー容器内にまだ十分な空きがあるのにもかかわらず廃トナー容器の交換アラームが発生して画像形成装置が使用禁止になるといった不具合の発生が防止される。

この発明によれば、廃トナー容器の適切な交換時期を検出することが可能になる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略を示すブロック図である。画像形成履歴情報と廃トナー量の関係を示す図である。画像形成装置の廃トナーの満杯検知処理の動作手順を示すフローチャートである。廃トナーの満杯状態および準満杯状態を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置５０の概略を示す図である。画像形成装置５０は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙（記録用紙）に対して多色および単色の画像を形成するもので、画像形成部８２および原稿読取部５８を備えている。

画像形成部８２は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のカラー画像をそれぞれ形成する４つ画像形成ステーションを備える。各画像形成ステーションは、現像器９１、感光体ドラム９０、クリーナユニット９３、および帯電器９２を備える。

画像形成部８２はさらに、光走査装置８８、中間転写ベルトユニット９５、定着ユニット７４、給紙カセット７１、第１の排紙トレイ８０、第２の排紙トレイ１００、および用紙の搬送方向を切り換えるための複数のフラッパ（図示省略）等を備える。

画像形成部８２の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台５４が設けられ、原稿載置台５４の上側には自動原稿処理装置５６が取り付けられている。自動原稿処理装置５６は、原稿載置台５４の上に自動で原稿を搬送する。また自動原稿処理装置５６は回動自在に構成され、原稿載置台５４の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。

帯電器９２は、感光体ドラム９０の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図３に示すような非接触型帯電器の他に、ローラやブラシ等の接触型の帯電器が用いられることもある。

光走査装置８８は、入力された画像データに基づいて各感光体ドラム９０の表面に静電潜像を形成するように構成される。

各現像器９１は対応する感光体ドラム９０上に形成された静電潜像を４色のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット９３は、転写処理後における感光体ドラム９０上の表面に残留したトナーを除去および回収する。

感光体ドラム９０の上方に配置されている中間転写ベルトユニット９５は、中間転写ベルト９４、中間転写ベルト駆動ローラ８５、中間転写ベルト従動ローラ８４、４つの中間転写ローラ９６、および中間転写ベルトクリーニングユニット８６を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ８５、中間転写ベルト従動ローラ８４、および中間転写ローラ９６は、中間転写ベルト９４を張架するように構成される。また、各中間転写ローラ９６は、対応する感光体ドラム９０のトナー像を、中間転写ベルト９４上に転写するように構成される。

中間転写ベルト９４は、各感光体ドラム９０に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム９０に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト９４に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト９４上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト９４は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム９０から中間転写ベルト９４へのトナー像の転写の際に、中間転写ローラ９６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ９６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト９４に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシ形状の転写電極なども用いることが可能である。

上述の様に各感光体ドラム９０上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト９４で積層される。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト９４の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト９４の接触位置に配置される二次転写ローラ８７によって用紙上に転写される。

このとき、中間転写ベルト９４と二次転写ローラ８７は所定ニップで圧接されると共に、二次転写ローラ８７にはトナーを用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、二次転写ローラ８７は上記ニップを定常的に得るために、二次転写ローラ８７もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ８５の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。

また、上記のように、感光体ドラム９０に接触することにより中間転写ベルト９４に付着したトナー、もしくは二次転写ローラ８７によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト９４上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット８６によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット８６には、中間転写ベルト９４に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト９４は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ８４で支持されている。

給紙カセット７１は、画像形成に使用する用紙（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成部８２の光走査装置８８の下側に設けられている。また手差し給紙カセット７８にも画像形成に使用する用紙を置くことができる。

なお、第１の排紙トレイ８０は、画像形成部８２の上方に設けられており、印刷済みの用紙を印刷面が下になった状態で集積するように構成される。一方で、第２の排紙トレイ１００は、画像形成装置５０の筐体の外側に配置されており、印刷済みの用紙を印刷面が上になった状態で集積するように構成される。

また画像形成部８２には、給紙カセット７１および手差し給紙カセット７８の用紙を二次転写ローラ８７や定着ユニット７４を経由させて第１の排紙トレイ８０または第２の排紙トレイ１００に送るための、略垂直形状の用紙搬送路７７が設けられている。給紙カセット７１ないし手差し給紙カセット７８から第１の排紙トレイ８０および第２の排紙トレイ１００までの用紙搬送路７７の近傍には、ピックアップローラ７３，７５、複数の搬送ローラ６２，６４，６６，６８、レジストローラ７９、二次転写ローラ８７、定着ユニット７４等が配されている。

搬送ローラ６２，６４，６６，６８は、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路７７に沿って複数設けられている。またピックアップローラ７３は、給紙カセット７１の端部近傍に備えられ、給紙カセット７１から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路７７に供給する。同様にまたピックアップローラ７５は、手差し給紙カセット７８の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット７８から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路７７に供給する。

また、レジストローラ７９は、用紙搬送路７７を搬送されている用紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム９０上のトナー像の先端と用紙の先端を合わせるタイミングで用紙を二次転写ローラ８７に搬送する機能を有している。

定着ユニット７４は、ヒートローラ７２および加圧ローラ７６を備えており、ヒートローラ７２および加圧ローラ７６は、用紙を挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７２は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されている。ヒートローラ７２は、加圧ローラ７６とともにトナーを用紙に熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７２を外部から加熱するための外部加熱ベルト７０が設けられている。

次に用紙搬送経路を詳細に説明する。上述のように、画像形成装置には予め用紙を収納する給紙カセット７１、および手差し給紙カセット７８が設けられている。これら給紙カセット７１，７８から用紙を給紙するために、各々ピックアップローラ７３，７５が配置され、用紙を１枚ずつ搬送路７７に導くようになっている。

各給紙カセット７１，７８から搬送される用紙は用紙搬送路７７の搬送ローラ６２によってレジストローラ７９まで搬送される。そして用紙はその先端と中間転写ベルト９４上の画像情報の先端を整合するタイミングで二次転写ローラ８７に搬送され、用紙上に画像情報が書き込まれる。その後、用紙は定着ユニット７４を通過することによって用紙上の未定着トナーが熱で溶融固着され、その後に配された搬送ローラ６８を経て第１の排紙トレイ８０または第２の排紙トレイ１００上に排出される。

上記の搬送経路は、用紙に対する片面印刷のときのものである。これに対して両面印刷の時は、上記のように片面印刷が終了し定着ユニット７４を通過した用紙の後端が最終の搬送ローラ６８で把持させる。その後、搬送ローラ６８が逆回転させ、フラッパ（図示省略）の位置を切り換えることによって、用紙を搬送ローラ６６および６４が配置された帰還搬送路に用紙を導く。用紙は、帰還搬送路からレジストローラ７９を経て中間転写ベルト９４との接触位置に至り、そこで裏面に印刷が行われる。用紙は、その後、第１の排紙トレイ８０に排出される。

上述の構成において、クリーナユニット９３によって回収された感光体ドラム９０上の残留トナーや、中間転写ベルトクリーニングユニット８６によって回収された中間転写ベルト９４上の残留トナーは、スクリュ等を有する搬送部を介して、廃トナー容器１０（図示省略）内に回収され保管される。

図２は、画像形成装置５０の概略を示すブロック図である。同図に示すように、画像形成装置５０は、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、操作パネル４６、およびＣＰＵ４０を備える。ＲＯＭ４２は、画像形成装置５０の動作に必要な複数のプログラムを格納する。ＲＡＭ４４は、ＣＰＵ４０が直接アクセス可能な揮発性のメモリである。操作パネル４６は、ユーザからの入力操作を受け付ける複数の操作キーを備えるとともに、ユーザに対して必要な情報を表示するための表示部４８を備えている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４２に格納されたプログラムに基づいて、画像形成装置５０内の各部の動作を統括的に制御するように構成される。

さらに、ＣＰＵ４０は、重量検知センサ１２に接続されている。重量検出センサ１２は、廃トナー容器１０の下方に配置されており、廃トナー容器１０から作用する力の大きさに基づいて廃トナー容器１０の重量を検出するように構成される。

この実施形態では、重量検知センサ１２が検出した値のみによって廃トナー容器１０内の廃トナーの満杯状態および準満杯状態を検出するような従来の手法を使用していない。ここでは、重量検知センサ１２が検出した値とともに、画像形成枚数等を含む画像形成履歴情報から算出した近似曲線から把握される重量を参照することによって、廃トナー容器１０内の廃トナーの満杯状態および準満杯状態を検出している。なお、ここで、満杯状態とは、廃トナーが満杯となり廃トナー容器の交換が終わるまでは画像形成処理ができない状態をいい、準満杯状態とは、廃トナーが満杯状態の７０〜８０％程度まで溜まっておりユーザに対して交換時期を知らせるのが好ましい状態をいう。

続いて、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を用いて、画像形成枚数等を含む画像形成履歴情報から近似曲線および近似直線を得る例を説明する。図３（Ａ）では、横軸に画像形成枚数、縦軸に廃トナーの重量を示している。一方で、図３（Ｂ）では、横軸に画像形成枚数等によって得られる変換値、縦軸に廃トナーの重量を示している。

廃トナーの重量は、画像形成枚数の他に、画像形成モード（カラー／モノクロ、濃度等）、転写効率、帯電率によって量が変化してしまう。そこで、この実施形態では、この画像形成枚数（ｘ）、画像形成モード（ｙ）、転写効率（ｚ）、帯電率（ｗ）の４つのパラメータをもったものを変換率（Ｘ）と定義し、この変換率（Ｘ）を用いて画像形成枚数と廃トナーの重量との対応関係を示す近似曲線２０および近似直線２２を設定し、これらの近似曲線２０および近似直線２２に基づいて準満杯状態におけるシステム的検知による重量を算出している。

この変換率（Ｘ）は、例えば、ＡＸ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄｗ（Ａ、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数）の式で表される。この変換率（Ｘ）を横軸にして整理すると、図３（ｂ）のような近似曲線２０および近似直線２２を求めることができる。

ここで、この近似直線２２を求める際には、廃トナー容器１０の廃トナーの量が所定量（例えば、容器容量の２０％）に達していない範囲を取り除くことが好ましい。その理由は、廃トナーの量が所定レベルに達していない領域１９では、廃トナー容器１０自身の重量誤差や重量検知センサ１２のばね荷重の誤差の影響が比較的大きく現れ易いからである。このため、廃トナー容器１０内に、廃トナー容器１０内の廃トナー量が所定量（例えば、容器容量の２０％）に達したことを検出する廃トナー検出センサを設けることが好ましい。

また、廃トナー容器１０内の廃トナーの山が振動等により崩れることで、重量に誤差が生じることがあるため、図３（Ａ）に示す画像形成枚数と廃トナー重量の関係を示す曲線が大きく凹凸している箇所１８も同様に近似曲線２０および近似直線２２を求める際に除外することが好ましい。このようにして、画像形成枚数等を含む画像形成履歴情報からシステム的に求めた近似直線２２により算出される重量を、準満杯状態時に参照することにより、従来よりも精度の良い満杯状態検知を実現させている。

図４は、画像形成装置５０における廃トナー容器１０の満杯検知処理におけるＣＰＵ４０の動作手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ４０は、重量検知センサ１２の検出値が予め設定された準満杯状態に相当する重量値になるまで待機している（Ｓ１）。

Ｓ１の待機ステップにおいて、重量検知センサ１２の検出値が予め設定された準満杯状態に相当する重量値に到達したときは、ＣＰＵ４０は、廃トナー容器１０が準満杯状態になったことを表示部４８に表示させる（Ｓ２）。

続いて、ＣＰＵ４０は、重量検知センサ１２の検出値が、図３（Ｂ）で示す近似直線２２から得られる算出値を超えているか否かを判断する（Ｓ３）。Ｓ３の判断ステップにおいて、上記検出値が上記算出値を超えている場合には、ＣＰＵ４０は、満杯状態を示す重量値に対して適用すべき補正値を算出する（Ｓ４）。この実施形態では、図５（Ａ）に示すように、準満杯状態に達した際に、重量検知センサ１２が示す重量値と、上記算出値とを比較し、重量検知センサ１２が示す重量値から上記算出値を減じた値を補正値１４としている。なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）において、符号１６で示す領域は、重量検知センサ１２の重量検知による誤差範囲を示している。

その後、ＣＰＵ４０は、重量検知センサ１２の検出値が、本来の満杯状態を示す重量値に達するまで待機する（Ｓ５）。そして、重量検知センサ１２の検出値が、本来の満杯状態を示す重量値に達しても、ＣＰＵ４０は、廃トナー容器１０を交換する旨のアラームを出したり、画像形成装置５０を使用禁止状態にしたりしない。

このとき、ＣＰＵ４０は、図５（Ｂ）に示すように、本来の満杯状態を示す重量値に補正値１４を加算した補正後の重量値を算出する（Ｓ６）。続いて、ＣＰＵ４０は、重量検知センサ１２の検出値が、Ｓ６のステップにて算出した補正後の重量値に達するまで待機する（Ｓ７）。そして、重量検知センサ１２の検出値が、補正後の重量値に達したときには、ＣＰＵ４０は、廃トナー容器１０を交換する旨のアラームを表示部４８に表示させ、画像形成装置５０を使用禁止状態にする（Ｓ８）。

上述のＳ３の判断ステップにおいて、上記検出値が上記算出値を超えていない場合には、ＣＰＵ４０は、Ｓ４〜Ｓ７で説明した本来の満杯状態を示す重量値に補正値１４を加算する工程を省略し、重量検知センサ１２の検出値が、本来の満杯状態を示す重量値に達したときに廃トナー容器１０を交換する旨のアラームを表示部４８に表示させ、画像形成装置５０を使用禁止状態にする（Ｓ９およびＳ８）。

以上の実施形態によれば、廃トナー容器の廃トナーの充填率の増加が可能となる。その結果、図５（Ｃ）に示す重量検知センサ１２の検出値のみを参照する構成に比較して、ユーザが廃トナー容器の交換連絡をする回数が減るとともに、サービスマンが出向し、廃トナー容器１０を交換する手間を減らすことも可能になる。

上述の実施形態では、表示部４８を介してアラーム等をユーザに通知する例を説明したが、ユーザに対して音声通知等をする構成を採用することも可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０−廃トナー容器
１２−重量検知センサ
４０−ＣＰＵ
４２−ＲＯＭ
４４−ＲＡＭ
４６−操作パネル
４８−表示部

Claims

転写工程後に像担持体の表面に残留したトナーを回収して収容するための廃トナー容器を有する画像形成装置であって、
廃トナー容器から作用する力の大きさに基づいて廃トナー容器内のトナーの重量を検出する重量検出手段と、
前記重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が予め設定された満杯量に達したとき、および、前記重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が予め設定された準満杯量であって前記満杯量よりも小さい準満杯量に達したときに、ユーザにその旨の通知を行う通知制御手段と、
画像形成数を含む画像形成履歴情報に基づいて廃トナー容器内のトナーの重量を算出する重量算出手段と、
前記重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が前記準満杯量に達したときに、前記重量検出手段の検出値と前記重量算出手段の算出値とを比較し、その比較結果に基づいて設定される補正値によって前記満杯量の値を補正する満杯量補正手段と、
を備えた画像形成装置。
前記満杯量補正手段が設定する補正量は、前記重量検出手段の検出値と前記重量算出手段の算出値との差に相当する値であり、
前記満杯量補正手段は、前記重量検出手段が検出した廃トナー容器内のトナー重量が前記準満杯量に達した場合において前記重量検出手段の検出値が前記重量算出手段の算出値よりも大きいときに前記満杯量に前記補正値を加算する請求項１に記載の画像形成装置。
前記廃トナー容器内の廃トナー量が所定量に達したことを検出する廃トナー検出手段をさらに備え、
前記重量算出手段は、画像形成数を含む画像形成履歴情報と廃トナー容器内のトナーの重量との対応関係を示すグラフを作成する際に、前記廃トナー容器内の廃トナー量が所定量に達する前の情報を考慮しない請求項１または２に記載の画像形成装置。