JP2012237898A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像剤を収納する現像ユニットと、被検知電極361を有し回転軸29を中心に周回する基準マイラ30と、被検知電極362を有し回転軸29に基準マイラ30と所定角度で設けられた攪拌マイラ34と、現像ユニットの外装側面に配設された静電容量センサ電極321と、被検知電極361と静電容量センサ電極321の間または静電容量センサ電極321の間の静電容量を検知し、検知した静電容量の情報を出力する静電容量センサIC33と、静電容量センサIC33が被検知電極361と静電容量センサ電極321との間の静電容量を検知し始めた時間と、被検知電極362と静電容量センサ電極321との間の静電容量を検知し始めた時間との差で現像剤の量を判断するCPU40とを有する。
【選択図】図2
Description
図1は本実施例の画像形成装置の構成を有するカラーレーザプリンタの概略図である。図1に示すカラーレーザプリンタ(以下、本体と称す)は、本体101に対して着脱可能なプロセスカートリッジ5Y、5M、5C、5Kを備えている。これら4個のプロセスカートリッジ5Y、5M、5C、5Kは、同一構造であるものの、異なる色、すなわち、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の現像剤(以下、トナーという)による画像を形成する点で相違している。以下、特定の色の説明をする場合を除きY、M、C、Kの符号を省略する。プロセスカートリッジ5は、現像ユニットと画像形成ユニットと廃トナーユニットの3つの構成で成り立っている。現像ユニットは、現像ローラ3、トナー補給ローラ12、トナー容器23、基準マイラ30、攪拌マイラ34を有している。また、画像形成ユニットは、像担持体である感光ドラム1、帯電ローラ2を有している。更に、廃トナーユニットは、クリーニングブレード4、廃トナー回収容器24を有している。
プロセスカートリッジを構成する現像ユニットと静電容量センサ基板の構成について図2を用いて説明する。図2(a)で示したプロセスカートリッジ5の現像ユニット内には、以下のものを備える。まず、トナー容器23内のトナー(不図示)を攪拌するとともに、トナー残量を検知するための可撓性を有する攪拌マイラ34(第二部材)を備える。また、攪拌マイラ34よりも半径方向(回転軸29に垂直な方向)の長さが短い基準マイラ30(第一部材)を備える。攪拌マイラ34の回転軸29の方向(長手方向)の長さは、図2(a)に示したように回転軸29と同程度の長さであり、半径方向の長さは、トナー容器23の底面を摺動する程度の長さを有している。また、基準マイラ30の回転軸29の方向(長手方向)の長さは、回転軸29と同程度の長さであっても、次に述べる被検知電極362を設置できる程度の長さであってもよい。基準マイラ30の半径方向の長さは、上記したように攪拌マイラ34よりは短く、トナー容器23の底面を擦らない長さである必要がある。攪拌マイラ34と基準マイラ30は、汎用のマイラフィルムを使用する。基準マイラ30の厚さは150μmとし、攪拌マイラ34の厚さは75μmとした。従って攪拌マイラ34は、基準マイラ30より反り量が大きい。基準マイラ30および攪拌マイラ34は、トナー容器23内の回転軸29に180度の角度だけ位相をずらして設置されており、矢印B方向に1周を約1秒(sec)の回転速度で周回回転(周回動作)を行う。また、基準マイラ30は、その先端近傍且つトナー容器23の壁面側端部に導電性の被検知電極361(第一電極)を有している。同様に、攪拌マイラ34は、その先端近傍且つトナー容器23の壁面側端部に導電性の被検知電極362(第二電極)を有している。半径方向の長さは、基準マイラ30の方が攪拌マイラ34より短いため、被検知電極361は被検知電極362よりも回転軸29の近傍に設置されていることになる。
図3(a)は、本実施例におけるトナー残量検知の回路図である。バイパスコンデンサ46は、静電容量センサIC33のアナログ電源端子AVDDのノイズを除去する。また、バイパスコンデンサ47は、静電容量センサIC33のデジタル電源端子DVDDのノイズを除去する。SREF端子には、基準電極320が接続されており、SIN端子には、静電容量センサ電極321が接続されている。静電容量センサIC33は、検知した静電容量の値に対応する8bitのレベルデータ(情報)を、CPU40へシリアル通信ライン(SCL、SDA)で送信出力する。尚、詳細な動作原理は説明を省略する。
図3(b)、図3(c)はプロセスカートリッジ5内の現像ユニットの断面図であり、図3(b)はトナー残量が比較的多い場合を示し、図3(c)はトナー残量が比較的少ない場合を示す。図3(b)、図3(c)を用いて、トナー残量が比較的多い場合と比較的少ない場合の基準マイラ30と攪拌マイラ34の動作について説明する。図3(b)に示すように、比較的トナー残量が多い場合は、攪拌マイラ34の可撓性は大きいのでトナーの抵抗による反りは大きく、回転方向の後ろ側へ大きく変形する。一方、基準マイラ30の可撓性は小さいのでトナーの抵抗による反りは小さく、回転方向の後ろ側へ大きくは変形しない。従って、被検知電極361が静電容量センサ電極321の検知面上に到達してから被検知電極362が静電容量センサ電極321の検知面上に到達するまでの時間は長い。一方、トナー残量が少ない場合は図3(c)に示すように、攪拌マイラ34の反り量はトナー残量が多い場合と比較すると少なくなる。よって被検知電極361が静電容量センサ電極321の検知面上に到達してから被検知電極362が静電容量センサ電極321の検知面上に到達するまでの時間は短くなる。この原理を使って、トナー残量を検知する。
次に、図4を用いて本実施例におけるトナー残量検知特性を説明する。なお、本実施例では、静電容量センサIC33の検知レベル(8bitのレベルデータ)を10進数(dec)で表示して説明をする。図4(a)は、トナー残量(%)と、静電容量センサIC33で検知した基準マイラ30の被検知電極361と攪拌マイラ34の被検知電極362との検知開始の時間差(ミリ秒(msec))の特性グラフである。図4(b)は、トナー残量が90%のときの検知レベルの波形データである。この波形データにおいて、最初のピーク波形は基準マイラ30の被検知電極361によるものであり、次のピーク波形は攪拌マイラ34の被検知電極362によるものである。この波形データから、基準マイラ30の被検知電極361と攪拌マイラ34の被検知電極362との検知開始の時間差が583msecであることがわかる。なお、基準マイラ30の被検知電極361による検知レベルが、攪拌マイラ34の被検知電極362による検知レベルよりも大きい理由は、基準マイラ30は攪拌マイラ34よりも厚い材料で構成されているためである。すなわち、基準マイラ30は攪拌マイラ34よりも腰が強く、被検知電極361が被検知電極362よりもより強くトナー容器23の壁面に押し付けられるため、被検知電極361とトナー容器23の壁面の間にトナー28が侵入することはない。その結果、被検知電極361と静電容量センサ電極321の間隔は小さく検知レベルは大きくなる。一方、攪拌マイラ34の腰が弱いため、被検知電極362とトナー容器23の壁面の間にトナー28が侵入する。その結果、被検知電極361と静電容量センサ電極321の間隔は大きく検知レベルは小さくなる。図4(c)は、時間差(msec)とトナー残量(%)の関係を示したテーブルTである。テーブル数値の間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間で求める。ここで、算出された時間は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される時間も変わる。トナー残量を判断するテーブルTの数値も同様である。なお、テーブルTは記憶部に記憶されている。
本実施例におけるトナー残量検知を図5のフローチャートを用いて説明する。以降の実施例におけるフローチャートも同様に、これらのフローの処理は、CPU40により行われる。しかしながら、これに限定されず、例えば特性用途向けの集積回路(ASIC)が画像形成装置に実装されている場合には、それに何れかのステップの機能を持たせても良い。なお、フローチャートのS108からS115までの処理で、図4(b)に示した波形データにおける1つの立ち上りから次の立ち上りまでの時間をタイマAにより計測する。また、S116からS123までの処理で、更に次の立ち上りまでの時間をタイマBにより計測する。
次に、図6を用いて本実施例におけるトナー残量の検知特性を説明する。図6(a)は、トナー残量(%)と静電容量センサIC33で検知した基準マイラ30の被検知電極361と攪拌マイラ34の被検知電極362それぞれの平均検知レベルの差を示した特性グラフである。図6(b)は、トナー残量が80%のときの検知レベルの波形データである。本実施例では、静電容量センサIC33が基準マイラ30と攪拌マイラ34に備えられた被検知電極361,362を検知した検知レベルの平均値をそれぞれ算出し、その算出された平均検知レベルの差を用いてトナー残量を判断する。被検知電極361,362を検知する検知レベルの閾値を150としたとき、被検知電極361による検知レベルの平均値は207.5であり、被検知電極362による検知レベルの平均値は168.0とそれぞれ算出される。よって、基準マイラ30と攪拌マイラ34の平均検知レベルの差が39.5であることがわかる。図6(c)は、平均検知レベルの差とトナー残量(%)との関係を示したテーブルLである。テーブル数値間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間で求める。ここで、算出された平均検知レベルの差は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される平均検知レベルの差も変わる。トナー残量を判断するテーブルの数値も同様である。また、本実施例においても、静電容量センサIC33の検知レベル(8bitのレベルデータ)を10進数(dec)で表示して説明をする。
本実施例におけるトナー残量を検知するシーケンスを図7のフローチャートを用いて説明する。なお、以下のS204からS212までの処理では、検知レベルの平均値LVAを求め、S213からS220までの処理では、次の検知レベルの平均値LVBを求める。
30 基準マイラ
34 攪拌マイラ
361 被検知電極
362 被検知電極
Claims (6)
- 現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、
第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、
第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、
前記現像ユニットの外装側面に配設された第三電極と、
前記第一電極と前記第三電極の間または前記第二電極と前記第三電極の間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、
前記出力手段が前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し始めた時間と、前記出力手段が前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量を検知し始めた時間との差に基づき現像剤の量を判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤を収納する着脱可能な現像ユニットと、
第一電極を有し、前記現像ユニット内の回転軸を中心に周回動作する第一部材と、
第二電極を有し、前記第一部材の回転軸に前記第一部材と所定の角度をなすように設けられた第二部材と、
前記現像ユニットの外装側面に配設された第三電極と、
前記第一電極と前記第三電極の間または前記第二電極と前記第三電極の間の静電容量を検知し、検知した静電容量に関する情報を出力する出力手段と、
前記出力手段が出力した前記第一電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報と、前記出力手段が出力した前記第二電極と前記第三電極との間の静電容量に関する情報との差に基づき現像剤の量を判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第一部材は可撓性を有し、前記第二部材は前記第一部材とは異なる可撓性を有することを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 前記第一部材の前記回転軸と直交する方向の長さが、前記回転軸を中心に周回回転する場合に前記現像ユニットの底面に達しない長さであり、前記第二部材の前記回転軸と直交する方向の長さが、前記回転軸を中心に周回回転する場合に前記現像ユニットの底面を摺動する長さであり、かつ、前記第一電極は前記第一部材の先端に設置され、前記第二電極は前記第二部材の先端に設置されることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第一部材は前記第一電極を有さず、導電性を有する部材で構成され、前記第二部材は可撓性を有することを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 前記第一部材または前記第二部材は、前記現像ユニット内の現像剤を攪拌することを特徴する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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