JP2017116604A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

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博揮 平田
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Abstract

【課題】トナーボトル(収納容器)内のトナー残量を判定する画像形成装置で、トナーボトル内の攪拌部材の駆動中であってもトナー残量をより精度良く判定する技術を提供する。【解決手段】画像形成装置(MFP)は、画像形成動作の実行時に、トナーボトル内に設けられた攪拌部材を回転駆動する。MFPは、攪拌部材の回転駆動中に、トナーボトルの外部に配置された磁気センサから出力される信号に、攪拌部材の回転周期と等しい周期の変動が生じているか否かを判定する(S103)。MFPは、磁気センサの出力信号にそのような変動が生じていると判定されると、磁気センサからそれぞれ異なるタイミング出力された、攪拌部材の異なる攪拌位置に対応する出力値を取得して、トナーボトル内のトナー残量を判定する(S105)。【選択図】図5

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置及びその制御方法に関するものである。
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に形成した静電潜像を、現像器内の現像剤(トナー)を用いて現像することで、トナー画像を形成する。感光体上に形成されたトナー画像がシート等の記録材に転写されることで、印刷物が生成される。このような画像形成装置では、現像器において消費されるトナーは、ユーザによって交換可能なトナーボトルから現像器へ補給される。
画像形成装置では、現像プロセスの実行に必要な量のトナーをトナーボトルから現像器へ補給するために、トナーボトル内のトナーの残量やトナーボトルから供給されたトナーを現像器に供給するホッパー内のトナーの残量を検知する。例えば特許文献1には、トナーの透磁率を検知するための透磁率センサを設け、当該透磁率センサによってトナーコンテナ内のトナーの残量(トナーの有無)を検知する技術が記載されている。
特開2002−365901号公報
上述の従来技術では、トナーボトル内に設けられた攪拌部材を回転駆動している間には、透磁率センサ(磁気センサ)から出力される信号のレベルが変動し、当該信号に基づいてトナーボトル内のトナー残量を精度良く検知することが難しい。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、トナーボトル(収納容器)内のトナー残量を判定する画像形成装置で、トナーボトル内の攪拌部材の駆動中であってもトナー残量をより精度良く判定するための技術を提供することを目的とする。
本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。本発明の一態様に係る画像形成装置は、トナー収納容器から供給されるトナーを用いて画像を形成する画像形成装置であって、前記トナー収納容器内のトナー量を検知するセンサと、前記トナー収納容器内のトナーを攪拌する攪拌部材と、前記攪拌部材の異なる攪拌位置で前記センサが検知する複数の検知結果に基づいて、前記トナー収納容器内のトナー量を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、トナーボトル(収納容器)内のトナー残量を判定する画像形成装置で、トナーボトル内の攪拌部材の駆動中であってもトナー残量をより精度良く判定する技術を提供できる。
一実施形態に係るMFPの構成を示す断面図。 一実施形態に係るトナー補給系の構成を示す断面図。 一実施形態に係るMFPの制御系の構成を示すブロック図。 一実施形態に係る磁気センサの出力特性の例を示す図。 一実施形態に係るMFPにおいて画像形成動作時に実行されるトナー残量の検知処理の手順を示すフローチャート。
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の画像形成装置は、例えば、印刷装置(プリンタ)、複写機、複合機(MFP)、及びファクシミリ装置等の、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。なお、複合機とは、例えば、プリント(印刷)機能、スキャン機能、複写機能及びファクシミリ機能を含む複数種類の機能のうち、少なくとも2つ以上の複数の機能を有する装置である。ここでは、画像形成装置が、印刷機能、スキャン機能及び複写機能を有するMFPである場合について説明する。
<画像形成装置(MFP)>
図1は、本実施形態に係るMFP100の構成を示す断面図である。MFP100は、複数色のトナー(現像剤)を用いて多色画像を形成する画像形成装置であってもよいが、単色のトナーを用いて単色画像を形成する画像形成装置を想定する。MFP100は、シートへの画像形成を行うプリンタユニット101と、原稿の画像の読み取りを行うリーダユニット102と、読み取り対象となる原稿の搬送を行うADFユニット103とで構成される。なお、シートは、記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙等と称されてもよい。
プリンタユニット101では、給紙カセット110に収納された記録紙Pが、ピックアップローラ111、給紙ローラ112及びリタードローラ113によって、1枚ずつ搬送路に給紙される。給紙カセット110から給紙された記録紙Pは、搬送ローラ114によって搬送路を搬送される。記録紙Pは、レジストローラ対115の位置に達すると、停止しているレジストローラ対115によって斜行補正が行われる。その後、レジストローラ対115の回転が開始されることで、記録紙Pは、感光ドラム131と転写ローラ133との間の転写ニップ部へ搬送される。
プリンタユニット101において、レーザスキャナユニット120、感光ドラム(感光体)131、帯電ローラ132、転写ローラ133及び現像器140は、記録紙Pへ画像を形成する画像形成部を構成する。画像形成部では、回転駆動される感光ドラム131の外周面が、帯電ローラ132の作用によって、所定の極性の電位に一様に帯電する。レーザスキャナユニット120は、帯電した感光ドラム131を光ビーム(レーザ光)によって露光する。具体的には、レーザスキャナユニット120は、画像情報(時系列のデジタル画素信号)に応じて変調されたレーザ光Lを出力し、帯電した感光ドラム131をレーザ光Lで走査することで、感光ドラム131上に静電潜像を形成する。なお、レーザスキャナユニット120は、リーダユニット102によって原稿の画像を読み取って得られた画像データ(画像情報)、またはPC等の外部装置からネットワークを介して受信した画像データに基づいて、レーザ光Lを出力する。
現像器140は、現像ローラ141を含み、トナー補給部150から供給(補給)されるトナーを用いて感光ドラム131上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。感光ドラム131上に形成されたトナー画像は、感光ドラム131の回転に伴って、転写ニップ部へ移動する。感光ドラム131と逆極性の転写バイアスが転写ローラ133に印加されることで、感光ドラム131上のトナー画像は転写ニップ部において記録紙Pの表面に転写される。
画像形成部においてトナー画像が転写された記録紙Pは、定着器160内へ搬送される。定着器160は、定着ヒータ及び加圧ローラによって熱及び圧力を記録紙Pに加えることで、記録紙P上のトナー画像を記録紙Pに定着させる。このようにして画像が形成された記録紙Pは、定着器160の通過後、排紙ローラ170によって装置外部の排紙トレイ171へ排紙(排出)される。
また、記録紙Pへ両面印刷が行われる場合には、第1面に対する画像形成が終了した記録紙Pは、反転フラッパ181の位置を通過後、排紙ローラ170によって逆方向に搬送され、反転フラッパ181によって反転搬送路180へ導かれる。反転搬送路180に導かれた記録紙Pは、搬送ローラ182,183によって、再びレジストローラ対115の位置へ搬送される。その際、記録紙Pは、第1面に対する画像形成の際と比較して、第1面及び第2面が反転した状態となっている。その後、記録紙Pは、第1面に対する上述の画像形成と同様に、第2面に対する画像形成が行われた後、排紙トレイ171へ排出される。
<トナー補給系>
図2は、MFP100における、現像器140及びトナー補給部150を含むトナー補給系の構成例を示す断面図である。トナー補給部150には、トナーが予め充填されたトナーボトル151(トナー収納容器)がユーザによって設置される。トナーボトル151は、トナー補給部150に対して着脱可能であり、必要に応じてユーザによって新しいトナーボトルに交換される。
トナーボトル151は、トナーボトル151内のトナーを均一に攪拌しつつ、現像器140にトナーを搬送する第1攪拌部材152を内部に備えている。第1攪拌部材152の回転軸は、駆動ギア列(図示せず)を介して、トナーボトル151の外部に配置された攪拌モータ310(図3)と接続されている。第1攪拌部材152は、攪拌モータ310から回転駆動力を与えられることで、図2に示す矢印Aの方向に回転する。第1攪拌部材152が回転することで、トナーボトル151内のトナーがトナー補給口153を通じて現像器140へ供給(補給)される。
トナー補給部150は、トナーボトル151内のトナー残量を検知するための磁気センサ154を備えている。磁気センサ154は、トナーボトル151内のトナー残量を直接的に検知可能な程度に、トナーボトル151に近接した位置に配置される。
現像器140は、攪拌室142及び現像室143を有する。現像器140は、攪拌室142内に、第2攪拌部材144及びトナーセンサ145を備えている。第2攪拌部材144は、回転駆動される攪拌モータ(図示せず)から回転駆力を与えられることで、図2に示す矢印Bの方向に回転する。第2攪拌部材144が回転することで、攪拌室142内のトナーが現像室143へ供給される。トナーセンサ145は、現像器140内のトナーの有無を検知するために用いられる。
現像器140は、現像室143内に、第3攪拌部材146及び現像ブレード147を備えている。第3攪拌部材146は、回転駆動される攪拌モータ(図示せず)から回転駆力を与えられることで回転する。第3攪拌部材146が回転することで、現像室143内のトナーが現像ローラ141へ搬送される。現像ブレード147は、トナーを帯電させ、かつ、現像ローラ141(現像スリーブ)が担持するトナーの層厚を規制する。現像ローラ141は、感光ドラム131上に形成された静電潜像にトナーを付着させることで静電潜像を現像する。
<MFPの制御系>
図3は、本実施形態に係るMFP100の制御系の構成を示すブロック図である。なお、図3には、後述するトナー残量の検知処理等の、とりわけ本実施形態に関連する構成を示している。MFP100は、CPU300、ROM301、RAM302及びEEPROM303を制御系として備えている。
ROM301には、MFP100全体を制御するための制御プログラムが格納されている。RAM302は、CPU300の作業領域として使用されるとともに、画像データ等の種々のデータを一時的に格納するために使用される、揮発性の記憶デバイス(メモリ)である。CPU300は、ROM301に格納された制御プログラムをRAM302に読み出して実行することによって、MFP100全体を制御する。EEPROM303は、不揮発性の記憶デバイス(メモリ)であり、トナーボトル151内のトナー残量、磁気センサ154の出力値(基準出力値)等の、種々のデータを保持するために使用される。
CPU300は、トナー補給部150内の攪拌モータ310の動作を制御することで、トナー補給部150の動作を制御する。CPU300には、トナー補給部150の磁気センサ154から出力される信号が入力される。CPU300は、磁気センサ154からの出力信号に基づいて、トナーボトル151内のトナー残量を検知することが可能である。また、CPU300には、トナーセンサ145から出力される信号が入力される。CPU300は、トナーセンサ145からの出力信号に基づいて、現像器140内のトナーの有無を検知することが可能である。
CPU300は、トナー残量の検知結果、及び現像器140内のトナーの有無の検知結果に基づいて、トナー補給部150から現像器140へのトナーの供給(補給)を制御する。CPU300は、トナーセンサ145の出力信号が、現像器140内にトナーが無いことを示す場合、攪拌モータ310を駆動して第1攪拌部材152を回転させることで、トナーボトル151から現像器140(攪拌室142)内にトナーを補給する。
また、CPU300は、操作部320の動作を制御する。CPU300は、操作部320に画面情報を送信して、操作部320の表示部(液晶ディスプレイ等)に操作画面を表示できる。また、CPU300は、操作部320におけるユーザの操作の内容を示す操作情報を操作部320から受信できる。例えば、CPU300は、磁気センサ154を用いた、トナーボトル151内のトナーの残量の検知結果、またはMFP100内のトナーボトル151の有無の検知結果を操作部320に表示することで、ユーザへの通知を行うことが可能である。
<磁気センサの出力特性>
本実施形態では、図2に示すように、トナーボトル151内のトナー残量を検知するための磁気センサ154がトナーボトル151の外部に配置される。磁気センサ154は、トナーボトル151内のトナーの透磁率を検知可能な程度に、トナーボトル151に近接した位置に配置される。本実施形態の磁気センサ154は、トナーボトル151内のトナーの透磁率を検知してトナーの透磁率を電圧として出力するよう構成される。
図4は、本実施形態に係る磁気センサ154の出力特性の一例を示す図であり、図4(A)は、トナーボトル151内の第1攪拌部材152が静止している場合の、トナーボトル151内のトナー残量と磁気センサ154の出力との関係の例を示している。図4(A)に示すように、トナーボトル151内のトナーの透磁率(磁気センサ154の出力値)とトナー残量との間には一定の対応関係が存在する。例えば、最大量(Tmax)のトナーが充填された新品のトナーボトル151がトナー補給部150に設置された場合、磁気センサ154の出力値はMmaxとなる。一方、トナー補給部150に設置されているトナーボトル151内のトナー残量が0になった場合、磁気センサ154の出力値はMminとなる。図4(A)のように、第1攪拌部材152の回転が停止している際の磁気センサ154の出力信号の値と、トナーボトル151内のトナー残量との関係を示す、予め定められた対応関係を用いて、トナーボトル151内のトナー残量を検知できる。
また、図4(B)は、トナーボトル151内の第1攪拌部材152が動作している場合の、磁気センサ154の出力の時間変動の例を示している。MFP100における画像形成動作の実行時には、CPU300は、攪拌モータ310を駆動して第1攪拌部材152を回転させることで、トナーボトル151から現像器140にトナーを補給する。第1攪拌部材152の回転に伴って、トナーボトル151内のトナーの透磁率が変化する結果、図4(B)に示すように、磁気センサ154の出力信号が周期的に変化する。このとき、磁気センサ154の出力信号の変動周期は、第1攪拌部材152の回転周期と一致する。トナーボトル151内のトナー残量が0になると、磁気センサ154の出力信号に、第1攪拌部材152の回転に伴う変動が生じなくなる。このような磁気センサ154の出力信号の特性を利用して、トナーボトル151内のトナーの有無を検知できる。
また、本実施形態では、トナーボトル151がMFP100内(トナー補給部150内)に設置されていない際に磁気センサ154から出力される信号の値を、基準出力値として予め測定し、当該基準出力値をEEPROM303に格納している。この基準出力値を用いることで、トナーボトル151がトナー補給部150に設置されているか否か(即ち、MFP100におけるトナーボトル151の有無)を検知できる。
一方で、第1攪拌部材152の回転駆動中には、磁気センサ154の出力信号に、図4(B)に示すような変動が生じる。このように変動する出力信号からトナー残量を検知するためには、何らかの処理が必要となる。そこで、本実施形態では、第1攪拌部材152の回転駆動中に磁気センサ154から出力される信号を定期的にモニタリングし、信号に回転周期と同じ周期的な変動が見られるかどうかを判定する。そして回転周期内の、少なくとも、第1出力値と、当該第1出力値とは異なるタイミングにおける第2出力値とを取得する。更に、このように異なるタイミングにおける第1出力値及び第2出力値に基づいて、トナーボトル151内のトナー残量を検知する。例えば、第1出力値及び第2出力値を、平均化等の処理によって、第1攪拌部材152の回転駆動が行われてない状態における出力値に換算することで、図4(A)に示す対応関係を利用したトナー残量の検知が可能である。なお、本実施形態では、第1出力値及び第2出力値は、第1攪拌部材152の位置(攪拌位置)が異なる位置にあるときに磁気センサ154から出力された出力値に相当する。
<画像形成動作時のトナー残量の検知処理>
図5は、MFP100において画像形成動作時に実行されるトナー残量の検知処理の手順を示すフローチャートである。なお、図5に示す各ステップの処理は、CPU300がROM301から制御プログラムを読み出して実行することによって、CPU300による制御下でMFP100において実現される。
MFP100において画像形成動作が開始されると、CPU300は、図5に示す手順の実行を開始する。まずS101で、CPU300は、定期的にモニタリングしている磁気センサ154の出力値が、EEPROM303に予め格納された基準出力値と等しいか否かを判定する。CPU300は、磁気センサ154の出力値が基準出力値と等しいと判定した場合には、処理をS102へ進める。
S102で、CPU300は、MFP100内にトナーボトル151が存在しないことを検知する。更に、CPU300は、操作部320を用いて、MFP100内にトナーボトル151が無いことをユーザに通知することで、ユーザにトナーボトル151の設置を促す。その後、CPU300は、画像形成動作を中断して処理を終了する。なお、例えば磁気センサ154の出力信号の値の上昇を検知することで、トナーボトル151が設置されたことを検知できる。その場合、CPU300は、中断した画像形成動作を再開し、再び図6に示す手順の実行を開始してもよい。
一方、CPU300は、S101において磁気センサ154の出力値が基準出力値と等しくないと判定した場合には、処理をS103へ進める。S103で、CPU300は、第1攪拌部材152の回転駆動中に、モニタリングしている磁気センサ154の出力信号に周期的な変動が生じているか否かを判定する。ここでは、CPU300は、磁気センサ154の出力信号から、第1攪拌部材152の回転周期と等しい周期の変動を検知する。CPU300は、磁気センサ154の出力信号に周期的な変動が生じていないと判定した場合、処理をS104へ進める。
S104で、CPU300は、トナーボトル151内にトナーが無い(トナー残量が0である)ことを検知する。更に、CPU300は、操作部320を用いて、その検知結果をユーザに通知することで、トナーボトル151の交換を促す。その後、CPU300は、画像形成動作を中断して処理を終了する。なお、例えば磁気センサ154の出力信号に基づいてトナーボトル151が交換(新たに設置)されたことを検知した場合には、中断した画像形成動作を再開し、再び図6に示す手順の実行を開始してもよい。
一方、CPU300は、S103において磁気センサ154の出力信号に周期的な変動が生じていると判定した場合、処理をS105へ進める。S105で、CPU300は、第1攪拌部材の回転駆動中に磁気センサ154から出力される信号に基づいてトナー残量を検知する。具体的には、CPU300は、第1攪拌部材の1回転周期内において磁気センサ154からそれぞれ異なるタイミングで出力された第1出力値及び第2出力値を取得する。更に、CPU300は、取得した第1出力値及び第2出力値を、第1攪拌部材152の回転駆動が行われてない状態における出力値に換算して得られた値から、図4(A)に示す対応関係を利用してトナー残量を検知する。例えば、CPU300は、第1攪拌部材の1回転周期内における出力値の平均値を求め、当該平均値を用いてトナー残量を検知してもよい。その後、CPU300は、必要に応じて、検知したトナー残量を操作部320に表示することでユーザに通知し、処理を終了する。
このように本実施形態では、CPU300は、画像形成動作の実行時には、トナーボトル151内に設けられた第1攪拌部材152を回転駆動する。更に、CPU300は、画像形成動作の実行時に、第1攪拌部材152を回転駆動中に磁気センサ154から出力される信号から、それぞれ異なるタイミングに出力された、少なくとも第1出力値及び第2出力値を取得する。CPU300は、更に、取得した第1出力値及び第2出力値に基づいて、トナーボトル151内のトナー残量を検知する。
本実施形態によれば、磁気センサ154を利用したトナー残量の検知によって、トナー残量が0であることをより精度良く検知できる。更に、トナー残量が0でない場合には、磁気センサ154の出力信号の値に基づいて、トナーボトル内の攪拌部材152の回転中であってもトナーボトル151内のトナー残量をより精度良く検知できる。
更に、本実施形態では、トナーボトル151がMFP100の内部に設置されていない場合に磁気センサ154から出力される信号の値を基準出力値としてEEPROM303に予め格納しておく。更に、CPU300は、磁気センサ154の出力信号の値が、EEPROM303に格納された基準出力値と等しいか否かを判定し、等しくない場合には、MFP100にトナーボトル151が存在しないことを検知する。このようにして、基準出力値に基づいて、MFP100にトナーボトル151が存在するか否かを簡易に検知することが可能である。
なお、本実施形態では、トナーボトル151内のトナー残量の検知方法について説明したが、攪拌室142、現像室143など、トナーボトル以外のトナー収納部についても同様に適用可能である。
100:MFP(画像形成装置)、131:感光ドラム、140:現像器、141:現像ローラ、142:攪拌室、143:現像室、144:第2攪拌部材、145:トナーセンサ、146:第3攪拌部材、147:現像ブレード、150:トナー補給部、151:トナーボトル、152:第1攪拌部材、153:トナー補給口、154:磁気センサ、300:CPU、303:EEPROM

Claims (8)

  1. トナー収納容器から供給されるトナーを用いて画像を形成する画像形成装置であって、
    前記トナー収納容器内のトナー量を検知するセンサと、
    前記トナー収納容器内のトナーを攪拌する攪拌部材と、
    前記攪拌部材の異なる攪拌位置で前記センサが検知する複数の検知結果に基づいて、前記トナー収納容器内のトナー量を判定する判定手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記判定手段は、前記センサが検知する複数の検知結果の平均値を用いて前記トナー量を判定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記判定手段は、前記センサから出力される信号の値に、前記攪拌部材の攪拌位置に応じた変動が生じていない場合には、前記トナー収納容器内のトナー量が所定量以下であると判定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記判定手段は、前記攪拌部材が停止している際の前記センサから出力される出力信号の値と、前記トナー収納容器内のトナー量との関係を示す、予め定められた対応関係を用いて、前記トナー収納容器内のトナー量を判定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 前記トナー収納容器が前記画像形成装置の内部に設置されていない際に前記センサから出力される信号の値が基準出力値として格納された記憶手段を更に備え、
    前記判定手段は、前記基準出力値と前記センサから出力される信号の値との差が所定値以下の場合に、前記画像形成装置にトナー収納容器が存在しないと判定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  6. 前記センサは、前記トナーの透磁率を検知して当該透磁率に対応する信号を出力する磁気センサである
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記判定手段による判定結果をユーザに通知する通知手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. トナー収納容器から供給されるトナーを用いて画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、前記画像形成装置は、前記トナー収納容器内のトナー量を検知するセンサと、前記トナー収納容器内のトナーを攪拌する攪拌部材とを備え、前記制御方法は、
    前記攪拌部材の異なる攪拌位置で前記センサから複数の検知結果を取得する取得工程と、
    前記取得工程で取得された複数の検知結果に基づいて、前記トナー収納容器内のトナー量を判定する判定工程と、
    を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7413744B2 (ja) 2019-12-09 2024-01-16 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置

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