JP2018004974A - 画像形成装置及び現像剤の検出方法 - Google Patents

Abstract

【目的】トナー収納容器内のトナーの量を判定する場合、攪拌部材の位置が不定だとトナーの量を正確に判定することが出来ないという課題があった。
本発明は、攪拌部材を有するトナー収納容器内のトナーの量を精度良く判定することが可能な画像形成装置を提供する。
【構成】収納容器２７内の現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
収納容器２７内の現像剤を検出する検出手段Ｓ４と、収納容器２７内の現像剤を攪拌する攪拌手段２８と、攪拌手段２８の攪拌位置に対応して、検出手段Ｓ４の検出結果を判定する判定手段と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シートに現像剤を用いた画像を形成する画像形成装置及び現像剤の検出方法に関する。

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、現像器内の現像剤を用いて現像することで、現像剤像を形成する。感光体上に形成された現像剤像がシート状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現像剤は、ユーザによって交換可能な現像剤収納容器から現像器へ供給される。

現像剤収納容器内の現像剤の量を検出する方法として、透磁率センサ（磁気センサ）を収納容器の外側に設ける技術が提案されている。（特許文献１参照）

特開２００２−３６５９０１号公報

しかし、従来技術では収納容器内の撹拌部材によって現像剤が攪拌されると、現像剤の状態（磁気センサから現像剤の座位面までの距離や現像剤の密度）が変動するので、磁気センサが実際より大きい値や小さい値を出力するため、正確な現像剤の量を判定できない可能性があった。

本発明は、このような従来技術に存在する課題に鑑みてなされたものであり、現像剤を攪拌する攪拌手段を有する収納容器内の現像剤の量を精度良く検出することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
収納容器内の現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置であって、
前記収納容器内の現像剤を検出する検出手段と、
前記収納容器内の現像剤を攪拌する攪拌手段と、
前記攪拌手段の攪拌位置に対応して、前記検出手段の検出結果を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、攪拌手段を有する収納容器内の現像剤の量を精度良く検出することが可能になる効果がある。

画像形成装置の概略断面図である。 トナーの収納容器を図１の右側から見た概略図である 画像形成装置の制御部のブロック図である。 攪拌中のトナーの動きと磁気センサの出力値を表した図である。 制御部のトナー量の判定処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の構成を表す概略断面図である。画像形成装置１００は、図１の下側（シート搬送方向上流）から上側（シート搬送方向下流）に向かって順に、シート給送部１０、画像形成部２０、定着部３０、シート排出部４０が設けられている。また、画像形成部２０、定着部３０の右側には、シート再給送部５０が設けられている。
制御部６００は、各部の動作を制御し、シートに画像を形成する。シート給送部１０では、給送カセット１１や手差しトレイ１６に積載されたシートＰを画像形成部２０へ給送する。

シート検知センサＳ１は、給送カセット１１にシートＰが収納されているかどうかを検知するセンサである。給送カセット１１に収納されたシートＰは、ピックアップローラ１２が回転することによって分離ローラ対１３へ給送される。シートＰが重送している場合は、正転ローラと反転ローラとからなる分離ローラ対１３によって１枚に分離され、実線で示す給送パスＰＳに搬送される。給送パスＰＳに搬送されたシートＰはさらに給送ローラ対１４によって搬送され、回転を停止しているレジストローラ対１５のニップに先端が倣うことでシートＰの斜行が矯正される。

レジ前センサＳ２は、シートＰの先端がレジストローラ対１５のニップに到達するタイミングを検知する。手差しトレイ１６からシートＰを給送する場合は、供給ローラ１７および分離パッド１８によってシートを１枚に分離して機内に引き込む。そして、供給ローラ対１９によって給送ローラ対１４に搬送され、レジストローラ対１５でシートＰの斜行が矯正される。斜行が矯正されたシートＰは、所定のタイミングで回転するレジストローラ対１５によって画像形成部２０に搬送される。

画像形成部２０では、感光ドラム２１がその表面を帯電ローラ２２によって均一に帯電されている。レーザユニット２３から画像情報に対応したレーザ光が照射される。感光ドラム２１のレーザ光が照射された部分は、帯電ローラ２２によって帯電されていた電荷が除去され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、現像ローラ２４によって現像剤（トナー）が付着されることで、現像剤像として可視化される。

収納容器２７に収納された現像剤は、収納容器２７内の攪拌部材２８が回転することで現像器２６に供給される。現像剤検知センサＳ４は、収納容器２７内の現像剤の量を検知する。この現像剤像は、感光ドラム２１の回転によって転写ニップ部Ｎ１に搬送される。このタイミングに合わせてレジストローラ対１５からシートＰが転写ニップ部Ｎ１に搬送される。搬送されたシートＰは、転写ニップ部Ｎ１において感光ドラム２１と接触する転写ローラ２５に挟持搬送されながら、転写ローラ２５によって感光ドラム２１に形成された現像剤像が転写される。なお、レーザユニット２３から照射されるレーザ光は、外部から送信された画像データに基づいて制御される。

次に、現像剤像が形成されたシートＰは、定着部３０へと搬送される。定着部３０では、内部に配置されたハロゲンランプ等の熱源により所定の定着温度に加熱されたアルミローラ等で構成される定着ローラ３１と、定着ローラ３１に接触して所定の圧力で定着ローラ３１を加圧する加圧ローラ３２とによって定着ニップ部Ｎ２が形成されている。現像剤像が形成されたシートＰは、定着ニップ部Ｎ２に送り込まれて、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送され加熱加圧されることで、現像剤像がシートＰ上に定着される。

定着センサＳ３は、シートＰの先端が定着ニップ部Ｎ２を抜けたことを検知する。
なお、定着部３０は、定着ローラ３１で加熱する加熱ローラ方式の替わりに、セラミックヒータ等の熱源を端部レスフィルムを介して加圧ローラ３２が加圧することで定着ニップ部Ｎ２を形成し、ニップ部Ｎ２にてシートＰを挟持搬送しながら加熱加圧するオンデマンド定着方式を用いても良い。

次に、現像剤像が定着されたシートＰは、シート排出部４０へと搬送され、排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。シートＰの両面に画像を形成する場合は、１面目に画像形成されたシートＰの先端が定着センサＳ３を抜けたあと、シートＰの後端が排出ローラ対４１を抜ける前に排出ローラ対４１を一旦停止させ、さらに排出ローラ対４１を逆回転させることで、シートＰを反転させてシート再給送部５０へ搬送する。

シート再給送部５０へ搬送されたシートＰは、再給送ローラ対５１、５２によって破線で示す再給送パスＰＳ２を搬送され、再給送ローラ対５３によってレジストローラ対１５に搬送される。そして、レジストローラ対１５によって斜行が矯正された後、転写ニップ部Ｎ１に搬送されることで、シートＰの２面目に現像剤像が形成される。その後は、１面目に画像形成したときと同様に定着ニップ部Ｎ２を搬送されることで現像剤像がシートＰに定着され、両面に画像が形成されたシートＰは排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。

図２は、現像剤の収納容器２７を図１の右側から見た概略図である。
攪拌部材２８は不図示の攪拌モータと接続され、回転駆動力を与えられることで、図２に示す矢印の方向に回転する。攪拌部材２８と連動してフラグ２９が回転し、位置センサＳ５を遮ると攪拌部材２８の位置を判定することができる。位置センサＳ５は、例えばフォトセンサで構成され、受光が遮られるとオンを出力するセンサである。
攪拌部材２８の駆動を停止する時は、位置センサＳ５を遮った時点で停止するようにすることで、攪拌部材２８の停止位置を一定にすることができる。

現像剤検知センサＳ４は、例えば磁気センサで構成され、収納容器内の現像剤を検知するため、例えば収納容器の下側に設置される。

図３は、画像形成装置１００の制御部６００の構成を示すブロック図である。
画像形成装置全体を制御するＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３を内蔵している。ＲＯＭ６０２は、画像形成を行うための各種プログラムやデータが書き込まれた読み取り専用の記憶素子である。ＲＡＭ６０３は、書き込み、消去が可能な記憶素子であって、ＲＯＭ６０２から読み出したプログラムが保持され、シート処理の過程で発生する処理データや演算結果が随時書き込み、消去される。ＥＥＰＲＯＭ６０４は装置やユーザの設定値を保存するための記憶領域である。

ＣＰＵ６０１は外部ＰＣなどから入力された画像情報を、画像処理回路２で、レーザユニット２３が照射する照射情報に変換する。ＣＰＵ６０１は画像処理回路２を介して帯電ローラ２２を駆動し、感光ドラム２１（図１）の表面を均一に帯電する。

ＣＰＵ６０１は照射情報に従って、レーザーユニット２３を駆動し、レーザ光を感光ドラム２１（図１）に照射することで画像情報に対応した静電潜像を形成し、現像剤が付着されることで現像剤像として可視化される。

ＣＰＵ６０１は、画像処理と並行して、モータドライバ１を介して給送モータ１０１を駆動してシートＰの給送を開始し、レジ前センサＳ２でシートを検知したあと、レジストローラ対１６の位置でシートＰを停止させておく。

ＣＰＵ６０１は、現像剤像が転写ニップ部Ｎ１（図１）に到達するタイミングで、シートＰが転写ニップ部Ｎ１に到達するように再び給送モータ１０１を駆動し、現像剤像をシートＰに転写させる。

ＣＰＵ６０１は、シートＰが定着部３０（図１）に到達するまでに、温度制御回路３を介して定着ローラ３１に内蔵するヒータ３３の温度が目標温度になるように制御する。ヒータ３３の温度はサーミスタ３４で検知される。

シートＰの先端が定着部３０（図１）を抜け、定着センサＳ３で検知されると、ＣＰＵ６０１は排出モータ１０２を駆動して、排出ローラ対４１（図１）を回転させ、画像が形成されたシートＰを排出トレイ４２（図１）へ排出させる。

操作表示部６０５は、ユーザの指示を受け付けたり、装置の状態をユーザに通知するインターフェイスである。

ＣＰＵ６０１は、磁気センサＳ４の出力値から現像剤の量を判定する。判定の結果、現像剤が空になったら操作表示部６０５に収納容器の交換メッセージを表示する。

ＣＰＵ６０１は、画像形成中に攪拌モータ１０３を駆動し、収納容器内の現像剤を攪拌するとともに、現像剤を現像器に補給する補給手段を兼ねている。位置センサＳ５は攪拌部材２８（図１）の位置を検出するセンサである。

＜磁気センサの出力特性＞
図４は、攪拌部材２８が回転している時の収納容器内の現像剤の動きと、磁気センサＳ４の出力値を表した図である。

図２の攪拌部材２８の位置を角度０°とすると、図４に示すように、現像剤が攪拌部材２８で掻き上げられることで、出力値は一旦下がる（９０°の状態）。そして、攪拌部材２８が垂直になると、掻き上げられた現像剤が落ちるので、出力値は最大になる（１８０°の状態）。そして、再び現像剤が攪拌部材２８で掻き上げられて出力値が下がる（２７０°の状態）。このように、攪拌部材２８が１周する間に、磁気センサＳ４の出力値は一定周期の増減を繰り返す。

磁気センサＳ４の出力値を検出する周期が不規則だと、検出タイミングによって、実際の現像剤量と出力値に乖離が生じる。

よって、本発明では、攪拌部材Ｓ４の攪拌位置に対応して、攪拌部材Ｓ４が予め決められた所定の位置のときに磁気センサＳ４の出力値から現像剤の量を判定する。そうすることで、現像剤の偏り方が一定になり、現像剤の量を精度良く判定することができる。

図５は、ＣＰＵ６０１の現像剤（トナー）の量の判定処理のフローチャートである。
トナー量の判定を開始すると、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ１でトナー攪拌中かどうかを判定する。トナー攪拌中かどうかは、攪拌モータ１０３を駆動しているかどうかで分かる。

トナー攪拌中でない場合は、ステップＳ２に進み、磁気センサの出力値を検出し、ステップＳ３でＣＰＵ６０１は現在のトナー量を判定して操作表示部に表示する。

この時の出力値は、攪拌部材２８の位置によって異なるが、攪拌モータ１０３を停止する時に、図２の位置センサＳ５の位置で停止しておくことで、攪拌中でないときの攪拌部材２８の位置は一定にすることができる。

トナー攪拌中である場合は、ステップＳ４に進み、ＣＰＵ６０１は攪拌部材２８が所定の位置にあるかどうかを判定する。所定の位置は、例えば図２の位置センサＳ５がフラグ２９を検出した位置である。ステップＳ４で攪拌部材２８が所定の位置にきたらステップＳ２に進み、磁気センサＳ４の出力値を検出し、ステップＳ３でＣＰＵ６０１は現在のトナー量を判定して操作表示部に表示する。

なお、本実施形態では、位置センサＳ５を用いて、攪拌部材２８の位置を検出したが、図４に示したように磁気センサの出力値は攪拌部材２８の１回転もしくは半回転の周期で周期的な変化をするので、検出値の最大値などを起点に攪拌部材２８の回転周期に合わせて磁気センサＳ４の出力値を検出することで、攪拌部材２８が同じ位置にいるときの出力値を検出することもできる。

また、トナーの収納容器は、交換可能な収納容器（トナーボトル）であるとして説明したが、現像器内に攪拌部材がある場合は、現像器内のトナー量を判定する場合に適用することもできる。

また、トナーを攪拌する目的の部材だけでなく、トナーを現像器に補給する補給部材の周期的な駆動によって、トナー検出手段の検出値が変動する場合は、補給部材の位置に対応して現像剤の量を判定してもよい。

１００：画像形成装置
６００：制御部
６０１：ＣＰＵ
６０５：操作表示部
１０３：攪拌モータ
２７：収納容器
２８：攪拌部材
Ｓ４：磁気センサ
Ｓ５：位置センサ

Claims (7)

1. 収納容器内の現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記収納容器内の現像剤を検出する検出手段と、
   前記収納容器内の現像剤を攪拌する攪拌手段と、
   前記攪拌手段の攪拌位置に対応して、前記検出手段の検出結果を判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段は、
   前記攪拌手段の攪拌位置が予め決められた所定の位置の前記検出手段の検出結果から前記収納容器内の現像剤の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、前記攪拌手段による攪拌が行われていない場合は、前記攪拌手段の攪拌位置に係らず前記検出手段の検出値から前記収納容器内の現像剤の量を判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段は、前記攪拌手段の駆動周期に基づくサンプリング周期で前記検出手段の検出結果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. 前記検出手段は、磁気センサであり、
   前記判定手段は、前記磁気センサの出力値から前記収納容器内の現像剤の量を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記攪拌手段を回転駆動する駆動手段をさらに有し、
   前記駆動手段は、前記攪拌手段による攪拌を停止する際は、前記所定の位置で駆動を停止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 収納容器内の現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置における現像剤の量の判定方法であって、
   前記収納容器内の現像剤を攪拌する攪拌手段を有し、
   前記収納容器内の現像剤を検出する検出工程と、
   前記攪拌手段の攪拌位置に対応して、前記検出工程における検出結果から現像剤の量を判定する判定工程と、
   を有することを特徴とする現像剤の量の判定方法。

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