JP2023178903A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナーカートリッジ内のトナーの残量の表示が急激に推移したり停滞したりすることを回避すること。【解決手段】残量報知区間〔1〕において、表示操作部99は残量報知区間〔1〕で取得した取得値を報知し(S301~S304)、残量報知区間〔2〕において、制御部は、推測残量が残量報知区間〔1〕と同じであっても残量報知区間〔1〕よりも取得値が小さくなるように取得値を取得し、表示操作部99は残量報知区間〔2〕で取得した取得値を報知し、(S305~S308)、残量報知区間〔3〕において、制御部は、残量報知区間〔2〕から残量報知区間〔3〕に移行する際の推測残量から、残量報知区間〔3〕において画像形成が行われた印刷枚数に基づいて推測残量を減少させた取得値を取得し(S309~S312)、表示操作部99は残量報知区間〔3〕で取得した取得値を報知する。【選択図】図8
Description
本発明は、画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置又は静電記録装置の画像形成装置に関する。
電子写真方式(電子写真プロセス)を用いたプリンタ等の画像形成装置は、は、一般に、トナーの補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。トナーの補給作業や各種のプロセス手段のメンテナンスを容易にするために、感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることが実用化されている。プロセスカートリッジ方式によれば、ユーザビリティに優れた画像形成装置を提供することができる。
複数の感光体を鉛直方向と交差する方向に一列に配置したインライン方式の画像形成装置として、複数の感光体を、被転写体である中間転写体、又は、被転写体である記録材を搬送する記録材担持体の下方に配置したものがある(例えば、特許文献1参照)。また、プロセスカートリッジにトナーを補給するためのトナーカートリッジを設け、トナーを逐次補給する構成が知られている。トナーカートリッジにはトナーの残量を検知するためのセンサーが設けられ、ユーザーにトナーの残量を逐次報知し、又はユーザーにトナーカートリッジの交換を促すことができる。また、トナーの残量を検知するセンサーを設ける代わりに、トナーカートリッジのトナーの補給動作で得られた情報に基づいてトナーカートリッジ内のトナーの残量を予測する構成が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、トナーカートリッジの外部にトナーの補給状態を検知するための検知手段を設けることで、トナーカートリッジ内のトナーが無くなったことを検知することができる。さらに、トナーカートリッジの駆動時間等を計測することでトナーの残量を予測し、ユーザーに逐次報知することもできる。
本発明においては、トナー残量の予測結果を表示部においてユーザーに報知する際に、予測結果の修正等によってユーザーを混乱させないような表示をすることを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
(1)記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像装置と、前記現像装置に向けて前記現像剤を補給する補給動作を行う補給装置であって、前記現像剤を収容するための容器と、前記補給動作を行うために前記容器から前記容器の外部に前記現像剤を排出するための排出機構と、前記排出機構を駆動するための駆動手段と、を有する前記補給装置と、前記容器内の前記現像剤の残量を前記排出機構の駆動状況に基づいて推測する推測手段と、前記推測手段で推測された前記現像剤の推測残量に基づいて取得値を取得する取得部と、前記取得値を報知する報知部と、前記排出機構による前記容器からの排出の有無を検知する検知手段と、を備え、前記報知部が前記取得値を報知する期間が、第1期間と、前記第1期間よりも後の第2期間と、前記第2期間に続く第3期間であって前記検知手段によって前記排出機構による前記現像剤の排出が無いと検知された後の第3期間と、を含むとした場合において、前記第1期間において、前記報知部は前記第1期間で取得した前記取得値を報知し、前記第2期間において、前記取得部は、前記推測残量が前記第1期間と同じであっても前記第1期間よりも前記取得値が小さくなるように前記取得値を取得し、前記報知部は前記第2期間で取得した前記取得値を報知し、前記第3期間において、前記取得部は、前記第2期間から前記第3期間に移行する際の前記推測残量から、前記第3期間において前記画像形成が行われた前記記録媒体の枚数に基づいて前記推測残量を減少させた前記取得値を取得し、前記報知部は前記第3期間で取得した前記取得値を報知する、ことを特徴とする画像形成装置。
(2)記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像装置と、前記現像装置に向けて前記現像剤を補給する補給動作を行う補給装置であって、前記現像剤を収容するための容器と、前記補給動作を行うために前記容器から前記容器の外部に前記現像剤を排出するための排出機構と、前記排出機構を駆動するための駆動手段と、を有する前記補給装置と、入力された画像データに基づいて前記静電潜像のドット数を計数する計数手段と、前記容器内の前記現像剤の残量を前記計数手段で計数された前記ドット数に基づいて推測する推測手段と、前記推測手段で推測された前記現像剤の推測残量に基づいて取得値を取得する取得部と、前記取得値を報知する報知部と、前記排出機構による前記容器からの排出の有無を検知する検知手段と、を備え、前記報知部が前記取得値を報知する期間が、第1期間と、前記第1期間よりも後の第2期間と、前記第2期間に続く第3期間であって前記検知手段によって前記排出機構による排出が無いと検知された後の第3期間と、を含むとした場合において、前記第1期間においては、前記報知部は前記第1期間で取得した前記取得値を報知し、前記第2期間においては、前記取得部は、前記推測残量が前記第1期間と同じであっても前記第1期間よりも前記取得値が小さくなるように前記取得値を取得し、前記報知部は前記第2期間で取得した前記取得値を報知し、前記第3期間においては、前記取得部は、前記第2期間から前記第3期間に移行する際の前記推測残量を減少させた前記取得値を取得し、前記報知部は前記第3期間で取得した前記取得値を報知する、ことを特徴とする画像形成装置。
(1)記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像装置と、前記現像装置に向けて前記現像剤を補給する補給動作を行う補給装置であって、前記現像剤を収容するための容器と、前記補給動作を行うために前記容器から前記容器の外部に前記現像剤を排出するための排出機構と、前記排出機構を駆動するための駆動手段と、を有する前記補給装置と、前記容器内の前記現像剤の残量を前記排出機構の駆動状況に基づいて推測する推測手段と、前記推測手段で推測された前記現像剤の推測残量に基づいて取得値を取得する取得部と、前記取得値を報知する報知部と、前記排出機構による前記容器からの排出の有無を検知する検知手段と、を備え、前記報知部が前記取得値を報知する期間が、第1期間と、前記第1期間よりも後の第2期間と、前記第2期間に続く第3期間であって前記検知手段によって前記排出機構による前記現像剤の排出が無いと検知された後の第3期間と、を含むとした場合において、前記第1期間において、前記報知部は前記第1期間で取得した前記取得値を報知し、前記第2期間において、前記取得部は、前記推測残量が前記第1期間と同じであっても前記第1期間よりも前記取得値が小さくなるように前記取得値を取得し、前記報知部は前記第2期間で取得した前記取得値を報知し、前記第3期間において、前記取得部は、前記第2期間から前記第3期間に移行する際の前記推測残量から、前記第3期間において前記画像形成が行われた前記記録媒体の枚数に基づいて前記推測残量を減少させた前記取得値を取得し、前記報知部は前記第3期間で取得した前記取得値を報知する、ことを特徴とする画像形成装置。
(2)記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像装置と、前記現像装置に向けて前記現像剤を補給する補給動作を行う補給装置であって、前記現像剤を収容するための容器と、前記補給動作を行うために前記容器から前記容器の外部に前記現像剤を排出するための排出機構と、前記排出機構を駆動するための駆動手段と、を有する前記補給装置と、入力された画像データに基づいて前記静電潜像のドット数を計数する計数手段と、前記容器内の前記現像剤の残量を前記計数手段で計数された前記ドット数に基づいて推測する推測手段と、前記推測手段で推測された前記現像剤の推測残量に基づいて取得値を取得する取得部と、前記取得値を報知する報知部と、前記排出機構による前記容器からの排出の有無を検知する検知手段と、を備え、前記報知部が前記取得値を報知する期間が、第1期間と、前記第1期間よりも後の第2期間と、前記第2期間に続く第3期間であって前記検知手段によって前記排出機構による排出が無いと検知された後の第3期間と、を含むとした場合において、前記第1期間においては、前記報知部は前記第1期間で取得した前記取得値を報知し、前記第2期間においては、前記取得部は、前記推測残量が前記第1期間と同じであっても前記第1期間よりも前記取得値が小さくなるように前記取得値を取得し、前記報知部は前記第2期間で取得した前記取得値を報知し、前記第3期間においては、前記取得部は、前記第2期間から前記第3期間に移行する際の前記推測残量を減少させた前記取得値を取得し、前記報知部は前記第3期間で取得した前記取得値を報知する、ことを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、トナーカートリッジ内のトナーの残量の表示が急激に推移したり停滞したりすることを回避することができる。
以下、本発明の画像形成装置及びプロセスカートリッジについて図面を参照しながら説明する。
<画像形成装置の全体構成>
電子写真方式の画像形成装置100の全体構成について、図1を用いて説明する。画像形成装置100は、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ70Y、70M、70C、70Kを備え、プロセスカートリッジ70Y、70M、70C、70Kは装着部材(不図示)によって画像形成装置100に装着されている。ここで、Y、M、C、Kはイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色を表す添え字であり、以降、特定の色に対応する部材について説明する場合を除き、添え字を省略する。また、プロセスカートリッジ70が有する部材について、a、b、c、dもイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色を表す添え字であり、以降、これらについても特定の色に対応する部材について説明する場合を除き、添え字を省略する。プロセスカートリッジ70を画像形成装置100に装着するときの方向(以下、装着方向という)における上流側を前側面側、装着方向における下流側を奥側面側と定義する。
電子写真方式の画像形成装置100の全体構成について、図1を用いて説明する。画像形成装置100は、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ70Y、70M、70C、70Kを備え、プロセスカートリッジ70Y、70M、70C、70Kは装着部材(不図示)によって画像形成装置100に装着されている。ここで、Y、M、C、Kはイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色を表す添え字であり、以降、特定の色に対応する部材について説明する場合を除き、添え字を省略する。また、プロセスカートリッジ70が有する部材について、a、b、c、dもイエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色を表す添え字であり、以降、これらについても特定の色に対応する部材について説明する場合を除き、添え字を省略する。プロセスカートリッジ70を画像形成装置100に装着するときの方向(以下、装着方向という)における上流側を前側面側、装着方向における下流側を奥側面側と定義する。
プロセスカートリッジ70には、感光体である感光ドラム1、感光ドラム1の周囲に帯電ローラ2、現像ローラ25、クリーニング部材6等のプロセス手段が一体的に配置されている。帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面を一様に帯電させる。現像ローラ25は、感光ドラム1上に形成した静電潜像をトナーによって現像して可視像化する。クリーニング部材6は、感光ドラム1上に形成した現像剤像であるトナー像を記録媒体である用紙Sに転写した後に、感光ドラム1上に残留した現像剤であるトナーを除去する。また、プロセスカートリッジ70の下方には、画像情報に基づいて感光ドラム1上に選択的な露光を行い、感光ドラム1上に静電潜像を形成するためのスキャナユニット3が設けられている。
画像形成装置100の下部には用紙Sを収容したカセット17が装着されている。そして、用紙Sが2次転写ローラ69、定着部74を通過して画像形成装置100の上方へ搬送されるように搬送手段が設けられている。搬送手段は、具体的には、給送ローラ54、搬送ローラ対76、レジストレーション(以下、レジストという)ローラ対55等である。給送ローラ54は、カセット17内の用紙Sを1枚ずつ分離給送する。搬送ローラ対76は、給送された用紙Sを搬送する。レジストローラ対55は、感光ドラム1に形成された静電潜像と用紙Sとの同期を取る。また、プロセスカートリッジ70の上方には各感光ドラム1上に形成したトナー像を転写させるための中間転写ユニット5が設けられている。中間転写ユニット5には、駆動ローラ、従動ローラ、各色の感光ドラム1に対向する位置に1次転写ローラ58、2次転写ローラ69に対向する位置に対向ローラ59を有し、中間転写体である転写ベルト50が掛け渡されている。転写ベルト50はすべての感光ドラム1に対向し、かつ接するように循環移動する。1次転写ローラ58に電圧を印加することにより、感光ドラム1から転写ベルト50上にトナー像が順次重畳して転写される(以下、1次転写という)。転写ベルト50内に配置された対向ローラ59と2次転写ローラ69への電圧の印加により、転写ベルト50上のフルカラーのトナー像が用紙Sに転写される(以下、2次転写という)。
画像形成に際しては、各感光ドラム1を回転させ、帯電ローラ2によって一様に帯電させた感光ドラム1上にスキャナユニット3から選択的な露光が行われる。これによって、感光ドラム1上に静電潜像が形成される。静電潜像は現像ローラ25によって付与されたトナーにより現像される。これによって、各感光ドラム1に各色のトナー像が形成される。画像形成と同期して、レジストローラ対55が、対向ローラ59と2次転写ローラ69とが転写ベルト50を介在して当接している2次転写位置に用紙Sを搬送する。2次転写ローラ69は、転写電圧を印加されることで、転写ベルト50上の各色トナー像を用紙Sに2次転写する。これによって、用紙Sにカラー画像が形成される。カラー画像が形成された用紙Sは、定着部74によって加熱、加圧されて未定着のトナー像が定着される。その後、用紙Sは、排出ローラ72によって排出部75に排出される。なお、定着部74は、画像形成装置100の上部に配置されている。
表示操作部99は、画像形成装置100の各種の情報を表示しユーザーに報知する表示部と、画像形成装置100に各種の設定を行うための操作部と、を有している。表示操作部99は、制御部80によるトナーの残量の推移を表示し、ユーザーに報知する。表示部は、例えば液晶モニタ等である。操作部は、例えば各種の入力キー等である。表示操作部99は、タッチパネル、オペレーションパネル等であってもよい。また、表示操作部99にトナー残量の予測結果を報知する際には、例えば、トナー残量を1%刻みで100%から0%までデジタルデータとして表示する。なお、表示操作部99にトナー残量を報知する際には、例えば高分解能のインジケータ表示等としてもよい。
画像形成装置100は、制御部80を有している。制御部80は、例えばCPU80eと、記憶手段であるROM80f及びRAM80gを有している。制御部80は、CPU80eにより、RAM80gを一時的な作業領域として用いながら、ROM80fに記憶された各種パラメータを用いて各種プログラムを実行することで、画像形成装置100に画像形成動作や用紙Sの搬送動作等の各種の動作を行わせる。また、制御部80は、プロセスカートリッジ70に設けられた後述するメモリー77(図2(b)参照)と接続されるようになっている。制御部80は、後述するトナーカートリッジ9内のトナーの残量に関する情報を含む画像形成装置100に関する種々の情報を表示操作部99に表示させることでユーザーに報知する。
<プロセスカートリッジ>
プロセスカートリッジ70について、図1及び図2を用いて説明する。図2(a)はトナーを収容したプロセスカートリッジ70の主断面を示す図である。図2(b)は、プロセスカートリッジ70の外観斜視図であり、主な符号のみ付している。イエロー色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70Y、マゼンタ色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70M、シアン色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70C、ブラック色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70Kは同一構成である。プロセスカートリッジ70は、クリーニングユニット26と、現像装置である現像ユニット4と、を有する。クリーニングユニット26は、感光ドラム1と、帯電ローラ2及びクリーニング部材6を備えている。そして、現像ユニット4は、現像回転体である現像ローラ25を備えている。
プロセスカートリッジ70について、図1及び図2を用いて説明する。図2(a)はトナーを収容したプロセスカートリッジ70の主断面を示す図である。図2(b)は、プロセスカートリッジ70の外観斜視図であり、主な符号のみ付している。イエロー色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70Y、マゼンタ色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70M、シアン色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70C、ブラック色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70Kは同一構成である。プロセスカートリッジ70は、クリーニングユニット26と、現像装置である現像ユニット4と、を有する。クリーニングユニット26は、感光ドラム1と、帯電ローラ2及びクリーニング部材6を備えている。そして、現像ユニット4は、現像回転体である現像ローラ25を備えている。
感光ドラム1の周上には、前述したとおり、帯電ローラ2、クリーニング部材6が配置されている。クリーニング部材6は、例えばゴムブレードで形成された弾性部材7と支持部材8から構成されている。弾性部材7の先端部7eは、感光ドラム1の回転方向に対してカウンター方向に当接させて配設されている。クリーニング部材6によって感光ドラム1表面から除去されたトナーは、除去トナー室27eに落下し収容される。除去トナー室27eに収容されたトナーが漏れることを防止するスクイシート21が、感光ドラム1に当接している。クリーニングユニット26に駆動源であるモータ(不図示)の駆動力が伝達されることにより、感光ドラム1が画像形成動作に応じて回転駆動する。帯電ローラ2は、軸受28を介し、クリーニングユニット26に回転可能に取り付けられており、加圧部材(不図示)により感光ドラム1に向かって加圧され、感光ドラム1に従動回転する。
プロセスカートリッジ70には、不揮発性の記憶手段であるメモリー77を備えている。メモリー77には、トナーや現像ユニット4の使用情報及び寿命情報も格納されている。制御部80は、メモリー77にアクセスすることにより、トナーの使用情報及び寿命情報を読み出すことができる。制御部80は、画像形成装置100の電源のON/OFFが行われた場合、又はプロセスカートリッジ70が交換された場合でも、現像ユニット4の使用状況及びトナーの残量の算出を、正確かつ迅速に行うことができる。
<現像ユニット>
図1)~図3を用いて現像ユニット4について説明する。図3(a)は、現像ユニット4の外観斜視図である。図3(b)は、現像ユニット4の主断面を示す図である。図2(a)に示すように、現像ユニット4は、感光ドラム1と接触して矢印D方向に回転する現像ローラ25と、現像ローラ25を支持する枠体31とから構成される。図3(a)に示すように、現像ローラ25は、枠体31の両側にそれぞれ取り付けられた前軸受12、奥軸受13を介して、回転自在に枠体31に支持されている。現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して矢印C方向に回転する供給部材である供給ローラ34と、現像ローラ25上に形成されるトナーの層(以下、トナー層という)を規制するための規制部材である現像ブレード35がそれぞれ配置されている。供給ローラ34から現像ローラ25に供給されたトナーが現像ブレード35を通過するときに、現像ブレード35は、現像ローラ25上のトナーのコート量を規制するとともにトナーを帯電させる。これによって、感光ドラム1上に作られた静電潜像を現像するために最適なトナーのコート量でトナー層が形成される。
図1)~図3を用いて現像ユニット4について説明する。図3(a)は、現像ユニット4の外観斜視図である。図3(b)は、現像ユニット4の主断面を示す図である。図2(a)に示すように、現像ユニット4は、感光ドラム1と接触して矢印D方向に回転する現像ローラ25と、現像ローラ25を支持する枠体31とから構成される。図3(a)に示すように、現像ローラ25は、枠体31の両側にそれぞれ取り付けられた前軸受12、奥軸受13を介して、回転自在に枠体31に支持されている。現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して矢印C方向に回転する供給部材である供給ローラ34と、現像ローラ25上に形成されるトナーの層(以下、トナー層という)を規制するための規制部材である現像ブレード35がそれぞれ配置されている。供給ローラ34から現像ローラ25に供給されたトナーが現像ブレード35を通過するときに、現像ブレード35は、現像ローラ25上のトナーのコート量を規制するとともにトナーを帯電させる。これによって、感光ドラム1上に作られた静電潜像を現像するために最適なトナーのコート量でトナー層が形成される。
現像ローラ25と感光ドラム1とは、対向部(接触部)において互いの表面が同じ方向(本実施形態では、接触部において下から上に向かう方向)に移動するようにそれぞれ回転する。なお、現像部において、現像ローラ25に印加された所定の直流電圧に対して、帯電によりマイナスに帯電したトナーとの間で電位差が生じ、静電潜像が形成された部分(以下、明部電位部ともいう)にのみトナーが転移して静電潜像が顕像化される。ここで、現像部とは、現像ローラ25が感光ドラム1に接触する部分をいう。
現像ユニット4には、現像ローラ25に当接した枠体31からトナーが漏れることを防止するための当接シートである防止シート20が配置されている。さらに枠体31のトナー収容室31eは、トナー200が収容された容器である。図3(b)に示すように、枠体31のトナー収容室31eには、収容されたトナーを撹拌するとともに供給ローラ34へトナーを搬送するための撹拌部材36が設けられている。撹拌部材36は、外部からの駆動力によって矢印H方向に回転可能な撹拌軸36eと、撹拌軸36eに取り付けられ、撹拌軸36eと共に回転する撹拌シート36fから構成されている。画像形成装置100の現像カップリング(不図示)と、供給ローラ34の軸部(不図示)の端部に設けられたオルダムカップリング121(図3(a)参照)の駆動側係合部とが係合する。これにより、駆動力が現像ユニット4に入力され、入力された駆動力が現像ユニット4の駆動列に伝達されて撹拌部材36が回転することで、トナー収容室31e内のトナーの撹拌及び搬送が行われる。
<トナー供給装置>
補給装置であるトナー供給装置85について図1を用いて説明する。トナー供給装置85は、現像剤収容部であるトナーカートリッジ9とトナー搬送装置18とを有している。トナー搬送装置18は、補給装置が有する搬送部であり、後述するトナーカートリッジ9のトナー収容室51(図4参照)から現像ユニット4にトナーを搬送する。トナーカートリッジ9は、各プロセスカートリッジ70に収容されるトナーの色と対応した順序で、プロセスカートリッジ70の下方にそれぞれ水平方向に並んで配置されている。すなわち、第1のトナーカートリッジ9Yはイエロー(Y)のトナーを収容しており、第2のトナーカートリッジ9Mはマゼンタ(M)のトナーを収容している。第3のトナーカートリッジ9Cはシアン(C)のトナーを収容しており、第4のトナーカートリッジ9Kはブラック(K)のトナーを収容している。各トナーカートリッジ9は、同色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70にトナーを補給する。トナーカートリッジ9の下方には、トナー搬送装置18がトナーカートリッジ9に対応して配置される。トナー搬送装置18はトナーカートリッジ9から受け取ったトナーを上方に搬送し、現像ユニット4にトナーを供給する。
補給装置であるトナー供給装置85について図1を用いて説明する。トナー供給装置85は、現像剤収容部であるトナーカートリッジ9とトナー搬送装置18とを有している。トナー搬送装置18は、補給装置が有する搬送部であり、後述するトナーカートリッジ9のトナー収容室51(図4参照)から現像ユニット4にトナーを搬送する。トナーカートリッジ9は、各プロセスカートリッジ70に収容されるトナーの色と対応した順序で、プロセスカートリッジ70の下方にそれぞれ水平方向に並んで配置されている。すなわち、第1のトナーカートリッジ9Yはイエロー(Y)のトナーを収容しており、第2のトナーカートリッジ9Mはマゼンタ(M)のトナーを収容している。第3のトナーカートリッジ9Cはシアン(C)のトナーを収容しており、第4のトナーカートリッジ9Kはブラック(K)のトナーを収容している。各トナーカートリッジ9は、同色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70にトナーを補給する。トナーカートリッジ9の下方には、トナー搬送装置18がトナーカートリッジ9に対応して配置される。トナー搬送装置18はトナーカートリッジ9から受け取ったトナーを上方に搬送し、現像ユニット4にトナーを供給する。
トナーカートリッジ9からの補給動作は、画像形成装置100に設けられた残量検知部として機能する制御部80が、プロセスカートリッジ70内のトナーの残量不足を検知した際に行われる。トナーカートリッジ9は、画像形成装置100に設けられた装着ガイド(不図示)、位置決め部材(不図示)などの装着手段を介して、画像形成装置100に着脱可能になっている。
<トナーカートリッジ>
本実施形態の画像形成装置100に装着されるトナーカートリッジ9の全体構成について図4を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cの長手方向(前後方向)の中央部における断面図である。図4(b)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cの長手方向(前後方向)の後方側の開口52における断面図である。なお、後方側とは、上述した奥側であり、装着方向における下流側である。図5(a)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Kの長手方向(前後方向)の中央部における断面図である。図5(b)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Kの長手方向(前後方向)の後方側の開口52における断面図である。図6(a)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cを後方から見たときの斜視図である。図6(b)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cを後方から見たときの、サイドカバー62を取り除いた場合の斜視図である。
本実施形態の画像形成装置100に装着されるトナーカートリッジ9の全体構成について図4を用いて説明する。図4(a)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cの長手方向(前後方向)の中央部における断面図である。図4(b)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cの長手方向(前後方向)の後方側の開口52における断面図である。なお、後方側とは、上述した奥側であり、装着方向における下流側である。図5(a)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Kの長手方向(前後方向)の中央部における断面図である。図5(b)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Kの長手方向(前後方向)の後方側の開口52における断面図である。図6(a)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cを後方から見たときの斜視図である。図6(b)は、本実施形態のトナーカートリッジ9Y、9M、9Cを後方から見たときの、サイドカバー62を取り除いた場合の斜視図である。
トナーカートリッジ9は、トナーカートリッジ9内の各種部材を支持する枠体150と、内部にトナーを収容する容器であるトナー収容室51と、を備える。トナーカートリッジ9は、通常使用される姿勢において、下側に開口52が設けられる。ここで、通常使用される姿勢とは、トナーカートリッジ9が画像形成装置100に正しく装着され、正常に画像形成が行われるときの姿勢である。トナー収容室51内(容器内)には、撹拌部材53、搬送スクリュー154、仕切り部材155が設けられている。なお、本実施形態では、カラー(Y、M、C)のトナーが収容されるトナーカートリッジ9Y、9M、9Cと比べ、ブラック(K)のトナーが収容されるトナーカートリッジ9Kの方が、幅方向(図4、図6の左右方向)において大きい構成となっている。ここで、幅方向とは、トナーカートリッジ9の装着方向(長手方向)、言い換えれば搬送スクリュー154がトナーを搬送する方向に対して直交する方向である。トナーカートリッジ9Kは、トナーカートリッジ9Y、9M、9Cに対して幅方向が大きく構成されていることにより、トナーカートリッジ9Y、9M、9Cよりも多い量のトナーを収容することが可能である。
撹拌部材53は、トナーカートリッジ9の長手方向に平行に配置され、回転可能に枠体150に支持されている。撹拌部材53は、回転軸53eと、可撓性を有する搬送部材である撹拌シート53fとを有する。撹拌シート53fの一端が回転軸53eに取り付けられ、撹拌シート53fの他端が自由端となっており、回転軸53eが回転して撹拌シート53fが矢印G方向に回転する。これにより、撹拌シート53fによってトナーが撹拌され、トナーを搬送スクリュー154に送る。
搬送スクリュー154は、撹拌部材53の回転軸線に平行に配置され、回転可能に枠体150に支持されている。搬送スクリュー154が回転することで、トナー収容室51内のトナーを前方から後方に搬送する。ここで、前方から後方とは、トナーカートリッジ9の装着方向において上流側から下流側を意味する。すなわち、搬送スクリュー154は、トナーを開口52に向けて搬送する。
仕切り部材155は、枠体150とともにトンネル部56を形成する。トンネル部56は、搬送スクリュー154の外径に対応して形成され、搬送スクリュー154によって搬送されたトナーを擦切って定量のトナーが搬送されるように機能する。また、仕切り部材155は、枠体150とともにトナー排出室57を形成する。
トナー排出室57には、トナー収容室51内のトナーをトナー搬送装置18に排出する排出口である開口52が設けられる。トナー排出室57には、伸縮可能な蛇腹部65eを備えるポンプ65が、内部と連通して設けられる。ポンプ65は、後述する駆動列によって伸縮し、伸縮に応じて内部の容積を変動させることができる。ポンプ65の伸縮に伴って、トナー収容室51及びトナー排出室57の内圧が変動し、開口52からの吸気・排気が行われることで、安定的にトナーの排出を行うことができる。
トナーカートリッジ9の後方側には駆動列が配置される。入力ギア159は、画像形成装置100が有する駆動手段である駆動源159eから回転駆動を受け取り、カムギア60に回転を伝達する。なお、図6では、駆動源159eから伝達手段(不図示)を介して入力ギア159に駆動力が伝達されることを破線で表している。カムギア60にはカム溝60eが設けられており、リンク機構61の突起部61eがカム溝60eと係合している。リンク機構61は、前後方向(トナーカートリッジ9の長手方向)に移動可能にサイドカバー62に支持される。リンク機構61は、カムギア60が回転することで、突起部61aがカム溝60aの山部と谷部とを交互に通過することにより、前後方向に往復運動する。リンク機構61は、ポンプ65の結合部65fと連結されており、ポンプ65はリンク機構61と連動して結合部65fが往復運動する。ポンプ65の蛇腹部65eが伸縮することでポンプ65内部の容積が変動し、結果としてトナー収容室51及びトナー排出室57の内圧が変動する。次に、前述した搬送スクリュー154の端部には、ギア64が設けられており、ギア64はカムギア60から回転駆動を受け取り、搬送スクリュー154を回転させる。
また、トナー排出室57には通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、下面に開口52が設けられ、補給口63が設けられたシャッタ141が、前後方向に移動可能に枠体150に支持されている。開口52は、トナーカートリッジ9が画像形成装置100に装着されていない場合はシャッタ141によって閉じられている。シャッタ141は、トナーカートリッジ9の着脱動作に連動して開閉し、画像形成装置100に付勢されて所定の位置に移動する構成となっている。トナーカートリッジ9が画像形成装置100に装着されたとき、シャッタ141が開状態となって開口52と補給口63とが連通し、トナーカートリッジ9からのトナー排出が可能となる。ポンプ65、入力ギア159、カムギア60、カム溝60e、リンク機構61、突起部61a、結合部65f等は、補給動作を行うためにトナー収容室51からトナー収容室51の外部にトナーを排出するための排出機構として機能する。
<トナーの補給動作>
次に本実施形態のトナーの補給動作(以下、トナー補給動作という)を説明する。なお、トナーカートリッジ9及びトナー搬送装置18は、トナー収容室51から現像ユニット4(詳細にはトナー収容室31e)にトナーを補給する補給動作を行う補給装置である。図3(a)に示すように、現像ユニット4には、装着方向の下流側の一端にトナーを受け入れるための受入口40が設けられている。受入口40に連通してトナーが搬送されるための搬送路41が設けられている。図3(b)に示すように、搬送路41の内部には、搬送スクリュー44が配置されている。搬送路41は現像ローラ25や供給ローラ34の回転軸線方向(本実施形態では装着方向でもある)と平行に延びている。さらに、現像ユニット4の長手方向(回転軸方向、装着方向)の中央付近には、トナー収容室31eへトナーを供給するための連通口43が設けられ、搬送路41とトナー収容室31eとを連通している。トナーカートリッジ9から排出されたトナーは、本体に備え付けられたトナー搬送装置18によって受入口40へ供給される。
次に本実施形態のトナーの補給動作(以下、トナー補給動作という)を説明する。なお、トナーカートリッジ9及びトナー搬送装置18は、トナー収容室51から現像ユニット4(詳細にはトナー収容室31e)にトナーを補給する補給動作を行う補給装置である。図3(a)に示すように、現像ユニット4には、装着方向の下流側の一端にトナーを受け入れるための受入口40が設けられている。受入口40に連通してトナーが搬送されるための搬送路41が設けられている。図3(b)に示すように、搬送路41の内部には、搬送スクリュー44が配置されている。搬送路41は現像ローラ25や供給ローラ34の回転軸線方向(本実施形態では装着方向でもある)と平行に延びている。さらに、現像ユニット4の長手方向(回転軸方向、装着方向)の中央付近には、トナー収容室31eへトナーを供給するための連通口43が設けられ、搬送路41とトナー収容室31eとを連通している。トナーカートリッジ9から排出されたトナーは、本体に備え付けられたトナー搬送装置18によって受入口40へ供給される。
本実施形態において、画像形成装置100が有する制御部80のCPU80eが、補給指示を受け取る。これにより、制御部80は、画像形成中及び画像形成前後のプロセスカートリッジ70が駆動するタイミングで、トナーカートリッジ9からトナーを補給する補給動作を逐次実施する。ここで、補給動作の1単位として所定の時間を用いて単位駆動といい、例えば所定の時間を1秒として、単位駆動1秒(sec)と表現する。本実施形態では、単位駆動1秒あたり0.5g程度のトナーが補給されるよう、制御部80はポンプ65の制御、言い換えれば駆動源159eの制御を行う。補給動作の単位駆動1秒に相当するトナーの量0.5gを、単位排出量という。なお、単位排出量は0.5gに限定されない。また、単位駆動に相当する補給動作を、単位補給動作という。なお、単位補給動作あたり、言い換えれば単位駆動あたりにポンプ65により排出されるトナーの量が単位排出量ともいえる。単位補給動作における単位駆動は、時間として表現しているが、駆動源159eの回転数であってもよい。制御部80は、補給装置からの1単位となる単位補給動作あたりにポンプ65により排出されるトナーの量である単位排出量に基づいてトナーカートリッジ9からのトナーの排出量(推測残量)を推測する。
この際、トナーカートリッジ9の構成差、トナーの色差、トナーの残量、使用環境等によって、0.5gのトナーを補給するために必要な駆動時間が異なる。しかし、単位駆動である1秒と必要な駆動時間[秒]との差分に相当する停止時間を設けることで、1秒あたりのトナーの補給量(以下、トナー補給量という)が安定して0.5g程度となるように制御することができる。本実施形態では、トナーの補給動作に必要な駆動時間の情報は、ROM80fやRAM80gに記憶される。なお、トナーの補給動作に必要な駆動時間の情報は、その他の記憶手段に記憶してもよい。例えば、プロセスカートリッジ70のメモリー77に記憶されてもよい。また例えば、トナーカートリッジ9が不揮発性のメモリーを有する構成とし、トナーカートリッジ9が有するメモリーに記憶されてもよい。また、必ずしもこのように細かく設定しなくてもよい。さらに、駆動時間及び/又は駆動速度を用いてもよく、制御部80は、単位排出量と、駆動時間及び/又は駆動速度と、に基づいて、排出量(推測残量)を推測してもよい。
<トナー搬送構成>
次に、現像ユニット4におけるトナー搬送構成について図3を用いて詳しく説明する。現像ユニット4の構成について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合は、それらの通常の使用状態において見たときの方向を表す。つまり、現像ユニット4の通常の使用状態は、適正に配置された画像形成装置100本体に対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。
次に、現像ユニット4におけるトナー搬送構成について図3を用いて詳しく説明する。現像ユニット4の構成について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合は、それらの通常の使用状態において見たときの方向を表す。つまり、現像ユニット4の通常の使用状態は、適正に配置された画像形成装置100本体に対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。
現像ユニット4に設けられた搬送スクリュー44は、現像ローラ25や供給ローラ34の回転軸線方向と平行に延びており、受入口40から受け入れたトナーを、連通口43を介してトナー収容室31eに搬送する。トナー収容室31eには、開口31gの下方に撹拌シート36fと当接する変形部31e1が設けられている。撹拌シート36fは、回転に伴って、変形部31e1に当接する。これによって、撹拌シート36fが変形部31e1から力を受ける。その結果、撹拌シート36fの有する弾性力に抗して撹拌シート36fが変形する。また、撹拌シート36fが変形部31e1に接触した状態で回転することで、その回転方向の下流側の表面上にトナーを担持した状態で搬送する。本実施形態では、変形部31e1は図3(b)に示すように、トナー収容室31eの内壁のうち、撹拌シート36fが離れるまでの箇所を指す。また、トナー収容室31eは、撹拌シート36fの回転において変形部31e1よりも下流側、かつ、開口31gよりも上流側において、復元部31e2が設けられている。ここで、復元部31e2は、撹拌シート36fとトナー収容室31eの内壁との接触を解放するための部分である。本実施形態では、復元部31e2は、撹拌部材36の撹拌軸36eを含む水平面よりも上方に配置されている。
したがって、撹拌シート36fの回転に伴って撹拌シート36fの自由端側の先端が変形部31e1を通過した後に、復元部31e2において撹拌シート36fの内壁との当接が開放される。すると、撹拌シート36fは変形部31e1によって変形していた状態から開放されて、それ自体の復元力によって自然状態(元の形状)へと復元する。この撹拌シート36fの復元方向への形状変化によって、撹拌シート36f上に担持され搬送されていたトナーは、開口31gへ向けて重力に反して飛翔する。この開口31gは復元部31e2よりも撹拌シート36fの回転方向の下流側に位置する。開口31gへ向け飛翔したトナーのうち一部は現像室31f内へと搬送される。一方、現像室31f内に到達しなかったトナーは、トナー収容室31e内部に落下してトナー収容室31eの底部に留まり、再び元の状態へ戻る。このサイクルを繰り返すことによってトナーの撹拌、及び搬送が行われる。
<現像ユニット内のトナー残量検知の構成>
次に、トナー収容室31e内(収容室内)のトナー残留量(現像剤量)を検知するための構成について図2(a)を用いて説明する。本実施形態では、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量を測定することで、トナー収容室31e内のトナーの残量を検出する。ここで、検出部材は、静電容量を検出できるものであれば何でもよく、SUSなどの金属板金や導電樹脂などのシート部材でもよい。本実施形態では、例えば、樹脂に導電材であるカーボンブラックを分散させた導電樹脂シートを用いている。以下の説明では、検出部材の一形態である導電部材を用いて説明する。
次に、トナー収容室31e内(収容室内)のトナー残留量(現像剤量)を検知するための構成について図2(a)を用いて説明する。本実施形態では、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量を測定することで、トナー収容室31e内のトナーの残量を検出する。ここで、検出部材は、静電容量を検出できるものであれば何でもよく、SUSなどの金属板金や導電樹脂などのシート部材でもよい。本実施形態では、例えば、樹脂に導電材であるカーボンブラックを分散させた導電樹脂シートを用いている。以下の説明では、検出部材の一形態である導電部材を用いて説明する。
<トナー収容室の凹部の構成>
図2(a)に示すように、枠体31には、トナー収容室31e内部からみて凹形状の凹部31hが形成されている。凹部31hを形成する壁面31h1と壁面31h2において、壁面31h1には第1導電部材81が設けられ、壁面31h2には第2導電部材82が設けられている。ここで、壁面31h1は、凹部31hにおける撹拌部材36の回転方向の下流側の壁であり、壁面31h2は、凹部31hにおける撹拌部材36の回転方向の上流側の壁である。第1導電部材81と第2導電部材82とが水平面に対して成す角度は、第1導電部材81と第2導電部材82とに載るトナーが自重で落下していく角度(以下、安息角という)である。つまり、凹部31hにトナーが入り込んだ場合、凹部31hに入り込んだトナーは自重で凹部31hから排出される。また、凹部31hの少なくとも一部は、撹拌部材36の回転半径内にある。現像ユニット4の長手方向(装着方向)における凹部31hの長さは、装着方向における撹拌シート36fの長さよりも長くなっている。さらに、現像ユニット4の長手方向に沿って凹部31hを見た場合における凹部31hの形状は三角形状となっている。なお、図2(a)において、破線よりも壁面31h1と壁面31h2側の領域が凹部31hである。
図2(a)に示すように、枠体31には、トナー収容室31e内部からみて凹形状の凹部31hが形成されている。凹部31hを形成する壁面31h1と壁面31h2において、壁面31h1には第1導電部材81が設けられ、壁面31h2には第2導電部材82が設けられている。ここで、壁面31h1は、凹部31hにおける撹拌部材36の回転方向の下流側の壁であり、壁面31h2は、凹部31hにおける撹拌部材36の回転方向の上流側の壁である。第1導電部材81と第2導電部材82とが水平面に対して成す角度は、第1導電部材81と第2導電部材82とに載るトナーが自重で落下していく角度(以下、安息角という)である。つまり、凹部31hにトナーが入り込んだ場合、凹部31hに入り込んだトナーは自重で凹部31hから排出される。また、凹部31hの少なくとも一部は、撹拌部材36の回転半径内にある。現像ユニット4の長手方向(装着方向)における凹部31hの長さは、装着方向における撹拌シート36fの長さよりも長くなっている。さらに、現像ユニット4の長手方向に沿って凹部31hを見た場合における凹部31hの形状は三角形状となっている。なお、図2(a)において、破線よりも壁面31h1と壁面31h2側の領域が凹部31hである。
また、凹部31hは、撹拌部材36によってトナーが撹拌されていない状態においてトナーが入り込まないような位置に設けられている。具体的には、凹部31hは、トナー収容室31eにおいて、開口31gと解放位置31iに対して撹拌部材36の回転方向の上流側に位置するとともにトナー収容室31eの底部31jよりも撹拌部材36の回転方向の下流側に位置している。
ここで、本実施形態において、第1導電部材81と第2導電部材82とが水平面に対して成す角度は安息角である。このため、枠体31内のトナーが撹拌されていない状態において、凹部31h内にトナーが留まることがなく、凹部31hに入り込んだトナーが自重で凹部31hから排出される。また、凹部31hは、撹拌シート36fが底部31jを通過した後であって、撹拌シート36fに載せられたトナーが撹拌シート36fから落下する角度に達する前に、撹拌シート36fが通過する位置に設けられている。
<凹部の配置>
撹拌シート36fがトナー面を押圧した状態から、撹拌シート36fが解放位置31iを通過する前の状態において、凹部31h内にトナーが入り込んだ状態となる。撹拌シート36fが解放位置31iを通過した後は、撹拌シート36f上に載るトナーが跳ねあげられるため、枠体31内のトナーの状態が安定せず、凹部31h内のトナーの有無を検出するには適さない。ここで、仮に凹部31hが底部31jに位置する場合、凹部31hは上向きに開いた形状となるため、凹部31h内のトナーが自重によって落下することができず、凹部31h内に常にトナーが入り込んでいる状態となる。
撹拌シート36fがトナー面を押圧した状態から、撹拌シート36fが解放位置31iを通過する前の状態において、凹部31h内にトナーが入り込んだ状態となる。撹拌シート36fが解放位置31iを通過した後は、撹拌シート36f上に載るトナーが跳ねあげられるため、枠体31内のトナーの状態が安定せず、凹部31h内のトナーの有無を検出するには適さない。ここで、仮に凹部31hが底部31jに位置する場合、凹部31hは上向きに開いた形状となるため、凹部31h内のトナーが自重によって落下することができず、凹部31h内に常にトナーが入り込んでいる状態となる。
よって、撹拌シート36fが凹部31hを通過した後に凹部31h内のトナーが凹部31hから排出されるためには、凹部31hが底部31jよりも上方に設けられている必要がある。また、凹部31hの内壁は、凹部31h内のトナーが自重で排出される角度(安息角)に形成されている必要がある。さらに、枠体31内に収容されたトナーに凹部31hが埋まっている場合、撹拌シート36fが凹部31hを通過した後も凹部31h内にトナーが入り込んだ状態となるため、凹部31h内にトナーが入り込んでいるかどうかを検知することが困難となる。したがって、凹部31hは、撹拌部材36の回転方向において解放位置31iの上流側かつ底部31jの下流側に設けられ、枠体31の内壁面においてできるだけ上方に設けられることが望ましい。
<導電部材の配置>
本実施形態では、第1導電部材81及び第2導電部材82は現像ローラ25の回転軸線方向と略平行に凹部31h内に設けられており、第1導電部材81と第2導電部材82は間隔を空けて設けられている。また、第1導電部材81と第2導電部材82は、現像ローラ25の回転軸線方向における枠体31の端部まで延びている。一般的に、導電部材の面積が大きくなると、それに伴って静電容量も大きくなる。そのため、第1導電部材81と第2導電部材82の長さを延ばすことで、導電部材の面積が広くなり、第1導電部材81と第2導電部材82の間をトナーが通過することによる静電容量の変化を大きくすることができる。静電容量の変化が大きくなることで、後述するトナーの残留量(以下、トナー残留量という)の検知方法においてトナー残留量を精度よく検知しやすくなる。
本実施形態では、第1導電部材81及び第2導電部材82は現像ローラ25の回転軸線方向と略平行に凹部31h内に設けられており、第1導電部材81と第2導電部材82は間隔を空けて設けられている。また、第1導電部材81と第2導電部材82は、現像ローラ25の回転軸線方向における枠体31の端部まで延びている。一般的に、導電部材の面積が大きくなると、それに伴って静電容量も大きくなる。そのため、第1導電部材81と第2導電部材82の長さを延ばすことで、導電部材の面積が広くなり、第1導電部材81と第2導電部材82の間をトナーが通過することによる静電容量の変化を大きくすることができる。静電容量の変化が大きくなることで、後述するトナーの残留量(以下、トナー残留量という)の検知方法においてトナー残留量を精度よく検知しやすくなる。
<画像形成装置との導通手段>
また、図2(b)に示すように、プロセスカートリッジ70の装着方向の下流側における枠体31の側面には第1接点部37と第2接点部38とが設けられている。プロセスカートリッジ70が画像形成装置100本体に装着された状態で、第1接点部37は、装置本体に設けられた第1本体側接点(不図示)と電気的に接続され、第2接点部38は、装置本体に設けられた第2本体側接点(不図示)と電気的に接続される。また、第1本体側接点(不図示)は電圧印加手段(不図示)に電気的に接続されており、第2本体側接点(不図示)は、電圧検出手段(不図示)に電気的に接続されている。第1接点部37には第1本体側接点(不図示)を介して電圧印加手段(不図示)によって電圧が印加されており、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量に基づく電圧が第2接点部38を介して電圧検出手段(不図示)によって検知される。本実施形態では、電圧印加手段(不図示)と電圧検出手段(不図示)は、画像形成装置100に設けられている。なお、第2接点部38に電圧を印加して、第1接点部37から電圧を検知してもよい。なお、本実施形態では、図2(a)に示すように、第1導電部材81と第2導電部材82は枠体31の内壁面に設けられているが、第1導電部材81と第2導電部材82は枠体31の外壁面に設けられていてもよい。なお、電圧印加手段(不図示)によって第1接点部37に電圧が印加される際に第1接点部37に流れる電流は交流電流となっている。また、直流電圧に交流電圧を印加するような構成でもよい。また、直流電圧でも検出可能であるが、静電容量を変化させるための特殊回路が必要になってくる。
また、図2(b)に示すように、プロセスカートリッジ70の装着方向の下流側における枠体31の側面には第1接点部37と第2接点部38とが設けられている。プロセスカートリッジ70が画像形成装置100本体に装着された状態で、第1接点部37は、装置本体に設けられた第1本体側接点(不図示)と電気的に接続され、第2接点部38は、装置本体に設けられた第2本体側接点(不図示)と電気的に接続される。また、第1本体側接点(不図示)は電圧印加手段(不図示)に電気的に接続されており、第2本体側接点(不図示)は、電圧検出手段(不図示)に電気的に接続されている。第1接点部37には第1本体側接点(不図示)を介して電圧印加手段(不図示)によって電圧が印加されており、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量に基づく電圧が第2接点部38を介して電圧検出手段(不図示)によって検知される。本実施形態では、電圧印加手段(不図示)と電圧検出手段(不図示)は、画像形成装置100に設けられている。なお、第2接点部38に電圧を印加して、第1接点部37から電圧を検知してもよい。なお、本実施形態では、図2(a)に示すように、第1導電部材81と第2導電部材82は枠体31の内壁面に設けられているが、第1導電部材81と第2導電部材82は枠体31の外壁面に設けられていてもよい。なお、電圧印加手段(不図示)によって第1接点部37に電圧が印加される際に第1接点部37に流れる電流は交流電流となっている。また、直流電圧に交流電圧を印加するような構成でもよい。また、直流電圧でも検出可能であるが、静電容量を変化させるための特殊回路が必要になってくる。
<ドット数計数によるトナー消費量の検知システム>
本実施形態においてトナーの残量検知の要否を判断するタイミングとして、ドット数計数によるトナーの消費量(以下、トナー消費量という)の検知システムを用いる。ドット数計数によるトナー消費量の検知は、画像形成装置100が有する制御部80に備えられたCPU80eにより実現される。制御部80は、感光ドラム1に作像される画像のドット数(以下、画像ドット数という)を計数し、現像ユニット4内のトナー消費量Xgを検知する。制御部80は、入力された画像データに基づいて静電潜像のドット数を計数する計数手段として機能する。制御部80は、画像ドット数をトナー量に対応した値に変換することで、印刷によって使用したトナー消費量Xgを推定する。このためには、1ドットあたりのトナー消費量をあらかじめ知っておく必要がある。1ドットあたりのトナー消費量は例えば実験等で予め求められており、本実施形態では、1ドットあたりのトナー消費量10ngをプロセスカートリッジ70のメモリー77に記憶しておく。なお、1ドットあたりのトナー消費量は、ROM80fに記憶されていてもよい。
本実施形態においてトナーの残量検知の要否を判断するタイミングとして、ドット数計数によるトナーの消費量(以下、トナー消費量という)の検知システムを用いる。ドット数計数によるトナー消費量の検知は、画像形成装置100が有する制御部80に備えられたCPU80eにより実現される。制御部80は、感光ドラム1に作像される画像のドット数(以下、画像ドット数という)を計数し、現像ユニット4内のトナー消費量Xgを検知する。制御部80は、入力された画像データに基づいて静電潜像のドット数を計数する計数手段として機能する。制御部80は、画像ドット数をトナー量に対応した値に変換することで、印刷によって使用したトナー消費量Xgを推定する。このためには、1ドットあたりのトナー消費量をあらかじめ知っておく必要がある。1ドットあたりのトナー消費量は例えば実験等で予め求められており、本実施形態では、1ドットあたりのトナー消費量10ngをプロセスカートリッジ70のメモリー77に記憶しておく。なお、1ドットあたりのトナー消費量は、ROM80fに記憶されていてもよい。
<静電容量でのトナー残量検知>
次に、本実施形態に使用される静電容量の値(以下、静電容量値という)の変化を利用した現像ユニット4内のトナー残量の検知方法について説明する。トナーの誘電率は空気の誘電率よりも高いため、第1導電部材81と第2導電部材82との間にトナーが入り込むと、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量が増加する。したがって、撹拌部材36によって搬送されたトナーが第1導電部材81と第2導電部材82との間を通過する場合、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量が増加する。一方、撹拌部材36が凹部31hを通過し、第1導電部材81と第2導電部材82との間のトナーが自重により落下すると、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量が減少する。そして、上述したように、第1接点部37を介して第1導電部材81に電圧が印加され、静電容量の変化に基づく電圧変化が、第2導電部材82と接続された第2接点部38を介して検知される。具体的には、制御部80は、上述した第2接点部38に接続された電圧検出手段を介して静電容量の変化に基づく電圧変化を検知する。
次に、本実施形態に使用される静電容量の値(以下、静電容量値という)の変化を利用した現像ユニット4内のトナー残量の検知方法について説明する。トナーの誘電率は空気の誘電率よりも高いため、第1導電部材81と第2導電部材82との間にトナーが入り込むと、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量が増加する。したがって、撹拌部材36によって搬送されたトナーが第1導電部材81と第2導電部材82との間を通過する場合、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量が増加する。一方、撹拌部材36が凹部31hを通過し、第1導電部材81と第2導電部材82との間のトナーが自重により落下すると、第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量が減少する。そして、上述したように、第1接点部37を介して第1導電部材81に電圧が印加され、静電容量の変化に基づく電圧変化が、第2導電部材82と接続された第2接点部38を介して検知される。具体的には、制御部80は、上述した第2接点部38に接続された電圧検出手段を介して静電容量の変化に基づく電圧変化を検知する。
本実施形態では、撹拌部材36の回転に伴って周期的に変化する静電容量の変化に基づく電圧変化の最大値と最小値の差分(以後、変動幅ΔVという)に基づいて、制御部80が現像ユニット4内のトナー残量の検知を行う。
<トナーカートリッジの残量検知方法>
次に実施例1の特徴である、トナーカートリッジ9の残量報知システムについて詳細に説明する。
次に実施例1の特徴である、トナーカートリッジ9の残量報知システムについて詳細に説明する。
<トナー残量予測>
実施例1では、トナー補給動作の指示(以下、補給指示という))に応じて適正な駆動時間、トナーカートリッジ9、具体的には、ポンプ65を駆動することで補給動作が実施される。前述したように、トナーカートリッジ9の補給動作の単位駆動1秒あたりに0.5g程度のトナーが補給されるよう、ポンプ65の駆動制御が行われる。そのため、制御部80は、補給動作の単位駆動が何回実施されたかをカウントし、制御部80が有するRAM80g等に記憶する。これにより制御部80は、単位駆動あたりのトナー補給量0.5g(単位排出量)が何回分補給され、トータルで何gのトナーが補給されたかを予測し、トナーカートリッジ9のトナー残量を予測することができる。制御部80によるトナーカートリッジ9のトナー残量の予測を、以下、トナー残量予測という。制御部80は、トナーカートリッジ9(トナー収容室51)内のトナーの残量を上述した排出機構の駆動状況に基づいて推測する推測手段として機能する。なお、以下の説明で、トナーの残量の推移を取得するためにトナーの残量を算出することをトナー残量予測という。制御部80は、トナー残量予測によって、前述したように、トナーカートリッジ9の使用条件に応じてポンプ65の駆動時間を細かく制御することで精度良くトナー残量を逐次予測することができる。なお、トナー残量は、トナーカートリッジ9が新品のときを100%、トナーカートリッジ9が空になったときを0%と表す。
実施例1では、トナー補給動作の指示(以下、補給指示という))に応じて適正な駆動時間、トナーカートリッジ9、具体的には、ポンプ65を駆動することで補給動作が実施される。前述したように、トナーカートリッジ9の補給動作の単位駆動1秒あたりに0.5g程度のトナーが補給されるよう、ポンプ65の駆動制御が行われる。そのため、制御部80は、補給動作の単位駆動が何回実施されたかをカウントし、制御部80が有するRAM80g等に記憶する。これにより制御部80は、単位駆動あたりのトナー補給量0.5g(単位排出量)が何回分補給され、トータルで何gのトナーが補給されたかを予測し、トナーカートリッジ9のトナー残量を予測することができる。制御部80によるトナーカートリッジ9のトナー残量の予測を、以下、トナー残量予測という。制御部80は、トナーカートリッジ9(トナー収容室51)内のトナーの残量を上述した排出機構の駆動状況に基づいて推測する推測手段として機能する。なお、以下の説明で、トナーの残量の推移を取得するためにトナーの残量を算出することをトナー残量予測という。制御部80は、トナー残量予測によって、前述したように、トナーカートリッジ9の使用条件に応じてポンプ65の駆動時間を細かく制御することで精度良くトナー残量を逐次予測することができる。なお、トナー残量は、トナーカートリッジ9が新品のときを100%、トナーカートリッジ9が空になったときを0%と表す。
しかしながら、ポンプ65の単位駆動あたりのトナー補給量(単位排出量)にはバラツキがある。このため、補給動作が行われた回数(以下、補給回数という)が多くなるほどバラツキが積みあがることがある。例えば、新品のトナーカートリッジ9のように収容されたトナー量が多い場合には、全てのトナーを補給するまでに繰り返し行われる補給回数が多くなり、トナー補給動作が進むにつれてトナー残量の予測もずれてしまうことがある。このずれを考慮しない場合、トナー残量予測によるトナー残量が0%となったときに、実際にはまだトナーが残っている場合もある。また、実際には既にトナーが無くなっておりトナーの補給ができない状態であるにもかかわらず、トナー残量予測により0%とならないことも起こりえる。前者の場合には、ユーザーがトナーカートリッジ9内のトナーを使い切ることができないという課題が生じる。また後者の場合には、トナーの補給ができない状態で現像ユニット4が駆動するため、現像ユニット4にトナー供給装置85からトナーの補給が行われないまま、現像ユニット4内のトナーの消耗が進行してしまうという課題が生じる。
実施例1では、トナー補給動作における単位駆動の回数をカウントすることでトナー補給量を予測する方式を採用するが、これに限定されない。すなわち、補給動作に応じて補給量が進むことを利用する方式であればよく、例えば単位駆動の回数ではなく、予測されるトナーの排出量をカウントしてもよいし、駆動時間をカウントしてもよい。また、実施例1では、補給動作は単位駆動1秒に対して0.5g程度のトナーが補給されるように制御が行われるが、トナーを安定して補給できればよく、必ずしも駆動時間をコントロールする必要はなく、例えば駆動速度を可変としてもよい。以下、トナーカートリッジ9から現像ユニット4に向けて排出されるトナーの排出量をトナー排出量といい、特に上述した予測により得られたトナー排出量を予測トナー排出量という。トナー排出量は、現像ユニット4からみればトナー補給量に相当する。
<トナー排出状態の検知>
トナー搬送装置18に設けられたトナーの排出状態を検知する構成の詳細について、図7を用いて説明する。トナー搬送装置18はトナーカートリッジ9から供給されたトナーを受け取る上流側搬送部180と下流側搬送部(不図示)とを有している。トナー搬送装置18は、上流側搬送部180及び下流側搬送部を経由して現像ユニット4へとトナーを搬送する。図7(a)は、上流側搬送部180を上面から見た図であり、図7(b)は、図7(a)のA1-A1断面図である。
トナー搬送装置18に設けられたトナーの排出状態を検知する構成の詳細について、図7を用いて説明する。トナー搬送装置18はトナーカートリッジ9から供給されたトナーを受け取る上流側搬送部180と下流側搬送部(不図示)とを有している。トナー搬送装置18は、上流側搬送部180及び下流側搬送部を経由して現像ユニット4へとトナーを搬送する。図7(a)は、上流側搬送部180を上面から見た図であり、図7(b)は、図7(a)のA1-A1断面図である。
上流側搬送部180の上面には、供給口101が配置されており、トナーカートリッジ9から供給されたトナーは、供給口101を通って上流側搬送部180内部の貯蔵容器108に供給される。供給されたトナーは、上流側搬送部180内部の貯蔵容器108に覆われるように配置された上流側スクリュー105に搬送される。上流側スクリュー105は、上流側駆動ギア103によって回転駆動され、下流側搬送部へとつながるスクリュー124の方向(図7中右から左に向かう方向)へトナーを搬送する。
図7(b)に示すように、上流側搬送部180は、大きく分けて、貯蔵容器108と貯蔵容器カバー109によって構成されている。貯蔵容器カバー109の供給口101の上部には、供給口シール102が貼りつけられており、供給口101まわりのトナーの飛散を封止している。また、供給口101の下部には、L字経路106が取り付けられており、供給口101から補給されてきたトナーを空間Spの方向に導く機能を担っている。
貯蔵容器108の両側壁には一対の光透過部材107が取り付けられており、L字経路106の出射口106eの近傍に配置されている。さらにその外側には、トナーの排出状態を検知する手段である光センサーとして、発光基板115及び受光基板116が設けられている。光センサー(発光基板115及び受光基板116)は、トナーカートリッジ9から現像ユニット4に補給するためのトナーのポンプ65による排出の有無を検知するための検知手段として機能する。1対の光透過部材107間のトナーの有無に応じて、発光基板115から出射された光が遮られること又は遮られないことで、トナーの排出の有無が検知される。
以上のように、光センサーは、光を出射する発光部である発光基板115と、発光基板115から出射された光を受光する受光部である受光基板116と、を有している。光センサーは、トナーカートリッジ9の排出口である開口52からトナーが排出されているときに発光基板115から出射された光が遮光され受光基板116により光を受光しなかったことに応じて排出の有を検知する。光センサーは、開口52からトナーが排出されなかったときに発光基板115から出射された光を受光基板116により受光したことに応じて排出の無を検知する。なお、受光基板116は、発光基板115から出射された光の受光の有無に応じた信号を制御部80に出力し、制御部80は、受光基板116から入力された信号に基づいて、トナーの排出の有無を判断するものとする。例えば、受光基板116から出力された信号がハイレベルのときにトナーの排出有、ローレベルのときにトナーの排出無、と検知すればよい。なお、信号のレベルとトナーの排出の有無は逆の関係であってもよい。また図7(b)に示すように、光透過部材107の表面は、清掃部材110が回転することにより定期的に清掃されるため、排出されたトナーで定常的に汚れることはない。
光透過部材107は、L字経路106の出射口106eから排出されたトナーが、貯蔵容器108内のトナー剤面Zに落下するまでに、落下しているトナーが描く軌跡上に設けられている。ここで、トナー剤面Zとは、貯蔵容器108内に堆積したトナーの表面によって形成される面をいう。そのため、トナー補給動作時は、出射口106eから排出されたトナーを、光センサーで直接検知することが可能となっている。トナーカートリッジ9内のトナーが無くなった場合には、補給動作が行われても出射口106eからトナーが排出されないため、制御部80は、受光基板116から出力される信号に基づいて、トナー排出の有無状態を判断できる。
これにより、制御部80は、トナーカートリッジ9からトナー補給動作を実施しているにもかかわらず、光センサーによりトナーの排出を検知できなかった場合、トナーカートリッジ9内のトナーが無くなっていると判断することができる。すなわち、制御部80は、トナーカートリッジ9のトナー残量が0%と判断することができる。トナー搬送装置18に設けられた光センサー(発光基板115及び受光基板116)によるトナーの排出状態の検知では、トナー残量が無くなったことは精度良く検知することができる。一方、光センサーによるトナーの排出状態の検知では、トナー残量が無くなるまでのトナー残量を逐次検知することは困難である。
実施例1では、トナーカートリッジ9のトナーの排出状態を検知する手段として、光センサー(発光基板115及び受光基板116)を利用しているが、これに限定されない。トナーカートリッジ9のトナーの排出状態を検知する手段としては、トナー排出の有無状態を判断できればよく、例えば圧力センサーや、静電容量センサーや、透磁率センサー等他の公知の手段であってもよい。
<トナー残量の報知制御>
図8はトナーカートリッジ9のトナー残量の報知制御を示すフローチャートであり、実施例1の特徴であるトナー残量の報知制御を説明する。実施例1のトナーカートリッジ9のトナー残量の報知制御では、制御部80が、残量検知を行う区間を複数の区間に分け、その区間に応じた残量検知を行う。具体的には、制御部80は、第1区間である残量報知区間〔1〕、第2区間である残量報知区間〔2〕、第3区間である残量報知区間〔3〕の順にトナー残量を報知する制御を行う。制御部80は、トナーの残量が100%から0%になるまでの期間を第1区間、第2区間、第3区間の順に分け、第1区間、第2区間、第3区間で推移させたトナーの残量を表示操作部99に表示させる。
図8はトナーカートリッジ9のトナー残量の報知制御を示すフローチャートであり、実施例1の特徴であるトナー残量の報知制御を説明する。実施例1のトナーカートリッジ9のトナー残量の報知制御では、制御部80が、残量検知を行う区間を複数の区間に分け、その区間に応じた残量検知を行う。具体的には、制御部80は、第1区間である残量報知区間〔1〕、第2区間である残量報知区間〔2〕、第3区間である残量報知区間〔3〕の順にトナー残量を報知する制御を行う。制御部80は、トナーの残量が100%から0%になるまでの期間を第1区間、第2区間、第3区間の順に分け、第1区間、第2区間、第3区間で推移させたトナーの残量を表示操作部99に表示させる。
ここで、第1区間は、トナーカートリッジ9(トナー収容室51)内のトナーが補給動作によって消費される期間である第1期間である。第2区間は、第1期間よりも後の第2期間である。第3区間は、第2期間に続く第3期間であって光センサー(発光基板115及び受光基板116)によって排出機構による排出が無いと検知された後の第3期間である。第1区間において、報知部である表示操作部99は第1区間で取得した、後述する取得値を報知する。第2区間において、制御部80は、推測残量が第1区間と同じであっても第1区間よりも取得値が小さくなるように取得値を取得し、表示操作部99は第2区間で取得した取得値を報知する。第3区間において、制御部80は、第2区間から第3区間に移行する際の推測残量から、第3区間において画像形成が行われた用紙Sの枚数に基づいて推測残量を減少させた取得値を取得し、表示操作部99は第3区間で取得した取得値を報知する。
制御部80は、所定のタイミングでステップ(以下、Sという)301以降の処理を開始する。なお、所定のタイミングとは、実施形態で述べたように、例えば、ドット計数によるトナー消費量Xgに基づいたタイミングである。なお、所定のタイミングは、実施形態で述べた現像ユニット4内のトナー残量検知(静電容量の検知等)に基づくタイミングであってもよい。
S301で制御部80は、残量報知区間〔1〕をスタートする。S302で制御部80は、残量報知区間〔1〕において、トナー残量予測によりトナー補給動作の単位駆動毎にトナー排出量Tsを積算する。ここで、制御部80は、単位駆動あたりのトナー排出量Ts(単位排出量)に対して第1係数である係数k1をかけた上で積算していくことで、積算したトナー排出量Ts(sum)(取得値)を取得する。制御部80は、推測されたトナーの推測残量に基づいて取得値を取得する取得部として機能する。
Ts(sum)=Ts(sum)+k1×Ts
この際、係数k1は1よりも大きい値であり(k1>1)、予め定めた定数とし、詳細は後述する。制御部80は、排出量に1よりも大きい第1係数を乗じることにより積算の排出量を取得する。
Ts(sum)=Ts(sum)+k1×Ts
この際、係数k1は1よりも大きい値であり(k1>1)、予め定めた定数とし、詳細は後述する。制御部80は、排出量に1よりも大きい第1係数を乗じることにより積算の排出量を取得する。
ここで、積算したトナー排出量Ts(sum)は、新品のトナーカートリッジ9で0とする。また、積算したトナー排出量Ts(sum)は、例えば、制御部80が有するRAM80gに記憶されているものとする。なお、積算したトナー排出量Ts(sum)がメモリー77等に記憶されていてもよい。制御部80は、RAM80gに記憶されている積算したトナー排出量Ts(sum)を読み出し、トナー排出量Tsを加算して積算したトナー排出量Ts(sum)を更新し、更新した積算のトナー排出量Ts(sum)をRAM80gに書き込む。また、S302では、単位排出量をトナー排出量Tsとしたがこれに限定されない。制御部80は、単位駆動あたりのトナー排出量である単位排出量(例えば0.5g)に、カウントした補給動作の単位駆動の回数をかけて(乗じて)トナー排出量Ts(排出量)としてもよい。
S303で制御部80は、新品のトナーカートリッジ9に充填された使用可能なトナー量Tfに対するトナー残量の割合からトナー残量%を算出する。なお、トナー量Tfは、ROM80fやトナーカートリッジ9が有するメモリー(不図示)等に記憶されており、制御部80がROM80f等から読み出すものとする。
トナー残量%=100×{Tf-Ts(sum)}/Tf
このように、トナー残量%は、積算のトナー排出量Ts(sum)に基づき算出される。積算のトナー排出量Ts(sum)は、トナー排出量Tsに1よりの大きい係数k1をかけた値に基づいて算出されている。このため、残量報知区間〔1〕では積算のトナー排出量Ts(sum)が大きく算出される。これにより、予測される中心のトナー残量よりも少ないトナー残量が算出されることになる。また、残量報知区間〔1〕におけるトナー残量%が減少する速度は、予測される中心のトナー残量%が減少する速度よりも速くなる。ここで、中心のトナー残量とは、ポンプ65の単位駆動あたりのトナー補給量にバラツキがない理想的な場合のトナー残量をいう。また、中心のトナー残量%が減少する速度とは、ポンプ65の単位駆動あたりのトナー補給量にバラツキがない理想的な場合のトナー残量%が減少する速度をいう。以下の説明においても同様とする。
トナー残量%=100×{Tf-Ts(sum)}/Tf
このように、トナー残量%は、積算のトナー排出量Ts(sum)に基づき算出される。積算のトナー排出量Ts(sum)は、トナー排出量Tsに1よりの大きい係数k1をかけた値に基づいて算出されている。このため、残量報知区間〔1〕では積算のトナー排出量Ts(sum)が大きく算出される。これにより、予測される中心のトナー残量よりも少ないトナー残量が算出されることになる。また、残量報知区間〔1〕におけるトナー残量%が減少する速度は、予測される中心のトナー残量%が減少する速度よりも速くなる。ここで、中心のトナー残量とは、ポンプ65の単位駆動あたりのトナー補給量にバラツキがない理想的な場合のトナー残量をいう。また、中心のトナー残量%が減少する速度とは、ポンプ65の単位駆動あたりのトナー補給量にバラツキがない理想的な場合のトナー残量%が減少する速度をいう。以下の説明においても同様とする。
S304で制御部80は、トナー残量%が、予め定めた区間移行を判断するための閾値(以下、区間移行閾値という)を下回っているか否かを判断する。S304で制御部80は、トナー残量%が区間移行閾値を下回っていないと判断した場合、処理をS302に戻し、トナー残量%が区間移行閾値を下回ったと判断した場合、処理をS305に進める。このように、制御部80は、残量報知区間〔1〕において予測したトナーカートリッジ9内の残量が0%に近い所定の閾値を下回ると、残量報知区間〔2〕に移行する。
S306で制御部80は、残量報知区間〔2〕において、トナー残量予測によりトナー排出の単位駆動毎にトナー排出量を積算する。ここで、制御部80は、単位駆動あたりのトナー排出量Tsに対して第2係数である係数k2をかけた上で積算することで、積算のトナー排出量Ts(sum)(取得値)を取得する。なお、トナー排出量TsについてはS302と同様である。
Ts(sum)=Ts(sum)+k2×Ts
この際、係数k2は1よりも小さい値であり(k2<1)、予め定めた定数とし、詳細は後述する。また、以上のことから、係数k2は係数k1よりも小さい(k2<k1)。
Ts(sum)=Ts(sum)+k2×Ts
この際、係数k2は1よりも小さい値であり(k2<1)、予め定めた定数とし、詳細は後述する。また、以上のことから、係数k2は係数k1よりも小さい(k2<k1)。
S307で制御部80は、新品のトナーカートリッジ9に充填された使用可能なトナー量Tfに対するトナー残量の割合から、トナー残量%を算出する。
トナー残量%=100×{Tf-Ts(sum)}/Tf
残量報知区間〔2〕においても、トナー残量%は、積算のトナー排出量Ts(sum)に基づき算出される。しかし、係数k2は1よりも小さいため、残量報知区間〔2〕では積算のトナー排出量Ts(sum)が大きくなりにくい。そのため、残量報知区間〔2〕におけるトナー残量%が減少する速度は、予測される中心のトナー残量%が減少する速度よりも遅くなる。また、k2<k1であるため、トナー補給動作あたりのトナー残量%が減少する速度(以下、減少速度という)について、次の関係が成り立つ。すなわち、残量報知区間〔1〕でのトナー残量%の減少速度の方が残量報知区間〔2〕でのトナー残量%の減少速度よりも大きくなる(残量報知区間〔1〕の減少速度>残量報知区間〔2〕の減少速度)。
トナー残量%=100×{Tf-Ts(sum)}/Tf
残量報知区間〔2〕においても、トナー残量%は、積算のトナー排出量Ts(sum)に基づき算出される。しかし、係数k2は1よりも小さいため、残量報知区間〔2〕では積算のトナー排出量Ts(sum)が大きくなりにくい。そのため、残量報知区間〔2〕におけるトナー残量%が減少する速度は、予測される中心のトナー残量%が減少する速度よりも遅くなる。また、k2<k1であるため、トナー補給動作あたりのトナー残量%が減少する速度(以下、減少速度という)について、次の関係が成り立つ。すなわち、残量報知区間〔1〕でのトナー残量%の減少速度の方が残量報知区間〔2〕でのトナー残量%の減少速度よりも大きくなる(残量報知区間〔1〕の減少速度>残量報知区間〔2〕の減少速度)。
S308で制御部80は、上述したトナー搬送装置18の光センサー(発光基板115及び受光基板116)によりトナーの排出動作において排出無し(トナー排出量=Low)を検知したか否かを判断する。S308で制御部80は、トナーの排出有を検知したと判断した場合、処理をS306へ戻し、トナーの排出無を検知したと判断した場合、処理をS309に進める。S309で制御部80は、残量報知区間〔3〕をスタートする。
S310で制御部80は、1枚の用紙Sに印刷する毎にトナー残量%を所定の%、例えば1%減らす。なお、実施例1では1枚の用紙Sに対してトナー残量%を1%減らすとしたがこれに限定されない。所定の%は、光センサー(発光基板115及び受光基板116)により初めて排出無が検知された時点で貯蔵容器108内に貯蔵されているトナーの量、1枚の用紙Sに対して消費されるトナーの量等に応じて設定されてよい。
S311で制御部80は、トナー残量%が0%に到達したか(トナー残量%=0%)否かを判断する。S311で制御部80は、トナー残量%が0%に到達していないと判断した場合、処理をS310に戻し、トナー残量%が0%に到達したと判断した場合、処理をS312に進める。S312で制御部80は、表示操作部99にトナーカートリッジ9のトナー残量%が0%に到達した情報、例えば「very Low」というメッセージを表示する等してユーザーに報知し、処理を終了する。なお、図8の処理では、トナー残量%が0%となってからS312においてトナー残量が0%である旨の情報を表示操作部99に表示させたがこれに限定されない。トナー残量%が0%ではない他の所定のタイミングで、そのタイミングにおけるトナー残量%を表示操作部99に表示させてユーザーに報知してもよい。表示操作部99は、取得値を報知する報知部として機能する。
このように、制御部80は、次のそれぞれの区間でトナーカートリッジ9内の取得値を取得する。第1区間である残量報知区間〔1〕では、補給装置による補給動作に基づいてポンプ65により排出されたトナーの量である排出量(推測残量)を推測し、推測した排出量に基づいてトナーカートリッジ9内のトナーの残量(取得値)を取得する。第2区間である残量報知区間〔2〕では、残量報知区間〔1〕よりも排出量が小さくなるように補給装置による補給動作に基づいて排出量を推測し、推測した排出量に基づいてトナーカートリッジ9内のトナーの残量を取得する。第3区間である残量報知区間〔3〕では、光センサーによりトナーの排出の無を検知した後であって、画像形成が行われた用紙Sの枚数に基づいてトナーカートリッジ9内のトナーの残量を取得する。これにより、残量報知区間〔1〕では、排出量(推測残量)に基づくトナー残量よりも取得値の方が早く減少する。残量報知区間〔2〕では、排出量(推測残量)に基づくトナー残量よりも取得値の方が遅く減少する。
<係数k1、k2について>
発明者らの鋭意検討の結果、トナー残量予測においてトナー残量%が、実際のトナー残量に対して±12.5%のバラツキを持っていることが分かった。図9(a)は単位駆動の回数を横軸に取った場合のトナー残量%の推移を示すグラフである。点線で示す推移Aは、中心の排出量に対してトナー残量予測で+12.5%のバラツキが続いた場合の、実際のトナー残量%の推移である。実線で示す推移Bは、中心の排出量であった場合、すなわちバラツキがなかった場合の実際のトナー残量%の推移である。破線で示す推移Cは、中心の排出量に対してトナー残量予測で-12.5%のバラツキが続いた場合の、実際のトナー残量%の推移である。
発明者らの鋭意検討の結果、トナー残量予測においてトナー残量%が、実際のトナー残量に対して±12.5%のバラツキを持っていることが分かった。図9(a)は単位駆動の回数を横軸に取った場合のトナー残量%の推移を示すグラフである。点線で示す推移Aは、中心の排出量に対してトナー残量予測で+12.5%のバラツキが続いた場合の、実際のトナー残量%の推移である。実線で示す推移Bは、中心の排出量であった場合、すなわちバラツキがなかった場合の実際のトナー残量%の推移である。破線で示す推移Cは、中心の排出量に対してトナー残量予測で-12.5%のバラツキが続いた場合の、実際のトナー残量%の推移である。
実施例1では、係数k1=1.125とし、係数k2=0.2とし、図7のS304の判断処理における区間移行閾値=8%とすることで、残量報知区間〔1〕と残量報知区間〔2〕の推移は図9(b)のようになる。ここで、図9(a)の横軸及び縦軸は図9(a)と同様である。図9(b)のグラフにおいて、残量報知区間〔1〕の推移は、図9(a)における推移Aと同等の推移となる。また、残量報知区間〔2〕において残量%=0となる点は、図9(a)における推移Cが残量%=0となる点と同等となる。また、図9(a)によると、推移Bに対して実際のトナー排出量がそれぞれ±12.5%のバラツキを持っている。このため、トナーの排出状態の検知に基づき制御部80がトナー排出量=Low(0%)を検知するタイミングは、単位駆動の回数が900回から1200回の間で起こりうることがわかる。
残量報知区間〔1〕と残量報知区間〔2〕はいずれもトナー残量予測に基づいてトナー残量%を表示しているが、単位駆動の回数が900回~1200回のタイミングで残量報知区間〔3〕に移行する可能性がある。したがって、実施例1においては、トナー残量%が最大7%に到達した際に残量報知区間〔3〕に移行し、この場合、ユーザーが体験するトナー残量%の変化は7%から0%の間に抑えられる。また、ユーザーは、トナーの排出状態の検知により制御部80がトナー排出量=Lowを検知したと判断するまで、トナー残量%が一定の値を示し変化しないために、0%になるまで待ち続ける、ということは起こらない。これらの点については、比較例を示した図10において説明する。
区間移行については、実施例1では、S304の判断処理において区間移行閾値を設定してトナー残量%が区間移行閾値を下回ったタイミングで残量報知区間〔2〕に移行している。しかし、図9(b)における残量報知区間〔2〕を数式で記述し、その残量報知区間〔2〕よりも下方になったら移行するという条件としてもよい。また、単位駆動の回数を閾値としてもよいし、単位駆動の回数に基づいて算出されたトナー補給量の予測値を閾値としてもよい。
また、実施例1では、係数k1、k2を、図9(a)に示したようなトナー残量予測のバラツキ(例えば±12.5%)に基づいて設定しているが、特にバラツキに基づく必要はなく、単にk1>k2とするだけでも本発明の効果は得られる。また、係数k2=0.2としているが、より小さい値にすることで急激な変化が起こりにくくしてもよいし、より大きい値にすることで残量報知区間〔2〕においてトナー排出あたりのトナー残量%の変化を大きくしてもよい。また実施例1では、トナー残量%=0%に到達したら「out」を報知してもよい。
<比較例>
比較例として、実施例1のようなトナー残量の報知制御を行わなかった場合について図10を用いて説明する。図10(a)~(c)の横軸及び縦軸は、図9(a)と同様である。制御部80によるトナー残量予測によって、トナー残量%のバラツキの中心の推移である図9(a)の推移Bに倣い、図10(a)の推移でトナー残量%を表示する。然る後に、トナーの排出状態の検知によりトナー排出量=Lowを検知するタイミングである、単位駆動の回数が900回~1200回の区間において、トナー残量%は0%となる可能性がある。したがって、比較例においては、例えば図10(b)のような推移となる可能性がある。すなわち、トナー残量%が最大13%から0%への急激な変化を体験することになる。すなわち、単位駆動の回数が900回に到達したタイミングで、トナー残量%が13%から0%に急激に減少する。
比較例として、実施例1のようなトナー残量の報知制御を行わなかった場合について図10を用いて説明する。図10(a)~(c)の横軸及び縦軸は、図9(a)と同様である。制御部80によるトナー残量予測によって、トナー残量%のバラツキの中心の推移である図9(a)の推移Bに倣い、図10(a)の推移でトナー残量%を表示する。然る後に、トナーの排出状態の検知によりトナー排出量=Lowを検知するタイミングである、単位駆動の回数が900回~1200回の区間において、トナー残量%は0%となる可能性がある。したがって、比較例においては、例えば図10(b)のような推移となる可能性がある。すなわち、トナー残量%が最大13%から0%への急激な変化を体験することになる。すなわち、単位駆動の回数が900回に到達したタイミングで、トナー残量%が13%から0%に急激に減少する。
また例えば、図10(c)のような推移となる可能性がある。すなわち、単位駆動の回数1010回から1200回までの間、トナー残量%が1%から変化しない状態を体験することになる。すなわち、単位駆動の回数が1010回まではトナー残量%が減少していたが、1010回から1200回までの間はトナー残量%が1%に固定されて(停滞して)しまうことになる。
比較例と比べて、図9(b)の実施例1の制御では、図10(b)や図10(c)のようになることはない。実施例1の制御では、トナーカートリッジ9の外部にトナーの供給状態を検知するための検知手段を有する構成であっても、トナー残量の急激な変化や停滞をすることを抑制した上でトナー残量を報知することが可能である。
以上、実施例1によれば、トナーカートリッジ内のトナーの残量の表示が急激に推移したり停滞したりすることを回避することができる。
実施例2のトナー残量の報知制御では、実施例1と同様に、残量報知区間〔1〕、残量報知区間〔2〕、残量報知区間〔3〕の順にトナー残量を報知する制御を行う。実施例2は、実施例1に対して残量報知区間〔1〕が異なる構成となっており、残量報知区間〔1〕においてプロセスカートリッジ70におけるトナー消費量に基づいて、トナーカートリッジ9のトナー残量%を報知する。この点以外の実施例1と重複する点については、詳細な説明は割愛する。なお、プロセスカートリッジ70におけるトナー消費量とは、具体的には現像ユニット4内のトナー収容室31e内のトナー消費量に対応する。制御部80は、計数したドット数に基づいて現像ユニット4により消費されるトナーの消費量(推測残量)を推測し、推測したトナーの消費量に基づいてトナーカートリッジ9内のトナー残量%(取得値)を取得する。
実施例2の特徴である、残量報知区間〔1〕におけるトナー残量%の報知方法について詳細に説明する。実施例2では、前述したように補給指示に基づいて、トナーカートリッジ9からのトナー補給動作を実行する。プロセスカートリッジ70の状態変化に応じて、補給指示が発生する。実施例2におけるプロセスカートリッジ70の状態変化とは、前述したドット数の計数によるプロセスカートリッジ70のトナー消費量の検知によって逐次予測されるプロセスカートリッジ70のトナー量の予測値の変化である。なお、プロセスカートリッジ70側のトナー消費量はドット数の計数に基づく予測に限定されず、上述した第1導電部材81と第2導電部材82との間の静電容量に基づくトナー残量に基づいてトナー消費量が予測されてもよい。すなわち、プロセスカートリッジ70側で消費されるトナー消費量が求められればよい。
実施例1では、プロセスカートリッジ70のトナー量予測値が減った場合に、補給指示が実行され、補給動作に応じてトナー残量%を報知した。実施例2では、補給指示に依らず、プロセスカートリッジ70のトナー量予測値の変化に基づいてトナーカートリッジ9のトナー残量%を報知することが特徴である。すなわち、実施例2では、制御部80が、ドット数計数の結果に基づいて消費されたプロセスカートリッジ70内のトナー量予測値が増える毎に、トナーカートリッジ9のトナー残量%を減少させる方式である。
この方式によれば、ユーザーのトナーの使用状態に即したトナーカートリッジ9のトナー残量%を報知することができる。また、プロセスカートリッジ70内のトナー量とトナーカートリッジ9内のトナー量を総合的に勘案してトナー残量%を報知することができる。また、実施例1の構成であった場合、補給指示に応じてトナーが補給されたタイミングでトナー残量%が減少する。しかし、1度の補給指示が多く、かつ、特にトナーカートリッジ9内の初期のトナー充填量が少ない場合において、1度の補給指示により急激にトナー残量%が減少する場合がある。実施例2の構成であれば、そのような場合であっても補給指示によらず、トナー残量%を減少させるため、ユーザーのトナーの使用状態に即したトナー残量%を報知することができる。なお、残量報知区間〔1〕が終了したら、実施例1と同様に残量報知区間〔2〕へと移行することで、トナーカートリッジの「very Low」も適正に報知することができる。ここで、残量報知区間〔2〕は係数k2(係数)=0.2(<1)であるため、1度の補給指示により急激にトナー補給動作を行ったとしてもトナー残量%について急激に変化させることなく報知することができる。
このように実施例2の構成であれば、特に小容量のトナーカートリッジであって、かつトナーカートリッジの外部にトナーの供給状態を検知するための検知手段を有する構成であっても、次のような効果が得られる。すなわち、トナーカートリッジ9のトナー残量の急激な変化や停滞をすることを抑制した上でトナー残量を報知することができる。
以上、実施例2によれば、トナーカートリッジ内のトナーの残量の表示が急激に推移したり停滞したりすることを回避することができる。
以上、実施例2によれば、トナーカートリッジ内のトナーの残量の表示が急激に推移したり停滞したりすることを回避することができる。
1 感光ドラム
4 現像ユニット
9 トナーカートリッジ
80 制御部
99 表示操作部
4 現像ユニット
9 トナーカートリッジ
80 制御部
99 表示操作部
Claims (16)
- 記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、
静電潜像が形成される感光体と、
前記静電潜像に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像装置と、
前記現像装置に向けて前記現像剤を補給する補給動作を行う補給装置であって、前記現像剤を収容するための容器と、前記補給動作を行うために前記容器から前記容器の外部に前記現像剤を排出するための排出機構と、前記排出機構を駆動するための駆動手段と、を有する前記補給装置と、
前記容器内の前記現像剤の残量を前記排出機構の駆動状況に基づいて推測する推測手段と、
前記推測手段で推測された前記現像剤の推測残量に基づいて取得値を取得する取得部と、
前記取得値を報知する報知部と、
前記排出機構による前記容器からの排出の有無を検知する検知手段と、
を備え、
前記報知部が前記取得値を報知する期間が、第1期間と、前記第1期間よりも後の第2期間と、前記第2期間に続く第3期間であって前記検知手段によって前記排出機構による前記現像剤の排出が無いと検知された後の第3期間と、を含むとした場合において、
前記第1期間において、前記報知部は前記第1期間で取得した前記取得値を報知し、
前記第2期間において、前記取得部は、前記推測残量が前記第1期間と同じであっても前記第1期間よりも前記取得値が小さくなるように前記取得値を取得し、前記報知部は前記第2期間で取得した前記取得値を報知し、
前記第3期間において、前記取得部は、前記第2期間から前記第3期間に移行する際の前記推測残量から、前記第3期間において前記画像形成が行われた前記記録媒体の枚数に基づいて前記推測残量を減少させた前記取得値を取得し、前記報知部は前記第3期間で取得した前記取得値を報知する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記推測手段は、前記補給装置からの1単位となる単位補給動作あたりに前記排出機構により排出される前記現像剤の量である単位排出量に基づいて前記推測残量を推測することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記取得部は、前記第1期間において、前記推測残量に1よりも大きい第1係数を乗じた値を用いて前記取得値を取得することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記取得部は、前記第2期間において、前記推測残量に前記第1係数よりも小さい第2係数を乗じた値を用いて前記取得値を取得することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記第2係数は、1よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記推測手段は、前記単位排出量と、前記駆動手段の駆動時間及び/又は駆動速度と、に基づいて、前記推測残量を取得することを特徴とする請求項2から請求項4のうちのいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第1期間では、前記推測手段により推測した前記現像剤の残量よりも前記取得部により取得した前記取得値の方が早く減少し、
前記第2期間では、前記推測手段により推測した前記現像剤の残量よりも前記取得部により取得した前記取得値の方が遅く減少することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記取得部は、前記第1期間における前記取得値が0%に近い所定の閾値を下回ると、前記第2期間に移行することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記補給装置は、前記容器から前記現像装置に前記現像剤を搬送する搬送部を有し、
前記容器は、前記容器内の前記現像剤を前記搬送部に排出する排出口を有し、
前記検知手段は、光を出射する発光部と、前記発光部から出射された光を受光する受光部と、を有し、前記排出口から前記現像剤が排出されているときに前記発光部から出射された光が遮光され前記受光部により光を受光しなかったことに応じて前記排出の有を検知し、前記排出口から前記現像剤が排出されなかったときに前記発光部から出射された光を前記受光部により受光したことに応じて前記排出の無を検知することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、
静電潜像が形成される感光体と、
前記静電潜像に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像装置と、
前記現像装置に向けて前記現像剤を補給する補給動作を行う補給装置であって、前記現像剤を収容するための容器と、前記補給動作を行うために前記容器から前記容器の外部に前記現像剤を排出するための排出機構と、前記排出機構を駆動するための駆動手段と、を有する前記補給装置と、
入力された画像データに基づいて前記静電潜像のドット数を計数する計数手段と、
前記容器内の前記現像剤の残量を前記計数手段で計数された前記ドット数に基づいて推測する推測手段と、
前記推測手段で推測された前記現像剤の推測残量に基づいて取得値を取得する取得部と、
前記取得値を報知する報知部と、
前記排出機構による前記容器からの排出の有無を検知する検知手段と、
を備え、
前記報知部が前記取得値を報知する期間が、第1期間と、前記第1期間よりも後の第2期間と、前記第2期間に続く第3期間であって前記検知手段によって前記排出機構による排出が無いと検知された後の第3期間と、を含むとした場合において、
前記第1期間においては、前記報知部は前記第1期間で取得した前記取得値を報知し、
前記第2期間においては、前記取得部は、前記推測残量が前記第1期間と同じであっても前記第1期間よりも前記取得値が小さくなるように前記取得値を取得し、前記報知部は前記第2期間で取得した前記取得値を報知し、
前記第3期間においては、前記取得部は、前記第2期間から前記第3期間に移行する際の前記推測残量を減少させた前記取得値を取得し、前記報知部は前記第3期間で取得した前記取得値を報知する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記推測手段は、前記第2期間において、前記補給装置からの1単位となる単位補給動作あたりに前記排出機構により排出される前記現像剤の量である単位排出量に基づいて前記推測残量を推測することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記取得部は、前記推測残量に1よりも小さい係数を乗じた値を用いて前記取得値を取得することを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
- 前記推測手段は、前記単位排出量と、前記駆動手段の駆動時間及び/又は駆動速度と、に基づいて、前記推測残量を取得することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の画像形成装置。
- 前記第1期間では、前記推測手段により推測した前記現像剤の残量よりも前記取得値により取得した前記取得値の方が早く減少し、
前記第2期間では、前記推測手段により推測した前記現像剤の残量よりも前記取得部により取得した前記取得値の方が遅く減少することを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。 - 前記取得部は、前記第1期間における前記取得値が0%に近い所定の閾値を下回ると、前記第2期間に移行することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記補給装置は、前記容器から前記現像装置に前記現像剤を搬送する搬送部を有し、
前記容器は、前記容器内の前記現像剤を前記搬送部に排出する排出口を有し、
前記検知手段は、光を出射する発光部と、前記発光部から出射された光を受光する受光部と、を有し、前記排出口から前記現像剤が排出されているときに前記発光部から出射された光が遮光され前記受光部により光を受光しなかったことに応じて前記排出の有を検知し、前記排出口から前記現像剤が排出されなかったときに前記発光部から出射された光を前記受光部により受光したことに応じて前記排出の無を検知することを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
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JP (1) | JP2023178903A (ja) |
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2022
- 2022-06-06 JP JP2022091898A patent/JP2023178903A/ja active Pending
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