JP3643286B2 - トナーボトルの判別方法及びその装置、並びにトナーボトルの判別装置に適用されるトナーボトル - Google Patents

トナーボトルの判別方法及びその装置、並びにトナーボトルの判別装置に適用されるトナーボトル Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機において用いられるトナーボトルの判別方法及びその装置、並びにトナーボトルの判別装置に適用されるトナーボトルに関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザ光を用いた複写機では、感光体のドラムの表面にマイナス電荷を与え、画像信号に基づいてレーザ光をドラム上に露光し、露光箇所に、マイナスに帯電したトナーを吸着させて可視像を形成し、転写紙に可視像を移行させて定着させる、という複写プロセスが行われる。
【0003】
ここで、トナーを複写機に補給するために、トナーを格納するトナーボトルと、トナーボトルを回転させる駆動部が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の複写機には、トナーボトルに関して次のような幾つかの問題があった。
【0005】
第1に、正規品以外のトナーボトルの使用を、簡易な手法により確実に排除することができなかった。
【0006】
第2に、トナーボトル内におけるトナーの偏りや固まりの発生を防止して、補給動作を安定させるため、トナーを攪拌する必要がある。しかし、トナーの攪拌動作を簡易な手法で行うことができなかった。
【0007】
第3に、トナーボトル内のトナー残量をリアルタイムで検出することができなかった。従来は例えば、次のような方法でトナーの残量を検出していた。トナーと、トナーを帯電させるキャリアとを格納する現像器において、トナー量の不足を検出すると、トナーボトルからトナーを補充するように要求する信号を出力する。この信号を、例えば3回に渡って出力したにもかかわらず、トナー量の不足が改善されなかった場合に、トナーボトル内のトナーが空であることを示すエンプティ表示を行う。
【0008】
しかし、この手法ではリアルタイムでトナーボトル内のトナー不足を検知することができない。このため、大量に複写している途中で、突然トナー不足が表示されてコピーが中断してしまうことがある。このような場合には、大量複写を指示したユーザが複写機から離れている間に動作が中断したままになってしまうこととなる。
【0009】
従って、本発明は、正規品以外のトナーボトルの使用を簡易な手法により確実に排除することを第1の目的とする。
【0010】
また本発明は、トナーボトル内におけるトナーの攪拌を簡易な手法で行うことを第2の目的とする。
【0011】
さらに本発明は、トナーボトル内のトナー不足をリアルタイムで検出することにより、トナーエンプティ表示になってしまう前に事前に予告することができ、複写の効率を向上させることを第3の目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部にトナーを収容し第1の方向に回転することによってトナーを搬送し補給するトナーボトルを判別する方法であって、
前記トナーボトルを前記第1の方向と異なる第2の方向に回転し、前記トナーボトルの外周に設けられているべき被検知体をセンサを用いて検出し、前記被検知体を検出しなかった場合に、異常である旨の出力を行う被検知体検出ステップと、
前記被検知体を検出した場合、前記トナーボトルを前記第2の方向に回転しながら前記被検知体が前記トナーボトルの外周に所定の割合で設けられているか否かを判断し、前記所定の割合で設けられていないと判断した場合に異常である旨の出力を行い、前記所定の割合で設けられていると判断した場合に正常である旨の出力を行う被検知体の割合判別ステップと、
を備えることを特徴とする方法が提供される。
ここで、前記トナーボトルは、トナーを収納する円筒状のボトル本体と、前記ボトル本体の外周に沿って所定の長さに設けられたリブとを有するものであってもよい。
さらに前記ボトル本体は、軸方向に沿って一端と他端とを有し、前記一端側にトナーを排出する排出孔が設けられ、前記他端側に前記リブが設けられていてもよい。
【0015】
本発明によれば、内部にトナーを収容し第1の方向に回転することによってトナーを搬送し補給するトナーボトルを判別する装置であって、
前記トナーボトルを前記第1の方向と異なる第2の方向に回転するモータと、
前記モータを駆動するモータドライバと、
前記トナーボトルの所定箇所に設けられた被検知体を検出して検出信号を出力するセンサと、
前記モータドライバを制御すると共に、前記検出信号を用いて前記トナーボトルの判別を行うCPUとを備え、
前記CPUは、
前記モータドライバを制御して前記トナーボトルを前記第2の方向に回転し、前記トナーボトルの外周に設けられているべき前記被検知体を前記センサを用いて検出し、前記被検知体を検出しなかった場合に、異常である旨の出力を行い、
前記被検知体を検出した場合、前記被検知体が前記トナーボトルの外周に所定の割合で設けられているか否かを判断し、前記所定の割合で設けられていないと判断した場合に異常である旨の出力を行い、前記所定の割合で設けられていると判断した場合に正常である旨の出力を行うことを特徴とする。
ここで、前記トナーボトルは、トナーを収納する円筒状のボトル本体と、前記ボトル本体の外周に沿って所定の長さに設けられたリブとを有するものであってよい。
さらに前記ボトル本体は、軸方向に沿って一端と他端とを有し、前記一端側にトナーを排出する排出孔が設けられ、前記他端側に前記リブが設けられていてもよい。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0027】
先ず、図1に、複写機全体の構成を示す。複写機1は、機体の下部に多数の転写紙を収納するカセット給紙装置2を備える。
【0028】
複写機1の上部には、原稿を読み取る画像読み取り部5、原稿を画像読み取り部5に送る原稿自動送り装置6、画像読み取り部5が読み取った画像データを与えられて保存する、図示されていない画像保存部、保存された画像データを取り出して、画像形成部8にレーザ光を照射して可視像を形成するレーザ光学装置9が配置されている。
【0029】
画像形成部8は、感光体ドラム10、現像器11、クリーナ12、帯電チャージ13、除電ランプ14、転写及び剥離チャージャ15を備えている。現像器11は、トナーボトル16、トナーボトル16を回転させる駆動部とを有する。
【0030】
図2に、トナーボトル16と駆動部17とを示す。トナーボトル16の開口部側には、排出孔21を有するキャップ20が設けられている。トナーボトル16の開口部側と反対側の端部における外周表面の一部に、リブ24が設けられている。このリブ24は、キャップ20の排出孔21と、予め定められた位置関係を有するように設けられている。
【0031】
トナーボトル16を回転させる駆動部17の一部である、駆動ギア等を含む回転機構について、図2及び図3を用いて説明する。駆動部17は、図2に示されたモータ27、プーリ29、モータの回転をプーリ29に伝えるベルト28、プーリ29の回転を伝えられる駆動ギアA 30、駆動ギアA 30の回転を伝えられる、図示されていない駆動ギアB、駆動ギアBの回転を直線運動に変える搬送オーガ、搬送オーガの直線運動を回転に変える駆動ギアC 33、図3に示された駆動ギアC 30の回転を伝えられる駆動ギアD 34、駆動ギアD 34の回転軸に取り付けられた駆動板36、駆動板36に取り付けられ、軸方向にスライドする駆動ギアD 34、駆動板36に取り付けられ、駆動ギアD 34によって駆動板36と共に回転するホルダガイド37を有している。このようなトナーボトル16及び駆動部17を、現像器11が備えている。
【0032】
本発明の第1、第2及び第3の実施の形態は、トナーボトル16の回転を制御し、判別等の処理を行うため、図4に示された制御回路を備えている。
【0033】
この制御回路は、複写機1の全体を動作を管理するCPU(Central Processing Unit)101と、CPU101の動作手順を指定するプログラムを格納したROM104と、CPU101が必要に応じてデータの格納及び読み出しを行うRAM105と、さらに、トナーボトル16のリブ24を検出して検出信号をCPU101へ出力するセンサ102と、CPU101から制御信号を与えられて、トナーボトル16を回転させるモータ27を駆動するモータドライバ103とを備える。
【0034】
CPU101は、フローチャートを用いて後述する手順に従ってモータドライバ103に制御信号を出力し、モータドライバ103にモータ27を駆動させる。モータ27によってトナーボトル16が回転し、リブを検出したセンサ102が検出信号をCPU101に与える。CPU101は、この検出信号に基づいて、トナーボトル16の判別を行い、あるいはトナーの攪拌を目的としてトナーボトルを回転する回数を制御し、あるいはまたトナーの残量の検出を行う。
【0035】
先ず、本発明の第1の実施の形態によるトナーボトルの判別装置における判別処理の手順、並びにこの判別装置に適用されるトナーボトルについて説明する。センサ102とトナーボトル16のリブ24との位置関係を図5に示す。センサ102は、リブ24の存在を検出するものであればいずれであってもよく、例えば光センサ、メカニカルなリミットSW等を用いることができる。
【0036】
また、トナーボトル表面に磁性材料を貼付し、これを磁気センサにて検知するようにしてもよい。あるいは、トナーボトル表面にバーコード等の光学的に検知可能なマークを付し、これを光学センサにより読み取るようにしてもよい。即ち、被識別部をセンサにより識別し得る構成であればよい。
【0037】
ここで、トナーボトル16の外周においてリブが存在する角度をα、存在しない角度をβとする。また、トナーボトル16は、図2に示されるように、その外周にスパイラルが切られている場合には、回転方向により内部のトナーが移動する方向が異なってくる。そこで、トナーボトル16の回転には、正転と逆転とが存在する。正転とは、トナーボトル16内のトナーが開口部へ移動していく方向に回転することであり、逆転とは開口部とは逆の端部へ移動していく方向に回転することである。
【0038】
図6に、回転中(正転、逆転を問わない)のトナーボトル16のリブ24をセンサ102が検出したときの出力波形を示す。センサ102がリブ24を検出している期間T1においてハイレベルが出力され、リブ24を検出していない期間T2において出力はローレベルとなる。
【0039】
図7に、本実施の形態におけるトナーボトルの判別処理の手順を示す。ステップS100として、モータ27の回転を開始する。回転方向は逆転方向とする。これは、現像器へのトナーの補充というトナーボトルの本来の動作とは異なり、トナーボトル自体が正規品であるか否かを判別するためのものであり、トナーが開口部から排出されることを防ぐ必要があるためである。
【0040】
ステップS102として、トナーボトル16の回転が安定するまで待機し、この間はセンサ102の出力をチェックしない。これは、トナーボトル16内のトナーの残量により、モータ27の回転が等速回転になるまでの時間が相違し、正確にトナーボトルの1回転分の時間を測定することができないからである。これは、モータ27としてブラシモータを用いた場合により顕著な現象である。
【0041】
ステップS104として、モータ27の回転が安定した後、センサ102からの出力をCPU101が判断し、出力がローレベルからハイレベルになったか否かをチェックする。
【0042】
ステップS106として、所定時間内に、センサ102の出力がローレベルからハイレベルにならない場合、即ちトナーボトル16の所定位置にリブ24が存在しない場合には、このトナーボトル16は正規品ではないと判断し、異常である旨をコントロールパネルにて表示する。逆に、所定時間内にセンサ102の出力がローレベルからハイレベルになった場合には、ステップS108としてハイレベルの出力を維持した時間T1の測定をCPU101が開始する。
【0043】
ステップS110として、センサ102の出力をチェックし、ハイレベルからローレベルになったか否かを判断する。ステップS112において、所定時間内に出力がハイレベルからローレベルにならなかったと判断すると、トナーボトル16が正規品でないと判断し、異常である旨をコントロールパネルにて表示する。所定時間内に出力がハイレベルからローレベルになった場合は、この時点でハイレベルの出力期間T1が確定する。
【0044】
次に、ステップS114として出力がローレベルを維持する時間T2の測定を開始する。ステップS118として、所定時間内に出力がローレベルからハイレベルになったか否かを判断し、ならなかった場合は異常である旨をコントロールパネルにて表示する。出力が所定時間内にローレベルからハイレベルになった場合は、この時点でローレベルの出力期間T2が確定する。
【0045】
ステップS120として、CPU101の制御に従いモータ27の回転を停止する。
【0046】
ステップS122として、CPU101が、ハイレベルの出力期間T1とローレベルの出力期間T2とを用いて、リブ24が存在する角度α(=T1/(T1+T2))を算出する。
【0047】
ここで、本実施の形態では、センサのハイレベルの出力期間T1とローレベルの出力期間T2とをパラメータとして、リブの角度αを検出して判断基準に用いている。しかし、これに限らず、例えばセンサの出力信号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングを組み合わせることによって、様々な判断基準を設けることが可能である。
【0048】
ステップS124として、求めた角度αが正規品に該当するか否かを判断し、該当する場合は正規品であると判断して処理を終了する。正規品に該当しない場合は異常である旨をコントロールパネルに表示し、処理を終了する。
【0049】
このように、本実施の形態によれば、簡易な手法を用いてトナーボトルが正規品であるか否かを判別することが可能である。また角度αを幾つか持つことで、トナーボトルの仕向(国内仕様、米国仕様、欧州仕様等)を持たせることが可能である。
【0050】
本発明の第2の実施の形態によるトナー攪拌及び判別方法及び装置、並びに該装置に適用されるトナーボトルについて説明する。この場合の処理の手順を図8に示す。ステップS200として、モータを駆動してトナーボトル16を回転する。回転方向は、先ず逆転方向とする。ステップS203として、所定時間内に出力がハイになったか否かをチェックし、ならなかった場合はモータがロックしているので異常終了する。
【0051】
ステップS202として、センサ102の出力がハイレベルからローレベルになったかどうかをチェックする。
【0052】
ステップS204として、所定時間内に出力がハイレベルからローレベルになったかどうかをチェックし、ならなかった場合はモータがロックしていると判断して異常終了する。
【0053】
所定時間内に出力がハイレベルからローレベルになった場合は、ステップS206としてモータを停止する。
【0054】
ステップS208として、モータを正転する。
【0055】
ステップS210として、センサの出力がハイレベルからローレベルになるかどうかをチェックする。
【0056】
ステップS212において、所定時間内に出力がハイレベルからローレベルになったかどうかをチェックし、ならなかった場合は異常終了する。
【0057】
所定時間内に出力がハイレベルからローレベルになった場合は、ステップS214としてモータを停止する。
【0058】
ステップS216として、2回攪拌動作を行ったかどうかをチェックし、2回攪拌動作を行っていないと判断した場合はステップS200へ戻り、2回の攪拌動作が終了したと判断した場合は処理を終了する。
【0059】
上記第2の実施の形態によれば、トナーの攪拌処理を簡易な手法により行うことができる。
【0060】
尚、本実施の形態では、トナーの攪拌動作を2回としたが、回数は自由に設定することができる。この場合は、ステップS216において、攪拌回数Nを設定した回数とし、この回数に到達するまで攪拌動作を繰り返すこととなる。
【0061】
本発明の第3の実施の形態によるトナー残量検出方法及び装置、並びに該装置に適用されるトナーボトルについて説明する。本実施の形態は、トナーボトル内のトナーの残量により、トナーボトルの回転負荷が変化することに基づいて、トナーの残量を検出する。
【0062】
図9に、一定の回転トルクをトナーボトルに与えて回転させた場合に、トナーが満杯のときからトナー残量が0(トナーエンプティ)に至るまでに変化する回転速度の変化を示す。満杯のときの回転数をr1、トナー残量が0のときの回転速度をr3、トナー残量が0に近い所定量n(トナーニアエンプティ)(g)のときの回転速度をr2とする。さらに、トナー残量がm(g)のときにトナーボトルを回転して得られた回転速度をrとする。
【0063】
図10に、トナー残量と、標準チャート(テストに用いられるチャートであって、1枚の被転写物上にコピーするときに必要なトナーの割合が約6%のもの)を行うときのコピー可能枚数との関係を示す。トナーが満杯のときのコピー可能枚数を例えば10,000枚とし、トナー残量がn(g)のときのコピー可能枚数を例えば2,000枚とする。
【0064】
図9に示されたトナー残量と回転速度との関係に基づいて、検出した回転速度rが回転速度r2よりも速くなった時点でトナーエンプティに近づいたとして、トナーニアエンプティである旨の表示を行う。
【0065】
図11に、トナー残量チェックルーティンに至るまでの処理の手順を示し、図12にトナー残量チェックルーティンを示す。
【0066】
ステップS300として、コピー動作を行う。
【0067】
ステップS302として、コピーの枚数Cをコピー毎にカウントする。
【0068】
ステップS304として、コピーの枚数Cが所定枚数を超えたか否かをチェックし、超えていない場合はステップS300へ戻り、超えた場合は次のステップへ移行する。
【0069】
ステップS306として、現像器からトナーを補給するよう要求があったか否かを判断する。要求がない場合はステップS306へ戻り、要求があった場合はステップS308のトナー残量チェックルーチンへ移行する。
【0070】
図12のステップS400として、トナーの補給を行う。
【0071】
ステップS402として、モータ27を駆動してトナーボトル16を回転する。この場合の回転方向は、トナーの補充が目的であるため正転方向とする。
【0072】
ステップS404として、トナーボトル16の回転が安定するまで待機する。
【0073】
ステップS406として、センサ102の出力がローレベルからハイレベルになったか否かをチェックする。
【0074】
ステップS408として、センサの出力がハイレベルを維持する時間T1の測定を開始する。
【0075】
ステップS410として、センサの出力がハイレベルからローレベルに変化したか否かのチェックを行い、変化した時点で時間T1が確定する。
【0076】
ステップS412として、センサの出力がローレベルを維持する時間T2の測定を開始する。
【0077】
ステップS414として、センサの出力がローレベルからハイレベルに変化したか否かのチェックを行い、変化した時点で時間T2が確定する。
【0078】
ステップS416としてモータを停止する。
【0079】
ステップS418として、トナーボトルの回転速度r(=1/(T1+T2))を算出する。
【0080】
ステップS420として、算出した回転速度rが所定回転速度r2よりも速いか否かをチェックする。回転速度rが所定回転速度r2以下である場合は、図11のフローチャートにおけるステップS310へ戻り、コピー枚数Cのカウンタをリセットして、処理を終了する。回転速度rが所定回転速度r2より速い場合は、ステップS422へ移行し、ニアエンプティを表示する。そして、図11のフローチャートにおけるステップS310へ戻り、コピー枚数Cのカウンタをリセットして、処理を終了する。
【0081】
上記第3の実施の形態によれば、トナー残量をリアルタイムで検出することができる。また、トナー残量の表示を、エンプティに近づいたニアエンプティの状態で行うことが可能である。
【0082】
上述した実施の形態はいずれも一例であり、本発明を限定するものではない。本発明の権利範囲を超えない範囲で様々に変形することが可能である。例えば、トナーボトルの外形形状や、駆動部の構成は、図1〜図3に示されているものに限定されない。トナーボトルの外周に設けられているリブの形状は、図2、図5に示されているものに限らず、必要に応じて変形することができる。また、上記第2の実施の形態では、トナーの攪拌処理と、トナーボトルの判別処理とを併せて行っているが、トナー攪拌処理のみを行ってもよい。
【0083】
さらに、CPUがトナーボトルが正規品か否かを判断した結果や、トナーがニアエンプティか否かを判断した結果を表示する場合には、専用の画面を設けて表示してもよく、あるいは複写機に通常備えられている操作用の液晶、CRT等の画面に併せて表示してもよい。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトナーボトルの判別方法及びその装置、並びにトナーボトルの判別装置に適用されるトナーボトルによれば、トナーボトルを回転して外周に設けられているべき被検知体をセンサを用いて検出し、検出しなかった場合に異常である旨の出力を行い、被検知体を検出した場合、被検知体がトナーボトルの外周に所定の割合で設けられているか否かを判断し、設けられていなかった場合に、異常である旨の出力を行い、設けられていた場合に、正常である旨の出力を行うことにより、正規品以外のトナーボトルの使用を簡易な手法により確実に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】複写機全体の概略構成を示した縦断面図。
【図2】同複写機におけるトナーボトルと駆動部とを示した斜視図。
【図3】同駆動部における回転機構を示した縦断面図。
【図4】本発明の第1の実施の形態によるトナーボトルの判別装置、第2の実施の形態によるトナーの攪拌装置、及び第3の実施の形態によるトナーの残量検出装置における制御回路の構成を示したブロック図。
【図5】同第1、第2及び第3の実施の形態による装置におけるトナーボトルとセンサとを示した説明図。
【図6】同センサが同トナーボトルのリブを検出したときの出力を示した波形図。
【図7】本発明の第1の実施の形態によるトナーボトルの判別方法及び装置における動作の手順を示したフローチャート。
【図8】本発明の第2の実施の形態によるトナーの攪拌方法及び装置における動作の手順を示したフローチャート。
【図9】同第3の実施の形態におけるトナーボトルのトナー残量と回転速度との関係を示したグラフ。
【図10】同第3の実施の形態におけるトナー残量とコピー可能枚数との関係を示したグラフ。
【図11】本発明の第3の実施の形態によるトナーの残量検出方法及び装置における動作の手順を示したフローチャート。
【図12】同トナーの残量検出方法及び装置における動作の手順の続きを示したフローチャート。
【符号の説明】
1 複写機
2 カセット給紙装置
5 画像読み取り部
6 原稿自動送り装置
8 画像形成部
9 レーザ光学装置
10 感光体ドラム
11 現像器
12 クリーナ
13 帯電チャージ
14 除電ランプ
15 転写及び剥離チャージャ
16 トナーボトル
17 駆動部
20 キャップ
21 排出孔
24 リブ
27 モータ
29 プーリ
30 駆動ギアA
33 駆動ギアC
34 駆動ギアD
36 駆動板
37 ホルダガイド
101 CPU
102 センサ
103 モータドライバ
104 ROM
105 RAM

Claims (6)

  1. 内部にトナーを収容し第1の方向に回転することによってトナーを搬送し補給するトナーボトルを判別する方法において、
    前記トナーボトルを前記第1の方向と異なる第2の方向に回転し、前記トナーボトルの外周に設けられているべき被検知体をセンサを用いて検出し、前記被検知体を検出しなかった場合に、異常である旨の出力を行う被検知体検出ステップと、
    前記被検知体を検出した場合、前記トナーボトルを前記第2の方向に回転しながら前記被検知体が前記トナーボトルの外周に所定の割合で設けられているか否かを判断し、前記所定の割合で設けられていないと判断した場合に異常である旨の出力を行い、前記所定の割合で設けられていると判断した場合に正常である旨の出力を行う被検知体の割合判別ステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
  2. 前記トナーボトルは、トナーを収納する円筒状のボトル本体と、前記ボトル本体の外周に沿って所定の長さに設けられたリブとを有することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記ボトル本体は、軸方向に沿って一端と他端とを有し、前記一端側にトナーを排出する排出孔が設けられ、前記他端側に前記リブが設けられていることを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 内部にトナーを収容し第1の方向に回転することによってトナーを搬送し補給するトナーボトルを判別する装置において、
    前記トナーボトルを前記第1の方向と異なる第2の方向に回転するモータと、
    前記モータを駆動するモータドライバと、
    前記トナーボトルの所定箇所に設けられた被検知体を検出して検出信号を出力するセンサと、
    前記モータドライバを制御すると共に、前記検出信号を用いて前記トナーボトルの判別を行うCPUとを備え、
    前記CPUは、
    前記モータドライバを制御して前記トナーボトルを前記第2の方向に回転し、前記トナーボトルの外周に設けられているべき前記被検知体を前記センサを用いて検出し、前記被検知体を検出しなかった場合に、異常である旨の出力を行い、
    前記被検知体を検出した場合、前記被検知体が前記トナーボトルの外周に所定の割合で設けられているか否かを判断し、前記所定の割合で設けられていないと判断した場合に異常である旨の出力を行い、前記所定の割合で設けられていると判断した場合に正常である旨の出力を行うことを特徴とするトナーボトルの判別装置。
  5. 前記トナーボトルは、トナーを収納する円筒状のボトル本体と、前記ボトル本体の外周に沿って所定の長さに設けられたリブとを有することを特徴とする請求項4記載のトナーボトルの判別装置。
  6. 前記ボトル本体は、軸方向に沿って一端と他端とを有し、前記一端側にトナーを排出する排出孔が設けられ、前記他端側に前記リブが設けられていることを特徴とする請求項5記載のトナーボトルの判別装置。
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