JP4784924B2

JP4784924B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4784924B2
Application number: JP2005042277A
Authority: JP
Inventors: 明人亀田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: US20050238370A1; US7454148B2; EP1586953B1; EP1586953A3; EP1586953A2; JP2005326814A

Description

本発明は、ダウンタイムの発生を軽減する画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置の各機構、特にトナー等の消耗品の機構は、いわゆる「ユニット化」がなされていて、利用者は消耗したユニットを交換することにより、画像形成装置をメンテナンスすることが可能である。
更に、画像形成装置を用いて文書を印刷する機械が非常に多くなっており、ユニットがある一定量まで消耗すると装置は動作を停止する。すなわち、ダウンタイムが発生する。このような場合には、速やかに該当する消耗品を交換し、ダウンタイムの発生を抑える必要がある。

このような技術として、例えば、特許文献１には、消耗品の在庫切れによるダウンタイムを削減することが可能な画像形成装置に関する技術が開示されている。
特開平８−１５２８１６号公報

従来、感光体に残留し、クリーニング部により回収されたトナー（以下、「廃トナー」と称す）の量が一定の値を超えたことをセンサにて検知し（廃トナータンクニアフル）、回線を通じてホストコンピュータに通知するシステムが知られている。しかしながら、前記センサはメカニカルなセンサであるため、ある一定量のニアフルから、マシン動作を禁止するまでの時間が装置の使用頻度によりばらつくため、実際のタンク交換時期が不明瞭で、場合によっては管理者側で対応が取りきれず、装置のタイムダウンが発生していた。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、ダウンタイムの発生を軽減する画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数の書込部及び現像部が主走査方向に並んで配置され、２値画像信号に基づいて前記書込部が感光体への書込みを行い、各書込部に対応した現像部で現像を行う画像形成装置であって、前記２値画像信号を前記複数の書込部に分割して入力する分割入力手段と、前記書込部毎に入力される２値画像信号の黒データをそれぞれカウントするカウント手段と、前記複数の現像部のうち、中央の現像部のトナー濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の検出したトナー濃度と前記中央の現像部に対応する中央の書込部へ入力された黒データのカウント値に基づいて前記中央の現像部へのトナー補給量を決定し、前記濃度検出手段の検出したトナー濃度と、前記中央の書込部へ入力された黒データのカウント値と当該中央の書込部でない他の書込部へ入力された黒データのカウント値とを比較した結果とに基づいて、当該他の現像部へのトナー補給量をそれぞれ決定する補給トナー量決定手段と、少なくとも、前記現像部毎に決定された補給量、前記現像部の数、各現像部における前記カウント値に基づいて、現像部毎の使用トナー量を演算する各現像部使用トナー演算手段と、前記複数の現像部での前記各補給トナー量の和と、前記各使用トナー量の和とに基づいて、廃トナー量を演算する廃トナー量演算手段と、前記廃トナー量演算手段に基づいて、廃トナーの量が所定の値を超えた旨を通知する通知手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記廃トナー量演算手段にて、廃トナータンクがニアフル状態であると判定される設定値を変更する設定変更手段を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記画像形成装置内部に時刻機能と不揮発性メモリとを有し、前回のニアフル状態またはフル状態が解除された日時と、今回のニアフルが発生した日時とを比較し、今回のフル状態に至るまでの推定残り時間を算出する算出手段を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記ニアフル検出手段にて廃トナーのニアフルを検出した場合に、操作部にニアフルである旨を表示する表示手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、データ通信回線を介してシステム情報をホストコンピュータに送受信する手段を有する画像形成装置であって、前記画像形成装置の現像部に、感光体のトナー付着量を検出する検出手段と、印字する画素数をカウントするカウント手段とを有し、更に、前記検出手段及びカウント手段を用いて、廃トナーのニアフル状態を検出するニアフル検出手段を有することにより、専用のセンサを用いることなく、廃トナーの状態をホストコンピュータで管理することが可能となり、更に、管理者側で管理しやすく、装置のダウンタイムを軽減することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例としてデジタル複写機がある。以下の実施例では、デジタル複写機について添付図面を参照しながら説明する。

〔実施例１〕
図１は、本発明の一実施例であるデジタル複写機の機能構成を示したブロック図である。
デジタル複写機は、原稿を読み取る読取手段としての原稿読取部１００と、読み取られた原稿情報を記憶する記憶手段としての画像情報記憶部３００と、記憶された情報を転写紙に複写するための書込部５００とを有する。また、一連のプロセスを実行制御するシステム制御装置３０２と、このシステム制御装置にキー入力を行う操作手段としての操作部４００、等を含む形で構成されている。

次に、図１及び図２を参照して、原稿読取部１００の構成を説明する。
オペレータが原稿を挿入口から挿入すると、原稿はローラ１の回転に応じて密着センサ２と白色ローラ３との間を搬送される。搬送中の原稿は、密着センサ２に取り付けされているＬＥＤにより光が照射され、その反射光は密着センサ２に結像され、原稿画像情報が読み取られる。図１のセンサ１０１上に結像した原稿画像は電気信号に変換され、このアナログ信号は画像増幅回路１０２で増幅される。Ａ／Ｄ変換回路１０３は、前記画像増幅回路１０２で増幅されたアナログ画像信号を画素毎の多値デジタル画像信号に変換する。変換されたデジタル画像信号は、同期制御回路１０６から出力されるクロックに同期して出力され、シェーディング補正回路１０４により光量ムラ、コンタクトガラスの汚れ、センサ１０１の感度ムラ等による歪みを補正する。この補正されたデジタル画像情報は、画像処理回路１０５でデジタル記録画像情報に変換された後、画像メモリ部３０１に書き込まれる。

次に、画像メモリ部３０１に書き込まれた画像信号を転写紙に形成するための一連のプロセスを制御しているシステム制御装置３０２と書込部５００の構成について説明する。
システム制御回路３０２はデジタル複写機全体の制御を行う機能があり、読取制御回路１０７、同期制御回路１０６、画像メモリ部３０１、ＬＥＤ書込制御回路５０２でのデータ転送と駆動制御回路５０４により、スキャナ駆動装置１０８、プリンタ駆動装置５０５を介してモータ等を駆動させ、読み取り原稿及び転写紙の搬送を円滑に制御している。
書込部５００では、画像メモリ部３０１より同期信号クロックにより転送された画像信号をＬＥＤ書込制御回路５０２で１画素単位ビット変換し、ＬＰＨ５０３で赤外光に変換出力される。

次に、図２を参照しながら、記録紙に至るまでのプロセスを記す。
帯電装置４は、感光体ドラム５を１２００Ｖに一様に帯電させるグリッド付きのスコロトロンチャージャと呼ばれるものである。発光素子アレイユニット６は、ＬＥＤをアレイ状に並べ、ＳＬＡ（セルフォックレンズアレイ）を介して感光体ドラム５に照射する。発光素子アレイユニット６のＬＥＤヘッドは、図１に示すＬＰＨ５０３に相当する。感光体ドラム５にデジタル画像情報に基づいたＬＥＤ光が照射されると、光導電現象で感光体表面の電荷がドラム５のアースに流れて消滅する。ここで、原稿濃度の淡い部分はＬＥＤを発光させないようにし、原稿濃度の濃い部分はＬＥＤを発光させるようにする。これにより、感光体ドラムのＬＥＤ光非照射部分は画像の濃淡に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像を現像ユニット７によって現像する。現像ユニット７内のトナーは撹拌により負に帯電されており、バイアスは７００Ｖ印加されているため、ＬＥＤ光照射部分だけにトナーが付着する。

一方、転写紙は、自動給紙台または手差し給紙台から選択し、レジストローラ８で所定のタイミングで感光体ドラム５の下部を通過し、このときに転写チャージャ９によりトナー像を転写紙上に転写させる。次に、転写紙は分離チャージャ１０により感光体ドラム５より分離されて、搬送タンク１１により搬送されて定着ユニット１２に搬送され、そこでトナーが転写紙に定着される。トナーが定着された転写紙は、排紙トレイ１２または１３により機外の前後に搬送され、排紙される。

次に、画像メモリ部３０１から書込部５００への画像信号の流れを説明する。
画像信号の流れは、画像メモリ部３０１からイーブン（Ｅ）、オッド（Ｏ）の２値画像データが２ラインパラレルの２５ＭＨｚでＬＥＤ書込制御回路５０２に送られてくる。２ラインで送られてきた画像信号は、ＬＥＤ書込制御回路５０２内部で一旦、１ラインに合成した後、各々のＬＥＤ当たり２分割で、全体として６分割され、ＬＥＤヘッド５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃへ９．５ＭＨｚで転送される。

この際、画像メモリ部３０１から書込部５００へ入力する２値画像データのうち、ＬＰＨ５０３ａ〜５０３ｃへ転送される黒データ（１）をＬＥＤ書込制御回路５０２にてカウントする。
カウントアップの期間が原稿読み取り期間とし、カウントアップ期間終了後、ラッチさせ、レジスタに格納する。
格納されたカウントデータは、システム制御装置３０２に送信される。
システム制御装置３０２では、図３に示すＰセンサ３１でトナーは補給開始時のドットカウント値を基準値とし、左右のドットカウント値と中央ドットカウント値とをＣＰＵにて比較し、左右の現像部のトナー補給量を決定する。
決定されたトナー補給量に従い、ＣＰＵは駆動制御回路３０３と通信を行い、駆動制御回路３０３はトナー補給ＣＬ３２，３３と、シャッターＣＬ３４，３５，３６とを駆動させる。

この際の廃トナー量αは、次式で表される。

これにより、画像形成で使用したトナー量累計βは、次式で表される。

図４に示すように、上式により算出された廃トナー量の累計（トナー補給量−β）を本体不揮発性ＲＡＭに記憶し、ＣＰＵ内にて予め設定された閾値と比較し、上回っていればオペレータに通知し（廃トナーニアフル）、操作部に表示するとともに、回線を介してホストコンピュータに通知する。

また、この閾値は操作部４００にて変更可能であり、装置の使用頻度に合わせてオペレータ側で設定することが可能であり、図５に示すように、例えば、ホスト内の装置を一律で、「フルまであと３日という時点で通知する」というような具合で設定することにより、オペレータ側での対応を容易にする。

また、図６に示すように、装置内に時刻機能と、それを記憶するための不揮発性メモリを有し、前回ニアフルの日時またはフルが解除された日時と今回ニアフル日時とを比較し、今回のトナーフルまでの推定残り時間を算出する手段を有すれば、使用頻度により、設定した残り時間、例えば、「フルまであと３日という時点でホストコンピュータに通知する」というような構成が可能で、これにより、管理者側の閾値設定作業が排除できる。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る画像形成装置を用いることにより、専用のセンサを用いることなく、廃トナーの状態をホストコンピュータで管理することが可能となり、更に、管理者側で管理しやすく、装置のダウンタイムを軽減することが可能となる。

また、使用頻度にあわせたニアフル状態を設定することが可能であり、トナーニアフルからトナーフルまでの時間をホスト内の他の装置と一律にすることでダウンタイムの軽減を図りつつ、管理者側の作業の軽減を図ることが可能となる。

また、管理者による閾値の設定作業を排除することが可能となる。

〔実施例２〕
次に本発明の他の実施例であるデジタル複写機について説明する。
尚、デジタル複写機の機能構成を示したブロック図、デジタル複写機の内部構造図、廃トナーニアフルの通知動作を示した図、ニアフル設定値の変更の様子を示した図、及びトナーフルまでの推定時間を算出する様子を示した図についてはそれぞれ図１、図２、図３、図４、図５、及び図６と共通であるため、共通部分の説明については省略する。

次に、図２を参照しながら、記録紙に至るまでのプロセスを記す。
帯電装置４は、感光体ドラム５を１２００Ｖに一様に帯電させるグリッド付きのスコロトロンチャージャと呼ばれるものである。発光素子アレイユニット６は、ＬＥＤを２５．４ｍｍ（１インチ）当たり６００素子アレイ状に並べたもので、６００ｄｐｉでの書き込み密度を実現している。そしてＬＥＤから発射された光はＳＬＡ（セルフォックレンズアレイ）を介して感光体ドラム５に照射する。発光素子アレイユニット６のＬＥＤヘッドは、図１に示すＬＰＨ５０３に相当する。各ＬＰＨ５０３ａ〜ｃはそれぞれ７４００ドットの発光素子を持ち、約３１３ｍｍの印字幅をカバーしている。そして３つのＬＰＨ５０３ａ〜ｃはそれぞれ１０ｍｍずつオーバーラップするように配置され全体で、１ライン当たり２１７３０画素、約９２０ｍｍ幅での印字を可能としている。感光体ドラム５にデジタル画像情報に基づいたＬＥＤ光が照射されると、光導電現象で感光体表面の電荷がドラム５のアースに流れて消滅する。ここで、原稿濃度の淡い部分はＬＥＤを発光させないようにし、原稿濃度の濃い部分はＬＥＤを発光させるようにする。これにより、感光体ドラムのＬＥＤ光非照射部分は画像の濃淡に対応した静電潜像が形成される。
この静電潜像を現像ユニット７によって現像する。現像ユニット７内のトナーは撹拌により負に帯電されており、バイアスは７００Ｖ印加されているため、ＬＥＤ光照射部分だけにトナーが付着する。

一方、転写紙は、自動給紙台または手差し給紙台から選択し、レジストローラ８で所定のタイミングで感光体ドラム５の下部を通過し、このときに転写チャージャ９によりトナー像を転写紙上に転写させる。転写電流としては初期値としては６０μＡとなっている。これら一連の作象条件（ドラムの帯電電圧、トナーのバイアス電圧、転写電流など）を変更することにより、トナーのドラム５への付着量及びトナーの転写量は変化する。ドラムの帯電電圧については１１００Ｖから１３００Ｖの間で５０Ｖステップで設定可能であり、トナーのバイアス電圧については６００Ｖから８００Ｖの間で５０Ｖステップで設定可能である。転写電流については１０μＡから２３０μＡの間で１μＡ間隔で設定可能となっている。設定については電源オン時の作象条件のチェックにより自動的に設定するか、操作部４００から値を直接設定することで設定される。
次に、転写紙は分離チャージャ１０により感光体ドラム５より分離されて、搬送タンク１１により搬送されて定着ユニット１２に搬送され、そこでトナーが転写紙に定着される。トナーが定着された転写紙は、排紙トレイ１３または１４により機外の前後に搬送され、排紙される。

この際、画像メモリ部３０１から書込部５００へ入力する２値画像データのうち、ＬＰＨ５０３ａ〜５０３ｃへ転送される黒データ（１）をＬＥＤ書込制御回路５０２にてカウントする。
カウントアップの期間はＬＰＨ５０３により実際に書込みを行なっている期間とし、カウントアップ期間終了後、ラッチさせ、レジスタに格納する。書込み可能な長さは最大１３００ｍｍのため約３００００ラインとなる。従ってカウント値は最大２２２００００００程度になる。
格納されたカウントデータは、システム制御装置３０２に送信される。
システム制御装置３０２では、図３に記す、各現像器のトナー付着量をＰセンサ３１の値、更に書込み制御のドットカウントにより数値化し、システム制御装置３０２内のＲＡＭに記憶する。
そして、画像転送により各現像器に対応するドットカウントが数えられていき、中央の現像器では、Ｐセンサによるトナー濃度を検出され、濃度が低下したらトナー補給を実施する。このとき左右のトナー補給量は、中央のドットカウント値と左右のドットカウント値をＣＰＵ内で比較し決定される。
決定されたトナー補給量に従い、ＣＰＵは駆動制御回路３０３と通信を行い、駆動制御回路３０３はトナー補給ＣＬ３２，３３と、シャッターＣＬ３４，３５，３６とを駆動させる。

システム制御装置３０２内の不揮発性ＲＡＭには、図７に示すようにあらかじめ画素カウント値と、それに対するトナー転写量のテーブルを画像形成のための作象条件に対応して複数記憶している。つまり、ドラムの帯電電圧、トナーのバイアス電圧、転写電流の各設定値に応じて画素カウント値とそれに対するトナー転写量のテーブルを持っている。若干の設定値の変更であれば転写量は大きく変わらないため、ドラムの帯電電圧、トナーのバイアス電圧については５０Ｖステップでテーブルを変更し、転写電流については２０μＡステップでテーブルを変更している。そしてこの複数のテーブルから作象条件により使用するテーブルを決定し、決定されたテーブルを用いてＬＰＨ５０３ａ〜５０３ｃに転送される黒画素の画素カウント値に応じたトナー転写量を求める。
その際の廃トナー量αは、次式で表される。

α＝β−γ …（４）
但し、
α：廃トナー量
β：トナー補給量
γ：トナー転写量

これにより、画像形成で使用したトナー量累計δは、次式で表される。

δ＝Σα …（５）
但し、
δ：廃トナー量の累計

図４に示すように、上式により算出された廃トナー量の累計δを本体不揮発性ＲＡＭに記憶し、ＣＰＵ内にて予め設定された閾値と比較し、上回っていればオペレータに通知し（廃トナーニアフル）、操作部に表示するとともに、回線を介してホストコンピュータに通知す４０

以上の説明から明らかなように、本発明に係る画像形成装置を用いることにより、実施例１と同様に専用のセンサを用いることなく、廃トナーの状態をホストコンピュータで管理することが可能となり、更に、管理者側で管理しやすく、装置のダウンタイムを軽減することが可能となる。

本発明の一実施例であるデジタル複写機の機能構成を示したブロック図である。本発明の一実施例であるデジタル複写機の内部構造を示した図である。デジタル複写機における現像部の内部構造を示した図である。デジタル複写機における廃トナーニアフルの通知動作を示した図である。デジタル複写機におけるニアフル設定値の変更の様子を示した図である。デジタル複写機におけるトナーフルまでの推定時間を算出する様子を示した図である。画素カウント値と、それに対するトナー転写量等の関係を示した図である。

符号の説明

３１Ｐセンサ
３２トナー補給ＣＬ
３３駆動ＣＬ
３４，３５，３６シャッターＣＬ
１００原稿読取部
３００画像情報記憶部
３０１画像メモリ部
３０２システム制御装置
４００操作部
５００書込部
５０２ＬＥＤ書込制御回路
５０３ＬＥＤヘッド
５０４駆動制御回路

Claims

複数の書込部及び現像部が主走査方向に並んで配置され、２値画像信号に基づいて前記書込部が感光体への書込みを行い、各書込部に対応した現像部で現像を行う画像形成装置であって、
前記２値画像信号を前記複数の書込部に分割して入力する分割入力手段と、
前記書込部毎に入力される２値画像信号の黒データをそれぞれカウントするカウント手段と、
前記複数の現像部のうち、中央の現像部のトナー濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段の検出したトナー濃度と前記中央の現像部に対応する中央の書込部へ入力された黒データのカウント値に基づいて前記中央の現像部へのトナー補給量を決定し、前記濃度検出手段の検出したトナー濃度と、前記中央の書込部へ入力された黒データのカウント値と当該中央の書込部でない他の書込部へ入力された黒データのカウント値とを比較した結果とに基づいて、当該他の現像部へのトナー補給量をそれぞれ決定する補給トナー量決定手段と、
少なくとも、前記現像部毎に決定された補給量、前記現像部の数、各現像部における前記カウント値に基づいて、現像部毎の使用トナー量を演算する各現像部使用トナー演算手段と、
前記複数の現像部での前記各補給トナー量の和と、前記各使用トナー量の和とに基づいて、廃トナー量を演算する廃トナー量演算手段と、
前記廃トナー量演算手段に基づいて、廃トナーの量が所定の値を超えた旨を通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記廃トナー量演算手段にて、廃トナータンクがニアフル状態であると判定される設定値を変更する設定変更手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成装置内部に時刻機能と不揮発性メモリとを有し、
前回のニアフル状態またはフル状態が解除された日時と、今回のニアフルが発生した日時とを比較し、今回のフル状態に至るまでの推定残り時間を算出する算出手段を有することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記ニアフル検出手段にて廃トナーのニアフルを検出した場合に、操作部にニアフルである旨を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。