JP5169424B2

JP5169424B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5169424B2
Application number: JP2008106887A
Authority: JP
Inventors: 淳四折
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: JP2009258363A

Description

本発明は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色のトナー消費量と画像記録媒体上のトナー付着量を計算する計算手段を有する乾式電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

今日、プリンタ、複写機等の乾式電子写真方式の画像形成装置においては、トナー現像されたトナー像を画像記録媒体に定着させて画像形成する構成が広く採用されている。
このような乾式電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成に際して廃棄されたトナーを廃トナーカートリッジに収納し、この廃トナーカートリッジが満杯になると交換するようにしている。
この交換のためには、廃トナーカートリッジの満杯を正確に把握しなければならず、従来から、かかる課題を解決する技術が幾つか提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特許文献１では、温湿度センサを用い、環境条件に応じて動作環境係数を算出して、感光体上のトナー量を推定し、累積廃トナー量を求める技術が開示されている。また、特許文献２では、環境情報による補正が可能な消費トナー量と転写効率から廃トナー量を算出する技術が開示されている。
特開２００２−１８９３９２公報特開２００３−３１６２２４公報

しかしながら、特許文献１の技術では、或る温湿度でもトナー濃度が違えば感光体上のトナー濃度にも若干の差が生じてくるため、感光体上のトナー量を正確に算出できない。また、特許文献２の技術でも、特許文献１の技術と同様に正確な計算が行えないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、各色に対して計算を行なって、色固有の状態が反映された消費量や付着量を正確に把握し、コストアップや装置の大型化を招くことなく、高い精度での廃トナー量の把握を可能とする画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像記録媒体に転写されなかったトナーを回収する廃トナー回収体と、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色のトナー消費量から前記画像記録媒体上のトナー付着量を減算して廃トナー量を算出する計算手段と、を備え、前記計算手段は、前記トナー消費量を、各色について印刷時のトナー消費量と画質調整動作時のトナー消費量と劣化トナー排出動作時の消費量とを加算して算出し、前記印刷時のトナー消費量を、標準的な像担持体上のトナー付着量と書き込み画像面積と付着量補正係数とを乗算して算出し、前記書き込み画像面積を、最大書き込み可能面積と実際の書込み画像面積率とを乗算して算出し、前記付着量補正係数を、画質調整時に検知した現像γから算出し、前記劣化トナー排出動作時の消費量を、劣化トナー排出幅、劣化トナー排出長さ、前記標準的な像担持体上のトナー付着量及び前記付着量補正係数から演算により算出し、前記画質調整動作時のトナー消費量を、標準的な画質調整動作時のトナー消費量と前記付着量補正係数から算出し、前記画像記録媒体上のトナー付着量を、前記標準的な画像記録媒体上のトナー付着量、前記書込み画像面積及び前記付着量補正係数を乗算して算出することを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記計算手段は、前記算出した各色の廃トナー量を全て加算することによって、全色合計の廃トナー量を算出することを特徴とする。
また請求項３記載の発明は、前記廃トナー回収体中の総廃トナー量は、算出した前記全色合計の廃トナー量を積算した値を記憶部に記憶することにより求めることを特徴とする。
また請求項４記載の発明は、前記計算手段は、前記廃トナー回収体の満杯までの日数を、前記総廃トナー量、前記廃トナー回収部材を設置後の経過日数及び前記廃トナー回収体の容量から算出することを特徴とする。

本発明によれば、コストアップや装置の大型化を招くことなく、高い精度で廃トナー量を把握することが可能になる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明によるトナー消費量と前記画像記録媒体上のトナー付着量を算出する構成を適用し得る画像形成装置の内部機構の全体構成を示す概略図である。
図１に示す画像形成装置Ａは電子写真方式を採用しており、画像形成装置本体１の上方に画像読み取り装置２を設置し、右側面に両面ユニット３を取り付けて構成されている。
画像形成装置本体１内には中間転写装置４を備えている。この中間転写装置４は、複数のローラに掛け渡したエンドレスの中間転写ベルト５を含み、そして画像形成装置本体１内でこの中間転写ベルト５をほぼ水平に張り渡し、反時計回りに走行するように設けている。
中間転写装置４の下には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋを、中間転写ベルト４の張り渡し方向に沿って四連タンデム式に並べて設けている。中間転写装置４の右下には、転写されなかったトナーを回収する廃トナー回収部材（図示せず）に接続された廃トナー回収体２３を便宜的に示してある。
各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋは、図中時計回りに回転するドラム状の像担持体である感光体ドラム６ｃ、６ｍ、６ｙ、６ｋの周りに帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを設置して構成する。作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの下には、露光装置７を備えている。
露光装置７の下には、給紙装置８を設けている。給紙装置８には、画像記録媒体（用紙）Ｐを収納する給紙カセット９（この実施の形態では、２段）を備えてなる。そして、各給紙カセット９の右上には、各給紙カセット９内の記録材である画像記録媒体Ｐを１枚ずつ繰り出して画像記録媒体搬送路１０に入れる給紙コロ１１を設けてなる。

画像記録媒体搬送路１０は、画像形成装置本体１内の右側に下方から上方に向けて形成し、画像形成装置本体１上方の画像読み取り装置２との間に形成する胴内排紙部１４へと通ずるように設けている。
記録媒体搬送路１０には、レジストローラ（搬送ローラ）１５、中間転写ベルト５と対向して２次転写装置１６、定着装置１７、１対の排紙ローラよりなる排紙装置１８などを画像形成装置本体１内の右側に下方から上方に向けて順に設けている。
レジストローラ１５の上流には、両面ユニット３から再給紙し、又は両面ユニット３を横切って手差し給紙装置１９から手差し給紙する画像記録媒体Ｐを記録媒体搬送路１０に合流する給紙路２０を設ける。また、定着装置１７の下流には、両面ユニット３への再給紙搬送路２２を分岐して設けている。
かかる構成において、コピーを採る時は、画像読み取り装置２で原稿画像を読み取って露光装置７で書き込みを行ない、各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋのそれぞれの像担持体である感光体ドラム６ｃ、６ｍ、６ｙ、６ｋ上に各色トナー画像を形成し、そのトナー像を１次転写装置２１ｃ、２１ｍ、２１ｙ、２５ｋで順次転写して中間転写ベルト５上にカラー画像を形成する。

一方、給紙コロ１１の１つを選択的に回転して、対応する給紙カセット９から画像記録媒体Ｐを繰り出して画像記録媒体搬送路１０に入れ、又は、手差し給紙装置１９から手差しの記録媒体Ｐを給紙路２０に入れる。
画像記録媒体Ｐを、画像記録媒体搬送路１０を通してレジストローラ１５で搬送してタイミングを取って２次転写位置へと送り込み、上述したごとく中間転写ベルト５上に形成したカラー画像を２次転写装置１６で画像記録媒体Ｐに転写する。画像転写後の画像記録媒体Ｐは、定着装置１７で画像定着後、排紙装置１８で排出して胴内排紙部１４上にスタックする。
記録媒体Ｐの裏面にも画像を形成する時には、再給紙搬送路２２に入れて両面ユニット３で反転してから給紙路２０を通して再給紙し、別途中間転写ベルト５上に形成したカラー画像を画像記録媒体Ｐに２次転写して後、再び、定着装置１７で定着して排紙装置１８で胴内排紙部１４に排出する。

図２は本発明による画像形成装置の制御部を示す概略ブロック図である。制御部２４は、図示してない、操作部の操作ボタンが操作されて、画像形成装置が印刷を開始すると、制御部２４にそれぞれ電気的に接続された画質調整部２９、感光体ドラム６、画像記録媒体上のトナー付着量検知手段３１、現像装置３０、廃トナー収容体２３、この廃トナー収容体２３と連結している廃トナー回収部材２８等を制御する。
また、制御部２４は演算部等を制御するＣＰＵ２５、必要なプログラムを格納しているＲＯＭ２６、ＣＰＵ２５で演算されたデータを一時的に記憶するＲＡＭ２７を備えている。この制御部２４は、図示はしてないが、電源が投入されると、所定のタイミングで、所定の演算動作を開始するように構成されている。

図３は本発明で行なう演算動作の流れを概略的に示すフローチャートである。図３において、まず、トナー付着量補正係数ＧＫを求める（Ｓ１）。次に、書き込み画像面積ＡＫを求める（Ｓ２）。次いで、印刷時のトナー消費量ＸＫを求める（Ｓ３）。
続いて、画質調整時の標準的なトナー消費量ＰＫを求める（Ｓ４）。次に、劣化トナーＲＫを求める（Ｓ５）。次いで、トナー消費量ＴＫを求める（Ｓ６）。一方、画像記録媒体上のトナー付着量ＭＫを求める（Ｓ７）。次に、廃トナー量ＷＫを求め（Ｓ８）、最後に、総廃トナー量ＷＴを求める（Ｓ９）。
上述した演算は、本実施の形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対して行なわれる。この演算は各色同じであるので、ここでは、ブラックでの例について以下に記載する。
まず、付着量補正係数をＧＫとする。例えば、画質調整時の標準的な現像γ目標値０．９の時のＧＫを１とする。検知した現像γが０．６の時のＧＫを０．８、そして検知した現像γが１．２の時のＧＫを１．２とした場合、ＧＫは以下の１次式で求められる。
ＧＫ＝２／３×現像γ＋０．４
この場合、ＧＫは画質調整動作によって現像γが算出された際に同時に算出される。
このように、画質調整時に検知した現像γから付着量補正係数ＧＫを算出することによって、各色の経時環境の変化に伴う状態の変化を加味した付着量補正係数ＧＫを算出することができる。

次に、書き込み画像面積をＡＫとすると、画像記録媒体（紙）サイズと余白から求まる最大書き込み可能面積と実際の書き込み画像面積率から、ＡＫは以下の式によって求められる。
ＡＫ［ｃｍ^２］＝最大書き込み可能面積［ｃｍ^２］×書き込み画像面積率［％］÷１００
この場合、ＡＫは書き込みを行なった際にページ毎に算出される。
このように、最大書き込み可能面積と書き込み画像面積率とを掛け合わせることによって、画像記録媒体サイズを問わず各色正確に実際の書き込み画像面積ＡＫを算出することができる。
以上を踏まえた上で、標準的な感光体ドラム上のトナー付着量を０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］とすると、印刷時トナー消費量ＸＫは以下の式で求められる。
ＸＫ［ｍｇ］＝０．５×ＧＫ×ＡＫ
この場合、ＸＫはＧＫ及びＡＫが更新される度に算出され、積算されていく。
３つの因子を掛け合わせることによって、より正確に印刷時の各色トナー消費量を算出することができるため、これを検知する特殊な手段を必要とせず、本発明を適用する画像形成装置の大型化が回避され、コストの削減に繋がる。
一方、画質調整動作時の標準的なトナー消費量を仮に１回当り４ｍｇとすると、画質調整動作時のトナー消費量ＰＫは以下の式にて求められる。
ＰＫ［ｍｇ］＝４×ＧＫ
この場合、ＰＫはＧＫが更新される度に算出され積算されていく。
これによって、付着量補正係数ＧＫを掛け合わせることにより、画質調整動作に対しても各色の状態変化を加味した、その正確な量を算出することができるため、これを検知する特殊な手段等を必要せず、本発明を適用する画像形成装置の大型化も回避され、コストの削減に繋がる。

また、劣化したトナーを現像装置３０（図２）から排出する動作を行なう場合は、次の式にてその量ＲＫが求められる。
ＲＫ［ｍｇ］＝排出幅［ｃｍ］×排出長さ［ｃｍ］×０．５÷２×ＧＫ
この場合、ＲＫは劣化トナーの排出動作が行なわれる度に算出され、積算されていく。
付着量補正係数ＧＫを掛け合わせることにより、劣化トナー排出動作に対しても、各色の状態変化を加味した、その正確な量ＲＫを算出することができるため、これを検知する特殊な手段等を必要せず、本発明を適用する画像形成装置の大型化も避けられ、コストの削減に繋がる。
以上から、トナー消費量ＴＫを以下の式によって求める。
ＴＫ［ｍｇ］＝ＸＫ＋ＰＫ＋ＲＫ
ただし、ＸＫ、ＰＫ、ＲＫは必ずしも同時に加算されるわけではなく、相当する動作が実行された場合にのみ加算され、ＴＫが積算されていく。
このように、各色に対して計算を行なうため、色固有の状態が反映された消費量や付着量が正確に把握でき、印刷時のトナー消費量と画質調整動作時のトナー消費量とを足し合わせることで、各色の消費されたトナー量を正確に算出することができる。このため、これを検知する特殊な手段等を必要せず、本発明を適用する画像形成装置の大型化も回避され、コストの削減に繋がる。
また、劣化トナー排出動作時の消費量も加味することで、排出動作機能を持つ画像形成装置の場合にも、より正確に各色トナー消費量を算出することができるため、これを検知する特殊な手段等を必要せず、本発明を適用する画像形成装置の大型化も回避され、コストの削減に繋がる。

一方、画像記録媒体が紙であった場合に、標準的な画像記録媒体上のトナー付着量を０．４とすると、実際の画像記録媒体上のトナー付着量ＭＫは以下の式で求められる。
ＭＫ［ｍｇ］＝０．４×ＡＫ×ＧＫ
この場合、トナー付着量ＭＫはページ毎に算出され、積算されていく。
このように、各色に対して計算を行なうため、色固有の状態が反映された消費量や付着量が正確に把握でき、標準的な画像記録媒体上トナー付着量と書込み画像面積を掛け合わせることで、画像記録媒体上に付着し、画像形成装置に回収されなかった各色トナーの量を正確に算出することができるため、これを検知する特殊な手段等を必要せず、本発明を適用する画像形成装置の大型化も回避され、コストの削減に繋がる。

上記で求めた値から、廃トナー量ＷＫを以下の式にて求める。
ＷＫ［ｍｇ］＝ＴＫ−ＭＫ
この場合、ＷＫは、或る一定の間隔、例えば、印刷２００枚毎に算出される。
各色に対して計算を行ない、色固有の状態が反映された廃トナー量が正確に把握できるため、これを検知する特殊な手段等を必要せず、本発明を適用する画像形成装置の大型化も回避され、コストの削減に繋がる。
以上の計算を各色に対して行なった結果、求められた各色の廃トナー量ＷＫ、ＷＭ、ＷＣ、ＷＹを全て足し合わせることにより、その時に排出された総廃トナー量ＷＴが求められる。
ＷＴ［ｍｇ］＝ＷＫ＋ＷＭ＋ＷＣ＋ＷＹ
求めた総廃トナー量は、随時積算していくことにより、廃トナー収容体２３（図２）中の廃トナー量を画像形成装置（図２の制御部２４）が常に把握しておくことができる。さらに、廃トナー収容体のセットからの日数と廃トナー収容体の容量と合わせて、廃トナー満杯まで残り何日かを計算することができる。
このように、各色の廃トナー量ＷＫ、ＷＭ、ＷＣ、ＷＹを合計することによって、各色の状態変化を加味した総廃トナー量ＷＴを随時正確に把握しておくことができ、総廃トナー量ＷＴを検知する特殊な手段等を備える必要がないため、コストの削減に繋がる。
さらには、廃トナー収容体２３の満杯までの残りの日数を算出することで、適切な時期に廃トナー収容体２３を交換することができ、ダウンタイム（不稼動時間）の低減ひいてはサービスコストの削減が可能となる。

本発明によるトナー消費量と前記画像記録媒体上のトナー付着量を算出する構成を適用し得る画像形成装置の内部機構の全体構成を示す概略図である。本発明による画像形成装置の制御部を示す概略ブロック図である。本発明で行なう演算動作の流れを概略的に示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ画像形成装置、Ｐ画像記録媒体（紙）、ＡＫ書き込み画像面積、ＧＫトナー付着量補正係数、ＰＫ画質調整時の標準的なトナー消費量、ＲＫ劣化トナー、ＭＫ記録媒体上のトナー付着量、ＷＫ廃トナー量、ＷＴ総廃トナー量、ＸＫ印刷時のトナー消費量、６像担持体（感光体ドラム）、２９画質調整部、３０現像装置、２３廃トナー回収体、２４計算手段（制御部）、２５計算手段（ＣＰＵ）、２７記憶部（ＲＡＭ）

Claims

画像記録媒体に転写されなかったトナーを回収する廃トナー回収体と、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色のトナー消費量から前記画像記録媒体上のトナー付着量を減算して廃トナー量を算出する計算手段と、を備え、
前記計算手段は、
前記トナー消費量を、各色について印刷時のトナー消費量と画質調整動作時のトナー消費量と劣化トナー排出動作時の消費量とを加算して算出し、
前記印刷時のトナー消費量を、標準的な像担持体上のトナー付着量と書き込み画像面積と付着量補正係数とを乗算して算出し、
前記書き込み画像面積を、最大書き込み可能面積と実際の書込み画像面積率とを乗算して算出し、
前記付着量補正係数を、画質調整時に検知した現像γから算出し、
前記劣化トナー排出動作時の消費量を、劣化トナー排出幅、劣化トナー排出長さ、前記標準的な像担持体上のトナー付着量及び前記付着量補正係数から演算により算出し、
前記画質調整動作時のトナー消費量を、標準的な画質調整動作時のトナー消費量と前記付着量補正係数から算出し、
前記画像記録媒体上のトナー付着量を、前記標準的な画像記録媒体上のトナー付着量、前記書込み画像面積及び前記付着量補正係数を乗算して算出することを特徴とする画像形成装置。
前記計算手段は、前記算出した各色の廃トナー量を全て加算することによって、全色合計の廃トナー量を算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記廃トナー回収体中の総廃トナー量は、算出した前記全色合計の廃トナー量を積算した値を記憶部に記憶することにより求めることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記計算手段は、前記廃トナー回収体の満杯までの日数を、前記総廃トナー量、前記廃トナー回収部材を設置後の経過日数及び前記廃トナー回収体の容量から算出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。