JP5337475B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機等の画像形成装置に関する。
一般に、トナーを用いる電子写真方式での画像形成装置は、感光体ドラム上にトナー像が形成され、このトナー像を用紙等の記録媒体に転写し、定着を行い、画像形成(印刷)を行う。そして、記録媒体に転写されなかったトナー等の廃トナーは回収され、廃トナーを収容するための廃トナー容器が画像形成装置内に設けられる。
ここで、満杯になっても、廃トナーを廃トナー容器に送り続ければ、廃トナーを搬送する部材(例えば、搬送用のスクリューや搬送管)の破損等が生じ、又、廃トナー容器の交換時に、収容しきれなかった廃トナーがこぼれ、画像形成装置内部等を汚すなどの問題が生じ得る。そのため、廃トナー容器の満杯状態を検知する回収トナーの満杯検知装置の一例が特許文献1に記載されている。
具体的に、特許文献1には、廃棄トナーを収容する廃棄トナー回収ボトルと、廃棄トナー回収ボトルが装着されてないときに移動してトナー排出口からの廃棄トナーの漏れを防止する可動シャッターと、廃棄トナー回収ボトルの有無を検知するボトル検知手段と、廃棄トナー回収ボトル内の廃棄トナーが満杯になったことを検知するトナー満杯検知手段とを備えた画像形成装置において、可動シャッターの下方に突出しトナー満杯検知手段が検知可能な凸部を形成し、ボトル検知手段をトナー満杯検知手段が兼用するように構成した画像形成装置が記載されている。この構成で、コストダウンを図ろうとする(特許文献1:請求項1、段落[0008]等参照)。
特開2002−287595
特許文献1に記載されるように、廃トナー容器がある高さまで溜まったことを光センサで検知することで、廃トナー容器の満杯を検知する場合がある。そして、廃トナー容器が満杯なのに、印刷を続けて廃トナーを搬送し続けないように、一般に、廃トナー容器の満杯が検知される状態では、画像形成装置は印刷できない状態とされる(例えば、印刷中であれば印刷中断し、或いは、新たなジョブの印刷を開始しない)。
しかし、廃トナーは粉体であるところ、画像形成装置に与えられる振動や、印刷時の振動や、新たな廃トナーの落下や、廃トナーの自重等で、廃トナー容器内に堆積された廃トナーの山が崩れる場合がある。言い換えると、廃トナーの頂上部分が移動し、廃トナーの堆積状態が変わる場合がある。この変化で、光センサの光路を廃トナーが遮らなくなり、画像形成装置は、廃トナー容器が満杯でない、或いは、廃トナー容器が交換されたと判断し、印刷できない状態から勝手に復帰する場合がある(連続印刷中あれば、印刷中断と再開が繰り返されることも生じ得る)。従って、このような挙動を見た使用者は、画像形成装置の誤作動や故障と誤認する場合があるという問題がある。尚、特許文献1には、堆積された廃トナーの山が崩れた際の対処に関する記載はなく、上記問題を解決できない。
又、特許文献1記載の発明は、1つのセンサに複数種の検知を行わせ、コストダウンを図る。しかし、特許文献1記載の画像形成装置では、廃トナー容器を取り替えるためのカバーが開いていれば、外乱光(照明光や太陽光等)で、満杯か否か正確に検知できない。従って、特許文献1記載の発明では、カバー開閉を検知するためのスイッチ等が必要となり、十分に製造コストが削減されていないという問題もある。更に言えば、特許文献1記載の発明では、廃トナー満杯検知とボトル検知も受光部への光の遮光を利用するが、廃トナーが満杯になったこと、及び、ボトルが装着されていないことを明確に区別して検知できず(特許文献1:段落[0024]等参照)、検知としては不十分という問題もある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、十分な製造コスト削減効果を得つつ、廃トナー容器の満杯を検知した場合、廃トナー容器が交換されるまで画像形成装置を印刷できない状態で維持して、ユーザの誤認をなくすことを課題とする。
上記目的を達成するために、請求項1に係る画像形成装置は、トナーにより画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部からの廃トナーを排出する排出口と、透光性を有し、前記排出口から排出される廃トナーを収容するための開口部を有する廃トナー容器と、前記開口部を挟むように、発光部と受光量により出力電圧が変化する受光部とが配された1つの光センサと、前記廃トナー容器が装着されている状態では退避し、装着されていない状態では前記受光部の受光面を覆うように突出し遮光する遮光部材と、装置の筐体の一部として、開閉可能なカバーと、前記受光部の出力電圧に関し、前記廃トナー容器が満杯か否かを検知するための第1閾値と、前記遮光部材の退避又は突出を検知するための第2閾値と、前記受光部の出力電圧に関し、前記カバーが開けられていることによる外乱光を検知するための第3閾値と、を記憶する記憶部と、前記画像形成部の動作を制御するとともに、前記受光部の出力電圧を受ける制御部と、備え、前記受光部は、受光量が多いほど出力電圧が大きく、前記第1閾値は、前記第2閾値と前記第3閾値よりも大きく、前記第2閾値は、前記第1閾値と前記第3閾値よりも小さく、前記第3閾値は、前記第2閾値よりも大きいとともに、第1閾値よりも小さく、前記廃トナー容器は、前記カバーの開状態で露出する位置で取り付けられ、前記制御部は、前記発光部の消灯状態での前記受光部の出力電圧と前記第3閾値との比較に基づき前記カバーの開閉状態を検知し、前記受光部の出力電圧と前記第1閾値とを比較して前記廃トナー容器の満杯を検知した場合、前記受光部の出力電圧と前記第2閾値とを比較して前記遮光部材の突出の検知後、次に前記遮光部材の退避を検知し、更に前記カバーの閉状態を検知し、続いて前記廃トナー容器が満杯でないことを検知するまで、印刷を中断させ、又は、開始させないこととした。
この構成によれば、一度満杯が検知されると、廃トナー容器が取り替えられるまで、印刷できない状態が維持されるから、振動等で廃トナー容器で堆積されたトナーが崩れ、満杯でなくなったと検知されても、勝手に印刷可能な状態に復帰しない。例えば、満杯検知により印刷不可状態であったのに、いつの間にか印刷可能状態に復帰する挙動や、連続印刷中に印刷停止と再開が繰り返されるような挙動も無くなり、使用者が誤作動や故障と誤認してしまうこともなくなる。又、第1閾値と第2閾値を用いて、廃トナー容器が満杯か否かの検知と、廃トナー容器が装着、未装着とを明確に区別して検知することができる。
、装置の筐体の一部として、開閉可能なカバーを有し、前記廃トナー容器は、前記カバーの開状態で露出する位置で取り付けられ、前記記憶部は、前記受光部の出力電圧に関し、前記カバーが開けられていることによる外乱光を検知するための第3閾値を記憶し、前記制御部は、前記発光部の消灯状態での前記受光部の出力電圧と前記第3閾値との比較に基づき前記カバーの開閉状態を検知する。
この構成によれば、廃トナー容器の満杯検知や廃トナー容器の未装着の検知だけでなく、光センサでカバーの開閉検知も行えるので、カバー開閉検知用のスイッチ(例えば、インターロックスイッチ)を設けなくてもよい。従って、画像形成装置に設ける部品を削減でき、製造コストを大きく減らすことができる。
又、前記制御部は、前記カバーが閉状態であると検知されてから、前記廃トナー容器が満杯か否かを検知することとした。例えば、廃トナー容器の交換や、廃トナー容器内の廃トナー量の確認を行うため、使用者はカバーを開けることがある。しかし、カバーを開けた状態では、外乱光が受光部に照射されるため、廃トナー容器が満杯か否か正確に検知できない。又、カバーを開けたまま印刷を行うと、感光体ドラムに外乱光が照射される等、形成される画像の品質に影響が出る場合がある。しかし、この構成によれば、カバーが閉状態であることを確認してから、廃トナー容器が満杯か否かの検知が行われるので、正確に満杯か否かの検知を行うことができる。又、印刷不可状態からの復帰もカバーが閉状態であることを確認してから行われるので、低画質画像が形成されることを防ぐことができる。
、前記受光部は、受光量が多いほど出力電圧が大きくなり、前記第1閾値のほうが、前記第2閾値よりも大きいこととした。遮光部材が受光部を覆うように遮光するのに対し、廃トナーが堆積して発光部から受光部への光路を遮ったとしても、通常、光路の一部のみを遮るものであるところ、この構成によれば、第1閾値の方が第2閾値よりも大きくするので、光センサによって、廃トナーの満杯と、廃トナー容器の非装着を明確に区別して検知を行うことができる。
上述したように、本発明によれば、カバーの開閉を含め、光センサで多様な検知を行うので、従来設けられていた専用のセンサ(例えば、カバーの開閉検知)を設ける必要が無くなるので、大きな製造コスト削減効果を得るとともに、一度満杯が検知されると、廃トナー容器が取り替えられるまで、印刷できない状態が維持されるから、誤作動や故障といった使用者の誤認をなくすことができる。
以下、本発明の実施形態を図1〜図10を用いて説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。
(画像形成装置の概略構成)
まず、図1を用いて、本発明の実施形態に係るプリンタ1(画像形成装置に相当)の概略を説明する。図1は、本発明の実施形態に係るプリンタ1を説明するための模型的垂直断面左側面図である。尚、図1の右方がプリンタ1の前面側、左方が背面側である。
まず、図1に示すように、プリンタ1の正面上方に操作パネル2が設けられる。操作パネル2は複数のLEDからなるインジケータ21や液晶表示部22や各種設定用の複数のキー23からなる。操作パネル2は、廃トナー容器6の満杯やジャム発生等のエラー発生や、プリンタ1の状態(例えば、印刷可能状態、エラー状態、印刷中や印刷完了などの印刷状況等)などの各種メッセージをインジケータ21や液晶表示部22で表示する(例えば、インジケータ21の点滅、点灯や液晶表示部22での文字表示等)。又、各キー23により、例えば、使用する用紙サイズの選択等、プリンタ1に関する各種操作、設定が行える。
又、図1に示すように、プリンタ1の本体の内部下方には、用紙供給を行うカセット30が配され、用紙がカセット30の内部に積載される。そして、モータ等の駆動装置(不図示)により回転駆動する給紙ローラ31により、用紙は、図1において、カセット30の右上方に向けて送り出される。
カセット30の用紙搬送方向下流に、用紙搬送路32(搬送ローラ対32a)、レジストローラ対33、画像形成部4a、及び転写部4bが配置される。カセット30から送り出された用紙は、用紙搬送路32を通ってレジストローラ対33に到達する。レジストローラ対33は、用紙の斜め送りを矯正し、画像形成部4aで形成されるトナー画像とのタイミングを計り、用紙を転写部4bへと送り出す。
画像形成部4aは、トナーにより画像を形成する。画像形成部4aの形成するトナー像が、転写部4bにより用紙に転写される。具体的に、画像形成部4aには、トナー像担持体としての感光体ドラム41が設けられ、感光体ドラム41は、アルミ等の金属を基体とし、アモルファスシリコンやOPC(organic photo conductor)等の感光層を有する。
画像形成(トナー像形成)を説明すると、感光体ドラム41の上部の帯電装置42が、コロナ放電により感光体ドラム41を所定の電位で帯電させる。尚、帯電装置42は、ローラや帯電ブラシを用いるものでも良い。その後、ユーザ端末100(図7参照)等からプリンタ1に送信された画像データ等に基づき、画像形成部4a上方の露光装置43にて制御されるレーザ光Lが、感光体ドラム41に照射される。これにより、感光体ドラム41上に画像データに対応した静電潜像が形成される。そして、図1において感光体ドラム41の右側方の現像装置44が静電潜像にトナーを供給し、トナー像が現像される。
トナー像は、感光体ドラム41の回転により、感光体ドラム41と転写部4bの転写ローラ45とが圧接して形成される転写ニップ部46に進入する。この時、レジストローラ対33によって同期をとって用紙も転写ニップ部46に進入するとともに、転写ローラ45には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、用紙に、トナー像が転写される。
図1の感光体ドラム41の左方には、清掃装置5が設けられる。清掃装置5は、転写されずに残ったトナーや付着物(以下、「廃トナー51」という。)を感光体ドラム41から取り除いて清掃し、感光体ドラム41の軸線方向と平行な方向にのびる。清掃装置5内には、感光体ドラム41に接する摺擦ローラ52が設けられる。摺擦ローラ52は、トナー像形成時、例えば、感光体ドラム41と同じ方向に回転し、感光体ドラム41の表面を擦って残トナー等を取り除く。尚、摺擦ローラ52の代わりに、清掃用ブラシや、樹脂等のブレードを感光体ドラム41に当接させ、清掃が行われても良い。
そして、図1において、摺擦ローラ52の左方に、摺擦ローラ52の軸線方向にのびる廃トナー搬送部材53が設けられる。廃トナー搬送部材53は、スクリュー状、螺旋状の羽などを有し、トナー像形成時などに回転する。この回転により、摺擦ローラ52により感光体ドラム41から除去された廃トナー51が図1の紙面垂直方向(プリンタ1の左右側面の方向)のいずれか一方に向けて搬送される。そして、詳細は後述するが、最終的に廃トナー51は、廃トナー容器6に収容、回収される。
次に、画像形成部4a及び転写部4bの用紙搬送方向下流には、トナー像が転写された用紙に加熱・加圧を行う定着装置47、用紙搬送路34(排出ローラ対34a、排出ローラ対34b)、及び排出トレイ35が配置される。転写部4bで未定着トナー像を担持した用紙は、定着装置47に送られる。定着装置47は、発熱体を内蔵する加熱ローラ47aと、加熱ローラ47aに圧接して定着ニップ部48を形成する加圧ローラ47bを備える。このニップに用紙が進入してトナー像の定着が行われる。定着装置47から排出された用紙は、用紙搬送路34を通って上方へ送られ、用紙排出部36から、本体の最上部の排出トレイ35に排出され、1枚の用紙の画像形成(印刷)が完了する。
(廃トナー容器6と周辺構成)
本発明の実施形態に係るプリンタ1では、光センサ7を利用し、廃トナー容器6が満杯か否かの検知と、廃トナー容器6の装着、未装着と、廃トナー容器6の交換等のために設けられる側面カバー1aの開閉検知の3種の検知を行う点に特徴がある。そこで、廃トナー容器6と、光センサ7等の周辺構成を図2〜図6を用いて、以下、説明する。
尚、図2は、本発明の実施形態に係るプリンタ1を左斜め上方から見た斜視図の一例である。図3は、本発明の実施形態に係る廃トナー回収機構の一例を説明するための説明図である。図4は、本発明の実施形態に係る廃トナー容器6内の満杯検知の一例を説明するための説明図であり、(a)は未満杯状態、(b)は満杯状態、(c)は外乱光による側面カバー1aの開状態検知の一例を示す。図5は、本発明の実施形態に係る遮光部材73の動作の一例を示す説明図である。図6は、本発明の実施形態に係る光センサ7の回路の一例を示す回路図である。
まず、図2に示すように、本実施形態のプリンタ1は、装置の筐体の一部として、開閉可能な側面カバー1a(カバーに相当)を有し(開閉方向を実線矢印で図示)、廃トナー容器6は、側面カバー1aの開状態で露出する位置に取り付けられる。言い換えると、廃トナー容器6は、プリンタ1の左側面内部に装着される。そして、満杯検知による廃トナー容器6の交換時、使用者は、プリンタ1の側面カバー1aを開け、廃トナー容器6を取り外し、新たな廃トナー容器6を装着する。
尚、図2おいて破線で示す回転体は、感光体ドラム41である。感光体ドラム41や廃トナー容器6の設置位置には、ある程度制限があるので、通常、側面カバー1aを開けた状態では、外乱光が感光体ドラム41に照射される位置関係となる。尚、図2におけるプリンタ1上部の実線矢印は、印刷済み用紙の排出方向の一例を示す。
次に、図3に基づき、本発明の実施形態に係る廃トナー回収機構について説明する。尚、図3では、画像形成部4aの構成は、感光体ドラム41と清掃装置5以外の部分を便宜上図示を省略している。
図3に示すように、感光体ドラム41の軸線方向に沿って清掃装置5が設けられ、この清掃装置5内には、図1を用いて説明したように、感光体ドラム41の軸線方向に沿って延びる摺擦ローラ52と廃トナー搬送部材53とが設けられる(図3では不可視)。そして、清掃装置5の一端の下面には、例えば、清掃装置5から廃トナー51を排出するための穴部54が設けられ、この穴部54に清掃装置5内の廃トナー51を運び出すための搬送管55が接続される。尚、清掃装置5からの廃トナー51の排出は、吸引装置(不図示)等を別途設けて行われてもよい。
そして、廃トナー搬送部材53は、穴部54及び搬送管55に向けて清掃装置5内の廃トナー51を搬送し、廃トナー51は、清掃装置5から搬送管55に送り出される。この搬送管55の他端側に、画像形成部4aからの廃トナー51を排出する排出口55aが設けられ、この排出口55aに廃トナー容器6が接続される。この構成により、廃トナー51は、落下するようにして廃トナー容器6に送り込まれる。
次に、図4、図5に基づき、本発明の実施形態に係る廃トナー容器6と光センサ7の構成の概要を説明する。まず、廃トナー容器6の詳細な構成を説明する。本実施形態のプリンタ1の廃トナー容器6は、最上部に、例えば円筒状の突出部6aを有する。この突出部6aの上部は開口して開口部6bとなっており、廃トナー51は、この開口部6bから廃トナー容器6内に投入される。又、廃トナー容器6は、透光性(例えば、透明、半透明)を有する樹脂で形成される。即ち、廃トナー容器6は、透光性を有し、排出口55aから排出される廃トナー51を収容するための開口部6bを有する。
本実施形態の光センサ7は、発光部71と受光量により出力電圧Vaが変化する受光部72とを有し、発光部71と受光部72は、廃トナー容器6の取付位置で、開口部6b(突出部6a)を挟むように配される。光センサ7の発光部71は、光源(例えば、LED71a)を有し、受光部72に向けて光を発する。一方、受光部72は、光を受光すると電流を出力する受光素子を備える。受光素子としては、フォトトランジスタやフォトダイオードを用いることができる(本実施形態では、フォトトランジスタ72aを使用)。
ここで、図6に基づき、各種検知用の光センサ7の回路の一例を述べる。図6に示す光センサ7等の検知用回路8では、光センサ7の発光部71と受光部72を含む。まず、光センサ7の発光部71内にはLED71aが設けられる。そして、LED71aのカソード側に、電流制限用の抵抗R1が接続される。尚、抵抗R1の他端はグランドに接続される。又、LED71aのアノード側は、点消灯制御用のスイッチ部SWに接続される。そして、スイッチ部SWには、電源Vcc1が接続される。制御部9(CPU91)は、スイッチ部SWのON/OFFでLED71aの点消灯制御を行う(詳細は後述、図7参照)。
受光部72内には、受光素子としてのフォトトランジスタ72aが設けられる。フォトトランジスタ72aのエミッタには、フォトトランジスタ72aの出力電流を電圧に変換するための抵抗R2が接続される。尚、抵抗R2の他端はグランドに接続される。又、コレクタには、電源Vcc2が接続される。そして、エミッタ−抵抗R2間の電圧Vaが、光センサ7(受光部72)の出力電圧VaとしてCPU91のポートに入力される。CPU91は出力電圧VaをA/D変換し、大きさを把握する。尚、ポートと受光部72間にA/D変換器を設け、ディジタル値がCPU91に入力されても良い。
そして、フォトトランジスタ72aは受光量に応じ流れる電流量が変化するので、CPU91は、出力電圧Vaの大きさを確認し、受光部72の受光量を把握して、廃トナー容器6の満杯検知、側面カバー1aの開閉の判断、廃トナー容器6の装着、非装着の検知を行う。尚、例えば、電源Vcc1、Vcc2は、商用電源に接続され整流や降圧等を行い、プリンタ1内の各部に電力を供給するためプリンタ1内に設けられる電源装置94(図7参照)から、電力の供給を受ける。
次に、図4を用い本実施形態での光センサ7を用いた各種検知を説明する。
〈満杯検知〉
まず、廃トナー容器6の満杯検知の概要を説明する。図4(a)に示す、未満杯状態では、廃トナー容器6の透光性により、発光部71の光は廃トナー容器6を通り抜け受光部72に到達する(透過光)。一方、図4(b)に示すように、落下する廃トナー51が山状に堆積した結果、発光部71から受光部72の光路の一部を廃トナー51が遮る。そうすると、図4(a)の未満杯状態と、図4(b)の満杯状態での、受光部72の出力は異なる。例えば、側面カバー1aの閉状態で、発光部71が発光した際に、受光部72の出力電圧Vaが小さければ、廃トナー容器6は、満杯と判断することができる。
そこで、本実施形態のプリンタ1では、記憶部93は、受光部72の出力電圧Vaに関し、廃トナー容器6が満杯か否かを判断するための閾値Vth1(図9参照)を記憶する。そして、CPU91(制御部9)が出力電圧Vaと閾値Vth1とを比較して、満杯か否かの検知を行う。尚、廃トナー容器6の満杯状態で印刷を行うと、部材破損等が生じ得るので、制御部9は、満杯が検知されるとプリンタ1を印刷不可状態とする。具体的に、印刷不可状態では、用紙搬送や画像形成(トナー像形成のほか、廃トナー51の搬送等)が行われない。
〈側面カバー1a開閉検知〉
図4(c)は、側面カバー1aが開けられ、外乱光が受光部72に照射された状態を示している。通常、プリンタ1は、室内に設置されるので、外乱光としては、窓から室内に入る太陽光や、室内の蛍光灯、電気スタンド等などによる照明光などがある。この外乱光が受光部72に入射されると、廃トナー容器6が満杯でも外乱光により、受光部72の出力が未満杯状態と区別ができない状態となり得る。従って、満杯検知を行う場合は、側面カバー1aは閉じ、外乱光のない状態で行うべきである。
ここで、側面カバー1aが開閉検知は、発光部71を消灯した状態での受光部72の出力が、無光状態(側面カバー閉状態)よりも大きいか否か等の比較で行うことができる。そこで、本実施形態のプリンタ1では、受光部72の出力電圧Vaに関し、側面カバー1aの開閉を検知するための閾値Vth3(図9参照)を記憶部93に記憶しておく。そして、CPU91(制御部9)が出力電圧Vaと閾値Vth3とを比較し、側面カバー1aが開いているか、閉まっているかの検知を行う。
〈廃トナー容器6の装着、非装着検知〉
次に、図5に基づき、本発明の実施形態に係る廃トナー容器6の装着、非装着の検知一例を説明する。本実施形態のプリンタ1は、廃トナー容器6の満杯が検知された場合、印刷不可の状態とされる。その後、使用者は、満杯の廃トナー容器6を取り外し、新たな廃トナー容器6を取り付ける。ここで、廃トナー容器6が装着されていない(交換が済んでいない)状態で印刷可能状態に復帰すると、搬送管55から廃トナー51がこぼれ落ち、プリンタ1機内や側面カバー1a周辺等が汚れる。そのため、廃トナー容器6の装着、非装着を検知する必要がある。
具体的に、本実施形態のプリンタ1では、廃トナー容器6の装着、非装着の検知は、を光センサ7と遮光部材73を用いて行われる。図5(a)に示すように、本実施形態のプリンタ1では、遮光部材73は、廃トナー容器6の装着により退避される。一方、図5(b)に示すように、廃トナー容器6が取り外されると(非装着状態)、例えば、図5(b)の紙面手前側に突出する。
具体的に、図5の例で言えば、遮光部材73は、例えば、バネ等の弾性体(不図示)で紙面手前方向に付勢される。そして、廃トナー容器6の装着時、突出部6aと遮光部材73が当接し、廃トナー容器6を支持部材(不図示)等で固定して装着すると、遮光部材73は紙面奥側に押し込まれ、図5(a)に示すように退避状態となる。これにより、発光部71から受光部72への光路は、遮光部材73で遮られない。一方、廃トナー容器6を取り外すと遮光部材73は付勢されているので、紙面手前側に飛び出し、発光部71から受光部72への光路は、遮光部材73で遮られる。即ち、遮光部材73は、廃トナー容器6が装着されている状態では退避し、装着されていない状態では受光部72の受光面72bを覆うように突出し、発光部71から受光部72への光を遮光する。尚、遮光部材73により搬送管55の排出口55aが塞がれるので、遮光部材73は搬送管55のシャッターとしても機能する。
例えば、遮光部材73は、樹脂等で形成され、四角柱状である。遮光部材73は、突出時、その一側面が受光部72の受光面72bを覆い、例えば、発光部71から受光部72の光路を遮る。従って、受光面72bに照射される光は、遮光部材73と受光部72間の隙間に入り込む光のみとなり、受光面72bに照射される発光部71からの光又は外乱光は、遮光部材73が退避している場合に比べ、極端に少なくなる。
従って、側面カバー1aの開状態を検知後、更に、発光部71を発光させても(発光させなくてもよい)、受光部72の出力電圧Vaが極めて小さければ、遮光部材73が突出した状態(廃トナー容器6未装着)と判断できる。更に、廃トナー容器6が未装着状態を検知した後、受光部72の出力電圧Vaが大きくなるには、遮光部材73が退避状態となる必要がある。即ち、廃トナー容器6の未装着状検知後、受光部72の出力電圧Vaが大きくなれば、廃トナー容器6が装着されたと判断できる。そこで、本実施形態のプリンタ1では、受光部72の出力電圧Vaに関し、廃トナー容器6が満杯か否かを判断するための閾値Vth2(図9参照)を記憶部93に記憶しておく。そして、CPU91(制御部9)が出力電圧Vaと閾値Vth2とを比較することにより、廃トナー容器6の装着、非装着の検知を行う。
(画像形成装置のハードウェア構成)
次に、図7に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ1のハードウェア構成について説明する。図7は、本発明の実施形態に係るプリンタ1の一例を示すブロック図である。
まず、図7に示すように、本実施形態のプリンタ1本体内に、画像形成部4aを含め、装置の動作を制御するとともに、受光部72の出力電圧Vaを受ける制御部9を備え、制御部9は、CPU91、I/F部92、記憶部93等で構成される。CPU91は、中央演算処理装置として機能し、記憶部93に記憶され、又は入力されるプログラム、データに基づき、各種演算を行い、プリンタ1の各部を制御するとともに、各種検知を行う。
記憶部93は、例えば、RAM、HDD、フラッシュROM等のメモリで構成される。この記憶部93により、制御用プログラム、データ、画像データ、プリンタ1の設定情報等を、不揮発的に記憶し、展開することができる。又、本発明を実施に関し、記憶部93は、光センサ7を用いた各種検知を行う際のプログラムや、受光部72の出力電圧Vaに関し、廃トナー容器6が満杯か否かを検知するためのVth1(第1閾値)や、遮光部材73の退避又は突出を検知するためのVth2(第2閾値)や、側面カバー1aが開けられていることによる外乱光を検知するためのVth3(第3閾値)を記憶する。
前記I/F部92は、複数種のコネクタ、ソケットを有し、プリンタ1に外部コンピュータとしてのユーザ端末100等を、直接又はネットワーク等により通信可能に接続するためのインターフェイスである。そして、プリンタ1の制御部9は、ユーザ端末100等から画像データや、印刷設定データの送信を受けて画像形成を行う。尚、図4では、便宜上1つのみユーザ端末100を図示しているが、当然複数のユーザ端末100を接続してもよい。又、制御部9は、I/Oポート(不図示)やバス(不図示)などでプリンタ1内の各部と接続され、制御部9は、カセット30、用紙搬送路32、34、画像形成部4a、転写部4b、操作パネル2、光センサ7、定着装置47等の各部の動作を制御する。
特に、画像形成部4aについて言えば、制御部9は、帯電装置42、露光装置43、現像装置44での電気的な動作(帯電、露光装置43のレーザ出力、現像装置44でのバイアス等)を制御、指示する。又、制御部9は、感光体ドラム41や、清掃装置5の摺擦ローラ52、廃トナー搬送部材53等を回転させる際の駆動力を供給するメインモータM1のON/OFFの制御を行う。例えば、制御部9は、印刷時、メインモータM1をONして、感光体ドラム41、摺擦ローラ52、廃トナー搬送部材53を回転させる。
又、特に本発明に関し、制御部9(CPU91)は、光センサ7の発光部71(LED71a)の点灯を制御する。又、制御部9は、廃トナー容器6の満杯を検知した場合、用紙の搬送や、画像形成部4a、摺擦ローラ52、廃トナー搬送部材53での回転を停止させ、廃トナー容器6が交換されたことを検知するまで、印刷不可状態を維持する。
(廃トナー容器6の満杯検知から復帰までの制御)
次に、図8〜図10に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ1での、廃トナー容器6の満杯検知から復帰までの制御の一例を説明する。図8は、本発明の実施形態に係る廃トナー容器6の満杯検知から復帰までの制御の一例を示すフローチャートである。図9は、本発明の実施形態に係るプリンタ1での各種検知に用いる閾値と受光部72の出力電圧Vaとの関係の一例を示す説明図である。図10は、本発明の実施形態に係る廃トナー容器6でのトナー堆積状態の一例を示す説明図である。
まず、図8のスタートは、電源投入時である。次に、制御部9(CPU91)は、発光部71を消灯状態(ステップ♯1)とした後、カバー開閉状態の検知を行う(ステップ♯2)。具体的には、発光部71を消灯させた際の受光部72の出力電圧Vaと、外乱光検知用(カバー開閉検知用)の閾値Vth3とを比較する(図9の(1)参照)。受光部72の出力電圧Vaが、閾値Vth3以上ならば(Va>Vth3)、受光部72は外乱光を受光していると判断できるので、側面カバー1aは開状態と検知される。このように、制御部9は、発光部71の消灯状態での受光部72の出力電圧VaとVth3(第3閾値)との比較に基づき側面カバー1aの開閉状態を検知する。そして、制御部9は側面カバー1aが開状態かを確認し(ステップ♯3)、開状態であれば(ステップ♯3のYes)、制御部9は、操作パネル2に側面カバー1aを閉じるべき旨の表示(ステップ♯4、例えば、液晶表示部22に「カバーを閉めてください」等の表示)を行わせる。その後、ステップ♯2に戻る。
一方、側面カバー1aが閉状態であれば(ステップ♯3のNo)、制御部9は、発光部71を発光させて、廃トナー容器6の満杯検知を行う(ステップ♯5)。具体的には、発光部71を発光させた際の受光部72の出力電圧Vaと、満杯検知用の閾値Vth1とを比較する(図9の(2)、(3)参照)。もし、廃トナー51が満杯でなければ、発光部71の光は受光部72に到達し、出力電圧Vaは、閾値Vth1よりも大きくなる(図9の(2)の状態)。一方、廃トナー51に、発光部71から受光部72への光路がある程度遮られれば、出力電圧Vaは、閾値Vth1よりも小さくなる(図9の(3)の状態)。これにより、制御部9は、廃トナー容器6が満杯か否かを検知できる。次に、制御部9は、廃トナー容器6が満杯と検知されたかを確認し(ステップ♯6)、確認できなけれぱ(ステップ♯6のNo)ステップ♯5に戻る。
一方、満杯が検知されれば、満杯が連続して所定回数(例えば、4回〜十数回)検知されたかを確認する(ステップ♯7)。これは、満杯の誤検知を避けるために行われる。もし、所定回数に到っていなければ(ステップ♯7のNo)、ステップ♯5に戻る。一方、所定回数連続して満杯が検知されれば(ステップ♯7のYes)、廃トナー容器6が満杯になったと判断でき、制御部9は画像形成部4a等を制御し、プリンタ1を印刷不可の状態とし、操作パネル2等に廃トナー容器6を確認、交換すべき旨を表示する(ステップ♯8)。例えば、印刷中であれば、以後の印刷を中断し、廃トナー搬送部材53を停止させる。又、例えば液晶表示部22に「CHECK WASTE TONER BOX」等の表示をして、満杯を検知したことを使用者に伝達する。
次に、制御部9は、発光部71を消灯状態とし、側面カバー1aが開けられたことの検知を行う(ステップ♯9)。具体的には、発光部71を消灯させた後、受光部72の出力電圧Vaが、閾値Vth3よりも小さな値ならば、外乱光を受光部72が受光しておらず、側面カバー1aがまだ開けられていないと判断できる。受光部72の出力電圧Vaが、閾値Vth3以上となれば(Va>Vth3)、受光部72は外乱光を受光し、側面カバー1aは使用者によって開けられたと判断できる(図9の(4)、(5)参照)。そして、制御部9は側面カバー1aが開状態となったかを確認し(ステップ♯10)、確認できなければ(ステップ♯10のNo)ステップ♯9に戻る。
次に、制御部9は側面カバー1aが開状態となったことを確認できれば(ステップ♯10のYes)、発光部71を点灯させ(消灯状態でも良い)、使用者によって廃トナー容器6が取り外され、廃トナー容器6の未装着状態となったことを検知する(ステップ♯11)。具体的には、廃トナー容器6を取り外すと遮光部材73が突出して、受光部72が受光する発光部71の光又は外乱光が大きく減る。具体的には、制御部9は、受光部72の出力電圧Vaと、廃トナー容器6の装着、非装着検知用の閾値Vth2と比較し、受光部72の出力電圧Vaが、閾値Vth2よりも小さな値になれば、外乱光等を受光部72をほとんど受光しておらず、遮光部材73が突出していると判断できる(図9の(6)の状態)。そして、制御部9は廃トナー容器6が外されたかを確認し(ステップ♯12)、確認できなければ(ステップ♯12のNo)、ステップ♯11に戻る。
一方、確認できれば(ステップ♯12のYes)、制御部9は、発光部71を点灯させ廃トナー容器6が装着されたことの検知を行う(ステップ♯13)。具体的には、廃トナー容器6を取り付けると遮光部材73が退避して、受光部72が受光する発光部71の光又は外乱光が大きく増えるので、制御部9は、受光部72の出力電圧Vaと閾値Vth2とを比較し、受光部72の出力電圧Vaが閾値Vth2よりも大きな値になれば(図9の(7)参照)、廃トナー容器6が取り付けられ、遮光部材73が退避したと判断できる。そして、制御部9は廃トナー容器6が装着されたかを確認し(ステップ♯14)、確認できなければ(ステップ♯14のNo)、ステップ♯13に戻る。
反対に、廃トナー容器6の装着が確認できれば(ステップ♯14のYes)、次に、制御部9は、発光部71を消灯状態とし、側面カバー1aが閉じられたことの検知を行う(ステップ♯15)。具体的には、制御部9は、発光部71を消灯させた後、受光部72の出力電圧Vaと閾値Vth3とを比較し、受光部72の出力電圧Vaが受光部72の出力電圧Vaが閾値Vth3よりも小さな値であれば、外乱光を受光しておらず、側面カバー1aが閉じられたと判断できる。尚、機内がほぼ無光状態になったことを検知するため、制御部9は、出力電圧Vaの比較対象を閾値Vth2としてもよい(図9の(8)、(9)参照)。そして、制御部9は側面カバー1aが閉状態となったかを確認し(ステップ♯16)、確認できなければ(ステップ♯16のNo)、例えば操作パネル2に側面カバー1aを閉じる旨の表示を行い(ステップ♯17)、ステップ♯15に戻る。
側面カバー1aが閉状態となれば(ステップ♯16のYes)、制御部9は、発光部71を発光させて、廃トナー容器6が満杯でないことの検知を行う(ステップ♯18)。このように、本実施形態のプリンタ1では、ステップ♯3やステップ♯18で示されるように、制御部9は、側面カバー1aが閉状態であると検知されてから、廃トナー容器6が満杯か否かを検知する。具体的には、制御部9は、発光部71を発光させた際の受光部72の出力電圧Vaと、満杯検知用の閾値Vth1とを比較する(図9の(10)参照)。もし、出力電圧Vaが閾値Vth1よりも大きければ、発光部71の光は受光部72に到達し、満杯でない廃トナー容器6に交換されたと診断できる(図9の(10)の状態)。次に、制御部9は、満杯でないことが検知されたかを確認する(ステップ♯19)。
もし、満杯でなければ(ステップ♯19のYes)、廃トナー容器6は新しいものに交換されたと判断できるので、制御部9は、プリンタ1を印刷可能な状態に復帰させ、廃トナー容器6を確認、交換すべき旨の表示を止めさせる(ステップ♯30→エンド)。一方、再度満杯が検知されれば(ステップ♯19のNo)、廃トナー容器6の交換がなされておらず、又、上述したような使用者の誤認を招く挙動の原因となるので、廃トナー容器6交換を勧めるため、ステップ♯8に戻る。
このように、本実施形態のプリンタ1の制御部9は、受光部72の出力電圧Vaと記憶部93の参照に基づき、廃トナー容器6の満杯を検知した場合、遮光部材73の突出の検知後、次に遮光部材73の退避を検知し、続いて廃トナー容器6が満杯でないことを検知するまで、印刷を中断させ、又は、開始させない。言い換えると、一旦、廃トナー容器6の満杯を検知すると、廃トナー容器6交換完了まで、印刷可能な状態に復帰しない。
尚、図9に基づき、各閾値の大小関係について述べておく。まず、図6で説明したように、本実施形態の受光部72には、フォトトランジスタ72aが設けられ、受光量によって、出力電圧Vaは変化し、出力電圧Vaのとり得る値の範囲は、本実施形態では、およそ、0V〜Vcc2の範囲である。そして、満杯検知は、山状に堆積した廃トナー51が発光部71から受光部72への光路の一部を遮ることを検知して行うので、例えば、満杯検知用の閾値Vth1は、流動性、反射率、吸収率等、廃トナー51の特性を勘案し、Vccの40%〜70%程度の値に設定できる。
次に、廃トナー容器6の装着(遮光部材73の退避)、非装着(遮光部材73の突出)を検知するための閾値Vth2は、遮光部材73による受光部72に入射される光の遮光の度合により決定される。そして、通常、閾値Vth2は、閾値Vth1よりも小さな値とする。なぜなら、遮光部材73は、受光面72bを覆うように遮光するので、廃トナー51による遮光の度合よりも遮光部材73による遮光の度合の方が大きいためである。即ち、受光部72は、受光量が多いほど出力電圧Vaが大きくなるので、Vth1(第1閾値)のほうが、Vth2(第2閾値)よりも大きい。
又、側面カバー1aの開閉の検知をするための閾値Vth3(外乱光検知用)は、閾値Vth2よりも大きな値としてもよい。又、満杯状態又は満杯に近い状態では、外乱光も廃トナー51で受光部72への入射が遮られる等を勘案すれば、閾値Vth3は閾値Vth1よりも小さな値としてもよい。但し、側面カバー1aによる開口の大きさや受光部72の受光面72bの向き等によって影響を受けうるので、実験等で得られたデータに基づき、閾値Vth1と閾値Vth3の大小関係を決定しても良い。
(使用者に誤認を与える挙動の解消)
次に、図10を用いて、廃トナー容器6の満杯検知時に使用者に誤認を与える挙動の解消を説明する。図10は、本発明の実施形態に係る廃トナー容器6でのトナー堆積状態の一例を示す説明図である。
通常、画像形成装置は、廃トナー容器6の満杯を検知すると、廃トナー51を搬送する部材の破損防止や、廃トナー51が溢れることを防ぐため、廃トナー容器6が交換されるまで印刷不可状態となる。言い換えると、廃トナー容器6が満杯でないと検知されるまで印刷不可状態が続く。
ここで、廃トナー51は粉体であるので、図10に示すように、廃トナー51は、廃トナー容器6内では、搬送管55の下方を頂点とするように山状(逆漏斗状)に堆積される。そして、図10(a)に示すように、堆積された廃トナー51の頂点が、発光部71から受光部72への光路にまで到達すると、満杯と検知される。
しかし、一旦、満杯が検知されても、印刷動作停止時の振動や、画像形成装置に加えられた振動や、新たに搬送管55から落下した廃トナー51や、廃トナー51自体の自重等、多様な要因で図10(b)に示すように、堆積された廃トナー51の頂点が崩れてしまうことがある。そうすると、廃トナー51が発光部71から受光部72への光路を遮らない状態となり、満杯でないと検知され、従来の画像形成装置では、廃トナー容器6が交換されたと判断してしまう場合がある。
廃トナー容器6が交換されたと判断されれば、画像形成装置は、印刷可能な状態に復帰する。しかし、一時的に印刷可能な状態に復帰しても、廃トナー容器6は、ほぼ満杯となっているから、直ぐに満杯が検知され、印刷不可の状態となる。極論的には、一枚印刷するごとに印刷不可状態、印刷可能状態を繰り返す場合も生じ得る。そして、印刷不可状態と印刷可能状態が短い周期で現れると、画像形成装置は誤動作を起こす、故障であるといった誤認を使用者に招く原因となる。
このような、使用者に誤認を招くことを回避するため、通常、廃トナー容器6を交換する際に開閉されるカバー(本実施形態では、側面カバー1a)の開閉状態の検知を利用することが多い。即ち、一旦満杯が検知されれば、カバーが開けられた後に、カバーが閉じられたことを検知するまで、一律に、画像形成装置は、印刷不可状態となる。言い換えると、カバーが閉じられたことを解除条件として、画像形成装置は、印刷可能状態に復帰する。尚、外乱光で感光体ドラムが露光されることを防ぐ点(画質低下防止)や、安全上の観点から、カバーが閉じられてから印刷可能状態に復帰するようにしている側面もある。
そして、一般に、カバーの開閉を検知するには、インターロックスイッチ等のスイッチが設けられる。しかし、カバー開閉検知用スイッチ(耐久性等を考慮して比較的大型、高価なものが用いられることもある)を設けると、配線やスペースが必要となり、画像形成装置の製造コストが上昇する側面がある。
ここで、本実施形態のプリンタ1は、従来の画像形成装置と異なり、カバー開閉検知用のスイッチを設けない(設ける必要がない)。そして、単に、インターロックスイッチ等を設けないようにしただけでは、製造コスト削減は図られるが、スイッチによる検知結果を印刷不可状態の解除条件として用いることができないので、満杯検知した後に使用者の誤認を招く挙動が生じ得る。しかし、本実施形態のプリンタ1では、外乱光を利用して側面カバー1aの開閉をも光センサ7で検知する。従って、開閉検知用のスイッチが無くても、一旦満杯が検知されれば、側面カバー1aが開けられ、廃トナー容器6が交換され、側面カバー1aが閉じられたことを明確に確認した上で、プリンタ1を印刷可能状態に復帰させることができる。
このようにして、上記実施形態の構成によれば、一度満杯が検知されると、廃トナー容器6が取り替えられるまで、印刷できない状態が維持されるから、振動等で廃トナー容器6で堆積されたトナーが崩れ、満杯でなくなったと検知されても、勝手に印刷可能な状態に復帰することがない。例えば、満杯検知により印刷不可状態であったのに、いつの間にか印刷可能状態に復帰する挙動や、連続印刷中に印刷停止と再開が繰り返されるような挙動も無くなり、使用者が誤作動や故障と誤認してしまうこともなくなる。又、閾値Vth1(第1閾値)と閾値Vth2(第2閾値)を用いて、廃トナー容器6が満杯か否かの検知と、廃トナー容器6が装着、未装着とを明確に区別して検知することができる。
又、廃トナー容器6の満杯検知や廃トナー容器6の未装着の検知だけでなく、光センサ7でカバーの開閉検知も行えるので、カバーを開閉を検知するためのスイッチ(例えば、インターロックスイッチ)を設けなくてもよい。従って、画像形成装置に設ける部品を削減でき、製造コストを大きく減らすことができる。又、例えば、廃トナー容器6の交換等のため、使用者はカバーを開ける場合があるが、使用者は、カバーを閉め忘れることがある。そして、カバーを開けた状態では、外乱光が受光部72に照射されるため、廃トナー容器6が満杯か否か正確に検知できない。又、カバーを開けたまま印刷を行うと、感光体ドラムに外乱光が照射される等、形成される画像の品質に影響が出る場合がある。しかし、この構成によれば、カバーが閉状態であることを確認してから、廃トナー容器6が満杯か否かの検知が行われるので、正確に満杯か否かの検知を行うことができる。又、印刷不可状態からの復帰もカバーが閉状態であることを確認してから行われるので、低画質画像が形成されることを防ぐことができる。遮光部材73が受光部72を覆うように遮光するのに対し、廃トナー51が堆積して発光部71から受光部72への光路を遮ったとしても、通常、光路の一部のみを遮るものであるところ、この構成によれば、第1閾値の方を第2閾値よりも大きくするので、光センサ7によって、廃トナー51の満杯と、廃トナー容器6の非装着を明確に区別して検知を行うことができる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
本発明は、廃トナー容器及び、廃トナー容器を取り付けるためのカバーを有する画像形成装置において利用可能である。
実施形態に係るプリンタを説明するための模型的垂直断面左側面図である。 実施形態に係るプリンタを左斜め上方から見た斜視図の一例である。 実施形態に係る廃トナー回収機構の一例を説明するための説明図である。 実施形態に係る廃トナー容器内の満杯検知の一例を説明するための説明図であり、(a)は未満杯状態、(b)は満杯状態、(c)は外乱光による側面カバーの開状態検知の一例を示す。 実施形態に係る遮光部材の動作の一例を示す説明図である。 実施形態に係る光センサの回路の一例を示す回路図である。 実施形態に係るプリンタの一例を示すブロック図である。 実施形態に係るトナー容器の満杯検知から復帰までの制御の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るプリンタでの各種検知に用いる閾値と受光部の出力電圧Vaとの関係の一例を示す説明図である。 実施形態に係る廃トナー容器でのトナー堆積状態の一例を示す説明図である。
符号の説明
1 プリンタ (画像形成装置) 1a 側面カバー〈カバー〉
4a 画像形成部 51 廃トナー
55a 排出口 6 廃トナー容器
6b 開口部 7 光センサ
71 発光部 72 受光部
73 遮光部材 9 制御部
93 記憶部 Vth1 閾値〈第1閾値〉
th2 閾値〈第2閾値〉 Vth3 閾値〈第3閾値〉

Claims (1)

  1. トナーにより画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部からの廃トナーを排出する排出口と、
    透光性を有し、前記排出口から排出される廃トナーを収容するための開口部を有する廃トナー容器と、
    前記開口部を挟むように、発光部と受光量により出力電圧が変化する受光部とが配された1つの光センサと、
    前記廃トナー容器が装着されている状態では退避し、装着されていない状態では前記受光部の受光面を覆うように突出し遮光する遮光部材と、
    装置の筐体の一部として、開閉可能なカバーと、
    前記受光部の出力電圧に関し、前記廃トナー容器が満杯か否かを検知するための第1閾値と、前記遮光部材の退避又は突出を検知するための第2閾値と、前記受光部の出力電圧に関し、前記カバーが開けられていることによる外乱光を検知するための第3閾値と、を記憶する記憶部と、
    前記画像形成部の動作を制御するとともに、前記受光部の出力電圧を受ける制御部と、
    を備え、
    前記受光部は、受光量が多いほど出力電圧が大きく、
    前記第1閾値は、前記第2閾値と前記第3閾値よりも大きく、
    前記第2閾値は、前記第1閾値と前記第3閾値よりも小さく、
    前記第3閾値は、前記第2閾値よりも大きいとともに、第1閾値よりも小さく、
    前記廃トナー容器は、前記カバーの開状態で露出する位置で取り付けられ、
    前記制御部は、前記発光部の消灯状態での前記受光部の出力電圧と前記第3閾値との比較に基づき前記カバーの開閉状態を検知し、前記受光部の出力電圧と前記第1閾値とを比較して前記廃トナー容器の満杯を検知した場合、前記受光部の出力電圧と前記第2閾値とを比較して前記遮光部材の突出の検知後、次に前記遮光部材の退避を検知し、更に前記カバーの閉状態を検知し、続いて前記廃トナー容器が満杯でないことを検知するまで、印刷を中断させ、又は、開始させないことを特徴とする画像形成装置。
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