JP5748508B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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(2)現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する前記回転軸に設置された第一の回転部材と、前記現像ユニット内で前記回転軸を中心に回転し、前記第一の回転部材よりも大きな可撓性を有し、前記第一の回転部材と所定の角度を有して前記回転軸に設置された第二の回転部材と、前記回転軸に垂直な現像ユニット内壁に設置され、前記第一の回転部材及び前記第二の回転部材によって押された圧力を検知する圧力検知手段と、前記第一の回転部材により付加された前記圧力検知手段が検知する圧力と前記第二の回転部材により付加された前記圧力検知手段が検知する圧力の差を計測する計測手段と、前記計測手段で計測された圧力の差を基に前記現像ユニット内の現像剤の量を検知する検知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
図1(a)は本実施例の画像形成装置の構成を有するカラーレーザプリンタの概略図である。図1(a)に示すカラーレーザプリンタ(以下、本体と称す)は、本体101に対して着脱可能なプロセスカートリッジ5Y、5M、5C、5Kを備えている。これら4個のプロセスカートリッジ5Y、5M、5C、5Kは、同一構造であるものの、異なる色、すなわち、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の現像剤(以下、トナーという)による画像を形成する点で相違している。以下、特定の色の説明をする場合を除きY、M、C、Kの符号を省略する。プロセスカートリッジ5は、現像ユニットと画像形成ユニットと廃トナーユニットの3つの構成で成り立っている。現像ユニットは、現像ローラ3、トナー補給ローラ12、トナー容器23、基準マイラ30、攪拌マイラ34を有している。更に、トナー残量センサとして機能する感圧抵抗センサ301を有している。また、画像形成ユニットは、像担持体である感光ドラム1、帯電ローラ2を有している。更に、廃トナーユニットは、クリーニングブレード4、廃トナー回収容器24を有している。
トナー残量センサとして機能する感圧素子である感圧抵抗センサ301(圧力検知手段)について説明する。本実施例の感圧抵抗センサ301は、2層の配線パターンを有し、各層の間の周囲にスペーサを用いて、隙間(ギャップ)を形成している。検知面の上面が押されると、上面の配線パターン面が変形し、下面の配線パターンと接触する構成を有する。この押圧力に対応する接触面積に応じて、抵抗値が変動する。本実施例ではIEE社の感圧抵抗センサ(CP1642)を用いる。図1(b)〜図1(d)は、感圧抵抗センサ301の断面図である。シートA305及びシートB306は、シート状の部材である。スペーサ307は、シートA305とシートB306との間の周囲に隙間を形成する。導電性インク308は、シートA305の下面にある。また、シートB306上に電極パターン309が形成されている。シートA305の上面が検知面であって、この検知面が押されるとシートA305の上面が変形し下の電極パターン309と接触する。
次に、図3を用いて本実施例におけるトナー残量検知の検知特性を説明する。図3(a)は、トナー残量(%)と基準押し当て部位300が感圧抵抗センサ301の検知面に到達する時間から攪拌押し当て部位341が感圧抵抗センサ301の検知面に到達する時間までのセンサオン時間差(msec)の関係を示す特性グラフである。図3(b)は、トナー残量が40%のときのA/Dポート入力電圧(V)と時間(msec)の関係を示すグラフである。基準押し当て部位300は約320msec間、感圧抵抗センサ301をオンする。続いて、攪拌押し当て部位341は、約120msec間、感圧抵抗センサ301をオンする。一方、基準押し当て部位300又は攪拌押し当て部位341が、感圧抵抗センサ301の領域にない状態では感圧抵抗センサ301はオフである。基準押し当て部位300が感圧抵抗センサ301の検知面に到達する時間から攪拌押し当て部位341が感圧抵抗センサ301の検知面に到達する時間までの時間差は544msecである。図3(c)は、センサオン時間差(msec)とトナー残量(%)の関係を示したテーブルTである。このテーブルTのデータは制御基板80の記憶部に記憶されている。テーブルTにないトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間によって求められる。ここで、算出された時間は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される時間も変わる。トナー残量(%)を算出するテーブルの数値も同様である。
続いて、本実施例におけるトナー残量を検知する手順を図4のフローチャートを用いて説明する。以降の実施例におけるフローチャートも同様に、これらのフローの処理はCPU40により行われる。しかしながら、これに限定されず、例えば特性用途向けの集積回路(ASIC)が画像形成装置に実装されている場合には、それにいずれかのステップの機能を持たせても良い。
図5(a)は、CPU40のA/Dポートに入力される基準押し当て部位300と攪拌押し当て部位341それぞれに基づく電圧の電圧差(A/Dポート入力電圧差(V))とトナー残量(%)との関係を示した特性グラフである。図5(b)は、トナー残量が、40%のときのA/Dポート入力電圧(V)と時間(msec)の関係を示した波形データのグラフである。基準押し当て部位300によって、感圧抵抗センサ301がオンしている間のA/Dポート入力電圧は、0.2Vである。一方、攪拌押し当て部位341によって、感圧抵抗センサ301がオンしている間のA/Dポート入力電圧は、1.05Vであり電圧差は0.85Vとなる。図5(c)は、A/Dポート入力電圧差(V)とトナー残量(%)の関係を示したテーブルNであり、制御基板80の記憶部に記憶されている。テーブル数値間のトナー残量は、既知のトナー残量の線形補間で求める。ここで、算出された電圧差の値は、本実施例における値であるため、条件が変われば算出される電圧値も変わる。トナー残量を判断するテーブルNの数値も同様である。
続いて、本実施例におけるトナー残量検知の流れを図6のフローチャートを用いて説明する。本実施例のトナー残量検知のフローチャートは、実施例1のフローチャートと共通するステップが多いので、異なるステップのみを以下に述べる。尚、実施例1の図4のS101〜S103は本実施例の図6のS201〜S203に対応し、S105〜S109はS206〜S210に対応し、S115はS220と同一であるので説明を省略する。
尚、S208において、CPU40がタイマの値が300msec以上400msec以下の範囲に入らないと判断した場合は、S202に戻りS204、S205で再度平均値Aを算出する。
図11は、本実施例のフローチャートである。まず、S501においてCPU40は基準マイラ30、攪拌マイラ34を回転させる。S502において、CPU40はタイマをスタートしA/Dポート入力電圧のモニタを開始する。CPU40はシートスイッチ311に圧力がかかっていないA/Dポート入力電圧の初期値(温度の検知に使用)を検知するために、S503において1.5V以上となる時間が0.5sec以上継続しているかどうかを判断する。CPU40は継続したと判断した場合は、S504において0.5sec間の平均値を記憶し、S505においてテーブルQと照合してプロセスカートリッジ5の温度を検知する。このように、本実施例ではシートスイッチ311に圧力がかかっていない状態でサーミスタ41を用いて温度を検知する。S503において、1.5V以上となる時間が0.5sec以上継続しないとCPU40が判断した場合には、S517において3.0sec以上経過したか否か判断する。CPU40は3.0sec経過しないと判断した場合は、S503に戻る。また、CPU40は3.0sec以上経過したと判断した場合には、S520においてサーミスタ異常と判断しビデオコントローラ42へ報知する。
実施例1〜実施例5においては、基準電位の信号ラインを単独で備える形態を説明した。しかしながらプロセスカートリッジ5と、本体101の基準となる電位は、同電位となるように接続されているので、その基準電位となる信号ラインと感圧抵抗センサ301やシートスイッチ311の基準電位は、共通にすることもできる。そうすることによって、信号ラインを1本削減することできるので電線とコネクタが削減できコストが安くできる。また、実施例1〜実施例5においては、圧力を電圧に変換する例を挙げた。しかしながら、その他の電流、抵抗値、周波数に変換する圧力センサでも代用可能である。更に実施例1〜実施例5においては、理解し易いように1回の検知でテーブルを参照しているが、複数回のデータを平均化した後に、それぞれのテーブルを参照するような制御にすると、更に検知精度をあげることが期待できる。また、実施例1〜実施例5においては、現像ユニットが一体構成の例を挙げた。しかし、現像ローラとトナー容器が別体となった補給系のトナー容器においても、トナー容器の内部に圧力センサと検知マイラを設けることにより、本発明が適用可能である。
34 攪拌マイラ
300 基準押し当て部位
301 感圧抵抗センサ
341 攪拌押し当て部位
Claims (8)
- 現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する前記回転軸に設置された第一の回転部材と、
前記現像ユニット内で前記回転軸を中心に回転し、前記第一の回転部材よりも前記回転軸から先端までの長さが長く、前記第一の回転部材よりも大きな可撓性を有し、前記第一の回転部材と所定の角度を有して前記回転軸に設置された第二の回転部材と、
前記回転軸に垂直な現像ユニット内壁に設置され、前記第一の回転部材及び前記第二の回転部材によって押された圧力を検知する圧力検知手段と、
前記第一の回転部材により前記圧力検知手段に圧力が付加され始めた時間から前記第二の回転部材により前記圧力検知手段に圧力が付加され始めた時間までの時間差を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された時間差を基に前記現像ユニット内の現像剤の量を検知する検知手段と、
を有し、
前記検知手段は、前記計測手段で計測された時間差が第一の時間である場合に、前記現像ユニット内の現像剤の量を第一の量であると検知し、前記計測手段で計測された時間差が前記第一の時間よりも短い第二の時間である場合に、前記現像ユニット内の現像剤の量を前記第一の量よりも少ない第二の量であると検知することを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成装置の内部の温度を検知するための温度検知手段を備え、
前記温度検知手段と前記圧力検知手段が並列に接続され、
前記温度検知手段が、前記第一の回転部材と前記第二の回転部材が前記圧力検知手段に圧力を付加していない状態で、前記画像形成装置の内部の温度を検知することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記計測手段は、
前記第一の回転部材により前記圧力検知手段に圧力が付加された時間と前記第二の回転部材により前記圧力検知手段に圧力が付加された時間に基づいて、
前記圧力検知手段に、前記第一の回転部材と前記第二の回転部材のいずれの回転部材が圧力を及ぼしているのかを判断することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 - 前記圧力検知手段は、圧力に応じて抵抗が変化する感圧素子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記圧力検知手段は、圧力に応じて出力がオン/オフするスイッチ素子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 現像剤を収納する着脱可能な現像ユニット内で回転軸を中心に回転し、現像剤の抵抗により撓む可撓性を有する前記回転軸に設置された第一の回転部材と、
前記現像ユニット内で前記回転軸を中心に回転し、前記第一の回転部材よりも大きな可撓性を有し、前記第一の回転部材と所定の角度を有して前記回転軸に設置された第二の回転部材と、
前記回転軸に垂直な現像ユニット内壁に設置され、前記第一の回転部材及び前記第二の回転部材によって押された圧力を検知する圧力検知手段と、
前記第一の回転部材により付加された前記圧力検知手段が検知する圧力と前記第二の回転部材により付加された前記圧力検知手段が検知する圧力の差を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された前記圧力の差を基に前記現像ユニット内の現像剤の量を検知する検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像ユニット内の現像剤の量が所定量以下の場合に、前記圧力検知手段の感度を切り替える切替え手段を備えることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記第二の回転部材の前記回転軸から先端までの長さは、前記第一の回転部材の前記回転軸から先端までの長さより長いことを特徴とする請求項6または7に記載の画像形成装置。
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