JP5820785B2 - 画像形成装置及び廃トナー検出方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像形成装置及び廃トナー検出方法に関する。

画像形成装置（マルチファンクショナルプリフェラル、ＭＦＰ）においては、出力画像を形成した際に残る廃トナーを、回収容器に回収している。

特開平６−１６１３３３号公報

回収容器が汚れた場合、回収容器が満杯でないにもかかわらず満杯検知をしてしまう。また、満杯検知のためのセンサは大きく高価である。しかも、回収容器が満杯でないにもかかわらず満杯検知してしまう要因をチェックする機能も必要である。

本発明の目的は、回収容器の廃トナーの満杯検出に要求されるコストを低減することである。

実施形態において、画像形成装置は、容器と、回転体と、駆動機構と、検出機構と、を具備する。回転体は、容器内のトナーの前記容器内の位置を変更する。駆動機構は、前記回転体を、前記回転体の軸を回転中心として回転する。検出機構は、前記回転体の単位時間あたりの回転数に基づいて、前記容器内の前記トナーの量が所定量であることを検出する。

実施形態を適用する画像形成装置の一例を示す。 実施形態を適用する画像形成装置の廃トナー回収装置の一例を示す。 実施形態を適用する画像形成装置の廃トナー満杯検出／駆動機構の一例を示す。 実施形態を適用する画像形成装置の廃トナー満杯検出／駆動機構の一例を示す。 実施形態を適用する画像形成装置の廃トナー満杯検出／駆動機構の一例を示す。 実施形態を適用する画像形成装置の制御系の概略の一例を示す。 実施形態を適用する画像形成装置の廃トナー満杯検出の制御の一例を示す。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示す画像形成装置（マルチファンクショナルプリフェラル、ＭＦＰ（multi-function peripherals）、以下、単にＭＦＰと称する）１は、画像形成部３、画像読取部５及び信号処理／動作制御部７を、少なくとも有する。なお、ＭＦＰ１の所定の位置に、図６に一例を示す通り、操作部（表示パネル）９が位置する。

画像形成部３は、紙や樹脂シートであるシート媒体に、画像データに対応する可視像を形成する。画像データは、例えば画像読取部５が生成するデータであってもよいし、外部から供給されるデータであってもよい。外部から供給されるデータは、半導体メモリ等の記憶媒体により供給されるデータであってもよいし、ネットワークを経由して供給されるものであってもよい。

画像読取部５は、読取対象物の文字や画像を、光の明暗として取得し、明暗に対応する画像データを生成する。

画像読取部５は，原稿テーブル（原稿ガラス）５ａと、画像情報を画像信号に変換する画像センサ、例えばＣＣＤセンサを含む。画像読取部５は、照明装置からの照明光を原稿テーブル５ａが支持する原稿に照射して得られる反射光（画像光）をＣＣＤセンサで画像信号に変換する。

信号処理／動作制御部７が、画像読取部５が生成する画像信号を、画像形成部３による画像形成に適した画像データに変換する。信号処理／動作制御部７は、画像信号に対し、出力画像（プリントアウト）のために、例えば文字特定、輪郭補正、色調補正（色変換、ＲＧＢ→ＣＭＹ、濃度）、中間調（階調）、γ特性（入力濃度値対出力濃度）、等の所定の処理を施す。画像信号及び画像データは、図示しない記憶装置、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ、Hard Disk Drive）や、ＭＦＰ１から取り出し可能な半導体メモリ等が記憶する。

画像形成部３は、露光装置３１、第１〜第４の単色画像形成ステーション（可視像形成部）３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄ、中間転写ベルト（可視像保持（１次転写）部）３３、シート転写装置（２次転写部）３４、定着装置３５、廃トナー収集機構３６、中間転写ベルトクリーナ３７、廃トナー回収装置３８、等を有する。なお、廃トナー回収装置３８には、満杯検出／駆動機構３９が付属する。

個々の単色画像形成ステーション３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄは、それぞれ、Ｃ（シアン、cyan），Ｍ（マゼンタ、magenta），Ｙ（イエロ、yellow），Ｋ（黒（ブラック）、black）のそれぞれの色の可視像を形成する。

個々の画像形成ステーション３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄは、露光装置３１は、例えばレーザ光である露光光すなわち画像光に対応する潜像を生起して保持する像担持体（感光体ドラム）、現像装置及び転写装置（１次転写部）を有する。現像装置は、感光体ドラムが保持する上述の潜像にトナーを供給して現像する。転写装置は、感光体ドラムが保持するトナー像（可視像）を、中間転写ベルト３３に移動する。各ステーションの配列（位置）すなわち色の順は、画像形成プロセスやトナーの特性に応じて決定する。

露光装置３１は、信号処理／動作制御部７の画像処理部７３が出力する画像データを光の強弱に変換して、各ステーション３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄの感光体ドラムに照射する。これにより、それぞれの感光体ドラムが上述の潜像（静電像）を形成（生起）する。

中間転写ベルト３３は、個々のステーション３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄが形成するトナー像（可視像）を保持し、搬送する。

シート転写装置３４は、中間転写ベルト３３が搬送するトナー像を、シート（用紙）に移動する。

定着装置３５は、シート転写装置３４により中間転写ベルト３３からシートに移動したトナーすなわちトナー像をシートに固定（定着）する。

廃トナー収集機構３６は、それぞれのステーション３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄの転写装置（１次転写部）の近傍においてクリーナが除去した感光体ドラムから中間転写ベルト３３に移動することなく（個々の感光体ドラムに）残った転写残りトナー（余剰なトナー）を、廃トナー回収装置３８が回収（保持）可能に収集する。

中間転写ベルトクリーナ３７は、シート転写装置（２次転写部）３４の近傍において、中間転写ベルト３３からシートに移動することなく（中間転写ベルト３３に）残った転写残り（余剰な）トナーを、同様に、廃トナー回収装置３８が回収（保持）可能に収集する。

廃トナー回収装置３８は、廃トナー収集機構３６を経由して収集した転写残りトナー、及び中間転写ベルトクリーナ３７により収集した転写残りトナーを回収する。

廃トナー回収装置３８は、図２に一例を示すが、廃トナー回収容器１１、容器側カップリング１２（パドル回転軸１７ａ／攪拌パドル１７）、駆動側カップリング１３、スリット（回転表示器）１４、フォトセンサ（回転センサ）１５、円筒コイルばね（解放機構）１６、及び攪拌パドル１７（パドル回転軸１７ａ）を有する。なお、攪拌パドル１７は、パドル回転軸」１７ａの軸方向に、スクリュー（螺旋状の羽状体）が連続して、あるいは複数に分割した状態で設けられたもので、パドル回転軸１７ａの回転によるスクリューの回転方向に従い、廃トナーを搬送する。また、攪拌パドル１７は、パドル回転軸１７ａの軸方向に移動（スラスト）可能であり、廃トナー回収容器１１内の廃トナーの量が多くなるにつれて、廃トナーによるスクリューへの圧力が増大することにより、スクリューに係る圧力が所定の圧力を超えた場合に、パドル回転軸１７ａを、軸方向に移動する。

攪拌パドル１７（パドル回転軸１７ａ）の端部は、駆動側カップリング１３が接続する満杯検出／駆動機構３９と接続し、満杯検出／駆動機構３９がパドル回転軸１７ａを回転することで、攪拌パドル１７が回転する。

廃トナー収集機構３６と中間転写ベルトクリーナ３７とにより収集され、廃トナー回収容器１１の廃トナー補給口１１ａを経由して回収容器１１に供給された廃トナーは、回収容器１１内で山状に堆積する。攪拌パドル１７は、駆動側カップリング１３の回転により回転し、回収容器１１内に回収された廃トナーの高さが均一になるよう、廃トナーを攪拌する。攪拌パドル１７は、攪拌する機能のほかに廃トナーを搬送する機能を有しており、回収容器１１内に廃トナーが溜まってくると、廃トナーを押し固める。

回収容器１１内に目標量の廃トナーが蓄積（堆積）すると、図４（ａ）及び図４（ｂ）に一例を示すが、その負荷（廃トナーの密度の増加）により、攪拌パドル１７は、容器側カップリング１２（パドル回転軸１７ａ）を回収容器１１内に向かう方向（矢印Ａ方向）にスライドする。これにより、円筒コイルばね（解放機構）１６によるバネ力（反発力）を受け、駆動側カップリング１３が軸方向（矢印Ａ方向）にスライドし始める。

攪拌パドル１７（パドル回転軸１７ａ）は、最終的に回収容器１１内の所定の位置まで区間Ｂだけ移動し、容器側カップリング１２と駆動側カップリング１３とが、軸方向に分離する。これにより、駆動側カップリング１３とスリット１４に、図３に一例を示すが、それぞれに設けられたツメ１３ａ，１４ａ相互のかみ合いが外れ、満杯検出／駆動機構３９の回転が攪拌パドル１７（パドル回転軸１７ａ）に、伝達されなくなる。従って、スリット１４の回転が止まり、フォトセンサ１５によるスリット１４の回転検知（の結果）が、非回転（回転異常検知／回転検出不能）となる。これにより、回収容器１１内の廃トナーの満杯（パドル回転軸１７ａの回転異常）を検知できる。なお、図４（ｃ）は、回収容器１１（廃トナー回収装置３８）をＭＦＰ１から取り出す直前の状態を示している。従って、万一の回収容器１１の装着ミス、等において容器側カップリング１２と駆動側カップリング１３とが接続しない場合は、スリット１４がフォトセンサ１５による回転検出に寄与しないため、単一の構造により、回収容器１１の装着ミス、等も検出可能である。

なお、攪拌パドル１７（パドル回転軸１７ａ）の回転異常（廃トナーの満杯）検知は、図５に一例を示すが、スリット２４（図４に示す例との識別のため「１０」を加算して表記）を、攪拌パドル１７（パドル回転軸１７ａ）側に設けることも可能である。この場合、フォトセンサ２５（図４に示す例との識別のため「１０」を加算して表記）の位置を、駆動側カップリング１３の配置の制約を受けない（比較的配置の自由度の高い任意の）位置とすることができる。また、図５に示す例は、スリット２４の形状が簡単であり、安価に構成できる。

なお、スリット２４とパドル回転軸１７ａ（攪拌パドル１７）との結合は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、例えばスリット２４のボス部２４ａに設けたキーみぞ（つめ受け部）２４ｂとパドル回転軸１７ａに設けたキー（つめ）１７ｂとを用いることで、製造コストを低減できる。また、例えばパドル回転軸１７ａの端部を矩形とし、スリット２４のボス部２４ａの孔の形状を、パドル回転軸１７ａの形状に対応する矩形とすることもできる。なお、キーみぞ（つめ受け部）とキー（つめ）との組み合わせは任意であり、パドル回転軸１７ａ側にキーみぞ（つめ受け部）を設け、スリット２４側にキー（つめ）を設けることも、もちろん可能である。

図５に示す例においても、回収容器１１に回収された廃トナーは、回収容器１１内で山状に堆積する。攪拌パドル１７は、例えばギア列あるいはベルト等の伝達機構が伝達するモータ１２３（満杯検出／駆動機構３９）の回転により回転するパドル回転軸１７ａの回転により回転し、回収容器１１内に回収された廃トナーの高さが均一になるように、廃トナーを攪拌する。また、廃トナーは、回収容器１１内において、攪拌パドル１７の回転により押し固められる。

回収容器１１内に目標量の廃トナーが蓄積（堆積）すると、その負荷（廃トナーの密度の増加）により、攪拌パドル１７は、パドル回転軸１７ａを回収容器１１内に向かう方向（矢印Ａ方向）にスライドする。これにより、スリット２４とパドル回転軸１７ａとの間の接続がパドル回転軸１７ａの矢印Ａ方向への移動によりはずれ、ばね（押圧機構）２６（図４に示す例との識別のため「１０」を加算して表記）によるバネ力（反発力）によりスリット２４がフォトセンサ２５による検出位置にとどまることにより、満杯検出／駆動機構３９の回転は、スリット２４に、伝達されなくなる。従って、スリット２４の回転が止まり、フォトセンサ１５によるスリット１４の回転検知（の結果）が、非回転（回転異常検知／回転検出不能）となる。これにより、回収容器１１内の廃トナーの満杯（パドル回転軸１７ａの回転異常）を検知できる。

信号処理／動作制御部７は、図６に一例を示すが、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ、Personal Computer）等の外部装置から、あるいはネットワーク等を経由して供給される画像データを受けつける画像入力部（入力インタフェース）７１、画像読取部５が生成した画像信号あるいは入力インタフェース７１からの画像データに、上述の、文字特定、輪郭補正、色調補正、γ特性、等について所定の処理を行う画像処理部７３、画像処理部７３が処理した画像データを、露光装置３１による露光光として用いるための変調信号（露光信号）に変換する変調回路（露光信号生成部）７５、等を含む。

信号処理／動作制御部７はまた、入力インタフェース７１、画像処理部７３、露光信号生成部７５、等の画像信号系を制御する制御装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）７７、及び画像形成部３と画像読取部５とを含むＭＦＰ１の全体の動作を制御する主制御装置（ＭＰＵ、Main Processing Unit）７９を有し、画像読取動作、画像形成動作、及び以下に説明する廃トナーの満杯検知（画像形成動作）等、を制御する。なお、ＭＰＵ７９は、詳述しないが、ＭＦＰ１に対する指示（操作）を受けつけるコントロールパネル（操作部）の制御入力に従い、ＭＦＰ１の各部（要素）を制御する。また、操作部は、例えば文字列あるいは記号（ピクトグラム、pictogram／アイコン、icon）等として広く知られている表示（ユーザインタフェース）により、ＭＦＰ１の各部の状態、例えば廃トナーを収容する回収容器の交換を促すメッセージ等を表示する表示部を有し、ＭＦＰ１による制御に従い、上記表示を表示する。

信号処理／動作制御部７はまた、ＲＯＭ（Read Only Memory、読み出し専用（プログラム）メモリ）１１１、ＲＡＭ（Random Access Memory、ランダムアクセスメモリ）１１３、ＮＶＭ（Non-volatile Memory、不揮発性メモリ）１１５、画像処理部７３における画像処理に用いるページメモリ（ワークメモリ）１１７、及びフォトセンサ（回転センサ）１５の出力をＭＰＵ７９に入力するＩ／Ｏポート１１９、等と接続する。なお、ＭＰＵ７９は、満杯検出／駆動機構３９のモータ１２３の回転を制御するモータドライバ１２１と、さらに接続する。

図７は、図２及び図４ならびに図５により説明した満杯検出／駆動機構による回収容器の廃トナーの満杯（回転以上）検知動作を説明する。

まず、フォトセンサ（回転センサ）１５の出力が定常状態、例えば１秒間にｎ（ｎは、正の整数）回転であることが、モニタされる［０１］。

なお、フォトセンサ１５の出力が、例えば１秒間に１回程度であることを検知した場合［０２−ＹＥＳ］には、操作部９の表示パネル９ａに、回収容器１１の交換時期が近づいていること／交換用の回収容器が必要になること、等を表示することが好ましい。

以下、ｍ秒間に１回転程度の回転数（センサ出力）［０４］が、所定期間、例えば１時間あるいは１日程度、等の所定期間、継続した場合［０５−ＹＥＳ］、回収容器１１が廃トナーにより満杯になった、と判定し、例えば操作部９の表示パネル９ａに、回収容器１１の交換を要求する表示（メッセージ）を表示する。なお、回転数は、回転速度であってもよい［０６］。

また、フォトセンサ１５の出力がオフになった場合［０３−ＹＥＳ］には、回収容器１１の交換を要求する表示（メッセージ）を表示［０７］してから所定時間経過後（あるいは所定回数の画像形成が継続された時点で）ＭＦＰ１の動作を停止してもよい［０８］。

なお、時間のカウントは、ＣＰＵ７７／ＭＰＵ７９に用いるクロックをカウンタによりカウントしてもよいし、例えばＭＦＰ１がファクシミリ機能を有する場合等において用意される時計部の出力を参照してもよい。

また、カウンタ（またはＮＶＭ内の累計カウントのカウント値）とフォトセンサ１５の出力がｍ秒間に１回転程度となるまでの期間とを比較し、回収容器１１が廃トナーにより満杯になるまでの予定された累計画像形成回数に比較して一定期間以上早いタイミングである場合には、フォトセンサ１５の汚れやトナー消費の増大の要因を点検するよう、メインテナンスを促す表示（メッセージ）を表示することも可能である。

このように、実施形態の画像形成装置は、廃トナーを収容する容器が満杯になる前に、満杯であることを検出することを抑止できる。

また、実施形態の画像形成装置においては、回収容器が廃トナーで満杯になることを、所定期間前に報知できることから、廃トナーの回収容器の満杯が要因となって画像形成が中断することを抑止でき、ユーザの利便性を向上できる。

さらに、実施形態の画像形成装置においては、フォトセンサの汚れやトナー消費の増大の要因を点検するよう、メインテナンスを促すことができ、ユーザの利便性を向上できるとともに、万一の故障等により、長期間に亘って画像出力（画像形成）が困難になることを低減できる。

すなわち、廃トナーを均一に蓄積させる攪拌パドルを設け、廃トナーが回収容器内に溜まったときのパドルの負荷を利用し、パドルまたはパドル駆動部の回転速度の変動を、小さく安価なセンサで検知し、満杯判定を行うことができる。

これにより、サイズの大きい高額なセンサに比較して安価で、トナー汚れによる誤検知のない廃トナー回収容器を実現できる。

また、パドルの回転を検知できることから、攪拌パドルの動作チェックと満杯検知とを安価なセンサ１つで実現できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
容器と、
前記容器内のトナーの前記容器内の位置を変更する回転体と、
前記回転体を、前記回転体の軸を回転中心として回転する駆動機構と、
前記回転体の単位時間あたりの回転数に基づいて、前記容器内の前記トナーの量が所定量であることを検出する検出機構と、
を具備する画像形成装置。
［２］
前記検出機構は、前記容器内の前記トナーの量が所定量であることを検出し、一定期間経過後、前記駆動機構と分離する［１］記載の画像形成装置。
［３］
前記検出機構は、前記回転体の前記軸の軸方向の変位に基づいて前記駆動機構と分離する［１］または［２］記載の画像形成装置。
［４］
前記回転体は、前記軸の軸方向に沿って連続した、あるいは複数に分割した状態のスクリュー構造を具備する［１］〜［３］のいずれかに記載の画像形成装置。
［５］
前記回転体は、前記容器内の前記トナーの量が一定以上となった場合、前記検出機構を前記駆動機構と接続する方向への押しつけ力が減少する［２］〜［４］のいずれかに記載の画像形成装置。
［６］
容器内のトナーの位置を変更する回転体の軸を回転中心として回転する単位時間あたりの回転数を求め、
単位時間あたりの回転数に従い、容器内のトナーの量が所定量であることを検出する廃トナー検出方法。

１…ＭＦＰ（画像形成装置）、３…画像形成部、５…画像読取部、７…信号処理／動作制御部、１１…廃トナー回収容器、１２…容器側カップリング、１３…駆動側カップリング、１４（２４）…スリット（回転表示器）、１５（２５）…フォトセンサ（回転センサ）、１６…円筒コイルばね（解放機構）、１７…攪拌パドル、１７ａ…パドル回転軸、１７ｂ…ツメ（キー）、２４ａ…ボス部（スリット）、３１…露光装置、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び３２ｄ…単色画像形成ステーション（可視像形成部）、３３…中間転写ベルト（可視像保持（１次転写）部）、３４…シート転写装置（２次転写部）、３５…定着装置、３６…廃トナー収集機構、３７…中間転写ベルトクリーナ、３８…廃トナー回収装置、３９…満杯検出／駆動機構、７１…画像入力部（入力インタフェース）、７３…画像処理部、７５…変調回路（露光信号生成部）、７７…ＣＰＵ（制御装置）、７９…ＭＰＵ（主制御装置）、１１１…ＲＯＭ（読み出し専用（プログラム）メモリ）、１１３…ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、１１５…ＮＶＭ（不揮発性メモリ）、１１７…ページメモリ（ワークメモリ）、１１９…Ｉ／Ｏポート（センサ出力入力部）、１２１…モータドライバ、１２３…モータ（満杯検出／駆動機構）。

Claims (6)

1. トナーを格納する容器と、
   駆動機構と、
   前記駆動機構によって回転する駆動伝達部と、
   前記駆動伝達部と接続して前記駆動機構の回転駆動が伝達される駆動受動部と、
   軸を回転中心として前記駆動受動部によって回転することにより前記容器内の前記トナーの位置を変更する回転体と、
   前記回転体の回転を検知する回転検知部と、
   前記回転検知部の検知結果に基づいて、前記容器内の前記トナーが所定量であるかを検出する検出部と、
   を具備し、
   前記回転体は回転時に前記トナーから負荷を受けると軸方向かつ前記駆動伝達部から離れる方向へ移動し、
   前記駆動受動部は、前記回転体の移動に伴い前記駆動伝達部から離れる方向へと移動し、所定距離移動すると前記駆動伝達部との接続を解除する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記回転体の回転を検知する検知部と、
   前記検知部の検知結果に基づいて、前記回転体が回転異常だと判断すると、異常を報知する制御手段と、
   を有する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記駆動伝達部が前記所定距離移動するまで、前記駆動伝達部を前記方向に付勢する付勢部を備える、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記回転体は、前記軸の軸方向に沿って連続した、あるいは複数に分割した状態のスクリュー構造を具備する、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記回転体は、前記容器内の前記トナーの量が一定以上となった場合、前記方向へ前記所定距離移動する、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 駆動機構によって、駆動伝達部を回転させ、
   前記駆動伝達部と接続して前記駆動伝達部の回転駆動を駆動受動部に伝達させ、
   前記駆動受動部によって、軸を回転中心として容器内のトナーの位置を変更する回転体を回転させ、
   前記回転体の回転に基づいて、前記容器内の前記トナーが所定量であるかを検出し、
   前記回転体は、回転時に前記トナーから負荷を受けると軸方向かつ前記駆動伝達部から離れる方向へ移動し、
   前記駆動受動部は、前記回転体の移動に伴い前記駆動伝達部から離れる方向へと移動し、所定距離移動すると前記駆動伝達部との接続を解除する、
   廃トナー検出方法。

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