JPH01155383A - 電子写真画像形成装置のトナー回収量検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 及歪公立 本発明は複写機、レーザープリンター等の電子写真画像
形成装置のトナー回収量検知方法。

皿米艮王 従来、複写機、レーザープリンター等の電子写真画形成
像装置においては、感光体上に形成されたトナー像が転
写紙に転写さた後、感光体に残留するトナーはトナー回
収容器に回収され、廃トナーとして除去されていた。

トナー回収容器にトナーを回収すると、成る時期には回
収容器の中にトナーが一杯となりトナーの回収ができな
くなる。これを避けるためにトナー回収容器は一杯にな
ると新しい空の容器と交換し、−杯になったトナー回収
容器は廃棄することが行われている。この場合適切な時
期に容器を交換するためにはトナーが一杯にっなた事を
知る必要がある。つまりトナー回収容器の回収トナー量
を検知する必要がある。

回収トナー量を検知する方法としては、回収トナーすな
わち廃トナーの圧の変化を圧電素子の電圧変化により検
知する方法、廃トナー圧によりゴムフィラー等を押し上
げて機械的に検知する方法、廃トナーの重量変化等によ
り検知する方法等が知られているが、トナーには流動性
があるため、トナーの回収のされ方によっては検知タイ
ミングにばらつきを生じて正確な検知ができない場合が
あるという問題があった。又センサーがトナーで汚染さ
れるので、正確な検知のためには汚染防止の処理を講す
る必要があり、センサーのコストが高くなるという問題
があった。

更に回収トナーが容器に一杯になったことを検知する方
法として通紙枚数をカウントし、換算して予め設定され
た枚数になったことにより一杯になったことを検知する
方法がある。この方法ではトナー量を検知するセンサー
等が必要ないため、コスト的には安くなるが、プリント
サンプルの画像比率によりプリント１枚当りのトナー消
費量が大きくばらつくため、一定枚数の通紙により生ず
る廃トナー量にも大きなばらつきを生じる可能性がある
。従って検知精度が非常に粗く、トナー回収容器すなわ
ち廃トナーケース又はボトルの容量を必要以上に大きく
取る必要があるという問題があった。

旦煎 本発明は上記の問題点を解消し、直接回収トナー量を検
出することなく、できるだけ正確にトナー回収量を検知
する方法を提供することを目的とする。

１底 本発明は上記の目的を達成するために、現像装置のトナ
ー消費量を測定し、トナー回収容器の容量と転写率とに
より予め設定したトナー消費量を該検出量が越えたとき
トナー回収容器がトナーで一杯になったことを知らせる
事を特徴とする。

本発明の構成及び作用の詳細を図に示す実施例に基づい
て説明する。

本発明を適用する画像形成装置の一例としてのレーザー
プリンターを示す第１図において、ブリンク−の下方部
分のほぼ中央に配置されたドラム状感光体ｌは時計方向
に回転され、帯電チャージャ２により一様に帯電され、
レーザー露光装置ｆ３により画像露光されて静電潜像を
形成する。静電潜像は現像装置４により現像されて可視
像化し、給紙装置５より給紙ローラ６及びフリクシラン
パッド７の協働により１枚宛分離供給され下搬送ローラ
８と下搬送ローラ９により送られる転写紙に転写チャー
ジャ１０の作用下で転写される。

転写後の転写紙は除電ランプ１１により帯電電位を弱め
られ自重により感光体１から分離し、加熱定着装置！１
２に送られて転写されたトナー像が転写紙上に溶融定着
される。定着された転写紙はガイド１３を通ってプリン
タ上部に形成された排紙受部１４に排出される。

転写後の感光体１には転写に寄与しなかったトナーが残
留する。この残留トナーは除電ランプ１１によって感光
体１と共に除電され、クリーニングブレード１５により
感光体１より掻き落とされる。感光体１より掻き落とさ
れたトナーはトナー回収ローラ１６によってトナー回収
容器１７に送られここに貯められる。

残留トナーをクリーニングブレード１５により除去清掃
された感光体は再び帯電チャージャ２による帯電から前
記の工程をくり返す。

現像装置４は第２図に示すように１つのユニットとして
形成され、ケース１８と、該ケース１８内に配置された
現像ローラ１９と、トナー補給ローラ２０と、トナー撹
拌部材２１と、現像ローラ１９の上のトナー層厚さを規
制する規制ブレード２２とを有し、ケース１８の上部に
はケース１８の蓋をするようにトナーカートリッジ２３
が脱着可能に取付けられている。

トナー撹拌部材２１はケース１８内のトナー２４を撹拌
する。その撹拌のときのトナー撹拌部材２１に作用する
トルク変化を検知しトナー残量を検出する。トナー撹拌
部材２１はトナーの中を回動する間はトナー抵抗により
大きなトルクを必要とするが、トナー層をはずれると抵
抗がなくなりトルクが小ですむことから、そのトルクの
違いを検知し、ケース１８内のトナー量に対応した長さ
の信号を送信しケース１８内のトナー残量を検出するよ
うにしである。前記信号の長さが成る規定値以下になる
とトナーエンドを知らせ、このトナーエンドの指示によ
りトナーカートリッジ２３を新しいトナーカートリッジ
に交換してケース１８内へのトナーの補給をする。

ケース１８内のトナー残量検出手段としては第３図及び
第４図に示すようにトナー撹拌部材２１の軸２５に回動
自在に支持される歯車２６と軸２５に固定されるカム２
７とを有する。歯車２６は第３図において反時計方向に
図示してない伝動装置により駆動され、歯車２６の回転
は歯車に固定されたビン２８とカム２７に固定されたピ
ン１９とに張り渡されたばね３０によりカム２７に伝達
される。カム２７の回転によりトナー撹拌部材２１が回
転する。

カム２７にはシャッタ一部材３１を回動自在に支持する
支持ピン３２が固定され、該支持ピン３２にシャッタ一
部材３１が装着される。歯車２６には作動ピン３３が固
定され、該作動ピン３３はカム２７に形成された弧状長
穴３４を貫通し、シャッタ一部材３１に形成された長大
状作動穴３５に係合する。

トナー撹拌部材２１の軸２５の端面３６は鏡面状に仕上
げられ、この端面３６に対向して反射型フォトセンサー
３７が配置される。

現像タンクとしてのケース１８内のトナーが少ないとき
はトナー撹拌部材２１に作用するトナー抵抗が少ないの
で軸２５は小さいトルクで回転できる。つまり、ばね３
０の力がトナー抵抗より大なので歯車２６の回転がほと
んど遅れなくカム２７に伝達される。このとき歯車２６
とカム２７の相対位置関係は第５図（ａ）に示す如くに
なり、支持ピン３２と作動ピン３３と軸３６の軸心がほ
とんど一直線状に位置する。このときシャッタ一部材３
１は軸２５の端面と反射型フォトセンサー３７との間を
遮蔽する。このときフォトセンサー３７は信号を検出せ
ずＯＦＦ状態となる。

現像タンク１８内のトナーの量が増えるとトナー抵抗が
増大し軸２５を回転するトルクも大になる。このトルク
かばね３０による張力より大になるとカム２７の回転は
歯車２６に比し遅れを生じる。予め定めた角度αだけ第
５図すに示すようにカム２７の回転が遅れると、作動軸
３３によりシャッタ一部材３１が動かされ支軸３２の周
りを回転し、軸２５の端面３６を開放し、端面３６はフ
ォトセンサー３７に対面し、フォトセンサー３７からの
光を反射してフォトセンサー３７は信号を検出しＯＮ＝
状態となる。

ばね３０はトナー撹拌部材２１がトナー中を回転すると
きの抵抗によるトクルよりも十分に小さくトナー撹拌部
材２１の自重及び軸受の抵抗よりも十分に大きな張力と
なるように設定される。

第３図において現像タンク１８中のトナー量をＷ、とす
ると（図中下側のトナー面上の量）、フォトセンサー３
７はトナー撹拌部材２１がトナー２４中を回転する時間
ｔ１だけ信号を出し続けるようにする。トナー量がＷ２
の場合（図中上側のトナー面上の量）、撹拌部材２１が
トナー２４中を回転する時間はｔ２となりこの時間Ｌ２
だけ信号を出し続けることになる。信号を出し続ける時
間はトナー撹拌部材がトナー中を移動する回転角度に比
例した長さとなる。つまりトナー量と信号時間の間には
特定の関係がある。トナー量とトナー深さの関係が設計
上定まるので、例えば第６図の曲線Ａよりトナー量（縦
軸）Ｗと信号検出時間（横軸）ｔとの間の関係が得られ
る。これにより信号継続時間を求めればトナー量が求め
られる事が出来る。

トナー回収容器１７は第７図に示すように感光体１と帯
電チャージャ２と共に１つのユニットとして感光体ユニ
ット３８を構成する。感光体１はユニットのケース３９
を形成するトナー回収容器１７に対して着脱自在に形成
され、トナー回収容器１７が回収トナーにより一杯にな
るとケース３９を新しいものと交換する。

ケース３９すなわちトナー回収容器１７を新しいものと
交換するためにはトナー回収容器１７内のトナー量を検
知する必要がある。しかしこの回収トナー量を回収ユニ
ット３８には何等の検知手段も設けずに検知する。トナ
ーの径路を考えると、トナーは現像タンク内→現像ロー
ラ上→現像により感光体上→転写により転写紙上→定着
による転写紙への固定の径路と、感光体上→転写後の感
光体上残留→クリーニングによりトナー回収容器への径
路がある。

転写の後に転写紙上へ移るトナー量と感光体上に残留す
るトナー量は重量比においてほぼ一定の値をとり、これ
を転写率という。

転写率を仮に９０％とするとトナー回収容器１７に６０
ｇのトナーが回収されるまでに消費される総トナー量は
６０　ｘ１００／（１００−９０）・６００ｇ　　とな
る。

したがって現像ユニット、すなわち現像装置４において
消費した総トナー量が６００ｇになった時点で６０ｇの
収容能力を有するトナー回収容器１７は一杯になる。こ
のことから現像装置のトナー消費量よりトナー回収容器
のトナー回収量を知ることができる。

実際には転写率は固体差、環境の違いでばらつきがあり
、又トナー回収容器への残留トナーの回収のされ方によ
ってもかたよりがあるのでトナー回収容器の容量は余裕
をみておく必要がある。このことも考慮する必要がある
。

現像タンク１８内のトナー残量の検出手段を用い、トナ
ー回収容器１７を交換して新しいトナー回収容器１７を
装着した直後よりの現像装置４におけるトナー消費量を
加算し、その量が規定量、例えば上記の例では６００ｇ
に達した時点にトナー回収容器が一杯になったことを知
らせる。これによりトナー回収容器には特に検知手段を
用いることなく、現像装置のトナー残量検知手段により
トナー回収容器の一杯になったことも検知することがで
きる。

トナー回収容器が一杯になったことを知らせるまでの制
御の流れは例えば第８図に示すように行うことができる
。

トナー回収容器が交換等により新しい容器にされたとき
にトナー消費量を０にする。すなわちＷ６　”０ その後第１回目のトナー残量検出手段の信号時間ｔ０を
測定する。すなわちトナー撹拌部材２１の回転により生
ずるフォトセンサー３７よりの信号を測定する。

トナー量は信号が続く時間の関数ｒ　（ｔ）で表すこと
ができ、トナー量が一定量以下例えば信号時間１秒以下
となったときはトナーエンドを知らせる。所定の時間間
隔でトナー撹拌部材２１の回転によりフォトセンサー３
７よりの信号の時間ｔを測定し、初期トナー量すなわち
第１回目の測定時のトナー量との差を求めこの測定時ま
での消費量を検知する。すなわち消費量ΔＷは ｂｗ−ｒ　（ｔｏ　）　　ｆ　（ｔ） 画像検出処理の過程で何回かトナー補給がされた場合は
最終補給時までのトナー量を前回までのトナー消費！ｗ
ｏとして今回の消費量ΔＷを加えて総トナー消費量Ｗ＝
Ｗ、＋ΔＷを求める。

総トナー消費量が規定消費量、例えば６００ｇより多く
なったかどうかを判断し、規定消費量にならないときは
測定した信号時間もがトナー補給に必要な残量を示す設
定時間、例えば１秒より短くなったかを判断し、まだト
ナー残量が十分にあるときは前記を繰り返し、１秒以下
になるとトナーエンドを点灯してトナー補給の必要性を
表示する。

トナーが補給されたかどうかすなわち信号時間が所定時
間、例えば３秒以上になったかどうかを判断し、トナー
補給されていないと前記の流れを（り返し、トナー補給
がされると、トナーエンドを消灯し、前回までのトナー
消費量を総トナー消費量とする。すなわちＷ、−Ｗとし
、その次のトナー撹拌部材の回転時の測定信号を第１回
目の信号としてそのときの信号時間をｔｏとし再び前記
の制御流れを繰り返す。

総トナー消費量が規制消費量、例えば６００ｇより多く
なるとトナー回収容器が一杯になったことを点灯表示し
、トナー回収容器が変換されると回収トナー−杯の表示
を消灯し、トナー消費量を０にして再び前記の流れをく
り返す。

トナー回収容器の容量を１００ｇとし、現像装置のトナ
ーカートリッジの容量を例えば６０ｇとすると、トナー
エンドが１回検知されたときのトナー回収タンク内の回
収トナー量が ６０　ｇ　ｘ　（１００−９０）／１００＝　６　ｇと
求められる。このことからトナー回収タンクがトナーで
一杯になるまでのトナーエンド検知回数は　１００／　
６　＝　１６．７　　回となり、１６回目のトナーエン
ド検知時にトナー回収タンクが一杯になったとして表示
し交換するようにしてもよい。

この場合はトナーエンドの回数をカウントし、その回数
が予め設定された回数、例えば１６回になったときにト
ナー回収容器が一杯になったことを知らせるようにする
。

トナー回収容器が新しいものと交換されカウンターがリ
セットされて再びトナーエンドの回数をカウントする。

転写率、個体差、環境等でばらつきがあるがトナー回収
容器の大きさ等を考慮して上記のいずれの方法を選ぶか
を定めることができる。

本発明によりトナー回収容器には何等の検知機構を設け
ることなく、機構を簡略化することができしかも適正な
時期にトナー回収容器が一杯になった事を知らせる事が
可能になった。

本発明により従来のようにプリントサンプルの画像比率
やトナー回収のされ方などに関係なくトナー回収が一杯
になった事を予測できるため、トナー回収容器の交換時
期の検出の信顛性が高くなった０本発明により転写率を
一定値におさえる事により検知の精度を高めることが可
能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像形成装置の全体説明断面図、
第２図はユニット化した現像装置の外観斜視図、第３図
は現像装置の第１図の背面からみた断面図、第４図は現
像装置のトナー撹拌部材に設けたトナー残量検知手段の
分解斜視図、第５図はトナー残留検知手段の作動説明図
で第５図（ａ）はトナーがないとき、第５図（ハ）はト
ナーが一杯のときの状態を示す図、第６図はトナー量と
信号検出時間との関係を示す図、第７図はユニットとし
ての感光体及びトナー回収容器の部分の外観斜視図、第
８図はトナー残量検知及びトナー回収容器−杯を表示す
る制御の流れを示す図である。 １・・・感光体　　　　　　４・・・現像装置１７・・
・トナー回収容器 （ほか１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体の静電潜像を現像するトナーを有する現像
   装置と、感光体より残留トナーを回収する交換式トナー
   回収容器とを有する電子写真画像形成装置のトナー回収
   量検知方法において、 現像装置のトナー消費量を測定し、トナー回収容器の容
   量と転写率とにより予め設定したトナー消費量を該測定
   量が越えたときトナー回収容器がトナーで一杯になった
   ことを知らせる事を特徴とする電子写真画像形成装置の
   トナー回収量検知方法。
2. （２）前記トナー消費量を現像タンク内を回転するトナ
   ー撹拌部材のトナー内の通過時間により求めることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）前記トナー消費量を現像装置のトナーカートリッ
   ジの交換回収回数により求めることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。