JPH08160732A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被現像部にトナ−を供給する現像装置と、この
現像装置へトナーを補給するトナー補給装置と、現像さ
れた画像のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、この
濃度検知手段の画像濃度情報に基づき前記トナー補給装
置に対し前記現像装置へのトナーの補給を指令する機能
を有する制御手段を具備した画像形成装置において、低
コストで、トナーの残量表示部の位置も自由に定め得る
画像形成装置を提供すること。 【構成】トナー補給装置４１が最初に保有していた最初
トナー量と、前記トナー補給装置より現像装置９へ補給
された総トナー補給量との差から、前記トナー補給装置
の現在トナー保有量を算出し、トナー残量表示手段への
表示情報とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像装置を備えた複写
機、プリンタなどの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被現像部にトナ−を供給する現像装置
と、この現像装置へトナーを補給するトナー補給装置
と、現像された画像のトナー濃度を検知する濃度検知手
段と、この濃度検知手段の画像濃度情報に基づき前記ト
ナー補給装置に対し前記現像装置へのトナーの補給を指
令する機能を有する制御手段を具備した画像形成装置が
ある。

【０００３】このような画像形成装置では、例えば、二
成分系の現像方式を採用するものにおいては、現像装置
内にはトナーとキャリアからなる現像材が収納されてお
り、現像によりトナーが消費されると、現像装置内での
トナー濃度が低下するので、トナー濃度を一定に保つた
めにトナー補給装置からトナーが補給される。

【０００４】このため、トナー補給装置のトナーも、最
初は満たされているが、次第に減少していき、遂には空
になる。一般にトナー補給装置には、トナーカートリッ
ジが着脱自在に設けられ、このトナーカートリッジを交
換することで、トナー補給がなされるようになってい
る。

【０００５】トナーカートリッジの交換時期の目安とも
なるトナー残量検知方法は、従来、次のようにして行わ
れている。 ．現像装置内のトナー濃度低下により検知する。この
方法では、トナー濃度が所定値以下となった場合には、
トナーエンドと検知される。．トナー補給装置内のセ
ンサまたはトナーカートリッジのアジテータのトルク低
下により検知する。

【０００６】．着脱式のトナーカートリッジにトナー
残量表示部材を備え、この表示部材をトナーカートリッ
ジ内で回転する撹拌部材と減速機を介して連動させるこ
とにより、複写を所定回数おこなったところで、トナー
不足を表示する（特開昭６２−８６３８２号公報参
照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】の方法では、残量が
少ないニアエンドの状態が検知できないため、ユーザー
が補給用トナーの購入などの準備ができないままトナー
エンドとなり、画像形成装置の使用ができない場合があ
る。

【０００８】の方法では、トナーがなくなる以前に余
裕をもって検知する、いわゆるトナーのニアエンド検知
ができるので、補給トナーの購入などの準備は可能であ
り、前記の問題を解消できる。しかし、センサや、ア
ジテータのトルク検知手段が必要であり、コスト高にな
るとの問題がある。

【０００９】に開示の技術では、トナーカートリッジ
に回転数検知機能、残量表示機能が必要になるため、
とおなじような問題がある。また、トナー残量を複写機
外部から認識されるための表示窓の位置はトナーカート
リッジの位置によって決定されるため、トナー残量表示
部を確認しやすい位置に設けることが難しいなどの技術
的な困難性がある。

【００１０】本発明は、前記した如き従来技術の問題を
解決し、低コストで、トナーの残量表示部の位置も自由
に定め得る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、以下のように構成した。 （１）．被現像部にトナ−を供給する現像装置と、この
現像装置へトナーを補給するトナー補給装置と、現像さ
れた画像のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、この
濃度検知手段の画像濃度情報に基づき前記トナー補給装
置に対し前記現像装置へのトナーの補給を指令する機能
を有する制御手段を具備した画像形成装置において、前
記トナー補給装置が最初に保有していた最初トナー量
と、前記トナー補給装置より前記現像装置へ補給された
総トナー補給量との差から、前記トナー補給装置の現在
トナー保有量を算出し、トナー残量表示手段への表示情
報とする（請求項１）。

【００１２】（２）．（１）記載の画像形成装置におい
て、トナー補給装置よりトナー補給が行われるたびにそ
の数を加算し、この加算値と前記トナー補給装置による
１回あたりのトナー補給量との積により得た値を以っ
て、総トナー補給量とすることとした（請求項２）。

【００１３】（３）．（１）記載の画像形成装置におい
て、トナー補給装置よりトナー補給が行われるたびにそ
の補給時間を加算し、この加算値と前記トナー補給装置
による単位時間あたりのトナー補給量との積により得た
値を以って、総トナー補給量とすることとした（請求項
３）。

【００１４】

【作用】制御手段内の情報として存在するトナー補給装
置へのトナーの補給指令回数やトナーの補給量などの既
存の情報を活用して、リアルタイムでトナー補給装置の
残トナー量を求め、制御手段の出力として任意の位置に
表示し得る。

【００１５】

【実施例】

（一）．本発明にかかる複写機 図６に本発明の画像形成装置の一例としての複写機の外
観を示す。図における主要部材名称を列記する。符号１
は、複写原稿を載置するコンタクトガラスを示す。符号
２は、コンタクトガラス上の原稿を露光走査に際して覆
う圧板を示す。符号３は、当該複写機のメインスイッチ
を示す。符号４は複写紙を収納しているカセットを示
す。符号５は、カセットの複写紙以外を使う場合に用い
る手差し用のテーブルを示す。符号６は、画像が形成さ
れた複写紙を収容するコピー受けを示す。符号７は、当
該複写機の操作のためのスイッチや状態表示部などを有
する操作部を示す。符号８は、感光体まわりに配置され
たメインチャージャを示す。符号９は、感光体まわりに
配置された現像装置を示し、符号１０は、この現像装置
に着脱自在に設けられるトナー補給装置としてのトナー
カートリッジを示す。符号１１は、定着ローラを示す。

【００１６】図７に操作部７を構成する操作パネル表示
部の詳細を示す。この操作パネル表示部には、トナーカ
ートリッジ１０の残トナーの量を表示するトナー残表示
２０、コピー枚数を表示するコピー枚数カウンタ１２、
メインスイッチ３をオンにした後、複写機が複写が可能
な状態になったことを文字にて発光表示するコピー可能
表示１３、コピー可能表示１３が発光表示される前の状
態を文字にて発光表示する待機表示１４、トレイの種類
を表示する複写紙の用紙選択表示１５、用紙サイズを表
示する用紙サイズ表示１６、用紙方向表示１７、倍率を
表示する倍率表示１８、トナー不足になると点滅してト
ナーの補給を促すトナー補給表示１９などがある。その
ほかにも、各種の表示があるが、ここでは説明を省略す
る。

【００１７】これら図６、図７に示した外観及び部分を
有する画像形成装置の全体の構成を図８に示す。図８に
おいて、ドラム状をした感光体２１のまわりには、矢印
で示す回転方向順に、メインチャージャ８、イレーサ２
２、現像装置９、Ｐセンサ２３、転写チャージャ２４、
クリーニングユニット２５、除電ランプ２６などが配置
されている。

【００１８】コンタクトガラス１上に載置された原稿
は、露光ランプ２７により照射され、その反射光は、第
１ミラー２８、第２ミラー２９、第３ミラー３０、結像
レンズ３１、第４ミラー３２を経由して帯電チャージャ
８により予め帯電された感光体２１上に結像される。

【００１９】ここで、結像レンズ３１は当該複写機の本
体に固定されている。露光ランプ２７と第１ミラー２８
とは一体的に組み立てられていて第１走行体３３を構成
している。第２ミラー２９と第３ミラー３０とは一体的
に組み立てられていて第２走行体３４を構成している。

【００２０】原稿の露光に際しては、第１走行体３３と
第２走行体３４とは移動する。被走査面から結像レンズ
３１までの光路長を一定にするため、第１走行体３３の
１／２の移動量で第２走行体３４は図に示すそれぞれの
ホームポジションから２点鎖線で示すリターンポジショ
ンに向けて往動し、リターンポジションにて復動する。

【００２１】こうして、感光体２１上に原稿の画像に対
応した潜像が形成される。この潜像は、現像装置９によ
りトナー像として可視像化される。一方、転写紙Ｓは給
紙コロ３５により送り出され、レジストローラ３６部に
て待機している。この転写紙Ｓは、感光体上の可視像の
到来と同期して感光体２１に向けて送り出され、転写チ
ャージャ２４の配置された転写部にてトナー像が転写さ
れる。転写後の転写紙は、分離チャージャ３７により分
離されて搬送ベルト３８を経て定着装置に送られ、定着
ローラ１１により定着されて排紙トレイ３９に排出され
る。

【００２２】かかる画像形成プロセスの制御は、ＣＰＵ
からなる制御手段４０により行われるようになってい
る。図７に示した表示手段の各表示部は、この制御手段
４０と結ばれている。特に、トナー残量表示２０に関し
ては、その表示位置は、配線可能な位置であれば、この
場所に限定されることなく、ユーザーの見やすい場所に
任意に配置することが可能である。

【００２３】（二）．請求項１、請求項２に対応する説
明 現像装置９の詳細を図１に示す。図１において、現像装
置９は感光体２１に対向して配置されている。この現像
装置９の斜め右上端部には、該現像装置９にトナーを補
給するトナー補給装置としてのトナーカートリッジ４１
が、現像装置９に対して着脱自在に設けられている。

【００２４】トナーカートリッジ４１内には、アジテー
タ４１ａが設けられていて、トナー補給時に回転し、ト
ナーを撹拌するとともに開口４１ｂを介してトナーを現
像装置９の上部に設けたホッパー状部に送り出す。この
ホッパー状部の下部には、弾性材で挟まれて回転するト
ナー補給ローラ４２が設けられている。このトナー補給
ローラ４２の外周には、軸方向に長さを有する多数の溝
が形成されている。これらの溝に入り込んだトナーは、
トナー補給ローラ４２の回転にともない、前記弾性材に
よりかき落され、該ホッパー状部の下方に位置している
下部容器内に送り出される。

【００２５】下部容器には、現像ローラのほか、トナー
とキャリアからなる現像剤を撹拌する撹拌ローラ９ａな
どが設けられている。トナー補給ローラ４２からのトナ
ーは撹拌ローラ９ａ上に落下する。

【００２６】撹拌ローラ９ａはその回転により、現像剤
を現像ローラ９ｂに供給する。現像ローラ９ｂに供給さ
れた現像剤は該現像ローラの回転途中でドクタ９ｃによ
り一定の層厚に規制されて感光体２１に至り、潜像を可
視像化する。ドクタ９ｃにより掻き取られた現像剤は、
搬送スクリュウ９ｄおよび撹拌セパレータ９ｅを介して
再び撹拌ローラ９ａ上に落下する。ドクタ９ｃを通過後
の現像ローラ９ｂ上に一定層厚で保持された現像剤は、
感光体２１に対向する位置に至り、トナーが潜像に付着
してトナー像を形成する。

【００２７】Ｐセンサ２３は、光学的な検知センサであ
り、トナー濃度の検知用として感光体２１に形成された
Ｐセンサパターンの画像濃度を検出して電気的出力に変
換する。トナーカートリッジ４１内のトナー濃度が不足
してくると、Ｐセンサパターンの黒濃度が薄くなり、Ｐ
センサ２３の出力値Ｖｓｐが大きくなる。

【００２８】トナー濃度の検知時期は、メインスイッチ
３のオン時と、その後の１０枚ごとに行い、トナー濃度
が薄いと検知した場合には、つぎのトナー濃度検知時期
までの１０枚目までは１枚ごとにトナー補給ローラ４２
を回転してトナーを補給しつづける。トナー濃度検知時
は、感光体上の原稿像より手前にＰセンサパターン像を
つくる。

【００２９】感光体２１が回転してＰセンサパターン像
がＰセンサ２３の位置にくると、発光ダイオードがオン
になり、Ｐセンサパターン像に光を照射し、反射光をフ
ォトトランジスタで受光し、Ｐセンサパターン像の濃度
を検知する。Ｐセンサパターン像の前後をイレースし、
感光体表面をみて得たＰセンサ出力をＶｓｇという。Ｖ
ｓｇはほぼ一定である。

【００３０】図３において、トナーカートリッジ４１の
交換が必要な時期に至ったときのＰセンサ出力値をトナ
ーエンド基準値とし、トナーカートリッジ４１から現像
装置へのトナー補給が必要となる基準値を、単に基準と
称する。そのときどきの実際のＰセンサ出力Ｖｓｐは、
コピーの枚数に応じて変化し、トナーカートリッジ４１
の交換直後の状態では、図３（ａ）に示すように、Ｐセ
ンサ出力Ｖｓｐは基準より低くなっており、トナー補給
の必要はない。

【００３１】次第にトナーが消費されて、図３（ｂ）に
示すようにＰセンサ出力Ｖｓｐが基準を越えたとき（但
し、トナーエンド基準値に達していない。）、図２に示
すトナー補給ソレノイド４３がオンされ、トナー補給ク
ラッチ４４のスリーブからストッパ爪４５が外れること
により、ギヤを介してトナー補給ローラ４２が回転し、
トナーの補給が行われる。

【００３２】かかる制御により、Ｐセンサ出力Ｖｓｐが
図３（ａ）に示す状態と、図３（ｂ）に示す状態を繰り
返すうちに、トナーカートリッジ４１内のトナーが次第
に減少していく。

【００３３】ついには、Ｐセンサ出力Ｖｓｐがトナーエ
ンド基準値を越えるときがくる。その時点で、トナーエ
ンドと判断し、図７に示すトナー補給表示１９を点滅さ
せる。このトナーエンド状態ではコピー不可とする。こ
の時点で、ユーザーはトナーカートリッジ４１を交換
し、図６に示すリセントボタン４６をオンさせて、複写
機の作動を可能状態にする。

【００３４】トナーカートリッジ４１のトナー残量は、
図７に示すトナー残量表示２０に表示されるので、コピ
ー不可の状態になる前にユーザーは交換用のトナーカー
トリッジを準備する余裕を与えられる。

【００３５】トナー残量は、トナーカートリッジ交換直
後においてまだ一度もトナー補給されない状態のもとで
の収容トナー量、つまり、最初トナー量と、現像装置へ
補給された総トナー補給量との差として制御手段４０に
おいて求められ、その状態が３段階に分けて制御手段４
０の出力として図４に示すようにトナー残量表示２０と
して表示される。

【００３６】図４に示すグラフの部分において、縦軸は
トナーカートリッジ内のトナー残量を示し、「１」は満
タン時、「２／３」は満タン時の２／３の量、「１／
３」は満タン時の１／３の量を示す。横軸はトナーカー
トリッジ交換直後の満タン時から、空になるトナーエン
ドまでの総トナー補給量を示す。トナーは、図４に示す
右下がりの斜線にしたがい減少していき、トナーエンド
に至る。トナー残量が１から２／３まではトナー「多」
の表示、２／３から１／３まではトナー「中」の表示、
１／３から０までは「少」の表示がなされる。

【００３７】トナー残量は、つぎのようにして求められ
る。トナー濃度が低下してＰセンサ出力がＶｓｐが図３
（ａ）に示すように「基準」の値以上になると、図５に
示すトナー補給ソレノイド４３がオンになってトナー補
給される。このオンにされる回数は、図８に示す制御装
置４０により、そのトナーカートリッジについて累積し
てカウントされる。

【００３８】本例では、トナー補給ソレノイド４３がオ
ンにされている時間は、補給ごとに一定とする。つま
り、１回あたりの補給量は一定で、その複写機において
定められた既知の値である。トナーカートリッジの最初
トナー量はトナーカートリッジの容量であり、既知であ
る。また、トナーの補給指令は制御装置４０により行う
のであるから、トナーの補給回数を累積することは制御
プログラムの変更により簡単に可能である。よって、１
回あたりの補給量と累積補給回数との積を以って、総ト
ナー補給量とし、この総トナー補給量を最初トナー量か
ら、差し引くことにより、トナー残量を求めることがで
きる。このトナー残量を図７に示すトナー残表示２０に
表示する。この関係を式で表せば、 トナー残量＝（トナーカートリッジの最初トナー量（既
知））−（トナー補給ローラの１回あたりの補給量×ト
ナー補給ローラの総補給回数） となる。

【００３９】ユーザーは、トナー残量表示２０をみて、
トナーエンドに近づいたら交換用のトナーカートリッジ
事前に用意することが可能となる。よって、トナーエン
ドとなり、トナー濃度が低下し、Ｐセンサ出力Ｖｓｐが
トナーエンド基準値以上となったとき、前記したように
トナー補給表示１９が点滅して、トナーエンド状態を知
らされ、コピー動作が不可となっても、交換用のトナー
カートリッジを速やかに交換することができる。

【００４０】ユーザーがトナーカートリッジを交換し、
リセットボタン４６をオンにすると、トナーエンド状態
た解除されて、総補給回数もリセットされ、つぎのトナ
ー補給から再び、総補給回数のカウントが開始される。

【００４１】本例によれば、従来技術のように、機械本
体にトナーセンサ、トルクセンサなどを追加することな
く、低コストでトナー残量を表示することができる。

【００４２】（三）．請求項３に対応する説明 本例では、トナーカートリッジの最初トナー量から差し
引かれるべき総トナー補給量を、単位時間あたりの補給
量と累積補給時間との積とした。トナー濃度が低下して
Ｐセンサ出力Ｖｓｐが図３に示す「基準」以上の値にな
ると、図２に示すトナー補給ソレノイド４３がオンにさ
れてトナー補給が行われ、トナーカートリッジ交換時か
らの総トナー補給時間にこのたびの補給時間が加算され
る。

【００４３】トナーの補給時間、つまり、トナー補給ソ
レノイド４３がオンされつづける時間は、Ｐセンサの出
力値Ｖｓｐにより決定され、トナー補給のたびごとに異
なる。トナー補給ソレノイドのオン時間とＰセンサ出力
値との関係を図５に示す。

【００４４】本例では、単位時間あたりのトナー補給量
が一定であるので、この単位時間あたりの補給量と総補
給時間の積により総トナー補給量を求めることができ
る。

【００４５】操作部７のトナー残量表示２０には、次式
にもとづいて計算されたトナー残量が図４に示す関係か
ら３段階に表示される。

【００４６】トナー残量＝（トナーカートリッジの最初
トナー量（既知））−（単位時間あたりのトナー補給量
×総補給時間） トナーエンド状態となり、トナー濃度が低下し、Ｐセン
サ出力Ｖｓｐがトナー基準値以上となったとき、トナー
補給表示１９が点滅する。トナーエンド状態ではコピー
が不可となる。ユーザーがトナーカートリッジを交換
し、リセットボタン４６を押すと、トナーエンド状態が
解除されて総補給時間もリセットされ、つぎのトナー補
給から再び総補給時間のカウントを行う。

【００４７】本例によれば、１回あたりのトナー補給時
間の異なるトナー濃度制御を行う場合でもトナー残量を
正確に表示することができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、低コストで、トナーの
残量表示部の位置も自由に定め得る画像形成装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例としての現像装置の正面図であ
る。

【図２】本発明の実施例としての現像装置要部の斜視図
である。

【図３】Ｐセンサ出力値とトナー補給の基準値との関係
を説明した図である。

【図４】トナーカートリッジの容量と総トナー補給量と
の差からトナー残量が求められる関係を説明した図であ
る。

【図５】Ｐセンサ出力値とトナー補給ソレノイドのオン
時間との関係を説明した図である。

【図６】本発明の実施例としての複写機の斜視図であ
る。

【図７】本発明の実施例としての複写機の操作部の詳細
を説明した図である。

【図８】本発明の実施例としての複写機の構成を説明し
た図である。

【符号の説明】

９ 現像装置 ２０ （トナー残量表示手段としての）トナー残量表示 ４１ （トナー補給装置としての）トナーカートリッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被現像部にトナ−を供給する現像装置と、
   この現像装置へトナーを補給するトナー補給装置と、現
   像された画像のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、
   この濃度検知手段の画像濃度情報に基づき前記トナー補
   給装置に対し前記現像装置へのトナーの補給を指令する
   機能を有する制御手段を具備した画像形成装置におい
   て、 前記トナー補給装置が最初に保有していた最初トナー量
   と、前記トナー補給装置より前記現像装置へ補給された
   総トナー補給量との差から、前記トナー補給装置の現在
   トナー保有量を算出し、トナー残量表示手段への表示情
   報とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、ト
   ナー補給装置よりトナー補給が行われるたびにその数を
   加算し、この加算値と前記トナー補給装置による１回あ
   たりのトナー補給量との積により得た値を以って、総ト
   ナー補給量とすることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の画像形成装置において、ト
   ナー補給装置よりトナー補給が行われるたびにその補給
   時間を加算し、この加算値と前記トナー補給装置による
   単位時間あたりのトナー補給量との積により得た値を以
   って、総トナー補給量とすることを特徴とする画像形成
   装置。