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技術 画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 老田隆
出願日 2013年2月12日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2013-024905
公開日 2014年8月25日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2014-153626
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 飽和処理 合計光量 画像領域制御 スキュー補正回路 検知履歴 対称関係 交換タイミング 強制実行
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年8月25日)のものです。
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図面 (14)

課題

現像ユニット内トナー満杯であると、誤検知されてしまうことを防止することができる。

解決手段

画像形成装置は、現像用のトナー容器と、画像形成を行う現像ユニットと、前記現像ユニット内のトナーを検知する検知部と、前記検知部による前記トナーの検知履歴から、前記現像ユニット内のトナーが満杯であるか、空であるかを測定する測定部と、前記トナー容器から前記現像ユニットへと前記トナーを補給する補給部と、印刷する画像データから、印刷に要する前記トナーの消費量を算出するトナー量算出部と、印刷が行われるごとに、前記トナーの消費量を累積して累積トナー消費量を算出する累積部と、前記累積トナー消費量に基づいて、前記測定部による前記トナーが満杯であるか、空であるかの測定結果が正常であるか否かを判定する異常判定部と、を備える。

概要

背景

従来、電子写真方式画像形成装置において、トナー容器から現像ユニットトナーを自動的に補給する技術が知られている。トナーの補給時は、現像ユニットを安定化させるために、なるべく高精度に現像ユニット内部の残留トナー量を検知し、少しずつ補給トナーを補給することで、補給直後の残留トナーと補給トナーとの比率を一定に保つ補給制御が必要となる。この残留トナー量を検知する技術として、例えば特許文献1では、現像ユニット内に設けた光学式の検知手段を用いる技術が開示されている。

概要

現像ユニット内のトナーが満杯であると、誤検知されてしまうことを防止することができる。画像形成装置は、現像用のトナー容器と、画像形成を行う現像ユニットと、前記現像ユニット内のトナーを検知する検知部と、前記検知部による前記トナーの検知履歴から、前記現像ユニット内のトナーが満杯であるか、空であるかを測定する測定部と、前記トナー容器から前記現像ユニットへと前記トナーを補給する補給部と、印刷する画像データから、印刷に要する前記トナーの消費量を算出するトナー量算出部と、印刷が行われるごとに、前記トナーの消費量を累積して累積トナー消費量を算出する累積部と、前記累積トナー消費量に基づいて、前記測定部による前記トナーが満杯であるか、空であるかの測定結果が正常であるか否かを判定する異常判定部と、を備える。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、現像ユニット内のトナー量が満杯であると、誤検知されてしまうことを防止することのできる画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

現像用のトナー容器と、画像形成を行う現像ユニットと、前記現像ユニット内トナーを検知する検知部と、前記検知部による前記トナーの検知履歴から、前記現像ユニット内のトナーが満杯であるか、空であるかを測定する測定部と、前記トナー容器から前記現像ユニットへと前記トナーを補給する補給部と、印刷する画像データから、印刷に要する前記トナーの消費量を算出するトナー量算出部と、印刷が行われるごとに、前記トナーの消費量を累積して累積トナー消費量を算出する累積部と、前記累積トナー消費量に基づいて、前記測定部による前記トナーが満杯であるか、空であるかの測定結果が正常か否かを判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする画像形成装置

請求項2

前記異常判定部は、補給実施後から次の補給実施までの間の前記累積トナー消費量を算出し、前記測定部が前記現像ユニット内のトナーの満杯を検出した際に、前記累積トナー消費量が第1の閾値より小さい場合は正常な測定結果とし、第1の閾値より大きい場合は異常な測定結果であると判断することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記補給部は、前記異常判定部が、前記測定結果を正常として判断した場合、前記トナーの次回補給量を小さくする補正を行うことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。

請求項4

前記異常判定部は、前記トナー容器の交換後から次の交換までの間の前記累積トナー消費量を算出し、前記測定部が前記現像ユニット内のトナーの空を検出した際に、前記累積トナー消費量が所定の第2の閾値より大きい場合は、前記トナー容器のトナー切れとして正常な測定結果とし、第2の閾値より小さい場合は異常な測定結果であると判断することを特徴とする画像形成装置。

請求項5

前記補給部は、前記異常判定部による判定が実施される前に、前記トナー容器から前記現像ユニットに対して前記トナーを補給し、前記異常判定部は、前記補給部による前記トナーの補給後に、判定を実施することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。

請求項6

前記補給部は、前記トナー容器から前記現像ユニットへの前記トナーの補給の結果、前記測定部による測定結果が、空ではなくなった場合に、前記トナーの補給量の不足と判定して、次回補給量を大きくする補正を行うことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。

請求項7

前記検知部は、発光部と受光部からなり、前記現像ユニット内を光が透過する場合に、前記トナーがあり、透過しない場合に、前記トナーがない旨を示す出力を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項8

前記トナー量算出部は、画像形成を行う際の露光部がライン状の露光部である場合は、スキュー補正前の前記画像データから、印刷に要する前記トナーの消費量を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項9

トナー量算出部は、画像形成を行う際の露光部が走査を行う露光部である場合は、前記画像データの発光データから、印刷に要する前記トナーの消費量を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、画像形成装置に関する。

背景技術

0002

従来、電子写真方式の画像形成装置において、トナー容器から現像ユニットトナーを自動的に補給する技術が知られている。トナーの補給時は、現像ユニットを安定化させるために、なるべく高精度に現像ユニット内部の残留トナー量を検知し、少しずつ補給トナーを補給することで、補給直後の残留トナーと補給トナーとの比率を一定に保つ補給制御が必要となる。この残留トナー量を検知する技術として、例えば特許文献1では、現像ユニット内に設けた光学式の検知手段を用いる技術が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、今までの光学式のトナーの検知手段を用いた画像形成装置では、光が透過する場合を「トナーなし」、光が透過しない場合を「トナーあり」と判断するため、発光受光素子故障や接続不良、光路ずれが生じた場合に、現像ユニット内部のトナーが足りていると判断してしまう。これにより、本当にトナーが満杯になっているのか、検知手段に異常があり満杯を誤検知しているのか判別できない。満杯を誤検知している場合、現像ユニット内部のトナー量は不確定である。

0004

仮に現像ユニット内部にトナーがない状態であるとすると、そのまま印刷を継続することは現像ローラ感光体の損傷につながるため、現像ユニット内部のトナー量が正しく認識できない場合、満杯であっても、満杯の誤検知であっても装置を強制停止せざるを得ない。そこで現像ユニット内部のトナー量を満杯にさせないような補給量の制御により、正常な満杯検知による装置の強制停止を回避する方法が実施されているが、単位時間あたりにトナー容器から補給できるトナー量にはばらつきが多く、常に現像ユニット内部のトナー量を満杯にしないように制御することは難しい。そのため現像ユニット内部のトナー量が満杯になる度に装置が強制停止してしまうという問題があった。

0005

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、現像ユニット内のトナー量が満杯であると、誤検知されてしまうことを防止することのできる画像形成装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、現像用のトナー容器と、画像形成を行う現像ユニットと、前記現像ユニット内のトナーを検知する検知部と、前記検知部による前記トナーの検知履歴から、前記現像ユニット内のトナーが満杯であるか、空であるかを測定する測定部と、前記トナー容器から前記現像ユニットへと前記トナーを補給する補給部と、印刷する画像データから、印刷に要する前記トナーの消費量を算出するトナー量算出部と、印刷が行われるごとに、前記トナーの消費量を累積して累積トナー消費量を算出する累積部と、前記累積トナー消費量に基づいて、前記測定部による前記トナーが満杯であるか、空であるかの測定結果が正常であるか否かを判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明によれば、現像ユニット内のトナーが満杯であると、誤検知されてしまうことを防止することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0008

図1は、実施形態の画像形成装置の全体構成を示す図である。
図2は、実施形態の画像形成装置のハードウェアブロック図である。
図3は、実施形態のトナー消費量の算出方法を説明する図である。
図4は、実施形態のLEDA書込みを制御するシステムのブロック図である。
図5は、実施形態の現像ユニットの詳細な構成を示す図である。
図6は、実施形態の受光素子の出力のサンプリング結果を示す図である。
図7は、実施形態の受光素子の出力のサンプリング結果を示す図である。
図8は、実施形態のトナー量検知結果と、補給実施間の累積したトナー消費量の関係を示す図である。
図9は、実施形態の受光素子の出力のサンプリング結果を示す図である。
図10は、実施形態の現像ユニットと、トナー容器の実施のトナーの有無を示す図である。
図11は、実施形態のトナー容器の交換タイミングを説明する図である。
図12は、実施形態のトナーが満杯である旨が検知される際の処理の流れを示すフロー図である。
図13は、実施形態のトナーが空である旨が検知される際の処理の流れを示すフロー図である。

実施例

0009

以下に添付図面を参照して、画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。図1に示すように画像形成装置1は、転写ベルト12に沿って各色の現像ユニット2A、2B、2C、2Dと、トナー容器22A、22B、22C、22Dが並べられ設置されている。転写ベルト12は回転駆動される2次転写駆動ローラ3と転写ベルトテンションローラ4とに巻回されたエンドレスベルトである。

0010

現像ユニット2Aは感光体5A、感光体5Aの周囲に配置された帯電器6A、現像器8A、及びクリーナーブレード9A、を備えている。現像ユニット2Aには、露光部7から光線照射される。現像ユニット2A、2B、2C、2Dは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通であることから、現像ユニット2B〜2Dの説明は省略する。露光部7は、各現像ユニット2A、2B、2C、2Dが形成する画像色に対応する露光光であるレーザ光10A、10B、10C、10Dを照射する。なお、露光部7は、LEDA等のラインヘッドに置き換えてもよい。

0011

また、画像形成装置1は、用紙15を積載するための給紙トレイ14、用紙15を搬送するための給紙ローラ16、レジストローラ17、排紙ローラ19、両面ローラ20、転写ベルト12に形成された画像を用紙に転写するための2次転写ローラ13、トナーが転写された用紙15にトナーを定着させる定着器18を備えている。排紙ローラ19には用紙15が通紙したことを検知する排紙センサ21が近接している。また画像形成装置1には、転写ベルト12に形成されたパターンや、用紙15に転写されずに残ったトナーを回収する廃トナーボックス23が設けられている。

0012

次に、このように構成された画像形成装置1の一般的な動作について説明する。画像形成に際し、感光体5Aの外周面は、暗中にて帯電器6Aにより一様に帯電された後、露光部7からのレーザ光10Aにより露光され、静電潜像が形成される。現像器8Aは、この静電潜像をトナーにより可視像化し、感光体5A上にトナー画像が形成される。トナー画像は感光体5Aと転写ベルト12とが接する位置(1次転写位置)で、1次転写ローラ11Aの働きにより転写ベルト12上に転写され、転写ベルト12上にトナー画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体5Aは、外周面に残留した不要なトナーがクリーナーブレード9Aにより払拭された後、次の画像形成のために待機する。

0013

以上のようにして、現像ユニット2Aでトナー画像を転写された転写ベルト12は、次の現像ユニット2Bに搬送される。現像ユニット2Bでは、現像ユニット2Aでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより転写ベルト12上に形成された画像に重畳されて転写される。転写ベルト12はさらに次の現像ユニット2C、2Dに搬送され、同様の動作により転写ベルト12上に重畳されて転写される。こうして、転写ベルト12上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された転写ベルト12は、2次転写ローラ13の位置まで搬送される。

0014

画像形成時の用紙搬送動作に際して、給紙トレイ14に収納された用紙15は、最も上のものから給紙ローラ16を時計回りに回転駆動することにより順に送り出される。レジストローラ17の駆動開始は、前記の転写ベルト1により搬送されたトナー画像と2次転写ローラ13上で、トナー画像と用紙15の位置が重なり合うようなタイミングで行なわれる。この時レジストローラ17は反時計方向に回転駆動することで用紙15を送り出す。レジストローラ17にて送り出された用紙15は、2次転写ローラ13にて転写ベルト12上のトナー画像を用紙15に転写した後、定着器18にてトナー画像を熱及び圧力にて定着し、反時計回りに回転駆動された排紙ローラ19にて画像形成装置1の外部に排紙される。

0015

両面印刷を行う場合は、用紙15が排紙ローラ19を通過する手前で、排紙ローラ19を時計回りに回転駆動し、用紙15を両面搬送経路に搬送する。両面搬送経路に搬送された用紙15は両面ローラ20を経由し、再びレジストローラ17まで搬送される。レジストローラ17に到達した用紙15は再びレジストローラ17から再給紙され、2次転写ローラ13にて先ほどと逆側の用紙面にトナー画像を転写後、定着器18にてトナー画像を熱及び圧力にて定着し、反時計回りに回転駆動された排紙ローラ19にて画像形成装置1の外部に排紙される。

0016

また、各現像ユニット2A、2B、2C、2D内には、トナーが一定量以下になったかを検知する検知センサ(検知部)が設けられており、検知センサにより現像ユニット内のトナーが一定量以下になったかが検知され、トナー容器22A、22B、22C、22Dから現像ユニット2A、2B、2C、2Dにトナーが供給される。

0017

次に、画像形成装置1の制御にかかるハードウェア構成について図2を用いて説明する。図2に示されるように、画像形成装置1は、外部I/F24、CPU25、ROM26、RAM27、操作パネルI/F28、操作パネル29、NVRAM(K)31、NVRAM(C)32、NVRAM(M)33、NVRAM(Y)34、I/O35、画像処理IC45、コントローラ46を備えている。これらの各部位は、システムバス30によって互いに接続されている。

0018

CPU25は、画像形成装置1のプロセッサであり、ROM26に記憶された制御プログラム等に基づいてシステムバス30に接続される各種デバイスとのアクセス総括的に制御し、I/O35を介して接続されるセンサモータクラッチヒーターなどの電装品入出力を制御する。また、ROM26には、CPU25の制御プログラムなどが記憶されている。CPU25は、ROM26に記憶されている制御プログラムを実行するほか、外部I/F24を介してホストコンピュータなどの外部装置との通信処理を実行する。

0019

RAM27はCPU25の主メモリワークエリア等として機能するRAMであり、記録データの展開領域環境データ格納領域等に用いられる。各NVRAM31、32、33、34は、各トナー容器22A、22B、22C、22Dに搭載され、各トナー容器の残量などの情報が格納される。

0020

操作パネル29は、操作パネルI/F28を介して接続されており、プリンタモードなどの設定を行うことができる。各トナー容器22A、22B、22C、22Dから対応する現像ユニット2A、2B、2C、2Dへのトナーの供給は、トナー供給モータ36を駆動させ、各トナー供給クラッチ37、38、39、40をON状態にすることで実行される。また、各現像ユニット2A、2B、2C、2D内にはトナーが一定量以上入っているかを検知するためにトナー検知センサ41、42、43、44が設けられている。

0021

画像処理IC45は、コントローラ46からの画像データを受け、露光部7に画像データ送信する。また、画像処理IC45は、コントローラ46から受け取った画像データから1ページあたりのトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量を、システムバス30を介してCPU25に通知する。

0022

図3は、画像処理IC45(トナー量算出部)が行うトナー消費量の算出方法を説明するための図である。まず、画像処理IC45は、ラインメモリから読み出した画像データから、主走査方向に5画素副走査方向に5画素のデータをそれぞれ抽出し、注目画素Aを中心に5×5のマトリクスデータを生成する。このとき、画像処理IC45は、露光部7の特性に合わせて、各画素の濃度データのγ変換を予め行う。画像処理IC45は、注目画素A、注目画素Aに対して縦、横、斜め方向に隣接する参照画素B〜I、及び2画素分の距離に位置する参照画素J〜Yそれぞれに重み付け係数を設定し、注目画素Aの合計光量を算出する。なお、ここでいう光量とは、画素に含まれる各トナーの色毎に算出される値である。したがって、画素Aに対しては本実施形態では、4種類のトナー毎の消費量が光量から算出される。重み付け係数は、注目画素を挟んで対称関係にある参照画素同士では共通の値を用いる。以下、注目画素Aの光量の算出式である。mainは、注目画素Aの重み付け係数、refNは、各参照画素の重み付け係数である。

0023

Aの光量=A*main+(C+G)*ref1−1+(E+I)*ref1−2+(B+D+F+H)*ref1−3+(L+T)*ref2−1+(P+X)*ref2−2+(K+M+S+U)*ref2−3+(O+Q+W+Y)*ref2−4+(J+N+R+V)*ref2−5

0024

また、トナーが現像される量は感光体を露光する光量に比例するが、ある光量レベル(上限値)で飽和し、それ以上は現像されない。そこで、画像処理IC45は、飽和処理を実行する。飽和処理は、以下の式によって示される。
Aの光量 ≦ 上限値の場合 →トナー消費量の換算値(X)=Aの光量
Aの光量 > 上限値の場合 → トナー消費量の換算値(X)=上限値

0025

さらに、画像処理IC45は、算出するトナー消費量の換算値を実際にトナーが現像される量に近づけるため、Aの光量から一定量のオフセット値を減算し、1画素あたりのトナー消費量の換算値を算出する。なお、減算結果がマイナスの場合には結果を0とする。

0026

画像処理IC45は、以上の処理を印刷する1ページ内の全画素に対して行い、1ページ分のトナー消費量換算値の合計を算出する。算出されたトナー消費量換算値の値は、対応するNVRAM31、32、33、34にそれぞれ記憶される。また、トナー消費量換算値は、印刷が実行されるたびに算出され、それまでに算出されていたトナー消費量換算値に加算されて値が更新される。したがって、画像処理IC45が、NVRAM31、32、33、34の値を累積して更新することで、累積部として機能する。そして、現像ユニット2A〜2Dに対して、トナー容器22A〜22Dからトナーが補給されて満杯になったことが検知されると、NVRAM31、32、33、34の値は「0」にリセットされる。なお、隣接する画素が画像領域外のときは、隣接する参照画素を光量0の画素として扱う。なお、上述の算出の際に用いる範囲は、5×5の画素ではなくてもよく、算出方法は適宜変更することができる。

0027

さらに、消費量算出に使用する画像データを露光部7に応じて変えることで精度の高い消費量を算出することができる。発光デバイスがLDと回転体による走査型の露光部の場合は、発光データを用いて消費量を算出することで、精度の高い消費量を算出できる。また、発光デバイスがLEDA等のライン型の露光部の場合は、ライン上に配置された発光素子うねっている。そのため、ラインヘッドに設けられた不揮発メモリうねりデータを記録し、うねりデータを用いてスキュー補正を行い発光させる。スキュー補正後のデータを使用すると形成される画像と消費量算出に用いる画像との間に誤差が生じるため、スキュー補正前の画像データから消費量を算出する。

0028

ここで、消費量算出に用いる画像データがスキュー補正前とスキュー補正後で誤差が生じる理由について、ライン型の露光部における制御の流れを図4を用いて説明する。図4に示されるように、PC50から印刷動作が指示されると、PC50上のプリンタドライバを介してコントローラ(CTL)60に画像データが転送される。CTL60は、画像データをページメモリにおいてビットマップデータに変換し、実際に印刷する発光データとしてLEDA制御部100に転送する。

0029

LEDA制御部100の速度変換回路101は、CTL60と動作クロック周波数が異なるため、一旦画像データをラインメモリ102に格納し、LEDA制御部100の動作クロックに基づいてデータをリードする速度変換を行う。その後、画像領域制御回路103は、画像サイズやタイミングを制御し、そこで入力解像度単位に応じた位置ずれ補正が行われる。また、パターン制御回路104は、内部パターンの付加や、トリミング処理等の画像処理を行う。次いで、スキュー補正回路105は、画像処理されたデータを、複数のスキュー補正用のラインメモリ106に格納し、その際に例えば600dpiから1200dipへの解像度変換を行い、画像位置に応じて読み出すラインメモリ106を切り替えることでスキュー補正処理を実行する。

0030

ここでの解像度変換とは画像データの解像度出力側のLEDA解像度が異なる場合に、出力側の解像度に合わせるように高解像度化する処理を示す。次いで、階調制御回路107は、高解像度化と、スキュー補正処理がされたデータに対し、画像濃度を調整するための階調制御を行う。例えば画像データが2値マトリクスへと変換される。そして、最後にLEDA制御回路108は、画像データに基づいて、LEDA110の制御を実行する。

0031

次に、トナー検知センサ41〜44による現像ユニット2A、2B、2C、2D内の残留トナー量を検知する構成について図5を用いて説明する。図5に示されるように、現像ユニット2A、2B、2C、2D内部には、トナー検知センサ41〜44を構成する発光素子47と受光素子48とがそれぞれ取り付けられており、発光素子47から照射した光は現像ユニット2A、2B、2C、2D内部を通り、受光素子48が受け取る構成になっている。この構成により、光路上にトナーがない場合は光が透過し、光路上にトナーがある場合は光が遮断されるため、トナーのあり/なしが判別可能となる。また、現像ユニット2A、2B、2C、2D内のトナーは劣化したトナーと、新しいトナーの濃度を均一にする目的から常時撹拌されているため、図6(a)、(b)に示されるように、現像ユニット2A、2B、2C、2D内のトナー量が多いとき、また少ないときには、受光素子48からそれぞれ50A、50Bのような波形が得られる。したがって、トナーが新しいものか古いものか、磁気を帯びるものか、帯びないものかなどの種類にかかわらず、トナーの有無を検知することができる。この出力値に対して閾値51を設定し、CPU25は(測定部)、トナーなし検知回数とトナーあり検知回数の割合からトナー量の満杯/空を判定する。

0032

また、トナー量が満杯であるか空であるかを判定するタイミングは、算出されたトナー消費量を累積し、その値からタイミングを決定する。タイミングごとに検知結果が空であればトナー消費量の累積値分、トナー容器22A、22B、22C、22Dからトナーが補給され、満杯が検知されればトナー消費量の累積値がクリアされ、トナー容器22A、22B、22C、22Dからの補給は行われない。

0033

図7は、現像ユニット2A〜2D内部のトナー量を満杯と検知する際のトナー消費量について示したものである。図6で説明したトナー量の検知方法では、現像ユニット2A〜2D内部のトナー量が満杯になったとき、受光素子48は図7(a)に示すような波形50Cを出力する。すなわち、受光素子48から常時「トナーあり」が読み取れる場合を満杯として検知できる。しかし、発光素子47、又は受光素子48に故障や接続不良、光路などの異常が生じ、受光素子の電圧値が「トナーあり」側に貼り付き、図7(b)に示すような波形50Dが出力された場合にも常時「トナーあり」を読み取れることになり、本当に現像ユニット2A〜2D内部のトナー量が満杯で正常に満杯を検知しているのか、検知素子に異常があり満杯を誤検知しているのか判別できない。

0034

そこで、トナー量検知時の累積トナー消費量を判別基準に用いる。図8は、補給実施後から次の補給実施までのトナー消費量の累積値の推移を示す図である。図8に示されるように、補給実施間のトナー消費量は、現像ユニット2A〜2Dへのトナーを補給してからどの程度トナーが減ったかを示しているため、トナー量検知において補給実施間のトナー消費量の累積値を参照することで満杯を検知する可能性があるのか、満杯を検知する可能性がないのかを予測することができる。したがって、CPU25(異常判定部)は、補給実施間の累積トナー消費量をCs、補給実施間のトナー消費量閾値をCs_th(第1閾値)として、トナー量検知において受光素子48が常時「トナーあり」を示した場合に以下の判別を行う。

0035

Cs ≦ Cs_th の場合 →トナー量満杯検知(正常)
Cs > Cs_th の場合 → トナー量満杯誤検知(異常)

0036

すなわち、累積トナー消費量が、予め定めた閾値よりも高くなる場合は、正常にトナーが満杯となっている場合Csの値はリセットされて閾値を越えることがないことから、累積トナー消費量がリセットされることなく増加されている場合は、トナー量が減少しているにもかかわらず、トナーが満杯であると誤検知していることが予測される。この判定を行うことにより、トナー量の満杯検知と満杯誤検知を判別し、正常と判別した場合、装置は動作を継続し、異常と判別した場合、装置はトナー検知センサ41〜44の異常をユーザに通知し、装置を強制停止させる。なお、トナー容器交換から交換までの累積トナー消費量Csを累積するために必要なトナー消費量は、図3で説明した方法から算出される。また、トナー消費量閾値Cs_thは、例えば、現像ユニット2A〜2Dの収容可能なトナーの最大量に基づいて設定されている。

0037

さらに、トナー量満杯を検知した場合、トナー容器22A〜22Dの補給機構のばらつきなどの理由から、現像ユニット2A〜2Dへの補給量が設定量よりも大きくなっている可能性があり、現像ユニット2A〜2Dに対する補給しすぎによるトナー溢れの可能性がある。そこで、トナー量満杯を検知した場合に、CPU25は、以下の補給量算出に用いる補給量補正係数αの値を、次回補給量が小さくなるように変更し、RAM27に記憶する。

0038

トナー補給量)=(補給実施間の累積トナー消費量)×α

0039

具体的には、補給量補正係数αの値を1より小さい値に補正することで、トナー消費量に大きくなる方の誤差が生じていた場合にも、補給動作に影響が出ないように調整することが可能となる。あるいは、このときにトナー消費量の予測値を小さくする補正を行い、トナー消費量の精度を向上させることも可能である。

0040

図9は、現像ユニット2A〜2D内部のトナー量を空と検知する際のトナー消費量について示したものである。図9(a)、(b)に示されるように、現像ユニット2A内部のトナー量が空になったとき、受光素子48は図9(a)に示すような波形50Eを出力する。すなわち、受光素子48から所定の期間の間、常時「トナーなし」が読み取れる場合を空として検知できる。

0041

しかし、発光素子47や受光素子48に故障や接続不良、光路などの異常が生じ、受光素子48の電圧値が「トナーなし」側に貼り付き、図9(b)に示すような波形50Fが出力された場合にも常時「トナーなし」を読み取れることになり、本当に現像ユニット2A〜2D内部のトナー量が空で正常に空を検知しているのか、トナー検知センサ〜44に異常があり空を誤検知しているのかを判別できない。

0042

ここで、検知素子が正常である場合、常時「トナーなし」側に電圧値が張り付いて異常である場合のそれぞれの場合で現像ユニット2A〜2D内部を常時「トナーなし」として検知したときに起こり得る現像ユニット2A〜2Dとトナー容器22A〜22Dの実際のトナー量の組み合わせを図10の表に示す。図10に示されるように、組み合わせは状態52aから状態57aの計6通り存在し、状態52a〜57aに応じて装置において実行される動作も異なっている。

0043

状態52aの場合、現像ユニット2A〜2Dにトナーがなく、トナー容器22A〜22Dにはトナーがある状態であり、単純にトナーの補給が追い付いていないだけなので、動作としては継続してトナーを補給する処理が実行される。状態53a、55a、57aの場合、トナー容器22A〜22Dの残量がないため、トナー検知センサ41〜44が正常であっても異常であってもトナー容器22A〜22Dの交換が必要であることをユーザに通知して、装置の動作を強制停止する処理が実行される。

0044

一方、状態54a、56aの場合、そのまま装置の動作を継続し、トナーの補給を行い続けると現像ユニット2A〜2Dからトナーが溢れてしまうため、トナー検知センサ41〜44の異常をユーザに通知して、装置を強制停止させる。ただし、状態52aと状態54a、56aはトナー容器22A〜22Dがともに、トナーありの状態として認識されており、トナー検知センサ41〜44からの電圧も「トナーなし」の状態であるため、互いに区別することができない。そこで、現像ユニット2A〜2Dのトナー量が空である旨がトナー検知センサ41〜44によって検知されており、トナー容器22A〜22Dにトナーが残っている場合には、強制的にトナーを補給する制御を入れることにする。

0045

この処理を行うことにより、実際のトナー量の状態は、状態52aから状態52bに、状態54aから状態54bに、状態56aは状態56bにそれぞれ遷移する。このとき、状態52bは現像ユニット2A〜2Dにトナーが補給されている、かつトナー検知センサ41〜44が正常であるため、現像ユニット2A〜2Dにおけるトナー量の検知結果は空ではなくなる。一方、状態54b、及び56bは、トナーが現像ユニット2A〜2Dに供給されているにもかかわらず、トナー検知センサ41〜44からの検知結果は「トナーなし」を示すこととなるため、強制的にトナーを補給した後であっても、検知センサ41〜44による検知結果が「トナーなし」となる場合は、トナー量検知におけるトナー量が空であることを誤検知している旨判別することができる。

0046

また、トナー容器22A〜22Dにおけるトナー残量の有無は、トナーの累積トナー消費量から判別できる。図11に、新品のトナー容器を交換してから次のトナー容器を交換するまでのトナー消費量の累積値とトナー容器の寿命の関係を示す。図11に示されるように、このトナー容器交換から交換までの累積トナー消費量は、トナー容器22A〜22Dから現像ユニット2A〜2Dに補給されたトナーの量を示すため、トナー容器交換から交換までの累積トナー消費量をCt、トナーニアエンド消費量閾値をCt_th(第2閾値)とすると、次の式によりトナー容器22A〜22Dの残量のあり/なしを判別することができる。
Ct > Ct_th の場合 → トナー容器の残量なし
Ct ≦ Ct_th の場合 → トナー容器の残量あり

0047

ここで、トナー容器22A〜22D交換までの累積トナー消費量Ctを累積するために必要なトナー消費量は、図3で説明した方法から算出することができる。さらに、上述したトナーの強制補給動作により現像ユニット2A〜2D内におけるトナー量が空から復旧した場合、状態52bであると確定できる。状態52bは、トナー容器22A〜22Dにトナーが残っているのに現像ユニット2A〜2Dにトナーが補給できていなかった状態であるので、現像ユニット2A〜2Dに対する補給動作が想定よりも遅れていたことが認識できる。そこで、CPU25は、以下の補給量算出に用いる補給量補正係数αの値を変更してRAM27に記憶し、次回の補給動作から補給量を大きくする処理を実行する。

0048

(トナー補給量)=(補給実施間のトナー消費量)×α

0049

具体的には、CPU25は、補給量補正係数αの値を1より大きい値に補正する。これにより補給動作における補給量制御の精度を高めることができる。また、状態52bの発生原因は、トナー消費量の予測値が想定よりも小さかったとも解釈できる。上記補給量の補正の代わりに、トナー消費量の予測値を大きくするように補正を行うことで、トナー消費量の予測精度を高めることも可能である。

0050

次に、以上に示したトナー量検知の際の満杯検知、及び満杯誤検知を判定する処理の流れを、図12を用いて説明する。本制御フローはトナー容器22A、22B、22C、22Dごとに実施される。図12に示されるように、まずCPU25は、発光素子47を点灯させ、受光素子48からの出力値のサンプリングを行うことで、現像ユニット2A〜2Dのトナー量検知処理を実行する(ステップS101)。次いで、CPU25は、受光素子48からサンプリングした出力値が全て「トナーあり」であったか否かを判定する(ステップS102)。「トナーあり」でないと判定された場合(ステップS102:No)、そのまま処理を終了する。一方、「トナーあり」であると判定された場合(ステップS102:Yes)、CPU25は、NVRAM31、32、33、34に記録されている補給実施間の累積したトナー消費量Csを取得する(ステップS103)。次いで、CPU25は、NVRAM31、32、33、34に記録されている補給実施間のトナー消費量閾値Cs_thを取得する(ステップS104)。

0051

次いで、CPU25は、累積トナー消費量Csと、トナー消費量閾値Cs_thとを比較し、Cs≦Cs_thであるか否かを判定する(ステップS105)。Cs≦Cs_thであると判定された場合(ステップS105:Yes)、CPU25は、トナー量検知結果を「満杯検知」と確定する(ステップS106)。そして、CPU25は、補給量が多い場合には、次回補給量を少なめに補正するために、補給量補正係数αを小さく設定して、RAM27に記憶する(ステップS107)。

0052

一方、Cs>Cs_thであると判定された場合(ステップS105:No)、CPU25は、トナー量検知結果を「満杯誤検知」と確定し、トナー検知センサ41〜44の異常を認識し(ステップS108)、画像形成装置1を強制停止する(ステップS109)。また、CPU25は、エラーを表示し、ユーザにサービスマンへの修理依頼を促す(ステップS110)。

0053

続いて、図13を用いて、トナー量検知時の空検知、及び空誤検知の処理に係る流れを説明する。本制御フローは、トナー容器22A、22B、22C、22D毎に実施される。まず、CPU25は、発光素子47を点灯させ、受光素子48からの出力値のサンプリングを行うことで、現像ユニット2A〜2Dのトナー量検知処理を実行する(ステップS201)。次いで、CPU25は、受光素子48からサンプリングした出力値が全て「トナーなし」であったか否かを判定する(ステップS202)。「トナーなし」でないと判定された場合(ステップS202:No)、そのまま処理を終了する。一方、「トナーなし」であると判定された場合(ステップS202:Yes)、CPU25は、トナーの補給を強制実行し、現像ユニット2A〜2Dが補給遅延によるトナー切れとなっている状態から復帰させる(ステップS203)。このとき、補給量には補給実施間のトナー消費量からトナー溢れにならない値を設定する。

0054

次いで、CPU25は、再度、発光素子47を点灯させ、受光素子48からの出力値のサンプリングを行うことで、現像ユニット2A〜2Dのトナー量検知処理を実行する(ステップS204)。次いで、CPU25は、受光素子48からサンプリングした出力値が全て「トナーなし」であったか否かを判定する(ステップS205)。「トナーなし」でないと判定された場合(ステップS205:No)、トナーが補給されていることが検知センサ41〜44によって正常に検知されていることから、トナーの補給の遅延であると認識されるため、CPU25は、次回補給量を多めに補正するために、補給量補正係数αを大きく設定しRAM27に記憶する(ステップS215)。

0055

一方、全て「トナーなし」であると判定された場合(ステップS205:Yes)、CPU25は、NVRAM31、32、33、34に記録されている累積トナー消費量Ctを取得する(ステップS206)。また、CPU25は、NVRAM31、32、33、34に記録されているニアエンド累積トナー消費量Ct_thを取得する(ステップS207)。そして、CPU25は、累積トナー消費量Ctとトナーニアエンド累積トナー消費量Ct_thを比較し、Ct≧Ct_thであるか否かを判定する(ステップS208)。

0056

Ct≧Ct_thであると判定された場合(ステップS208:Yes)、CPU25は、トナー量検知結果を「空検知」と確定し、トナーがトナー容器22A〜22Dのトナーがなくなっている旨を認識する(ステップS209)。そして、CPU25は、画像形成装置1を強制停止するとともに(ステップS210)、トナーエンドを表示し、ユーザにトナー容器22A〜22dの交換を促す(ステップS211)。

0057

一方、Ct≧Ct_thでないと判定された場合(ステップS208:No)、CPU25は、トナー量検知結果を「空誤検知」と確定し、トナー検知センサ41〜44に異常が発生していることを認識する(ステップS212)。そして、CPU25は、画像形成装置1を強制停止するとともに(ステップS213)、エラーを表示し、ユーザにサービスマンへの修理依頼を促す(ステップS214)。

0058

以上に示した実施形態の画像形成装置1にあっては、現像ユニット2A〜2D内のトナーが満杯であるか、又はトナー容器22A〜22Dのトナーが空であるかを、画像データから算出したトナー消費量に基づいて判断することで、現像ユニット2A〜2Dが、検知センサ41〜44の故障などにより誤って満杯や空であると検知されてしまうことを防ぐことができるようになる。

0059

なお、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置を、コピー機能プリンタ機能スキャナ機能及びファクシミリ機能のうち少なくとも2つの機能を有する複合機に適用した例を挙げて説明するが、複写機プリンタスキャナ装置ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

0060

1画像形成装置
2A現像ユニット
2B 現像ユニット
2C 現像ユニット
2D 現像ユニット
3 2次転写駆動ローラ
4転写ベルトテンションローラ
5A感光体
6A帯電器
7露光部
8A現像器
9Aクリーナーブレード
10Aレーザ光
11A 1次転写ローラ
12転写ベルト
13 2次転写ローラ
14給紙トレイ
15 用紙
16給紙ローラ
17レジストローラ
18定着器
19排紙ローラ
20両面ローラ
21排紙センサ
22Aトナー容器
23廃トナーボックス
24 外部I/F
25 CPU
26 ROM
27 RAM
28操作パネルI/F
29 操作パネル
30システムバス
31、32、33、34 NVRAM
35 I/O
36トナー供給モータ
37、38、39、40トナー供給クラッチ
41、42、43、44検知センサ
45画像処理IC
46コントローラ
47発光素子
48受光素子
100LEDA制御部
101速度変換回路
102ラインメモリ
103画像領域制御回路
104パターン制御回路
105スキュー補正回路
106 ラインメモリ
107階調制御回路
108 LEDA制御回路
Cs累積トナー消費量
Cs_thトナー消費量閾値
Ct 累積トナー消費量
Ct_thトナーニアエンド累積トナー消費量

先行技術

0061

特開2007−233091号公報

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