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発明の名称 トナー補給装置及び電子写真画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−24513
公開日 平成11年(1999)1月29日
出願番号 特願平9−187382
出願日 平成9年(1997)6月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】新井 一郎
発明者 後藤 達也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 トナーを攪拌搬送するための攪拌搬送手段を有しトナーを収納したトナーカートリッジと、前記攪拌搬送手段を駆動するための駆動手段と、トナーカートリッジから送られるトナーを収容し現像手段にトナーを供給するためのトナー収容部と、前記トナー収容部のトナー残量を検知するための検知手段と、を有し、トナーカートリッジ内のトナー量に応じて前記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間を可変としたことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項2】 上記トナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間に対してトナーカートリッジの駆動手段の動作時間とトナーカートリッジからトナー収容部へのトナーの排出量との関係から求められるルックアップテーブルと、トナーカートリッジが新しく挿入されたことを検知する検知手段と、トナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間をカウントするカウント手段と、これらの情報を元にトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
【請求項3】 前記ルックアップテーブルはトナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間に対してトナーカートリッジの動作時間をトナーカートリッジからトナー収容部への排出量がほぼ一定となるように定められていることを特徴とする請求項2に記載のトナー補給装置。
【請求項4】 トナーカートリッジの駆動手段の駆動時間は前回サブホッパーを充填するために駆動した時間よりも前回の次の今回サブホッパーを充填するために駆動する時間が長いことを特徴とする請求項1から3の何れか1つに記載のトナー補給装置。
【請求項5】 上記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間に応じて、該トナーカートリッジ内のトナー残量の概略を表示する手段を有することを特徴とする請求項1から3の何れか1つに記載のトナー補給装置。
【請求項6】 前記ルックアップテーブルにはトナーカートリッジ中のトナーの残りが少なくなった状態のトナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間が示されており、前記制御手段はこの積算動作時間と今回トナーカートリッジの駆動手段を駆動するまでのトナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間を比較して、前者の積算動作時間よりも後者の積算動作時間が大きい場合にはトナーカートリッジ内のトナー残量が少ないとの表示を行うことを特徴とする請求項4に記載のトナー補給装置。
【請求項7】 前記ルックアップテーブルは制御手段中の記憶素子ROMに設けられていることを特徴とする請求項2から6の何れか1つに記載のトナー補給装置。
【請求項8】 トナーカートリッジの駆動手段が動作を開始する時刻と、上記トナー収容部のトナー残量を検知するための検知手段がトナー有りを再検知する時刻とを計測する計測手段と、これらの情報を元に以後のトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
【請求項9】 前記時刻を計測する計測手段が計測した検知時間の長さに応じてトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を長くすることを特徴とする請求項8に記載のトナー補給装置。
【請求項10】前記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間は段階的に可変に制御されることを特徴とする請求項2または8に記載のトナー補給装置。
【請求項11】 前記トナー収納部は一端側上部からトナーカートリッジよりトナー補給を受けると共に一端側下部から現像手段へトナーを排出する開口を有する横長の容器状であって、上記一端側より横方向に中間部まで仕切りを有し、仕切り上に一端側から他端側へトナーを移動させる部材と、仕切り下に他端側から一端側へトナーを搬送する部材と、を有し、トナーの残量を検知するための検知手段を一端側の仕切りより上に有することを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
【請求項12】 前記トナーカートリッジは横長円筒状の容器と、前記容器の中心にて回転自在に支持された軸と、前記軸に取り付けられた攪拌搬送羽根と、前記軸端に設けられ前記駆動手段と係脱可能な受動側カップリングと、トナー収容部へトナーを排出する開口を有することを特徴とする請求項1から11の何れか1つに記載のトナー補給装置。
【請求項13】 トナーを攪拌搬送するための攪拌搬送手段を有しトナーを収納したトナーカートリッジを着脱可能で記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、a.電子写真感光体ドラムと、b.前記電子写真感光体ドラム上の潜像をトナーを用いて現像するための現像手段と、c.トナーカートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段と、d.前記攪拌搬送手段を駆動するための駆動手段と、トナーカートリッジから送られるトナーを収容し現像手段にトナーを供給するためのトナー収容部と、前記トナー収容部のトナー残量を検知するための検知手段と、を有し、トナーカートリッジ内のトナー量に応じて前記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間を可変としたトナー補給装置と、を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置にトナーを補給するためのトナー補給装置及び電子写真画像形成装置に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】本発明は後述の従来の技術を更に発展させたものである。
【0003】本発明はトナーカートリッジからトナー収容部へ排出する排出時間を可変とすることにより、トナー収容部へ必要な量のトナーが供給されると共に、トナーカートリッジの駆動手段が上記トナー収容部へのトナー供給の間だけ運転するようにすることによりトナーのケーキング、粗粒化を防止され、電力消費が小さく、シール部でのトナーもれ、粗粒の発生が少なく、またトナーカートリッジの駆動手段の長寿命化を計れるトナー補給装置及び電子写真画像形成装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明はトナーを攪拌搬送するための攪拌搬送手段を有しトナーを収納したトナーカートリッジと、前記攪拌搬送手段を駆動するための駆動手段とトナーカートリッジから送られるトナーを収容し現像手段にトナーを供給するためのトナー収容部と、前記トナー収容部のトナー残量を検知するための検知手段と、を有し、トナーカートリッジ内のトナー量に応じて前記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間を可変としたことを特徴とするトナー補給装置である。
【0005】本出願に係る第2の発明は上記トナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間に対してトナーカートリッジの駆動手段の動作時間とトナーカートリッジからトナー収容部へのトナーの排出量との関係から求められるルックアップテーブルと、トナーカートリッジが新しく挿入されたことを検知する検知手段と、トナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間をカウントするカウント手段と、これらの情報を元にトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を制御する制御手段を有することを特徴とする第1の発明に記載のトナー補給装置である。
【0006】本出願に係る第3の発明は前記ルックアップテーブルはトナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間に対してトナーカートリッジの動作時間をトナーカートリッジからトナー収容部への排出量がほぼ一定となるように定められていることを特徴とする第2の発明に記載のトナー補給装置である。
【0007】本出願に係る第4の発明はトナーカートリッジの駆動手段の駆動時間は前回サブホッパーを充填するために駆動した時間よりも前回の次の今回サブホッパーを充填するために駆動する時間が長いことを特徴とする第1から第3の発明の何れか1つに記載のトナー補給装置である。
【0008】本出願に係る第5の発明は上記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間に応じて、該トナーカートリッジ内のトナー残量の概略を表示する手段を有することを特徴とする第1から第3の発明の何れか1つに記載のトナー補給装置である。
【0009】本出願に係る第6の発明は前記ルックアップテーブルにはトナーカートリッジ中のトナーの残りが少なくなった状態のトナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間が示されており、前記制御手段はこの積算動作時間と今回トナーカートリッジの駆動手段を駆動するまでのトナーカートリッジの駆動手段の積算動作時間を比較して、前者の積算動作時間よりも後者の積算動作時間が大きい場合にはトナーカートリッジ内のトナー残量が少ないとの表示を行うことを特徴とする第4の発明に記載のトナー補給装置である。
【0010】本出願に係る第7の発明は前記ルックアップテーブルは制御手段中の記憶素子ROMに設けられていることを特徴とする第2から第6の発明の何れか1つに記載のトナー補給装置である。
【0011】本出願に係る第8の発明はトナーカートリッジの駆動手段が動作を開始する時刻と、上記トナー収容部のトナー残量を検知するための検知手段がトナー有りを再検知する時刻とを計測する計測手段と、これらの情報を元に以後のトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を制御する制御手段を有することを特徴とする第1の発明に記載のトナー補給装置である。
【0012】本出願に係る第9の発明は前記時刻を計測する計測手段が計測した検知時間の長さに応じてトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を長くすることを特徴とする第8の発明に記載のトナー補給装置である。
【0013】本出願に係る第10の発明は前記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間は段階的に可変に制御されることを特徴とする第2または第8の発明に記載のトナー補給装置である。
【0014】本出願に係る第11の発明は前記トナー収納部は一端側上部からトナーカートリッジよりトナー補給を受けると共に一端側下部から現像手段へトナーを排出する開口を有する横長の容器状であって、上記一端側より横方向に中間部まで仕切りを有し、仕切り上に一端側から他端側へトナーを移動させる部材と、仕切り下に他端側から一端側へトナーを搬送する部材と、を有し、トナーの残量を検知するための検知手段を一端側の仕切りより上に有することを特徴とする第1の発明に記載のトナー補給装置である。
【0015】本出願に係る第12の発明は前記トナーカートリッジは横長円筒状の容器と、前記容器の中心にて回転自在に支持された軸と、前記軸に取り付けられた攪拌搬送羽根と、前記軸端に設けられ前記駆動手段と係脱可能な受動側カップリングと、トナー収容部へトナーを排出する開口を有することを特徴とする第1から第11の発明の何れか1つに記載のトナー補給装置である。
【0016】本出願に係る第13の発明はトナーを攪拌搬送するための攪拌搬送手段を有しトナーを収納したトナーカートリッジを着脱可能で記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置おいて、a.電子写真感光体ドラムと、b.前記電子写真感光体ドラム上の潜像をトナーを用いて現像するための現像手段と、c.トナーカートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段と、d.前記攪拌搬送手段を駆動するための駆動手段と、トナーカートリッジから送られるトナーを収容し現像手段にトナーを供給するためのトナー収容部と、前記トナー収容部のトナー残量を検知するための検知手段と、を有し、トナーカートリッジ内のトナー量に応じて前記トナーカートリッジの駆動手段の動作時間を可変としたトナー補給装置と、を有することを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【0017】
【従来の技術】従来、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置には現像剤として微粉末のトナーが使用されている。そして、画像形成装置本体の現像剤が消費された場合には、トナー補給容器(トナーカートリッジ)を用いて画像形成装置へトナーを補給することが行われている。
【0018】トナーは極めて微細な粉末であるため、トナー補給作業時にトナーが飛散してオペレータや周囲を汚すという問題があった。このため、トナーカートリッジを画像形成装置本体の内部に据え置いて、小さな開口部から少量ずつトナーを排出する方式が提案、実用されている。このような方式にあってはトナーは重力等の作用で自然に排出させるのは困難であり、何らかのトナー攪拌搬送手段が必要となる。
【0019】特公平7−113796に開示されているトナーカートリッジは全体形状が横置きの略円筒形容器であり、その一端部の円筒面には比較的小さなトナー排出用の開口が設けられている。またこの容器内部には螺旋状のトナー攪拌搬送部材が設けられ、容器の端部壁面を貫通して容器外部より駆動を受けるようになっている。また攪拌部材の駆動側と反対側は自由端となっている。
【0020】一般に、このようなトナーカートリッジの下方には、トナー収容部としてサブホッパーが設けられ、ここからさらに現像ユニットへとトナーが供給される。サブホッパーへのトナー供給はトナーカートリッジ内のトナー攪拌搬送部材を回転駆動することによって行なわれるが、その駆動タイミングとしては、画像形成動作と常に同期して連続的に駆動されたりあるいはまた間欠的であっても、あらかじめ定められたある一定時間を繰り返し駆動するものであり、トナーカートリッジ内のトナー量の多少にかかわらず同一条件で駆動されるようになっていた。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【0022】(実施の形態1)図13は本発明のトナー補給装置を有する電子写真画像形成装置の縦断面図である。
【0023】原稿101は原稿台ガラス102の上に置かれ光学部103の複数のミラーとレンズにより感光体ドラム104上に原稿の情報が結像するように配置される。給紙カセット105〜108に積載された用紙Pのうち、不図示の操作部から使用者が入力した情報もしくは原稿101の紙サイズから最適な給紙カセット105〜108を用紙サイズ情報から選択する。そして給紙、分離装置105A〜108Aの何れか1つにより搬送された1枚の用紙Pを搬送部109を経由してレジストローラ110まで搬送し、前記感光体ドラム104の回転と光学部103のスキャンのタイミングとを同期させて用紙Pを搬送する。転写、分離帯電器111,112で感光体ドラム104上のトナー像を転写された用紙Pは搬送部113により、搬送されて定着部114に到り、定着部114で熱と圧力により、用紙P上のトナーを定着させたあと1)片面コピーの場合、排紙反転部115を通過し排紙ローラ116により排紙トレー117へと排出される。
2)多重コピーの場合、排紙反転部115のフラッパー118の制御により、用紙Pは再給紙搬送路119,120を搬送され、レジストローラ110まで達し、前記と同様に画像形成、搬送、定着部を通り、今度は排紙トレー117上に排出される。
3)両面コピーの場合、排紙反転部115を通り、一度、排紙ローラ116により用紙Pの一部を機外へ排出し、用紙Pの終端がフラッパー118を通過し、排紙ローラ116に挟持させているタイミングに前記フラッパー118を制御し前記排紙ローラ116を逆回転させ用紙Pを再度機内へ搬送し再給紙搬送部119,120を搬送され、レジストローラ110まで搬送し、前記と同様に画像形成、搬送、定着部を通り今度は排紙トレー117上に排出される。
【0024】上記構成の電子写真画像形成装置において、感光体ドラム104の回りには現像装置201とクリーニング器202、一次帯電器203等の装置が配置されている。現像装置201は原稿101の情報を光学部103により感光体ドラム104に静電潜像として結像した情報を顕在化するためにトナーを前記感光体ドラム104上に吸着させるのにトナーを供給しており、前記現像装置201にトナーを補給するためのトナーカートリッジ2が装置本体14に着脱可能に設けられている。
【0025】上記において、現像装置201は感光体ドラム104と微小隙間(約300μm)をおいて現像ローラ201aを有し、現像に際しては、現像ブレード201bによってトナーに摩擦帯電電荷を与えると共に現像ローラ201aに薄層のトナー層を形成し、感光体ドラム104との間に現像バイアスを加えることにより感光体ドラム104上に潜像を現像する。
【0026】現像によって減少するトナーはトナー補給装置100から補給される。トナー補給装置100内のトナーがなくなると、図14、図15に示すように装置本体124の前面上部角に設けた開口部122下縁に枢着してある開閉部材121を開けるとトナーカートリッジ2を取り外し可能に装着する装着手段であるホルダー31が見える。このホルダー31に円筒形のトナーカートリッジ2を挿入するとホルダー31の長手方向に設けたガイド手段に導かれてトナーカートリッジ2は挿入され、図1に示すように軸13に固定した受動側カップリング15aが装置本体124に設けたカップリング15と係合するようになっている。そして上記開閉部材121を閉めると電源スイッチが入り画像形成装置は駆動可能となる。
【0027】図1は本発明に係るトナー補給装置100の構成を示す断面図である。
【0028】トナーカートリッジ(図面中にはトナーCRGと記す)2は、円筒状の密閉容器11の内側に容器11中心において容器ふた11a及び軸受11bに回転自在に支持される軸13にトナーの攪拌搬送羽根12が固定され、容器11にトナーが所定量充填されている。攪拌搬送羽根12はくし歯状に裁断したマイラーシートを軸13に接着したものであり、軸13の図中右端に固定された受動側カップリング15aはカップリング15の爪に係脱可能に係合している。このトナーカートリッジ2は横置きで用いられる。カップリング15はギア16と連結され駆動源となるモータ1のモータ軸に固定したギア1aがギア16と噛み合い、モータ1から駆動が伝達されるように構成されている。カップリング15、ギア16、ギア1a,モータ1は装置本体124側に設けられている。
【0029】容器11の左端は把手11dと一体のふた11cが嵌入固定されている。なお、軸13と容器11の間には図示しないシール部材が設けられ容器11中のトナーがもれ出ないようにしてある。
【0030】トナーカートリッジ2は、装置本体124のホルダー31に対して脱着可能に構成され、トナーカートリッジ2内のトナーが消費されて空になった場合にはユーザーが新しいトナーカートリッジ2と交換する。
【0031】トナーカートリッジ2の下方にはトナーカートリッジ2に平行してトナー収容部としてサブホッパー3が配されている。サブホッパー3には水平方向の攪拌羽根22が回転可能に軸支され、さらにその下方には攪拌羽根22に平行して搬送スクリュー23がやはり回転自在に軸支されている。攪拌羽根22及び搬送スクリュー23の夫々の軸22a,23aは、ギア列25に連結されており、ギア列25を駆動する図示しない駆動源によって駆動を与えられる。
【0032】トナーカートリッジ2の一端部付近下部には下向きの開口14が設けられており、攪拌搬送羽根12が回転することによってトナーカートリッジ2内のトナーは徐々に移動し開口14より排出される。ホルダー31とサブホッパー3にも開口26が開口14に対向して設けられており(サブホッパー3の開口は図を省略してある)、開口14より排出されたトナーは重力により落下してサブホッパー3に収容されるようになる。サブホッパー3は搬送スクリュー23の上方が仕切り28により空間的に仕切られており落下したトナーが直接スクリュー23へ到達することはなく必ず攪拌羽根22によって攪拌されるように構成されている。攪拌羽根22は回転により若干の搬送作用を生じるようなワイヤー状のらせんが設けてあって、トナーは攪拌されつつも徐々に図中右方向へ仕切り28上を移動するようになる。仕切り28の最右端部まで移動すると、トナーは搬送スクリュー23によって今度は図中左方向へ仕切り28の下を搬送される。搬送スクリュー23の左端部近傍には開口27が設けられており、ここから現像装置201に設けたトナーホッパー201cへとトナーが供給される。
【0033】サブホッパー3の端壁21には残量センサ24が設けられサブホッパー3内のトナーの有無を検知する。残量センサ24は例えばピエゾ式センサでありセンサ面近傍のトナーの有無によって出力電圧が変動することを利用してトナー粉面の高さを検出するものである。
【0034】また図2に示すようにトナーカートリッジ2の挿入方向奥側端部にはフラッグ17が設けられ、ホルダー31側にはフォトセンサ32が設けられている。トナーカートリッジ2がホルダー31に装填された状態ではフォトセン32はフラッグ17にしゃ光され、逆に装填されない状態ではしゃ光されない。これによってトナーカートリッジ2が装填されているか否かを検知することができる。
【0035】このようなトナー補給装置においてトナーカートリッジ2から開口14,26を通じてサブホッパー3へのトナー排出量の様子は図3に示したようになる。図3は横軸に新品のトナーカートリッジ2を最初に駆動してトナー排出を開始してから積算動作時間T(sec)をとり、縦軸に、各積算動作時間Tにおける単位時間当たりのトナー排出量V(g/sec)をとってその関係を表わしたものである。図3からわかるように、積算動作時間Tが少ないとき例えばT1 のときには、トナーカートリッジ2の中にはトナーが多量に入っており、このとき単位時間当りのトナー排出量V1 は非常に多い。すなわち、トナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を比較的短時間駆動して回転させるだけで所定量のトナーを排出させることができる。一方、積算動作時間Tが多い例えばT2 のときにはトナーカートリッジ2の中には少量のトナーしか残っておらずこのときの単位時間当りのトナー排出量V2 は非常に少ない。すなわち、トナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を比較的長時間駆動して回転させなければサブホッパー3を充填するための所定量のトナーを排出させることができない。
【0036】本発明においては、図4に示すようにトナーカートリッジ2の有無を検知するフォトセンサ32及びサブホッパー3内のトナー残量を検知する残量センサ24及びトナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を駆動するモータ1の積算動作時間Tをカウントするカウンタ35からの情報をもとに中央演算装置CPU36内で演算処理を行ないその時点で最適な動作時間を決定する。
【0037】記憶素子ROM37には図5に示すような横軸にモータ1の積算動作時間Tをとり、縦軸に残量センサ24がトナー無を検知してからモータ1が駆動してサブホッパー3へトナーが充填されるまでの動作時間tをとったルックアップテーブル38が記憶されている。図5より明らかなようにサブホッパー3へトナーを充填されるためのモータ1の動作時間は次第に増大する。即ち、積算動作時間Tの増加につれてT−t曲線の微分値は次第に増大する曲線である。従って、トナー供給のために動作するモータ1の動作時間ti(ただしiは順序数)は前回のモータ1の動作時間ti-1よりも今回のモータ1の動作時間tiが大きくなるということが継起するものである。ルックアップテーブル38によれば積算動作時間Tが少ないとき例えばT1 のときはトナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を駆動する動作時間t1 は短かい時間に設定され積算動作時間Tが多いとき例えばT2 のときはトナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を駆動する動作時間t2 は長い時間に設定される。
【0038】又上述より明らかなように、トナーカートリッジ2内のトナー残量はモータ1の積算動作時間Tまたは動作時間tに従って減少していくのでCPU36はこれら時間Tまたはtに基づいてトナー残量を演算し、トナーカートリッジ内トナー残量表示器39に表示する(図4参照)。この値は間接にトナー残量を演算するものであるから概略の値である。
【0039】次に具体的な制御フローについて図6を用いて説明する。
【0040】ステップS1で図示しない画像形成装置本体の電源が最初にONされると、まずステップS2でフォトセンサ32がトナーカートリッジ(トナーCRG)2が装填されているか否かを検知する。トナーカートリッジ2が検知されない場合には図示しない表示手段を用いてトナーカートリッジ2の挿入をうながす表示がユーザーに対して示されステップS2−1でトナーカートリッジ2が挿入されるかあるいはまたはじめからトナーカートリッジ2か装填されている場合にはその存在がフォトセンサ32によって検知され次のステップS3に進む。
【0041】ステップS3で新品のトナーカートリッジ2(トナーがフル充填されているトナーカートリッジ2)に対して攪拌搬送羽根12を駆動するモータ1の積算動作時間Tをカウントするカウンタ35の値がリセットされ積算動作時間T=0が入力される。
【0042】次にステップ4でサブホッパー3内のトナー残量を検知する残量センサ24がトナーの有無を検知し、トナー粉面高さがトナーカートリッジ2からトナーを供給する必要のある高さまで低下しているか否かを判断する。トナー残量が充分であると判断された場合にはステップS4−1へ進み画像形成装置によって通常のプリント動作が実施されプリント動作完了後再びトナー残量を検知するルーチンに回帰する。この間に画像形成装置の本体電源のOFF/ONが行なわれた場合にもやはり同様にトナー残量を検知するルーチンに回帰する。
【0043】通常のプリント動作が数回実施されると、その間にサブホッパー3内のトナーは消費され、残量センサ24がトナー無を検知し、サブホッパー3内のトナーが不足していると判断される。するとステップS5へ進みトナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を駆動するモータ1かONとなりトナーカートリッジ2からサブホッパー3へのトナー供給が開始される。
【0044】同時にステップS6でモータ1を駆動している間の総時間数をカウンタ35がカウントしステップS7で積算動作時間Tを算出する。さらにCPU36はルックアップテーブル38を参照して、積算動作時間Tに対応するサブホッパー3にトナーが充填される最適の動作時間tを求める。
【0045】モータ1はONされた時刻から起算して上記動作時間tだけ動作した後にステップS8でOFFされてトナー供給動作が完了する。またこの間にカウンタ35にはT+tの値が入力され次回のトナー供給動作に備えられる。
【0046】トナー供給動作が完了すると再び残量センサ24がトナーの有無を検知する。ステップS9でトナー無ではないと検知されれば、ステップS4−1へ戻り通常のプリント動作に復帰する。しかしながらトナー無であると検知されればトナー供給動作を実施したにもかかわらず実際にはトナーが供給されなかったとして、トナーカートリッジ内のトナーがすでに全て排出され空になったと判断しステップ10でトナーカートリッジ内トナー残量表示器39を用いてトナーカートリッジを新しいものに交換するよう促す表示がユーザーに対して示されている。ステップS2−1で新しいトナーカートリッジ2が装填されると再びステップS2でフォトセンサ32によって存在を検知されるとともにステップS3でカウンタ35の値がリセットされ積算動作時間T=0が入力され前述したのと同様の動作を練り返すようになる。
【0047】上述したように、モータ1の積算動作時間Tに対応した最適の動作時間tだけ、トナー供給動作を実施することにより、本発明の目的は達成させられる。
【0048】さらに本発明においては図7に示すようにカウンタ35がカウントしたモータ1の積算動作時間Tが、所定の時間T3 よりも小さいか否かをステップS6−1で判定する。時間T3 は図5に示したルックアップテーブル38においてトナー供給動作のためのモータ1の動作時間をt3 だけ必要とするような積算動作時間T3 であって、このときのトナーカートリッジ2内のトナー残量はかなり少なくなってきており、トナーの排出量も低下して動作時間t3として長い時間を要するようになっている。ここでT≦T3 である場合には図6で示したフローと同様にそのままステップ7へ進みモータ動作時間tの算出を実施する。
【0049】一方、T≦T3 でない場合即ちT>T3 の場合にはトナーカートリッジ2内のトナー残量が少なくなり空に近くなってきた状態であると判断しステップS6−2でトナーカートリッジ内トナー残量表示器39を用いてトナーカートリッジ2内のトナー残量が少なくなっている旨をユーザーに対して示し、新しいトナーカートリッジ2の準備を促すようにする。
【0050】これによりユーザーはトナーカートリッジ2が完全に空になる以前にトナー残量が少ないことを認知でき事前に新しいトナーカートリッジ2への交換準備を行なうことが可能となる。
【0051】次に他の実施の形態に関する具体的な制御フローについて図9を用いて説明する。
【0052】ステップR1で画像形成装置本体124の電源がONされるとステップR2で残量センサ24がトナーの有無を検知し、トナー粉面の高さがトナーカートリッジ2からトナーを供給する必要のある高さまで低下しているか否かを判断する。トナー残量が充分であると判断された場合にはステップR2−2へ進み画像形成装置によって通常のプリント動作が実施され、プリント動作終了後再びトナー残量を検知するルーチンに回帰する。
【0053】通常のプリント動作が数回実施されるとその間にサブホッパー3内のトナーは消費され、残量センサ24がトナー無を検知し、サブホッパー3内のトナーが不足していると判断される。するとステップR3でトナーカートリッジ2の攪拌搬送羽根12を駆動するモータ1がONとなりトナーカートリッジ2からサブホッパー3へのトナー供給が開始される。
【0054】この直後からステップR4で残量センサ24はトナーの有無の検知を続行する。トナーが供給されることによりいずれ残量センサ24はトナー有を検知するようになる。この過程でステップR5でCPU36は図8に示すようにモータ1がONされた時刻から起算して残量センサ24がトナー有を検知した時刻までに要した時間ts を算出する。
【0055】図10は、このときのサブホッパー3内のトナーの粉面高さの様子を示したものである。粉面41は残量センサ24がトナー無を検知したときの粉面高さを表わしている。ここからモータ1がONとなってトナーが供給され、L1 だけの容量のトナーが供給されたところで粉面高さは粉面42となり残量センサ24はトナー有を検知する。
【0056】トナーカートリッジ2内にトナーが多量に入っているときには単位時間あたりのトナー排出量は多いので短かい時間ts で容量L1 のトナーが供給され、逆にトナーカートリッジ2内にトナーが少ししか入っていないときには単位時間あたりのトナー排出量は少ないので長い時間ts をかけて容量L1 のトナーが供給されることになる。
【0057】また粉面43はトナーの供給が完了したときに想定される粉面高さであり粉面42からさらに容量L2 だけトナーが供給された状態である。ここでL2 =a×L1 (a定数)であるとすれば容量L2 を供給するために要する時間tT はほぼtT =a×ts と計算される。CPU36は時間tT を算出し、モータ1の動作時間として時間ts +tT だけモータ1を動作させた後にモータ1をOFFさせる制御を行なう。ここでトナー供給動作は完了し通常のプリント動作へ復帰する。
【0058】図11に示すようにモータ1がONしてから残量センサ24がトナー有を検知するまでの時間ts と、この時間ts 後に容量L2 のトナーをトナーカートリッジ2からトナーホッパー3へ送り出すためのモータ1の運転時間Tt は前述のようにtT =a×ts で直線的に比例する。
【0059】従ってモータ1がONしてから残量センサ24がトナー有を検知するまでの時間ts までの時間とした場合におけるモータ1の総運転時間ts +tT の関係は図5、図11を参照して図12に示すようになる。
【0060】このようにしてトナーカートリッジ2からサブホッパー3へのトナー排出量が多い場合には短時間でトナー供給動作を完了し、またトナーカートリッジ2からサブホッパー3へのトナー排出量が少ない場合には長時間かけてトナー供給動作を実施できるようになる。
【0061】さらにステップR6で時間ts が所定の時間tLim よりも大きい場合には、ステップR7でトナーカートリッジ2内のトナー残量が極めて少ないために容量L1 を排出するのにかなりの時間を要しているものとして、表示器39を用いてトナーカートリッジ2内まトナー残量が少なくなっている旨をユーザーに対して示し、新しいトナーカートリッジ2の準備を促すようにする。
【0062】ステップ6でts <tLim の場合はステップ8へ進みモータ1の動作時間ts+tT を算出してモータ1をts +tT 駆動後ステップ9へ進みモータ1を停止しステップR2−2へ戻り通常プリントと動作可能となる。
【0063】またステップR4でトナーカートリッジ2内のトナーが完全に空となった場合には残量センサ24は永久にトナー無を検知する。そこでステップR10でCPU36はモータ1をOFFしてトナー供給動作を完了してステップR11でやはり図示しない表示手段を用いてトナーカートリッジ2が空になった旨をユーザーに対して示し新しいトナーカートリッジへの交換を促すようにする。
【0064】なお、本発明に於いてCPU36により算出されるトナー供給動作時間tは、無段階に変化して設定されるものに限定されるものではなく図16、図17に示すように複数段に区切られて、段階的に変化するものであっても構わない。図16は図5の曲線を基準にして複数段階にトナー供給動作時間tを制御するためのルックアップテーブルである。図17は図12の曲線を基準にし複数段階にサブホッパーへトナーを充填するのに要するモータの総運転時間ts+tTを求めるようにしたものである。
【0065】
【発明の効果】上述のように本願発明によればトナーカートリッジ内のトナー量に応じてトナーカートリッジの駆動手段の動作時間を可変としたことにより、トナー収容部に必要とされるほぼ一定量のトナーを排出できる。また必要だけトナー収容部へトナーを送る間だけトナー駆動手段が駆動されるため、トナーの圧縮によるケーキングが生じない。又、トナーの粗粒化が生じない。トナーカートリッジの駆動手段を駆動するための電力消費量が小さくなる。トナーを圧縮することがないのでトナー補給装置のシール部からのトナーもれ、シール部でのトナー粗粒の発生がなく、トナーカートリッジの駆動手段の運転時間が現象するため、この駆動手段の寿命が長くなる。




 

 


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