JP5645599B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
ホッパーユニットへの現像剤の補給は、ホッパーユニット内の現像剤の残量を検知するトナー検知手段の信号に基づきトナーボトルから補給される。トナー検知手段としては、圧電素子により検知面を振動させるピエゾセンサをホッパーユニットの壁面に設け、前記検知面にトナーが付着することでその振動特性が変化することを利用したものがある。また、ホッパーユニットの壁面に配設したLED(発光素子)とホッパーユニットを介して該LEDと対向する位置に配設したフォトトランジスタ(受光素子)とを有する非接触型のトナー検知手段が知られている。この非接触型のトナー検知手段は、LEDからホッパーユニット内のトナーを透過した可視光線をフォトトランジスタが受光することで、ホッパーユニット内のトナーの透過率からトナーの残量を検知することができる。
しかし、これらのトナー検知手段が故障によりトナー無し状態を出力し続けると、トナーボトルから過剰に現像剤が補給され、ホッパーユニットから現像剤が溢れて画像形成装置内を汚損するという問題があった。
そこで特許文献1では、ピエゾセンサの電源投入直後からトナーの検知が可能になるまでの過渡期間に、前記ピエゾセンサが必ず出力する特有の信号Qを制御部(CPU)が検知することで前記ピエゾセンサが正常であることを検知する構成が開示されている。
そのため、ピエゾセンサの電源オンの度に故障の検知が可能であり、該故障によりホッパーユニットから現像剤が溢れることで画像形成装置内が汚損されることを防止できる。
そこで、本発明は、連続した画像形成中にもトナー検知手段の異常検知が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
図1はタンデム型のフルカラー画像形成装置の概略断面図である。本実施形態の画像形成装置は画像読取部1Rで原稿画像を光学的に読み取り、電気信号にして画像出力部1Pに送信する。
4つの像形成部10a〜10dの各々は像担持体としての感光ドラム11a〜11dを有し、その周りに帯電器12a〜12d、露光装置13a〜13d、現像器14a〜14d、1次転写部35a〜35d、ドラムクリーナ15a〜15dが配設されている。フルカラーの画像形成装置において像形成部10aはブラック、像形成部10bはシアン、像形成部10cはマゼンタ、像形成部10dはイエローのトナー像を形成し、これらを中間転写ベルト31上に順次重ねて転写することでフルカラーのトナー像を形成する。
感光ドラム11a〜11dは、帯電器12a〜12dによりその表面を一様に帯電される。次いで、露光装置13a〜13dが、画像読取部1Rから出力される画像信号に応じて変調したレーザビームa〜dをミラー16a〜16dを介して感光ドラム11a〜11d上に露光すると、感光ドラム11a〜11dはその表面に静電潜像を形成される。
また、駆動ローラ32は不図示の駆動手段としてのパルスモータやブラシレスDCモータによって回転駆動される。
中間転写ベルト31上に担持されたトナー像は中間転写ベルト31の回転運動により、2次転写対向ローラ34が中間転写ベルト31を介して2次転写ローラ36を押圧している2次転写部Teへと搬送される。このとき、給紙カセット21内の記録材Pがピックアップローラ22と搬送ローラ23により給紙ガイド24を通り、レジストローラ25で紙の位置と送り出しのタイミングを調整され、トナー像と接触するように2次転写部Teへと排出される。
中間転写ベルト31上のトナー像と、レジストローラ25から送り出された記録材Pが2次転写部Teに進入すると、不図示の電圧電源により、2次転写ローラ36と2次転写対向ローラ34との間に転写電界が形成される。これにより中間転写ベルト31上のトナー像は記録材Pへと転写される。記録材Pへ転写されずに中間転写ベルト31上に残留したトナー(図2)はベルトクリーナ50により除去される。
その後、トナー像の定着した記録材Pは内排紙ローラ44、外排紙ローラ46により排紙トレイ47に排出される。
図2は、図1の現像器14a〜14dの1つ(現像器14)と、現像器14に配設された補給用のトナーTを蓄積するためのホッパーユニット301と、ホッパーユニット301に装着されたトナー補給容器としてのトナーボトル300の概略断面図である。現像器14内のトナーTが減少すると、トナーボトル300から画像形成に使用される補給用のトナーTが、ホッパーユニット301を介して補給される構成となっている。
ホッパーユニット301はホッパーユニット301内のトナーTの有無を検知するトナー検知手段としてのトナー検知センサ400を有する。トナー検知センサ400の詳細は後述する。ホッパーユニット301は更に、トナー検知センサ400をクリーニングするクリーニング部材302と、現像器14に補給用のトナーTを補給する補給手段としての補給スクリュー303と、を有する。
補給スクリュー303は所定時間回転駆動することによって、任意の量のトナーTをホッパーユニット301から現像器14へと補給することが出来る。また、補給スクリュー303の回転時間を検知するための補給スクリュー回転検知センサ304(図7)が補給スクリュー303近傍に接続されている。
|μnorm−μ|≦t (ただし、μnorm>t) ・・・(式1)
また、トナー量検知手段としてはこの構成に限定されるものではなく、例えば、中間転写ベルト31上に転写した測定用のトナー像に光を照射し、その反射光を光電素子で受光する反射光センサを用いてもよい。この構成とすれば、測定用のトナー像からの反射光量が予め測定しておいた閾値の範囲を外れることで、現像剤中のキャリアに対するトナーの割合(トナー量)が減少していることを検知することができる。
粉体レベルセンサ400は検知ユニット410と、制御部420とを有している。
検知ユニット410は、ホッパーユニット301内のトナーTに接触する検知部材としての検知面401と電極403とで圧電セラミックス402を挟んだ構成となっている。尚、本実施形態の検知ユニット410は固有周波数が6.7kHzのものを用いた。
制御部420は、発振器装置404と、位相検知部405、406と、位相比較部407を有し、検知面401と電極403とに夫々接続されている。
位相検知部405は検知面401の振動状態を示す信号を検知し、位相検知部406は電極403の振動状態を示す信号を検知する。
位相比較部407は、位相検知部405により検知される検知面401の振動状態と、位相検知部406に検知される電極403の振動状態とに基づき、共振点有無信号を計数する。
図4は1周期中の検知ユニット410の振動状態を示すデータである。図4(a)は、ホッパーユニット301の壁面に設けた検知面401にトナーTが付着しておらず、さらに、検知面401にクリーニング部材302が接触していないときの検知ユニット410の振動状態を示す信号である。検知ユニット410がその固有周波数で振動するときに顕著な共振点Aが表れている。図4(b)は、ホッパーユニット301の壁面に設けた検知面401にトナーTが付着している、又は、検知面401にクリーニング部材302が接触しているときの検知ユニット410の振動状態を示す信号である。検知ユニット410がその固有周波数で振動しても顕著な共振点Aは表れない。
図5は、位相比較部407がカウントする共振点有無信号(図5(a))と、位相比較部407からCPU500(図7)へ出力される負荷信号(図5(b))を示す図である。図5の横軸は時間であり、本実施形態では1目盛を1周期(20[ms])としてある。また、図5の縦軸は出力電圧である。
つまり、位相比較部407は、位相検知部405、406から入力される振動状態を示す信号のばらつきによる誤検知を緩和して、検知精度を上げるために設けられている。
クリーニング部材302は、メカニカル機構とクリーニング駆動部306(図7)により、検知面401に当接しない位置(図6(a)もしくは図6(c))に停止するように制御されている。本実施形態のクリーニング部材302は、クリーニング駆動部306により図6の(a)→(b)→(c)→(b)→(a)→・・・の順に検知面401を摺動し続けている。これにより、クリーニング部材302は、ホッパーユニット301内のトナーTを不図示の攪拌ローラで攪拌したときや、トナーボトル300からホッパーユニット301へトナーTを補給した際に、検知面401に付着したトナーTを除去している。
図7は画像形成装置の制御ブロック図である。図8は現像器14またはホッパーユニット301にトナーTを補給する処理を表すフローチャートであり、トナー検知センサ400の異常検知処理を含んでいる。
トナーボトル駆動部305は、CPU500からホッパーユニット301へのトナーの補給を指示する信号が入力されると、トナーボトル300を回転駆動させ、トナーボトル300内のトナーTをホッパーユニット301へ補給させる。また、トナーボトル駆動部305は、CPU500からの開閉信号に応じて、トナーボトル300内のトナーTがホッパーユニット301へと排出される開口部の開閉動作を行っている。
表示手段としての表示部2は、図1に示す画像形成装置本体に設けられたディスプレイであり、CPU500は異常を報知するための信号を表示部2に出力する異常報知手段でもある。本実施形態では、CPU500からの信号によって使用者に画像形成装置の異常を報知する構成となっている。なお、表示部2はネットワークを通じて画像形成装置と接続されたPCのディスプレイであってもよい。
CPU500は、現像器14またはホッパーユニット301へのトナーTの補給を開始すると、クリーニング駆動部306によってクリーニング部材302を第1の速度Vnormで駆動させ、検知面401を摺動する(S800)。
次いで、CPU500はトナー検知センサ400から出力される信号が負荷有り信号(5[V])であるか否か判定する(S801)。クリーニング部材302が第1の速度Vnormで駆動している間、位相比較部407に検知される共振点有無信号は、検知面401をトナーTが覆っていなければ、ハイレベル(5[V])の信号が所定回数(10回)以上連続した信号とならない。
CPU500は、ステップS801においてトナー検知センサ400から負荷無し信号(0[V])が出力されると、クリーニング駆動部306によりクリーニング部材302を第2の速度Vslowで駆動させて検知面401を摺動させる(S804)。
また、第2の速度Vslowは本実施形態の速度に限定されるものではなく、位相比較部407に所定回数(10回)以上連続してハイレベル(5[V])の共振点有無信号が検知される速度であればどのような速度でもよい。
また、ステップS807において、上記の異常1が発生している場合に、CPU500はトナーボトル300からホッパーユニット301へのトナーTの補給を禁止したが、さらに、画像形成動作の実行を禁止する構成としてもよい。または、異常1の発生が検知されてからROM510に予め記録されている所定枚数分だけ画像形成動作が実行された後、画像形成動作を禁止する構成としてもよい。
CPU500は、ステップS804とステップS805において、クリーニング部材302を第2の速度Vslowで駆動させ、トナー検知センサ400がクリーニング部材302の検知面401への接触により負荷有り信号(5[V])を出力するか否か判定する。これにより、CPU500は、トナー検知センサ400から出力される0[V]の信号が、トナー検知センサ400の故障によるものか、ホッパーユニット301内のトナーTが不足していることにより負荷無し信号(0[V])を出力しているのかを識別している。
次いで、CPU500は、インダクセンサ501により現像器14のトナー量が適正なトナー量の範囲の最小値以上であるか否かを再度判定する(S810)。詳しくは、CPU500がインダクセンサ501により測定した現像器14の現像剤の透磁率μが所定の透磁率μmax以下であるか否かを判定している。
本実施形態の基本構成は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同一もしくは実質的に同一なものについては同一の符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態について特徴的な部分について説明する。
本実施形態のクリーニング部材302は、検知面401を覆うカバー部材308と一体となっている。カバー部材308は、クリーニング部材302が検知面401に付着したトナーTを除去し、検知面401から離間した後も、検知面401を密閉した状態で覆うことで、検知面401にトナーTが付着するのを防止する構成となっている。
クリーニング部材302及びカバー部材308が初期位置(図10(A)の(a))のときに、検知面401にはホッパーユニット301内のトナーTが付着していないため、トナー検知センサ400から出力される信号は負荷無し信号(0[V])となる。
次いで、クリーニング部材302及びカバー部材308がトナー隔離位置(図10(A)の(c))に来ると、トナー検知センサ400は、クリーニング部材302が検知面401から離間することで、再び負荷無し信号(0[V])を出力する。
CPU500はステップS905において、トナー検知センサ400から負荷有り信号(5[V])が出力されると、ホッパーユニット301内にトナーTを補給する処理を終了する。
そのため、第1の実施形態のようにクリーニング部材302を変速しなくてよい構成であるので、トナー検知センサ400の故障を検知する制御が容易である。
301 ホッパーユニット
302 クリーニング部材
400 トナー検知センサ
401 検知面
500 CPU
Claims (5)
- 画像形成に使用される補給用のトナーを収容するトナー補給容器と、
前記トナー補給容器から補給されるトナーを蓄積するトナー蓄積手段と、
前記トナー蓄積手段に蓄積されるトナーが前記トナー蓄積手段に設けられた検知部材に接触しているか否かを検知する検知手段と、
前記検知部材に接触することで、該検知部材に接触しているトナーを除去するクリーニング部材と、該クリーニング部材により付着しているトナーが除去された前記検知部材を覆うことで、該検知部材をトナーと前記クリーニング部材から離間するカバー部材を有するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により前記カバー部材が前記検知部材を覆った状態で、前記検知手段によりトナーと前記クリーニング部材の少なくとも一方が前記検知部材に接触していることが検知された場合、前記検知手段に異常が発生していると判断する判断手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成に使用される補給用のトナーを収容するトナー補給容器と、
前記トナー補給容器から補給されるトナーを蓄積するトナー蓄積手段と、
前記トナー蓄積手段に蓄積されるトナーが前記トナー蓄積手段に設けられた検知部材に接触しているか否かを検知する検知手段と、
前記検知部材に接触することで、該検知部材に接触しているトナーを除去するクリーニング部材と、該クリーニング部材により付着しているトナーが除去された前記検知部材を覆うことで、該検知部材をトナーと前記クリーニング部材から離間するカバー部材を有するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により前記カバー部材が前記検知部材を覆った状態で、前記検知手段によりトナーと前記クリーニング部材の少なくとも一方が前記検知部材に接触していることが検知された場合、前記トナー補給容器から前記トナー蓄積手段へのトナーの補給を禁止する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記カバー部材が前記検知部材を覆った状態で、前記検知手段によりトナーと前記クリーニング部材の少なくとも一方が前記検知部材に接触していることが検知された場合、前記検知手段に異常が発生していることを報知するための信号を出力する異常報知手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記カバー部材が前記検知部材を覆った状態で、前記検知手段によりトナーと前記クリーニング部材の少なくとも一方が前記検知部材に接触していることが検知された場合、画像形成動作の実行を禁止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記カバー部材が前記検知部材を覆った状態で、前記検知手段によりトナーと前記クリーニング部材の少なくとも一方が前記検知部材に接触していることが検知された場合、所定枚数の画像形成動作を実行した後、画像形成動作の実行を禁止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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