(57)【要約】【課題】  コストをかけずに正確にトナー残量検知を行なう。【解決手段】  メインモータの立ち上げ時間を検知し、また、ＣＲＧの新品時の立ち上げ時間を検知し、ＣＲＧ新品時の立ち上げ時間とモータ立ち上げ時間との相対比を算出し、あらかじめ設定された値と比較してトナー残量の検知を行なう。【選択図】  図１
2010134095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーカートリッジを駆動するモータと、モータの回転数を検知するモータ回転数検知手段と、モータを起動してから所定回転数に達するまでの時間を検知するモータ起動時間検知手段と、
トナーが充填されたトナーカートリッジと、該トナーカートリッジが新品かどうかを検知するためにトナーカトリッジに備えられた新品トナーカートリッジ検出手段と、新品トナーカートリッジが装着された際のモータ起動時間を記憶する新品トナーカートリッジ起動時間メモリ手段と、
モータ起動時の起動時間と該新品トナーカートリッジ起動時間メモリ手段に記憶された時間とを比較し、比率を計算する演算手段とを備え、
前記演算器の値に基づきトナー残量を検出することを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
該トナーカートリッジが新品かどうかを検出するための検出手段としてメモリを設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
トナーカートリッジと本体の駆動を１つのモータで駆動する構成を持つことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機やレーザプリンタ等の電子写真プロセスを用いたトナーカートリッジ内のトナー残量検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像記録装置におけるトナー検出方法としては、例えば特許文献１の様に、モータ電流の絶対値を逐次検出し、モータ電流が小さい、即ちトナーカートリッジの負荷が小さい場合はトナーが少ないと判断し、トナー無しの検出を行なっていた。
【０００３】
あるいはトナー残量を検出するために専用のトナー残量検出回路を用いていた。
【特許文献１】特開昭61-109082号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成の場合、モータの起動電流を検出するための起動電流検知回路が必要となり、制御基板のサイズを大きくしなくてはならず、または専用の基板を作成しなくてはならずスペースやコストが必要となってしまっていた。
【０００５】
また、本体及びトナーカートリッジ自体での負荷にもばらつきがあるためにモータの電流値を絶対値で測定した場合、ばらつきがあるがために誤検知してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明ではトナーカートリッジを駆動するモータの回転数を検知するモータ回転数検知手段と、モータを起動してから所定回転数に達するまでの時間を検知するモータ起動時間検知手段と、
トナーが充填されたトナーカートリッジと、該トナーカートリッジが新品かどうかを検知するためにトナーカトリッジに備えられた新品トナーカートリッジ検出手段と、新品トナーカートリッジが装着された際のモータ起動時間を記憶する新品トナーカートリッジ起動時間メモリ手段と、モータ起動時の起動時間と該新品トナーカートリッジ起動時間メモリ手段に記憶された時間とを比較し、比率を計算する演算手段とを備え、前記演算器の値に基づきトナー残量を検出する。また、該トナーカートリッジが新品かどうかを検出するための検出手段としてメモリを設けて検出する。
【０００７】
このように通常使用しているモータの回転数検知手段を利用するため、コストを上げることなく、また、比率で比較を行なうために本体或いはトナーカートリッジのばらつきによる誤検出もなくトナー無し検出及びトナー残量の検出を行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明ではトナーカートリッジを駆動するモータの回転数を検知するモータ回転数検知手段と、モータを起動してから所定回転数に達するまでの時間を検知するモータ起動時間検知手段と、トナーが充填されたトナーカートリッジと、該トナーカートリッジが新品かどうかを検知するためにトナーカトリッジに備えられた新品トナーカートリッジ検出手段と、新品トナーカートリッジが装着された際のモータ起動時間を記憶する新品トナーカートリッジ起動時間メモリ手段と、モータ起動時の起動時間と該新品トナーカートリッジ起動時間メモリ手段に記憶された時間とを比較、及び比率を計算する演算手段とを備え、前記演算器の値に基づきトナー残量を検出する。また、該トナーカートリッジが新品かどうかを検出するための検出手段としてメモリを設けて検出する。
【０００９】
このように通常使用しているモータの回転数検知手段を利用するため、コストを上げることなく、また、比率で比較を行なうために本体或いはトナーカートリッジのばらつきによる誤検出もなくトナー無し検出及びトナー残量の検出を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１１】
以下、図面に基づき説明する。
【００１２】
図1は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図であり、例えばレーザビームプリンタの場合を示している。
【００１３】
レーザビームプリンタ本体101（以下、本体101）は、記録紙Ｓを収納するカセット102を有し、カセット102の記録紙Ｓの有無を検知するカセット有無センサ103、カセット102の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセンサ104（複数個のマイクロスイッチで構成される）、カセット102から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ105等が設けられている。そして、給紙ローラ105の下流には記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対106が設けられている。また、レジストローラ対106の下流にはレーザスキャナ部107からのレーザ光に基づいて記録紙Ｓ上にトナー像を形成するトナーカトリッジ200が設けられている。さらに、トナーカトリッジ200の下流には記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器109が設けられており、定着器109の上流には給紙した紙を検知するトップセンサ150、定着器109の下流には排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ110、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ111、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ112が設けられている。
【００１４】
また、前記レーザスキャナ107は、後述する外部装置128から送出される画像信号（画像信号ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット113、このレーザユニット113からのレーザ光を後述する感光ドラム117上に走査するためのポリゴンモータ114、結像レンズ115、折り返しミラー116等により構成されている。
【００１５】
そして、トナーカトリッジ200は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム117、1次帯電ローラ119、現像器120、転写帯電ローラ121、クリーナ122、トナー容器部201から形成されており、トナー容器部201にはトナーが充填されている。
【００１６】
なお、このトナーカートリッジ200には接触、または非接触タイプのメモリ202が備えられており、トナーカートリッジ200が新品か否かを判断するための情報が盛り込まれている。
【００１７】
また、定着器109は定着フィルム109a、加圧ローラ109b、定着フィルム内部に設けられた発熱体を備えたセラミックヒータ109c、セラミックヒータ109cの発熱体毎の表面温度を検出するサーミスタ109dから構成されている。
【００１８】
メインモータ123は、給紙ローラ105には給紙ソレノイド124を介して、レジストローラ対106にはレジクラッチ125を介して、搬送ローラ対140には搬送ローラ駆動部143を介して駆動力を与えており、更に感光ドラム117を含むトナーカートリッジ200の各ユニット、定着器109、排紙ローラ111にも駆動力を与えている。
【００１９】
また142は手差し給紙口であり、手差し紙有り無しセンサ141によって手差し口に紙が入れられたかどうかを検知する。
【００２０】
そして126はエンジンコントローラであり、レーザスキャナ部107、トナーカートリッジ200、定着器109による電子写真プロセスの制御、前記本体101内の記録紙の搬送制御を行なっている。
【００２１】
１２６内には制御を行うためのCPU135が設けられており、メインモータ123の駆動制御及び、LBP本体の全般制御を行っている。
【００２２】
そして、127はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等の外部装置131と汎用のインタフェース（USB等）130で接続されており、この汎用インタフェースから送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ126へ送出している。
【００２３】
図2に本発明におけるメインモータ駆動制御回路を示す。
【００２４】
301はメインモータ駆動ドライバICであり、CPU135からは加速信号として抵抗207を介し、減速信号として抵抗208を介してメインモータドライバIC301に接続されている。そしてCPU135はメインモータ123を駆動するためにモータ起動時或いは加速する際には加速信号（ACC信号）を出力し、減速する際には減速信号（DEC信号）を出力する。
【００２５】
また、メインモータ駆動ドライバIC 301から抵抗209を介してCPU135に回転数検知信号（FG信号）が出力され、CPU135はこのFG信号によってモータの回転数を検知することができる。また、CPU135は所定の回転数にするべくACC信号及びDEC信号で回転制御を行なう。
【００２６】
302a〜ｆはメインモータ123駆動用トランジスタであり、モータドライバIC301の制御信号によってメインモータ123のコイルに電流を流しモータを駆動する。
【００２７】
トナーカートリッジ200に装着されたメモリ202はCPU135に接続されており、CPU135はトナーカトリッジ200の情報を得ることができる。このメモリとの通信は振幅変調、或いは周波数変調等で行なう。
【００２８】
また、CPU135内にはコンパレータ135a、RAM135b、タイマー135ｃ、演算器135dが設けられており、これらによってモータ立ち上げ時の起動時間の測定、保存、起動時間比率の計算（モータ起動時間/新品時の起動時間）、比較などが可能となる。
【００２９】
図3は上からメインモータ123の起動時の電流波形、回転数及びFG波形を示したものである。
【００３０】
この図において（A）はトナーカトリッジ200が新品状態時でのメインモータ123の起動を示した図である。新品状態時はトナーが満杯となっており、メインモータ123にかかる負荷トルクが大きいために加速時間T1が長くなる。なお、このメインモータ123はトナーカートリッジ200以外にも定着器109、排紙ローラ111その他の本体制御の駆動を行なっている。トナー以外の負荷については本体構成にもよるが一定の割合を締めているため図のように本体分の起動時間（Xms）はある割合（X%）で固定され、トナー残量以外の負荷変動要因は低温状態の定着器の負荷トルク大などがあるが、負荷変動による影響が小さく無視できるレベルであるため、トナー残量の検出は可能である。
【００３１】
よって起動時間を測定することでトナー残量による変動分を求めることが可能となる。また、起動直後のFG信号周期は長くなっており、回転数が上がるにつれて周期が短くなり、立ち上げ後は設定された回転数で回転するように制御される。なお、FG信号は実際は1周期数ms程度であり、起動時間は数百msであるが、わかりやすくするためにFG信号のみ、時間軸を広げた図として示した。
【００３２】
一方、（B）はトナーカトリッジ200のトナーが無くなった状態でのメインモータ123の起動を示した図である。トナーが無くなってくるとモータにかかる負荷が軽くなるために加速時間T2が短くなる。
【００３３】
このようにトナーが満杯の状態とトナーが無くなった状態では起動時間が異なり、この比率は、（ある状態でのモータ起動時間÷トナーカトリッジが新品状態時でのモータ起動時間）で計算することができ、この比率とRAM135bにあらかじめ保存された値T3を比較することでトナー無し状態を検知することが可能となる。
【００３４】
次に本実施例の制御を図４のフローチャートを追って説明する。
【００３５】
まず、電源が入るまたはドアクローズされる（ステップS1）とメインモータ123を加速させて起動させる。（S2）
次にタイマー135cをスタートさせ（S3）、FG周期があらかじめ設定された所定回転数であるt10以下になったかどうか判断する（S4）。t10以下になった場合にはトナーカートリッジ200が新品かどうかを判断し（S5）、新品の場合は起動時間TaをRAM135bへ保存する（S6）。次にメインモータ123を所定回転数で制御し（S7）、所定の制御を行ない（S8）、メインモータ123を停止させる（S9）。そしてプリント信号を受信した場合には（S10）ステップ２に戻る。次にS５においてトナーカートリッジ200が新品でないと判断された場合には起動時間Tbを検出し（S11）、演算器でTb/Taを計算し、比率がA未満であるか判断し（S12）、A未満の場合はトナー無しであると判断する。（S13）
なお、本実施例ではトナーカートリッジの駆動と本体の駆動とを１つのモータで行なう場合を例に説明したが、トナーカートリッジ専用のモータでも同様である。
【００３６】
また、本実施例ではトナーカートリッジが新品か否かを判断するためにメモリを例にとって説明したがその他の検出機構（例えばフューズやその他の検知回路機構）であってもよい。
【００３７】
このような動作を行なうことで、新品の時の起動時間との比較を行なってトナー無し状態を検出することが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
第２の実施例の構成は第１の実施例とほぼ同じであるが、第１の実施例ではモータの起動時の起動時間を検知してトナーが無くなったことを検知したが、第2の実施例ではトナーが無くなったときだけでなく、トナーの残量を段階的に検知するものである。
【００３９】
本実施例では図５のようにトナー残量を段階的に検知する。この図にようにトナー残量を５段階に設定し、その際の新品トナーカートリッジからの起動時間比率をあらかじめRAM135bに設定しておき、モータ起動時に、どの比率になっているかを判断してトナー残量を検知する。なお表のとおりトナーの少ないほど比率が小さくなる。
【００４０】
なお、この表ではトナー残量を５段階に設定したが段回数は自由に設定が可能である。
【００４１】
次に第2の実施例を図６のフローチャートを元に説明する。
【００４２】
まず、電源が入るまたはドアクローズされる（ステップS101）とメインモータ123の加速させて起動させる。（S102）
次にタイマー135cをスタートさせ（S103）、FG周期があらかじめ設定された所定回転数であるt10以下になったかどうか判断する（S104）。t10以下になった場合にはトナーカートリッジ200が新品かどうかを判断し（S105）、新品の場合は起動時間TaをRAM135bへ保存する（S106）。次にメインモータ123を所定回転数で制御し（S107）、所定の制御を行ない（S108）、メインモータ123を停止させる（S109）。そしてプリント信号を受信した場合には（S110）ステップ102に戻る。次にS105においてトナーカートリッジ200が新品でないと判断された場合には起動時間Tbを検出し（S111）、演算器でTb/Taを計算し、比率がXe未満であるか判断し（S112）、Xe未満の場合はトナー無しであると判断する（S113）。Xe以上の場合はTb/TaがX4以上か判断し(S114)X4以上であればトナー残量が80％以上と検知しS107へ（S115）。X4未満であればX3以上か判断し(S116)、X3以上であればトナー残量が60〜80％と検知しS107へ（S117）。X3未満であればX2以上か判断し(S118)、X2以上であればトナー残量が40〜60％と検知しS107へ（S119）。X2未満であればX1以上か判断し(S120)、X1以上であればトナー残量が20〜40％と検知しS107へ（S121）。小さければトナー残量が20％未満と検知しS107へ進む。
【００４３】
このような動作を行なうことで、新品の時の起動時間との比較を行なってトナー残量検知を段階的に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を実施したレーザープリンタの断面図である。
【図２】本発明におけるメインモータ駆動及び制御回路を示す。
【図３】メインモータ123の起動時の電流波形、回転数、FG信号波形を示したものである。
【図４】実施例１を示すフローチャートを示したものである。
【図５】実施例２を示すトナー残量と起動時間比率を示した表である。
【図６】実施例２を示すフローチャートを示したものである。
【符号の説明】
【００４５】
114  スキャナモータ
123  メインモータ
135  ＣＰＵ
135a  コンパレータ
135b  RＡM
135c  タイマー
135d  演算器
200  トナーカートリッジ
【図１】
2010134095.tif 000003
【図２】
2010134095.tif 000004
【図３】
2010134095.tif 000005
【図４】
2010134095.tif 000006
【図５】
2010134095.tif 000007
【図６】
2010134095.tif 000008