(57)【要約】【課題】  簡単な構成で駆動対象の負荷変動に影響されないトナー残量検知手段を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の感光体表面を露光する光学装置と、前記感光体表面にトナー像を現像する現像手段と、トナー像を記録紙に転写する転写手段と、転写後の記録紙上のトナー像を記録紙に定着する定着手段を備えた画像形成装置において、前記現像手段内に設けられた現像ローラをステッピングモータにより駆動する駆動手段と、前記ステッピングモータの脱調を検知する脱調検知手段を有し、前記ステッピングモータの出力電流の設定値を少なくとも２種類用い、前記ステッピングモータの脱調の有無により前記現像手段内のトナー残量を検知する画像形成装置とする。【選択図】  図１
2007219247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の感光体表面を露光する光学装置と、前記感光体表面にトナー像を現像する現像手段と、トナー像を記録紙に転写する転写手段と、転写後の記録紙上のトナー像を記録紙に定着する定着手段を備えた画像形成装置において、
前記現像手段内に設けられた現像ローラをステッピングモータにより駆動する駆動手段と、前記ステッピングモータの脱調を検知する脱調検知手段を有し、前記ステッピングモータの出力電流の設定値を少なくとも２種類用い、前記ステッピングモータの脱調の有無により前記現像手段内のトナー残量を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置が複数色のトナーを現像する複数個の現像手段を有し、前記ステッピングモータの数は前記現像手段の数よりも少なく、前記脱調検知手段の数は前記ステッピングモータの数よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像器のトナー残量検知手段を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ビームを感光体などの走査面上に集光させて直線走査する光学装置を備えた電子写真方式の画像形成装置が普及している。電子写真方式の画像形成装置としては、レーザープリンタや複写機などが知られている。このような画像形成装置は、光学装置により感光体を露光して文字や画像情報に応じた潜像を形成し、現像器によってトナー像として可視化する。その後、転写器で記録紙に転写を行い、定着器で定着することにより印刷が行われる。従来、前記画像形成装置において、現像器のトナー残量を検知する方法として、トナー残量検知センサを備えた構成が知られている。トナー残量検知センサは、発光部から出射する光を現像器内に入射させ、現像器から帰ってくる光を受光部に入射させて、その入射光量によって現像器内のトナーの有無を検知している。（例えば特許文献１）または、圧電センサ等を用いてトナー残量を検知する方法も知られている。
しかしながら、上記トナー残量検知センサでは、発光部から出射された光を現像器内に入射するため、現像器側に設けられた光透過レンズに汚れ，傷がある場合、正しい光がセンサの受光部に入射されないという課題があり、その結果としてトナー残量を誤検知する可能性がある。
そこで、現像器を駆動する駆動モータのトルク変化をとらえ、電気的変化量として検出する検出回路によってトナー残量を検出するトナー残量検出装置が知られている。（例えば特許文献２）
しかしながら、上記トナー残量検出装置を、複数色を印刷するカラー画像形成装置に適用しようとしたとき、色毎の各現像器にトナー残量検出装置をそれぞれ設けなければならず、また駆動対象の負荷変動に影響される場合があった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３４７９４号公報
【０００４】
【特許文献２】特公昭６３―１５５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡単な構成で駆動対象の負荷変動に影響されないトナー残量検知手段を備えた画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の感光体表面を露光する光学装置と、前記感光体表面にトナー像を現像する現像手段と、トナー像を記録紙に転写する転写手段と、転写後の記録紙上のトナー像を記録紙に定着する定着手段を備えた画像形成装置において、前記現像手段内に設けられた現像ローラをステッピングモータにより駆動する駆動手段と、前記ステッピングモータの脱調を検知する脱調検知手段を有し、前記ステッピングモータの出力電流の設定値を少なくとも２種類用い、前記ステッピングモータの脱調の有無により前記現像手段内のトナー残量を検知する画像形成装置によって前記課題は解決できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、ステッピングモータの脱調有無によって現像器内のトナー残量を検知することにより、高価なトナー残量検知センサと、現像器に光透過レンズを設ける必要のない画像形成装置を提供できる。また、簡単な構成で駆動対象の負荷変動に影響されないトナー残量検知手段を備えた画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明に係る実施例として、図面を参照し詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例であるステッピングモータ脱調有無によるトナー残量検知のフローチャートである。図２は、図１のトナー残量検知方法を有する画像形成装置の模式図である。ここでは説明の順序として、本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明し、次に現像器駆動装置の脱調検知機構の構成について説明する。
図２に示す画像形成装置１は、中間転写体２を４回転させ、４色の画像をかさね合わせてカラー画像の形成が可能なカラーレーザープリンタである。
以下に画像形成装置１内に配置される各装置について説明する。
装置中央部に中間転写体２が配置されており、中間転写体２の周辺には、感光体３、転写装置４が配置されている。本実施例では、感光体３，中間転写体２とも無端ベルト方式を用いている。また、感光体３の周辺には、帯電器５が配置されている。帯電器５は、感光体接触式のローラ，ブラシ，ブレードなどが用いられる。現像器６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、それぞれブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの４色の異なる色のトナーが封入され、感光体３と当接し回転する現像ローラ１１，１２，１３，１４ を有している。現像器６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃは、図中矢印Ｃ、Ｄのように、感光体３と当接、退避するように重ねられて配置されている。その下方には光学装置７、また更にその下方には用紙を溜めておく用紙保持手段８、用紙供給装置９が配置されている。画像形成装置上部には、定着装置１０が配置されている。定着装置１０は、ローラ対であっても良いし、フィルムやベルト方式であっても良い。次に、各ユニットの動作及びプロセスについて説明する。感光体３は、図中矢印Ａの向きに回転し、帯電器５によって、表面を一様に帯電される。
次にパソコン，イメージスキャナ等（図示せず）による画像、文字の情報を光学装置７によりドット単位で露光が行われ、感光体３の表面に静電潜像を形成させる。その後、現像器６Ｋが図示しないソレノイドあるいはカム機構によって、図中矢印Ｃの向きに移動することで現像ローラ１１が感光体３に当接する。そこで現像ローラ１１は後述する駆動装置によって図中矢印Ｂの向きに回転駆動され、トナー像が感光体３に現像される。本実施例では、一成分現像方式を用いている。感光体３に現像されたトナー像は第一転写部Ｔ１で中間転写体２の表面へ転写される。その後、現像ローラ１１は回転停止したのち、現像器６Ｋは図中矢印Ｄの向きへ退避する。上記工程を各現像器６Ｋ〜６Ｃにより必要数繰り返すことにより、中間転写体２の表面には、画像、文字の情報に見合うトナー像が形成される。その後、トナー像は第二転写位置Ｔ２で転写装置４によって、用紙供給装置９により用紙保持手段８から供給された用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１０に運ばれ、トナー像を用紙に定着し、図示しない用紙排出装置にて排出される。
次に本発明に関わるトナー残量検知について図１を用いて説明する。このフローチャートでは、まず、画像形成装置がプリント状態でない時、例えば、電源投入直後のウォームアップ中に検知処理を行う。始めにステッピングモータの出力電流を定常モードで駆動し、現像器内のトナーの攪拌を行う。このトナーの攪拌を行わないと、現像ローラの負荷トルクが安定しないため、正しい検知が出来ない。トナーの攪拌を十分に行った後、ステッピングモータの出力電流を低減モードで駆動し、脱調の有無の判定を行う。現像器内のトナー残量が十分にある場合、現像ローラの負荷トルクが大きいため、ステッピングモータは脱調する。この時、トナー残量有りと判断し、通常の印刷モードに入る。一方、現像器内のトナー残量がない場合、現像ローラの負荷トルクが小さくなるため、ステッピングモータは脱調しない。この時、トナー残量無しと判断し、トナーエンプティの報知を行い、検知処理を終了する。また、連続印字中においても一定の枚数を印刷した後、上記と同様の制御を実施し、トナー残量の検知を行う。
次に、図３は現像ローラの負荷トルクと、各出力電流におけるステッピングモータ軸トルクを示した図である。図３において、現像ローラの負荷トルクは比較のため、ステッピングモータ軸に換算して記載している。横軸は印刷枚数、縦軸はトルクを示している。現像ローラの負荷トルクは現像器内のトナー残量に影響されているため、初期が最も負荷が大きく(図中Ａ領域)、印刷枚数の増加に伴い、現像器内のトナー残量が減少するにつれ、現像ローラの負荷トルクも減少する(図中Ｂ領域、Ｃ領域)。前記のような現像ローラの負荷トルク特性に対し、ステッピングモータの軸トルクは各出力電流において一定であり、印刷枚数に影響されない。本発明において、Ａ領域の現像ロールの負荷トルクは０.１２Ｎ・ｍ(モータ軸トルク換算)、Ｂ領域の現像ロールの負荷トルクは０．０９Ｎ・ｍ〜０．１２Ｎ・ｍ(モータ軸トルク換算)、Ｃ領域の現像ロールの負荷トルクは０．０７〜０．０９Ｎ・ｍ(モータ軸トルク換算)であり、ステッピングモータの出力電流定常モードは１．２Ａで、この時のモータ軸トルクは０．１５Ｎ・ｍ、出力電流低減モードは０．９Ａで、この時のモータ軸トルクは０．０９Ｎ・ｍに設定している。上記のとおり、Ａ領域のように大きい負荷トルクを十分に駆動できる電流を定常モードの出力電流として設定し、Ｃ領域のようにトナー残量の無い現像ローラの負荷トルクに合わせて、低減モードの出力電流を設定しておくことで、本発明におけるトナー残量検知手段は成立する。
次に、図４、図５を用いて、本発明に関わる実施例の形態について説明する。図４は本発明に関わる現像器駆動装置の模式図、図５は本発明に関わる脱調検知機構の模式図である。現像器駆動装置は、正転、逆転できる現像器駆動モータ１５に対し、２つの現像ローラ１１、１２を駆動するための２系統のギヤ列を有している。現像ローラ１１は、現像器６Ｋの先端に配置され、現像ローラ１１を駆動するための現像器ギヤと連結されている。現像器駆動モータ１５は、画像形成装置本体側に固定され、その先端には、モータギヤ１６が取付けられている。このモータギヤ１６の駆動力は、ワンウェイクラッチ２５を有する中間ギヤ１７と軸２３によって、現像器駆動ギヤ１９へ伝達され、さらに、この現像器駆動ギヤ１９と現像器ギヤ２１に伝達される構成となっている。また、もう一方の現像ローラ１２は、現像器６Ｙの先端に配置され、現像ローラ１２を駆動するための現像器ギヤ２２と連結されている。本体側には、現像器駆動モータ１５に連結されたモータギヤ１６と現像ローラ１２の回転方向を現像ローラ１１と同一にするため、アイドラギヤ２７を有している。また、現像器駆動モータ１５の駆動を現像器ギヤ２２に伝えるために、駆動伝達手段として、ワンウェイクラッチ２６を有した中間ギヤ１８及び現像器駆動ギヤ２０を有し、軸２４にて連結されている。同様の構成を用いて、現像器６Ｍの先端に設けられた現像ローラ１３と現像器６Ｃの先端に設けられた現像ローラ１４の回転を実現しているため、図５（ａ）における上側の駆動装置をａ、下側の駆動装置をｂとして説明する。
センサ２８は駆動装置ａと駆動装置ｂとの間に配設され、検知ギヤ２９ａ，２９ｂはセンサ２８と隣接して配設されている。図５（ｂ）は、センサ２８、検知ギヤ２９ａ，２９ｂを説明するために、図５（ａ）の一部を側面から見た図である。検知ギヤ２９ａ，２９ｂはギヤと遮蔽板３１ａ，３１ｂを一体化した形状となっており、現像器駆動モータ１５ａ、１５ｂの回転によりセンサ２８の光路を遮光する役目を果たしている。アイドラギヤ３０ａは検知ギヤ２９ａと中間ギヤ１８ａとの間に連結され、現像器駆動モータ１５ａの回転を検知ギヤ２９ａに連結している。また、アイドラギヤ３０ｂは検知ギヤ２９ｂと中間ギヤ１７ｂとの間に連結され、現像器駆動モータ１５ｂの回転を検知ギヤ２９ｂに伝達している。図５（ｂ）に示すように、検知ギヤ２９ａ，２９ｂは同一部品で上下逆に配置されており、センサ２８の発光部，受光部間に２枚の遮蔽板３１ａ，３１ｂを通過させることにより、１つのセンサで２つのモータの脱調を検知することが可能となる。制御回路３２はセンサ２８と現像器駆動モータ１５ａ，１５ｂとつながっており、センサ２８及び制御回路３２にて脱調の有無を判断し、脱調しなかった場合、トナー残量無しの報知を報知手段３３によって行う。報知手段３３の例としては、パネルなどで表示の他、音声報知も考えられる。なお、本実施例の形態においては、モータギヤ１６の歯数を１７枚、中間ギヤ１７、１８の歯数を４０枚、現像器駆動ギヤ１９、２０の歯数を２８枚、現像器ギヤ２１，２２の歯数を３４枚としている。このように、本実施例では、４色の現像器のトナー残量検知を２個のステッピングモータ、１個のセンサで検知することができる。更に、本実施例によれば、トナー残量の低下により現像器のトルクが低下するが、ステッピングモータのトルクは電流に対して一定であり、駆動対象の負荷変動に影響されない。フォトインタラプタ等のセンサを用いたことで、方式が簡略化される。
また、本実施例以外の脱調検知手段として、エンコーダ付きのステッピングモータを使用して脱調を直接検知する方法や、磁気センサを用いて脱調を検知しても同様の効果が得られる。
以上、カラー印刷の画像形成装置において説明したが、モノクロ印刷の画像形成装置であっても同様の方式でトナー残量検知が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のトナー残量検知処理について示したフローチャートである。
【図２】本発明に関わる画像形成装置の模式図である。
【図３】印刷枚数に対する現像ローラの負荷トルクとステッピングモータの軸トルクの変化を示したグラフである。
【図４】本発明に関わる現像器駆動装置の模式図である。
【図５】本発明に関わる脱調検知機構の模式図である。
【符号の説明】
【００１０】
１…画像形成装置、２…中間転写体、３…感光体、４…転写装置、５…帯電器、６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ…現像器、７…光学装置、８…用紙保持手段、９…用紙供給装置、１０…定着器、１１，１２，１３，１４…現像ローラ、１５，１５ａ，１５ｂ…現像器駆動モータ、１６，１６ａ，１６ｂ…モータギヤ、１７，１７ａ，１７ｂ，１８，１８ａ，１８ｂ…中間ギヤ、１９，２０…現像器駆動ギヤ、２１，２２…現像器ギヤ、２３，２４…軸、２５，２５ａ，２５ｂ，２６，２６ａ，２６ｂ…ワンウェイクラッチ、２７，２７ａ，２７ｂ…アイドラギヤ、２８…センサ、２９ａ，２９ｂ…検知ギヤ、３０ａ，３０ｂ…アイドラギヤ、３１ａ，３１ｂ…遮蔽板、３２…制御回路、３３…報知手段。
【図１】
2007219247.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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