JP3473596B2

JP3473596B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3473596B2
Application number: JP2001205633A
Authority: JP
Inventors: 隆博笹井
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-12-08
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP2003021954A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写装置やファ
クシミリ装置等に使用される画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば非磁性１成分現像方式のファクシ
ミリ装置では、トナー画像を形成する印字手段と、トナ
ーを収納するカートリッジと、このカートリッジ内の残
留トナー量を逐次的に検出するトナー検出手段と、印字
手段の動作を制御する制御手段とが設けられ、制御手段
はカートリッジ内の残留トナー量が所定値（トナー欠予
報値）になると、カートリッジの交換又はトナーの補給
をユーザに促している。その後、印字枚数が所定枚数
（トナー欠警報値）になったとき、交換警報又は補給警
報を表示して、以後の印字動作を拒否している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来では、印字動作が
拒否されるまでにトナーの残量が相当少なくなって、印
字動作が許可されているにもかかわらず以降の印字が出
来ない事態等の印字ミスを防ぐために、用紙１枚当たり
の印字に必要なトナー量を多めに見積もりし、その見積
もった量にトナー残量がなったときに交換警報又は補給
警報を出している。

【０００４】従って、所定枚数の印字後（トナー欠警報
出力後）であってもカートリッジ内には利用可能な相当
量のトナーが残留しており、トナーの無駄が生じてい
る。

【０００５】この発明は、そのような問題点に着目して
なされたものであって、トナーを最大限に利用できる画
像形成装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明の画像形成装置は、用紙にトナー画像を印
字する印字手段と、トナーを収納するカートリッジと、
カートリッジ内のトナー残量を逐次的に検出するトナー
検出手段と、前記トナー検出手段によって検出されたト
ナー残量が予め定める第１閾値以下になったとき、トナ
ー欠予報を出力し、前記トナー欠予報が出力されてから
前記印字手段が一定枚数の印字を行ったとき、トナー欠
警報を出力し、前記トナー欠警報を出力したときのトナ
ー検出手段によって検出されたトナー残量が予め定める
第２閾値以上であるか否か判定し、第２閾値以上である
ときには、印字手段の印字動作を許容し、第２閾値未満
であるときには、印字手段の印字動作を禁止する制御手
段とを備えることを特徴とする。

【０００７】この画像形成装置では、トナー検出手段に
よって検出されたトナー残量が第１閾値以下になると、
トナー欠予報が出力される。この段階ではこれまでどお
り印字動作が行われる。トナー欠予報の出力後から一定
枚数の印字が行われると、トナー欠警報が出力される。
このときは、トナー検出手段によって検出されたトナー
残量が第２閾値以上である限り、印字動作は許容され
る。これにより、トナー欠警報が出力されると以降の印
字動作が拒否される従来に比べて、カートリッジ内のト
ナーを最大限に使用できる。

【０００８】また、トナー検出手段によって検出された
トナー残量が第２閾値未満になったときに、制御手段が
印字手段の印字動作を禁止するので、トナー欠警報の出
力後に、特に受信する画像データ量が不明確なファクシ
ミリ装置の場合には、データ受信・印字中にトナーが無
くなるといった不具合が防止できる。

【０００９】本発明において、以下の実施形態でも説明
するが、トナー欠予報は、トナー欠警報の出力前の段階
でトナー検出手段によって検出されたトナー残量が予め
定める第１閾値以下になったときに出力され、このトナ
ー欠予報の出力後から一定枚数の印字が行われると、今
度はトナー欠警報が出力される。しかしながら、トナー
欠警報が出された時点では直ちに印字動作は拒否されな
い。つまり、トナー欠警報が出力されても、その時点で
のトナー検出手段によって検出されたトナー残量が予め
定める第２閾値以上であるときには、印字動作が許容さ
れ、第２閾値未満になれば、従来のトナー欠警報出力時
と同様に、以降の印字動作が無条件に拒否される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明を更に詳細に説明する。

【００１１】実施形態に係る画像形成装置の構成例を示
すブロック図を図１に、それをファクシミリ装置の記録
部として利用した場合のファクシミリ装置の機能ブロッ
ク図を図２に示す。

【００１２】図１において、制御手段としてのＣＰＵ
（中央処理装置）１はファクシミリ装置の制御部として
機能し、ＣＰＵ１には、このファクシミリ装置全体の動
作を制御するためのプログラム等を予め記憶したＲＯＭ
２と、ＣＰＵ１による制御に必要なデータ及び制御動作
時に一時記憶が必要なデータ等を記憶するためのＲＡＭ
３とが接続されている。

【００１３】また、ＣＰＵ１には、ＮＣＵ（Network Co
ntrol Unit）４、ＭＯＤＥＭ５が接続されている。ＮＣ
Ｕ４は、ＣＰＵ１により制御されて、回線Ｌとこのファ
クシミリ装置との接続を制御すると共に、通信相手の電
話番号に応じたダイヤルパルスを送出する機能及び着信
を検出する機能を有する。なお、回線Ｌは図示されてい
ない一般公衆電話回線に接続されている。ＭＯＤＥＭ５
は、送受信データの変復調、具体的には本来はデジタル
信号である送信データをアナログの音声信号に変調して
ＮＣＵ４を介して回線Ｌに送出し、また逆に回線Ｌから
ＮＣＵ４を介して受信したアナログの音声信号をデジタ
ル信号に復調する。

【００１４】更に、ＣＰＵ１には、読取部６、画像メモ
リ７、ＣＯＤＥＣ（符号化・復号器：Coder and Decode
r ）８、操作部１０、表示部１１、図２に示す記録部等
が接続されている。

【００１５】読取部６は、例えばＣＣＤイメージセンサ
等のスキャナにより原稿画像の読み取りを行う。画像メ
モリ７は、読取部６が読み取った画データを記憶し、ま
た外部から回線Ｌ及びＭＯＤＥＭ５を介して受信した画
データを記憶する。ＣＯＤＥＣ８は、送信すべき画デー
タを符号化し、また受信した画データを復号する。操作
部１０は、電話番号等の数字を入力するためのテンキ
ー、ワンタッチキー、短縮キー、種々の動作を指示する
ための操作キー等で構成されている。表示部１１は、操
作部１０の操作により入力された電話番号、記録部のカ
ートリッジ４１内のトナー残量等の種々の情報をソフト
コピー出力して表示するＣＲＴディスプレイ又はＬＣＤ
（液晶表示装置）等で構成されている。

【００１６】図２に示す記録部は、受信画データ又は読
取部６が読み取った画データを用紙に印字することによ
り記録してハードコピー出力を行う手段として機能す
る。この記録部はＣＰＵ１とはインタフェイス（Ｉ／
Ｏ）６０及びＣＯＤＥＣ６１で接続されており、Ｉ／Ｏ
６０は、主として記録部の機械的な動作に関する制御信
号を、ＣＯＤＥＣ６１は、画像形成のための画データの
送受をそれぞれ分担している。

【００１７】この記録部の機構では、感光体として外周
面に光導電膜を有する感光ドラム２０が配置され、感光
ドラム２０は、モータ３２により回転される。この感光
ドラム２０の周囲には、ブラシローラ式の帯電器として
帯電ブラシ２１が配置され、この帯電ブラシ２１には所
定のバイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加さ
れた帯電ブラシ２１は、回転しながら感光ドラム２０の
外周面を所定電圧に一様に帯電させる。

【００１８】感光ドラム２０の周囲に配置された露光器
としてのＬＥＤプリントヘッド２２は、多数のＬＥＤを
並設してなり、入力された画情報に基づき感光ドラム２
０の外周面に光を照射し、外周面に画情報に対応する静
電潜像を形成する。なお、露光器としては、ＬＥＤプリ
ントヘッド２２の他に、感光ドラム２０にレーザビーム
を投射して静電潜像を形成する方式や、ＬＥＤシャッタ
により光線を投射する方式であってもよい。

【００１９】更に感光ドラム２０の周囲に配置された転
写器としての転写ローラ２３は、用紙搬送路Ｐを挟んで
感光ドラム２０の外周面と接触するように配置され、モ
ータ３２により回転される。この転写ローラ２３には所
定のバイアス電圧が印加される。転写ローラ２３の用紙
排出側には一対の定着ローラ（ヒートローラとプレスロ
ーラで構成されるもの）２４が配置され、定着ローラ２
４は加熱・加圧機能を有し、転写ローラ２３による転写
後の用紙を加熱圧接することにより、用紙上のトナー画
像を定着させる。

【００２０】一方、用紙は用紙カセット３０に収納さ
れ、用紙カセット３０の用紙はピックアップローラ３１
により最上層より１枚ずつ取り出される。ピックアップ
ローラ３１はモータ３２により回転駆動され、回転駆動
力はソレノイド３３によりピックアップローラ３１に接
断される。現像器４０に近接して配置された用紙センサ
３４は、用紙カセット３０から取り出された１枚の用紙
が現像器４０の直前の所定位置まで到達したことを検出
する。

【００２１】ソレノイド３３には、Ｉ／Ｏ６０を介して
ＣＰＵ１からモータ３２とピックアップローラ３１とを
接断するための制御信号Ｓ１が与えられる。用紙センサ
３４からＣＰＵ１へは、Ｉ／Ｏ６０を介してそのオン／
オフ、換言すれば用紙の到達を検出したか否かを示す検
出信号Ｓ２が与えられる。

【００２２】現像器４０は、トナーを収納するカートリ
ッジ４１、カートリッジ４１内のトナーを現像ローラ４
３に供給する供給ローラ４２、トナーを感光ドラム２０
に供給する現像ローラ４３、カートリッジ４１内のトナ
ーを攪拌する攪拌器（パドル）４４、カートリッジ４１
内のトナーの残量を検出するトナーセンサ（トナー検出
手段）４５を備える。

【００２３】トナーセンサ４５及びその付近のカートリ
ッジ４１部分を破断して示す図３において、トナーセン
サ４５には２つの凸部５１，５２が設けられており、一
方の凸部５１には光電センサとしてのフォトインタラプ
タの発光部５１ａが、他方の凸部５２にはフォトインタ
ラプタの受光部５２ａがそれぞれ内蔵されている。

【００２４】一方、カートリッジ４１の底部には、上記
トナーセンサ４５の２つの凸部５１，５２がカートリッ
ジ４１の外側から丁度収まるような内側への２箇所の凹
部５３，５４が近接して形成されている。これらの凹部
５３，５４は、少なくとも両者の対向部分が光透過性を
確保するために透明部材で形成されている。また、両凹
部５３，５４の対向間隙５５は、攪拌器４４が通過する
ようになっている。

【００２５】従って、攪拌器４４の回転に伴って、両凹
部５３，５４の対向間隙５５に存在していたトナーが間
隙５５から掻き出されることになる。しかし、トナーが
少なくとも両凹部５３，５４のカートリッジ４１内への
頂部以上に堆積している場合には、間隙５５は直ちにト
ナーにより埋められるが、その間に要する時間はカート
リッジ４１内のトナー残量に影響される。

【００２６】トナーセンサ４５の発光部５１ａから発せ
られた光は、間隙５５を介して受光部５２ａに受光され
るが、その際の間隙５５におけるトナーの存否を検出す
ることになる。この受光部５２ａの受光量に比例した電
圧の信号がトナーセンサ４５の検出信号Ｓ３であり、検
出信号Ｓ３がコンパレータ６３に与えられる。但し、こ
こでは、受光部５２ａは、受光量が多い場合に低電圧
を、少ない場合に高電圧を出力するように、換言すれば
受光量に反比例した電圧の信号を出力するように構成さ
れている。

【００２７】コンパレータ６３は、トナーセンサ４５か
ら出力されるアナログの検出信号Ｓ３を所定の閾値電圧
Ｖｔｈと比較し、検出信号Ｓ３の電圧値が閾値電圧Ｖｔ
ｈより大である場合に信号“１”を、それ以外の場合に
信号“０”をコンパレータ６３の出力Ｃｏｕｔとして出
力する。

【００２８】カウンタ６２は、所定周波数のクロック信
号ＣＬＫのタイミングで上記コンパレータ６３の出力Ｃ
ｏｕｔをサンプリングし、その結果が“１”である場合
には、カウンタ値ＣＶをインクリメントし、“０”であ
る場合には、その時点のカウンタ値ＣＶを“０”にリセ
ットする。従って、カウンタ６２のカウンタ値ＣＶは、
コンパレータ６３の出力Ｃｏｕｔが“１”である状態が
持続している場合においてのみインクリメントされる。
なお、カウンタ値ＣＶ、例えば１６進数で“００”から
“ＦＦ”までの値はデジタルデータであり、Ｉ／Ｏ６０
を介してＣＰＵ１に与えられる。

【００２９】上記のように構成された画像形成装置の動
作について概説すると、ＣＰＵ１からＩ／Ｏ６０を介し
て制御信号Ｓ１が与えられることにより、モータ３２の
回転駆動力がピックアップローラ３１に接続されて、用
紙カセット３０から１枚の用紙がピックアップローラ３
１によりピックアップされ、用紙センサ３４に向けて搬
送される。用紙センサ３４が用紙の到達を検出して検出
信号Ｓ２を出力すると、ＣＰＵ１は所定のタイミングで
ＣＯＤＥＣ６１から画データをＬＥＤプリントヘッド２
２に出力させる。これにより、感光ドラム２０はその表
面に静電潜像が形成されつつ回転し、現像器４０により
トナーが選択的に吸着されてトナー顕像が形成される。

【００３０】用紙は用紙センサ３４の位置から更に感光
ドラム２０と転写ローラ２３とが対向する位置に搬送さ
れて両者の間に送り込まれ、その表面にトナー顕像が転
写され、更に定着ローラ２４により加熱・加圧されて、
トナー像が定着される。そして、カウンタ６２のカウン
タ値ＣＶにより、ＣＰＵ１は現像器４０のカートリッジ
４１内のトナー残量を検出する。

【００３１】カートリッジ４１内にトナーが一杯若しく
は充分にある場合は、コンパレータ６３の出力Ｃｏｕｔ
は“０”を維持するので、カウンタ６２のカウンタ値Ｃ
Ｖはリセットを反復して“００”を維持する。このカウ
ンタ値ＣＶがＩ／Ｏ６０を介してＣＰＵ１に与えられる
結果、ＣＰＵ１はトナー残量が十分であると判断する。

【００３２】カートリッジ４１内のトナー量が或る程度
減少してくると、攪拌器４４が間隙５５を通過すること
による遮光状態と、その後の受光量の増加状態が繰り返
されるが、受光量の増加はトナー残量に応じて不定にな
る。従って、コンパレータ６３の出力Ｃｏｕｔは基本的
には“０”を維持するが、場合によっては“１”になる
こともあり得る。このため、カウンタ６２のカウンタ値
ＣＶは、一時的に場合によっては或る程度の値“＃＃”
にまで増加することもあり得るが、それほどには増加し
ないうちに“００”にリセットされてしまう。このよう
な一時的に“００”以外の値“＃＃”となるカウンタ値
ＣＶがＩ／Ｏ６０を介してＣＰＵ１に与えられるため、
ＣＰＵ１はトナー残量が充分でないと判断する。

【００３３】カートリッジ４１内のトナー残量が実質的
に無くなると、攪拌器４４が間隙５５を通過することに
よる遮光状態と、その後の１００％近い受光量となる状
態が周期的に繰り返される。このため、コンパレータ６
３の出力Ｃｏｕｔも、短い“０”の期間と、その間の比
較的長い“１”の期間とを周期的に繰り返す。その結
果、カウンタ６２のカウンタ値ＣＶは、場合によっては
かなりの程度の値“＃＃”まで増加し、周期的に“０
０”にリセットされる状態を反復する。このような周期
的にかなりの値“＃＃”まで増加するカウンタ値ＣＶが
Ｉ／Ｏ６０を介してＣＰＵ１に与えられるため、ＣＰＵ
１はトナー残量が実質的に無いと判断する。

【００３４】以上のように、ＣＰＵ１はカウンタ６２の
カウンタ値ＣＶ及びその変動の周期性等からカートリッ
ジ４１内のトナー残量を容易に判断することができる。

【００３５】このカートリッジ４１内のトナー残量に対
するＣＰＵ１のトナー残量の判断において、この画像形
成装置の特徴である、トナー残量に応じて出力されるト
ナー欠予報やトナー欠警報、印字限界値について説明す
る。図４は、トナーレベル（トナー残量）と印字枚数と
の関係を示す図である。

【００３６】図４において、カートリッジ４１内のトナ
ーが満杯状態から徐々に減少し、ＣＰＵ１が判断したト
ナー残量がレベルａ（予め定める第１閾値：Ｆｌｇ１）
になるまでは、印字動作は無条件に行われる。トナー残
量がレベルａになると、トナー欠予報が出力される。こ
のトナー欠予報がトナー欠警報の前に出力されること
で、特に受信する画像データ量が不明確なファクシミリ
装置の場合には、データ受信・印字中にトナーが無くな
るといった不具合を防止できる。そのトナー欠予報の出
力後は、トナー残量がレベルｂになるまで一定枚数の印
字動作が行われる。換言すると、トナー欠警報が出力さ
れるトナーレベルｂから一定枚数が印字可能なトナー量
を上乗せしたトナー残量が第１閾値に設定される。

【００３７】トナー残量がレベルｂになり、トナー欠警
報が出力されても、この時点では直ちに印字動作は拒否
されない。つまり、トナー欠警報が出力されても、トナ
ーセンサ４５によるトナー残量の検出結果がレベルｃ
〔予め定める第２閾値（印字限界値）：Ｆｌｇ２〕以上
であるときは、印字動作が許容される。トナーレベルｃ
は、トナー残量が殆ど無く、これ以上は印字不可能な残
量レベルである。そして、トナー残量が印字限界値に達
すれば、従来のトナー欠警報出力時と同様に、以降の印
字動作が無条件に拒否される。

【００３８】次に、そのトナー残量に対する受信動作又
はプリント動作について、図５のフロー図を参照して説
明する。ファクシミリ受信動作又はプリント動作が行わ
れると、まずステップＳＴ１において、トナー欠警報が
出力されたか否かを判定する。なお、トナー欠警報の前
にトナー欠予報が出力されても、これは単にトナー残量
が少なくなってきたことをユーザに知らせるだけであ
る。

【００３９】ステップＳＴ１において、トナー欠警報が
まだ出力されていないときは、ステップＳＴ５に移行
し、プリント処理を行う。続いてステップＳＴ６におい
て、画像メモリ７に画データの蓄積が有るか無いか判定
し、無い場合は、ステップＳＴ７において、装置の待機
状態になる。有る場合は、ステップＳＴ１に戻り、直前
のプリント処理によりトナーを消費した結果、トナー欠
警報が出力されたかどうかを判定する。この判定がＮＯ
のときは、ステップＳＴ５に移行し、同様にプリント処
理を行う。

【００４０】一方、ステップＳＴ１において、トナー欠
警報が出力された場合は、ステップＳＴ２において、マ
シン駆動（カートリッジ４１内を攪拌器４４により攪拌
する）と、トナーセンサ４５によるトナー残量の検知を
行う。次のステップＳＴ３においては、トナー残量検知
の結果、トナー残量が印字限界値Ｆｌｇ２よりも上のレ
ベルであるか否か判定する。この判定がＹＥＳのとき
は、まだ印字が可能であるので、ステップＳＴ５に移行
し、プリント処理を行う。

【００４１】反対に、トナー残量が印字限界値Ｆｌｇ２
に達していれば、以降は印字不可能であるので、ステッ
プＳＴ４に移行する。そして、当該処理が受信であれ
ば、印字不可能な画データについては、画像メモリ７に
記憶する。また、当該処理がプリントであれば、これ以
上プリント出来ないことをアラームによりユーザに知ら
せる。

【００４２】この受信動作又はプリント動作によれば、
トナー欠警報の出力後には、画像データを受信する毎
に、カートリッジ４１内の残留トナー量を検出し、トナ
ー量が画像印字可能な量である場合（残量トナーレベル
が印字限界値よりも上である場合）には、画像の印字が
許容されるので、トナーを最大限に利用できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１記載の画像形成装置によれば、トナー欠警報の出力後
には、画像データを受信する毎に残留トナー量を検出
し、残留トナー量が印字可能な量である場合には、画像
の印字が許容されるので、トナー欠警報後に印字動作が
無条件に拒否される従来に比べて、カートリッジ内のト
ナーを最大限に利用できる。

【００４４】また、トナー欠警報の出力時点でのトナー
残量が第２閾値未満になったときに、以降の印字動作が
拒否されるので、特に受信する画像データ量が不明確な
ファクシミリ装置の場合には、データ受信・印字中にト
ナーが無くなるといった不具合が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る画像形成装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図２】同画像形成装置をファクシミリ装置の記録部と
して利用した場合のファクシミリ装置の機能ブロック図
である。

【図３】同画像形成装置のトナーセンサ及びその付近の
カートリッジ部分を破断して示す模式図である。

【図４】同画像形成装置のトナーセンサで検出されたカ
ートリッジ内の残留トナーレベルと印字枚数との関係を
示す図である。

【図５】同画像形成装置の受信動作又はプリント動作を
示すフロー図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ（制御手段）２０感光ドラム２１帯電ブラシ２２ＬＥＤプリントヘッド２３転写ローラ２４定着ローラ３０用紙カセット４０現像器４１カートリッジ４４攪拌器４５トナーセンサ（トナー検出手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】用紙にトナー画像を印字する印字手段と、トナーを収納するカートリッジと、カートリッジ内のトナー残量を逐次的に検出するトナー
検出手段と、前記トナー検出手段によって検出されたトナー残量が予
め定める第１閾値以下になったとき、トナー欠予報を出
力し、前記トナー欠予報が出力されてから前記印字手段
が一定枚数の印字を行ったとき、トナー欠警報を出力
し、前記トナー欠警報を出力したときのトナー検出手段
によって検出されたトナー残量が予め定める第２閾値以
上であるか否か判定し、第２閾値以上であるときには、
印字手段の印字動作を許容し、第２閾値未満であるとき
には、印字手段の印字動作を禁止する制御手段とを備え
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記トナー検出手段によ
って検出されたトナー残量が前記第２閾値未満になった
ときに、処理が受信であれば、印字不可能な画データに
ついては画像メモリに記憶し、処理がプリントであれ
ば、これ以上プリントできないことをユーザに知らせる
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記トナー検出手段は、光電センサを含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記トナー検出手段は、前記光電センサの
アナログ出力と所定の閾値電圧とを比較する比較手段
と、前記光電センサの出力が前記閾値電圧よりも大きい
間は所定のクロック信号をカウントし、光電センサの出
力が閾値電圧よりも小さいとリセットされるカウンタ
と、このカウンタの出力の変動の周期からトナー残量を
判断する手段とを備えることを特徴とする請求項３記載
の画像形成装置。