JP4075320B2 - 装填状態判別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体と、この本体に対して着脱可能な部品で構成され、前記部品が本体に対して正規の位置に正しく装填されたか否かを判別する装填状態判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、画像形成装置では、消耗品としてのトナーをカートリッジ化して、本体である画像形成ユニットに対して、着脱可能としている。
【０００３】
このため、トナーの補充は、カートリッジを交換するのみでよく、ユーザーの手を煩わせることなく、トナー補充作業を行うことができる。
【０００４】
また、近年では、像担持体である感光体ドラムをトナーカートリッジと一体化し、トナー交換時に感光体ドラムも交換する複合カートリッジも存在している。
【０００５】
ここで、上記トナーカートリッジ及び複合カートリッジ（総称してカートリッジという）において、本体に正しく装填されることが前提であり、正しく装填されないとトナーが供給されなかったり、感光体ドラムと走査系との相対位置決め精度が狂うことになる。
【０００６】
このため、従来では、案内部材を設け、機械的に確実に装填できるように案内したり、装填状態を電気的に判別することがなされている。ここで、電気的な装填状態の判別には、接触型のリミットスイッチ等が用いられたり、非接触型の光電センサや無線等が用いられることがある（例えば、特開平１０−３９７２４号公報、特開平１１−３０５６０７号公報）
しかしながら、上記のような機械的案内構造、或いは電気的装填状態判別では、ほぼ装填状態ではあるが、確実に装填されていない不完全な装填状態を判別することが困難となっている。仮に判別できたとしても、機差によりＯＫ／ＮＧの境界にむらがあり、またこの境界が経時的に変化するため、精度よく判別することができなかった。また、逆に、無線の場合には、正しく装填されていない状態で送受信が可能であれば、正しく装填されたと誤認識することもある。
【０００７】
これを解消するために、複数のセンサにより例えば三次元的カートリッジを監視することで判別精度を上げることが考えられるが、このような構成では、部品点数の増加を招き、制御系も複雑となり好ましくない。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、部品点数を増加させることなく、部品の本体への装填状態を確認でき、かつ、経時的に誤差を発生させずに不完全な装填状態と未装填状態を区別することができる装填状態判別装置を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本体と、この本体に対して着脱可能な部品で構成され、前記部品が本体に対して正規の位置に正しく装填されたか否かを判別する装填状態判別装置であって、前記本体と部品が正規の位置に正しく装填された状態で互いに平行、かつ所定の間隔を持って対向する一対の対向部と、前記一対の対向部の一方に設けられ、所定の信号を発信する送信部及び一対の対向部の他方に設けられ、前記送信部からの信号を受信することが可能な受信部を備えた無線通信ユニットと、前記無線通信ユニットの送信部から送信する信号の出力強度が、本体と部品とが正規の位置に正しく装填されているときのみ受信する第１のレベルと、部品が本体の装填位置近傍にある場合に受信し、かつ本体と完全分離されているときに非受信となる第２のレベルとに切替えるように調整する調整手段と、を有している。
【００１０】
本発明によれば、本体と部品とが正しく装填されると、一対の対向部が互いに平行となり、かつ、所定の間隔を持って配置される。これにより、送信部からの信号が受信部で受信され、正しく装填されたことを判別することができる。また、これ以外は非装填とすることができる。
【００１１】
ここで、非装填の場合、部品が本体に対して不完全ではあるが装填されているのか、或いは全く存在しないのかでは、ユーザに場合分けして報知を行うことが好ましい。
【００１２】
そこで、送信部からの信号出力強度が、本体と部品とが正規の位置に正しく装填されているときのみ受信する第１のレベルと、部品が本体の装填位置近傍にある場合に受信し、かつ本体と完全分離されているときに非受信となる第２のレベルとに切替えるように調整する。出力強度を変更することで、一対の対向部の対向状態が正規の位置のみ受信可能な状態と、正規の位置に近い状態で受信可能な状態とを形成することができる。
【００１４】
また、この発明において、前記部品が本体に装填されるべき条件下で、前記信号の出力強度を第１のレベルとし、前記信号が非受信である場合に、第２のレベルに切替え、この第２のレベルで信号を受信したときは装填不完全、受信しないときは未装填と判別することを特徴としている。
【００１５】
これによれば、不完全装填と未装填とを判別することができる。
【００１６】
また、この発明において、前記本体と部品との組みあわせが、画像データに基づいて変調された光ビームを像担持体上で走査することで潜像を形成し、この潜像を現像トナーを供給することで現像し、所定の用紙に転写して、当該用紙を出力する画像形成装置であり、前記部品が、少なくとも現像に使用される現像トナーを収容するタンクが形成されたカートリッジであることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０が示されている。
【００１８】
この画像形成装置１０は、所謂４サイクル方式のカラーレーザプリンタとなっている。
【００１９】
画像形成装置１０には、レーザビーム１２によって静電潜像を形成するための光走査系をユニット化した光走査ユニット１４（以下、ＲＯＳ１４という。）が設けられている。前記ＲＯＳ１４には、レーザ、光変調器、回転多面鏡、ｆθレンズ等の走査光学部材が備えられている。
【００２０】
また、前記画像形成装置１０には、前記ＲＯＳ１４から射出された前記レーザビーム１２を露光することによって静電潜像が形成される感光体ドラム１６が設けられている。
【００２１】
前記画像形成装置１０には、前記感光体ドラム１６に形成された静電潜像にトナーを付着させた画像が転写される、中間転写体１８が備えられている。
【００２２】
また、前記画像形成装置１０には、トナーカートリッジホルダー２０が設けられており、前記トナーカートリッジホルダー２０には、イエロー色のトナーカートリッジ２２、マゼンタ色のトナーカートリッジ２４、シアン色のトナーカートリッジ２６、及び黒色のトナーカートリッジ２８が装備されている。
各トナーカートリッジからトナーが前記感光体ドラム１６に供給され、静電潜像に基づいた画像が形成される。
【００２３】
前記感光体ドラム１６に形成された画像が前記中間転写体１８に転写される場合に、前記トナーカートリッジ２２、２４、２６、及び２８から供給されたトナーを前記中間転写体１８に付着させて画像を形成する。
【００２４】
さらに、前記画像形成装置１０には、給紙部３０が設けられている。前記給紙部３０には画像記録紙３２が備えられている。
【００２５】
画像記録紙３２は搬送路（図１の破線参照）に従って各ローラに挟持されながら前記給紙部３０から搬送される。
【００２６】
搬送された画像記録紙３２は、搬送路の途中で前記中間転写体１８に形成された画像を前記中間転写体１８によって転写されるようになっている。
【００２７】
前記中間転写体１８によって画像が転写された画像記録紙３２は、排紙トレイ３４に排出されるようになっている。
【００２８】
図２には、トナーカートリッジホルダー２０と、１個のトナーカートリッジ（以下トナーカートリッジ２２、２４、２６、２８を総称してトナーカートリッジ５０という）との相対位置関係を示す斜視図が示されている。
【００２９】
図２（Ａ）はカートリッジ５０がトナーカートリッジホルダー２０の正規の位置に正しく装填された状態が示されている。
【００３０】
この状態で、カートリッジ５０の右側面には、カートリッジ用送受信部５２が取り付けられている。また、このカートリッジ５０の右側側面に所定間隔で平行に対向するトナーカートリッジホルダー２０の側面には、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４が設けられている。
【００３１】
図３（Ｂ）に示される如く、カートリッジ用送受信部５２は、外観として渦巻き状のアンテナ部５６と、このアンテナ部５６のベースを兼用する円形（直径３０ｍｍ）の制御基板５８とで構成されている。図４に示される如く、カートリッジ用送受信部５２は、ＣＰＵ６０、ＲＡＭ６２、ＥＰＲＯＭ６４及び送受信回路６６で構成され、アンテナ部５６で受信したアクセスコマンド信号を復調して復調された信号に基づいて、ＥＰＲＯＭ６４に記憶された信号を、所定の周波数の搬送波に載せて変調し、アンテナ部５６から送信する構成となっている。
【００３２】
一方、図３（Ａ）に示される如く、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４は、外観として渦巻き状のアンテナ部６８（直径３０ｍｍ）と、このアンテナ部６８のベースを兼用する矩形の制御基板７０とで構成されている。
【００３３】
制御基板７０には、コネクタ７２が設けられ、画像形成装置１０の主制御系と接続されている。
【００３４】
このコネクタ７２を介してトナーカートリッジホルダー用送受信部５４からは、カートリッジ５０の正規装填状態、不完全装填状態、未装填状態の３種類の情報を主制御系を送出するようになっており、図５に示されるように、画像形成装置１０の表示パネル７４の表示部７４Ａには、不完全装填状態時に「プロセスカートリッジが正しく装填されていません」というメッセージが表示され、未装填状態時に「プロセスカートリッジが装填されていません」というメッセージが表示されるようになっている。
【００３５】
図４に示される如く、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４は、ＣＰＵ７６、ＲＡＭ７８、ＲＯＭ８０及び送受信回路８２で構成され、ＲＯＭ８０に記憶されたアクセスコマンド信号が、所定の周波数の搬送波に載せられて変調され、アンテナ部６８から送信する構成となっている。
【００３６】
ここで、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４には、電圧切替え回路８４が設けられており、本実施の形態では、送信時の出力強度を２段階に調整可能となっている。すなわち、３．３Ｖで送信する場合と、５．０Ｖで送信する場合とに制御可能となっている（図６参照）。
【００３７】
図７には、アンテナ供給電圧−通信距離特性図が示されており、この特性図に示される如く、電圧が高いほど通信距離が長くなることがわかる。このため、前記カートリッジ５０がトナーカートリッジホルダー２０に正規の位置に正しく装填されたときのカートリッジ用送受信部５２とトナーカートリッジホルダー用送受信部５４との間の寸法以下で受信可能な電圧として、３．３Ｖが設定されている。
【００３８】
ここで、図２（Ｂ）に示される如く、カートリッジ５０が不完全にトナーカートリッジホルダー２０に装填される場合、上記正規の位置におけるカートリッジ用送受信部５２とトナーカートリッジホルダー用送受信部５４との間隔寸法よりも大きくなっており、このような不完全装填状態では、３．３Ｖの電圧下では送受信ができないことになる。
【００３９】
さらに、図２（Ｃ）は、トナーカートリッジホルダー２０にカートリッジ５０が装填されていない（未装填）である状態を示している。この場合も、図２（Ｂ）と同様に、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４とカートリッジ用送受信部５２とで、信号の送受信ができないことは認識可能である。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、図２（Ｂ）の不完全装填状態と、図２（Ｃ）の未装填状態と、を区別するべき、電圧切替え回路８４によって電圧を５．０Ｖに切替える。この電圧５．０Ｖ下では、図２（Ｂ）のように、不完全ではあるが、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４とカートリッジ用送受信部５２とが接近している場合に信号の送受信が可能であり、トナーカートリッジホルダー２０内にカートリッジ５０が存在しなときには、送受信不可の状況を得ることができる。
【００４１】
図８（Ａ）には、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４と、カートリッジ用送受信部５２との対向状態が示されており、図８（Ｂ）は、この対向時の水平方向のずれ量と、垂直方向のずれ量との関係において、２種類の電圧（３．３Ｖと５．０Ｖ）下での、通信可能範囲を示している。
【００４２】
この図８（Ｂ）に示される如く、３．３Ｖ下では水平方向及び垂直方向共に１２〜１３ｍｍ程度が最大通信可能範囲であり、５．０Ｖ下では、２２〜２３ｍｍ程度まで最大通信可能範囲を拡大することができる。本実施の形態では、この電圧の変化による通信可能範囲の差を利用している。
【００４３】
以下に本実施の形態の作用を図９のフローチャートに従い説明する。
【００４４】
ステップ１００では、画像形成装置１０に設けられたカバースイッチ又は電源がオンとなったか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ１０２へ移行して、トナーカートリッジホルダー用送受信部５４から、出力電圧３．３Ｖでアクセスコマンド信号を送信する。このとき、カートリッジ５０は、図２（Ａ）乃至（Ｃ）の形態をとり得る。
【００４５】
出力電圧３．３Ｖでは、図２（Ａ）の状態、すなわち正規の位置に正しく装填されている状態のみ、前記コマンド信号を受信可能である。
【００４６】
すなわち、ステップ１０４でのカートリッジ用送受信部５２からトナーカートリッジホルダー用送受信部５４に応答があったか否かの判断において、肯定判定された場合には、カートリッジ５０がトナーカートリッジホルダー２０に正しく装填されたと判断され、ステップ１０６へ移行して、装填確認のための情報を読み込み、通信終了後（ステップ１０８）に処理は完了する。
【００４７】
一方、ステップ１０４において否定判定された場合には、カートリッジ５０が図２（Ｂ）の不完全装填状態或いは図２（Ｃ）の未装填状態である判断され、ステップ１１０へ移行する。ステップ１１０では、一旦トナーカートリッジホルダー用送受信部５４からのコマンド送信を中止し、ステップ１１２へ移行して出力電圧を５．０Ｖに切替え、次いでステップ１１４で再度アクセスコマンド信号を送信する。この出力電圧５．０Ｖ下では、図２（Ｂ）の状態、すなわち不完全装填状態でコマンド信号を受信可能であり、図２（Ｃ）の状態、すなわち未装填状態でコマンド信号を受信できない。
【００４８】
このため、ステップ１１６でカートリッジ用送受信部５２からトナーカートリッジホルダー用送受信部５４へ応答があったか否かにおいて、肯定判定された場合には、不完全装填状態であると判断され、ステップ１１８へ移行して、画像形成装置１０の表示パネル７４の表示部７４Ａに、「プロセスカートリッジが正しく装填されていません」というメッセージを表示して処理を終了する。また、ステップ１１６で否定判定された場合には、未装填状態であると判断され、画像形成装置１０の表示パネル７４の表示部７４Ａに「プロセスカートリッジが装填されていません」というメッセージを表示して処理を終了する。
【００４９】
なお、本実施の形態では、出力電圧を３．３Ｖと５．０Ｖとに切替え可能としたが、この電圧値に限定されるものではなく、カートリッジ用送受信部５２及びトナーカートリッジホルダー用送受信５４の機能やアンテナ部５６、６８の形状、大きさ等により最適な電圧値を設定すればよい。また、２段階の切替えに限定されず、３段階以上、或いは無段階調整であってもよい。
【００５０】
このように、本実施の形態では、無線によるトナーカートリッジホルダー２０へのカートリッジ５０の装填状態を判別する機能を持ち、かつこの無線送受信の際の出力電圧の変更で、カートリッジ５０がトナーカートリッジホルダー２０に対して正規の位置に正しく装填された場合（装填状態）、装填はされているが不完全な状態（不完全装填状態）、カートリッジ５０が存在せず、或いは極端に傾いて装填されているような状態（未装填状態）の３種類の形態に分類して判別するようにした。また、これを達成するため、渦巻き状のアンテナ部５６、６８の対向状態と出力電圧との関係を最適な状態に設定した。これにより、不完全な装填状態を装填状態と誤判定したり、装填状態と不完全装填状態との境界が経時的に変動するようなことがない。また、三次元的にカートリッジ５０の位置を認識するといった複雑な判別構造が不要となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明では、部品点数を増加させることなく、部品の本体への装填状態を確認でき、かつ、経時的に誤差を発生させずに不完全な装填状態と未装填状態を区別することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】 トナーカートリッジホルダーとカートリッジとの装填状態の形態を示す斜視図であり、（Ａ）は正規装填状態、（Ｂ）は不完全装填状態、（Ｃ）は未装填状態である。
【図３】 （Ａ）はトナーカートリッジホルダー用送受信部の外観を示す斜視図、（Ｂ）はカートリッジ用送受信部の外観を示す正面図である。
【図４】 トナーカートリッジホルダー用送受信部とカートリッジ用送受信部の制御ブロック図である。
【図５】 画像形成装置の表示部の正面図である。
【図６】 電圧切替え回路の構成図である。
【図７】 アンテナ供給電圧（出力電圧）−通信距離特性図である。
【図８】 （Ａ）はトナーカートリッジホルダー用送受信部とカートリッジ用送受信部との相対位置関係を示す斜視図、（Ｂ）は水平方向ずれ量及び垂直方向ずれ量における各出力電圧値における通信可能範囲を示す特性図である。
【図９】 カートリッジの装填状態判別ルーチンを示す制御フローチャートである。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１２ レーザビーム
１４ 光走査ユニット
１６ 感光体ドラム
２０ トナーカートリッジホルダー
２２ トナーカートリッジ
２４ トナーカートリッジ
２６ トナーカートリッジ
２８ トナーカートリッジ
３２ 画像記録紙
５０ トナーカートリッジ
５２ カートリッジ用送受信部
５４ トナーカートリッジホルダー用送受信部
５６ アンテナ部
５８ 制御基板
６６ 送受信回路
６８ アンテナ部
７０ 制御基板
７２ コネクタ
７４ 表示パネル
７４Ａ 表示部
８２ 送受信回路
８４ 電圧切替え回路

Claims (3)

1. 本体と、この本体に対して着脱可能な部品で構成され、前記部品が本体に対して正規の位置に正しく装填されたか否かを判別する装填状態判別装置であって、
   前記本体と部品が正規の位置に正しく装填された状態で互いに平行、かつ所定の間隔を持って対向する一対の対向部と、
   前記一対の対向部の一方に設けられ、所定の信号を発信する送信部及び一対の対向部の他方に設けられ、前記送信部からの信号を受信することが可能な受信部を備えた無線通信ユニットと、
   前記無線通信ユニットの送信部から送信する信号の出力強度が、本体と部品とが正規の位置に正しく装填されているときのみ受信する第１のレベルと、部品が本体の装填位置近傍にある場合に受信し、かつ本体と完全分離されているときに非受信となる第２のレベルとに切替えるように調整する調整手段と、
   を有する装填状態判別装置。
2. 前記部品が本体に装填されるべき条件下で、前記信号の出力強度を第１のレベルとし、前記信号が非受信である場合に、第２のレベルに切替え、この第２のレベルで信号を受信したときは装填不完全、受信しないときは未装填と判別することを特徴とする請求項１記載の装填状態判別装置。
3. 前記本体と部品との組みあわせが、画像データに基づいて変調された光ビームを像担持体上で走査することで潜像を形成し、この潜像を現像トナーを供給することで現像し、所定の用紙に転写して、当該用紙を出力する画像形成装置であり、前記部品が、少なくとも現像に使用される現像トナーを収容するタンクが形成されたカートリッジであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の装填状態判別装置。

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