(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に対して着脱自在のトナー収容容器と、
前記トナー収容容器からトナーの供給を受ける、装置本体に設けられたトナー貯蔵部と、
トナー貯蔵部からトナーの供給を受ける現像装置と、
トナー貯蔵部内のトナー量を検知する第１検知手段と、
現像装置内のトナー濃度を検知する第２検知手段と、
トナー収容容器に設けられた第１トナー供給手段と、
トナー貯蔵部に設けられた第２トナー供給手段と、
第１トナー供給手段及び第２トナー供給手段を駆動させる共通の駆動源と
を備え、
トナー貯蔵部のトナー量及び現像装置内のトナー濃度が所定の設定量及び設定値となるように駆動源を駆動させる画像形成装置において、
第１検知手段によって、トナー貯蔵部のトナー量が前記設定量以下となったことが検知されると、現像装置内のトナー濃度の設定値を通常値よりも小さい低値とするとともに、
トナー収容容器が着脱された可能性がある場合には、前記駆動源を駆動し、第１検知手段によって、トナー貯蔵部のトナー量が前記設定量を超えたことが検知されたときは、トナー収容容器が新品と交換されたと判断し、現像装置内のトナー濃度の設定値を通常値に戻すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像装置内のトナー濃度を低値としたときに、トナー収容容器の交換を表示手段に表示する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
トナー収容容器が着脱された可能性がある場合が、装置本体に設けられた扉が開閉された場合、主電源がオンされた場合及び電力消費を抑制するスリープモードから回復した場合のいずれかの場合である請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナー収容容器からトナー貯蔵部へのトナー供給量を、トナー貯蔵部から現像装置へのトナー供給量よりも多くした請求項１〜３のいずれかに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、複写機、プリンタ、ファクシミリやこれら機能を複合的に備える複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、より詳細には、装置本体に対してトナー収容容器が着脱可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、現像装置にトナーを安定的に供給するために、トナー収容容器からサブホッパーにトナーを補給し、さらにサブホッパーから現像装置にトナーを補給する方式が広く採用されている。このような方式の画像形成装置では、これまで、トナー収容容器からサブホッパーへのトナー補給と、サブホッパーから現像装置へのトナー補給とを異なる駆動源によって行っていたが、装置の小型・軽量化を図るの観点からこれらのトナー補給を共通の駆動源で行うものが開発され市販されている。
【０００３】
一方、電子写真方式の画像形成装置で使用されるトナーは消耗品であり、トナー収容容器を交換することによって現像装置にトナーが順次補給される。トナー収容容器が新品に交換された場合は、トナーカウンターがゼロに戻されると共に、その旨が使用者に対して画面表示される。また、トナーの残量が少なくなってきたときは、その旨が画面表示される。
【０００４】
従来、トナー収容容器が新品に交換されたかどうかは、トナー収容容器に取り付けたＩＣチップやヒューズなどで判断していた。例えば、特許文献１では、トナーを収納したプロセスカートリッジに不揮発性メモリを取り付けて、装置本体がそのメモリを読み取って新品かどうかを判断している。
【０００５】
しかしながら、交換部材であるトナー収容容器やプロセスカートリッジに、ＩＣチップなどの電子部品を設けるのは、電気配線等が必要となることから構造が複雑化すると共に、装置の大型化を招くおそれがある。また、トナー収容容器を廃棄する際にＩＣチップなどの電子部品と容器本体とを分別する作業が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平2009-128682号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、トナー収容容器からサブホッパーへのトナー補給と、サブホッパーから現像装置へのトナー補給とを共通の駆動源で行う画像形成装置において、トナー収容容器が新品と交換されたかどうかを、トナー収容容器に判別手段を設けることなく、簡単な構造で判別できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、装置本体に対して着脱自在のトナー収容容器と、前記トナー収容容器からトナーの供給を受ける、装置本体に設けられたトナー貯蔵部と、トナー貯蔵部からトナーの供給を受ける現像装置と、トナー貯蔵部内のトナー量を検知する第１検知手段と、現像装置内のトナー濃度を検知する第２検知手段と、トナー収容容器に設けられた第１トナー供給手段と、トナー貯蔵部に設けられた第２トナー供給手段と、第１トナー供給手段及び第２トナー供給手段を駆動させる共通の駆動源とを備え、トナー貯蔵部のトナー量及び現像装置内のトナー濃度が所定の設定量及び設定値となるように駆動源を駆動させる画像形成装置であって、第１検知手段によって、トナー貯蔵部のトナー量が前記設定量以下となったことが検知されると、現像装置内のトナー濃度の設定値を通常値よりも小さい低値とするとともに、トナー収容容器が着脱された可能性がある場合には、前記駆動源を駆動し、第１検知手段によって、トナー貯蔵部のトナー量が前記設定量を超えたことが検知されたときは、トナー収容容器が新品と交換されたと判断し、現像装置内のトナー濃度の設定値を通常値に戻すことを特徴とする。
【０００９】
ここで、現像装置内のトナー濃度を低値としたときに、トナー収容容器の交換を表示手段に表示するのが好ましい。
【００１０】
また、トナー収容容器が着脱された可能性がある場合としては、装置本体に設けられた扉が開閉された場合、主電源がオンされた場合及び電力消費を抑制するスリープモードから回復した場合のいずれかの場合であるのが好ましい。
【００１１】
さらに、トナー収容容器からトナー貯蔵部へのトナー供給量を、トナー貯蔵部から現像装置へのトナー供給量よりも多くするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、トナー収容容器からサブホッパーへのトナー補給と、サブホッパーから現像装置へのトナー補給とを共通の駆動源で行うと共に、第１検知手段によるトナー貯蔵部のトナー量増加の検知でトナー収容容器が新品と交換されたと判断するので、装置の小型・軽量化が図れる。また、トナー収容容器を廃棄する際に、従来のようなＩＣチップなどの電子部品と容器本体との分別作業が不要となる。
【００１３】
また、トナー収容容器が新品と交換された場合に、トナー収容容器からトナー貯蔵部へトナーが供給されると同時にトナー貯蔵部から現像装置へもトナーが供給されるが、現像装置内のトナー濃度を通常値よりも小さい低値に予め設定しているので、現像装置内のトナー濃度が通常値を大きく超えるおそれがなく、画質不良を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図。
【図２】トナーボトル、モータ、サブホッパーの一例を示す斜視図。
【図３】トナーボトルとサブホッパーの位置関係を示す要部断面図。
【図４】サブホッパーの動作説明図。
【図５】トナーボトルの新品判断を行う制御フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１６】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図を示す。画像形成装置の装置本体１は、主に原稿画像を読み取るイメージリーダ部１０と、読み取った画像を印刷するプリンタ部２０とから構成される。イメージリーダ部１０は、不図示の原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナを移動して読み取る公知のものである。原稿画像は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三色に色分解されて、不図示のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサにより電気信号に変換され、Ｒ・Ｇ・Ｂの画像データが得られる。
【００１７】
イメージリーダ部１０で得られた各色成分ごとの画像データは、制御部３０において各種処理が行われた上、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データに変換される。
【００１８】
画像データは、制御部３０内の画像メモリ３３に各再現色ごとに記憶され、位置ズレ補正のための補正を受けた後、記録シートの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、後述する作像部４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ（以下、「作像部４１と総称することがある）の露光手段として設けられた発光ダイオードの駆動信号となる。
【００１９】
記録シートは、給紙トレイ６１から一枚づつ給紙ローラ６２で取り出され、後述の中間転写ベルト５３とタイミングを合わせて送られる。
【００２０】
中間転写ベルト５３は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２の間に張設され、従動ローラ５２が不図示のスプリングで図１の左方向へ付勢されることにより、中間転写ベルト５３に張力が与えられている。そして、装置本体制御部３１で制御される転写モータ５４によって駆動ローラ５１が反時計回りに回転する。中間転写ベルト５３にはポリカーボネート、ポリイミド、ポリイミドアミドなどの樹脂材料が使用される。
【００２１】
中間転写ベルト５３の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像部４１が所定間隔で配置されている。そして、それぞれ作像部４１の感光体ドラムと、中間転写ベルト５３を挟んで対向する位置に、転写ローラ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋが配置されている。作像部４１の感光体ドラムの外周には、帯電装置、露光手段、現像装置、クリーニング手段が配置されていて、感光体表面を帯電させた後、露光手段で画像データに応じた静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて感光体表面にトナー像が形成される。形成されたトナー像は、中間転写ベルト５３が感光体ドラムと転写ローラ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋとの間を通過する時に中間転写ベルト５３上に１次転写される。そして、給紙トレイ６１から引き出された記録シートが、破線Ａを通って、中間転写ベルト５３と２次転写ローラ５５とのニップ部を通過する際に、中間転写ベルト５３のトナー像が記録シート上に２次転写される。その後、記録シートは定着部８０へ搬送され、ここで加熱・加圧されてトナー像が記録シートに定着される。そして、トナー像が定着された記録シートは装置外部へ排出される。一方、感光体表面に残留したトナーはクリーニング手段で除去され、中間転写ベルト５３上の残留トナーは転写ベルトクリーナー１０１で回収され廃トナーボックス１０２に蓄えられる。
【００２２】
作像部４１のそれぞれの現像装置４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋ（以下、「現像装置４３」と総称することがある）には、各色トナーを一定量補給するサブホッパー（トナー貯蔵部）７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ（以下、「サブホッパー７０」と総称することがある）が設けられており、ここからジョイント７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｋを介して現像装置４３に供給される。サブホッパー７０の上方には、トナーボトル（トナー収容容器）７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋ（以下、「トナーボトル７２」と総称することがある）が着脱自在に設けられている。サブホッパー７０内のトナー残量が少なくなると、トナーボトル７２からサブホッパー７０にトナーが供給される。トナーボトル７２内のトナーがなくなると、新しいトナーボトル７２と交換される。
【００２３】
制御部３０には、装置本体制御部３１と画像メモリ３３の他に、トナーボトル新品判断手段３３が設けられているが、トナーボトル新品判断手段３３の制御動作については後述する。又、装置本体１の上部前面には使用者が印刷条件を入力したり装置の現在状況を知らせるための操作表示部９０が設置され、その一部にトナーカウンター９１が設けられて新品トナーボトルの装着日や累積印刷数などトナーボトル交換の目安となる情報を表示する。
【００２４】
図２に、サブホッパー７０とトナーボトル７２の斜視図を示す。トナーボトル７２は、トナーを収納しているボトル部７２２と、供給口７２３ａ（図３に図示）が外周面に形成されたキャップ部７２３と、供給口７２３ａを開閉するシャッター部７２５（図３に図示）とを有する。ボトル部７２２とキャップ部７２３とは相対的に回転可能に取り付けられている。キャップ部７２３の正面側にはトナーボトル７２を回転させるツマミ７２４が形成されている。この色別に設けられるトナーボトル７２のそれぞれのキャップ部７２３は、色別のサブホッパー７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ（以下、「サブホッパー７０」と総称することがある）が一体に構成された上面に載置されている。
【００２５】
トナーボトル７２の裏面側には、ボトル部７２２及びサブホッパー７０の補給ローラ７０３（第２トナー供給手段、図３に図示）を回転させる駆動源７２１が設けられている。なお、図示していないが駆動源７２１と補給ローラ７０３とは連結軸で結合されており、トナーボトル７２とサブホッパー７０の補給ローラ７０３とは同時に回転する。また、図では駆動源７２１は２個記載されているのみであるが、１個の駆動源で２色のトナーボトル７２及び補給ローラ７０３を駆動するもので、図示していないクラッチ機構で切り替える構成になっている。
【００２６】
駆動源７２１でボトル部７２２を回転させると、ボトル部７２２内に収納されたトナーは、ボトル部７２２の内周面に形成された螺旋状溝７２７（第１トナー供給手段）によって、キャップ部７２３の供給口７２３ａに導かれる。そして、トナーは供給口７２３ａからサブホッパー７０に落下供給される。
【００２７】
図３に、トナーボトル７２のキャップ部７２３及びサブホッパー７０の概略構成図を示す。キャップ部７２３の供給口７２３ａがサブホッパー７０の上部に位置する。サブホッパー７０内には、トナーの上面レベルを検出するフロート部材７０４が、軸７０４ａを中心として揺動自在に設けられている。そして、フロート部材７０４の下方には撹拌軸と共に回転するカム７０２が設けられており、カム７０２の回転によってフロート部材７０４は上下に揺動する。
【００２８】
図４に、トナー量に対応したフロート部材７０４の変動状態を示す。フロート部材７０４の自由端側には浮体７０４ｂが設けられており、トナーの上面レベルに応じて上下動する。浮体７０４ｂの上面には磁石７０４ｃが設けられており、サブホッパー７０の外側面にはエンプティーセンサ（第１検知手段）７０５が取り付けられている。エンプティーセンサ７０５としてはリードスイッチが用いられ、浮体７０４ｂの上面に設けられた磁石７０４ｃの位置に応じてＯＮ又はＯＦＦの信号が得られる。サブホッパー７０内にトナーが十分にある場合、フロート部材７０４及び磁石７０４ｃは上方に位置するので（図４（ａ），（ｂ））、エンプティーセンサ７０５はＯＦＦ状態となる。一方、サブホッパー７０内のトナー量が少なくなるとトナーの上面が低下し、フロート部材７０４及び磁石７０４ｃが下方に下がり、エンプティーセンサ７０５がＯＮとなる。エンプティーセンサ７０５がＯＮになると、駆動源７２１が駆動してトナーボトル７２のボトル部７２２が所定時間（例えば１０秒間）回転され、トナーボトル７２からサブホッパー７０内にトナーが供給される。これによりエンプティーセンサ７０５はＯＮ信号からＯＦＦ信号となる。
【００２９】
ところが、トナーボトル７２にトナーがない場合には、ボトル部７２２を回転させてもサブホッパー７０内にトナーは補給されない。このため、エンプティーセンサ７０５はＯＮ信号を継続する。そこで、例えばボトル部７２２を１０秒間回転させても、エンプティーセンサ７０５がＯＮ信号からＯＦＦ信号にならない場合には、トナーボトル７２にトナーがないと判断する。
【００３０】
他方、現像装置４３には、二成分現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ（第２検知手段）４３１（図１に図示）が設けられていて、現像装置４３内のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度を維持するように、サブホッパー７０の補給ローラ７０３が回転し現像装置４３にトナーが補給される。例えば、トナー濃度の通常設定値が５％の場合、トナー濃度が４．５％に以下となると補給ローラ７０３が回転して、サブホッパー７０から現像装置４３にトナー補給が行われ、トナー濃度が５％になると補給ローラ７０３の回転が停止する。
【００３１】
ここで、本発明の画像形成装置では、トナーボトル７２とサブホッパー７０の補給ローラ７０３とは共に駆動源７２１によって回転駆動されるので、トナーボトル７２が回転すると補給ローラ７０３も同時に回転する。一方、後述するように、本発明の画像形成装置では、トナーボトル７２を回転させて、トナーボトル７２からサブホッパー７０にトナーが供給されたかどうかでトナーボトル７２が新品かどうかを判断する。このため、トナーボトル７２が新品かどうかを判断する際に、サブホッパー７０から現像装置４３へもトナーが供給され、現像装置４３内のトナー濃度が通常設定値である場合にもトナーが補給されることになる。現像装置内のトナー濃度が必要以上に高くなると、”かぶり”などが発生して画質が悪化する。また、トナー飛散によって装置内汚れが生じやすくなる。
【００３２】
そこで、本発明では、トナーボトル７２にトナーがないと判断されると、現像装置内のトナー濃度センサ４３１の設定値を通常値（例えば５％）からより低い低値（例えば４％）に変更する。これにより、トナーボトル７２が新品かどうかを判断する際に、サブホッパー７０から現像装置４３にトナーが供給されても、”かぶり”などの不具合が生じるほどトナー濃度が高くなることが回避される。なお、トナー濃度センサ４３１の低値としては、画質に悪影響を与えない範囲で適宜決定すればよい。
【００３３】
次に、トナーボトル７２が新品と交換されたかどうかの判断について説明する。本発明の画像形成装置では、トナーボトル７２を回転させて、トナーボトル７２からサブホッパー７０にトナーが供給されたかどうかでトナーボトル７２が新品かどうかを判断する。この判断時期は、トナー収容容器が着脱された可能性がある場合である。具体的には、装置本体に設けられた扉が開閉された場合、主電源がオンされた場合、電力消費を抑制するスリープモードから回復した場合などである。これらの場合に、トナーボトル７２を回転させて、エンプティーセンサ７０５がＯＮ信号からＯＦＦ信号となれば、トナー収容容器が新品に交換されたと判断する。
【００３４】
図５に、本発明に係る画像形成装置の制御例を示すフローチャートを示す。トナーボトル７２を所定時間回転させても、エンプティーセンサ７０５のＯＮ信号が解消しない場合には（ステップＳ１）、トナーボトル７２内にトナーがないと判断し、まず、現像装置４３のトナー濃度センサ４３１の設定を通常値から低値に変更する（ステップＳ２）。そして、そのまま通常の画像形成を継続させる（ステップＳ３）。
【００３５】
通常の画像形成を継続して行うことによって現像装置内のトナーが消費され、現像装置内のトナー濃度が低値以下になると（ステップＳ４）、操作表示部９０にトナーボトルの交換表示を行い（ステップＳ５）、使用者にトナーボトル７２の交換を促す。また、画像形成枚数のカウントを開始する（ステップＳ６）。
【００３６】
次に、装置本体に設けられた扉が開閉された場合、主電源がオンされた場合、電力消費を抑制するスリープモードから回復した場合には（ステップＳ７）、トナーボトル７２を使用者が新品と交換した可能性があり、駆動源７２１を駆動させてトナーボトル７２を回転させる（ステップＳ８）。これにより、エンプティーセンサ７０５がＯＮ信号からＯＦＦ信号になった場合には（ステップＳ９）、トナーボトル７２が新品と交換されたと判断し、現像装置４３のトナー濃度センサ４３１の設定を低値から通常値に戻す（ステップＳ１０）。そして、操作表示部９０のトナーボトルの交換表示を消すと共に（ステップＳ１１）、画像形成枚数のカウントをゼロにリセットし（ステップＳ１２）、制御を終了する。
【００３７】
一方、駆動源７２１を駆動させてトナーボトル７２を回転させても、エンプティーセンサ７０５がＯＮ信号のままであった場合には（ステップＳ９）、トナーボトル７２は新品と交換されていないと判断し、ステップＳ７に戻ってトナーボトル７２が新品と交換された可能性がある場合を待ち、当該可能性のある場合が生じたときは、駆動源７２１を駆動させてトナーボトル７２を回転させ（ステップＳ８）、エンプティーセンサ７０５がＯＮ信号からＯＦＦ信号になったかどうか（ステップＳ９）を判断する制御を繰り返す。
【００３８】
また、トナーボトル７２が新品と交換されないまま画像形成が重ねられると、現像装置４３内のトナー濃度が低下して画質に影響が生じるおそれがあるので、トナーボトル７２が新品と交換された可能性がない場合でも（ステップＳ７）、トナーボトル７２の交換表示がなされてから画像形成した枚数が所定枚数以上になると（ステップＳ１３）、強制的に画像形成を不能とする（ステップＳ１４）。そして、画像形成枚数のカウントをゼロにリセットし（ステップＳ１２）、制御を終了する。
【００３９】
以上説明した制御例において、トナーボトル７２を回転させてトナーボトル７２からサブホッパー７０にトナーを供給する際、補給ローラ７０３も同時に回転しサブホッパー７０から現像装置４３へもトナーが補給されるが、現像装置４３内のトナー濃度を通常値よりも低い低値に予め下げてあるので、トナーボトル７２を回転させることによってトナー濃度が上昇しても画質不良を招く値にまで高くなることはない。また、トナーボトル７２からサブホッパー７０へのトナー供給能力は、サブホッパー７０から現像装置４３へのトナー供給能力よりも高く設定することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の画像形成装置では、トナーボトルからサブホッパーへのトナー補給と、サブホッパーから現像装置へのトナー補給とを共通の駆動源で行うと共に、エンプティーセンサによるサブホッパーのトナー量増加の検知でトナーボトルが新品と交換されたと判断するので、装置の小型・軽量化が図れて有用である。また、トナーボトルを廃棄する際に、従来のようなＩＣチップなどの電子部品とボトル本体との分別作業が不要となる。
【符号の説明】
【００４１】
１    装置本体（画像形成装置）
４３    現像装置
７０    サブホッパー（トナー貯蔵部）
７２    トナーボトル（トナー収容容器）
９０    表示手段
４３１    トナー濃度センサ（第２検知手段）
７０５    エンプティーセンサ（第１検知手段）
７０３    補給ローラ（第２トナー供給手段）
７２１    駆動源
７２７    螺旋状溝（第１トナー供給手段）
【図１】
0005488312.tif 000002
【図２】
0005488312.tif 000003
【図３】
0005488312.tif 000004
【図４】
0005488312.tif 000005
【図５】
0005488312.tif 000006