(57)【要約】    【課題】誤検知の発生を大幅に軽減できるとともに、画像品質等に影響少なくしてエンド時の残トナー量を減少することができる画像形成装置を提供する。    【解決手段】回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えたトナーボトル１１と、キャップ２０とを有する画像形成装置であり、ノズル４０から補給部までの剤搬送路の途中に、剤の有無を検出する検知窓と検知センサ５２を有する検出部を設け、該検出部５０の検知窓５１の内壁５３を傾斜させている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えた容器本体と、該容器本体の開口部に取り付けられ、前記容器本体と相対的に回転可能なキャップとを有する剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、
前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に、剤の有無を検出する検知窓と検知センサを有する検出部を設け、該検出部の前記検知窓の内壁を傾斜させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記検知窓の内壁がセンサ検知面のみを傾斜させていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
前記検知窓の内壁に設けた傾斜が剤搬送方向における上流側から下流側へ向かって横断面が大きくなる傾斜であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えた容器本体と、該容器本体の開口部に取り付けられ、前記容器本体と相対的に回転可能なキャップとを有する剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、
前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に、剤の有無を検出する検知窓と検知センサを有する検出部を設け、該検出部の前記検知窓を周囲に比べてトナーが付着しにくい材料で構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、前記検出窓のセンサ光透過面をフラットにしたことを特徴とする画像形成装置
【請求項６】
回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えた容器本体と、該容器本体の開口部に取り付けられ、前記容器本体と相対的に回転可能なキャップとを有する剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、
前記ノズルから補給部へ前記剤を移送する移送手段と、前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に設けた剤の有無を検出する検出部とを有し、
該検出部が剤無しを検知した後の容器本体の回転時間を、検知前に比べて増加させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記移送手段の駆動時間により剤消費量を予測する手段を有し、予測消費量がある閾値以上であれば前記検出部が剤無しを検知しても容器本体の回転時間を増加させないことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した画像形成装置において、二成分現像装置を用いてトナー像を形成する装置では、使用によりトナーが消費されるため、その消費分を現像装置に逐次補給しなければならない。一般に、トナーはトナーカートリッジやトナーボトル等のトナー容器に収納したものを現像装置に補給するものが多く、そしてトナー容器は補給するトナーがなくなれば新しいトナー容器と交換するようにしている。このとき、トナー容器が空になったことを検知し、ユーザに知らせる必要がある。
【０００３】
しかし、トナー容器のトナーエンドを高精度に検知することはかなり難しく、その多くはトナーの補給動作を繰り返し行ってもトナーが補給されないことをトナー濃度等から検知するものであった。
【０００４】
しかしながら、このようなトナーエンド検出方法ではトナーなしと表示した時点でも多量のトナーが残留していることがある。
【特許文献１】特開平９−３４２３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０９９２２号公報
【０００５】
特許文献１には、トナーボトルに振動を与えてトナーボトルにこびりつくトナーを無くすことが提案されている。この装置では、トナーボトルの残留するトナーを減少させることができるが、画像形成部にも振動が伝わるため、振動による画像ゆらぎを生ずる可能性があり、さらに騒音や振動部材の追加による装置が大型化する等の問題があった。
【０００６】
また、トナー搬送経路に検出部を設け、そこを通るトナーの有無を光学センサ等で検知してトナーエンドを検知することも行われているが、粉体トナーは流動性が悪く検出部にこびり付いてセンサ光を遮り、トナーが無いにも拘らず、トナー有りという誤検知が起り易い。
【０００７】
そこで、特許文献２に記載されているように、検知面をトナーが付着しにくいガラス管で構成することが提案されている。しかし、かかる画像形成装置では上記した誤検知を改善することができるものの、さらなる誤検知の改善が求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、誤検知の発生を大幅に軽減できるとともに、画像品質等に影響少なくしてエンド時の残トナー量を減少することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えた容器本体と、該容器本体の開口部に取り付けられ、前記容器本体と相対的に回転可能なキャップとを有する剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に、剤の有無を検出する検知窓と検知センサを有する検出部を設け、該検出部の前記検知窓の内壁を傾斜させたことを特徴としている。
【００１０】
なお、本発明は、前記検知窓の内壁がセンサ検知面のみを傾斜させていると、効果的である。
さらに、本発明は、前記検知窓の内壁に設けた傾斜が剤搬送方向における上流側から下流側へ向かって横断面が大きくなる傾斜であると、効果的である。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えた容器本体と、該容器本体の開口部に取り付けられ、前記容器本体と相対的に回転可能なキャップとを有する剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に、剤の有無を検出する検知窓と検知センサを有する検出部を設け、該検出部の前記検知窓を周囲に比べてトナーが付着しにくい材料で構成したことを特徴としている。
【００１２】
なお、本発明は、前記検出窓のセンサ光透過面をフラットにすると、効果的である。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、回転することにより収納した粉体の剤を開口部側に搬送する搬送部を備えた容器本体と、該容器本体の開口部に取り付けられ、前記容器本体と相対的に回転可能なキャップとを有する剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、前記ノズルから補給部へ前記剤を移送する移送手段と、前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に設けた剤の有無を検出する検出部とを有し、該検出部が剤無しを検知した後の容器本体の回転時間を、検知前に比べて増加させることを特徴としている。
【００１３】
なお、本発明は、前記移送手段の駆動時間により剤消費量を予測する手段を有し、予測消費量がある閾値以上であれば前記検出部が剤無しを検知しても容器本体の回転時間を増加させないと、効果的である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の構成によれば、検知窓の内壁に傾斜を設けているのでトナー等の剤の付着を防止することができ、剤の有無の誤検知を防止することができる。
請求項２の構成によれば、検知窓内壁の検出部分に傾斜を設けているので確実に剤有無の誤検知を防止することができる。
【００１５】
請求項３の構成によれば、検知窓内壁が搬送方向にそって下流に行くにしたがって断面が広くしているので詰まりにくく剤有無の誤検知を防止することができる。
【００１６】
請求項４の構成によれば、剤が付着し難い異種材料で成型しているので、安価で剤の付着を防止することができ、剤有無の誤検知を防止することができる。
請求項５の構成によれば、曲率によるセンサ光乱反射を防止しているので剤有無の誤検知を防止することができる。
【００１７】
請求項６の構成によれば、剤が少なくなってもボトルの回転時間を増加してスクリューポンプの剤吸引部分の剤不足を解消し、吸引部分に剤が存在するような状態にすぐさま復帰させることができる。
【００１８】
請求項７の構成によれば、剤収納容器内の剤残量が減少してエンド状態間際になった場合はボトルの回転時間を増加させることは無意味であるので、ボトルの回転時間の増加無いようにしている。これにより、シールの磨耗劣化によるトナー飛散を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１はプリンタとして構成された画像形成装置の一例を示す垂直断面図である。ここに示した画像形成装置の装置本体１内には４つの作像ユニット２が設けられている。各作像ユニット２に対向して無端ベルトより成る中間転写体３が配置され、この中間転写体３は複数の支持ローラに巻き掛けられて矢印方向に走行する。また、４つの作像ユニット２には、それ自体公知の電子写真方式に基いてイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらトナー像が中間転写体３上に順次重ねて静電転写される。
【００２０】
画像形成装置本体１内の下部には、給紙装置４が配置され、給紙装置４から送り出された用紙が搬送路に沿って搬送され、レジストローラ５を介して中間転写体３と転写装置６との間に送り込まれる。
【００２１】
用紙が中間転写体３と転写装置６の間を通るとき、中間転写体３上の重ね合わせられたトナー像が用紙上に転写される。次いで、この用紙は定着装置７を通り、このとき熱と圧力の作用によって用紙上の画像が用紙に定着される。定着装置７を通った用紙は排出部８に排出される。
【００２２】
本実施形態のプリンタは、排出部８と中間転写体３の間に、各作像ユニット２の現像装置に補給するトナーを収納した剤収納容器としてのトナーボトル１１が脱着可能に装着される装着部としてのセット部１０が設けられている。
【００２３】
このプリンタにセットされるトナーボトル１１は、図２及び図３に示すように、容器本体としての一端側に開口部１３が形成された円筒状のボトル本体１２と、その開口部１３にボトル本体１２と相対的に回転可能なキャップ２０とを有している。ボトル本体１２は、その周面に回転することによって収納したトナーを開口部１３側へ搬送するトナー搬送部としての容器内部側に突出する螺旋１４が形成されている。また、開口部１３はボトル本体１２の軸線（図示せず）と同心円上設けられ、ボトル本体１３の径より小径に形成されている。この小径に形成した開口部１３からトナーを排出するため、螺旋１４と開口部１３の間には次に説明するホルダ２１で隠れてしまっているが、第２螺旋（図示せず）と、第２螺旋にトナーを汲み上げる汲み上げ部（図示せず）が設けられている。
【００２４】
上記キャップ２０は、ホルダ２１を介してボトル本体１２に装着される。キャップ２０には、図３に示すように、その円筒の外径部に爪部２２が設けられ、この爪部２２がボトル本体１２に形成された円周溝１５に係止されることにより、キャップ２０とボトル本体１２とが相対的に回転可能に構成されている。なお、ボトル本体１２とキャップ２０の接合部にはシール２３を介在させて当該部からのトナー漏れを防いでいる。また、ボトル本体１２のキャップ２０を取り付ける近傍には、ボトル本体を回転させるための入力部として用いるボトルギヤ１６がボトル本体１２と一体に設けられている。
【００２５】
キャップ２０には、その周面の下部にトナー補給口２５が形成され、このトナー補給口２５には出口部材３０が設けられている。出口部材３０には、漏斗状の開口３１と、後述する係合部材としてのノズル４０が差し込まれるノズル孔３２とが形成され、開口３１が上記トナー補給口２５に連通している。また、ノズル孔３２にはシャッタ３３が嵌合されており、これによって一連のトナー補給通路が塞がれている。ノズル４０が設けられるプリンタ本体側には、図４に示すように、ノズル４０に並べてその左右に位置決めピン４１が設けられ、この位置決めピン４１はキャップ２０に設けられた位置決め孔２６に挿入される。また、ノズル４０の補給側は図示していない搬送パイプを介して現像装置側に設けられた吸引型の粉体ポンプ（図示せず）の吸引口と連通している。この粉体ポンプとしては、モーノポンプと称される高い固気比で連続定量移送が可能な１軸偏芯スクリューポンプが有利に用いられる。
【００２６】
このように構成されるトナーボトル１１は、図２の矢印Ａ方向から見ると、ボトル本体１２に外周面より出口部材３０を取り付けたキャップ２０が外側に突出している。また、トナーボトル１１をセット部１０に対し矢印Ａと逆方向のＢ方向から正しくセットすると、上記位置決めピン４１が位置決め孔２６に挿入されるとともに、ノズル４０がノズル孔３２に挿入される。すなわち、トナーボトル１１をその軸線方向へキャップ２０を先端として移動させることにより、ノズル４０がノズル孔３２に挿入される。そして、ノズル４０がノズル孔３２に挿入されると、シャッタ３３がノズル孔３２から奥側へ押し出され、ノズル４０の受け口４２と開口３１が連通することによりトナー補給が可能なる。
【００２７】
ノズル４０から現像装置までのトナー補給経路には、トナー有無を検出する検出部５０が設けられ、本実施形態の該検出部５０は、図４に示すように、ノズル４０と一体的に設けられた垂直路４３に設けられている。すなわち、ノズル４０が図示するようにほぼ水平方向に延びており、このノズル４０の方向と直交し、重力落下方向である垂直路４３に検出部５０が配置されている。
【００２８】
検出部５０には、光を通す検知窓５１が形成され、この検知窓５１を介してトナーの有無を検知する光透過型のトナーエンドセンサ５２が設けられている。このトナーエンドセンサ５２は、トナーボトル１１にトナーがあるときノズル４０の内部はトナーが充満しており、センサ発光部（図示せず）から光はトナーに遮られて受光部（図示せず）に達しないためトナーがあると判断される。トナーが消費されてトナーボトル１１のトナーが無くなると、検知窓５１の部分のトナーも無くなってくるため、センサ発光部から光が検知窓５１を透過して受光部に達しトナー無しと判断される。
【００２９】
かかるトナーエンド検出方法では、検知窓５１にトナーがこびりついてセンサ５２の光が検知窓５１を透過して受光部に達しないという誤検知が発生し易いことは先に説明した。
【００３０】
そこで、本発明では、図５に示すように、検知窓５１の内壁面５３を傾斜させている。この傾斜は、重力方向であるトナー補給方向に対し、下流側の横断面が徐々に大きくなるような傾斜である。そして、このような方向の傾斜を鉛直方向に延びるトナー搬送経路の検知窓５１に形成することで、該窓５１に通過するトナーが付着しにくくすることできる。したがって、検知窓５１の汚れに起因する誤検知を防止することができる。
【００３１】
また、本発明の他の実施形態では図６に示すように、検出部５０の検知窓５１を周囲よりもトナーが付着し難い材料、例えば周囲がスチレン系の樹脂であるポリスチレンやＡＢＳで構成されている場合に、検知窓をフッ素樹脂で構成している。この場合、ノズル４０を二色成型方法でそのような異種材料による一体樹脂成型をすることができる。尚、フッ素樹脂は単価が高く、ノズル４０の全てをフッ素樹脂で成型することはコスト高になる。さらに、異種材料で作る部分は円筒の搬送路から一段低くなるのがよい。これにより、トナーが検出部５０に直接降りかからず、トナーが無くなっても検出部５０の内側に付着し難くなり、確実にセンサ光が透過してトナーエンドを検出することができる。
【００３２】
変形例として図７を示す。上記した実施形態の検出部５０は、ノズル４０の垂直部分に設けているため、検知窓５１も円筒状の一部に設けられている。しかし、検知窓５１に曲率があると、センサ光が乱反射して検知精度が落ちる。そこで、検知窓５１は図８に示すように、薄肉のフラット面で構成すると、検知精度が高められる。
【００３３】
ところで、上記したトナーエンドセンサ５２によるトナーエンド検知は、本実施形態の画像形成装置が吸引型の一軸偏芯スクリューポンプである粉体ポンプ６０を用いてトナーを吸引搬送しているので、粉体ポンプ６０の作動時にセンサの出力を抽出してトナー有無を調べている。また、トナー補給に粉体ポンプ６０を用いている構成上、トナーの吸引力が及ぶ吸引部分６５にトナーが存在していることが搬送の条件であり、この部分にトナーが無いもしくは少量であると、ポンプは空気ばかり吸引して確実なトナー搬送ができなくなる。トナーボトル１１は回転することによって自身の螺旋１４によりトナーを吸引部分６５に送っている。
【００３４】
しかし、ボトル内のトナーが少なくなると、吸引部分６５のトナーが不足気味になり、粉体ポンプ６０でのトナー搬送に支障が出てくる。
そこで、本発明では図９のフローチャートに示すように、粉体ポンプ６０の１０ｍｓｅｃごとに上記したトナーエンドセンサ５０の出力値を抽出するように構成し、１０００ｍｓｅｃとなった時点で１００ポイント中、７０ポイントがトナー無しと判断されると、ボトル内のトナー残量５０ｇ以下かが判断される。トナー残量は、粉体ポンプ６０の駆動積算時間から予測することができ、この予測残量が５０ｇ以下かが判断される。そして、残量が５０ｇを上回っているときにはそれまで１ｓｅｃオフして０．５ｓｅｃオンしていたトナーボトル１１の駆動パターンを、０．５ｓｅｃオフして１ｓｅｃオンするパターンに切り替える。すなわち、トナーが少なくなっても５０ｇ以上残っているときにはトナーボトル１１の駆動を増やして吸引部分６５に空隙ができにくくする。しかし、トナー予測残量が５０ｇを下回ったときにはトナーエンド状態間際であり、この状態でボトルの回転を増加させることは無意味であり、シール２３の寿命を縮めることにもなりかねないため、駆動パターンの変更は実行しないように制御している。なお、本実施形態の制御装置は図１０に示すように、ＣＰＵ７０に対しそれぞれドライバを介して粉体ポンプ６０のクラッチ、トナーボトル駆動クラッチ、トナーエンドセンサ５２をつないだものである。
【００３５】
このように、本発明では吸引部分６５にトナー不足が生じやすくなるとき、トナー不足を補うべくトナーボトル１１の駆動を増加し、トナーエンド間際になったらトナーボトル１１の駆動を増加してもあまり変らないので駆動増加を実行しないものである。
【００３６】
以上は粉体の中でも特に複写機などの画像形成装置に用いられる新規トナーを搬送、供給する場合について述べてきたが、近年の環境問題、資源のリサイクル化という種々の要請を満たす為に、回収した残留トナーを再度現像装置に戻して現像剤としてリサイクルするためのトナーリサイクル機構が種々提案されている。
【００３７】
本発明の画像形成装置がこれらリサイクルトナーも対象としていることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る画像形成装置としてのプリンタを示す概略図である。
【図２】トナーボトルの全体を示す斜視図である。
【図３】そのプリンタに用いるトナーボトルの断面説明図である。
【図４】検出部の全体を示す正面図である。
【図５】検知窓の一例を示す断面説明図である。
【図６】検出部の全体を示す側面図である。
【図７】他の実施形態を示す検出部の側面図である。
【図８】さらに他の実施形態を示す検出部の斜視図である。
【図９】トナーエンド時の制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１  トナーボトル
２０  キャップ
４０  ノズル
５０  検出部
５１  検知窓
５２  トナーエンドセンサ
５３  内壁
６０  粉体ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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