(57)【要約】【課題】取り付け誤差等のパラメータの影響を受けることなく、トナー残量を容易かつ精度良く検知する画像形成装置の提供。【解決手段】画像形成装置１は、現像装置１３、仕切り板１３３、濃度センサ１６及び制御部９を備える。現像装置１３は、トナーを収納しており、静電潜像をトナー像として現像可能な画像形成領域と、画像形成領域以外でパッチ画像を現像可能な非画像形成領域とを有し、画像形成領域から非画像形成領域にトナーを搬送する搬送ローラ１３２を含む。仕切り板１３３は、画像形成領域内のトナー量が所定量以下である場合、搬送ローラ１３２のトナー搬送を停止させる。濃度センサ１６は、非画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置されており、パッチ画像の濃度を検知する。制御部９は、パッチ画像の濃度に基づいて現像装置１３内のトナー残量を判断する。【選択図】図４
2008164998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに基づいて表面に静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置であって、
前記像担持体に供給される現像剤を収納しており、前記静電潜像をトナー像として現像可能な第１領域と、前記第１領域以外の領域であってパッチ画像を現像可能な第２領域とを有し、前記第１領域から前記第２領域に前記現像剤を搬送する搬送部材を含む現像装置と、
前記第１領域内の現像剤の量が所定量以下である場合、前記搬送部材による前記現像剤の搬送を停止させる停止手段と、
前記第２領域に対応する前記像担持体の領域に対向して配置されており、前記パッチ画像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記濃度検知手段により検知された前記パッチ画像の濃度に基づいて、前記現像装置内の現像剤の残量を判断する判断手段と、
を備える、画像形成装置。
【請求項２】
前記搬送部材は、前記第１領域から前記第２領域方向に伸びるように配置され、前記第２領域における径が前記第１領域における径よりも小さく形成されている螺旋状の搬送用部材であって、
前記停止手段は、前記第１領域と前記第２領域との間を仕切るように、前記現像装置内に配置された仕切り板である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記濃度検知手段は、前記第１領域に対応する前記像担持体の領域または前記第２領域に対応する前記像担持体の領域に選択的に配置されており、前記第１領域に対応する前記像担持体の領域に配置された場合、前記第１領域内の現像剤を用いて現像された前記トナー像の濃度を更に検知する、請求項１または２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、画像形成装置、特に、画像データに基づいて表面に静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタや複写機等の画像形成装置としては、感光体ドラムや、現像装置、補給装置等を備えるものがある。現像装置は、感光体ドラム表面にトナーを供給してトナー像を現像する。補給装置は、現像装置内のトナー残量が所定の範囲内に維持されるように、現像装置内にトナーを補給する。
【０００３】
更に、多くの画像形成装置では、現像装置内部のトナー残量を検知するための濃度センサが取り付けられている。濃度センサには、例えば現像装置内に向けて光を照射する発光素子と、これを受光する受光素子と、発光素子から照射された光を受光素子が受光できるように、光を反射させる反射板とを有する光学式のものがある。
【０００４】
また、特許文献１のように、現像装置内部のトナー残量だけではなく、補給装置内のトナー残量も検知するため、補給装置内部に光学式の濃度センサが設けられた画像形成装置もよく知られている。
【特許文献１】特開平９−１７９３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように、濃度センサが現像装置や補給装置内に直接設けられた場合、その時々の反射板の光反射率及び光透過率のばらつき、濃度センサの取り付け誤差等の影響により、トナー濃度の検知精度が低下してしまう場合がある。
【０００６】
また、反射板が現像装置や補給装置の内部に取り付けられていると、その表面にはトナーがついてしまうため、光の反射率や透過率が低下する。従って、反射板の表面のトナーを取り除くための清掃部材を設ける必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、濃度センサにおける反射板の光反射率や光透過率、取り付け誤差等のパラメータの影響を受けることなく、トナー残量を容易にかつ精度良く検知することができる画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明１に係る画像形成装置は、画像データに基づいて表面に静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置であって、現像装置と、停止手段と、濃度検知手段と、判断手段とを備える。現像装置は、像担持体に供給される現像剤を収納しており、静電潜像をトナー像として現像可能な第１領域と、第１領域以外の領域であってパッチ画像を現像可能な第２領域とを有している。そして、現像装置は、第１領域から第２領域に現像剤を搬送する搬送部材を含む。停止手段は、第１領域内の現像剤の量が所定量以下である場合、搬送部材による現像剤の搬送を停止させる。濃度検知手段は、第２領域に対応する像担持体の領域に対向して配置されており、パッチ画像の濃度を検知する。判断手段は、濃度検知手段により検知されたパッチ画像の濃度に基づいて、現像装置内の現像剤の残量を判断する。
【０００９】
この画像形成装置では、現像装置は、通常の画像データに基づいたトナー像を形成するための現像剤が収納されている第１領域と、パッチ画像を形成するための現像剤が収納されている第２領域とを内部に有する。そして、画像形成装置は、パッチ画像を生成し、この濃度を検知する。ここで、第１領域内の現像剤の残量が少なくなると、第１領域内の現像剤は第２領域に搬送されなくなる。そのため、第２領域内の現像剤は、第１領域内の現像剤よりも早くエンプティ状態となる。従って、画像形成装置は、第２領域内の現像剤を用いて現像されるパッチ画像の濃度を用いれば、現像装置内の現像剤の残量を容易に判断できるようになる。また、このような画像形成装置によると、現像装置内に配置され、現像剤の量を直接検知するためのトナー濃度検知センサや、このセンサが現像剤の量を精度良く検知するようにセンサの表面を清掃する清掃部材等を設けずに済む。
【００１０】
発明２に係る画像形成装置は、発明１に係る画像形成装置であって、搬送部材は、第１領域から第２領域方向に伸びるように配置され、第２領域における径が第１領域における径よりも小さく形成されている螺旋状の搬送用部材である。そして、停止手段は、第１領域と第２領域との間を仕切るように、現像装置内に配置された仕切り板である。
【００１１】
この画像形成装置によると、第１領域内の現像剤は、例えば仕切り板の高さ以下となると、仕切り板により第２領域への搬送が遮られる。従って、画像形成装置は、このような簡単な構成からなる停止手段を用いて、第１領域から第２領域への現像剤の搬送を十分に停止させることができる。
【００１２】
発明３に係る画像形成装置は、発明１または２に係る画像形成装置であって、濃度検知手段は、第１領域に対応する像担持体の領域または第２領域に対応する像担持体の領域に選択的に配置されている。そして、この濃度検知手段は、第１領域に対応する像担持体の領域に配置された場合、第１領域内の現像剤を用いて現像されたトナー像の濃度を更に検知する。
【００１３】
一般的に、トナー像の濃度は、例えば現像バイアス値等の出力特性の変化を補整する、いわゆるキャリブレーション動作の際に用いられる。そこで、この画像形成装置は、キャリブレーション動作の際に用いられるトナー濃度を、現像装置内の現像剤の残量を検知するための濃度検知手段が更に検知するため、トナー濃度を検知するための濃度検出手段を別途設けずに済む。従って、コストがより削減される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像形成装置によると、補給装置や現像装置内部に取り付けられ、トナー残量を直接検知する濃度センサや、このセンサがトナーの残量を精度良く検知するようにセンサの表面を清掃するための清掃部材等を設けずに済む。従って、濃度センサにおける反射板の光反射率や光透過率、取り付け誤差等のパラメータの影響を受けることなく、トナー残量を容易にかつ精度良く検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（１）構成
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略断面図である。この画像形成装置１は、タンデム方式のカラープリンタであって、画像データに基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。
【００１６】
画像形成装置１は、図１及び図５に示すように、カラー画像形成のための各色の画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂ、転写装置４、濃度センサ１６、定着装置７、排出部８及び制御部９を備える。
【００１７】
画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂは、用紙の搬送方向上流側から転写装置４内の搬送転写ベルト４ａ（後述）に沿って横方向に順に配置されており、それぞれマゼンダ、イエロー、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する。画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂのそれぞれは、図１及び図２に示すように、感光体ドラム１０を有している。
【００１８】
感光体ドラム１０は、アモルファスシリコン等からなる感光層を有しており、画像形成装置１外部からの画像形成動作の開始指示等により回転動作行う。そして、感光体ドラム１０の表面には、外部からの画像データに基づいて静電潜像が形成される他、後述するパッチ画像が形成される。感光体ドラム１０の周囲には、主帯電器１１、露光器１２、現像装置１３及びクリーニング部材１４が配置されている。
【００１９】
主帯電器１１は、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる。
【００２０】
露光器１２は、感光体ドラム１０の表面を露光させる。
【００２１】
現像装置１３は、内部にトナーを有し、感光体ドラム１０上にトナーを供給し感光体ドラム１０表面上の静電潜像をトナー像として現像するものであって、その内部には、図３及び図４に示すように、画像形成領域（第１領域に相当）と非画像形成領域（第２領域に相当）とを有している。画像形成領域は、外部からの画像データに基づいて形成された静電潜像を、トナー像として現像可能な領域である。言い換えると、画像形成領域は、図３に示すように、現像装置１３の長手方向の長さにおいて、少なくとも記録紙の最大通紙幅に該当する。また、非画像形成領域は、画像形成領域以外の領域であって、パッチ画像を現像可能な領域である。このような現像装置１３は、図２〜図４に示すように、現像ローラ１３１、搬送ローラ１３２（搬送部材に相当）、供給規制板１３３（停止手段、仕切り板に相当）、攪拌規制板１３４及び攪拌ローラ１３５を含む。
【００２２】
現像ローラ１３１は、現像装置１３内部に回転自在に支持されており、図２及び図３に示すように、感光体ドラム１０に対向して配置されている。
【００２３】
搬送ローラ１３２は、図３に示すように、現像ローラ１３１に対向して画像形成領域から非画像形成領域に伸びるように配置された螺旋状のローラであって、画像形成領域から非画像形成領域にトナーを搬送する。また、搬送ローラ１３２は、図３及び図４に示すように、非画像形成領域における径が画像形成領域における径よりも小さくなるように形成されている。尚、図３及び図４では、画像形成領域における搬送ローラを“１３２ａ”、非画像形成領域における搬送ローラ１３２を“１３２ｂ”と記載している。
【００２４】
供給規制板１３３は、図３及び４に示すように、画像形成領域と非画像形成領域との間を仕切るように、現像装置１３内部に配置されている。供給規制板１３３は、画像形成領域内のトナー量が所定量以下となると、搬送ローラ１３２によるトナー搬送を停止させる。即ち、画像形成領域内のトナーは、搬送ローラ１３２により画像形成領域から非画像形成領域へと搬送されるが、その高さが供給規制板１３３の高さ（図４のＡ）よりも低くなると、搬送ローラ１３２により非画像形成領域側へは搬送されにくくなると共に、供給規制板１３３の高さを超えられなくなる。従って、画像形成領域内のトナーが所定量以下となると、この画像形成領域内のトナーは、非画像形成領域内に供給されなくなる。すると、非画像形成領域内のトナー量は、画像形成領域内のトナー量に比して少ないため、非画像形成領域内のトナー量は、画像形成領域内のトナー量よりも、早くエンプティ状態となる。
【００２５】
攪拌規制板１３４は、図２及び図３に示すように、搬送ローラ１３２と攪拌ローラ１３５との間を仕切るように配置されており、攪拌中のトナーが搬送ローラ１３２側に移動するのを防ぐ。
【００２６】
攪拌ローラ１３５は、現像ローラ１３１内部に回転自在に配置されており、図２及び図３に示すように、搬送ローラ１３２に対向するように配置されている。攪拌ローラ１３５は、現像装置１３内のトナーが凝集しないようにトナーを適宜攪拌させる。
【００２７】
クリーニング部材１４は、転写装置４によりトナー像が記録紙に転写された後の感光体ドラム１０上の残留トナーを除去する。
【００２８】
また、各画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂは、補給装置１５及び各色のトナー容器３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ，３Ｂを含む。補給装置１５は、現像装置１３にトナーを補給するためのものであって、トナー容器３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ，３Ｂと現像装置１３とに接続されている。また、各色のトナー容器３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ，３Ｂは、各画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂの上方に対応して配置され、内部にはマゼンダ、イエロー、シアン、ブラックの各色のトナーを収容している。
【００２９】
転写装置４は、感光体ドラム１０上のトナー像を記録紙に転写する装置であって、図１に示すように、搬送転写ベルト４ａ、駆動ローラ２０、従動ローラ２１及び第１〜第４転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ，５Ｂを含む。搬送転写ベルト４ａは、駆動ローラ２０と従動ローラ２１との間に掛け渡されて循環駆動されており、給紙カセット６から給紙搬送路２２を介して搬送されてきた記録紙を吸着して定着装置７に搬送する。駆動ローラ２０は、図示しないモータ及び減速機等を含む搬送駆動機構に連結されている。第１〜第４転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ，５Ｂは、搬送転写ベルト４ａを介して各画像形成部２の感光体ドラム１０に対向するように配置されている。
【００３０】
濃度センサ１６は、図１に示すように搬送転写ベルト４ａ上に１つ備えられている。そそして、この濃度センサ１６は、図５に示すモータ１７により、感光体ドラム１０の長手方向に沿って移動可能に備えられている。言い換えると、濃度センサ１６は、現像装置１３外部であって、かつ画像形成領域または非画像形成領域に対応する位置に、選択的に配置される。従って、濃度センサ１６は、図３に示すように、非画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置されている場合は、非画像形成領域内のトナーを用いて現像されたパッチ画像の濃度を検知する。また、濃度センサ１６が、画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置されている場合は、画像形成領域内のトナーを用いて現像された画像の濃度を検知する。尚、画像形成領域内のトナーを用いて現像された画像の濃度は、現像ローラ１３１に印加される現像バイアス値等の出力特性の変化を補正する、いわゆるキャリブレーション時に用いられる。
【００３１】
定着装置７は、内部にヒータを有する加熱ローラ及び加熱ローラに押圧される加圧ローラを有しており、記録紙上に転写されたトナー像を定着させる。
【００３２】
排出部８は、画像形成装置１の上部に形成されており、定着装置７を通過した記録紙は、排出部８と定着装置７との間に設置された排紙搬送路２７を介して上方に搬送され、画像形成装置１の上部に排出される。
【００３３】
制御部９は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータで構成されており、図５に示すように、画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂ、補給装置１５、濃度センサ１６、モータ１７、及びその他の入出部と接続されている。その他の入出部には、転写装置４等が含まれる。制御部９は、接続されている画像形成部２等の制御や、キャリブレーション動作等の画像形成処理の制御等を行う。特に、本実施形態に係る制御部９は、パッチ画像の濃度に基づいて、現像装置１３内のトナー残量を判断する。このような動作を行うため、制御部９は、トナー残量判断部９ａ及びモータ駆動制御部９ｂとして機能する。
【００３４】
トナー残量判断部９ａは、濃度センサ１６が非画像形成領域に対向する感光体ドラム１０の領域に対向して配置されている場合に、濃度センサ１６が検知したパッチ画像の濃度に基づいて、現像装置１３内のトナー残量を判断する。そして、トナー残量判断部９ａは、判断したトナー残量に基づいて、補給装置１５が現像装置１３に適切な量のトナーを補給するように、補給装置１５を制御する。
【００３５】
モータ駆動制御部９ｂは、モータ１７の駆動を制御する。具体的には、トナー残量判断部９ａが現像装置１３内のトナー残量を判断する場合は、モータ駆動制御部９ｂは、濃度センサ１６が非画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置するように、モータ１７を駆動させる。また、キャリブレーションが行われる場合には、モータ駆動制御部９ｂは、濃度センサ１６が画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置するように、モータ１７を駆動させる。
【００３６】
（２）動作
図６は、本実施形態に係る画像形成装置１の動作の流れを説明するためのフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ１〜２：画像形成装置１の電源がオンされ（Ｓ１）、例えば操作パネル（図示せず）等を通じて印刷の指示がなされた場合は（Ｓ２）、画像形成部２は指示された印刷動作を行う（Ｓ３）。
【００３８】
ステップＳ４〜６：印刷指示等がなされていない場合であって、かつキャリブレーション開始の指示が操作パネル（図示せず）を介してなされた場合（Ｓ４）、制御部９のモータ駆動制御部９ｂは、濃度センサ１６が画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置されるように、モータ１７を駆動させる（Ｓ５）。そして、画像形成部２は、画像形成領域内のトナーを用いて画像を形成し、濃度センサ１６は、このトナー濃度を検知する。そして、画像形成装置１は、このトナー濃度を用いてキャリブレーションを行う（Ｓ６）。
【００３９】
ステップＳ７〜９：印刷指示やキャリブレーション開始指示が操作パネル（図示せず）を介してなされていない場合、画像形成装置１は、現像装置１３内のトナー残量検知を行う。具体的には、制御部９のモータ駆動制御部９ｂは、濃度センサ１６が非画像形成領域に対応する感光体ドラム１０の領域に対向して配置されるように、モータ１７を駆動させる（Ｓ７）。そして、画像形成部２は、非画像形成領域内のトナーを用いてパッチ画像を形成し、濃度センサ１６は、このトナー濃度を検知する（Ｓ８）。そして、制御部９のトナー残量判断部９ａは、このトナー濃度から、現像装置１３内のトナー残量を判断する（Ｓ９）。尚、トナー残量判断部９ａは、判断したトナー残量が所定量以下である場合には、現像装置１３内にトナーを補給する必要があると判断し、補給装置１５が補給動作を行うように、補給装置１５を制御する。これにより、現像装置１３内には、必要な量のトナーが補給される。
【００４０】
ステップＳ１０：画像形成装置１は、電源がオフされるまで、ステップＳ２以降の動作を繰り返す。電源がオフされた場合、画像形成装置１は、一連の動作を終了する。
【００４１】
（３）効果
画像形成装置１は、非画像形成領域内のトナーでパッチ画像を生成し、この濃度を検知する。ここで、現像装置１３の非画像形成領域内のトナー残量が少なくなると、現像装置１３の画像形成領域内におけるトナーは、非画像形成領域に搬送されなくなる。そのため、非画像形成領域内のトナーは、画像形成領域内のトナーよりも早くエンプティ状態となる。従って、画像形成装置１は、非画像形成領域内のトナーを用いて現像されるパッチ画像の濃度を用いれば、現像装置１３内のトナー残量を容易に判断できるようになる。また、このような画像形成装置１によると、現像装置１３内に配置され、トナー残量を直接検知するための光学式の濃度センサや、このセンサがトナー量を精度良く検知するようにセンサの表面を清掃する清掃部材等を設けずに済む。
【００４２】
特に、本実施形態に係る画像形成装置１では、画像形成領域内のトナーは、供給規制板１３３の高さ以下となると、供給規制板１３３により非画像形成領域への搬送が遮られる。従って、画像形成装置１は、このような簡単な構成を用いて、画像形成領域から非画像形成領域へのトナー搬送を十分に停止させることができる。
【００４３】
ところで、画像形成領域内のトナーを用いて現像された画像の濃度は、一般的に、キャリブレーションの際に用いられる。そこで、この画像形成装置１は、キャリブレーションの際に用いられるトナー濃度を、現像装置１３内のトナー残量を検知するための濃度センサ１６が更に検知可能なように、濃度センサ１６の位置を移動させるためのモータ１７を備えている。従って、現像装置１３内のトナー残量を検知するための濃度センサ１６と、キャリブレーションに用いられるトナー濃度を検知するためのセンサとを、それぞれ別々に設けずに済む。従って、コストがより削減される。
【００４４】
＜その他の実施形態＞
（ａ）上記実施形態では、タンデム式の現像装置１３が採用された画像形成装置１を例に取り説明したが、本発明に係る画像形成装置では、現像装置がロータリー式であってもよい。
【００４５】
（ｂ）上記実施形態では、図４に示すように、非画像形成領域における搬送ローラ１３２ｂの径を画像形成領域における搬送ローラ１３２ｂの径よりも小さくすると共に、非画像形成領域と画像形成領域との間に供給規制板１３３を設けることで、画像形成領域から非画像形成領域に移動するトナーの量を調節していたが、これに限定されない。画像形成領域内のトナーの量が、所定の量以下となった場合に、非画像形成領域へのトナーの移動が停止されれば、どのような方法を用いても良い。
【００４６】
（ｃ）上記実施形態では、非画像形成領域のトナーを用いて形成されたパッチ画像の濃度を検知する濃度センサ１６は、モータにより駆動されて移動することで、画像形成領域のトナーを用いて形成された画像の濃度を更に検知できるとしたが、濃度センサ１６は、パッチ画像の濃度のみを検知可能なように、固定して配置されていてもよい。この場合、画像形成領域のトナー濃度を検知するセンサは、別途設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の画像形成装置は、複写機や、プリンタ、ファクシミリ装置の各機種や、これらの機能に更にスキャナ機能を併せ持つ複合機として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の模式図。
【図２】本実施形態に係る現像装置の内部構造を示す模式図。
【図３】本実施形態に係る現像ローラ、搬送ローラ、供給規制板等を、任意の間隔を空けて並べた場合の図。
【図４】本実施形態に係る現像装置内の、搬送ローラと供給規制板とにより、トナーの搬送が遮られる場合を示した図。
【図５】本実施形態に係る制御部の構成と、この制御部に接続された他の装置とを、模式的に示すブロック図。
【図６】本実施形態に係る画像形成装置の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００４９】
１  画像形成装置
２  画像形成部
９  制御部
９ａ  トナー残量判断部
９ｂ  モータ駆動制御部
１０  感光体ドラム
１３  現像装置
１５  補給装置
１６  濃度センサ
１７  モータ
１３１  現像ローラ
１３２  搬送ローラ
１３３  供給規制板
１３５  攪拌ローラ
【図１】
2008164998.tif 000003
【図２】
2008164998.tif 000004
【図３】
2008164998.tif 000005
【図４】
2008164998.tif 000006
【図５】
2008164998.tif 000007
【図６】
2008164998.tif 000008