(57)【要約】【課題】如何なる場合においてもトナー溜まり部からトナーが溢れることがなく、トナー容器を交換する際にトナーが飛散してしまったり、トナー容器が装着できなくなったりする致命的な不具合を解消すること。【解決手段】トナー補給量演算手段がトナーの補給を決定した場合は、決定された必要量のトナーを現像手段に補給し終わるまでトナー搬送手段による第１のトナー搬送動作を行い、トナー無し判断手段がトナー容器内にトナーが無くなったと判断した場合は、トナー容器内に残留トナーがあった場合でも、トナー容器内の残留トナーが全て無くなるだけの十分な時間に亘って排出手段による排出動作とトナー搬送手段による第２のトナー搬送動作を行い、第２の搬送路を経由して廃トナー容器へ搬送するように制御する。【選択図】図１
2005249867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置本体と、前記画像形成装置の現像剤となるトナーを内部に蓄えたトナー容器と、前記トナー容器からトナーを排出するトナー排出手段と、前記トナー容器から排出されたトナーを溜めることが可能な少なくとも１つ以上のトナー溜まり部と、前記トナー溜まり部に連通して設けられた少なくとも１つ以上のトナー搬送路と、前記トナー搬送路に形成された孔であるトナー補給孔と、前記トナー搬送路内に設けられ前記トナー溜まり部からトナーを搬出するトナー搬送手段と、前記トナー搬送手段を前記トナー溜まり部からトナーが搬出される方向に駆動するトナー搬送駆動手段と、感光体と、前記トナー補給孔から補給されるトナーを受け取ることが可能で前記感光体にトナーを可視像に現像することが可能な現像手段と、前記感光体のトナー像を記録紙又は中間転写媒体に転写する転写手段と、前記現像手段へ補給するべきトナーの量を演算し決定するトナー補給量演算手段と、トナーを内部に蓄えることが可能な廃トナー容器と、を備え、
前記トナー搬送手段の作用により、前記トナー搬送路の何れかを経由し前記トナー補給孔を通過させる第１の搬送経路を経由して前記トナー溜まり部のトナーを現像手段へ搬送する第一のトナー搬送動作と、
前記トナー搬送手段の作用により、前記トナー搬送路の何れかを経由し前記トナー補給孔を通過することなく、且つ、前記現像手段を経由することのない第２の搬送経路を経由して前記トナー溜まり部のトナーを前記廃トナー容器へ搬送する第２のトナー搬送動作が可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体又は前記転写手段に隣接して設けられ、前記転写手段による転写プロセスが終了した後に前記感光体又は前記転写手段上に残留したトナーを廃トナーとして回収するクリーニング手段と、前記クリーニング手段で回収された廃トナーを前記廃トナー容器へ搬送する廃トナー搬送手段と、を備えた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】
前記第２の搬送路は、前記廃トナー搬送手段を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー容器内のトナーの有無を直接検出することなく間接的な情報から前記トナー容器内のトナーが空になったことを予見して、現実的な前記トナー容器内のトナーの有無に拘らず、前記トナー容器内にトナーが無くなったと判断するトナー無し判断手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー無し判断手段がトナー無しと判断した場合、それを表示するトナー無し表示手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
１つの前記トナー溜まり部に対して前記トナー搬送路が１つだけ設けられ、前記トナー補給孔は前記トナー搬送路の途中に設けられ、前記第１の搬送経路は前記トナー搬送路から前記トナー補給孔へ至る経路であって、前記第２の搬送経路は前記トナー搬送路から前記トナー補給孔を通過することなく前記トナー補給孔の近傍を通過し、更に下流側を経由して前記廃トナー容器に至る経路であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
１つの前記トナー溜まり部に対して第１と第２の２つの前記トナー搬送路が設けられ、前記トナー補給孔は前記第１のトナー搬送路に設けられ、前記第１の搬送経路は前記第１のトナー搬送路から前記トナー補給孔へ至る経路であって、前記第２の搬送経路は前記第２のトナー搬送路から前記廃トナー容器に至る経路であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー容器は、着脱自在であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナー補給孔は、略鉛直下向きに開いた孔であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナー搬送路は、管状の中空パイプであることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記トナー搬送手段は、螺旋面が形成されたスクリューであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記トナー搬送駆動手段は、前記スクリューの螺旋面がトナー溜まり部から離れる方向に進む方向にスクリューを回転させる回転駆動手段であることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記感光体は、着脱自在であることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像手段は、着脱自在であることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記感光体と前記現像手段と前記クリーニング手段は、一体となってカートリッジに収められ着脱自在であることを特徴とする請求項２〜１３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記廃トナー搬送手段は、螺旋面が形成されたスクリューであることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記廃トナー容器は、着脱自在であることを特徴とする請求項１〜１６の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１〜１６の何れかに記載の画像形成装置に対して、前記トナー補給量演算手段がトナーの補給を決定した場合には、決定された必要量のトナーを前記現像手段に補給し終わるまで前記トナー搬送手段による第１のトナー搬送動作を行い、前記第１の搬送路を経由して前記現像手段へトナーを補給し、
前記トナー無し判断手段が前記トナー容器内にトナーが無くなったと判断した場合には、前記トナー容器内に残留トナーがあった場合でも、前記トナー容器内の残留トナーが全て無くなるだけの十分な時間に亘って前記排出手段による排出動作と前記トナー搬送手段による前記第２のトナー搬送動作を行い、前記第２の搬送路を経由して廃トナー容器へ搬送することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置とその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置においては、現像剤担持体の表面に顕画剤としての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体の表面近傍に現像剤を搬送供給し、像担持体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して顕像化する方法が良く知られており、その現像剤担持体として現像スリーブが、像担持体として感光ドラムが用いられることが一般的である。
【０００３】
現像方法としては、例えば２成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）から成る現像剤（２成分現像剤）を用い、内部に磁石を配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成し、微小な現像間隙を保持して対向された感光ドラムにこの磁気ブラシを摺擦又は近接させ、現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加することによってトナー粒子の現像スリーブ側から感光ドラム側への転移及び逆転移を繰り返し行わせて現像を行う所謂磁気ブラシ現像法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
以下、２成分磁気ブラシ現像用の現像手段の構成を説明する。
【０００５】
図５は現像手段を長手方向と平行な方向から見た断面図であり、３０１は現像スリーブ、３０２は現像スリーブ３０１中に固定配置されたマグネットローラ、３０３は現像スクリュー、３０４は撹拌スクリュー、３０５は現像容器、３０５ａはトナーの受取孔、３０５ｂは現像室、３０５ｃは撹拌室、３０６は現像剤を現像スリーブ３０１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、３０７はトナーを貯蔵するトナー容器、３０８はトナー容器３０７から現像手段へトナーを補給するスクリューである。図示の通り、現像スリーブ３０１は感光ドラム３０９に対して近接配置され、感光ドラム３０９と逆方向又は同一方向に回転し、現像剤（斜線で図示）が感光ドラム３０９に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。
【０００６】
現像容器３０５中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤が収容されており、トナー粒子と磁性キャリアの混合比（以後、Ｔ／Ｃ比と称す）は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナーが収容されているトナー容器３０７からスクリュー３０８によって補給される。補給された現像剤は、現像容器３０５の受取孔３０５ａを経て、撹拌スクリュー３０４が設けられた撹拌室へ落下補給されることによってＴ／Ｃ比は一定に保たれている。このときの現像容器３０５中のトナー粒子と磁性キャリアの混合比の検知及び維持方法としては従来から様々な方式が提案されている。
【０００７】
例えば、感光ドラムの周辺に検知手段を設け、現像スリーブ側から感光ドラム側へ転位したトナーに光を当て、このときの透過光と反射光からトナー補給量を調整してＴ／Ｃ比を維持する方式、現像スリーブ上に検知手段を設け、現像スリーブ上に塗布された現像剤に光を当てたときの反射光からＴ／Ｃ比を検知する方式、現像容器中にセンサを設け、コイルのインダクタンスを利用してセンサ近傍の一定体積内の現像剤の見掛け透磁率μの変化を検知し、Ｔ／Ｃ比を検知する方式等が提案され実用化されている。
【０００８】
上記現像剤の透磁率変化を利用したトナー濃度検知センサは、例えば透磁率が大きくなった場合には一定体積で現像剤中のＴ／Ｃ比が低くなったことを意味し、これは現像剤中のトナー量が減ったことを意味するためにトナー補給を開始し、逆に透磁率が小さくなった場合には一定体積内で現像剤中のＴ／Ｃ比が高くなったことを意味し、現像剤中のトナー量が増えたことを意味するためにトナー補給を停止するようなシーケンスに基づいてＴ／Ｃ比を制御する。
【０００９】
図６は現像手段の平面図である。
【００１０】
現像スリーブ３０２、現像スクリュー３０３、撹拌スクリュー３０４は図示されていないモータ等の駆動源からギア列等の駆動伝達手段を経て回転駆動され、所定の方向へ所定の速度で回転することによって、現像容器３０５中の現像剤は矢印の方向へ循環する。受取孔３０５ａから補給された新しいトナーは撹拌室を搬送される間に現像剤と均一に撹拌され十分に摩擦帯電を受けて現像室へと循環する。現像室では、マグネットローラ３０２が形成する現像磁界によって現像剤の磁気ブラシが形成され、磁気ブラシに付着しているトナーと現像スリーブ３０２表面に付着しているトナーが感光ドラム３０９に形成された静電潜像の画像領域に転移して現像が行われる。
【００１１】
以上、２成分磁気ブラシ現像用の現像手段の構成を説明したが現像方法としては、他にも１成分接触現像方式等、様々な方法が実用化されている。
【００１２】
図７は前述の現像手段を取り付けた画像形成装置を現像手段の長手方向と直交する方向から見た断面図である。
【００１３】
図７において、２０１は画像形成装置本体、２０２は現像剤となるトナーを内部に蓄えたトナー容器、２０３はトナー容器２０２からトナーを排出するトナー排出手段である排出羽根、２０４はトナー容器２０２から排出されたトナーを溜めることが可能なトナー溜まり部、２０５はトナー溜まり部２０４に連通して設けられたトナー搬送路である搬送パイプ、２０５ａは搬送パイプ２０５に形成された孔であるトナー補給孔、２０７はトナー溜まり部２０４からトナーを搬出するトナー搬送手段であるスクリュー、２０８はトナー溜まり部２０４からトナーが搬出される方向にスクリュー２０７を回転駆動させる駆動手段、２１１は感光ドラム、２１２トナー補給孔２０５ａから補給されるトナーを受け取ることが可能で感光ドラム２１１にトナーを可視像に現像することが可能な現像手段、２１３は感光ドラム２１１のトナー像を記録紙に転写する転写手段（感光ドラム２１１の裏面にあるため点線で図示）、２１４は転写手段２１３による転写プロセスが終了した後に感光ドラム２１１上に残留したトナーを廃トナーとして回収するクリーニング手段、２１５はクリーニング手段２１４で回収された廃トナーを搬送する廃トナー搬送手段、２１６は廃トナー搬送手段２１５の最下流に設けられ廃トナーを内部に蓄えることが可能な廃トナー容器、２１７は現像手段２１２に対して補給すべきトナーの量を決定して必要な回転数又は回転時間を駆動手段２０８へ出力するトナー補給量演算手段である。２１８はトナー容器２０２内のトナーの有無を直接検出してトナー容器１０２内にトナーが無くなったと判断するトナー無し判断手段、２１９はトナー無し判断手段２１８がトナー無しと判断した場合、それを表示するトナー無し表示手段である。
【００１４】
以上の構成要素の中でトナー容器２０２・現像手段２１２・感光ドラム２１１・クリーニング手段２１４・廃トナー容器２１６は画像形成装置本体２０１から着脱可能な交換部品であり、特に現像手段２１２・感光ドラム２１１・クリーニング手段２１４はそれらが一体化されカートリッジとなって着脱可能であることが一般的である。
【００１５】
又、トナー容器２０２にはトナー容器２０２内のトナーの有無を電気的又は光学的に検出するセンサが設けられており、センサがトナー無しを検出してトナー無し判断手段２１８が、トナー無し表示手段２１９へ信号を出力しトナー無し表示を行い、ユーザーにトナー容器２０２の交換を促す仕組みになっている。又、廃トナー容器２１６にも同様に廃トナー容器２１６内にトナーが満杯であることを有無を検出するセンサが設けられており、センサがトナーの満杯を検出すると、画像形成装置は廃トナーの満杯表示を行い、ユーザーに廃トナー容器２１６の交換を促す仕組みになっている。それ以外は画像形成装置本体２０１に固定された構成要素であることが一般的である。
【００１６】
トナー容器２０２は、ユーザー又は装置のメンテナンス作業者が必要に応じて装着・交換する。トナー容器２０２には排出羽根２０３が設けられており、必要に応じて容器内を攪拌して、トナーが凝固することを防止しつつ、トナーをトナー溜まり部２０４へ排出する。トナー溜まり部２０４の底部には搬送パイプ２０５が連通しており、搬送パイプ２０５の先端にはトナーが自重落下するトナー補給孔２０５ａが鉛直下方向に開いている。搬送パイプ２０５内にはスクリュー２０７が回転可能に支持されており、スクリュー２０７を回転させることによってトナーを螺旋が進む方向に前進させる。
【００１７】
駆動手段２０８の作用によって、スクリュー２０７が回転又は停止し、トナーをトナー補給孔２０５ａへ向かって搬送し、トナー補給孔２０５ａに到達したトナーは、自重落下して現像手段２１２へ補給される構成になっている。現像手段２１２は、補給されたトナーを帯電させ感光ドラム２１１上の図示されていない露光手段によって形成された静電潜像をトナー像へと可視化する。この現像手段による現像方法は、前述の通り既に様々な方法が実用化されている。トナー像は、転写手段２１３で記録紙へ転写され、転写されなかった残留トナーは、クリーニング手段２１４によって廃トナーとして回収され、廃トナー搬送手段２１５を経由して廃トナー容器へ回収される。
【００１８】
トナー補給量演算手段２１７では、現像剤中のトナー混合比を検出するセンサの値や記憶装置に記憶された印刷画像濃度・トナー総補給量等のデータを基にして補給すべきトナー量を決定する。その結果に基づいて必要な回転数又は回転時間を駆動手段２０８へ出力して、スクリュー２０７が所定時間駆動されてトナーが搬送・補給されるようになっている。
【００１９】
スクリューは、補給量演算手段で決定される量に応じて、その回転回数又は回転時間が設定され、設定された回転回数又は回転時間に到達すると回転が停止することによって現像手段に必要な量のトナーを搬送し、トナー補給孔からトナーを現像手段へ補給するが、このときスクリューの大きさに応じて１回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量が予め記憶装置に定数化されており、要求量に応じて補給量演算手段が回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。ここで、スクリューによるトナーの搬送量は、スクリューの回転回数にほぼ比例するため、回転時間で設定するためにはスクリューの回転駆動手段がスクリューを常に一定の速度で回転可能であることが前提となる。又、スクリューの回転回数をカウントする手段を設けていれはスクリューの回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。
【００２０】
【特許文献１】特開昭５５−３２０６０号号公報
【特許文献２】特開昭５９−１６５０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
前述の通り、トナー容器にはトナー容器内のトナーの有無を電気的又は光学的に検出するセンサが設けられており、センサがトナー無しを検出すると、画像形成装置はトナー無し表示を行い、ユーザーにトナー容器の交換を促すことが一般的であるが、これらのセンサは高額で、且つ、信頼性を確保するために様々な工夫が必要であり、後述のような問題点があった。
【００２２】
トナー有無センサの第１例としてはピエゾ素子を利用したセンサが挙げられる。このピエゾセンサを使用する場合においては、振動による誤動作対策のためダイキャストのハウジングが用いられており、非常に高額でサイズが大きく、固定する場合にも剛性が保証された部位にビス固定しなければならないというデメリットがあった。
【００２３】
又、ピエゾセンサの検出面の表面に少量のトナーが付着したままトナー容器が空になった場合にトナー有りと誤検知してしまうことを避けるため、検出面の表面を常に拭き取るワイパー部材を設けることが必須であり、このワイパー部材だけでなくその駆動手段やシール部材等が派生的に必要となり、装置が複雑で大型で高価になるというデメリットもあった。
【００２４】
更に、ピエゾセンサのトナー検出の信頼性を確保するのにワイパー部材は必須であるが、ワイパーの摺擦圧や速度とトナーの状態によってはこのワイパー部材の摺擦によってトナーの凝集隗が発生することがあり、画像形成装置としての信頼性を却って損ねてしまうという弊害も抱えていた。
【００２５】
トナー有無センサの第２例としては発光ダイオードを利用した光学式センサが挙げられる。この光学式センサを使用する場合においては、容器の透過性を確保するため、例えば特殊な材料を用いた２色成形やインサート成形等が必要になり、生産工程が複雑になるとういうデメリットがあった。
【００２６】
又、透過部に少量のトナーが付着したままトナー容器が空になった場合にトナー有りと誤検知してしまうことを避けるため、透過部を常に拭き取るワイパー部材を設けることが必要となる場合があり、このワイパー部材だけでなくその駆動手段やシール部材等が派生的に必要となり、装置が複雑で大型で高価になるというデメリットもあった。
【００２７】
更に、ピエゾセンサの場合と同様に、このワイパー部材の摺擦によってトナーの凝集隗が発生することがあり、画像形成装置としての信頼性を却って損ねてしまうという弊害も抱えていた。
【００２８】
トナー有無センサには前述のような課題や弊害を抱えているものの、トナーの消費量を誤差なく予測することは不可能であり、トナー容器内のトナーの有無をトナーを直接検出することなく判定することは誤判定の可能性があるので、従来の画像形成装置では様々な対策技術を盛り込んでトナー有無センサを使用している。
【００２９】
しかしながら、補給パイプ内のトナーの嵩密度の均一化等の工夫により、トナーの消費量の予測精度も非常に向上しており、特にトナーの容量が少ないトナー容器の場合、誤判定する可能性は非常に低いのが現実である。
【００３０】
もし、トナー容器が装着されてからの総補給量のみでトナーの残量を予測して、トナーを直接検出することなくトナー容器内の空を判定した場合、不具合となるのは言うまでもなく誤判定した場合である。この誤判定には２通りあって、第１の誤判定は「トナーが既に無いにも拘らずトナー容器内を空と判定せず、印刷動作が続いてしまった場合」であり、第２の誤判定は「トナーが未だ有るにも拘らずトナー容器内を空と判定して、トナー容器の交換をユーザーに促した場合」である。
【００３１】
第１の誤判定の場合は、現像手段内のトナー濃度が低下して画像不良となり、画像形成装置の品位を損ねてしまうため、絶対に避ける必要がある。従って、トナー容器が装着されてからの総補給量のみでトナーの残量を予測してトナー容器内の空を判定する場合には、空と判定する「閾値」を第１の誤判定が絶対に起きないように設定し、誤判定が発生するならば、それは必ず第２の誤判定となるようにする必要がある。
【００３２】
第２の誤判定の場合は、未だ使用できるトナーが残っているのにトナー容器を交換してしまうため、ユーザーにとってのデメリットとなるが、その量が極めて少なくそのような状態となる頻度が稀であるならば、そのデメリットは軽微と言える。更に、この稀な第２の誤判定の許容すれば、トナー有無センサを使用しない画像形成装置が実現できることになり、トナー有無センサを使用しないことによる装置の小型化・簡素化・低価格化・信頼性の向上が実現でき、このメリットが前述の軽微なデメリットを上回れば、非常に実用的な画像形成装置が実現できることになる。
【００３３】
しかしながら、第２の誤判定が前述のように実用的に問題ない程度に稀であったとしても、非常に少ない確率でそれが連続する可能性が残っており、そのときはトナー容器にトナーが残留するだけでなく、その下部のトナー溜まり部にもトナーが残留することになり、それが累積すると最悪の場合、トナー溜まり部からトナーが溢れて、トナー容器を交換する際にトナーが飛散してしまったり、トナー容器が装着できなくなったりする可能性がある。この状態は極めて稀だとは言え、発生する可能性が否定できないため、トナー有無センサを省略して、トナー容器が装着されてからの総補給量のみでトナーの残量を予測してトナー容器内の空を判定する画像形成装置を実現する場合の致命的な欠点であった。
【００３４】
本発明はこの問題点を解決するものであって、装置の小型化・簡素化・低価格化・信頼性の向上を達成するためにトナー有無センサを省略して、トナー容器が装着されてからの総補給量のみでトナーの残量を予測してトナー容器内の空を判定する画像形成装置において、如何なる場合においてもトナー溜まり部からトナーが溢れることがなく、トナー容器を交換する際にトナーが飛散してしまったり、トナー容器が装着できなくなったりする致命的な不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成形成装置には、トナー搬送路の何れかを経由しトナー補給孔を通過させる第１の搬送経路を経由して、トナー溜まり部のトナーを現像手段へ搬送する第１のトナー搬送動作と、トナー搬送路の何れかを経由しトナー補給孔を通過することなく、且つ、現像手段を経由することのない第２の搬送経路を経由して、トナー溜まり部のトナーを廃トナー容器へ搬送する第２のトナー搬送動作が可能な構成になっている。トナー補給量演算手段がトナーの補給を決定した場合は、決定された必要量のトナーを現像手段に補給し終わるまでトナー搬送手段による第１のトナー搬送動作を行い、トナー無し判断手段がトナー容器内にトナーが無くなったと判断した場合は、トナー容器内に残留トナーがあった場合でも、トナー容器内の残留トナーが全て無くなるだけの十分な時間に亘って排出手段による排出動作とトナー搬送手段による第２のトナー搬送動作を行い、第２の搬送路を経由して廃トナー容器へ搬送するように制御することによって、トナー有無センサを省略した画像形成装置おける、トナー容器を交換する際のトナー飛散や装着不能という致命的な不具合を解消することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、トナー容器内に残留トナーがあった場合でも、トナー容器内の残留トナーが全て無くなるだけの十分な時間に亘って排出手段による排出動作とトナー搬送手段の搬送動作によって、第２の搬送路を経由して廃トナー容器へ搬送することが可能であり、トナー有無センサを省略した画像形成装置においてトナー容器を交換する際のトナー飛散や装着不能という致命的な不具合を解消することができる。この結果、トナー有無センサを省略して、装置の小型化・簡素化・低価格化・信頼性の向上を図った画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明の実施の形態を説明するが、従来例と構成と動作が異なる項目のみ説明し、構成や動作が同一の項目は説明を省略する。
【００３８】
又、本発明の画像形成装置はトナー有無センサを省略して、トナー容器が装着されてからの総補給量のみでトナーの残量を予測して、トナー容器内の空を判定する画像形成装置であって、前述のような理由で、トナーが既に無いにも拘らずトナー容器内を空と判定せず印刷動作が続いてしまう「第１の誤判定」は絶対に発生しないように、言い換えると発生するとすれば、トナーが未だ有るにも拘らずトナー容器内を空と判定してトナー容器の交換をユーザーに促す「第２の誤判定」が発生するように、トナー容器内を空と判定する「閾値」が設定されていることが前提である。
【００３９】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１における画像形成装置を現像手段の長手方向と直交する方向から見た断面図である。
【００４０】
図１において、１は画像形成装置本体、２は現像剤となるトナーを内部に蓄えたトナー容器、３はトナー容器２からトナーを排出するトナー排出手段である排出羽根、４はトナー容器２から排出されたトナーを溜めることが可能なトナー溜まり部、５はトナー溜まり部４に連通して設けられたトナー搬送路である搬送パイプ、５ａは搬送パイプ５に形成された孔であるトナー補給孔、７はトナー溜まり部４からトナーを搬出するトナー搬送手段であるスクリュー、８はトナー溜まり部４からトナーが搬出される方向にスクリュー７を回転駆動させる駆動手段、１１は感光ドラム、１２はトナー補給孔５ａから補給されるトナーを受け取ることが可能で感光ドラム１１にトナーを可視像に現像することが可能な現像手段、１３は感光ドラム１１のトナー像を記録紙に転写する転写手段（感光ドラム１１の裏面にあるため点線で図示）、１４は転写手段１３による転写プロセスが終了した後に感光ドラム１１上に残留したトナーを廃トナーとして回収するクリーニング手段、１５はクリーニング手段１４で回収された廃トナーを搬送する廃トナー搬送手段、１６は廃トナー搬送手段１５の最下流に設けられ廃トナーを内部に蓄えることが可能な廃トナー容器、１７は現像手段１２に対して補給すべきトナーの量を決定して必要な回転数又は回転時間を駆動手段８へ出力するトナー補給量演算手段１８はトナー容器２内のトナーの有無を直接検出することなく間接的な情報から前記トナー容器２内のトナーが空になったことを予見して、現実的なトナー容器２内のトナーの有無に拘らず、トナー容器２内にトナーが無くなったと判断するトナー無し判断手段、１９はトナー無し判断手段１８がトナー無しと判断した場合、それを表示するトナー無し表示手段であり、本実施の形態は、１つのトナー溜まりにつき、搬送パイプが１つ設けられた例である。
【００４１】
以上の構成要素の中でトナー容器２・現像手段１２・感光ドラム１１・クリーニング手段１４・廃トナー容器１６は画像形成装置本体１から着脱可能な交換部品であり、特に現像手段１２・感光ドラム１１・クリーニング手段１４はそれらが一体化されカートリッジとなって着脱可能であることが一般的である。
【００４２】
以下、図２を用いて本実施の形態に係る画像形成装置の動作を説明する。
【００４３】
図２（ａ）は通常の印刷動作中におけるトナーの補給動作の図である。トナー補給量演算手段１７で現像剤中のトナー混合比を検出するセンサの値や記憶装置に記憶された印刷画像濃度・トナー総補給量等のデータを基にして補給すべきトナー量を決定する。その結果に基づいて必要な回転数又は回転時間を駆動手段８へ出力し、スクリュー７が所定時間駆動されて、搬送パイプ５を経由しトナー補給孔５ａを通過して現像手段１２へ至る第１の搬送経路（図示矢印１）を使ってトナーが現像手段１２へ補給される。このとき現像手段１２ではトナーの攪拌・循環動作が行われているので、トナー補給孔５ａへ到達したトナーは、トナー補給孔５ａの付近に留まることや図示矢印Ｘ方向へ進むことなく全て連続的に現像装置１２に補給される。その他の現像動作については前述の従来例と同様である。
【００４４】
図２（ｂ）はトナー容器２内のトナーが空になったと判断された後の動作の図である。前述の通り、本実施の形態に係る画像形成装置のトナー無し判断手段１８は、トナー容器２内のトナーを直接検出するトナー有無センサを持たずに、トナー容器２が装着されてからの補給量の累積値のみでトナーの残量を予測して、トナー容器２内のトナーを空と判定する。従って、ばらつきによって誤判定された場合はこの時点でトナー容器２内に残留トナーが有る可能性がある。
【００４５】
トナー無し判断手段１８がトナーを空と判定すると、トナー容器２内の残留トナーの有無に拘らず、現像手段１２の攪拌・循環動作を停止させた状態でトナー容器２の排出羽根３がトナーの排出動作を所定時間Ａだけ行い、駆動手段８がスクリュー７を所定時間Ｂだけ駆動させる。このとき、トナー補給孔５ａでは若干のトナーが現像手段１２へ補給されるものの、現像手段１２の攪拌・循環動作が停止しているため、トナーは連続的に現像手段１２へ補給されずにトナー補給孔５ａが埋まってしまうと、トナーはトナー補給孔５ａの上を通過して搬送パイプ５内を更に図示Ｘ方向へ前進する。
【００４６】
図示の通り、搬送パイプ５の下流は廃トナー搬送手段１５と合流しており、トナーはやがて搬送パイプ５から廃トナー搬送手段１５へ至る。このような動作によって、トナー補給孔５ａや現像手段１２を経由ことなく、搬送パイプ５から廃トナー搬送手段１５を経て廃トナー容器１６へ至る第２の搬送経路（図示矢印２）を使って、トナー溜まり部４のトナーを廃トナー容器１６へ搬送することができる。
【００４７】
トナー無し判断手段１８の誤判定によってトナー容器２内に残留トナーがあった場合でも必ずそのトナーが排出し終わるように排出動作の所定時間Ａが設定されており、その残留トナーがトナー溜まり部４へ排出されてもトナー溜まり部４にトナーは溢れないようにスクリュー駆動の所定時間Ｂが設定されており、トナー容器２からトナー溜まり部４を経て残留トナーを廃トナー容器１６へ排出することが可能になっており、所定時間Ａ・Ｂの動作が終了した後にトナー無し表示手段１９はトナー無しを表示する。
【００４８】
以上説明した通り、本実施の形態においては、搬送パイプ５を経由しトナー補給孔５ａを通過させ現像手段１２へ至る経路が図２（ａ）矢印１に示す第１の搬送経路であり、この経路を使ってトナー溜まり部４のトナーを現像手段１２へ補給することによって、通常動作時のトナー補給動作を行い、搬送パイプ５を経由しトナー補給孔５ａを通過することなく近傍を経由して廃トナー搬送手段１５を経て廃トナー容器１６へ至る経路が図２（ｂ）矢印２に示す第２の搬送経路であり、この経路を使ってトナー溜まり部４のトナーをトナー補給孔５ａと現像手段１２を経由することなく、廃トナー容器１６へ搬送することによって、トナー無し判断手段１８の誤判定のためトナー容器２内に残留トナーがあった場合でもそれを排出する動作を行うことが可能である。
【００４９】
このように本実施の形態に係る画像形成装置では、トナー容器内に残留トナーがあった場合でも、トナー容器内の残留トナーが全て無くなるだけの十分な時間に亘って排出手段による排出動作とトナー搬送手段の搬送動作によって、第２の搬送路を経由して廃トナー容器へ搬送することが可能であり、トナー有無センサを省略した画像形成装置おける、トナー容器を交換する際のトナー飛散や装着不能という致命的な不具合を解消することができる。
【００５０】
本実施の形態では、転写手段の動作の説明を省略したが、感光ドラムのトナー像を直接記録紙へ転写する方式でも、感光ドラムのトナー像を中間転写媒体を介して直接記録紙へ転写する方式でも、同等の効果が得られる。
【００５１】
本実施の形態では、現像手段が１つの画像画像形成装置の例を説明したが、現像手段が複数ある多色印刷方式でも、同等の効果が得られる。
【００５２】
＜実施の形態２＞
図３は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を現像手段の長手方向と直交する方向から見た断面図である。
【００５３】
図３において、１０１は画像形成装置本体、１０２は現像剤となるトナーを内部に蓄えたトナー容器、１０３はトナー容器１０２からトナーを排出するトナー排出手段である排出羽根、１０４はトナー容器１０２から排出されたトナーを溜めることが可能なトナー溜まり部、１０５はトナー溜まり部１０４の底部に連通して設けられた第１のトナー搬送路である第１の搬送パイプ、１０５ａは搬送パイプ１０５に形成された孔であるトナー補給孔、１０６は第１の搬送パイプ１０５の上方でトナー溜まり部１０４に連通して設けられた第２のトナー搬送路である第２の搬送パイプ、１０７は第１の搬送パイプ１０５内に設けられトナー溜まり部１０４からトナーを搬出する第１のトナー搬送手段である第１のスクリュー、１０８はトナー溜まり部１０４からトナーが搬出される方向に第１のスクリュー１０７を回転駆動させる第１の駆動手段、１０９は第２の搬送パイプ１０６内に設けられトナー溜まり部１０４からトナーを搬出する第２のトナー搬送手段である第２のスクリュー、１１０はトナー溜まり部１０４からトナーが搬出される方向に第２のスクリュー１０９を回転駆動させる第２の駆動手段、１１１はトナー溜まり部１０４からトナーが搬出される方向に第２のスクリュー１０９を回転駆動させる第２の駆動手段、１１１は感光ドラム、１１２はトナー補給孔１０５ａから補給されるトナーを受け取ることが可能で感光ドラム１１１にトナーを可視像に現像することが可能な現像手段、１１３は感光ドラム１１１のトナー像を記録紙に転写する転写手段（感光ドラム１１１の裏面にあるため点線で図示）、１１４は転写手段１１３による転写プロセスが終了した後に感光ドラム１１１上に残留したトナーを廃トナーとして回収するクリーニング手段、１１５はクリーニング手段１１４で回収された廃トナーを搬送する廃トナー搬送手段、１１６は廃トナー搬送手段１１５の最下流に設けられ廃トナーを内部に蓄えることが可能な廃トナー容器、１１７は現像手段１１２に対して補給すべきトナーの量を決定して必要な回転数又は回転時間を駆動手段１０８へ出力するトナー補給量演算手段、１１８はトナー容器１０２内のトナーの有無を直接検出することなく間接的な情報から前記トナー容器１０２内のトナーが空になったことを予見して、現実的なトナー容器１０２内のトナーの有無に拘らず、トナー容器１０２内にトナーが無くなったと判断するトナー無し判断手段、１１９はトナー無し判断手段１１８がトナー無しと判断した場合、それを表示するトナー無し表示手段であり、本実施の形態は、１つのトナー溜まりにつき搬送パイプが２つ設けられた例である。
【００５４】
以上の構成要素の中でトナー容器２・現像手段１２・感光ドラム１１・クリーニング手段１４・廃トナー容器１６は画像形成装置本体１から着脱可能な交換部品であり、特に現像手段１２・感光ドラム１１・クリーニング手段１４は、それらが一体化されカートリッジとなって着脱可能であることが一般的である。
【００５５】
以下、図４を用いて本実施の形態に係る画像形成装置の動作を説明する。
【００５６】
図４（ａ）は通常の印刷動作中におけるトナーの補給動作の図である。トナー補給量演算手段１１７で現像剤中のトナー混合比を検出するセンサの値や記憶装置に記憶された印刷画像濃度・トナー総補給量等のデータを基にして補給すべきトナー量を決定する。その結果に基づいて必要な回転数又は回転時間を駆動手段１０８へ出力し、スクリュー１０７が所定時間駆動されて第１の搬送パイプ１０５を経由し、トナー補給孔１０５ａを通過して現像手段１１２へ至る第１の搬送経路（図示矢印１）を使ってトナーが現像手段１１２へ補給される。このとき、現像手段１１２ではトナーの攪拌・循環動作が行われているので、トナー補給孔１０５ａへ到達したトナーは、トナー補給孔１０５ａの付近に留まること全て連続的に現像装置１１２に補給される。その他の現像動作については前述の従来例と同様である。
【００５７】
図４（ｂ）はトナー容器１０２内のトナーが空になったと判断された後の動作の図である。前述の通り、本実施の形態に係る画像形成装置のトナー無し判断手段１１８は、トナー容器１０２内のトナーを直接検出するトナー有無センサを持たずに、トナー容器１０２が装着されてからの補給量の累積値のみでトナーの残量を予測してトナー容器１０２内のトナーを空と判定する。従って、ばらつきによって誤判定された場合はこの時点でトナー容器１０２内に残留トナーが有る可能性がある。
【００５８】
トナー無し判断手段１１８がトナーを空と判定すると、トナー容器１０２内の残留トナーの有無に拘らず、トナー容器１０２の排出羽根１０３がトナーの排出動作を所定時間Ａだけ行い、駆動手段１１０が第２のスクリュー１０９を所定時間Ｂだけ駆動させる。図示通り第２の搬送パイプ１０６の下流は廃トナー搬送手段１１５と合流しており、トナーはやがて第２の搬送パイプ１０６から廃トナー搬送手段１１５へ至る。このような動作によって、トナー補給孔１０５ａや現像手段１１２を経由ことなく、第２の搬送パイプ１０６から廃トナー搬送手段１１５を経て廃トナー容器１１６へ至る第２の搬送経路（図示矢印２）を使って、トナー溜まり部１０４のトナーを廃トナー容器１１６へ搬送することができる。
【００５９】
トナー無し判断手段１１８の誤判定によってトナー容器１０２内に残留トナーがあった場合でも必ずそのトナーが排出し終わるように排出動作の所定時間Ａが設定されており、その残留トナーがトナー溜まり部１０４へ排出されてもトナー溜まり部１０４にトナーは溢れないようにスクリュー駆動の所定時間Ｂが設定されており、トナー容器１０２からトナー溜まり部１０４を経て残留トナーを廃トナー容器１１６へ排出することが可能になっており、所定時間Ａ・Ｂの動作が終了した後にトナー無し表示手段１１９はトナー無しを表示する。
【００６０】
以上説明した通り、本実施の形態においては、第１の搬送パイプ１０５を経由しトナー補給孔１０５ａを通過させ現像手段１１２へ至る経路が図４（ａ）矢印１に示す第１の搬送経路であり、この経路を使ってトナー溜まり部１０４のトナーを現像手段１１２へ補給することによって、通常動作時のトナー補給動作を行い、第２の搬送パイプ１０６から廃トナー搬送手段１１５を経て廃トナー容器１１６へ至る経路が図４（ｂ）矢印２に示す第２の搬送経路であり、この経路を使ってトナー溜まり部１０４のトナーをトナー補給孔１０５ａと現像手段１１２を経由することなく、廃トナー容器１１６へ搬送することによって、トナー無し判断手段１１８の誤判定のためトナー容器１０２内に残留トナーがあった場合でもそれを排出する動作を行うことが可能である。
【００６１】
このように本実施の形態に係る画像形成装置では、トナー容器内に残留トナーがあった場合でも、トナー容器内の残留トナーが全て無くなるだけの十分な時間に亘って排出手段による排出動作とトナー搬送手段の搬送動作によって、第２の搬送路を経由して廃トナー容器へ搬送することが可能であり、トナー有無センサを省略した画像形成装置おける、トナー容器を交換する際のトナー飛散や装着不能という致命的な不具合を解消することができる。
【００６２】
実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、第１の搬送パイプ１０５の上方に第２の搬送パイプ１０６があることである。実施の形態１の場合、補給動作に使用する第１の搬送経路も廃トナー容器への排出動作に使用する第２の搬送経路も同一の搬送パイプを使用しているため、排出動作時にトナー溜まり部のトナーを全て排出してしまう可能性がある。しかし、実施の形態２の場合、トナー無し判断手段の誤検知が連続してトナー溜まり部に過剰にトナーが溜っていた場合、補給動作に使用する第１の搬送経路では下方の第１の搬送パイプを使用し、廃トナー容器への排出動作に使用する第２の搬送経路では上方の第２の搬送パイプを使用しているため、排出動作時にトナー溜まり部の上層部のトナーだけ排出しトナー溜まり部にトナーを残すことができるため、実施の形態１に比べて廃棄するトナーが少なくて済む。元々トナーの誤判定が連続しトナーを廃トナー容器へ捨てなければならない場合は稀な確率であって、実施の形態１においても、その廃棄量は問題となる量ではないが、実施の形態２のように搬送パイプとスクリューを追加することが許容できれば、更に廃棄トナーを低減することができる。
【００６３】
本実施の形態では、転写手段の動作の説明を省略したが、感光ドラムのトナー像を直接記録紙へ転写する方式でも、感光ドラムのトナー像を中間転写媒体を介して直接記録紙へ転写する方式でも、同等の効果が得られる。
【００６４】
又、本実施の形態では、現像手段が１つの画像画像形成装置の例を説明したが、現像手段が複数ある多色印刷方式でも、同等の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、複写機やレーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置本体の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置本体の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の動作説明図である。
【図５】従来例の現像手段の断面図である。
【図６】従来例の現像手段の平面図である。
【図７】従来例の現像手段を画像形成装置本体へ装着した状態の断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１   画像形成装置本体
２   トナー容器
３   排出羽根
４   トナー溜まり部
５   搬送パイプ
５ａ  トナー補給孔
７  スクリュー
８  駆動手段
１１  感光ドラム
１２  現像手段
１３  転写手段
１４  クリーニング手段
１５  廃トナー搬送手段
１６  廃トナー容器
１７  トナー補給量演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005249867.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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