(57)【要約】【課題】  画像形成装置の故障により、トナーホッパを外すような作業が発生した時、トナーホッパ内、パイプ等のトナー搬送手段内に残存するトナーを最低限のエネルギーにより強制的に搬送させ、画像形成装置や環境を汚してしまう不具合を防止するとともに、搬送されたトナーによるトナー濃度過多を防止し画像形成装置の修理後に良好な画像を得る画像形成装置を提供する。【解決手段】  二成分現像剤を用いる画像形成装置の、感光体上のトナー付着量、現像器中のトナー濃度の検出値により現像器中のトナー濃度制御を行い、トナーホッパから現像器へトナー搬送を行う現像装置において、トナーホッパから現像器へのトナー搬送を、前記感光体上のトナー付着量または現像器中のトナー濃度検出から独立したトナー検出手段の信号により駆動する現像器直前の単独のトナー搬送手段を設けた。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー収容容器と、トナー収容容器のトナー吐出口と連通したトナーホッパと、トナー収容容器から離間した位置にある現像器に対してトナーホッパ内のトナーを搬送するトナー搬送手段と、感光体上のトナー付着量または現像器中のトナー濃度を検出する各センサと、各センサによる検出値に基づいて現像器中のトナー濃度制御を行うためにトナー搬送手段を制御してトナーホッパから現像器へトナーを搬送する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、トナーホッパから現像器へのトナー搬送を、前記各センサによるトナー濃度検出から独立したトナーエンドセンサからの検出信号に基づいて駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーホッパ内のトナーの有無を検出するトナーエンドセンサを設け、前記制御手段は、このトナーエンドセンサからの検出信号に基づいてトナー搬送の実行／停止を制御する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】
前記制御手段は、前記トナーホッパから現像器へのトナー搬送を終了させた後には、前記各センサによって感光体上のトナー付着量、及び／又は、現像器中のトナー濃度を検出し、その検出結果により、トナーホッパから現像器へのトナー搬送を行う動作手順を記憶部に記憶させ、動作実行要求によりトナーホッパから現像器へのトナー搬送を実行する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】
前記制御手段は、トナー濃度過多となった場合、現像器中のトナー量を消費させる動作を記憶部に記憶させ、動作実行要求により現像器中のトナー量を消費させる動作を実行させることを特徴とする請求項１又は２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・レーザープリンタ等の電子写真プロセスを有する画像形成装置に関し、特に二成分現像装置を用いる画像形成装置のトナーホッパから現像器へのトナー搬送制御方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真式画像形成装置においては、二成分現像剤を用いる現像器中のトナー濃度制御は、感光体表面のトナー付着量を検出したり、現像器中のトナーとキャリアの比率（＝透磁率）等を検出することにより、トナー濃度が低下している事を検出した際にはトナーホッパ側から現像器中へトナーを搬送し一定のトナー濃度になるように制御している。
最近の画像形成装置は、構造が複雑化し、ユーザーが交換を行うトナー収容容器と機械内部に設置される現像器が分離して配置され、トナー収容容器から吐出されたトナーを離れた位置にある現像器まで搬送する手段として、一旦トナーホッパに収容し、パイプとスクリュ等によりトナーを搬送する方法が多く使用されている。
トナー収容容器はその容器の回転によりトナーを吐出させる機構が多く使われており、トナー収容容器の回転と搬送させるスクリュの回転は駆動機構を簡素化するために同一の駆動系統からギヤなどを介して駆動させている事が多く、トナー収容容器からのトナー吐出と搬送スクリュの回転は同期して駆動している（図１参照）方法が提案されている。
トナー収容容器を回転させてトナーを吐出させる機構（例えばボトル形状のトナー収容容器）の場合、一回転あたりのトナー吐出量は収容容器内のトナー残量に比例しており、収容容器内にトナーが多い場合はボトル一回転あたりのトナー吐出量は多くなる（図２参照）。
上述のようにトナー収容容器の回転とトナー搬送スクリュの回転を同期させると、トナー搬送スクリュの搬送量よりもトナー収容容器からの吐出量のほうが多くなり、トナーホッパ内にトナーが溜まった状態となる。この溜まった状態時に例えば画像形成装置の故障、修理のためトナーホッパを外さなければならないような作業が発生した場合、トナーホッパ内あるいはパイプ等のトナー搬送手段内に残存するトナーが飛散してしまい画像形成装置や周辺の環境を汚してしまう不具合が発生する。
この対応として、画像形成によりトナーホッパ内の残トナーを現像器に排出しつつ高濃度トナー像を感光体上に形成し、クリーニング装置あるいは転写紙上に転写して回収する方法が公開されている（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１３３７４８号公報
【特許文献２】特開平５−２９７７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この特許文献１の方法では、トナーホッパ内のトナーを排出する為には、画像形成をする必要があり装置全体を駆動させる為に多大なエネルギーが必要となる。
また、上記方法は画像形成装置の破棄または再生時を想定している為、上記制御を行った後の現像器中のトナー濃度は無制御状態となり良好な画像形成はできないという問題もある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、上記のように破棄または再生時想定ではなく、画像形成装置の故障により修理及び復帰させる際、トナーホッパを外さなければならないような作業が発生した時、トナーホッパ内あるいはパイプ等のトナー搬送手段内に残存するトナーを必要最低限のエネルギーにより強制的に搬送させることにより画像形成装置や周辺の環境を汚してしまう不具合を防止するとともに、搬送されたトナーによるトナー濃度過多を防止して画像形成装置の修理後に良好な画像の画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、二成分現像剤を用いる画像形成装置の、感光体上のトナー付着量または現像器中のトナー濃度を検出し、該検出値により現像器中のトナー濃度制御を行い、トナーをトナーホッパから現像器へ搬送を行う現像装置において、トナーホッパから現像器へのトナー搬送を、前記感光体上のトナー付着量または現像器中のトナー濃度検出から独立したトナー検出手段の信号により駆動する現像器直前の単独のトナー搬送手段を設けた画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記トナーホッパ内のトナーの有無を検出する手段を設け、この検出手段によりトナー搬送の実行／停止を制御する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記トナーホッパから現像器へのトナー搬送を終了させた後には、感光体上のトナー付着量、及び／又は、現像器中のトナー濃度を検出し、その結果により、トナーホッパから現像器へのトナー搬送を行う動作手順を記憶部に記憶させ、動作実行要求によりトナーホッパから現像器へのトナー搬送を実行する請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、トナー濃度過多となった場合、現像器中のトナー量を消費させる動作を記憶部に記憶させ、動作実行要求により現像器中のトナー量を消費させる動作を実行させる請求項１又は２記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、二成分現像剤を用いる画像形成装置の、感光体上のトナー付着量または現像器中のトナー濃度を検出し、該検出値により現像器中のトナー濃度制御を行い、トナーをトナーホッパから現像器へ搬送を行う現像装置において、トナーホッパから現像器へのトナー搬送を、前記感光体上のトナー付着量または現像器中のトナー濃度検出から独立したトナー検出手段の信号により駆動する現像器直前の単独のトナー搬送手段を設けた事を特徴とする画像形成装置により、画像形成装置の故障による修理等でトナーホッパを取り外す必要が生じた時に、トナーホッパ及び搬送パイプ内に残存するトナーを必要最低限のエネルギーにより現像機内に搬送させることによりトナーによる画像形成装置や周辺の環境が汚れてしまうことを防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図３、図４に本発明における画像形成装置の構成の一例を示す。トナー収容容器１から吐出されたトナーはトナーホッパ２内に収容され搬送パイプ３内の図示しないスクリュによって現像器４に搬送される。即ち、トナー収容容器１の吐出口側にはトナーホッパ２が連通接続されており、トナーホッパ２内のトナーはトナー搬送手段によって現像器へと搬送される。
トナー収容容器１の胴部にはスクリュ（螺旋）形状の溝を形成し、かつ収容容器の回転を伝達するギヤ５を設け、ギヤ５の回転によりトナー収容容器１が回転しトナーを吐出口に搬送する構成とする。
搬送パイプ３内のスクリュは、駆動モータ６及び駆動ギヤ類７の回転により駆動され、かつ駆動ギヤ類７をギヤ５と連結させることによりトナー収容容器１の回転も駆動させる構成とする。トナーホッパ２内にはトナーの有無を検知する為のトナーエンドセンサ８を設ける。
搬送パイプ３、その内部のスクリュ、及び駆動モータ６、駆動ギヤ類７は、トナー搬送手段を構成している。
図４に示す帯電電源９を介し帯電器１０により一様に帯電された感光体１１は、画像信号に応じて露光手段１２により静電潜像を形成する。続いて現像器４の現像スリーブ４ａ上に搬送されたトナーとキャリアからなる現像剤により静電潜像にトナーが付着し可視像化される。現像スリーブ４ａには高圧電源回路１３により現像バイアス電圧が印加されており、感光体１１の表面電位ＶＬと現像バイアス電圧ＶＢの電位差（＝現像ポテンシャル）に応じて、トナーが現像スリーブ上から感光体上へ移動し現像される。そしてこの可視像を、感光体１１の下方に搬送した転写紙に、転写電源１４から転写バイアスを受ける転写器１５により転写し、そのまま不図示の定着装置へ搬送し、そこで画像を定着して不図示の排紙部へと排出する。他方、画像転写後の感光体１１の表面には一部未転写トナーが残留する為、クリーニング器１６により残留トナーを除去し、その後次の画像形成プロセスに備え感光体上の表面電位を概ね０Ｖになるように除電器１７にて除電を行う。
【０００７】
現像器４内には現像器のケーシング中のトナーとキャリアの比率を検出するトナー濃度センサ１８を設け、感光体に対向した位置に感光体上のトナー付着量を検出する濃度センサ１９を設け、一定の現像ポテンシャルで現像した時の感光体上のトナー付着量を検出し、現像器４中のトナー濃度制御狙い値を決定させる。
帯電電源９、露光手段１２の光量、現像バイアス電源１３及び転写電源１４はＩ／Ｏ装置を介してＣＰＵに接続し各々の動作の制御を行う。ＣＰＵにはＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶部を接続し、画像形成に関わる様々な制御プログラムを記憶させておく。なお、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭは、制御手段を構成している。
通常の画像形成時においては以下の制御とする。濃度センサ１９の検出結果により決められた現像器４内のトナー濃度制御狙い値と現像器４内のトナー濃度センサ１８の出力値に差が発生し、現像器中のトナー濃度が低下したと判断した際には、駆動モータ６の回転を行い、これに連結した駆動ギヤ類７及び５によりトナー収容容器１が回転し、トナーホッパ内２にトナーを吐出する。吐出されたトナーは、同時に駆動ギヤ７によって回転駆動されたスクリュにより搬送パイプ３内を搬送され、現像器４内に入ることにより現像器中のトナー濃度が上昇し、要求濃度になった所で駆動モータ６の回転を停止する。
これにより駆動ギヤ類７、トナー収容容器１及びスクリュの回転が停止しトナー収容容器１からトナーホッパ２へのトナー吐出及び搬送パイプ３内のトナー搬送を停止する。トナーホッパ２からのトナー搬送量は、スクリュの回転数やスクリュピッチ及び搬送パイプ３の内径等により設定され、トナー収容容器１からのトナー吐出量は、トナー収容容器１の回転数、胴部のスクリュピッチ、補給口の大きさ及び収容容器内のトナー残量により設定されるが、トナー収容容器１からのトナー吐出量（Ａ）とトナーホッパ２からのトナー搬送量（Ｂ）は常にＡ≧Ｂとなるように設定し、現像器４へのトナー補給不足による画像濃度低下等の不具合を防止する。すなわちトナーホッパ２内には常にトナーが溜まっている状態とする。
トナーエンドセンサ８は、駆動モータ６をある時間駆動させ駆動ギヤ類７を介してトナー収容容器１を回転させてもトナーホッパ２内にトナーがあることが検出されない場合、すなわちトナー収容容器１からトナーが吐出しない時にトナー収容容器１内にトナーが無くなった旨の検知信号をＣＰＵに出力し、制御手段としてのＣＰＵはトナーが無くなったものと判断する。トナー収容容器１はユーザーが容易に脱着できるような構成とする。
【０００８】
本発明の請求項１の装置については、通常の濃度センサ１９の検出結果による駆動モータ６の制御とは別に駆動モータ６を単独で制御できるようにする。すなわちトナー収容容器１を取り外した状態で駆動モータ６を単独で駆動させることにより、トナーホッパ２内のトナーを現像器４に搬送し、トナーホッパ２内を空にさせる。
請求項２の装置は、請求項１の駆動モータ６の駆動−停止をトナーエンドセンサ８の検出によって制御する。すなわち、請求項１の動作をＯＮさせたときに、トナーエンドセンサ８の出力によりトナーホッパ２内トナーが無いと検出した場合は、駆動モータ６の動作をせず、トナーホッパ２内にトナーがあると検知した時のみ駆動モータ６を回転させる。また駆動モータ６の駆動をＯＮした後、トナーエンドセンサ８によりトナーホッパ２内のトナーがなくなったと検出した時に駆動モータ６の回転を停止させる。
請求項２の装置では、請求項１の動作の停止をトナー収容容器内のトナー有無を検知するセンサの検出を活用して駆動−停止を制御させることによってコストアップすることなく確実にトナーホッパ内のトナーを現像器中へ搬送させるとともに、トナーホッパ内にトナーが無くなった事を検知して駆動の停止を行うことによって不必要なエネルギーの消費を防止することができる。
請求項３の装置では、例えば画像形成装置の操作部等からサービスマンモード等の特別な教育を受けた人のみが請求項１の操作を実行できるようにする事により、一般のユーザーが誤って実行し、現像器中のトナー濃度過多による画像不具合を防止し良好な画像形成装置を提供することができる。
請求項４の装置においては、請求項１、２、３の動作を行った後には必ず濃度センサ１９及びトナー濃度センサ１８にて現像器４内のトナー濃度を検出し、トナー濃度の制御狙い値に入っているかを判定させその結果により、トナー濃度が制御狙い値よりも高濃度であった場合、現像器４中のトナーを消費させる制御、例えば、ある現像ポテンシャルを感光体１１の表面電位と現像スリーブに印加した現像バイアス電圧により制御させて現像器４中のトナーを感光体１１に移動させることにより現像器４中のトナー濃度を低下させ制御狙い値にする制御を実行する。これにより、トナー濃度が過多となった際にトナーを消費させ適正なトナー濃度に制御することにより良好な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の画像形成装置現像部の構成の一例を示す斜視図。
【図２】従来のボトル一回転あたりのトナー吐出量の減少を示す説明図。
【図３】本発明の画像装置現像部の構成の一例を示す斜視図。
【図４】本発明の画像形成装置の構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００１０】
１  トナー収容容器
２  トナーホッパ
３  搬送パイプ
４  現像器
５  ギヤ
６  駆動モータ
７  駆動ギヤ類
８  トナーエンドセンサ
９  帯電電源
１０  帯電器
１１  感光体
１２  露光手段
１３  現像バイアス電源
１４  転写電源
１５  転写器
１６  クリーニング器
１７  除電器
１８  トナー濃度センサ
１９  濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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