JP2008111997A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、低消費電力モードの際にトナーカートリッジの交換動作を確実に検知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するものである。
【解決手段】記録信号がない状態が所定時間経過した場合に低消費電力モードに移行すると判定する（Ｓ４０１）。移行すると判定された場合には、ニアエンプティ状態であるかチェックされ（Ｓ４０２）、ニアエンプティ状態でない場合にはエンプティ状態であるかチェックされる（Ｓ４０３）。エンプティ状態でもない場合には低消費電力モードに移行する（Ｓ４０４）。ステップＳ４０２でニアエンプティ状態であると判定された場合及びステップＳ４０３でエンプティ状態であると判定された場合には、低消費電力モードに移行せずにそのまま待機状態に戻る。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化した後用紙に転写し、転写されたトナー像を用紙に定着するといったプロセス処理により画像形成を行うものが知られている。

こうした画像形成装置では、通常装置の電源がオンされたままの状態で利用されることが多く、そのため装置の各部が作動状態を維持したままでは消費電力が大きくなることから、装置の電源がオン状態でも所定時間継続して使用されない場合には低消費電力モードに移行して必要最小限の消費電力に抑えるようにされている。このような低消費電力モードを設定する場合、それに対応して様々な処理が行われている。例えば、特許文献１では、省エネモードから通常状態に復帰する場合に、トナー無しフラグがトナー無し状態を示していない場合には、記録部の起動時に実行される初期化動作のうちトナー残量検知処理を省略し、トナー無し状態を示している場合にはトナー残量検知処理を実行する点が記載されている。
特開２００３−１８６３５７号公報

上述した低消費電力モードでは、装置の各部のうち制御回路等の必要最小限の部分にしか電源が供給されないため、カバー開閉検知センサやトナー残量検知センサといったセンサ類に対しても電源が供給されずに検知されない状態に設定される。そのため、低消費電力モード中にカバー開閉等の操作が行われたとしても検知されることがない。

センサ類が検知されない状態では、カバー開閉やトナーカートリッジの着脱によりトナーカートリッジを交換したか否か判定する場合、交換動作が検知されないまま以後の処理が行われるようになる。すなわち、トナーカートリッジの交換時期が到来したと判定されている場合には、低消費電力モードから待機状態等に移行するたびにトナーの残量検知処理等の予備回転処理が行われるが、交換動作が検知されないとこうした予備回転処理が繰返し行われそれに伴い不必要に装置の各部が稼働するようになり、各部品の消耗や劣化が進み、記録動作を開始するまでの時間が長くなる、といった課題がある。

そこで、本発明は、低消費電力モードの際にトナーカートリッジの交換動作を確実に検知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するものである。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体に形成されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、用紙に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、トナーカートリッジが交換可能に装着されるとともに当該トナーカートリッジから前記現像手段にトナーを補給する補給手段を備え、前記制御手段は、前記トナーカートリッジの交換時期を判定する判定手段と、低消費電力モードで動作制御する際に前記判定手段が交換時期の接近又は到来を判定した場合には前記トナーカートリッジの交換を検知する交換検知手段を検知可能な状態に維持するよう制御する動作制御手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記トナーカートリッジから補給されるトナーの残量を検知する残量検知手段を備え、前記判定手段は、前記残量検知手段からの検知信号に基づいて判定を行うことを特徴とする。さらに、前記動作制御手段は、低消費電力モードで動作制御する際に前記定着手段に供給する電源をオフすることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、低消費電力モードで動作制御する際にトナーカートリッジの交換時期の接近又は到来を判定した場合にはトナーカートリッジの交換を検知する交換検知手段を検知可能な状態に維持されるので、低消費電力モードに移行した状態でトナーカートリッジが交換されたとしてもその交換動作を確実に検知して以後の予備回転処理を繰返し行うことがないようにすることができる。

この場合、動作制御手段は、少なくとも交換検知手段に対して電源をオフしないように制御すればよく、低消費電力モードに移行しないようにして交換検知手段を検知可能な状態に維持するようにしてもよい。

また、トナーカートリッジから補給されるトナーの残量を検知する残量検知手段を備え、残量検知手段からの検知信号に基づいてトナーカートリッジの交換時期の判定を行うようにすれば、確実に交換時期が接近又は到来したことを判定することができる。

また、低消費電力モードで動作制御する際に定着手段に供給する電源をオフすることで、消費電力の大きい定着手段による電力消費がなくなり、トナーカートリッジの交換時期の接近又は到来を判定した場合における消費電力を抑えることができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には用紙排紙トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部２及び給紙部３が配されている。

給紙部３では、給紙カセット１１が配置されており、フラッパ１２に所定のサイズの用紙が複数枚積載される。フラッパ１２は、アーム１３がモータにより回転して上方に回動することで、それに連動して上方に回動する。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１４が配置されている。フラッパ１２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１４に圧接するように、アーム１３により支持されている。この状態でピックアップローラ１４が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙され、フィードローラ１５及びプレスローラ１６に挟持されて搬送されるようになる。

給紙された用紙は、レジストローラ１７及びプレスローラ１８により記録部２に搬送される。記録部２では、搬送された用紙に記録するために、現像器１９、クリーニング機構２０、コロナ帯電器２１、感光体ドラム２２、転写ローラ２３、露光ヘッド２４及び定着ローラ２５が備えられている。

現像器１９は、二成分系現像剤（以下「現像剤」という。）を貯留するとともに、後述するように、螺旋状の羽根を有する一対のオーガを内蔵しており、一対のオーガにより現像剤が所定方向に循環するように搬送される。循環搬送される現像剤は回転するパドルを介して現像ローラに供給される。現像ローラは、内部のマグネットローラとマグネットローラの外周面に配設された円筒状の現像スリーブからなり、現像剤のキャリアがマグネットローラの磁力により現像スリーブの表面に吸着されてキャリア穂が形成され、形成されたキャリア穂にトナーが付着した状態となる。この場合、キャリア及びトナーは、搬送されていく間に摩擦帯電により互いに逆極性に帯電するようになるため、キャリア穂にトナーが電気的な吸着力により安定した状態で保持されるようになる。 また、搬送される現像剤のトナー濃度を検知するための濃度検知センサがオーガによる現像剤搬送路の近傍に取り付けられており、濃度検知センサからの出力信号に基づいてトナーの補給が行われる。濃度検知センサとしては、現像剤の透磁率を測定してトナー濃度を検知する公知のセンサを用いることができる。透磁率センサを用いると、トナー濃度が薄くなってくるとその分磁性体であるキャリアの密度が大きくなるため透磁率が大きくなってセンサの出力が上昇し、逆にトナー濃度が濃くなるとその分キャリアの密度が小さくなってセンサの出力が低下するようになる。トナーの補給は、トナーカートリッジ３０から図示せぬ補給機構を通してトナーが現像器１９に補給されるようになっている。

クリーニング機構２０は、転写後の感光体ドラム２２の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物をクリーニングブレードにより掻き取って感光体ドラム２２の表面を清掃する。クリーニング機構２０で回収された残留トナー等の異物は、廃トナー溜め部３１に搬送されて排出される。

コロナ帯電器２１は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム２２の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム２２に、露光ヘッド２４で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器１９内の現像スリーブが回転してその表面に形成されたキャリア穂が感光体ドラム２２の表面に近接してキャリア穂に付着したトナーが静電潜像に転移され、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２３は、用紙を挟んで感光体ドラム２２と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム２２表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。こうして画像形成に必要な一連のプロセス処理が行われ、転写されたトナー像は、定着ローラ２５及びプレスローラ２６によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、フィードローラ２７及びプレスローラ２８により排出経路に送られて、排出ローラ２９により用紙排紙トレイ１０に搬出される。

また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、手差しトレイ３２を開いて給紙ローラ３３に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ３３によりフィードローラ１７及びプレスローラ１８に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排出ローラ２９により搬出された後排出ローラ２９を逆回転して反転搬送路に搬送し、搬送ローラ３４により下方に向けて搬送する。そして、搬送路に沿って上方に向けて搬送されて、再度フィードローラ１７及びプレスローラ１８に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。

図２は、図１に示す画像形成装置の概略ブロック構成図である。感光体ドラム２２の周囲には、コロナ帯電器２１、露光ヘッド２４、現像器１９、転写ローラ２３、クリーニング機構２０及び除電ランプ３６が配設されており、感光体ドラム２２を回転させながらその表面に対して、帯電−露光−現像−転写といった一連のプロセス処理が行われた後、表面のクリーニング及び残存電荷の除電処理が行われる。

現像器１９には、上述した現像ローラ４０が感光体ドラム２２に対向して配設されており、現像ローラ４０の感光体ドラム２２とは反対側には、現像剤の貯留部が形成されており、貯留部内に一対のオーガ４１及び４２が配置されている。オーガ４１及び４２の回転軸は、紙面の垂直方向に直線状に延設されており、その間には隔壁４３が設けられている。そして、オーガ４１及び４２が互いに逆方向に現像剤を搬送することで、貯留部内で現像剤が隔壁の周囲を循環搬送されるようになる。

そして、現像器１９の貯留部に対応する底面には濃度検知センサ４４が配設されており、上述したように、循環搬送される現像剤のトナー濃度を検知するようになっている。循環搬送される現像剤は、供給パドル４５により現像ローラ４０に供給され、現像ローラ４０の現像スリーブ表面に供給された現像剤は、ブレード４６により均一な層に均される。

トナー補給機構５０は、カートリッジ保持体５１に交換可能に装着されるトナーカートリッジ３０からトナー送出路５２を通って搬送スパイラル５３を内蔵したホッパ５４にトナーが送出される。ホッパ５４から搬送スパイラル５６を内蔵するトナー搬送路５５を通って現像器１９の貯留部にトナーが補給される。補給モータ６１は、トナーカートリッジ３０を回転させてトナーをホッパ５４に吐出させるとともに、搬送スパイラル５３及び５６を回転させてトナーの搬送動作を行うようになっている。

ホッパ５４内には、トナーの残量検知センサ５７が配設されている。残量検知センサ５７は、ホッパ５４内のトナーの残量が所定量より少なくなるか空になったことを検知して検知信号を出力するようになっている。残量検知センサとしては、例えば、圧電素子を用いた検知センサが挙げられる。圧電素子を用いた検知センサをホッパ内の底面近傍に配置しておき、圧電素子の周囲にトナーが付着している場合には振動が抑制されるが、トナーが付着しなくなると振動するように設定しておけば、検知時に振動するか否かで検知センサに付着するトナーの有無を検知することができ、ホッパ内のトナーの残量が少なくなったことがわかる。

感光体ドラム２２や各種ローラの回転駆動については、主モータ６０の回転を図示せぬクラッチ機構等の駆動伝達機構により伝達して行われ、制御部１００により制御される。また、現像器１９のオーガ等の現像剤の搬送動作については、主モータ６０の回転駆動を伝達して行われ、トナー補給機構５０のトナーカートリッジ３０の回転動作及び搬送スパイラル等によるトナーの補給動作は、補給モータ６１の回転駆動を伝達して行われ、いずれも制御部１００により制御される。

また、コロナ帯電器２１、現像ローラ４０及び転写ローラ２３に印加される電圧の制御は、現像電圧印加回路６２、帯電電圧印加回路６３、転写電圧印加回路６４をそれぞれ制御部１００が制御することにより行われる。

制御部１００は、動作制御部１０１、補給制御部１０２及び判定部１０３を備えており、動作制御部１０１は、画像形成に必要なプロセス処理を行うための一連の動作、ウォーミングアップ等の準備動作、低消費電力モードや待機状態に移行する動作に関する制御を行う。低消費電力モードでは、電源回路６５を制御して制御部１００等の必要最小限の部分に電源が供給されて、それ以外の部分の電源供給がオフされるように設定される。

また、動作制御部１０１は、低消費電力モードに移行する場合に、後述するニアエンプティ状態又はエンプティ状態とされているときは、トナーカートリッジの交換動作を検知可能な状態に維持するために、低消費電力モードに移行しないように動作制御する。例えば、図２に示すように、トナーカートリッジを交換する際に開閉されるカバーの開閉検知センサ６６に対して電源がオフされないように制御する。低消費電力モードに移行しない場合でも消費電力の大きい定着ローラ２５については電源をオフしてできるだけ消費電力を抑えるようにしてもよい。

補給制御部１０２は、濃度検知センサ４４からの検知信号に基づいて、トナー補給機構５０のトナーの補給制御及び現像器１９内の現像剤の搬送制御を行い、現像器１９内のトナー濃度の制御を行う。また、残量検知センサ５７からの検知信号に基づいて、補給モータ６１を回転駆動してトナーカートリッジ３０からのトナーの補給制御を行う。

判定部１０３は、残量検知センサ５７からの検知信号に基づいてトナーカートリッジ３０の交換時期を判定する。例えば、残量検知センサ５７からの検知信号をサンプリングしてホッパ５４内のトナーの有無を検知し、トナーの補給動作中に予め決められた履歴回数のうちトナー無しと検知されたサンプリング回数が所定回数以上となったか判定し、所定回数以上である場合には、トナーカートリッジ３０及びホッパ５４内のトナーが無くなったものとして交換時期が接近している（ニアエンプティ状態）と判定すればよい。

ニアエンプティ状態と判定された段階で、さらに所定枚数の画像形成処理が行われた場合又は濃度検知センサ４４からの検知信号によりトナー濃度が所定値以下に低下した場合には、現像器１９内のトナーについても消費されたとして交換時期が到来した（エンプティ状態）と判定すればよい。

こうして判定部１０３においてトナーカートリッジの交換時期の接近又は到来が判定される。

また、判定部１０３では、ニアエンプティ状態又はエンプティ状態において、トナーの補給動作中に、残量検知センサ５７の検知信号をサンプリングして予め決められた履歴回数のうちトナー無しと検知されたサンプリング回数が所定回数以下となったか判定し、所定回数以下となった場合にはニアエンプティ状態又はエンプティ状態を解除する。

図３は、トナーの補給処理に関するフローである。トナーを補給する場合には、まず、トナーの補給が必要かチェックする（Ｓ１００）。例えば、残量検知センサ５７の検知信号をサンプリングして予め決められた履歴回数のうちトナー無しと検知されたサンプリング回数が所定回数以上となった場合には、トナー補給が必要とする。トナー補給が必要な場合には、補給モータ６１が駆動中かチェックして（Ｓ１０１）駆動中でない場合には補給モータ６１を駆動開始して（Ｓ１０２）。補給モータ６１の駆動によりトナーカートリッジ３０からホッパ５４内へのトナーの補給動作が行われる。ステップＳ１０１で補給モータ６１が駆動中の場合には、ステップＳ１０３に進む。

そして、ニアエンプティ状態か否か判定される（Ｓ１０３）。トナーの補給動作中に、残量検知センサ５７の検知信号をサンプリングして予め決められた履歴回数のうちトナー無しと検知されたサンプリング回数が所定回数以上となったか判定し、所定回数以上となた場合には、エアエンプティに関するアラーム表示を行い（Ｓ１０４）ニアエンプティのフラグを立ててニアエンプティ状態に設定する。所定回数に満たない場合には、補給モータ６１が所定時間駆動されたかチェックし（Ｓ１０５）、所定時間駆動されていない場合には、ステップＳ１００に戻る。

こうして補給モータ６１の駆動によりトナーが補給された場合には、ステップＳ１００においてトナー補給が不要と判定されて補給モータ６１が停止される（Ｓ１０６）。また、ステップＳ１０４でアラーム表示された場合及びステップＳ１０５で所定時間補給モータ６１が駆動されたと判定された場合にも補給モータ１０６が停止される。

図４は、ニアエンプティ状態で待機している場合の処理フローである。ウォーミングアップ動作が要求されたかチェックされ（Ｓ２００）、要求されていない場合には記録信号の有無がチェックされる（Ｓ２０１）。記録信号があった場合には、ニアエンプティ状態からの記録枚数が所定枚数以上となったかチェックされ（Ｓ２０２）、所定枚数に達していない場合には濃度検知センサ４４の検知出力に基づいてトナー濃度が所定値以上となったかチェックされ（Ｓ２０３）、所定値に達していない場合にはそのままニアエンプティ状態で待機する。

ステップＳ２０２で所定枚数以上であるかステップＳ２０３で所定値以上である場合には、現像器１９内のトナーについても消費が進み残量が少なくなったとしてエンプティに関するアラーム表示を行い（Ｓ２０４）エンプティのフラグを立ててエンプティ状態に設定する。

ステップＳ２００でウォーミングアップ動作が要求されている場合には、補給モータの駆動を開始し（Ｓ２０５）、トナーカートリッジからホッパ内への補給動作を行う。そして、トナー補給動作中の残量検知センサ５７の検知信号をサンプリングして、予め決められた履歴回数のうちトナー無しと検知されたサンプリング回数が所定回数以下となったか判定してエンプティ状態が解除されたか否か判定する（Ｓ２０６）。エンプティ状態が解除されていない場合には補給モータを停止して（Ｓ２０７）ニアエンプティ状態で待機する。ステップＳ２０６でエンプティ解除されたと判定された場合には、アラーム表示を解除して（Ｓ２０８）ニアエンプティ状態を解除し、補給モータを停止して（Ｓ２０９）通常の待機状態とする。

図５は、トナーカートリッジの交換処理に関するフローである。まず、トナーカートリッジが交換される際に開閉されるカバーが開閉されたかをチェックする（Ｓ３００）。チェックする場合には、カバー開閉検知センサ６６からの検知信号をチェックする。カバー開閉が行われた場合には、補給モータが駆動を開始して（Ｓ３０１）トナーカートリッジからホッパ内への補給動作を行う。そして、トナー補給動作中の残量検知センサ５７の検知信号に基づいてホッパ内にトナーが補給されたかチェックする（Ｓ３０２）。所定時間補給動作を行ってもトナーが補給されていない場合にはエラー表示を行う（Ｓ３０３）。トナーが補給されている場合には、補給モータを停止し（Ｓ３０４）、濃度検知センサ４４の検知出力に基づいてトナー濃度が所定範囲内であるかチェックする（Ｓ３０５）。所定範囲内でない場合にはエラー表示を行い（Ｓ３０６）、所定範囲内である場合は初期化処理を行い（Ｓ３０７）、待機状態とする。

以上のような交換処理により、カバー開閉検知及びホッパ内の残量検知を組み合せてトナーカートリッジが交換されたか判別することができる。単にカバー開閉が行われてトナーカートリッジが交換されなかった場合にはトナー補給が行われないためエラー表示が行われるようになる。

図６は、待機状態から低消費電力モードに移行する場合の処理フローである。待機状態において記録信号の有無がチェックされて（Ｓ４００）、記録信号がない場合には、低消費電力モードに移行するか判定する（Ｓ４０１）。この場合、記録信号がない状態が所定時間経過した場合に低消費電力モードに移行すると判定する。移行しないと判定した場合にはステップＳ４００に戻る。

低消費電力モードに移行すると判定された場合には、ニアエンプティ状態であるかチェックされ（Ｓ４０２）、ニアエンプティ状態でない場合にはエンプティ状態であるかチェックされる（Ｓ４０３）。エンプティ状態でもない場合には低消費電力モードに移行する（Ｓ４０４）。

ステップＳ４０２でニアエンプティ状態であると判定された場合及びステップＳ４０３でエンプティ状態であると判定された場合には、低消費電力モードに移行せずにそのまま待機状態に戻る。ステップＳ４００で記録信号があった場合には、画像形成処理を行い（Ｓ４０５）待機状態に戻る。

以上の処理では、ニアエンプティ状態又はエンプティ状態の場合低消費電力モードに移行しないので、トナーカートリッジの交換処理でのカバー開閉検知センサ及び残量検知センサが検知可能な状態に維持されるようになり、交換処理を確実に行うことができる。交換処理の際には予備回転処理を行って交換検知を行うため、交換検知が行われないと予備回転処理が繰返し行われるようになるが、カバー開閉が検知可能となることで、以後の予備回転処理を行う必要がなくなり、不必要な予備回転処理による部品の消耗・劣化を防止することができる。

本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。 本発明に係る実施形態に関する概略ブロック構成図である。 トナーの補給処理に関するフローである。 ニアエンプティ状態で待機している場合の処理フローである。 トナーカートリッジの交換処理に関するフローである。 待機状態から低消費電力モードに移行する場合の処理フローである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 記録部
３ 給紙部

Claims (3)

1. 像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体に形成されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、用紙に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、トナーカートリッジが交換可能に装着されるとともに当該トナーカートリッジから前記現像手段にトナーを補給する補給手段を備え、前記制御手段は、前記トナーカートリッジの交換時期を判定する判定手段と、低消費電力モードで動作制御する際に前記判定手段が交換時期の接近又は到来を判定した場合には前記トナーカートリッジの交換を検知する交換検知手段を検知可能な状態に維持するよう制御する動作制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナーカートリッジから補給されるトナーの残量を検知する残量検知手段を備え、前記判定手段は、前記残量検知手段からの検知信号に基づいて判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記動作制御手段は、低消費電力モードで動作制御する際に前記定着手段に供給する電源をオフすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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