JP2013228619A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、トナーボトルにトナー検出センサを設置することなく、比較的早期にトナー残量が少なくなった状態を判断できるようにすること。
【解決手段】トナーをトナーボトル２１からトナー補給経路を介して現像器の現像剤槽３０へ搬送し、現像剤槽３０に設置したトナー濃度センサＳＥにて現像剤中のトナー濃度を検出し、該トナー濃度が所定値を下回るとトナー補給経路からトナー補給を行う画像形成装置。トナーボトル２１から現像剤槽３０へのトナー補給経路であって、現像剤槽３０へのトナー補給量が互いに異なる第１の経路Ｐ１及び第２の経路Ｐ２と、第１の経路Ｐ１及び第２の経路Ｐ２から補給されたトナーを含めたトナー濃度を、トナー濃度センサＳＥにて検出し続けたとき、トナー濃度勾配が低下した第１の変化点でトナー残量が少なくなったと判断する制御手段と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方式によって感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーで現像するようにした画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式による画像形成装置においては、トナーを収容したトナー補給容器を装置本体に装着し、該トナー補給容器から直接的にあるいはホッパー部を介してトナーを現像剤槽へと補給していた。現像剤槽では現像剤中のトナー濃度を磁気センサにて検出し、現像動作に伴って消費されていくトナーを適宜補給し、所定のトナー濃度を維持している。

従来では、トナー補給容器又はホッパー部にもトナー検出センサが設置され、該センサがトナーの存在を検出しなくなると、トナー補給容器がエンプティであると判断し、ユーザーにトナー補給容器の交換を促していた。コストダウンのためにトナー補給容器又はホッパー部のトナー検出センサを省略する方策が検討され、特許文献１では、画像形成動作を中断又は禁止することによりトナーを消費させない状態で、トナーホッパー（トナー補給容器）から現像剤収容容器に強制的なトナー補給を実行し、現像剤収容容器に設置されているトナーセンサの検出値の時間変化が小さいときにトナーホッパー内のトナー残量が少なくなってきたと判断して、ユーザーに「ニアエンド」の報知を行うことが記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、「ニアエンド（ニアエンプティ）」から現実にトナー残量が０になる「エンプティ」までの時間が短く、ユーザーが「ニアエンド」の報知で新たなトナーホッパーを用意する時間的余裕がそれほどなかった。つまり、「ニアエンド」の報知から画像を形成できる枚数が限られ、それ以上は新たなトナーホッパーが用意されるまで装置が使用できないという状況が生じてしまう。このような問題点は、現像剤収容容器の容量が小さいときに顕著に現われる。

特開２００５−３０９３２２号公報

本発明の目的は、トナーボトルにトナー検出センサを設置することなく、比較的早期にトナー残量が少なくなった状態を判断できる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一形態である画像形成装置は、
トナーをトナーボトルからトナー補給経路を介して現像器の現像剤槽へ搬送し、該現像剤槽に設置したトナー濃度センサにて現像剤中のトナー濃度を検出し、該トナー濃度が所定値を下回ると前記トナー補給経路からトナー補給を行う画像形成装置において、
前記トナーボトルから前記現像剤槽へのトナー補給経路であって、現像剤槽へのトナー補給量が互いに異なる第１の経路及び第２の経路と、
第１の経路及び第２の経路から補給されたトナーを含めたトナー濃度を、前記トナー濃度センサにて検出し続けたとき、トナー濃度勾配が低下した第１の変化点でトナー残量が少なくなったと判断する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記画像形成装置にあっては、現像剤槽に設置したトナー濃度センサによって検出されたトナー濃度が所定値を下回ると消費量に見合った量のトナーを補給する。このときトナーは第１の経路及び第２の経路を経て現像剤槽へ補給される。通常は第１の経路及び第２の経路から定量のトナーが補給される。トナー補給が進行してトナーボトル内のトナーがなくなると、まず、補給量の多い経路のトナーがなくなり、補給量の少ない経路のみからトナーが補給される。現像剤槽に設置したトナー濃度センサにてトナー濃度を検出し続けたとき、補給量の少ない経路のみからトナーが補給されている状態（トナー残量が少なくなった状態）が、トナー濃度勾配が低下した第１の変化点として現われる。制御手段はこの第１の変化点でトナー残量が少なくなったと判断し、必要に応じてユーザーにトナーボトルの交換を促す。第１の変化点が生じた時点で、若干量のトナーは補給量の少ない経路に残存しているため、この残存トナーを使用してトナーの残量がなくなるまで画像の形成が継続される。

本発明によれば、トナーボトルにトナー検出センサを設置することなく、比較的早期にトナー残量が少なくなった状態を判断でき、ひいては、トナーボトルの交換までに画像の形成を継続できる余裕を得ることができる。

一実施例である画像形成装置の制御系を示す概略ブロック図である。 トナー補給機構の第１例を示す説明図であり、（Ａ）は通常状態を示し、（Ｂ）はトナー残量が少なくなった状態を示し、（Ｃ）はトナー残量が無くなった状態を示す。 トナー濃度センサの特性を示すグラフである。 現像剤槽内でのトナー濃度の回復率（トナー濃度勾配）を示すグラフである。 トナー濃度制御の手順を示すフローチャート図である。 トナー補給機構の第２例を示す説明図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

画像形成装置は、図１に示すように、画像データを処理する画像制御部１０と、画像形成を全般的に処理するエンジン制御部１１とからなる制御系を備えている。エンジン制御部１１は、画像制御部１０から送られる画像情報に基づいて、高圧電源部１２を制御し、感光体などを含むプロセス部１３にて画像が形成される。また、エンジン制御部１１は駆動部１４を制御し、トナーの補給などを行う。なお、電子写真方式による画像形成装置の具体的な構成や画像形成プロセスは従来から周知であり、その説明は省略する。

図２に第１例としてのトナー補給機構２０Ａを示す。このトナー補給機構２０Ａは、画像形成装置本体に着脱可能なトナーボトル２１と、該トナーボトル２１からトナー（少量のキャリアを含むこともある）を第１の経路Ｐ１及び第２の経路Ｐ２を介して現像剤槽３０へトナーを補給する。現像剤槽３０は現像器本体を構成し、キャリアとトナーとからなる現像剤はこの現像剤槽３０を循環しつつ図示しない現像ローラの外周面に供給され、現像ローラから感光体の外周面に供給される。この種の現像器本体の構成は周知であり、詳細な説明は省略する。

現像剤槽３０には、補給されたトナーを含めたトナー濃度（キャリアとトナーの総量に対するトナーの混合割合）を検出するためのトナー濃度センサＳＥが配置されている。トナー濃度センサＳＥは、例えば、キャリアとトナーの混合物の透磁率に応じて出力されるパルスの周期が変化するものであり、出力されたパルス数はエンジン制御部１１に入力され、パルス数に基づいてトナー濃度が検出される。

図３にセンサＳＥの出力パルス数とトナー濃度との関係を示す。トナー濃度が低いときにはセンサＳＥから出力されるパルス数は少なく、トナー濃度が高くなるに従ってパルス数が多くなる。センサＳＥからのパルス数が所定値を維持するように、即ち、現像剤槽３０内の現像剤のトナー濃度が所定値を下回ると、以下に詳述する第１及び第２の経路Ｐ１，Ｐ２からトナーを現像剤槽３０へ補給する。また、トナーボトル２１からは第１及び第２の経路Ｐ１，Ｐ２にトナーがなくならないように所定量のトナーが供給される。

トナーボトル２１は円筒状をなし、その一端底部に二つのトナー供給口２２ａ，２２ｂを有している。トナーボトル２１と現像剤槽３０との間にはトナーホッパー部２５が配置されている。トナーホッパー部２５は隔壁２６によって二つの室２７ａ，２７ｂに区画されており、各室２７ａ，２７ｂの底部には現像剤槽３０に臨むトナー補給口２８ａ，２８ｂが設けられている。トナー補給口２８ａ，２８ｂにはそれぞれ補給ローラ２９ａ，２９ｂが矢印方向に回転駆動可能に設置されている。

第１の経路Ｐ１はトナー供給口２２ａと室２７ａとトナー補給口２８ａとによって構成されている。第２の経路Ｐ２はトナー供給口２２ｂと室２７ｂとトナー補給口２８ｂとによって構成されている。トナー供給口２２ａ，２２ｂからは単位時間当たり等しい量のトナーが室２７ａ，２７ｂに供給される。補給ローラ２９ａ，２９ｂは直径が異なっており、同じ回転数で駆動した場合、ローラ２９ｂの回転によってトナー補給口２８ｂから現像剤槽３０へ補給されるトナー量は、ローラ２９ａの回転によってトナー補給口２８ａから現像剤槽３０へ補給されるトナー量よりも多い。

以上の構成からなるトナー補給機構２０Ａにおいて、トナーボトル２１内にトナーが残量しているときは、図２（Ａ）に示すように、トナー供給口２２ａ，２２ｂから互いに等しい量のトナーが室２７ａ，２７ｂに供給される。一方、トナー補給口２８ａ，２８ｂからは、単位時間当たりで補給口２８ｂからの補給量が補給口２８ａからの補給量よりも多くのトナーが現像剤槽３０へ補給される。このときのトナー濃度回復率は図４に線分Ｂ１で示すようにほぼ一定である。

トナーボトル２１内のトナーが無くなると、図２（Ｂ）に示すように、トナーボトル２１から室２７ａ，２７ｂへのトナー供給が無くなり、補給量の多い室２７ｂは補給量の少ない室２７ａより早くトナーが無くなる。結果的に現像剤槽３０へのトナー補給量が減少し、現像剤槽３０におけるトナー濃度回復率が若干低下する。即ち、トナー濃度勾配が低下（線分Ｂ２参照）することになり、このときの変化点Ｃ１を検出することでトナーホッパー部２５にはトナー残量が少なくなったと判断する。

このようにトナー残量が少なくなっても、第１の経路Ｐ１（室２７ａ）からはトナーが補給されるので、室２７ａにトナーが残っている間はトナー濃度が低下してはいるが一定に維持される（線分Ｂ３参照）。図２（Ｃ）に示すように、室２７ａのトナーも無くなると、トナーの補給は完全に停止され、現像剤槽３０内のトナー濃度は急激に低下する（線分Ｂ４参照）。このときの変化点Ｃ２を検出することでトナーホッパー部２５にトナーが無くなったと判断する。

本トナー補給機構２０Ａによれば、第１の変化点Ｃ１を検出した時点でニアエンプティの警告を行い、ユーザーにトナーボトル２１の交換を促すことで、室２７ａにまだ残存しているトナーを補給しつつ画像の形成が続行される。

エンジン制御部１１による制御の手順を図５のフローチャートを参照して説明する。プリント動作が継続中に（ステップＳ１）、トナー濃度センサＳＥにてトナー濃度の低下が検出されると（ステップＳ２でＹＥＳ）、第１及び第２の経路Ｐ１，Ｐ２からのトナー補給動作がおこなわれる（ステップＳ３）。そのときのトナー濃度の回復率が通常値であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、補給用のトナーありと判断し（ステップＳ５）、プリント動作を継続する。トナー濃度の回復率が通常値ではなく（ステップＳ４でＮＯ）、第１の変化点Ｃ１を検出すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、トナー残量は少ないと判断し（ステップＳ７）、ニアエンプティの警告を行い（ステップＳ８）、プリント動作を継続する。

トナー濃度の回復率が通常値ではなく、かつ、第２の変化点Ｃ２を検出すると（ステップＳ９でＹＥＳ）、トナー無しと判断し（ステップＳ１０）、トナー無しの警告を行うとともにプリント動作を禁止する（ステップＳ１１）。なお、ニアエンプティやトナー無しの警告は、例えば、図示しない操作パネル上にその旨を表示することにより行う。

図６に第２例としてのトナー補給機構２０Ｂを示す。このトナー補給機構２０Ｂは、トナーボトル２１の供給口２２ａからの供給量を供給口２２ｂからの供給量よりも多くし、現像剤槽３０への補給口２８ａ，２８ｂの補給量を互いに等しくしたものである。従って、トナー補給ローラ２９ａ，２９ｂは同じ直径で同じ回転数にて駆動される。

このトナー補給機構２０Ｂにおいては、トナーボトル２１からトナーホッパー部２５へのトナー供給量が室２７ｂよりも室２７ａに対してのほうが多いため、トナーボトル２１内のトナーが無くなった後は、前記第１例であるトナー補給機構２０Ａと同様に、室２７ｂのトナーが早く無くなる。従って、第１及び第２の経路Ｐ１，Ｐ２を通じてのトナー補給の形態や制御手順はトナー補給機構２０Ａと同様である。

なお、本発明に係る、画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、トナーボトルやトナーホッパー部の構成、トナーボトルから現像剤槽へのトナー経路の形態などは任意である。また、現像器も種々の形態を採用できる。

以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、トナーボトルにトナー検出センサを設置することなく、比較的早期にトナー残量が少なくなった状態を判断できる点で優れている。

１１…エンジン制御部
１３…プロセス部
１４…駆動部
２０Ａ，２０Ｂ…トナー補給機構
２１…トナーボトル
２２ａ，２２ｂ…トナー供給口
２５…トナーホッパー部
２８ａ，２８ｂ…トナー補給口
３０…現像剤槽
ＳＥ…トナー濃度センサ
Ｐ１…第１の経路
Ｐ２…第２の経路

Claims (4)

1. トナーをトナーボトルからトナー補給経路を介して現像器の現像剤槽へ搬送し、該現像剤槽に設置したトナー濃度センサにて現像剤中のトナー濃度を検出し、該トナー濃度が所定値を下回ると前記トナー補給経路からトナー補給を行う画像形成装置において、
   前記トナーボトルから前記現像剤槽へのトナー補給経路であって、現像剤槽へのトナー補給量が互いに異なる第１の経路及び第２の経路と、
   第１の経路及び第２の経路から補給されたトナーを含めたトナー濃度を、前記トナー濃度センサにて検出し続けたとき、トナー濃度勾配が低下した第１の変化点でトナー残量が少なくなったと判断する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、第１の経路及び第２の経路から補給されたトナーを含めたトナー濃度を、前記トナー濃度センサにて検出し続けたとき、トナー濃度勾配が低下した第２の変化点でトナーが無くなったと判断すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー補給経路にトナーホッパー部が配置され、
   第１の経路及び第２の経路は、それぞれ、前記トナーボトルから前記トナーホッパー部を経て前記現像剤槽へと至り、
   前記トナーボトルから第１の経路及び第２の経路へは互いに等しい量のトナーが供給され、前記トナーホッパー部から前記現像剤槽へは第１の経路及び第２の経路によるトナー補給量が互いに異なること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー補給経路にトナーホッパー部が配置され、
   第１の経路及び第２の経路は、それぞれ、前記トナーボトルから前記トナーホッパー部を経て前記現像剤槽へと至り、
   前記トナーボトルから第１の経路及び第２の経路へは互いに異なる量のトナーが供給され、前記トナーホッパー部から前記現像剤槽へは第１の経路及び第２の経路により互いに等しい量のトナーが補給されること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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