JP2006220960A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー搬送部の異常を専用の検出手段を用いることなく安価な方法で検出し、これによりその故障を最小限に留める画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナーホッパ２から現像器４へトナーを搬送させるトナー搬送手段３、５を回転手段６により駆動させる画像形成装置において、前記トナー搬送手段３、５を駆動させる回転手段６の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段２１を設け、この負荷の状態によりトナー搬送状態の異常を判断し、判断結果に基づき前記トナー搬送手段３、５の駆動を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機・レーザプリンタ等の電子写真プロセスを有する、とくに二成分現像装置を用いるトナーホッパから現像器へのトナー搬送制御方式を有する画像形成装置に関するものである。

従来では、画像形成装置において、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するトナー付着量検出手段や現像器中のトナーとキャリアの比率（＝透磁率）等を検出し、トナー濃度が低下していることを検出したさい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することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、現像剤補給装置およびこの現像剤補給装置を備える画像形成装置が、そして特許文献２には、画像形成装置におけるトナー回収装置が開示されている。
最近の画像形成装置は、構造が複雑化しユーザ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割され、トナー収容容器から吐出されたトナーを現像器まで搬送するトナー搬送手段として、いったんトナーホッパに収容し、パイプ＋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ことが多く、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方法が多く使用されている。
トナーホッパ部から現像器への受け渡し部分は、現像器の脱着時にトナーホッパ部からのトナーの漏れ防止のため、シャッタ機構を設けて、現像器を外したさいにはシャッタを閉め、逆に現像器を装着したさいにはシャッタを開けるような機構としていることが多い。

ところで、このシャッタ機構は現像器の脱着等による機械的な開閉機構によって構成されていることが多く、例えば、シャッタ機構の破損等による開放不良、あるいはトナー吐出口近傍に貼り付けられているシール部材の剥がれ等により所定のトナー吐出量が得られない場合がある。
このトナーホッパ部から現像部へのトナー吐出量が、トナー収容容器から吐出されスクリュによって搬送されるトナー量よりも少ない場合、搬送パイプ内のトナーが圧縮される。また、トナーが搬送されない状態でスクリュにより回転駆動を受けた場合、その回転エネルギにより温度上昇してしまう。
トナーは圧縮および高温状態で放置されると凝集しやすく、スクリュの駆動負荷となり、さらに、この状態が進むとついには駆動系を破壊させてしまう不具合が発生する。
これを防ぐ方法として、例えば、特許文献１記載の装置においては、トナー補給を行う駆動手段の回転数を検知し、所定時間内に検知された回転量が所定量以下のときに搬送部材が異常な状態にあると判断する異常判断手段を備え、異常停止時に制御手段を逆回転に切り換え、この切り換え後にも回転量検知手段によって検知された回転量がゼロであるときには、トナー補給を行う駆動手段の故障を判断する装置が開示されている。
特開２００２−２３４７５公報 特開平１１−２１９０８３号公報

しかしながら、この方法では、トナー補給を行う駆動手段の回転数を検知する専用の手段が必要となり、画像形成装置のコストアップとなってしまう。とくに最近のカラー画像形成装置においては、各色のトナー補給を行う駆動手段にこの回転数を検知する必要があり、コストアップはさらに大きくなるという問題もある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、トナー搬送部の異常を専用の検出手段を用いることなく安価な方法で検出し、これによりその故障を最小限に留める画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナーホッパから現像器へトナーを搬送させるトナー搬送手段を回転手段により駆動させる画像形成装置において、前記トナー搬送手段を駆動させる回転手段の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段と、該駆動負荷検出手段により検出した負荷の状態によりトナー搬送状態の異常を判断し、該判断結果に基づき前記トナー搬送手段の駆動を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記トナーホッパにトナーの残量を検出するトナー残量検出手段を更に設け、前記制御手段は、前記トナー残量検出手段と現像器中のトナー濃度検出手段によりトナー搬送状態の異常を検出することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記トナー搬送手段に異常があったと判断した場合には、前記トナー搬送手段の動作を停止させることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、トナー搬送状態に異常があったと判断して前記トナー搬送手段の動作を停止させた場合には、所定の作業を行わない限り、トナー搬送動作が復帰しないように制御することを特徴とする。

本発明によれば、トナーホッパから現像器へトナーを搬送する搬送状態の異常を検出し、異常時のトナー搬送手段の駆動を制御することができるため、スクリュ等の駆動手段の破壊を防ぐことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図２はトナーホッパ部と現像部の構成を示す概略斜視図である。
図１および図２において、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。
トナー収容容器１の胴部にはスクリュ形状の溝を形成し、かつトナー収容容器１の回転を伝達するギヤ５を設け、このギヤ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および駆動ギヤ類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も回転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ためのトナーエンドセンサ８を設ける。
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４ａ上から感光体１１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（図示せず）に、転写電源１４を介した転写器１５により転写紙に転写し、そのまま図示してない定着装置へ搬送し、そこで画像を定着して図示してない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ため、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１１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。

現像器４内にはこの現像器中のトナーとキャリアの比率を検出するトナー濃度検出センサ１８を設け、感光体１１に対向した位置にこの感光体１１上のトナー付着量を検出するトナー付着量濃度検出センサ１９を設ける。一定の現像ポテンシャルで現像したときの感光体１１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、転写電源１４、駆動モータ６、トナーエンドセンサ８、トナー濃度検出センサ１８およびトナー付着量濃度検出センサ１９はＩ／Ｏ装置２０を介してＣＰＵ２１に接続し各々の動作の制御を行う。ＣＰＵ２１にはＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３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。
トナー付着量濃度検出センサ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内のトナー濃度検出センサ１８出力値に差が発生する。
その差により、現像器４中のトナー濃度が低下したと判断したさいには、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およびギヤ５によりトナー収容容器１が回転し、トナーホッパ２内にトナーを吐出する。
吐出されたトナーは、同時に駆動ギヤ類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４中のトナー濃度が上昇し、要求濃度になったところで駆動モータ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およ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へのトナー吐出および搬送パイプ３内のトナー搬送を停止する。
さらに述べれば、画像形成装置はトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、可視光による除電器１７により感光体１１上の表面電位を除電した後、暗中にて感光体１１を帯電させ、レーザ光などの露光手段（光量可変手段）１２により静電潜像を形成する。

感光体１１上の電位と現像器４の現像ローラ（現像スリーブ）４ａに印加する現像バイアスの電位差による静電力によりトナーを感光体１１上に付着させた後、感光体１１上のトナーを転写紙（図示せず）に転写し、感光体１１上の残留トナーをクリーニング器１６により除去し、再度可視光による除電を行うサイクルを有する。
かかる電子写真方式の画像形成装置では、感光体１１上のトナー付着量や現像器４中のトナー濃度を検出して現像器４中のトナー濃度制御を行い、画像形成により消費されたトナー分を搬送パイプ３中のスクリュ等の搬送手段によりトナーホッパ２から現像器４へ搬送を行う。トナーホッパ２から現像器４へトナーを搬送させるスクリュ等の搬送手段をモータ等の回転手段６により駆動させる。
トナー搬送手段を駆動させる回転手段（駆動モータ）６の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段（ＣＰＵ）２１を設け、この負荷の状態によりトナー搬送状態の異常を判断し、判断結果に基づき前記トナー搬送手段（搬送パイプ３、ギヤ５）の駆動を制御するようにしている。
図３は駆動負荷とモータの駆動電流の関係をグラフで示す図である。駆動モータ６の状態をＩ／Ｏ装置２０を介して常にモニタする。例えば、ＤＣモータを使用した場合、駆動モータ６には、スクリュの駆動負荷とモータの駆動電流の間には比例関係が有り、駆動負荷が上昇した場合、モータ駆動電流は上昇する。
この駆動電流をモニタするとともに、駆動電流に閾値を予め設定し、設定電流以上となった場合、駆動系に異常があったと判断する。駆動系の異常は、すなわち駆動モータ６の正常な回転では、トナー搬送ができないということであり、これによりトナー搬送状態の異常と判断する。このようにしてトナー搬送状態の異常を検知したさいには、駆動モータ６の駆動を停止させる制御を行う。

図４は駆動モータの駆動を停止させる制御の流れを説明するフローチャートである。上述したように、図４において、駆動モータ６の駆動電流をモニタする（Ｓ１）。駆動電流が閾値以下かどうか判断する（Ｓ２）。閾値以下ならば、通常画像形成を可能とする（Ｓ３）。閾値以下でないならば、トナー搬送状態の異常と判断し（Ｓ４）、駆動モータ６の駆動を停止させる（Ｓ５）。
本発明によれば、トナーホッパ２内のトナーエンドセンサ８の出力と現像器４内に設置されたトナー濃度検出センサ１８を用い以下のような制御を行う。通常、現像器４中のトナー濃度が低下したと判断したさいには、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およびギヤ５によりトナー収容容器１が回転する。
トナーホッパ２内にトナーを吐出し、所定時間トナー収容容器１を回転してもトナーホッパ２内のトナーエンドセンサ８の出力がオン（＝トナーあり）にならない場合、トナー収容容器１が空になったと判断する。
本実施の形態では、所定時間トナー回収容器１を回転し、トナーエンドセンサ８の出力がオンであるにも拘わらず、現像器４中のトナー濃度検出センサ１８の検出結果が変動しない、すなわち、トナーホッパ２からトナーが送り込まれているにも拘わらず現像器４中のトナー濃度が上昇しないということをトナー搬送状態の異常と判断する。

図５はトナー搬送状態の異常を検知時の駆動モータ駆動を停止させる制御の流れを説明するフローチャートである。上述したように、トナー搬送状態の異常を検知したさいには、駆動モータ６の駆動を停止させる制御を行う。
図５の制御フローチャートにおいて、トナー濃度検出センサ１８の出力を検出する（Ｓ１１）。トナー濃度が薄くないかどうか判断する（Ｓ１２）。薄くないならば、通常画像形成可能とする（Ｓ１３）。薄いならば、駆動モータ６をオンして回転し（Ｓ１４）、駆動モータ６が所要時間回転したかどうか判断する（Ｓ１５）。
駆動モータ６が所要時間回転したならば、現像器４内のトナー濃度が上昇したかどうか判断する（Ｓ１６）。トナー濃度が上昇したならば、通常画像形成可能とする（Ｓ１７）。トナー濃度が上昇しないならば、トナーホッパ２内にトナーがあるかどうか（トナーエンドセンサ８の出力がオンかどうか）をチェックする（Ｓ１８）。
トナーホッパ２内にトナーがないならば、トナーエンドを表示する（Ｓ１９）。トナーホッパ２内にトナーがあるならば、トナー搬送状態が異常であると判断し（Ｓ２０）、駆動モータ６の動作を停止する（Ｓ２１）。
上記より、トナー搬送状態の異常を検出し、駆動モータ６の駆動を停止させるとともに、Ｉ／Ｏ装置２０を介して画像形成装置自体の動作を停止させる。この場合、例えば、画像形成信号を受け付けない、あるいは画像形成装置の操作部等に装置自体の異常を表示させるという動作をさらに行わせても良い。

また、上述した方法によりトナー搬送状態の異常を検出し、駆動モータ６の駆動を停止させる。画像形成装置自体の動作を停止させた後、再度画像形成装置の動作を復帰させる場合には、図示しないが、所定の作業、例えば、修理教育を受けたサービスマンが操作するモード（一例では『サービスマンプログラムモード』と呼ばれる）を行うことのみにより画像形成装置の動作復帰が可能となるようにする。
本発明によれば、トナー搬送状態の異常を検出し、画像形成装置自体の動作を停止させることによりスクリュ等のトナー搬送手段の破壊を防ぐとともに、トナー濃度制御異常による異常画像発生の防止をすることが可能となる。
本発明によれば、トナー搬送状態の異常を検出し、画像形成装置自体の動作を停止させることによりスクリュ等のトナー搬送手段の破壊を防ぐとともに、所定の作業を行わないと画像形成装置の動作を復帰させないことにより、修理教育を受けたサービスマン等に不具合個所の確実な修理を行わせることが可能となり、良好な画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明による画像形成装置の全体構成を示す概略図。 トナーホッパ部と現像部の構成を示す概略斜視図。 駆動負荷とモータの駆動電流の関係をグラフで示す図。 駆動モータの駆動を停止させる制御の流れを説明するフローチャート。 トナー搬送状態の異常を検知時の駆動モータ駆動を停止させる制御の流れを説明するフローチャート。

符号の説明

１ トナー収容容器
２ トナーホッパ
３ トナー搬送手段（搬送パイプ）
４ 現像器
５ トナー搬送手段（駆動ギヤ）
６ 回転手段（駆動モータ）
８ トナー残量検出手段（トナーエンドセンサ）
１８ トナー濃度検出手段（トナー濃度検出センサ）
２１ 駆動負荷検出手段（ＣＰＵ）

Claims (4)

1. トナーホッパから現像器へトナーを搬送させるトナー搬送手段を回転手段により駆動させる画像形成装置において、前記トナー搬送手段を駆動させる回転手段の駆動負荷を検出する駆動負荷検出手段と、該駆動負荷検出手段により検出した負荷の状態によりトナー搬送状態の異常を判断し、該判断結果に基づき前記トナー搬送手段の駆動を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナーホッパにトナーの残量を検出するトナー残量検出手段を更に設け、前記制御手段は、前記トナー残量検出手段と現像器中のトナー濃度検出手段によりトナー搬送状態の異常を検出することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記トナー搬送手段に異常があったと判断した場合には、前記トナー搬送手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、トナー搬送状態に異常があったと判断して前記トナー搬送手段の動作を停止させた場合には、所定の作業を行わない限り、トナー搬送動作が復帰しないように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の画像形成装置。
   

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