JP2006285135A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー補給手段内、あるいはトナー供給手段内でトナーが飛散している場合にはトナー補給手段を取り外すことができないようにする。
【解決手段】 トナー補給手段内の飛散トナー量を検出し、その状態に応じてトナー補給手段をロックすることにより、トナー補給手段内、あるいはトナー供給手段内でトナーが飛散している場合にはトナー補給手段を取り外すことができず、機外への汚れを防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、トナー補給型の画像形成装置は、トナーが画像形成に消費されて無くなると、装置の上部に設けられたトナー補給口に、内部のトナーをよく攪拌したトナーボトル（トナー補給手段）を嵌め込んで画像形成装置にトナーを補給し、トナーボトル内のトナーが無くなったことをユーザー自身が判断（ボトル内の残量を目視）確認して、トナーボトルを補給口から取り外していた。または現像器内のトナー満杯検知によりトナー補給が終了したと判断し、トナー補給手段を取り外していた。あるいは、その他の形式の画像形成装置においては、装置の前カバーを開け、空になっているトナーボトルをトナーが充填された新しいトナーボトルと交換するようになっている。これらは、トナー補給中であってもトナー補給手段であるトナーボトルはいつでも自由に取り外せる構成であった（特許文献１参照）。

さらに、現像器からのトナー飛散量を検出してトナーの送り量を制御するものはある（特許文献２参照）。
特開平８−６３７０号公報 特開平８−３２８４３５号公報

しかしながら、前述のような補給系の画像形成装置では、トナー補給中にトナーボトルを取り外し可能なため、トナーがトナーボトル内に残っているのに画像形成装置のトナー補給口からトナーボトルを取り外した場合やトナーボトル内にトナーが飛散している時に、トナーボトルを取り外すと、機外にトナーが飛散したり、装置に付着したりしてしまい、ユーザーに不快な思いをさせてしまうという課題があった。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

上記課題を解決するために、本発明による解決手段は、着脱可能なトナー補給手段により補給されたトナーを現像装置に対して供給するトナー供給手段とを有する画像形成装置において、前記トナー補給手段を前記トナー供給手段と物理的にロックするロック手段と、飛散トナー量を検出する飛散トナー検出手段とを有し、前記飛散トナー検出手段の検出結果に応じて、前記ロック手段のロック動作を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、トナー補給手段内の飛散トナー量を検出し、その状態に応じてトナー補給手段をロックすることにより、トナー補給手段内、あるいはトナー供給手段内でトナーが飛散している場合にはトナー補給手段を取り外すことができず、機外への汚れ防止が可能となる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、この発明が適用された画像形成装置であるフルカラープリンタ３０１の断面図である。画像形成部内に像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」という）１は図示しないモータで矢印Ａの方向に回転できるように設けられている。感光体１の周囲には、一次帯電器７、露光装置８、回転現像器１３、転写装置１０、クリーナ装置１２が配置されている。回転現像器１３はフルカラー現像のための４色分の現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを内蔵する。４２は回転現像器１３の回転を行う駆動モータであり、ここではステッピングモータとして説明を行う。４３は回転現像器１３の位置固定のロック機構を動作させるソレノイド、７２はロック機構の動作を検出するフォトインタラプタのロック検センサである。７３は回転現像器に取り付けられた位置検出フラグであり、６０は位置検出フラグ７３の検知を行うことで回転現像器１３の位置検知を行う回転現像器ＨＰセンサである。

現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、感光体１上の潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーで現像する。各色のトナーを現像する際には、モータ４２の駆動によって回転現像器１３を矢印Ｒ方向に回転させ、回転現像器１３に敷設された位置検出フラグ７３を回転現像器ＨＰセンサで検出することで回転現像器の基準位置を検出した上で、所定の回転位置まで回転させることで当該色の現像装置が感光体１に当接するように位置合わせされる。

感光体１上に現像された各色のトナー像は、転写装置１０によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２はローラ１７、１８、１９に張架されている。これらのうち、ローラ１７は図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ１８はベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ１９は２次転写装置としての転写ローラ２１のバックアップローラとして機能する。

ベルト２を挟んでローラ１７と対向する位置にはベルトクリーナ２２が当接／離間可能に設けられていて、２次転写後のベルト２上の残留トナーがクリーナブレードで掻き落とされる。

記録紙カセット２３内に配置された記録紙はリフタモータ４０の動作により、ピックアップローラ２４に当接する位置まで引き上げられる。記録紙カセット２３からピックアップローラ２４で搬送路に引き出された記録紙はローラ対２５、２６によってニップ部、つまり２次転写装置２１とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像はこのニップ部で記録紙上に転写され、定着装置５で熱定着されて装置外へ排出される。両面形成動作の場合、フラッパ３２を動作させ、搬送ローラ２７の方向へ記録紙を搬送する。搬送ローラ２８でフラッパ３３を越えるまで搬送を行った後、搬送ローラ２８を逆回転するとともにフラッパ３３を動作させることで、記録紙を搬送ローラ２９方向へ搬送し、搬送ローラ３０、３１で搬送することで、記録紙カセットからの搬送路に合流させることで、１面目とは反対の面に画像形成を可能とする。

上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。まず、帯電装置７に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナからなる露光装置８で露光を行い潜像が形成される。露光装置８は画像制御部３８で生成される画像信号に基づいて露光をオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。

上記カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準とする信号ＩＴＯＰを基準に制御されている。ベルト２は駆動ローラ１７、テンションローラ１８、バックアップローラ１９からなるローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ１８によって所定の張力が与えられている。駆動ローラ１７およびローラ１９の間には、基準位置を検知する反射型位置センサ３６が配置されている。

現像装置１３Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は転写装置１０でベルト２に転写され、さらに２次転写装置２１で記録紙に転写された後、定着装置５に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーはクリーナ装置１２で除去・回収され、最後に、感光体１は除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。

５０は記録紙カセット２３内での紙面高さを検知する紙面高さセンサ、５１〜５８は搬送路上に配置される搬送センサであり各ポイントでの記録紙の有無または記録紙の搬送タイミングを検知する。６０は回転現像体１３の位置検知を行う回転現像体ＨＰセンサであり、７０は記録紙カセット２３の着脱を検知するカセット着脱センサであり、７１は本体内部へのアクセスを可能とするドア４１の開閉に応じて動作するドア開閉スイッチであり、このドア開閉スイッチで駆動負荷への電力供給を遮断／接続することで、装置内部への操作者の接触の際に不意の誤動作などによる操作者への危害を防ぐことができる。

図２は、本発明のトナー補給部の概略構成図である。トナー補給手段（トナーボトル）２０１は、トナー供給手段２０３に対してトナーを補給するものである。トナー供給手段２０３は現像装置１３に対してトナーを供給する。ロック機構２０２は飛散トナー検知センサ２０４の出力結果に応じて、トナー補給手段を物理的に取り外すことができなくするための機構である。ロック機構２０２（ａ）、２０２（ｂ）はソレノイド４９のＯＮ／ＯＦＦによりロック機構を有効／無効の切替をすることができる。なお、２０２（ａ）、２０２（ｂ）は同期して、動作する。トナー補給中や、飛散トナーが所定量以上ある時には、ロック機構２０２を制御して、トナー補給手段２０１を取り外せないように制御する。飛散トナーが所定量以下になった場合には、ロック機構２０２を解除し、ユーザーによりトナー補給手段を取り外すことができるようにする。

図３は、画像形成部の主な制御系のブロック図である。ＣＰＵ部３０１は定着制御部３０２、高圧制御部３０３、紙搬送制御部３０４、レーザ駆動部３０５をセンサ入力部３０６からの情報をもとに管理する。定着制御部３０２は定着装置５の制御を行う。高圧制御部３０３は一次帯電器７、転写帯電器１０、転写ローラ２１の各制御を行う。レーザ駆動部３０５はコントローラから送信された画像データをもとに画像形成のための光量制御を行う。センサ入力部３０６は紙搬送パス上や、レバー、カバー、カセットなどに設けられたセンサの入力をＣＰＵ部３０１に取り込み、動作中状態や紙なし状態等の画像形成状況の判断を行う。紙搬送制御部３０４はセンサ入力部３０６の情報を基に搬送される紙の位置を管理し、紙搬送制御を行う。モータ制御部３０７では紙搬送制御にしたがって各種紙搬送ローラの駆動制御を行う。また、カセット２３には補給される用紙サイズを検知するセンサが設けられており、これらのセンサ入力もＣＰＵ部３０１に取り込まれ、セットされた用紙サイズを測定する。インタフェース部３１０は外部コントローラ（不図示）のプリンタインタフェースに接続され、コントローラとの通信を行い、コントローラからの画像データの入力部である。

また、センサ入力部の一部である、飛散トナー検知センサ制御部３１１は、飛散トナーの量を検出し、センサ入力部を介してＣＰＵへ飛散トナー量の情報を入力する。ＣＰＵ３０１は飛散トナー検知センサからの飛散トナー量の情報を元に、トナー補給手段のロックを解除するかを判断し、ロック手段制御部３１２への命令を発行する。ロック制御部３１２では、ＣＰＵからの命令に従い、補給手段のロックあるいは、ロック解除を制御する。なお、本発明では、ロック手段をソレノイド４９で駆動する。そして、ソレノイドをＯＮすることにより、ロックし、ソレノイドをＯＦＦにすることで、ロック手段を解除することができる。もちろん、モータ等でロック手段を駆動してもよい。

飛散トナー検知センサ制御部３１１による飛散トナー検知方法と、検知した飛散トナー量に応じてロック手段制御部３１２によるロック手段の制御について、図４、および図５を用いて説明する。

図４は飛散トナー検知センサ制御部３１１のブロック図である。飛散トナー検知センサ制御部３１１内のタイミング信号発生回路４０２は、発信回路４０１から入力されたクロックによりＣＰＵ３０１の設定値に基づいて飛散トナー検知センサ２０４の発光素子４０３を点灯するＬＥＤ発光パルス信号４１１を生成する。信号処理回路４０５は、受光素子４０４で検出された飛散トナー量に相当する出力信号を、発光素子４０３のＬＥＤ発光パルス信号４１１に同期して検出し、所定の閾値と比較することにより飛散トナー量に相当するセンサ出力信号４１３の処理を行い、ＣＰＵ３０１に出力する。ドライバ４０７は、ＣＰＵ３０１からのソレノイド４９の駆動信号４１６から、ソレノイド４９の駆動を制御するための駆動電圧４１４を生成する。

図５は、飛散トナー検知センサ制御部３１１、およびロック手段制御部３１２で生成される各種信号のタイミングチャートである。

上記で述べたように、ＣＰＵ３０１は、飛散トナー検知センサ制御部３１１で検出されたセンサ出力信号４１３を所定の時間間隔で測定してトナー飛散量を検出し、その値に応じてソレノイド駆動信号４１６を出力して、ソレノイド制御部３１２で駆動電圧４１４がソレノイド４９の制御を行う。

図６は本発明のトナー補給手段ロック制御のフローチャートを示した図である。ユーザーにより、トナー補給手段２０１がトナー供給手段２０３に取り付けられたら、トナーボトル着センサ２０７がＯＮになり、ロック制御がスタートする（Ｓ３０１）。次に、飛散トナー検知センサ２０４の出力結果から、ＣＰＵ３０１が飛散トナー量２０６を所定量以上と判断した場合（Ｓ３０３）には、ロック機構２０２によりトナー補給手段２０１をロックする（Ｓ３０４）。飛散トナー検知センサ２０４の出力結果から、ＣＰＵ３０１が飛散トナー量２０６を所定量以下と判断した場合（例えば、飛散量が閾値である２０％を下回った場合。）（Ｓ３０３）には、トナー補給手段２０１のロック機構２０２によりトナー補給手段のロックを解除する（Ｓ３０５）。そして、トナー補給手段ロック制御を終了する（Ｓ３０６）。Ｓ３０２からＳ３０５までのトナーボトルをロックしている最中は、ユーザーインターフェース部に、「トナー補給中です」等の、トナー補給中である旨を通知する表示や、「補給中はトナーボトルを取り外すことができません」等の、トナーボトルが取り外せない旨を通知する表示を行う。さらに、飛散トナー検知センサ２０４の出力値に応じて、トナー補給の進み具合を「残り２０秒です」あるいは、「現在、トナーボトルの２０％を補給しました」等の表示をしてもよい。

なお、飛散トナー量を所定以上と判断する場合には、絶対値で閾値を設定してもよいし、トナー補給初期時の相対値から判断してもよい。

尚、ＣＰＵ３０１が飛散トナー量２０６を所定量以下と判断するための所定量である閾値の設定は、飛散トナーが全く無い状況だけでなく、機外にトナーが飛散したり、装置に付したりしない程度の値にすればよく、センサの性能や実験値から求め、その値をもとに閾値として設定する。（例えば、飛散量が閾値である２０％を下回った場合を設定するが、さらに好適なのは、１０％を下回った場合である。）
また、飛散トナー検知センサは、トナー供給手段内に有するようにしたが、トナー補給手段内に設けるようにしても良い。

本発明の装置の概要である。 本発明のトナー補給手段ロック機構の概要である。 本発明の装置の主な制御系のブロック図である。 本発明の飛散トナー検知センサ制御部のブロック図である。 本発明の飛散トナー検知センサ制御部の生成信号のタイミングチャートである。 本発明のトナー補給手段のロック制御のフローチャートである。

符号の説明

２０１ トナー補給手段（トナーボトル）
２０２ トナー補給手段ロック機構
２０３ トナー供給手段
２０４ 飛散トナー検知センサ

Claims (6)

1. 着脱可能なトナー補給手段により補給されたトナーを現像装置に対して供給するトナー供給手段とを有する画像形成装置において、
   前記トナー補給手段を前記トナー供給手段と物理的にロックするロック手段と、
   飛散トナー量を検出する飛散トナー検出手段とを有し、
   前記飛散トナー検出手段の検出結果に応じて、前記ロック手段のロック動作を制御する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. 前記飛散トナー検出手段が一定量以上の前記飛散トナー量を検出した場合、前記制御手段は、前記ロック手段をロック状態に制御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. 前記飛散トナー検出手段は、前記トナー供給手段内に有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は、さらにユーザーインターフェース手段を有し、
   前記飛散トナー検出手段の検出結果に応じて、トナー補給中であることを前記ユーザーインターフェースに表示することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記飛散トナー検出手段の検出結果に応じて、前記ロック手段のロック動作を制御中であることを前記ユーザーインターフェースに表示することを特徴とする請求項１または４に記載の画像形成装置。
6. 着脱可能なトナー補給手段により補給されたトナーを現像装置に対して供給するトナー供給手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、
   飛散トナー量を検出する飛散トナー検出ステップと、
   前記飛散トナー検出ステップの検出結果に応じて、前記トナー補給手段を前記トナー供給手段と物理的にロックするロックステップとを含む画像形成装置の制御方法。

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