JP2008191232A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大部数の連続プリント動作を行う時、高速なプリンタでは現像剤の消費が速く、ユーザーが現像剤カートリッジを頻繁に交換する必要があった。カートリッジを大容量にすると作業性が悪くなったり、一つの画像形成部にカートリッジが２本セットできるようにすると機構が複雑になってしまうとともに、補給装置が大型化し、画像形成部近傍に配置できなくなる為、現像器への現像剤供給が安定しなくなるという問題があった。
【解決手段】カートリッジ容量以上の第一の現像剤補給部５２を設け、常に第一の現像剤補給部が満杯になるようにカートリッジ５１から現像剤を蓄える。第一の現像剤補給部５２と現像装置５との間に容量の小さな第二の現像剤補給部５０を設ける。大容量補給部を備えながら現像装置への補給量を安定化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体と、像担持体に形成された潜像に現像剤を用いて現像する現像装置と、現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、制御手段と、を有する、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、現像装置に対する現像剤（トナー）の補給は、ユーザーの手を汚さずに容易にするために、交換可能な現像剤カートリッジの形態が用いられる。

一般的に、画像形成装置の操作性の良い装置本体の上方に現像剤カートリッジ収納部が配設され、その収納部にユーザーが現像剤カートリッジをセットすると、現像剤搬送機構により現像剤カートリッジから現像装置に対し現像剤が必要に応じて供給される。

従来の現像剤補給装置では、現像剤カートリッジから現像剤を一時的に蓄える現像剤収容部を設ける。かつその現像剤収容部内の現像剤量を検知するセンサを配設する。そして、現像剤カートリッジから現像剤収容部に現像剤補給動作を所定時間行っても現像剤量が増加しなくなった時、現像剤カートリッジが空と判断し、ユーザーに現像剤カートリッジの交換を促すメッセージを本体操作部等に表示する。

しかし、この時点ではまだ画像形成装置本体の動作は停止せず、現像剤収容部の現像剤量が所定量以下となるまでに現像剤カートリッジが交換されれば、ダウンタイムを生じずに画像形成動作を継続することが可能となる（例えば、特許文献１、２参照）。

また、電子写真複写機においては、感光ドラム等の像担持体上の静電潜像に現像剤を適用して画像形成を行う現像装置内の現像剤濃度（トナー濃度）を適正な状態に保つことが安定した画質を維持する為に重要である。そこで、現像装置への現像剤の補給には高い精度が要求される。

そのため、従来の現像剤補給装置では、特許文献１に記載されるように、現像剤残量により補給量が安定し難い現像剤カートリッジから、現像剤収容部に現像剤を蓄積する。そして、現像装置内の現像剤のトナー濃度情報に基づき現像剤収容部の駆動を制御することで高精度補給を行っている。

また、初期設置時に所定時間現像剤補給装置を駆動させることにより搬送経路内に現像剤を充填させて、以降の現像装置への現像剤の補給量を安定させる手法（特許文献３参照）が提案されている。

しかし、従来の現像剤補給装置では、近年の画像形成装置の高速化やＰＯＤ事業（プリント・オン・デマンド事業）における軽印刷用途として使用される場合においては不十分である。

そのため、より現像剤カートリッジの交換頻度を少なくし、ユーザーが装置近傍に不在でもダウンタイムを発生させること無く連続動作可能な時間をより長くすることによりユーザーの負担を軽減することが求められる。

しかし、単純に現像剤カートリッジを大型化・大容量化してはかえってユーザーの交換作業性を悪化させてしまう。また現像剤カートリッジ内に大量の現像剤を詰め込むと、長期間貯蔵された場合などに現像剤カートリッジ内部で現像剤が凝固し、実際に使用する時に余計なトラブルを発生させる要因となりかねない。

そのため、複数の現像剤カートリッジを用いてユーザーの操作性を良くする提案がなされている（例えば、特許文献４、特許文献５参照）。
特開２００５−８４０７２号公報 特開２００５−２４１８６５号公報 特開２００２−３５７９４５号公報 特開平８−１３７２２７号公報 特開平１０−２２１９３９号公報

しかしながら、これらの提案のような複数の現像剤カートリッジを装着できるように現像剤補給装置を構成するには、現像剤カートリッジ収容部（現像剤カートリッジ検知や駆動、蓋開閉機構などを含む）が複数必要となる。また、どの現像剤カートリッジが空となり交換可能であるか判別・表示する手段が必要となる。さらに、現像剤カートリッジ内の現像剤残量の変化により現像剤の現像剤カートリッジからの現像剤供給量が不安定となる問題に大しては特別改善されるわけではない。

特に、現像剤カートリッジを大容量化すると、現像剤を供給する現像装置近傍は、メンテナンスが必要となる装置（感光ドラムや帯電装置など）が多数あり、大容量の現像剤補給装置を近傍に配置することは困難である。さらに大容量の現像剤カートリッジを交換するには作業性が良い本体上方に配置されることが望ましい。その為、従来より現像剤カートリッジ収納部より現像装置までは比較的長い距離を現像剤を搬送せねばならず、現像剤の補給精度が不安定になり、現像装置内のトナー濃度が変動して画像品位の低下を招くおそれがある。

そこで本発明は前述の問題を鑑み、現像剤交換を頻繁に行わなくてすむようにユーザーの負担を軽減しながらも、現像装置への安定した現像剤補給が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤補給装置は、
内部に補給用現像剤を収容する現像剤カートリッジと、前記現像剤カートリッジを着脱交換可能な現像剤カートリッジ装着部と、装着された現像剤カートリッジの補給用現像剤を外部に排出する排出手段と、を備えた現像剤カートリッジ収納部と、
前記排出手段から補給用現像剤の供給を受けて、第一所定量の現像剤を収容可能な容量を有する第一現像剤収容部と、前記第一現像剤収容部の現像剤の量を検知する第一現像剤量検知手段と、前記第一現像剤収容部の補給用現像剤を外部に供給する第一供給手段と、を備えた第一の現像剤補給部と、
前記第一供給手段から供給される補給用現像剤を収容する第二現像剤収容部と、前記現像装置の現像剤消費に応じて前記第二現像剤収容部の補給用現像剤を前記現像装置に向けて供給する第二供給手段と、前記第二現像剤収容部の現像剤の量を検知する第二現像剤量検知手段と、を備えた第二の現像剤補給部と、
を備え、
前記第一所定量は、前記現像剤カートリッジの容量よりも大きくなるよう構成され、
前記制御手段は、
前記現像剤カートリッジ内に補給用現像剤が収納されている状態においては、前記第一現像剤量検知手段の検知結果に応じて前記第一現像剤収容部の補給用現像剤の量が前記第一所定量或いはそれ以上となるように前記排出手段の動作制御を行い、かつ、前記第二現像剤量検知手段の検知結果に応じて前記第二現像剤収容部の補給用現像剤が第二所定量或いはそれ以上となるように前記第一供給手段の動作制御を行う現像剤補給シーケンスを行い、
前記現像剤カートリッジに補給用現像剤がなくなり、かつ前記第一現像剤収容部の補給現像剤の量が前記第一所定量未満になった状態においては、前記第二現像剤収容部の現像剤が前記第二所定量未満となるまで、画像形成動作を継続可能とする、ことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤交換を頻繁に行わなくてすむようにユーザーの負担を軽減しながらも、現像装置への安定した現像剤補給が可能である。

（１）画像形成装置例
図３は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトを用いた、４連ドラム方式（タンデム方式）の電子写真フルカラーレーザプリンタである。制御手段である制御回路部（ＣＰＵ）１００に接続した外部ホスト装置２００から入力する電気的な記録画像信号に対応した画像を記録材（用紙）Ｐ上に形成して出力する。外部ホスト装置２００はコンピュータ・イメージリーダ等である。

プリンタ１は装置本体（プリンタ本体）の内部に、図面上、左から右に順に並列配設した第１から第４の４つの画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋを有する。各画像形成部は何れも同様の構成を有するレーザ走査露光方式の電子写真プロセス機構であり、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）２を有する。そして、図２と図３を参照して、プリンタ１は、ドラム２に作用する電子写真プロセス手段である、帯電装置３、レーザスキャナユニット４、現像装置（現像器）５、１次転写ローラ６、ドラムクリーニング装置７等を有する。第１から第４の画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの現像装置５には、それぞれ、現像剤としてイエロー色（Ｙ）のトナー（粒径５〜１０μｍ）、マゼンタ色（Ｍ）のトナー、シアン色（Ｃ）のトナー、ブラック色（Ｋ）のトナーの色トナーを収容してある。

また、中間転写体として、無端状で可撓性を有する誘電材製の中間転写ベルト８を有する。このベルト８は、駆動ローラ９と、従動ローラ１０と、２次転写内ローラ１１と、の並行３本のローラ間に懸回張設してある。従動ローラ１０は第１の画像形成部Ｙ側に、駆動ローラ９は第４の画像形成部Ｋ側に、２次転写内ローラ１１は駆動ローラ９と従動ローラ１０との間の下方に位置させて配設してある。従動ローラ１０と駆動ローラ９との間のベルト部分の上面と各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム２の下面とを接触させてある。従動ローラ１０のベルト巻き掛け部の外側には、ベルト８の外面を清掃するベルトクリーニング装置１２を配設してある。

各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの１次転写ローラ６は、従動ローラ１０と駆動ローラ９との間のベルト部分の内側に配設されていて、それぞれ、ベルト８を挟んでドラム２の下面に圧接させてある。各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム２とベルト８との接触部が、それぞれ、１次転写ニップ部Ｔ１である。

２次転写内ローラ１１のベルト巻き掛け部の外側には、２次転写外ローラ１３を配設してある。ベルト８と２次転写外ローラ１３との接触部が２次転写ニップ部Ｔ２である。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。外部ホスト装置２００から制御回路部１００にフルカラー画像に関する電気的な記録画像信号が入力する。制御回路部１００はプリンタ全体の画像形成動作の制御を司る。制御回路部１００は、入力した記録画像信号を所要に画像処理するとともに、第１から第４の画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋを画像形成シーケンスの所定の制御タイミングで駆動する。その駆動により各ドラム２が矢印の反時計方向に所定の同じ速度で回転駆動される。またベルト８も駆動ローラ９により矢印（図３）の時計方向にドラム２の回転速度と同じ速度で回転される。回転するドラム２の表面が１次帯電装置５により所定の極性・電位に一様に帯電される。そのドラム２の帯電面がレーザスキャナユニット４により画像露光される。ユニット４は、制御回路部１００から入力する画像処理された記録画像信号に対応して変調したレーザ光Ｌを出力して、ドラム２の帯電面を走査露光する。これにより、ドラム面に走査露光パターンに対応した静電像が形成される。形成された静電像は現像装置５によりトナー像として現像される。

上記のような電子写真プロセスにより、第１の画像形成部Ｙでは、ドラム２面にフルカラー画像のイエロー成分像に対応したＹ色トナー像が形成される。第２の画像形成部Ｍではマゼンタ成分像に対応のＭ色トナー像が、第３の画像形成部Ｃではシアン成分像に対応のＣ色トナー像が、それぞれ、所定の制御タイミングで形成される。また、第４の画像形成部Ｋではブラック成分像に対応のＫ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。

そして、第１の画像形成部Ｙの１次転写ニップ部Ｔ１において、ドラム２に形成されたＹ色トナー像が回転駆動されているベルト８上に１次転写されていく。次いで、第２の画像形成部Ｍの１次転写ニップ部Ｔ１において、ドラム２に形成されたＭ色トナー画像が、ベルト８上の上記Ｙ色トナー像に重ねられて１次転写される。更に、同様にして、第３の画像形成部Ｃと第４の画像形成部Ｋの各１次転写ニップ部Ｔ１において、ベルト８上にＭ色トナー像とＫ色トナー像が順次に１次転写される。すなわち、ベルト８上に、Ｙ色、Ｍ色、Ｍ色、Ｋ色の４色のトナー画像が順次に所定に重ね合わされて転写（重畳転写・多重転写）されて、フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。

各１次転写ニップ部Ｔ１において、ドラム２からベルト８へのトナー像の１次転写は、１次転写ローラ６に対して電源部から所定のバイアスが印加されて、ドラム２からベルト８へトナー像が静電転写されることでなされる。

また、各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、１次転写ニップ部通過後のドラム２面はドラムクリーニング装置７により１次転写残トナーの除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。

上記のようにしてベルト８上に合成形成されたフルカラー画像の未定着トナー像は、ベルト８の引き続く回転により搬送されて２次転写ニップ部Ｔ２に至る。

一方、用紙カセット１６のリフタ板１７の上に積載されて所定の給紙位置に保持されている、紙等のシート状の記録材Ｐが、給紙分離ユニット１８により一枚ずつ給紙される。給紙された記録材Ｐは給紙搬送ユニット１９により、レジストローラ対を含むレジストユニット２０へ搬送されてレジスト調整された後、ベルト８上のトナー像と同期をとられて、２次転写ニップ部Ｔ２へと搬送される。そして、記録材Ｐが２次転写ニップ部Ｔ２を挟持搬送されていく過程において、２次転写外ローラ１３に対して電源部から所定のバイアスが印加されて、ベルト８上のフルカラーの未定着トナー像が記録材Ｐに対して一括して２次転写される。

２次転写ニップ部Ｔ２を出た記録材Ｐは、ベルト８から分離されて定着前搬送装置２１により定着装置２２に導入される。本実施例における定着装置２２は、ヒートローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂのローラ対を基本構成部材とする熱圧定着装置であり、記録材Ｐは上記ローラ対の圧接部である定着ニップ部に導入されて挟持搬送されることで、熱と圧力を受ける。これにより、各色トナー像のトナーが溶融混色してフルカラープリント画像として記録材表面に定着（固着画像化）される。

記録材分離後のベルト８の面は、引き続くベルト８の回転過程でベルトクリーニング装置１２によって２次転写残トナーの除去を受けてクリーニングされ、次の作像工程に備える。

片面プリントモードの場合は、定着装置２２を出た記録材Ｐは排紙ユニット２３により搬送され、排紙トレー２４へと排出される。

両面プリントモードの場合、定着装置２２を出た、片面プリント済みの記録材Ｐは反転ユニット２５へと搬送されて表裏を反転された後、両面搬送ユニット２６を経て、再び給紙搬送ユニット１９、レジストユニット２０へと搬送される。そして、２次転写ニップ部Ｔ２にて裏面に対するトナー像の転写を受け、以後は片面プリントモードの場合と同じ経路を搬送されて、両面プリント済みの記録材が排紙トレー２４へ排出される。

（２）現像剤補給装置
各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの現像装置５は、ドラム２に形成された静電像を現像剤（トナー）を用いて現像するので、装置内の現像剤は逐次に消費される。従って、現像装置５には適時適量の現像剤を補給する必要がある。例えば、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いる現像装置の場合、現像剤中のトナーが消費されるので、その消費されたトナーを補給する必要がある。そこで、プリンタ１には各現像装置５に対してそれぞれ現像剤を補給するための現像剤補給装置を設けてある。

図１はその現像剤補給装置の全体的な斜視図、図２は現像剤補給装置の全体的な正面図である。

５００は現像剤カートリッジ収納部であり、図３のように、プリンタ本体の上方部（上面側）に配設してある。本例のプリンタ１においては、この現像剤カートリッジ収納部５００に対して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色４つの現像剤カートリッジ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋが着脱交換可能に装着される。

プリンタの高速化に伴い、特に部数の多い連続プリントを行う時などのトナー消費スピードも速くなる。そのため、現像剤カートリッジも大容量化していく傾向があり、ユーザーの現像剤カートリッジ交換の作業性を考慮して、現像剤カートリッジ収納部５００はプリンタ本体の上方部に配置している。

現像剤補給部５００から各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの現像装置５に至る現像剤補給装置の構成は各画像形成部において同様である。そこで、以下、一つの色の像剤補給装置の構成にて説明する。

図４は一つの色の現像剤カートリッジ５１から現像装置５までの現像剤補給装置の構成を示す、一部切り欠き斜視図（一部カットモデル）である。図５は一つの色の現像剤カートリッジ５１から現像装置５までの現像剤補給装置の構成図である。図６は第二の現像剤補給部５０から現像装置５への接続部の構成図である。

現像剤補給装置は、大別して、現像剤カートリッジ収納部５００と、第一の現像剤補給部５２と、第二の現像剤補給部５０と、を有する。

現像剤カートリッジ収納部５００は、内部に補給用現像剤を収容する現像剤カートリッジを着脱交換可能な現像剤カートリッジ装着部と、装着された現像剤カートリッジの補給用現像剤を外部に排出する排出手段６４・５１ａと、を備えている。また、図には省略したけれども、現像剤カートリッジ検知手段、カートリッジ蓋開閉機構等も有している。

第一の現像剤補給部５２は、現像剤カートリッジ収納部５００の排出手段５１ａから補給用現像剤の供給を受けて、第一所定量の現像剤を収容可能な容量を有する第一現像剤収容部５２ａを有する。そして、この第一現像剤収容部５２ａの現像剤の量を検知する第一現像剤量検知手段Ａ５７と、第一現像剤収容部５２ａの補給用現像剤を外部に供給する第一供給手段５４・５６・５９と、を備えている。

第二の現像剤補給部５０は、第一供給手段５４・５６・５９から供給される補給用現像剤を収容する第二現像剤収容部５０ａを有する。そして、現像装置５の現像剤消費に応じて第二現像剤収容部５０ａの補給用現像剤を現像装置５に向けて供給する第二供給手段５８と、第二現像剤収容部５０ａの現像剤の量を検知する第二現像剤量検知手段Ｃ６２と、を備えている。

上記の図１、２、４〜６の現像剤補給装置の構成を、図７Ａ・図７Ｂのフローチャートに示す現像剤補給シーケンスとともに説明する。図７Ａ・図７Ｂの現像剤補給シーケンスは制御手段である制御回路部１００により実行される。

円筒状の現像剤カートリッジ５１の内部には補給用現像剤（トナー）が収容されていて、ユーザーにより現像剤カートリッジ収納部５００の所定の現像剤カートリッジ装着部に挿入セットされる。

制御回路部１００は、第一の現像剤補給部５２の第一現像剤収容部５２ａの現像剤量に関して、第一現像剤量検知手段である現像剤検知センサＡ５７が第一所定量或いはそれ以上の現像剤量を検知するまで現像剤カートリッジ駆動モーター６４を駆動する。モーター６４によってパドル部材５１ａが回転して、現像剤カートリッジ５１内の補給用現像剤が第一現像剤収容部５２ａに供給される。上記において、現像剤カートリッジ駆動モーター６４とパドル部材５１ａが、装着された現像剤カートリッジ５１の補給用現像剤を外部に排出する排出手段である。

つまり、第一現像剤収容部５２ａに、第一所定量或いはそれ以上の現像剤が収容されるように、現像剤カートリッジ５１から第一現像剤収容部５２ａに現像剤の供給制御が行われることになっている。

即ち、制御回路部１００は、現像剤カートリッジ収納部５００に装着されている現像剤カートリッジ５１が空で無い限り、現像剤検知センサＡ５７の信号に応じて、第一現像剤収容部５２ａが満杯状態になるまで現像剤カートリッジ５１より現像剤を排出する。ここで言う満杯状態とは、前記第一所定量或いはそれ以上の現像剤量のことである。

もし、所定時間、現像剤カートリッジ５１から第一現像剤収容部５２ａへの現像剤排出動作をおこなっても現像剤検知センサＡ５７が第一所定量の現像剤量を検知できなければ、制御回路部１００は、現像剤カートリッジ５１が空であると判断する。そして、ユーザーに現像剤カートリッジ５１が交換可能であることを示すメッセージをプリンタ本体のオペレーションパネル（本体操作部）１０１の表示手段に表示する。

第一の現像剤補給部５２には、第一現像剤収容部５２ａを第二の現像剤補給部５０の第二現像剤収容部５０ａに対して接続するための現像剤搬送パイプ部５６を具備させてある。また、第一現像剤収容部５２ａ内と現像剤搬送パイプ部５６内にはそれぞれ現像剤排出スクリュー軸５４と５９を配設してある。上記の現像剤搬送パイプ部５６と現像剤排出スクリュー軸５４・５９が、第一現像剤収容部５２ａの補給用現像剤を外部に供給する第一供給手段である。

制御回路部１００は、第二現像剤量検知手段である現像剤検知センサＣ６２により、第二の現像剤補給部５０の第二現像剤収容部５０ａの現像剤の量を検知する。この第二現像剤収容部５０ａに第二所定量の現像剤が存在していないことが現像剤検知センサＣ６２で検知されている場合は、現像剤排出スクリュー軸５４・５９を駆動手段（不図示）により回転駆動する。これにより、第一現像剤収容部５２ａ内の補給用現像剤が排出口５５から搬送パイプ部５６の受入れ口５６ａに入り、搬送パイプ部５６内を通って第二の現像剤補給部５０へと搬送される。

即ち、現像剤検知センサＣ６２の信号に応じて、第二現像剤収容部５０ａに第二所定量の現像剤を蓄積するように第一供給手段５４・５６・５９で第一の現像剤補給部５２より第二の現像剤補給部５０へ現像剤を搬送する。

現像装置５内の現像剤は、現像剤濃度検知手段（不図示）により、現像剤中のトナー濃度が検知され、その検知情報が制御回路部１００にフィードバックされている。制御回路部１００は、現像装置５のトナー濃度が所定の値より低下したことが現像剤濃度検知手段で検知された場合には、駆動手段（不図示）により、第二の現像剤補給部５０に配置された補給スクリュー軸５８にて現像装置５に現像剤を補給する。この現像剤の補給は、現像剤の補給現像装置５内のトナー濃度が所定の略一定値に維持されるようになされる。上記の補給スクリュー軸５８が現像装置５の現像剤消費に応じて第二現像剤収容部５０ａ内の補給用現像剤を現像装置５に向けて供給する第二供給手段である。

前述したとおり、第二の現像剤補給部５０の第二現像剤収容部５０ａには第二所定量の現像剤が蓄積されている為、現像装置５への現像剤補給量が安定する。

所定時間、第一の現像剤補給部５２側から第二の現像剤補給部５０側へ現像剤を搬送しても、現像剤検知センサＣ６２が現像剤を検知できなければ、現像装置５内の現像剤濃度を維持できなくなる恐れがある。そこで、制御回路部１００はこの時点で初めてユーザーに現像剤が無くなった旨を知らせるメッセージをオペレーションパネル１０１の表示手段に表示し、プリンタ本体のプリント動作を停止する。

第一の現像剤補給部５２の第一現像剤収容部５２ａの容量（第一所定量）は、現像剤カートリッジ５１の容量（補給用現像剤収容容量）よりも大きくなるように構成してある。本実施例においては、第一現像剤収容部５２ａは現像剤カートリッジ５１の容量の約１．５倍の現像剤容量をもっている。そのため、初期設置時のように第一現像剤収容部５２ａが空の状態では、現像剤カートリッジ５１を１本分全て第一現像剤収容部５２ａ内に排出し、２本目の現像剤カートリッジ５１をセットすることが可能となる。この状態からプリントスタートすれば、現像剤カートリッジ５１の２本分の現像剤がプリンタ本体内に収容されていることになる。

したがって、ユーザーが補給を行わないままプリント動作を続けた場合、まず、現像剤カートリッジ５１が空になった後、第一現像剤収容部５２ａが空となる。そして、第二現像剤収容部５０ａが所定の現像剤量を蓄積できなくなるまでの時間は現像剤切れでプリント動作が中断せず、連続してプリント動作を行うことが可能である。

もちろん、用紙カセット１６内の記録材Ｐが無くなればプリント動作は中断してしまうが、一般的に給紙デッキを増設するなどの手段により必要な用紙枚数を用意しておけば問題無い。

また、通常使用時でも、第一の現像剤補給部５２の現像剤検知センサＡ５７が現像剤を検知するまで現像剤カートリッジ５１から第一現像剤収容部５２ａへの現像剤の排出動作を行う。そのため、最悪でも現像剤カートリッジ５１の約１．５倍（第一現像剤収容部５２ａの容量＋現像剤カートリッジ５１内の残量分）の連続動作が可能となる。

ユーザーがしばらく現像剤補給ができない事情があり、連続動作時間を延ばしたいのであれば、プリント動作開始前に、現像剤補給部５００の現像剤カートリッジ５１を新品のものに交換セットすればよい。そうすれば、最大、現像剤カートリッジ５１の２．５倍（第一現像剤収容部５２ａの容量＋現像剤カートリッジ５１の容量）の連続動作が可能となる。

前述のとおり、現像剤補給部５００はプリンタ本体の上方部に位置する為、現像剤は現像剤補給部５００から現像装置５の近傍に配置されている第二の現像剤補給部５０までは搬送パイプ部５６によって搬送される。

具体的には、第一の現像剤補給部５２はアジテータ５３と現像剤排出スクリュー軸５４を内装し、駆動手段（不図示）によってこのスクリュー軸５４が回転すると、第一現像剤収容部５２ａの前側端部に設けた排出口５５から現像剤を排出する。６５はアジテータ５３の駆動手段部である。排出された現像剤は受入口５６ａから搬送パイプ部５６に入り、内装された現像剤排出スクリュー軸５９によって搬送され、排出口５６ｂから第二の現像剤補給部５０の現像剤受入口５０ｂへ送られる。

第二の現像剤補給部５０は、図６に示すように、攪拌部材６０と補給スクリュー軸５８を具備する。そして、現像剤受入口５０ａから第二の現像剤補給部５０に入った現像剤は攪拌部材６０の配設される第二現像剤収納部５０ａに一担蓄えられる。そして、現像装置５の現像剤消費に応じて制御回路部１００で制御される第二供給手段である補給スクリュー軸５８によって、第二現像剤収納部５０ａの現像剤が現像装置５へ供給口６１から適時適量供給される。

第二の現像剤補給部５０には現像剤検知センサＣ６２が配設され、この現像剤検知センサＣ６２が現像剤を検知するまで、前記第一の現像剤補給部５２から搬送パイプ部５６を経て現像剤が供給される。これにより、大容量の現像剤カートリッジゆえにカートリッジ内残量に応じて排出量が変化する影響も、長い距離を搬送パイプ部５６にて送られてくる影響も受けることなく、第二現像剤収納部５０ａにて第二所定量の現像剤を蓄えることができる。これにより、第二の現像剤補給部５０から現像装置５への安定した現像剤の搬送供給が行えることを確認した。

また、第二の現像剤補給部５０は、上記の構成及び制御にて動作する為、連続動作時間を長くしながらも、第二現像剤収納部５０ａに収容する現像剤の所定量を、第一現像剤収納部５２ａや現像剤カートリッジ５１の容量よりも少ない容量とすることが可能である。

第一現像剤収納部５２ａの容量（第一所定量）は現像剤カートリッジ５１の容量より大きく構成されている。その為、現像剤カートリッジ５１を交換可能であると表示手段に表示されユーザーが現像剤カートリッジを交換する時は、交換した現像剤カートリッジ１本＋第一現像剤収納部５２ａ（現像剤カートリッジ１本分以上）の現像剤をプリンタ内に準備しておける。その為、高速なプリンタにて大部数連続印刷を行うときでも現像剤切れによりプリンタが停止しないようにユーザーが現像剤カートリッジ交換を行う間隔を長くすることができ、ユーザーの負担を軽減できる。

また、大容量の現像剤カートリッジ収納部と現像剤カートリッジ１本分よりも大容量な第一現像剤収納部５２ａをプリンタ本体の上方に配置し、ユーザーの現像剤カートリッジ交換操作を容易にしている。画像形成部まで比較的長い現像剤搬送経路を搬送する必要があるが、現像装置５の近傍に第二の現像剤補給部５０を設けている。その為、残量に応じて大容量の現像剤カートリッジ５１からの現像剤の排出量の不均一性や、長距離現像剤を搬送することによる現像装置５への現像剤補給量が不安定になる影響を低減することができる。

第二の現像剤補給部５０は、第二現像剤収容部５０ａの容量（第二所定量）を、第一現像剤収納部５２ａの容量（第一所定量）及び現像剤カートリッジ５１の容量よりも少なく構成している。そして、第二の現像剤補給部５０は、第二所定量の現像剤が蓄積されているかを検知する現像剤量検知手段Ｃ６２を備えている。プリンタは、現像剤量検知手段Ｃ６２で検知される第二現像剤収容部５０ａの現像剤が第二所定量以下となるまで画像形成動作を継続できる。

即ち、制御回路部１００は、カートリッジ５１内に現像剤が収納されている状態においては、第一現像剤量検知手段Ａ５７の検知結果に応じて第一現像剤収容部５２ａの現像剤量が第一所定量或いはそれ以上となるように排出手段５１ａの動作制御を行う。かつ、第二現像剤量検知手段Ｃ６２の検知結果に応じて第二現像剤収容部の現像剤が第二所定量或いはそれ以上となるように第一供給手段５４・５６・５９の動作制御を行う現像剤補給シーケンスを行う。そして、現像剤カートリッジ５１内に補給用現像剤がなくなり、かつ第一現像剤収容部内の補給現像剤の量が第一所定量未満になった状態においては、第二現像剤収容部内の現像剤が第二所定量未満となるまで、画像形成動作を継続可能とする。

かくして、カートリッジ容量以上の第一現像剤収容部５２ａを設け、常に第一現像剤収容部５２ａが満杯になるように現像剤カートリッジ５１から現像剤を蓄える。これにより、ユーザーが一回の補給動作でプリンタ本体内に最大で第一現像剤収容部５２ａの容量＋カートリッジ容量の現像剤を蓄えることができる。そのため、連続動作時間を長くできる。また、第一の現像剤補給部５２と現像装置５との間に容量の小さな第二の現像剤補給部５０を設けることにより、大容量補給部を備えながら現像装置への補給量を安定化させることができる。

要するに、現像剤カートリッジ５１→第一現像剤収容部５２ａ→第二現像剤収容部５０ａ（サブホッパー）→現像装置５となる現像剤搬送系にする。そして、現像剤容量が、第一現像剤収容部５２ａ＜現像剤カートリッジ５１＜第二現像剤収容部５０ａ、となるようにし、現像剤カートリッジ５１から第一現像剤収容部５２ａに現像剤を規定量（第一所定量）まで溜め込むシーケンスを優先して行う。第一現像剤収容部５２ａが現像剤カートリッジ５１よりも容量が大きい為、第一現像剤収容部５２ａ＋現像剤カートリッジ５１で、現像剤カートリッジ５１の２本分以上の現像剤をプリンタ内に蓄えることができる。現像装置５への現像剤補給は第一の現像剤補給部５２より搬送経路を経て現像装置５の補給口近傍の第二の現像剤補給部５０からＡＴＲセンサやビデオカウント情報などに基づき行う。これによりプリンタ稼動中の現像剤カートリッジ５１の交換が可能で且つ現像剤カートリッジ５１＋第一現像剤収容部５２ａ内の現像剤により連続動作時間が増加するとともに、現像装置５への現像剤補給の安定化が可能とする。

次に、実施例２について図８と図９Ａ・図９Ｂを用いて説明する。

図８は、実施例２を説明する為の第一の現像剤補給部５２の断面図である。尚、実施例１において説明した構成要素と同様な機能を有する構成要素については、同一の符号を付記し、その説明は省略する。

本実施例に係る画像形成装置としてのプリンタ本体は、実施例１のプリンタ本体に対して第一の現像剤補給部５２の構成が異なっている。即ち、図８に示す第一の現像剤補給部５２の第一現像剤収容部５２ａは現像剤カートリッジ５１の容量の約２倍の容量を備えている。また、第一現像剤収容部５２ａ内に現像剤カートリッジ５１と同容量の空きがあることを検知できるように配置された第三現像剤量検知手段としての現像剤検知センサＢ６３が追加されている。

制御回路部１００は、この現像剤検知センサＢ６３にて第一の現像剤バッファ５２に現像剤カートリッジ５１内の全量の現像剤を収容可能な空きスペース（図８のＹ）があることを検知する。そして、この検知により、ユーザーに対し現像剤カートリッジ５１の２本分の現像剤を補給可能であることを示すメッセージをプリンタ本体のオペレーションパネル１０１の表示手段に表示する。

即ち、第一の現像剤補給部５２は現像剤カートリッジの容量以上の空きが、第一現像剤収容部にできた状態を検知する第三現像剤量検知手段Ｂ６３を備える。そして、制御回路部１００は、その検知情報に基いて現像剤カートリッジ５１の複数分の現像剤が補給可能である事を表示手段に表示する。

ユーザーはこの表示が出た場合には、まず１本目の現像剤カートリッジ５１の交換を行う。制御回路部１００は、図９Ａ・図９Ｂのフローチャートに示すように、現像剤検知センサＢ６３が現像剤を検知し満杯になったと判断するまで、現像剤カートリッジ５１から第一の現像剤補給部５２への現像剤の排出を開始する。

第一の現像剤補給部５２内は現像剤残量（図８のＺ）が現像剤カートリッジ５１の１本分（図８のＸ）＋交換した現像剤カートリッジ５１から１本分の全量が第一現像剤収容部５２ａが満杯になるまで補充される。そして、ユーザーには２本目の現像剤カートリッジがセット可能であることが通知される。そのため、この現像剤補給操作を行った直後においては、第一現像剤収容部５２ａの全容量（図８のＺ＋Ｙ）と、交換された現像剤カートリッジ５１の１本分をあわせて、現像剤カートリッジ５１の全容量×３本分の連続動作を行うことが可能となる。

本実施例では、第一現像剤収容部５２ａの全容量（第一所定量）を現像剤カートリッジ５１の約２倍としたが、適用するプリンタのサイズや使用する現像剤カートリッジの容量に応じて３倍や４倍などの整数倍に容量を設定すると一番効率良い。即ち、第一現像剤収容部５２ａの容量（第一所定量）が現像剤カートリッジ５１の容量の２倍以上の略整数倍であるようにする。そうすれば、１度の補給タイミングでプリンタ本体内に現像剤を蓄積することが可能となり、ユーザーの負担を軽減することが可能となる。

次に、実施例３について説明する。

本実施例は、実施例２と構成は同一であるが、図１０のフローチャートに示すように、現像剤補給動作を行う。

即ち、本実施例では、実施例２の構成において、制御回路部１００は、第一現像剤収容部５２ａに現像剤カートリッジ５１の容量以上の空きができた状態を検知した場合、排出手段５４・５６・５９における現像剤排出速度を、通常より速くする。

通常、プリント動作により現像剤が消費されて、第一の現像剤補給部５２の第一現像剤収容部５２ａの現像剤検知センサＡ５７が現像剤を検知できなくなると、現像剤カートリッジ駆動モーター６４が駆動される。これにより、現像剤カートリッジ５１から第一現像剤収容部５２ａへ現像剤が排出される。現像剤カートリッジ５１が空のままプリント動作を継続しない限り、この排出動作はごく短時間の動作ですむ為、現像剤カートリッジ駆動モーター６４は高速駆動する必要は無い。しかし、現像剤カートリッジ５１を交換しないままプリント動作を継続しているとやがて、実施例２のように、センサＢ６３にて第一現像剤収容部５２ａ内に現像剤カートリッジ５１内の全量の現像剤を収容可能な空きスペースＹが生じたことが検知される。そして、現像剤カートリッジ５１の２本分の現像剤を補給可能であることをことを示すメッセージがプリンタ本体のオペレーションパネル１０１の表示手段に表示される。この状態にて現像剤カートリッジ５１を交換した場合、現像剤検知センサＡ５７が現像剤を検知するまで、つまり現像剤カートリッジ５１内の現像剤の全量を第一現像剤収容部５２ａ内に排出することになる。

このような場合に、モーター６４を通常の排出動作時よりも高速に駆動することにより、ユーザーが２本目の現像剤カートリッジ５１をセットできるようになるまでの時間が短縮され、ユーザーはより短時間で現像剤補給を行うことが可能となる。

実施例１〜３の画像形成装置は４つの画像形成部を有するタンデム方式であるけれども、本発明は、切り換え方式の複数の現像装置を備えた１ドラム方式の画像形成装置や、モノカラーの画像形成装置にも適用できることは勿論である。

また、本発明において、画像形成装置の画像形成方式は像担持体として感光体を用いる電子写真プロセスに限られず、像担持体として静電記録誘電体や磁気記録磁性対を用いる静電記録プロセスや磁気記録プロセスでもよい。

実施例１に係る現像剤補給装置の全体の斜視図 実施例１に係る現像剤補給装置の全体の正面図 実施例１に係る画像形成装置の概略構成図 実施例１に係る現像剤補給装置の斜視図（一部カットモデル） 実施例１に係る現像剤補給装置の正面図（一部カットモデル） 実施例１に係る第二の現像剤収容バッファの模式的断面図 実施例１に係る現像剤補給シーケンスのフローチャート（その１） 実施例１に係る現像剤補給シーケンスのフローチャート（その２） 実施例２に係る第一の現像剤収容バッファの模式的断面図 実施例２に係る現像剤補給シーケンスのフローチャート（その１） 実施例２に係る現像剤補給シーケンスのフローチャート（その２） 実施例３に係る現像剤補給シーケンスのフローチャート（その１） 実施例３に係る現像剤補給シーケンスのフローチャート（その２）

符号の説明

１・・画像形成装置（プリンタ本体）、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ・・画像形成部、２・・像担持体（感光体ドラム）、５・・現像装置（現像器）、５０・・第二の現像剤補給部、５１（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）・・現像剤カートリッジ、５２・・第一の現像剤補給部、５３・・アジテータ、５４・・排出スクリュー、５６・・搬送パイプ部、５６ａ・・受入口、５６ｂ・・排出口）、Ａ５７・・現像剤検知センサ（第一現像剤量検知手段）、５８補給スクリュー、５９・・搬送スクリュー、６０・・攪拌部材、６１・・供給口、Ｃ６２・・現像剤検知センサ（第二現像剤量検知手段）、Ｂ６３・・現像剤検知センサ（第三現像剤量検知手段）、６４・・現像剤カートリッジ駆動モーター（排出手段）

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、制御手段と、を有する画像形成装置において、
   前記現像剤補給装置は、
   内部に補給用現像剤を収容する現像剤カートリッジと、前記現像剤カートリッジを着脱交換可能な現像剤カートリッジ装着部と、装着された現像剤カートリッジの補給用現像剤を外部に排出する排出手段と、を備えた現像剤カートリッジ収納部と、
   前記排出手段から補給用現像剤の供給を受けて、第一所定量の現像剤を収容可能な容量を有する第一現像剤収容部と、前記第一現像剤収容部の現像剤の量を検知する第一現像剤量検知手段と、前記第一現像剤収容部の補給用現像剤を外部に供給する第一供給手段と、を備えた第一の現像剤補給部と、
   前記第一供給手段から供給される補給用現像剤を収容する第二現像剤収容部と、前記現像装置の現像剤消費に応じて前記第二現像剤収容部の補給用現像剤を前記現像装置に向けて供給する第二供給手段と、前記第二現像剤収容部の現像剤の量を検知する第二現像剤量検知手段と、を備えた第二の現像剤補給部と、
   を備え、
   前記第一所定量は、前記現像剤カートリッジの容量よりも大きくなるよう構成され、
   前記制御手段は、
   前記現像剤カートリッジ内に補給用現像剤が収納されている状態においては、前記第一現像剤量検知手段の検知結果に応じて前記第一現像剤収容部の補給用現像剤の量が前記第一所定量或いはそれ以上となるように前記排出手段の動作制御を行い、かつ、前記第二現像剤量検知手段の検知結果に応じて前記第二現像剤収容部の補給用現像剤が第二所定量或いはそれ以上となるように前記第一供給手段の動作制御を行う現像剤補給シーケンスを行い、
   前記現像剤カートリッジに補給用現像剤がなくなり、かつ前記第一現像剤収容部の補給現像剤の量が前記第一所定量未満になった状態においては、前記第二現像剤収容部の現像剤が前記第二所定量未満となるまで、画像形成動作を継続可能とする、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第二所定量は、前記第一所定量及び前記現像剤カートリッジの容量よりも少なくなるよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤カートリッジの容量以上の空きが、前記第一現像剤収容部にできた状態を検知する第三現像剤量検知手段を備え、
   前記制御手段は、その検知情報に基いて前記現像剤カートリッジの複数分の現像剤が補給可能である事を表示手段に表示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。
4. 前記第一所定量が、現像剤カートリッジの容量の２倍以上の整数倍であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第一現像剤収容部に前記現像剤カートリッジの容量以上の空きができた状態を検知した場合、前記排出手段における現像剤排出速度を、通常よりも速くすることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。

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