JP2008191598A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、初期装填用の現像器が装着された場合にその機種の仕様に対応していないものとして処理できるようにした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】初期装填用であるか否かチェックし（Ｓ１０３）、初期装填用でなければ、補給用の現像器が装着されたものとして通常の処理が行われる。初期装填用である場合には、累積枚数データが所定枚数（例えば５００枚）より少ないかチェックし（Ｓ１０４）、所定枚数より少ない場合には、初期装填用の現像器が再度装着されたものとして通常処理に移行する。所定枚数以上の場合には、通常より高い現像電圧を現像ローラに印加するように制御する（Ｓ１０５）。
【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であって、現像器が着脱可能に装着される画像形成装置に関する。

上記の画像形成装置は、現像に用いるトナーが消費されてトナーの残量が少なくなると現像器を交換しトナーを補給するようにしている。交換可能に装着される現像器は、一般に初期装填用及び補給用の２種類が用意されており、初期装填用の現像器は画像形成装置を顧客に納入する際に予め装着されているもので、補給用の現像器よりも内蔵するトナー量が少なく設定されている。

また、高解像度の画像形成といった技術的な観点又は業務用、家庭用といった用途的な観点から様々な機種が開発されており、それぞれの機種の仕様に対応してトナー特性及びその現像電圧の制御をきめ細かく設定している。

しかしながら、トナーの残量が少なくなって交換した現像器に新たにトナーを詰め替えて再使用し、機種の仕様に対応していない現像器が装着されることが問題となっている。こうした現像器が装着されると、内蔵されたトナーが機種の仕様に対応したトナー特性を備えているか不明であるので、設定通りの画像形成処理ができず、場合によってはトラブルの原因となるおそれがある。

そのため、こうした現像器の装着への対応策が検討されている。例えば、特許文献１では、トナーカートリッジにバーコード情報を貼付しておき、バーコード情報が読み取れないカートリッジが装着された場合に表面電位及び現像バイアスを可変として良好な画像が得られないようにする点が記載されている。特許文献２では、トナーカートリッジに識別コードとカウント値が書き込み可能なＥＥＰＲＯＭを備え、トナーカートリッジを交換するたびに識別コードを照合するようにした点が記載されている。特許文献３では、純正品以外のトナーカートリッジが装着された場合に現像剤の使用量に対する補正を行うなどの純正品とは異なる動作モードにする点が記載されている。
特開平５−２２４４７９号公報 特開２００３−５８００３号公報 特開２００５−３２６７２５号公報

上述した先行文献では、トナーカートリッジに対して識別コードを付与して装着時にチェックするようにしているが、上述したように、現像器には初期装填用と補給用があり、初期装填用の現像器については、現像器の交換の際に新たな現像器として装着されることはない。したがって、初期装填用の現像器が新たに装着された場合には詰め替えされた現像器が装着されたものとして取り扱っても問題ない。

そこで、本発明は、初期装填用の現像器が装着された場合にその機種の仕様に対応していないものとして処理できるようにした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、前記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表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、装置本体に着脱可能に装着されるとともに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を備えた現像器と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、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、装着された前記現像器が初期装填用であるか否か判定する判定手段とを備え、前記制御手段は、前記判定手段が初期装填用であると判定した場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする。さらに、前記制御手段は、前記現像手段に通常より高い現像電圧を印加することで静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする。さらに、前記制御手段は、前記露光手段による前記像担持体の露光量を通常より大きくすることで静電潜像へのトナーの付着量を増加させるように制御することを特徴とする。さらに、用紙の画像形成処理に基づいて累積枚数データを計数する計数手段を備え、前記制御手段は、前記判定手段が初期装填用であると判定しかつ前記累積枚数データが所定枚数以上である場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする。さらに、前記現像器内のトナーの残量を複数の異なる設定量で検知する残量検知手段を備え、前記制御手段は、前記判定手段が初期装填用であると判定しかつ前記累積枚数データが所定の枚数以上である場合に前記残量検知手段が最も多い設定量の残量を検知するように切り換えることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、判定手段が初期装填用であると判定した場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御するので、どのような特性のトナーが内蔵された現像器が装着されたか不明の場合にトナーの付着量を増加させて画像形成処理の不具合を押えることができる。すなわち、トナーの特性が不明の場合通常の画像形成処理ではトナーの付着量が少なくなると静電潜像が十分に可視像化できず画質の劣化が発生するおそれがあるが、トナーの付着量を増加させれば最低限静電潜像の可視像化を行うことができる。

そして、現像手段に通常より高い現像電圧を印加するように制御したり、露光手段による像担持体の露光量を通常より大きくするように制御することで、確実に静電潜像へのトナーの付着量を増加させるように制御することができる。

また、用紙の画像形成処理に基づいて累積枚数データを計数する計数手段を備えて、判定手段が初期装填用であると判定しかつ累積枚数データが所定枚数以上である場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御すれば、例えば、装置の使用開始時に初期不良のために初期装填用の現像器を取り外し再装着した場合には、静電潜像へのトナーの付着量を増加させずに通常の画像形成処理を行うようにすることができる。

また、現像器内のトナーの残量を複数の異なる設定量で検知する残量検知手段を備え、判定手段が初期装填用であると判定しかつ累積枚数データが所定の枚数以上である場合に残量検知手段が最も多い設定量の残量を検知するように切り換えるようにすれば、初期装填用の現像器が装着されてトナーの特性が不明の可能性が高い場合に多い設定量で残量検知するので、早期に現像器の交換を促す報知を行うことができる。現像器内のトナーは通常撹拌されてトナーの劣化が進むため、所定の残量で現像器の交換をするようにされているが、トナーの特性が不明の場合トナーの劣化がどの程度進むのかわからないため最も残量が多い設定量で残量検知して早期に交換を促し、画質の劣化を予め抑えることが可能となる。

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の上部には用紙排出トレイ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ている。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１３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１３に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ１３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るようになる。

給紙された用紙は、まずフィードローラ１４及びプレスローラ１５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１６、クリーニング機構１７、コロナ帯電器１８、感光体ドラム１９、転写ローラ２０、露光ヘッド２１及び定着ローラ２２が備えられている。クリーニング機構１７は、転写後の感光体ドラム１９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ローラにより捕捉して感光体ドラム１９の表面を清掃する。コロナ帯電器１８は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム１９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１９に、露光ヘッド（ＬＥＤヘッド）２１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１６は装置本体に着脱可能に装着されており、現像器１６内のトナーを感光体ドラム１９に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２０は、用紙を挟んで感光体ドラム１９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１９表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２２及びプレスローラ２３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、排紙ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて用紙排出トレイ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、側面カバー２６を開いて給紙ローラ２７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２７によりフィードローラ１４及びプレスローラ１５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紙ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて搬出された後排紙ローラ２４を逆回転して反転搬送路に搬送して、フィードローラ２８及びプレスローラ２９、フィードローラ３０及びプレスローラ３１の２対の搬送ローラにより下方に向けて搬送する。そして、再度フィードローラ１４及びプレスローラ１５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、記録部２における回路構成を示す概略図である。記録動作全体の制御を行う記録制御部４０は、コロナ帯電器１８の放電ワイヤ３２に帯電電圧ＨＶＣを印加する帯電電圧印加回路４１、現像ローラ３３及び供給ローラ３４に現像電圧ＨＶＢ及び供給電圧を印加する現像電圧印加回路４２、クリーニングローラ３５、回収ローラ３６及びスポンジ体３７にクリーニング電圧ＨＶＣＬを印加するクリーニング電圧印加回路４３、転写ローラ２０に転写電圧ＨＶＴを印加する転写電圧印加回路４４に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。なお、記録制御部４０は、定着ローラ２２等の部材の電圧制御も行うようになっているが、図２では省略している。

そして、記録制御部４０は、現像電圧印加回路４２を制御して現像ローラに印加する現像電圧を増加させると感光体ドラム１９の表面電位との電位差が大きくなってトナーの付着量を増加させることができる。

また、記録制御部４０は、画像信号に基づいて露光ヘッド２１の露光制御を行い、コロナ帯電器１８により一様に帯電された感光体ドラム１９の表面に静電潜像を形成する。記録制御部４０は、露光ヘッド２１に配列された多数のＬＥＤ素子による照射時間を調整することで露光量を調整する。感光体ドラム１９の各ＬＥＤ素子の露光位置に対して照射時間を長くすることで露光量を大きくして表面電位を低下させることができる。そして、表面電位を低下させることで現像する際のトナーの付着量を増加させることが可能となる。 また、記録制御部４０は、トナー残量検知回路４５からの検知信号に基づいてニアエンプティ制御及びエンプティ制御を行う。ニアエンプティ制御では、トナー残量が所定の設定量以下であると検知された場合にニアエンプティの表示を行ってユーザにトナーが残り少なくなっていることを報知する。そして、さらにトナー残量が少なくなった場合にはエンプティ制御を行い、画像形成処理を停止してユーザに現像器の交換を促すように制御する。

記録制御部４０は、主モータ（ＲＸ）４６及び副モータ（ＤＵＰ）４７に対して制御信号を送信して回転駆動制御を行う。主モータ４６は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、ピックアップローラ１３、フィードローラ１４、クリーニングローラ３５、回収ローラ３６、感光体ドラム１９、供給ローラ３４、現像ローラ３３、転写ローラ２０、定着ローラ２２を回転駆動させる。また、排紙ローラ２４は、主モータ４６からの回転駆動力によりクラッチを介して用紙を排紙する方向に回転されるようになっている。副モータ４７は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、フィードローラ２９及び３１を回転駆動するとともに、排紙ローラ２４をクラッチを介して用紙を反転搬送する方向に回転駆動する。

また、記録制御部４０は、以上説明した画像形成処理を行うごとにカウントするカウンタ回路４８を備えており、装置の使用開始時からカウントされたカウント値は累積枚数データとして記憶される。

図３は、現像器１６の側面に配設された現像器の識別部に関する概略図である。現像器１６を側部には、現像器１６を識別するための接点部材１０１及び接点部材１０２が設けられている。接点部材１０１は、金属製の細径の線材からなり、一方の端部は鉤状に折り曲げられ、現像器１６の側部の裏面側に挿入されている。そして、中央部分の表面側に露出し、他方の端部は、現像器１６の側部に設けられた細幅状の挿入孔１０３に折り曲げられて挿入されている。挿入孔１０３と同じような挿入孔１０４が設けられており、接点部材１０１の長さが短い場合に他方の端部が挿入孔１０４に挿入される。

接点部材１０２は、金属製の細径の線材からなり、接点部材１０１と同様に一方の端部は鉤状に折り曲げられて現像器１６の側部の裏面側に挿入されている。そして、他方の端部は、現像器１６の側部に設けられた細幅状の挿入孔１０５に折り曲げられて挿入されている。

接点部材１０１及び１０２のいずれの一方の端部には金属製のコイルバネ１０６が装着されており、２つのコイルバネ１０６の間にはヒューズ部材１０７が保持されている。

現像器１６が装置本体に装着されると、装置本体側の２つの接続端子１０８ａ及び１０８ｂが接点部材１０１に当接する。接続端子１０８ａは挿入孔１０４の近傍に、接続端子１０８ｂは挿入孔１０３の近傍においてそれぞれ当接するように配置されており、接点部材１０１が挿入孔１０３までの長さがある場合には両方の接続端子が接点部材１０１に当接するが、挿入孔１０４までの短い長さの場合には接続端子１０８ａのみ接点部材１０１に当接する。また、接点部材１０２には、装置本体側の接続端子１０８ｃが挿入孔１０５の近傍において当接するようにされている。

したがって、現像器１６が装着されて装置本体側の接続端子が当接した状態を回路図で示すと、図４のようになる。接続端子１０８ａは接地電位に設定しておき、接続端子１０８ａと１０８ｂとの間の導通の有無を検知するようにすれば、導通していることが検知されれば、接点部材１０１が挿入孔１０３までの長い場合であることが識別され、導通していない場合には接点部材１０１が挿入孔１０４までの短い場合であることが識別される。したがって、現像器１６が初期装填用又は補給用の種別に応じて取り付ける接点部材１０１の長さを変えれば、現像器１６が初期装填用であるか否か判定できる。また、接続端子１０８ａと１０８ｃとの間にはヒューズ部材１０７が溶断する程度の電流を流してやれば、現像器１６の装着時にヒューズ部材１０７が切断されるようになる。したがって、一度でも装置本体に装着された現像器は接続端子１０８ａ及び１０８ｃの間が導通されなくなり、接続端子１０８ａ及び１０８ｃの間の導通の有無を検知すれば、現像器１６が新品か中古品かを識別することができる。

図５は、トナー残量検知機構に関する概略図である。トナー残量検知機構は、現像器１６が装着されると、現像器１６の補給室の底面に設けられた２つの凹溝内にセットされるトナー残量検知センサ１１０及び１１１を備えている。現像器１６の凹溝は透明部材からなり、発光器及び受光器からなるトナー残量検知センサが凹溝内に光が透過するか否かで凹溝内のトナーの有無を検知する。凹溝内のトナーは撹拌パドルに取り付けられたクリーニング部材によりクリーニングされるが、トナー残量が多い場合にはクリーニング後に凹溝内がトナーで埋まるが、トナー残量が少なくなると凹溝内がトナーで埋まらなくなるため受光器では発光器の光を検知し続けることになる。トナー残量検知回路４５は、残量検知センサ１１０及び１１１の検知出力に基づいてトナー残量を示す検知信号を記録制御部４０に出力する。

トナー残量検知センサ１１１は、現像ローラから最も遠いトナー室の残量を検知し、トナー残量検知センサ１１０は、次に遠いトナー室の残量を検知するので、トナー残量検知センサ１１１で検知された残量の方が多くなる。すなわち、トナーはパドルにより順次現像ローラの方に移送されるので、現像ローラから最も遠いトナー室から近いトナー室に行くに従い残量が多くなる。したがって、トナー残量検知センサ１１０及び１１１の検知信号を用いれば、トナー残量検知センサ１１１に基づけば現像器１６内のトナーの残量が多い設定量で残量検知が行なわれるようになり、トナー残量検知センサ１１０に基づけばトナー残量が少ない設定量で残量検知を行なうことができる。

したがって、現像器１６内のトナーの残留状態に応じて現像器１６の交換時期を報知することができる。図５は、その回路構成の一例を示している。トナー残量検知センサ１１０及び１１１の検知信号はトナー残量検知回路４５から記録制御部４０に入力される。記憶回路５０には、予めトナー残量検知センサ１１０及び１１１からのトナーの有無の検知パターンと現像器１６内の残留状態との相関を示すデータが記憶されており、記録制御部４０は記憶回路５０から相関データを読み出してトナー残量検知回路４５からの入力データとを比較して現像器１６内の残留状態を監視する。一方、検知回路４９からは、接続端子１０８ａ及び１０８ｂの導通状態の有無、接続端子１０８ａ及び１０８ｃの導通状態の有無に関する検知信号が記録制御部４０に入力され、装着された現像器が新品か否かが判定され、さらに初期装填用又は補給用かが判定される。

図６は、現像器の交換処理に関するフローである。まず、現像器が装着されたか否かチェックし（Ｓ１００）、現像器が装着された場合には接続端子１０８ａ及び１０８ｃの導通状態の有無をチェックしてヒューズ部材１０７が断線されているか否かチェックする（Ｓ１０１）。ヒューズ部材１０７が断線されている場合には、中古の現像器が装着されたものとして通常の処理が行われる。ヒューズ部材１０７が断線していない場合には、ヒューズを切断する処理を行い（Ｓ１０２ａ）、記憶されている現像器の使用枚数データをリセットし（Ｓ１０２ｂ）、現像器の交換回数データを更新する（Ｓ１０２ｃ）。

次に、接続端子１０８ａ及び１０８ｂの導通状態の有無をチェックして初期装填用であるか否かチェックする（Ｓ１０３）。初期装填用でなければ、補給用の現像器が装着されたものとして通常の処理が行われる。初期装填用である場合には、累積枚数データが所定枚数（例えば５００枚）より少ないかチェックし（Ｓ１０４）、所定枚数より少ない場合には、初期装填用の現像器が再度装着されたものとして通常処理に移行する。所定枚数以上の場合には、通常より高い現像電圧を現像ローラに印加するように制御し（Ｓ１０５）、待機状態となる。

このように処理することで、累積枚数データが所定枚数以上の場合には、トナーが詰め替えられた初期装填用の現像器が装着されたものとして現像電圧を通常より高く設定し、感光体ドラムに可視像化される際のトナーの付着量を増加させて画像の劣化を抑えるように制御する。累積枚数データが所定枚数より少ない場合には、初期装填用の現像器が取り外された後再度装着されたものとして通常の処理を行うようになる。現像電圧は、例えば、通常３８０Ｖに設定されている場合には、通常より高い５００Ｖに設定するようにすればよい。

この場合、累積枚数データが所定枚数以上の場合に現像電圧を通常より高く設定するようにしているが、ステップＳ１０３において初期装填用と判定された場合にすぐ現像電圧を通常より高く設定するようにしてもよい。

また、ステップＳ１０５において現像電圧の代わりに露光ヘッド２１の露光量を通常より大きくなるように設定するようにしてもトナーの付着量を増加させることができる。露光量はＬＥＤ素子の照射時間に基づいて設定されるが、例えば、通常よりも２倍の照射時間に設定すれば、トナーの付着量を大幅に増加させて画像劣化を抑えることができる。また、現像電圧の上昇及び露光量の増大を両方組み合せてトナーの付着量を増加させるようにしてもよい。

また、ステップＳ１０３において初期装填用であると判定され、さらにステップＳ１０４において累積枚数データが所定枚数以上と判定される場合には、トナー残量検知センサ１１１の検知信号に基づいて残量検知を行なうように設定する。このように設定することで、現像器内のトナー残量が多い状態でエンプティ制御が行われるようになり、早期に現像器の交換を報知し、トナーの劣化が進むことによる画質劣化を予め抑えることができる。

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記録部の回路構成を示すブロック図である。 現像器の識別部に関する概略図である。 図３の回路構成図である。 トナー残量検知機構に関する概略図である。 現像器の交換処理に関するフローである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 記録部
３ 給紙部
17 クリーニング機構
18 コロナ帯電器
19 感光体ドラム
20 転写ローラ
21 露光ヘッド
32 放電ワイヤ
33 現像ローラ
35 クリーニングローラ
101 接点部材
102 接点部材
110 トナー残量検知センサ
111 トナー残量検知センサ

Claims (5)

1. 像担持体と、前記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表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、装置本体に着脱可能に装着されるとともに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を備えた現像器と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、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、装着された前記現像器が初期装填用であるか否か判定する判定手段とを備え、前記制御手段は、前記判定手段が初期装填用であると判定した場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記現像手段に通常より高い現像電圧を印加することで静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるよう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. 前記制御手段は、前記露光手段による前記像担持体の露光量を通常より大きくすることで静電潜像へのトナーの付着量を増加させるように制御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. 用紙の画像形成処理に基づいて累積枚数データを計数する計数手段を備え、前記制御手段は、前記判定手段が初期装填用であると判定しかつ前記累積枚数データが所定枚数以上である場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記現像器内のトナーの残量を複数の異なる設定量で検知する残量検知手段を備え、前記制御手段は、前記判定手段が初期装填用であると判定しかつ前記累積枚数データが所定の枚数以上である場合に前記残量検知手段が最も多い設定量の残量を検知するように切り換えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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