JP2008216445A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃トナー容器の有無と廃トナー容器の満杯検知を一つのセンサで行うことにより、センサの数を削減し、安価な構成を構築し、構造が簡略化された画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像画像をシート２０２に転写した後に中間転写体２１０上に残されたトナーを除去するクリーナユニット２１２と、クリーナユニット２１２により除去されたトナーを保持する廃トナー容器２１４とを備える画像形成装置において、廃トナー容器２１４の外側に設置され、かつ、廃トナー容器２１４を挟んで対向して設置される一つの発光素子１０１と一つの受光素子１０２とからなる光学センサ２１５を備え、受光素子１０２は、少なくとも二種類の受光感度を切替可能であり、受光感度を切替えて検出した結果に基づいて廃トナー容器２１４の状態を判断する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真技術を用いた画像形成装置に関するものである。

トナーの有無とトナー容器の有無を検出する装置を備えた画像形成装置の従来例を説明する。画像形成装置は、感光ドラム、現像ローラ、現像器、感光体、廃トナー容器、中間転写体、転写ローラ、中間転写体ベルト用廃トナー容器を備える。そして、現像器内のトナーを現像ローラによって感光体ドラムの表面を帯電させ、像を形成し、トナーを供給し、これを中間転写体ベルトに転写し、４色のカラー画像を転写する。その後、転写ローラ部で、用紙に転写印刷し、中間転写体ベルト表面に残留したトナーを、中間転写体ベルト用廃トナー容器へ回収させる。

廃トナー容器には、少なくとも一部中空な透明な部分が設けられており、その中空で透明な部分を光が通過する様に、一つの発光素子と一つの受光素子が設置されている。中空部にトナーが無い場合は、発光素子から発せられた光は、受光部へ到達し、中空部にトナーがある場合は、光は遮光され、受光素子は受光しない。これによって、トナーの有無が検出され、画像形成装置内にトナーが散乱することを防ぐことができる。

また、廃トナー容器には、別の不透明な部分に容器を通過する位置に設置された、一対の受発光素子が設置され、廃トナー容器が無い場合は、発光部から発せられた光が受光部へ到達し、廃トナー容器がある場合は、遮光され、受光部へは光が到達しない。

これによって、交換可能な廃トナー容器の有無を判断でき、廃トナー容器が無いまま、廃トナー回収動作を行うことにより画像形成装置内にトナーが散乱することを防ぐことができる。

このような、トナーの画像形成装置内への散乱を防止するための手段として、他にも、廃トナー容器の装着を光学センサや重量センサ等のセンサを用いて検知するものが提案されている。そして、廃トナー容器が無いときにトナー回収動作が動作することを禁止する機能を有する画像形成装置が発明されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１９６６４４号公報

しかしながら、上記の従来の画像形成装置においては、廃トナー及び廃トナー容器を検出するために、少なくとも二つの検出手段が独立に設けられていたため、検出手段の数が多くなり、コストが増大するという問題があった。またそれらの検出手段が複数になると、それに伴う配線スペースや配線経路を確保する必要が生じ、装置の設計及び構造が複雑になるといった問題点もあった。

本発明は、以上の点に着目してなされたものであり、一対の光学センサで、廃トナー容器が満杯であることと、廃トナー容器が無いことを検知し、装置内にトナーが散乱することを防止できる構成を、安価に実現できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、以下の構成を備える。

（１）現像画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残された現像剤を除去する除去手段と、前記除去手段により除去された現像剤を保持する現像剤保持手段とを備える画像形成装置において、前記現像剤保持手段の外側に設置され、かつ、前記現像剤保持手段を挟んで対向して設置される一つの発光手段と一つの受光手段とからなる光検出手段を備え、前記受光手段は、少なくとも二種類の受光感度を切替可能であって、前記受光感度を切替えて、前記光検出手段によって検出した結果に基づいて、前記現像剤保持手段の状態を判断することを特徴とする画像形成装置。
いずれか一方を設定することを特徴とする画像形成装
（２）現像画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残された現像剤を除去する除去手段と、前記除去手段により除去された現像剤を保持する現像剤保持手段とを備える画像形成装置において、前記現像剤保持手段の外側に設置され、かつ、前記現像剤保持手段を挟んで対向して設置される一つの発光手段と一つの受光手段とからなる光検出手段を備え、前記発光手段は、少なくとも二種類の発光光量を切替可能であって、前記発光光量を切替えて、前記光検出手段によって検出した結果に基づいて、前記現像剤保持手段の状態を判断することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、廃トナー容器の満杯状態と廃トナー容器の有無との二つの状態を、一対の光学センサの安価な構成で検出し、廃トナー回収動作を禁止することができる。また、配線経路やスペースが削減できるため、装置の簡易化、及び小型化が実現できる。

また、センサの発光時間を削減できるため、検出の高速化、及び消費電力の削減の効果を得ることができる。

さらに、センサのＳ／Ｎ比を増大させることが可能なため、より安定した検出を行うことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

本発明に係る画像形成装置について、図を用いて説明する。図２は本発明に係る画像形成装置の構成断面図、図１は本発明の実施の形態を示す断面図で、本発明を最も良く表す図である。

まず、図２を用いて画像形成装置の構成及び動作について概略を説明する。画像形成装置２００には、次の構成が設置されている。まず、画像を形成するためのシート２０２（記録媒体）を一枚ずつ送り出す給送部、シート２０２に画像を形成する画像形成部、画像が転写されたシート２０２を更に搬送する搬送部が設置されている。さらに、搬送されたシート２０２の画像を定着させる定着部、定着後のシート２０２を装置外に排出するシート２０２排出部が設置されている。以下、画像形成装置の各部の構成について詳細に説明する。

給送部について説明する。画像形成装置の下方に配置されたシートカセット２０１に収納されたシート２０２は、接触したピックアップローラ２０３が回転することで、給送ローラ方向に送り出される。ピックアップローラ２０３により送り出されたシート２０２は逆転ローラ２０４により一枚に分離され、搬送ローラ対２０５により画像形成部の入り口近くに設けられたレジストローラ対２０６に搬送される。

レジストローラ対２０６では、搬送されてきたシート２０２の姿勢を整え、かつ画像形成部との画像形成タイミングを合わせるためにシート２０２を一時的に停止させる。レジストローラ対２０６により斜行を補正され、画像形成部とタイミングを調整されたシート２０２はレジストローラ対２０６の回転動作により、画像形成部に搬送される。

画像形成部について説明する。電子写真方式を利用した画像形成部は、次のように構成される。まず、画像形成装置２００に入力された画像データに基づいてレーザ光を照射するレーザスキャナ２０７、感光ドラム２０９、感光ドラム２０９表面を均一に帯電する帯電手段を備える。そして、感光ドラム２０９に形成され静電潜像にトナー（現像剤）を吸着させることで顕像化する現像器２０８を備える。また、像担持体である中間転写体２１０を備える。中間転写体２１０は、カラー画像形成動作時には各現像器２０８により可視化された感光ドラム２０９上のトナー画像（現像画像）を多重転写するための感光ドラム２０９の外周速度と同期して回転する。また、複数のローラで張架され、多重転写を受けるベルト状となっている。また、中間転写体２１０上に形成されたトナー像をシート２０２に転写する二次転写ローラ２１１を備える。また、次の画像形成動作のために、中間転写体２１０上（像担持体上）に残ったトナーを取り除き、中間転写体２１０をクリーニングするクリーナユニット２１２（除去手段に相当）が設けられている。

画像形成動作が開始されると、帯電手段によって複数の感光ドラム２０９表面が均一に帯電される。帯電された感光ドラム２０９上にレーザスキャナ２０７が照射するレーザ光線によって画像データが書き込まれる。これにより、感光ドラム２０９上には静電潜像が形成される。

静電潜像が形成された感光ドラム２０９に対して、現像器２０８がトナーを吸着させることで感光ドラム２０９表面にはシート２０２に転写するためのトナー像が形成される。そして、一次転写部で中間転写体２１０上に感光ドラム２０９上の各トナー像に重ねて転写する。

以上の画像形成動作に同期するようにタイミングを合わされて、レジストローラ対２０６から搬送されてきたシート２０２は、中間転写体２１０の二次転写部で二次転写ローラ２１１により圧接される。これと同時に二次転写ローラ２１１にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体２１０上のフルカラー画像をシート２０２に一気に４色同時に転写する。中間転写体２１０表面に残った余分なトナー等はクリーナユニット２１２によって取り除かれ、中間転写体２１０は次の画像形成動作に備える状態となる。

定着部に関して説明する。二次転写部を経たシート２０２は中間転写体２１０から剥離され定着器２１６へ搬送されトナー定着を行った後に排出ローラ対２１７を介して画像形成装置本体上部の排出トレイ上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。

次に、中間転写体２１０ユニット及びクリーナユニット２１２について説明する。図に示すように、中間転写体２１０のベルトは駆動ローラ、二次転写対向ローラとテンションローラの３軸で張られていて、テンションローラの軸受け部材をばねで加圧して中間転写体２１０の温湿度や経時変化による周長の変化を吸収する。

また、図示しない駆動モータの駆動力を駆動ローラに伝達することにより、中間転写体２１０を画像形成動作に応じて所定の周速度でシート２０２を搬送する方向に回転させる。

中間転写体２１０のクリーナユニット２１２はクリーニングブレード２１２ａとクリーニングブレード２１２ａを中間転写体２１０に押し当てるための加圧ばね（不図示）とこれらを保持するクリーナ容器２１２ｂから構成される。

このクリーニングブレード２１２ａが当接した点でトナー画像を中間転写体２１０から掻き落とし中間転写体２１０をクリーニングする。

クリーニングブレード２１２ａにより掻き落とされた廃トナーはトナー回収容器であるクリーナ容器２１２ｂに回収される。そして、クリーナ容器最下部に配置されているトナー搬送手段であるスクリュー２１３により画像形成装置本体内に別途配置されている廃トナー容器２１４（現像剤保持手段に相当）に送られ回収される。

図１を用いて、廃トナー容器の状態を検出する方法について説明する。

廃トナー容器２１４には、廃トナー容器２１４の満杯を検知する光学センサ２１５（光検出手段に相当）が設置されている。

該光学センサ２１５は、透過式光学センサで、例えばＬＥＤ（レーザでもよい）等の発光素子１０１（発光手段に相当）と、例えばフォトダイオード（フォトトランジスタでもよい）等の受光素子１０２（受光手段に相当）とからなる。また、光学センサ２１５は、中空なトナー容器部を通過する位置に、発光素子１０１と、廃トナー容器２１４に対して反対側に、受光素子１０２がそれぞれ設置されている。すなわち、発光素子１０１と受光素子１０２とは、廃トナー容器２１４の外側に設置され、かつ、廃トナー容器２１４を挟んで対向して設置される。

フォトダイオードには、ゲイン切替回路が付属しており、ゲインの切替により、受光感度を大きく変えることができる。なお、ここでは受光素子１０２の受光感度を切替える構成を説明するが、ＬＥＤ光量切替、すなわち発光素子１０１の発光光量を切替える構成であってもよく、受光感度の切替え或いは発光光量の切替えのどちらか、乃至は両方を備える構成でもよい。

ゲインは、少なくとも二種類のゲインを切替可能でどちらかを設定できるような構成になっていて、第一のゲインは、第二のゲインよりも低いゲインになっている（発光光量を切替える場合も同様に二種類設定可能）。第一のゲインで、発光した場合は、半透明の廃トナー容器２１４が存在するとき（図１（ｂ）状態２）と、存在しないとき（図１（ａ）状態１）との受光素子１０２の受光光量の差を検出可能であるようなゲインとなっている。

次に第二のゲインに切替えて、検出を行う。第二のゲインは、検出部の廃トナー容器内にトナーが存在するとき（図１（ｃ）状態３）の遮光を検出可能なゲインとなっている。廃トナー容器２１４に少量のトナーしか存在しない場合は、検出部にはトナーが存在しないような位置に光学センサ２１５が設置されている。このため、廃トナー容器２１４にまだ十分なトナー収容スペースがある場合には、発光素子１０１から発せられた光は、受光素子１０２に到達する。廃トナー容器２１４内の廃トナーの量が満杯近くに達した時点で、トナー検出部にトナーが入り込み、発光素子１０１からの光を遮光する。その結果受光素子１０２には光は到達せず、廃トナー容器２１４の満杯を検出する。

廃トナー容器２１４が存在しないことを検出すると、画像形成装置２００の表示部（不図示）等に、廃トナー容器２１４が未装着である旨の警告を表示する。また、廃トナー容器２１４の満杯を検出すると、廃トナー容器２１４の交換の警告を表示する、もしくは所定量以上の印刷を制限する、もしくは印刷を禁止する。

尚、本発明は、感光ドラム２０９、中間転写体２１０の構成に限定されるものではなく、廃トナー容器２１４を含むすべてに対して有効である。

図３に、本実施例の廃トナー容器の状態を検出する方法として、廃トナー容器２１４及び廃トナー検出時の、フローチャートを示す。

まず、図３（ａ）に示すフローチャートについて説明する。画像形成装置２００の電源投入時（電源起動時）、もしくはドアクローズ時（ドア閉鎖時）のイニシャル動作時には、受光感度として、実施例１記載のゲイン１（ゲイン１はゲイン２と比べて低いゲイン）が設定される（ステップＳ３０１）。

続いて、透過光量を測定し、廃トナー容器２１４の有無を判断する（ステップＳ３０２）。

検出される光量が、大きかった場合は、廃トナー容器２１４がないと判断し（ステップＳ３０２ Ｎｏ）、廃トナーの画像形成装置内への散乱を防ぐために、印刷を停止する（ステップＳ３０３）。同時に、廃トナー容器装着要求警告を表示部である表示パネル等に表示し、ユーザに廃トナー容器２１４がセットされていないことを伝える（ステップＳ３０３）。

検出される光量が、所定の光量よりも小さかった場合は、廃トナー容器２１４が存在すると判断し（ステップＳ３０２ Ｙｅｓ）、受光感度として二種類の受光感度のうちの一方である、ゲイン１よりも高いゲイン２を設定する（ステップＳ３０４）。

続いて、透過光量を測定し、検出部に廃トナーが存在するかどうかを判断する（ステップＳ３０５）。

検出される光量が所定の光量よりも大きかった場合は、検出部にトナーが存在しない、つまり廃トナー容器の収容力限界まで達していないと判断し（ステップＳ３０５ Ｎｏ）、プリントレディ状態とする（ステップＳ３０６）。

検出される光量が小さかった場合は、検出部に廃トナーが存在し、遮光していると判断し（ステップＳ３０５ Ｙｅｓ）、廃トナー容器満杯警告を表示する（ステップＳ３０７）。もしくは、印刷を禁止する。

次に、図３（ｂ）に示すフローチャートについて説明する。通常プリント動作時（印刷時）には、受光感度として、ゲイン２が最初にセットされる（ステップＳ３１０）。

続いて、透過光量を測定し、検出部に廃トナーが存在するかどうかを判断する（ステップＳ３１１）。

検出される光量が大きかった場合は、廃トナー容器の収容力限界まで達していないと判断し（ステップＳ３１１ Ｎｏ）、通常プリントを行う（ステップＳ３１２）。

検出される光量が小さかった場合は、検出部に廃トナーが存在し、遮光していると判断し（ステップＳ３１１ Ｙｅｓ）、廃トナー容器満杯警告を表示する（ステップＳ３１３）。もしくは、印刷を禁止する。

図４に、第三の実施例を表す構成図を示す。

実施例１と異なる検出方法に関する部分にのみ記載し、実施例１と同じ構成には同じ符号を付する。

廃トナー容器２１４の挿入に連動して動作するように、素子固定ガイド４０１に保持された例えばＬＥＤ（レーザでもよい）等の発光素子１０１が設置されている。また、廃トナー容器２１４に対して反対側に、同様に素子固定ガイド４０１に保持された例えばフォトダイオード（フォトトランジスタでもよい）等の受光素子１０２が設置されている。

廃トナー容器２１４がない場合（図４（ａ）状態１）は、発光素子１０１と受光素子１０２の距離が近接している。廃トナー容器２１４が挿入されると、それに連動し、発光素子１０１、受光素子１０２それぞれの素子固定ガイド４０１の距離が離れる（図４（ｂ）状態２）。

廃トナー容器２１４が、光学センサ２１５の間に存在する状態（図４（ｂ）状態２）は、光学センサ２１５間に廃トナー容器２１４が存在しない状態（図４（ａ）状態１）と比べると、次のようになる。すなわち、廃トナー容器２１４が存在すること、及び、廃トナー容器２１４がない場合と比べ、発光素子１０１及び受光素子１０２の距離が大きくなっていることから、到達する光量が少なくなる。つまり、より多くのＳ／Ｎ比を得ることができる。

よって、検出の精度を高めることができる。

実施例１に係る光学センサと廃トナー容器、廃トナーの状態を示す水平断面図で、（ａ）は状態１を示す図、（ｂ）は状態２を示す図、（ｃ）は状態３を示す図 本発明に係る画像形成装置の構成断面図 実施例２に係るケース１の処理を説明するフローチャート 実施例２に係るケース２の処理を説明するフローチャート 実施例３に係る光学センサと廃トナー容器の状態を示す水平断面図で、（ａ）は状態１を示す図、（ｂ）は状態２を示す図

符号の説明

１０１ 発光素子（発光手段に相当）
１０２ 受光素子（受光手段に相当）
２１２ 中間転写体クリーナユニット（除去手段に相当）
２１４ 廃トナー容器（現像剤保持手段に相当）
２１５ 光学センサ（光検出手段に相当）
４０１ 素子固定ガイド

Claims (9)

1. 現像画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残された現像剤を除去する除去手段と、前記除去手段により除去された現像剤を保持する現像剤保持手段とを備える画像形成装置において、
   前記現像剤保持手段の外側に設置され、かつ、前記現像剤保持手段を挟んで対向して設置される一つの発光手段と一つの受光手段とからなる光検出手段を備え、
   前記受光手段は、少なくとも二種類の受光感度を切替可能であって、
   前記受光感度を切替えて、前記光検出手段によって検出した結果に基づいて、前記現像剤保持手段の状態を判断することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記受光手段は、設定可能である前記少なくとも二種類の受光感度の切り替えを、電源起動時と印刷時との間に行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記受光手段は、設定可能である前記少なくとも二種類の受光感度の切り替えを、ドア閉鎖時と印刷時との間に行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記受光手段は、印刷時、設定可能である前記少なくとも二種類の受光感度のうち、いずれか一方を設定することを特徴とする画像形成装置。
5. 現像画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残された現像剤を除去する除去手段と、前記除去手段により除去された現像剤を保持する現像剤保持手段とを備える画像形成装置において、
   前記現像剤保持手段の外側に設置され、かつ、前記現像剤保持手段を挟んで対向して設置される一つの発光手段と一つの受光手段とからなる光検出手段を備え、
   前記発光手段は、少なくとも二種類の発光光量を切替可能であって、
   前記発光光量を切替えて、前記光検出手段によって検出した結果に基づいて、前記現像剤保持手段の状態を判断することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記発光手段は、設定可能である前記少なくとも二種類の発光光量の切り替えを、電源起動時と印刷時との間に行うことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記発光手段は、設定可能である前記少なくとも二種類の発光光量の切り替えを、ドア閉鎖時と印刷時との間に行うことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記発光手段は、印刷時、設定可能である前記少なくとも二種類の発光光量のうち、いずれか一方を設定することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１または５に記載の画像形成装置において、
   前記発光手段と前記受光手段との距離は、前記現像剤保持手段の有無に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。

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