JP2009276456A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーカートリッジに貯溜されている新トナーの量が残り僅かになった場合であっても、現像器内での新トナーに対する廃トナーの混合比率の上昇を防止することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】新トナーと廃トナーとを混合したトナーを感光体ドラム６に供給する現像器９と、現像器９に供給する新トナーを貯溜する新トナー供給部６０と、新トナー供給部６０の新トナーのニアエンプティを検知するホッパセンサ２４（ニアエンプティ検知部）と、廃トナーを現像器９に供給する廃トナー供給部６１と、を具備し、ホッパセンサ２４（ニアエンプティ検知部）が新トナーのニアエンプティを検知することにより、廃トナー供給部６１が現像器９への廃トナーの供給を停止する画像形成装置１とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、転写後の感光体ドラムに付着した廃トナーを回収し再利用する画像形成装置の技術に関する。

従来の画像形成装置においては、感光体ドラムに形成したトナー画像を記録紙に転写した後、記録紙に転写されなかったトナーが感光体ドラムの表面に付着して残留する。このため、残留トナーをブレード等のクリーニング装置により感光体ドラムから除去し、廃トナーとして回収する。この回収された廃トナーは、ランニングコストの低減、廃トナーの廃棄等の点から、再度現像器に供給することで再利用される。このような廃トナーを再利用する画像形成装置においては、現像器に新トナー（トナーカートリッジから現像器に供給される未使用トナー）と廃トナーとが混合される。廃トナーは、クリーニング装置により感光体ドラムから除去される際に、機械的及び熱的に影響を受けて変質するため、新トナーと比べて帯電性が低下する。従って、現像器内での新トナーに対する廃トナーの混合比率が一定値以上になると、画像形成において画質に影響が生じる。このため、現像器への新トナー、及び廃トナーの供給量を調整して、新トナーに対する廃トナーの混合比率を制御する画像形成装置が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特開２００７−１７７１７号公報 特開２００５−２４８２２号公報

しかしながら、トナーカートリッジに貯溜されている新トナーの量が残り僅か（ニアエンプティ）になると、現像器への新トナーの供給量が減少し、又は現像器へ新トナーが供給されなくなる。このため、トナーカートリッジがニアエンプティとなった場合には、新トナーに対する廃トナーの混合比率を制御することは難しく、結果的には現像器内での新トナーに対する廃トナーの混合比率が上昇し、画像形成において画質に影響を及ぼすという問題点があった。

本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、トナーカートリッジに貯溜されている新トナーの量が残り僅かになった場合であっても、現像器内での新トナーに対する廃トナーの混合比率の上昇を防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明に係る画像形成装置は、
新トナーと廃トナーとを混合したトナーを感光体ドラムに供給する現像器と、
前記現像器に供給する前記新トナーを貯溜する新トナー供給部と、
前記新トナー供給部の前記新トナーのニアエンプティを検知するニアエンプティ検知部と、
前記廃トナーを前記現像器に供給する廃トナー供給部と、
を具備し、
前記ニアエンプティ検知部が前記新トナーのニアエンプティを検知することにより、前記廃トナー供給部が前記現像器への廃トナーの供給を停止するものである。

第２の発明に係る画像形成装置は、第１の発明に係る画像形成装置において、
前記新トナー供給部は、前記現像器へ供給する新トナーを一時的に貯溜するトナーホッパーを具備し、
前記ニアエンプティ検知部は、前記トナーホッパーに設けられているものである。

第３の発明に係る画像形成装置は、第１又は第２の発明に係る画像形成装置において、
前記廃トナー供給部が前記現像器への廃トナーの供給を停止した後に、前記新トナー供給部の前記新トナーのニアエンプティが解消することにより、前記廃トナー供給部が前記現像器への廃トナーの供給を開始するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明においては、新トナーと廃トナーとを混合したトナーを感光体ドラムに供給する現像器と、現像器に供給する新トナーを貯溜する新トナー供給部と、新トナー供給部の新トナーのニアエンプティを検知するニアエンプティ検知部と、廃トナーを現像器に供給する廃トナー供給部と、を具備し、ニアエンプティ検知部が新トナーのニアエンプティを検知することにより、廃トナー供給部が現像器への廃トナーの供給を停止することから、新トナー供給部の新トナーの残量が少なくなった場合には、現像器への廃トナーの供給を停止することができる。そのため、トナーカートリッジがニアエンプティとなった場合でも、現像器内での新トナーに対する廃トナーの混合比率が上昇することを防止することができ、画像形成において画質に与える影響を低減することができる。

第２の発明においては、新トナー供給部は、現像器へ供給する新トナーを一時的に貯溜するトナーホッパーを具備し、ニアエンプティ検知部は、トナーホッパーに設けられていることから、新トナー供給部に貯溜されている新トナーの量を適確に把握しながら、現像器への廃トナーの供給を停止することができる。

第３の発明においては、廃トナー供給部が現像器への廃トナーの供給を停止した後に、新トナー供給部の新トナーのニアエンプティが解消することにより、廃トナー供給部が現像器への廃トナーの供給を開始することから、新トナーが新トナー供給部に充分に満たされた場合にのみ、現像器への廃トナーの供給を行うことができる。そのため、現像器内での新トナーに対する廃トナーの混合比率が上昇することを防止するとともに、廃トナーを再利用することでランニングコストの低減ができる。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置１について図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置１の概略図である。画像形成装置１は、記録紙５０を格納するための給紙カセット２と、給紙カセット２内の記録紙５０を搬送路３に繰り出すピックアップローラ４と、ピックアップローラ４の下流側に配置されたレジストローラ対５と、表面に感光層が形成され、図示せぬモータによって回転駆動される感光体ドラム６と、感光体ドラム６の表面を帯電させる帯電器７と、感光体ドラム６の表面に光を照射する露光器８と、感光体ドラム６の表面にトナーを供給する現像器９と、新トナー供給部６０と、記録紙５０を感光体ドラム６との間でニップする転写ローラ１２と、感光体ドラム６の表面からトナー或いは紙粉等の異物を除去する清掃器１３と、記録紙５０を加熱・加圧する定着器１４と、搬送路３の最下流部に配置され記録紙５０を排紙トレイ１５へ排出する排紙ローラ１６と、廃トナー供給部６１（図４）と、を具備する。

画像形成装置１は、ユーザから印刷命令が出されると、感光体ドラム６の表面が帯電器７によって一様に帯電される。そして記録すべき画像データに応じた光を露光器８から照射して感光体ドラム６上の電荷を部分的に除去することで静電潜像を形成し、該静電潜像に現像器９からトナーを供給することでトナー像を形成する。ここで、現像器９から供給されるトナーは、新トナー供給部６０から供給される新トナーと、感光体ドラム６から回収され、廃トナー供給部６１から供給される廃トナーと、が混合されている。

一方、ユーザから印刷命令が出されることに伴い、給紙カセット２に格納された記録紙５０がピックアップローラ４により最上紙から１枚ずつ取り出されて搬送路３へ繰り込まれる。記録紙５０は、レジストローラ対５に突き当たって撓むことで搬送中に生じた斜行が是正される。記録紙５０はレジストローラ対５が回転することで感光体ドラム６での像形成にタイミングを合わせて転写ニップ位置１８に送り込まれる。記録紙５０は転写ローラ１２により感光体ドラム６に圧力が加わって接触される。記録紙５０は転写ローラ１２に対して感光体ドラム６上のトナー像と逆極性の電圧が印加されることで、トナー像が転写される。記録紙５０は搬送路３を下流側へ搬送され、定着器１４によって加熱・加圧されることで、記録紙５０上のトナー像が定着する。その後、記録紙５０は排紙ローラ１６により排紙トレイ１５へと排出される。

新トナー供給部６０は、現像器９へ供給する新トナーを貯溜するトナーカートリッジ１０と、トナーカートリッジ１０から供給される新トナーを一時的に溜め、現像器９のトナー量に応じて新トナーを供給するトナーホッパー１１から構成されている。

トナーカートリッジ１０は、トナーホッパー１１を介して現像器９に対して新トナーを供給する。トナーカートリッジ１０は、トナーホッパー１１に脱着可能に接続されている。トナーカートリッジ１０は、トナーホッパー１１へ新トナーを供給するための供給パイプ４３を具備する。供給パイプ４３は、内部に図示せぬ供給スクリューを有し、当該供給スクリューを回転させることで、トナーホッパー１１内に新トナーを供給する。

図２にトナーホッパー１１の概略図を示す。トナーホッパー１１は、供給パイプ１９と、トナー供給口２１と、ホッパー２２と、アジテータ２３と、ニアエンプティ検知部であるホッパセンサ２４と、から構成されている。トナーホッパー１１は、トナーカートリッジ１０（図１）から供給される新トナーを一時的に貯溜する。一方でトナーホッパー１１は、現像器９に設けられたトナー濃度センサ２０（図１）の検知結果に基づいて、新トナーを現像器９へ供給する。

供給パイプ１９は、現像器９と接続され、ホッパー２２に一時的に貯溜された新トナーを現像器９へ供給する。供給パイプ１９は、内部に図示せぬ供給スクリューを有し、当該供給スクリューを回転させることで、トナーホッパー１１内の新トナーを現像器９まで供給する。

トナー供給口２１は、トナーカートリッジ１０に接続されており、トナーカートリッジ１０から供給される新トナーを受け入れる供給口である。ホッパー２２は、トナー供給口２１の下部に設けられ、トナーカートリッジ１０から供給される新トナーを一時的に貯溜するものである。アジテータ２３は、ホッパー２２内に設けられ、ホッパー２２に一時的に溜められた新トナーを撹拌するものである。

ニアエンプティ検知部であるホッパセンサ２４は、ホッパー２２の壁面に設けられ、ホッパー２２内の新トナーの有無を検知するものである。ホッパセンサ２４は、圧電センサであり、通常は振動しているが、新トナーがホッパセンサ２４に接触することで振動が止まる。尚、ホッパセンサ２４は圧電センサに限られたものではなく、ホッパー２２内の新トナーの有無が検知できるセンサであればよい。

ホッパセンサ２４は、新トナーがホッパセンサ２４に接触することでトナー有りと検知する。つまり、ホッパセンサ２４は、ホッパー２２内の新トナーの量が、通常の動作を行うための充分な量であることを検知する。また、ホッパセンサ２４は、新トナーがホッパセンサ２４に接触しない状態ではトナー無しと検知する。つまり、ホッパセンサ２４は、ホッパー２２内の新トナーの残量が少なくなったこと（トナー欠）を検知する。

ホッパセンサ２４がトナー無しと検知することにより、トナーカートリッジ１０からトナーホッパー１１へ新トナーが供給されているか否かが判断される。トナーカートリッジ１０からの新トナーの供給がされない場合には、又はトナーカートリッジ１０からの新トナーの供給がされていてもホッパセンサ２４がトナー無しと検知する場合には、ホッパセンサ２４のトナー無しという検知結果に基づいて、トナーカートリッジ１０の新トナーの残量が少なくなった（ニアエンプティ）と判断される。

図３は、ドラムユニット１７の側面図、図４は、廃トナー搬送部３１の片側端部の概略図を示す。図１に示すように、画像形成装置１は、感光ドラム６、帯電器７、露光器８、現像器９、転写ローラ１２、及び清掃器１３が一体構造となったドラムユニット１７を具備する。図３に示すように、清掃器１３は、ドラムユニット１７内であって、感光体ドラム６に対向して設けられている。清掃器１３は、クリーニングブレード３０と、クリーニングブレード３０の上方に設けられた廃トナー搬送部３１と、を具備する。クリーニングブレード３０は、回転方向４５に回転する転写後の感光体ドラム６に当接し、感光体ドラム６の表面に残留した廃トナーを除去する。

図４に示すように、廃トナー搬送部３１は、図示せぬ駆動源により回転する搬送スクリュー３２と、先端部分に設けられたシャッター３３と、シャッター３３の内部に設けられた排出口３４と、から構成されている。廃トナー搬送部３１は、感光体ドラム６の軸方向（図３の紙面奥から紙面手前への方向）に設けられている。廃トナー搬送部３１は、クリーニングブレード３０により除去された廃トナーを感光体ドラム６の前方（図４右側）に設けられた廃トナー供給部６１に搬送する。廃トナー搬送部３１は、先端部が廃トナーボックス３５に設けられた孔３８に接続されることで、シャッター３３と廃トナーボックス３５が当接する。そして、シャッター３３が矢印３９方向へ移動し、排出口３４が開口する。廃トナーは搬送スクリュー３２が回転することにより廃トナー供給部６１側に搬送され、排出口３４から廃トナーボックス３５へ落下して回収される。

廃トナー供給部６１は、廃トナーボックス３５と、廃トナー供給パイプ３６と、から構成されている。廃トナーボックス３５は、廃トナー搬送部３１から搬送される廃トナーを回収する。廃トナーボックス３５は廃トナー供給パイプ３６と接続されている。廃トナー供給パイプ３６は現像器９に接続されている。廃トナー供給パイプ３６は、廃トナーボックス３５に貯溜された廃トナーを現像器９へ供給する。廃トナー供給パイプ３６は、内部に供給スクリュー３７を有し、供給スクリュー３７を回転させることで、廃トナーボックス３５内の廃トナーを現像器９まで供給する。

次に、新トナー供給部６０及び廃トナー供給部６１の制御について説明する。図５は、新トナー供給部６０及び廃トナー供給部６１の回路構成を示すブロック図、図６は、新トナー供給部６０及び廃トナー供給部６１の制御を示すフローチャートである。図５に示すように、新トナー供給部６０及び廃トナー供給部６１は、制御部４０に接続され、制御部４０により各種動作が制御される。

図６に示すように、画像形成装置１の装置電源をＯＮにすることにより（Ｓ１）、又はトナーカートリッジ１０の交換が完了することにより（Ｓ２）、制御部４０は、ドラムユニット１７に対して、廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７の動作を許可する（Ｓ３）。これにより、廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７が回転し、廃トナーボックス３５内の廃トナーが現像器９まで供給される。

廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７の動作が許可されることにより（Ｓ３）、ホッパセンサ２４は、ホッパー２２内の新トナーの有無を検知する（Ｓ４）。ホッパセンサ２４がトナー有りと検知した場合（Ｓ４−Ｎｏ）、ホッパセンサ２４は、引き続きホッパー２２内の新トナーの有無を検知する（Ｓ４）。ホッパセンサ２４がトナー無し（トナー欠）を検知した場合（Ｓ４−Ｙｅｓ）、制御部４０は、トナーカートリッジ１０の供給パイプ４３内の供給スクリューの駆動を開始するように制御する（Ｓ５）。また同時に、制御部４０はタイマ４１のカウントを開始する（Ｓ６）。タイマ４１は所定時間に設定されている。所定時間とは、トナーカートリッジ１０からトナーホッパー１１へ新トナーが供給される際に、ホッパー２２内の新トナーの量が、通常の動作を行うための充分な量となるのに要する時間より長い時間である。つまり、トナーカートリッジ１０から正常に新トナーが供給されれば、タイマ４１の設定時間内に、ホッパー２２内の新トナーの量が通常の動作を行うための充分な量となる。

供給パイプ４３内の供給スクリューの駆動が開始されることにより（Ｓ５）、ホッパー２２内の新トナーの有無を検知する（Ｓ７）ホッパセンサ２４が、トナー有りと検知した場合（Ｓ７−Ｙｅｓ）、制御部４０は、トナーカートリッジ１０に対して、供給パイプ４３内の供給スクリューの駆動を停止させる（Ｓ８）。これにより、トナーカートリッジ１０からトナーホッパー１１への新トナーの供給が停止され、画像形成装置１が待機状態となる（Ｓ９）。

ホッパセンサ２４がホッパー２２内の新トナーの有無を検知し（Ｓ７）、トナー無しを検知した場合（Ｓ７−Ｎｏ）、制御部４０はタイマ４１がタイムアップになったか否かを判断する（Ｓ１０）。タイマ４１がタイムアップになっていない場合（Ｓ１０−Ｎｏ）、ホッパセンサ２４は、引き続きホッパー２２内の新トナーの有無を検知する（Ｓ７）。ホッパセンサ２４がトナー無しと検知した状態のまま、タイマ４１がタイムアップになった場合（Ｓ１０−Ｙｅｓ）、制御部４０は、トナーカートリッジ１０内の新トナーの残量が少なくなった（ニアエンプティ）と判断する（Ｓ１１）。制御部４０は、ニアエンプティと判断することにより（Ｓ１１）、ドラムユニット１７に対して、廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７の動作を禁止する制御を行う（Ｓ１２）。これにより、廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７は回転を停止し、現像器９への廃トナーの供給が停止される。廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７の動作が禁止されることにより（Ｓ１２）、制御部４０は、トナーカートリッジ１０がニアエンプティ状態であるためにトナーカートリッジ１０の交換が必要である旨の報知を、図示しない報知手段により行う（Ｓ１３）。

図示しない報知手段により、トナーカートリッジ１０の交換の報知を行うことで（Ｓ１３）、ユーザがトナーカートリッジ１０の交換を行い、新しいトナーカートリッジ１０への交換が完了することにより（Ｓ２）、制御部４０により廃トナー供給パイプ３６の供給スクリュー３７の動作が許可され、（Ｓ３）、廃トナーの現像器９への供給が再開される。

以上のように、画像形成装置１においては、新トナーと廃トナーとを混合したトナーを感光体ドラム６に供給する現像器９と、現像器９に供給する新トナーを貯溜する新トナー供給部６０と、新トナー供給部６０の新トナーのニアエンプティを検知するホッパセンサ２４（ニアエンプティ検知部）と、廃トナーを現像器９に供給する廃トナー供給部６１と、を具備し、ホッパセンサ２４（ニアエンプティ検知部）が新トナーのニアエンプティを検知することにより、廃トナー供給部６１が現像器９への廃トナーの供給を停止することから、新トナー供給部６０の新トナーの残量が少なくなった場合には、現像器９への廃トナーの供給を停止することができる。そのため、現像器９内での新トナーに対する廃トナーの混合比率が上昇することを防止することができ、画像形成において画質に与える影響を低減することができる。

また、画像形成装置１においては、新トナー供給部６０は、現像器９へ供給する新トナーを一時的に貯溜するトナーホッパー１１を具備し、ホッパセンサ２４（ニアエンプティ検知部）は、トナーホッパー１１に設けられていることから、新トナー供給部６０に貯溜されている新トナーの量を適確に把握しながら、現像器９への廃トナーの供給を停止することができる。

さらに、画像形成装置１においては、廃トナー供給部６１が現像器９への廃トナーの供給を停止した後に、新トナー供給部６０の新トナーのニアエンプティが解消することにより、廃トナー供給部６１が現像器９への廃トナーの供給を開始することから、新トナーが新トナー供給部６０に充分に満たされた場合にのみ、現像器９への廃トナーの供給を行うことができる。そのため、現像器９内での新トナーに対する廃トナーの混合比率が上昇することを防止するとともに、廃トナーを再利用することでランニングコストの低減ができる。

尚、本発明の他の実施形態として、廃トナーボックス３５を省略することもできる。この場合、清掃器１３から搬送スクリュー３２によって直接に廃トナーが現像器９に供給される。

画像形成装置１の概略図。 トナーホッパー１１の概略図。 ドラムユニット１７の側面図。 廃トナー搬送部３１の片側端部の概略図。 新トナー供給部６０及び廃トナー供給部６１の回路構成を示すブロック図。 新トナー供給部６０及び廃トナー供給部６１の制御を示すフローチャート。

符号の説明

１ 画像形成装置
６ 感光体ドラム
９ 現像器
１１ トナーホッパー
２４ ホッパセンサ（ニアエンプティ検知部）
６０ 新トナー供給部
６１ 廃トナー供給部

Claims (3)

1. 新トナーと廃トナーとを混合したトナーを感光体ドラムに供給する現像器と、
   前記現像器に供給する前記新トナーを貯溜する新トナー供給部と、
   前記新トナー供給部の前記新トナーのニアエンプティを検知するニアエンプティ検知部と、
   前記廃トナーを前記現像器に供給する廃トナー供給部と、
   を具備し、
   前記ニアエンプティ検知部が前記新トナーのニアエンプティを検知することにより、前記廃トナー供給部が前記現像器への廃トナーの供給を停止することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記新トナー供給部は、前記現像器へ供給する新トナーを一時的に貯溜するトナーホッパーを具備し、
   前記ニアエンプティ検知部は、前記トナーホッパーに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記廃トナー供給部が前記現像器への廃トナーの供給を停止した後に、前記新トナー供給部の前記新トナーのニアエンプティが解消することにより、前記廃トナー供給部が前記現像器への廃トナーの供給を開始することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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