JP4955963B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は例えば複写機，ファクシミリ，プリンタ等の画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置にあっては、潜像担持体たる感光体を有し、この感光体上に帯電器、露光装置等によって、静電潜像を形成し、上記静電潜像を現像装置によって現像剤を付与することにより可視画像とする。

そして、上記可視画像は、給紙カセットに収納されて給紙ローラ、搬送ローラ等を介して感光体に供給された記録媒体たる転写材に、転写装置によって転写される。可視像が転写された転写材は搬送装置によって定着装置に搬送され、定著装置において加熱及び加圧されることにより転写材上に固着されて永久画像となる。その後、転写材と共に装置本体外部に最終的なコピーとして排出される。

また、現像装置には、現像剤を感光体上の静電潜像に付着させる現像スリーブと、現像剤を収納する現像容器とが備えられており、又、現像容器に現像剤を補給するために、現像剤貯蔵部たる現像剤貯蔵装置（以下、貯蔵装置とする）が設けられている。

更に、貯蔵装置の上部には、貯蔵装置に対して着脱自在な現像剤補充容器としてのボトルが備えられており、貯蔵装置への現像剤の補充が可能になっている。

そして、画像形成装置に備えられたボトル及び貯蔵装置周辺の構成は、図８及び図８の矢印Ｂ方向から見た図である図９に示すようになっている。つまり、ボトル１から貯蔵装置２への現像剤供給は貯蔵装置２の長手方向端部に扱けられた連通部としての供給口たる連結部１ｂを通じて行い、又、貯蔵装置２から現像容器１０５への現像剤供給は、現像容器１０５の長手方向全域に対して行うようになっている。以上の様に、ボトル１と、貯蓄装置２を合わせて現像容器１０５への補給装置の役割を果たす。

又、このように貯蔵装置２の長手方向端部から現像剤を供給する構成とした場合、貯蔵装置２の長手方向における現像剤分布が不均一になる虞がある。図９に示すように貯蔵装置２内に撹拌手段たる現像剤均し手段（以下、均し手段とする）５を設け、貯蔵装置から現像容器１０５は現像容器１０５の長手方向全域に亘って現像剤を供給する構成をとっている。したがって、現像剤の長手方向分布は均一なものとなり、画像不良を発生させない。

更に、貯蔵装置２にピエゾ式のセンサ等により構成される第１の現像剤検出手段７ａを設けることにより、ボトル１から貯蔵装置２への過度の現像剤供給が行われないようにしている。

つまり、貯蔵装置２内の現像剤が減少すると、現像剤検出手段７ａの出力が変化するため、その出力に基づいてボトル１内の搬送手段４を駆動し、現像剤をボトル１の排出口から排出させる。そして貯蔵装置２内の現像剤量の増加により再び現像剤検出手段７ａの出力が変化したときに搬送手段４の駆動を停止させることにより、常に貯蔵装置２内部の現像剤が一定量になるようにしている。

また、貯蔵装置２内の現像剤が極度に減少した場合に、現像剤の長手方向分布を均一に保持したまま現像容器１０５内へ現像剤を搬送する能力を常に保証する為に、貯蔵装置に第２の現像剤検出手段７ｂが設けられている。

以上の現像容器１０５及び補給装置を備えた従来の画像形成装置においては、
検出手段７ａにより所定の時間現像剤がないことを検知すると、不図示のユーザ操作画面に「ボトル１の交換」表示を行い、ユーザにボトル１内に現像剤がないことを認識してもらう。

以上のような構成を有する特許文献１に示すような補給装置においては、更に上記操作画面に表示後も、検出手段７ｂが現像剤のないことを検知するまで画像形成動作が可能である。その後検出手段７ｂが所定の時間現像剤のないことを検知した場合は、画像形成装置はボトル１及び貯蔵装置２内及び貯蔵装置３内に現像剤が無いと判断して画像形成動作を停止（禁止）していた。
特開平１０−２０６４８号公報

ところで、上記の様に、貯蔵装置２内の現像剤残量が、現像剤検出手段７ｂが現像剤がないことを検知している状態では、貯蔵装置２から現像器１０５への補給が、長手方向分布の均一を保つことが難しくなる。よってユーザがボトル１を新品のボトル１に交換したあと、現像剤検出手段７ｂが現像剤のあることを検知するまでボトル１からの補給動作を行う時間（補給動作確認時間）が必要であった。

そして、現像剤検出手段７ｂが現像剤を検出するまでは、画像形成動作の開始が禁止されていた。

近年、画像を形成する複写機、プリンタ、等の画像形成装置において、更なる高速化が求められている。またそれに伴い、現像剤の補充動作、用紙の補充動作、メンテ作業などにかかる時間をできる限り削減する、といった生産性の向上が求められている。

このような状況において、上記の様に画像形成装置内に現像剤が無くなって停止した際に、ユーザが、現像剤収納容器であるボトルを交換した後、画像形成装置の動作が再開できるまでに、ある程度の時間（補給動作確認時間）が発生していた。
これは画像形成装置の高速化に伴い、ボトルの交換回数が増加した場合に更に画像形成装置の停止時間が増加することを鑑みると、生産性の向上に相反してしまう。

よって本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、現像剤収納容器装着時に発生する待ち時間を無くすことにより、更に生産性の高い画像形成装置を提供することにある。

上記の目的は、本発明に従った以下の画像形成装置にて達成される。即ち、
像担持体上の静電像を現像剤で現像する現像器と、
装置本体に対して着脱可能で、前記現像器のための補給用現像剤を収納する収納容器と、
該収納容器内の前記補給用現像剤を、前記現像器に補給する補給装置と、
前記補給装置内の現像剤量を検知する第１の検知手段と、
前記補給装置内の現像剤量が第１所定量未満となったことを検知する第２の検知手段と、
前記補給装置内の現像剤量が前記第１所定量よりも少ない第２所定量未満となったことを検知する第３の検知手段と、
前記第１の検知手段の検知結果に応じて、前記収納容器から前記補給装置への補給動作を制御する補給制御手段と、
前記収納容器の交換動作を検知する交換検知手段と、
前記第２の検知手段の検知結果に基づき、前記補給装置内の現像剤量が、前記第１所定量未満の状態である場合に画像形成動作を禁止する第１の禁止手段と、
前記第３の検知手段の検知結果に基づき、前記補給装置内の現像剤量が、前記第２所定量未満の状態である場合に画像形成動作を禁止する第２の禁止手段と、
前記第１の禁止手段によって画像形成動作が禁止された場合は、前記第２の検知手段の検知結果に関わらず、前記交換検知手段によって前記収納容器の交換動作を検知することで前記画像形成動作の禁止を解除する一方、前記第２の禁止手段によって画像形成動作が禁止された場合は、前記第１の検知手段と前記第２の検知手段及び前記第３の検知手段によって現像剤があることを検知することで画像形成動作の禁止を解除する解除手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤収納容器の交換動作終了後、直ちに画像形成動作が可能となり、生産性の高い画像形成装置を提供することができるとともに、ユーザがボトルの交換作業において、現像剤が空のボトルを誤挿入しても画像形成動作が繰り返し行われてしまうことによって生じる不具合を抑制することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、制御方法、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

以下に、図１〜図７を参照し、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の模式的断面図である。図２は図１に示す画像形成装置の現像装置及び現像剤補給装置を拡大した模式断面図である。図３は図１に示す画像形成装置の現像剤補給装置上視模式図であり、図４は図２を矢印Ａの方向からみた模式側面断面図である。

まず、図１において、１００は原稿１０１を載せる原稿台ガラスであり、１０２は原稿１０１を搬送し、画像情報を読み取るリーダーユニットである。

また、１０３は、像担持体としてのドラム１０４表面上の所定位置に、原稿１０１の画像情報、あるいはその他の画像情報を有する光を照射する露光手段であるところの光学ユニットである。

この光学ユニット１０３は、リーダーユニット１０２によって得られた画像情報、あるいはその他の画像情報を、不図示の画像処理装置を介して処理、制御された電気信号により明滅するレーザー光源を備えている。また、このレーザー光源からドラム１０４までレーザー光を導く光路上には、複数の光学部品が備えられている。複数の光学部品とは、レーザー光を反射するための複数のミラーや、光学的に拡大や補正を行うための複数の光学部材（各種レンズ等）などである。

また、ドラム１０４の周辺には、ドラム上の静電潜像を可視化するためにトナーをドラム１０４に供給するための現像器１０５や、現像器１０５へトナーを供給する補給装置１３０が備えられている。そして、トナー像を用紙Ｐに転写して用紙Ｐがドラム１０４に静電吸着しているのを剥がすための分離部を有する転写・分離帯電装置１０６も備えられている。更に、ドラム１０４上における用紙Ｐに転写されずに残ったトナーを除去するためのクリーニング装置１０８、ドラム１０４上を所定の電位に帯電する帯電装置１０９が配置されている。

また、ドラム１０４から、トナー像を転写した用紙Ｐを定着装置１１１に搬送するための搬送装置１１０が配置されている。

また、定着装置１１１から出てきた用紙Ｐを、機外の排紙トレー１１３に排紙ローラ１１２で排紙するか、両面・多重のコピーを取るときにドラム１０４に再度用紙Ｐを再給紙する再給紙装置１１５に搬送するかを制御するための、排紙反転装置１１４も設けられている。

更に、用紙Ｐを積載してストックしておくための給紙カセット１１６も設けられている。

次に、上記構成における画像形成装置の動作について順をおって説明する。

まず、不示図のコピースタートボタンをユーザーが押すと、給紙カセット１１６から給紙装置１１７により、給紙カセット１１６に積載されている用紙Ｐが一枚ずつ縦パス搬送部１１８に搬送され、１１９のレジストローラまで送られる。

次に、リーダーユニット１０２によって、原稿１０１の画像情報を電気信号に変換すべくスキャンが開始され、不図示の画像処理装置を介して光学ユニット１０３によりドラム１０４の表面に原稿画像の情報を有する光が照射され、その画像が記録される。なお、外部装置から入力された画像情報に基づいてこの動作を行うことも可能である。

また、この動作と同期するように、レジストローラ１１９が用紙Ｐの搬送を開始する。

この時、ドラム１０４上に記録された原稿１０１の画像情報である静電潜像は、現像器１０５によりトナー像とされ、このトナー像を転写・分離帯電装置１０６により用紙Ｐに転写したあと、用紙Ｐは転写分離帯電装置１０６によってドラム１０４より分離される。分離された用紙Ｐは搬送装置１１０によって搬送され、定着装置１１１によりトナー像を用紙Ｐに定着されたあと、用紙Ｐは片面のコピーなら排紙反転装置１１４により排紙ローラ１１２へと搬送され、排紙トレー１１３へと機外に排出される。

また、両面または多重コピーの場合には、定着装置１１１によってトナー像が定着された用紙Ｐは、排紙反転装置１１４により再給紙装置１１５により、再度ドラム１０４に搬送される。そして再びトナー像が転写され、順次、搬送装置１１０，定着装置１１１、排紙反転装置１１４、排紙ローラ１１２をへて、排紙トレー１１３上に機外排出される。

次にかかる画像形成装置に備えられた現像器１０５と、補給装置１３０周辺に配置される装置に関して以下の図で説明する。ボトル１及び第１貯蔵装置３及び第２貯蔵装置２の模式断面の詳細図である図２、図２を上方向から見た図である図３、また図２の矢印Ａ方向から見た図である図４を用いる。

まず、図２に示すように、現像器１０５には、現像剤を感光体１０４上の静電潜像に付着させる現像剤担持体であるところの現像スリーブ１２ｂと、現像剤を収納する現像容器１２ａとが備えられている。又、現像容器１２ａに現像剤を補給するために、現像剤貯蔵部たる現像剤貯蔵装置（以下、第２貯蔵装置とする）２が設けられている。

また、貯蔵装置２の上部には、第１の現像剤貯蔵装置（以下、第１貯蔵装置とする）３が設けられており、第２貯蔵装置２に対して現像剤の補充が可能になっている。

更に貯蔵装置３の上部には、着脱自在な現像剤補充容器としてのボトル１が備えられており、貯蔵装置３への現像剤の補充が可能になっている。

また、図３に示すように、ボトル１が格納される周辺には、ボトル１が装着されているか否かを検出する、ボトル検知手段（２１、２２）と、ユーザがボトル１へアクセスする為の扉５０を開閉したことを検出する扉開閉検知手段（３１、３２）が設けられる。

ここでユーザによるボトル１の装着動作を説明する。ユーザは図中矢印Ｆ１方向にボトル１の挿入動作を行い、操作部４０を操作することによりボトル１を画像形成装置へ装着する。

この時ボトル検知レバー２１が、挿入されたボトル１に押されてＧ１方向へ回動してボトル１の外周面に接する状態となる。このボトル検知レバー２１の動作をボトル検知センサ２２で検知すると、画像形成装置は、補給装置内にボトル１が投入されたことを認識する。

次に扉５０をＥ１方向へ閉じると扉５０の一部により扉開閉検知部材３１が押され、扉５０が完全に閉じた状態になるとセンサ３２がそれを検知する。

ユーザがボトル１を取り外す時は、上記と逆の動作を行う。

画像形成装置が、以下の手順でボトル１が新品に交換されたことを認識する。まず、前記扉開閉検知手段（３１、３２）により扉が開いたことを検知する。次にボトル検知手段（２１、２２）によりボトル１が画像形成装置から取り外されたことを検知する。次にボトル検知手段（２１、２２）によりボトル１が画像形成装置内に装着されたことを検知する。最後に扉開閉検知手段（３１、３２）により扉が閉じられたことを検知する。これらの複数の検知によって、画像形成装置はユーザによりボトル１が新品に交換されたことを認識する。

次に、ボトル１から第１貯蔵装置３、そして第１貯蔵装置３から第２貯蔵装置２への補給動作を図２、図４を用いて説明する。

まず、ボトル１から貯蔵装置３への現像剤供給は、ボトル１と第１貯蔵装置３の間に設けられた連通部としての連結路１ａを通じて行う。また、第１貯蔵装置３から第２貯蔵装置２への現像剤の供給は、貯蔵装置２の長手方向端部に扱けられた連通部としての連結路１ｂを通じて行う。また、第２貯蔵装置２から現像容器１２ａへの現像剤供給は、現像容器１２ａの長手方向全域に対して行うようになっている。

また、ボトルは１不図示の駆動手段により駆動され、図２に示す矢印方向Ｄへ回転することによりボトル１内に収納された現像剤を第１貯蔵装置３へ供給する。第１貯蔵装置３へ供給された現像剤は、第１貯蔵装置３内に設けられたスクリュー等により構成された搬送手段４によって、第２貯蔵装置２へ供給、補充されるようになっている。

また図４に示すように、第２貯蔵装置２の長手方向端部から現像剤を供給する構成とした場合、貯蔵装置２の長手方向における現像剤分布が不均一になる虞がある。そこで、第２貯蔵装置２内に撹拌手段たる現像剤均し手段（以下、均し手段とする）５を設ける。これにより第２貯蔵装置２から現像容器１２ａには現像容器１２ａの長手方向全域に亘って現像剤を供給する構成をとっている。したがって、現像剤の長手方向分布は均一なものとなり、画像不良を発生させない。

次に、各貯蔵装置の現像剤の検出手段について説明する。

図４に示すように、第１貯蔵装置３にはピエゾ式のセンサ等により構成される現像剤検出手段７ｃを設け、ボトル１から第１貯蔵装置３への過度の現像剤供給が行われないようにしている。

第２貯蔵装置２も同様に、ピエゾ式のセンサ等により構成される現像剤検出手段７ａを設け、第１貯蔵装置３から第２貯蔵装置２への過度の現像剤供給が行われないようにしている。

つまり、第１貯蔵装置３内の現像剤が減少すると、現像剤検出手段７ｃの出力が変化するため、その出力に基づいて不図示の駆動手段によりボトル１が駆動され、現像剤を１ａの排出口から排出させる。そして、貯蔵装置３内の現像剤量の増加により再び現像剤検出手段７ｃの出力が変化したときに上記の駆動手段を停止させることにより、常に第１貯蔵装置３内部の現像剤が一定量になるようにしている。

第２貯蔵装置２についても同様に、第２貯蔵装置２内の現像剤が減少すると、現像剤検出手段７ａの出力が変化するため、その出力に基づいて貯蔵装置３内の搬送手段４を駆動し、現像剤を第１貯蔵装置３の排出口から排出させる。そして、第２貯蔵装置２内の現像剤量の増加により再び現像剤検出手段７ａの出力が変化したときに搬送手段４の駆動を停止させることにより、常に第２貯蔵装置２内部の現像剤が一定量になるようにしている。

さらに、図４に示すように、現像剤検出手段７ａ，７ｂの取り付け位置を、第２貯蔵装置２内の側面であって、第１貯蔵装置３から供給される位置とは逆に配置することで、現像剤補給直後における貯蔵装置２内の現像剤を長手方向において均一にすることができる。

また、現像剤検出手段７ｂの配置は、現像検出手段７ｂが現像剤のあることを検出している状態であれば、第２貯蔵装置２内の現像剤を現像器１０５へ対して長手方向において常に均一に供給することができるように配置されている。

次に、図２〜図４に示した本実施形態において、ボトル１内の現像剤が無くなった後の、第２貯蔵装置２、第１貯蔵装置３、ボトル１、画像形成装置の動作を、ユーザによるボトル１の交換作業と関連付けて、図５〜図６に示す略フローチャート図を用いて説明する。

まず図５に示したボトル１から第１貯蔵装置３への補給動作は、画像形成装置の稼動、停止に関わらずに行われる。第１貯蔵装置３から第２貯蔵装置２へ補給動作が行われて第１貯蔵装置３内の現像剤が減少すると、現像剤検出手段７ｃによりそれを検知し、ボトル１から第１貯蔵装置３への補給動作を開始する。次に予め設定された時間ｔ１以上現像剤検知手段７ｃが、連続して現像剤の有ることを検知しない場合（タイムアウト１）は、画像形成装置がボトル１から現像剤が補給されなくなったと判断する。そしてユーザに対して、「ボトル１交換」あるいは「ボトル空」の通知を、操作部１４０に表示する。また画像形成装置は、現像剤検出手段７ｃから現像剤検出手段７ａ間に残った現像剤を消費するまで稼動が可能である。すなわち、現像剤検出手段７ｃがトナーなしを検知してから、現像剤検出手段７ａがトナーなしを検知するあたりまでの間、画像形成が可能という事である。

ここで図６に示すように、画像形成装置がユーザへ「ボトル１空」を通知した後、現像剤検出手段７ｃから現像剤検出手段７ａ間に残った現像剤を消費しきるまでに、ボトル１の交換が行われた場合は、画像形成装置は稼動が続行され、各補給装置により補給動作が開始される。

また、ボトル１が上記の間に交換されない場合は、現像検出手段７ａが予め設定された時間ｔ２以上貯蔵装置２内に現像剤がないことを検出してしまう（タイムアウト２）。そして画像形成装置は稼動を停止（コピー禁止）し、ユーザのボトル１交換動作を待つ状態へ遷移する。

そしてユーザのボトル１交換動作が行われると、画像形成装置は、上記の様にボトル検知手段（２１、２２）と、扉開閉検知手段（３１、３２）による、ボトル１交換動作完了信号を認識する。これに同期して、現像剤検出手段（７ａ、７ｂ、７ｃ）の検出結果によらず、直ちに画像形成動作を再開する。同時にボトル１が駆動手段によって駆動され、貯蔵装置３へ現像剤の補給動作（初期状態Ｑへの復旧動作）を開始する。

上記ボトル１交換後の画像形成装置及び各補給装置の動作（初期状態Ｑへの復旧動作）は以下の要領で行われる。

画像形成装置がボトル１交換検知後、通常は現像剤検出手段７ｂが現像剤なしを検知する前に現像剤検出手段７ｃが現像剤ありを検知し、画像形成装置は通常通りの動作が可能な状態へと復帰する。そして更に、現像剤検出手段７ａが現像剤ありを検知するまで、第１貯蔵装置３から第２貯蔵装置２へ補給動作を行うと、完全に初期状態Ｑへ復帰する。

但し、ユーザがボトル１の交換作業において、現像剤が空のボトル１の誤挿入等を繰り返した場合等、前記のタイムアウト１及びタイムアウト２が繰り返されてしまう。よってその場合は、画像形成装置は図７のような動作を行う。

画像形成装置は、ボトル１交換後、コピー（画像形成動作）再開後に、現像剤検出手段７ｂが現像剤無しを検知すると同時に、コピー（画像形成動作）禁止・補給待ちの状態となる。この補給待ち状態では、第２貯蔵装置２、第１貯蔵装置３への補給動作が実施され、現像剤検出手段７ａ、７ｂ、７ｃの全てが現像剤のあることを検知すると、コピー（画像形成動作）を再開し、初期状態Ｑへの復帰が完了する。

以上の様に、現像剤検出手段７ｂは、常に貯蔵装置２内に現像剤があることを検出可能な為、貯蔵装置２から現像器１０５に対して常に現像剤を長手方向において均一に補給可能である。

そして、ユーザのボトル装着時に待ち時間が発生すること無く、生産性の高い且つ安定した画像形成を可能とした画像形成装置を提供することが可能となった。

本発明の実施例、及び、従来例に係る、画像形成装置縦断側面図 本発明の実施例に係る、補給装置の縦断側面図 本発明の実施例に係る、補給装置の上視図 本発明の実施例に係る、補給装置の横断面図 本発明の実施例に係る、補給装置の補給制御フローチャート図 本発明の実施例に係る、補給装置の補給制御フローチャート図 本発明の実施例に係る、補給装置の補給制御フローチャート図 本発明の従来例に係る、補給装置の縦断側面図 本発明の従来例に係る、補給装置の横断面図

符号の説明

１ ボトル（現像剤収納容器）
２ 第２貯蔵装置
３ 第１貯蔵装置
１０５ 現像器
１３０ 現像剤補給装置
７ａ、７ｂ、７ｃ 現像剤検出手段

Claims (2)

1. 像担持体上の静電像を現像剤で現像する現像器と、
   装置本体に対して着脱可能で、前記現像器のための補給用現像剤を収納する収納容器と、
   該収納容器内の前記補給用現像剤を、前記現像器に補給する補給装置と、
   前記補給装置内の現像剤量を検知する第１の検知手段と、
   前記補給装置内の現像剤量が第１所定量未満となったことを検知する第２の検知手段と、
   前記補給装置内の現像剤量が前記第１所定量よりも少ない第２所定量未満となったことを検知する第３の検知手段と、
   前記第１の検知手段の検知結果に応じて、前記収納容器から前記補給装置への補給動作を制御する補給制御手段と、
   前記収納容器の交換動作を検知する交換検知手段と、
   前記第２の検知手段の検知結果に基づき、前記補給装置内の現像剤量が、前記第１所定量未満の状態である場合に画像形成動作を禁止する第１の禁止手段と、
   前記第３の検知手段の検知結果に基づき、前記補給装置内の現像剤量が、前記第２所定量未満の状態である場合に画像形成動作を禁止する第２の禁止手段と、
   前記第１の禁止手段によって画像形成動作が禁止された場合は、前記第２の検知手段の検知結果に関わらず、前記交換検知手段によって前記収納容器の交換動作を検知することで前記画像形成動作の禁止を解除する一方、前記第２の禁止手段によって画像形成動作が禁止された場合は、前記第１の検知手段と前記第２の検知手段及び前記第３の検知手段によって現像剤があることを検知することで画像形成動作の禁止を解除する解除手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の禁止手段は、前記第２の検知手段に基づいて、前記補給装置内の現像剤量が、前記第１所定量未満の状態が所定時間以上継続した場合に前記画像形成動作を禁止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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