JP5119891B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の感光体と、複数の感光体に対向して配置されるベルトとを備えた画像形成装置に関する。

一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置として、異なる色のトナーをそれぞれ収容する複数の現像器と、複数の現像器のそれぞれから現像ローラを介してトナーが供給される複数の感光体ドラムと、複数の感光体ドラムに対向して配置されるベルトとを備えたものが知られている。この画像形成装置では、ベルトによって搬送される用紙が各感光体ドラムを通過するときに、各感光体ドラム上で保持された異色のトナーが順次用紙に転写されることによって、用紙のカラー印刷が行われる。

このような画像形成装置では、従来、高品質な画像形成を行うために、感光体ドラムと摺接して感光体ドラム上に付着した余分なトナーを回収する感光体クリーナと、ベルトと摺接してベルト上に付着した余分なトナーを回収するベルトクリーナと、所定のタイミングで感光体クリーナに印加する電圧の正負を逆にする制御装置とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。この技術によれば、制御装置によって所定のタイミングで感光体クリーナに印加される電圧の正負が逆にされることで、感光体クリーナ上のトナーが、感光体ドラムに移った後、ベルト上に転写され、このベルト上のトナーがベルトクリーナで回収される。

特開２０００−２９３６５号公報

ところで、前記した従来技術では、感光体クリーナで保持していたトナーを、トナーの持つ電荷と印加電圧の電位差を利用して、感光体ドラムおよびベルトを介してベルトクリーナで回収する際に、最上流側の感光体ドラムからベルトに供給されるトナーが、その下流側に配置される三つの各感光体ドラムとベルトとの間を通過する。そのため、この通過の際（例えば最上流側の感光体ドラムからベルトに移ったトナーが二番目、三番目の感光体ドラムを通過する際）に、トナーを移動させるための電位差により生じた放電現象などで各トナーの電荷が高くなると、トナー同士の反発によりさらに下流側の感光体ドラム（例えば四番目の感光体ドラム）を通過する際にトナーが感光体ドラムに移ってしまうことがある。

そして、このとき、感光体クリーナが多くのトナーを保持した状態であると、感光体ドラムに移った異色のトナーが感光体ドラムの回転とともに移動し、感光体クリーナで回収されることなく現像ローラに移って現像器内に入り、その内部において混色するといった問題があった。

特に、現像器が、現像剤収容室を形成する現像剤収容器と、現像室を形成する現像ユニットとによって分離可能に構成される場合には、トナー交換の際、現像剤収容器のみが交換されるので、交換されない現像ユニットの現像室内には異色のトナーが徐々に増えていく。そのため、現像室内の混色トナーの濃度（混色トナーに対する異色のトナーの割合）が高くなって画像品質が悪化していき、結果として、現像ユニットの寿命が短くなるといった問題があった。

そこで、本発明は、現像剤収容器が現像ユニットに着脱可能に設けられる構成において、混色による現像ユニットの寿命の低下を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、複数の感光体と、前記複数の感光体のうちの少なくとも1つに接触して配置され、当該感光体上の残留現像剤を一時的に保持する保持部材と、前記複数の感光体に対向して配置されるベルトと、前記ベルトに接触して配置され、前記ベルト上の現像剤を回収する清掃部材と、前記保持部材で保持した前記残留現像剤を、前記感光体を介して前記ベルト上に転写させた後、前記清掃部材で回収させる残留現像剤回収手段と、感光体に接触して配置されて当該感光体に現像剤を供給する現像ローラ、および、当該現像ローラを収容する現像室を有する現像ユニットと、前記現像ユニットの上部に着脱可能に設けられ、現像剤を収容する現像剤収容室が形成される現像剤収容器と、前記現像室と前記現像剤収容室との間で現像剤を循環させる循環機構と、前記現像剤収容室内の現像剤の量を検知する検知手段と、前記検知手段からの信号に基づいて、前記現像剤収容室内の現像剤が所定量未満となったか否かを判断する判断手段と、前記判断手段で現像剤が所定量未満となったと判断したことを条件として、ユーザに現像剤収容器の交換を通知する通知手段と、を備え、前記所定量を、前記現像室内の現像剤の残量以上に設定したことを特徴とする。

本発明によれば、現像器内に異色の現像剤が混入した場合であっても、その異色の現像剤が循環機構により現像室と現像剤収容室との間で循環されるので、現像室および現像剤収容室の全体にわたって異色の現像剤が良好に分散されて、異色の現像剤が元の現像剤の中に略均等に混ぜ合わされる（以下、混ぜ合わされた現像剤を「混色現像剤」という）。そして、現像剤収容室内の混色現像剤が所定量未満となった場合には、通知手段により現像剤収容器の交換がユーザに通知され、ユーザによって現像剤収容器が内部に混色現像剤を残した状態で交換される。これにより、現像室および現像剤収容室内の混色現像剤の一部（現像剤収容室内の混色現像剤）が、新たな現像剤に入れ替わる。その後は、再び循環機構により現像剤が現像室と現像剤収容室との間で循環されることで、現像室内の混色現像剤が新たな現像剤と良好に混ぜ合わされて、現像室内の混色現像剤の濃度が下がる。これにより、現像室内の混色現像剤の濃度が高くなりすぎることを抑制できるので、現像ユニットの寿命の低下を抑えることが可能となる。

本発明によれば、異色の現像剤が循環機構により現像室と現像剤収容室との間で循環されるとともに、現像剤収容器が混色現像剤を残した状態で交換されるので、混色による現像ユニットの寿命の低下を抑えることができる。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明においては、まず、図１により一実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラーレーザプリンタの全体構成を説明し、その後、このカラーレーザプリンタに組み込まれている一実施形態の現像器について詳細に説明する。

＜カラーレーザプリンタの全体構成＞
図１に示すように、一実施形態に係るカラーレーザプリンタ１は、本体２内に記録シートＳＨを供給する給紙部３０と、この給紙部３０から給紙された記録シートＳＨ上に画像を形成する画像形成部４０と、この画像形成部４０により画像が形成された記録シートＳＨを本体２から排出する排紙部５０とを備えている。

なお、図１に矢印で示す上下、左右、手前および奥の方向は、カラーレーザプリンタ１の手前側に立った者から見た方向であり、以下の説明において、上下、左右、手前および奥の方向は、特に断りのない限り、図１に矢印で示した方向に準じる。

＜給紙部３０の構成＞
給紙部３０は、本体２に着脱自在に装着される給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１から記録シートＳＨを画像形成部４０へ搬送する用紙供給機構３２とを備えている。用紙供給機構３２は、公知の給紙ローラ、分離ローラ、分離パッドなど（符号省略）を有し、給紙トレイ３１内の記録シートＳＨを一枚ずつ分離して上方の画像形成部４０へ搬送する。

＜画像形成部４０の構成＞
画像形成部４０は、スキャナ部４１、プロセス部４２、転写部４３および定着部４４を備えている。

スキャナ部４１は、図示はしないが、レーザ発光部、ポリゴンミラー、複数のレンズおよび反射鏡を備えている。スキャナ部４１では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応したレーザ光を、プロセス部４２の各感光体ドラム４７Ａに照射する。

＜プロセス部４２の構成＞
プロセス部４２は、スキャナ部４１と転写部４３の間に配置されて本体２に着脱自在に装着される感光体ユニット４５を備えている。この感光体ユニット４５には、４つ（複数）のプロセスカートリッジ４６が記録シートＳＨの搬送方向に沿って配列されている。

＜プロセスカートリッジ４６の構成＞
各プロセスカートリッジ４６は、上部が手前側に若干傾斜した姿勢でタンデム状に配列されている。このプロセスカートリッジ４６は、下部に配置されたドラムサブユニット４７と、ドラムサブユニット４７の側部に着脱可能に連結される現像ユニット４８と、現像ユニット４８の上部に着脱可能に連結される現像剤収容器の一例としての現像剤カートリッジ４９とを備えている。

ドラムサブユニット４７は、感光体の一例としての感光体ドラム４７Ａ、保持部材の一例としてのドラムクリーナ４７Ｂおよびスコロトロン型帯電器（符号省略）を備えている。ドラムクリーナ４７Ｂは、ローラ状に形成され、感光体ドラム４７Ａに接触して配置されている。各ドラムクリーナ４７Ｂには、電圧供給装置ＶＭが接続されるとともに、この電圧供給装置ＶＭには、制御装置ＣＵが接続されている。ここで、電圧供給装置ＶＭおよび制御装置ＣＵは、「残留現像剤回収手段」の一例である。そして、このドラムクリーナ４７Ｂには、制御装置ＣＵで適宜制御される電圧供給装置ＶＭによって正または負の電圧が印加される。なお、制御装置ＣＵによる電圧の制御は、公知技術であるため、その詳細な説明は省略する。

現像ユニット４８は、現像ローラ４８Ｂおよび現像剤供給部材の一例としての供給ローラ４８Ａを備えている。また、現像剤カートリッジ４９内には、現像剤の一例としてのシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の非磁性一成分のトナー（図示省略）が収容されている。なお、現像ユニット４８と現像剤カートリッジ４９の詳細は後で詳述する。

このように構成されるプロセス部４２では、スコロトロン型帯電器によってプラスに帯電された感光体ドラム４７Ａの表面が、スキャナ部４１から出射されるレーザ光によって露光されることで、その露光部分の電位が下がって感光体ドラム４７Ａ上に画像データに基づく静電潜像が形成される。さらに、感光体ドラム４７Ａに接触する現像ローラ４８Ｂによってプラスに帯電されたトナーが感光体ドラム４７Ａ上の静電潜像に供給されることで、感光体ドラム４７Ａ上にトナー像が担持される。なお、後で詳述するように感光体ドラム４７Ａ上のトナー像は転写ローラ４３Ｄとの間で記録シートＳＨに転写されるが、良好に転写されなかったトナーが感光体ドラム４７Ａに残留トナーとして残ることがある。この場合、この感光体ドラム４７Ａ上のプラスの残留トナーは、負の電圧が印加されたドラムクリーナ４７Ｂによって回収され、その表面上で一時的に保持される。また、このように残留トナーを保持した状態のドラムクリーナ４７Ｂに所定のタイミングで正の電圧が印加されることによって、ドラムクリーナ４７Ｂから感光体ドラム４７Ａに残留トナーが移動する。

＜転写部４３の構成＞
転写部４３は、駆動ローラ４３Ａ、従動ローラ４３Ｂ、搬送ベルト４３Ｃ、転写ローラ４３Ｄおよび清掃部材の一例としてのクリーニング部４３Ｅを備えている。

搬送ベルト４３Ｃは、複数の感光体ドラム４７Ａに対向して配置される。この搬送ベルト４３Ｃは、駆動ローラ４３Ａの回転駆動により、従動ローラ４３Ｂとともに回転駆動される。そして、この搬送ベルト４３Ｃの内側には、各感光体ドラム４７Ａとの間で搬送ベルト４３Ｃを挟み込む転写ローラ４３Ｄが配置されている。転写ローラ４３Ｄには、図示しない高圧基板から転写バイアスが印加される。

クリーニング部４３Ｅは、搬送ベルト４３Ｃの下方に接触して配置される複数のローラ（符号省略）を備え、搬送ベルト４３Ｃに付着したトナーを除去し、その下方に配置されたトナー貯留部４３Ｆに除去したトナーを落下（回収）させるようになっている。

そして、このような転写部４３では、搬送ベルト４３Ｃによって搬送される記録シートＳＨが、感光体ドラム４７Ａと転写ローラ４３Ｄ間に供給されると、感光体ドラム４７Ａ上のトナー像が転写ローラ４３Ｄに引き寄せられて、トナー像が記録シートＳＨに転写される。また、前述したようにドラムクリーナ４７Ｂに正の電圧が印加されることによって、ドラムクリーナ４７Ｂ上の残留トナーが感光体ドラム４７Ａに移された場合には、この残留トナーは転写ローラ４３Ｄで引き寄せられて、搬送ベルト４３Ｃ上に転写される。その後は、搬送ベルト４３Ｃ上の残留トナーは、搬送ベルト４３Ｃによってクリーニング部４３Ｅまで搬送されて、このクリーニング部４３Ｅによって搬送ベルト４３Ｃから回収される。

＜定着部４４の構成＞
定着部４４は、加熱ローラ４４Ａおよび加圧ローラ４４Ｂを備えている。この定着部４４では、加熱ローラ４４Ａと加圧ローラ４４Ｂとの間で記録シートＳＨを挟持しつつ送り出すことで、記録シートＳＨ上のトナー像を熱定着させる。

＜排紙部５０の構成＞
排紙部５０は、複数の搬送ローラ（符号省略）を有しており、定着部４４から排出された記録シートＳＨを、上方の排紙トレイ５３へ搬送する。

＜現像器の構成＞
ここで、図２および図３は、前述したプロセスカートリッジ４６を構成する現像ユニット４８および現像剤カートリッジ４９の外観を示している。現像ユニット４８は現像室を構成するものであり、現像剤カートリッジ４９は現像剤収容室を構成するものである。そして、この現像ユニット４８と現像剤カートリッジ４９とによって本発明の一実施形態としての現像器が構成されている。

＜現像器の着脱構造＞
現像剤カートリッジ４９の長手方向の一端部、すなわち図２，３における左側（図１の矢印で示す右側）となる現像剤収容室の幅方向の一端部には、現像ユニット４８の一端部と着脱自在に連通接続するための連通筒部４９Ａが下方に向けて突設されている。これに対応して、現像ユニット４８の長手方向の一端部（現像室の幅方向の一端部）には、現像剤カートリッジ４９の連通筒部４９Ａの下端部が着脱自在に嵌め込まれる前後一対の受け片４８Ｃ，４８Ｃが形成されている。そして、現像ユニット４８の上部に現像剤カートリッジ４９が装着されることで、現像室の上方に現在剤収容室が配置されるようになっている。

＜現像器の連通構造＞
ここで、図４（ａ），（ｂ）に拡大して示すように、現像ユニット４８の一端部には、一対の受け片４８Ｃ，４８Ｃの間に開口する第２開口の一例としての連通穴４８Ｄが形成されている。そして、この連通穴４８Ｄに接続可能に対面する第２開口の一例としての連通穴４９Ｂが現像剤カートリッジ４９の連通筒部４９Ａの下で、幅方向の内側に形成されている。

連通筒部４９Ａの下端部には、図５（ａ）に拡大して示すように、連通穴４９Ｂを開閉するためのシャッタ片４９Ｃが上下方向にスライド可能に組み込まれている。このシャッタ片４９Ｃには、連通筒部４９Ａの側壁部から図示手前側に突出する係合突起４９Ｄが一体に形成されている。そして、この係合突起４９Ｄが現像ユニット４８側の一方の受け片４８Ｃの上端部に係合して上方に押動されることで、シャッタ片４９Ｃが上方にスライドして連通筒部４９Ａの連通穴４９Ｂが開かれるようになっている（図４（ａ）参照）。

また、現像剤カートリッジ４９の長手方向の一端部と反対側（図示右側）の他端部には、図４（ａ）に拡大して示すように、その下面に開口する第１開口の一例としての連通穴４９Ｅが形成されている。そして、この連通穴４９Ｅを開閉するためのシャッタ片４９Ｆが左右方向にスライド可能に現像剤カートリッジ４９の他端部に組み込まれている。

シャッタ片４９Ｆには、現像剤カートリッジ４９の他端部の下面から突出する係合突起４９Ｇと、現像剤カートリッジ４９の他端部から図示手前側に突出する操作ノブ４９Ｈとが一体に形成されている。そして、操作ノブ４９Ｈが図５に示すように図示右方向に操作されると、係合突起４９Ｇとともにシャッタ片４９Ｆが図示右方にスライドして連通穴４９Ｅが閉じられるようになっている。

一方、現像ユニット４８の長手方向の一端部と反対側（図示右側）の他端部の上面には、図４（ｂ）に拡大して示すように、現像剤カートリッジ４９側の連通穴４９Ｅに接続可能に対面する第１開口の一例としての連通穴４８Ｅと、現像剤カートリッジ４９側の係合突起４９Ｇが突入するスリット４８Ｆとが形成されている。そして、連通穴４８Ｅを開閉するためのシャッタ片４８Ｇが左右方向にスライド可能に現像ユニット４８の他端部に組み込まれている。

シャッタ片４８Ｇには、スリット４８Ｆの下方に配設されて現像剤カートリッジ４９側の係合突起４９Ｇと係合する係合凹部（図示省略）が形成されている。そして、現像剤カートリッジ４９側の操作ノブ４９Ｈが図５（ａ）に示すように図示右方向に操作されると、係合突起４９Ｇに連動してシャッタ片４８Ｇが図示右方にスライドすることで、現像ユニット４８の連通穴４８Ｅも閉じられるようになっている。

＜現像器の内部構造＞
図６に示すように、現像ユニット４８内の現像室４８Ｈと現像剤カートリッジ４９内の現像剤収容室４９Ｉとは、区画壁ＷＨによって区画されている。ここで、区画壁ＷＨは、図４（ａ）に示す現像剤カートリッジ４９の下壁と、連通筒部４９Ａの幅方向内側の壁と、図４（ｂ）に示す現像ユニット４８の上壁と、図示左側の側壁とによって構成される。そして、図６に示すように、この区画壁ＷＨの幅方向の一端部（図示左側の端部）は、現像ユニット４８側の連通穴４８Ｄと現像剤カートリッジ４９側の連通穴４９Ｂとによって連通され、その幅方向の他端部は、現像ユニット４８側の連通穴４８Ｅと現像剤カートリッジ４９側の連通穴４９Ｅとによって連通されている。ここで、各連通穴４８Ｄ，４９Ｂ，４８Ｅ，４９Ｅ周りの構造は、説明の便宜上、簡略化して図示している。

＜送出搬送手段の構成＞
現像剤カートリッジ４９の現像剤収容室４９Ｉには、送出搬送手段の一例としてのアジテータ６０が配設されている。このアジテータ６０は、回転軸６１を中心に回転駆動されることで、現像剤収容室４９Ｉの一端側から他端側へ向けてトナーを攪拌しつつ搬送するとともに、このトナーを連通穴４９Ｅおよび連通穴４８Ｅを通して現像室４８Ｈ内に送出する。

＜供給搬送手段の構成＞
また、現像ユニット４８の現像室４８Ｈには、供給搬送手段の一例としてのオーガ７０が配設されている。このオーガ７０は、区画壁ＷＨに沿って現像ローラ４８Ｂの上方に水平に配置されており、その一端部を連通穴４８Ｄに臨ませている。そして、このオーガ７０は、回転軸７１を中心に回転駆動されることで、現像室４８Ｈの他端側から一端側の連通穴４８Ｄに向けてトナーを搬送するとともに、下側の現像ローラ４８Ｂへトナーを供給する。

＜回収搬送手段の構成＞
ここで、現像ユニット４８の現像室４８Ｈ内に規定される画像形成幅（図６の符号Ｗ参照）の外側となる箇所として、現像剤カートリッジ４９の現像剤収容室４９Ｉ内の一端側となる連通筒部４９Ａ内には、回収搬送手段の一例としてのオーガ８０が配設されている。このオーガ８０は、図１に示した供給ローラ４８Ａの軸方向と直交する上下方向に沿って配置されており、その下端部を連通穴４９Ｂに臨ませている。

そして、このオーガ８０は、回転軸８１を中心に回転駆動されることで、現像室４８Ｈの一端側から現像剤収容室４９Ｉの一端側へ向けてトナーを搬送する。すなわち、オーガ８０は、前記オーガ７０により現像室４８Ｈの一端側の連通穴４８Ｄに向けて搬送されたトナーを連通穴４９Ｂから取り込んで上方の現像剤収容室４９Ｉの一端側の上部に搬送して回収する。

ここで、図７（ａ），（ｂ）に示すように、現像ユニット４８の一端側の側部には、オーガ８０を前記供給ローラ４８Ａの回転に連動して回転駆動するための機構が構成されている。すなわち、オーガ８０の回転軸８１の下端部は、連通筒部４９Ａの下端部から突出しており、その突出部分には従動かさ歯車８２が固定されている。そして、この従動かさ歯車８２に噛み合う駆動かさ歯車８３が現像ユニット４８の一端側の側部から突出する前記供給ローラ４８Ａの一端部に固定されている。

＜回転駆動伝達機構の構成＞
一方、図８（ａ）に示すように、現像ユニット４８および現像剤カートリッジ４９の他端側の側部には、前述したオーガ７０およびアジテータ６０を回転駆動するための回転駆動伝達機構９０が配設されている。この回転駆動伝達機構９０は、図１に示した現像ユニット４８内の供給ローラ４８Ａおよび現像ローラ４８Ｂの回転駆動機構を兼用している。

ここで、図８（ｂ）に示すように、入力軸９１に形成された駆動ギヤ９２には、供給ローラ４８Ａの他端部に固定された従動ギヤ９３と、現像ローラ４８Ｂの他端部に固定された従動ギヤ９４と、オーガ７０の他端部に固定された従動ギヤ９５とが噛み合わされている。そして、供給ローラ４８Ａの従動ギヤ９３には、アジテータ６０の他端部に固定された従動ギヤ９６が大小２連の減速ギヤ９７を介して噛み合わされている。

この回転駆動伝達機構９０により、供給搬送手段としてのオーガ７０が供給ローラ４８Ａおよび現像ローラ４８Ｂと共に入力軸９１と反対方向に増速して回転駆動され、送出搬送手段としてのアジテータ６０が入力軸９１と反対方向に減速して回転駆動される。そして、供給ローラ４８Ａの一端部から回収搬送手段としてのオーガ８０の下端部に回転駆動力が伝えられるようになっている。

以上のように構成された一実施形態のカラーレーザプリンタ１において、画像形成部４０のプロセス部４２を構成する各プロセスカートリッジ４６では、図６に示す入力軸９１の回転により、現像剤カートリッジ４９の現像剤収容室４９Ｉ内に収容されたトナーが現像ユニット４８の現像室４８Ｈ内を通過して再び現像剤収容室４９Ｉ内へと循環する。

すなわち、現像剤収容室４９Ｉ内の現像剤は、現像剤収容室４９Ｉ内のアジテータ６０の回転により、現像剤収容室４９Ｉ内の一端側から他端側へ搬送され、現像室４８Ｈ内のオーガ７０の回転により、現像室４８Ｈ内の他端側から一端側へ搬送された後、現像剤収容室４９Ｉ内のオーガ８０により、現像室４８Ｈ内の一端側からその上方の現像剤収容室４９Ｉ内の一端側へ確実に搬送されて循環する。

＜現像剤カートリッジの交換をユーザに促す構造＞
図２に示すように、現像剤カートリッジ４９の左右両側には、現像剤カートリッジ４９内のトナーの量を検知する検知手段の一例としての光センサ１００が設けられている。光センサ１００は、光を発する発光部１０１と、発光部１０１からの光を受光する受光部１０２とで構成されている。

また、現像剤カートリッジ４９の左右の両側壁には、互いに対向する検知窓１１０および光透過窓１２０が、現像剤カートリッジ４９の底面４９Ｊ（図６参照）よりも上方の位置に設けられている。ここで、検知窓１１０および光透過窓１２０の高さ方向の位置（底面４９Ｊからの位置）は、現像剤カートリッジ４９内に残すトナーの量に応じて、適宜設定される。なお、本実施形態では、現像剤カートリッジ４９内に残すトナーの量を、現像室４８Ｈ内のトナーの残量と同一に設定するものとする。

このように光センサ１００や検知窓１１０等が配設されることにより、発光部１０１から照射された光は、検知窓１１０を通って現像剤カートリッジ４９内に入り、現像剤カートリッジ４９の底面４９Ｊ（図６参照）と平行に進んだ後、光透過窓１２０から外部に抜けて受光部１０２で受光される。そして、受光部１０２で光が受光されると、受光したことを示す信号が、図９に示すように、制御装置ＣＵに出力される。

次に、制御装置ＣＵについて図９を参照して説明する。ここで、制御装置ＣＵは、図示せぬＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信機器などの公知のハードウェアを有している。なお、図９に示す各ブロックは、前記したハードウェアや、ＲＯＭからプログラムを読み込んだＣＰＵなどを、それぞれ機能的に示したものである。

図９に示すように、制御装置ＣＵは、判断手段Ｃ１、通知手段Ｃ２および印刷制御手段Ｃ３を主に備えている。

判断手段Ｃ１は、光センサ１００からの信号に基づいて、現像剤収容室４９Ｉ内のトナーが所定量未満となったか否かを判断する機能を有している。具体的に、この判断手段Ｃ１は、受光部１０２で光が受光されたことを示す信号を光センサ１００から受けると、所定量未満となったと判断して、そのことを示す信号を通知手段Ｃ２と印刷制御手段Ｃ３とに出力する。

通知手段Ｃ２は、判断手段Ｃ１から信号を受け取ると、ブザーや操作パネルの画面を作動させることで、ユーザに交換を通知する機能を有している。
印刷制御手段Ｃ３は、判断手段Ｃ１から信号を受け取ると、スキャナ部４１等の作動を止めて、印刷を停止させる機能を有している。

このように構成される制御装置ＣＵは、図１０に示すフローチャートに従って制御を実行する。すなわち、制御装置ＣＵは、カラーレーザプリンタ１の稼動時において常時、光センサ１００の受光部１０２で光を受光したか否かを判断することで、現像剤収容室４９Ｉ内のトナーが所定量未満となったか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において、受光していないと判断した場合（Ｎｏ）、制御装置ＣＵは、一旦このフローによる処理を終了し、再度、ステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ１において、受光したと判断した場合（Ｙｅｓ）、制御装置ＣＵは、印刷を停止するとともに（Ｓ２）、ブザー等を介してユーザに現像剤カートリッジ４９を交換することを通知する（Ｓ３）。

次に、本実施形態のカラーレーザプリンタ１内において混色が発生したときの作用について説明する。
図１に示すように、ドラムクリーナ４７Ｂが所定量の残留トナーを保持すると、制御装置ＣＵにより電圧供給装置ＶＭが制御されて、ドラムクリーナ４７Ｂに正の電圧が印加される。これにより、ドラムクリーナ４７Ｂ上の残留トナーが感光体ドラム４７Ａに移った後、感光体ドラム４７Ａから搬送ベルト４３Ｃ上に転写される。その後、搬送ベルト４３Ｃとともに移動する残留トナーは、クリーニング部４３Ｅで回収される。

このとき、最上流側（手前側）にあるプロセスカートリッジ４６から搬送ベルト４３Ｃ上に転写された残留トナーは、その下流側にある３つの感光体ドラム４７Ａを通過する際に感光体ドラム４７Ａと転写ローラ４３Ｄの間の電位差により生じる放電現象により、その電荷が徐々に高くなっていく。そして、このように残留トナーの電荷が高くなると、この残留トナーが、例えば最下流側（奥側）の感光体ドラム４７Ａ、現像ローラ４８Ｂおよび供給ローラ４８Ａを介して現像室４８Ｈ（図６参照）に入り込むことによって、混色が発生することがある。しかし、本実施形態においては、このように混色が発生した場合には、図６に示すように、現像室４８Ｈと、区画壁ＷＨを挟んで配置される現像剤収容室４９Ｉとの間でトナーが循環されることによって、異色のトナーが良好に分散される。詳しくは、現像室４８Ｈ内に混入した異色のトナーは現像室４８Ｈ内のトナーとムラなく混合されるとともに、現像剤収容室４９Ｉのトナーともムラなく混合される（以下、混合されたトナーを「混色トナー」という）。そして、このようにムラなく混合された混色トナーの濃度（混色トナーに対する異色のトナーの割合）は、現像室４８Ｈおよび現像剤収容室４９Ｉ内において略均等となる。

その後、カラーレーザプリンタ１の使用に応じて現像剤収容室４９Ｉ内のトナーが徐々に減っていき、そのトナーの上面が検知窓１１０等より下に移動すると、光センサ１００が導通して、現像剤カートリッジ４９の交換がユーザに促され、ユーザにより現像剤カートリッジ４９が交換される。これにより、現像室４８Ｈおよび現像剤収容室４９Ｉ内の混色トナーの一部（現像剤収容室４９Ｉ内の混色トナー）が、新たなトナーに入れ替わる。その後は、再び現像室４８Ｈと現像剤収容室４９Ｉとの間でトナーが循環されることにより、現像室４８Ｈ内の混色トナーが新たなトナーと良好に混ぜ合わされて、現像室４８Ｈ内の混色トナーの濃度が下がることとなる。

具体的に、数値の一例を示して説明する。ここで、現像剤カートリッジ４９内のトナーが最大量の状態から所定量未満となるまでの間において現像器内（現像室４８Ｈ内および現像剤収容室４９Ｉ内）に混入される異色のトナーの量を「０．２ｇ」とする。

まず、新品の状態の現像剤カートリッジ４９内のトナーが所定量未満となるまで印刷を実行すると、現像器内に０．２ｇの異色のトナーが混入する。現像剤カートリッジ４９を交換するときにおける現像剤収容室４９Ｉ内の混色トナーの量と、現像室４８Ｈ内の混色トナーの量とが同一であるため、異色のトナーが均等に分散されたと仮定すると、現像剤カートリッジ４９の交換時においては、現像剤収容室４９Ｉ内と現像室４８Ｈ内には、それぞれ異色のトナーが０．１ｇずつ存在する。

そして、現像剤カートリッジ４９を交換すると、新たな現像剤カートリッジ４９の現像剤収容室４９Ｉと、現像室４８Ｈとにおいて、異色のトナーは０．１ｇとなる。その後、現像剤収容室４９Ｉと現像室４８Ｈとの間でトナーが循環されて、異色のトナーが良好に分散されると、現像剤収容室４９Ｉおよび現像室４８Ｈの各部屋において異色のトナーが０．０５ｇずつ存在することとなる。そして、この現像剤収容室４９Ｉ内のトナーが所定量未満となるまでの間において、現像室４８Ｈ内にさらに０．２ｇの異色のトナーが混入して各部屋内で良好に分散されると、現像剤カートリッジ４９の交換時において、現像剤収容室４９Ｉ内と現像室４８Ｈ内には、それぞれ異色のトナーが０．１５ｇずつ存在することとなる。これを繰り返していくと、現像剤カートリッジ４９の交換時における現像室４８Ｈ内の異色のトナーの量は、０．１７５ｇ、０．１８７５ｇ、・・・というように増えていくだけで０．２ｇ未満の値に常に収まることとなる。なお、これを数式で表すと、以下のようになる。

Ｍ：交換時における現像室の異色のトナーの量、Ｘ：混入される異色のトナーの量、ｎ：現像剤カートリッジの交換回数

この数式によれば、交換時における現像室４８Ｈ内の異色のトナーの量Ｍが、混入される異色のトナーの量Ｘを超えることがないことが分かる。なお、これに対して、現像室４８Ｈと現像剤収容室４９Ｉとの間でトナーを循環できない構造の場合には、現像室４８Ｈ内の異色のトナーの量は、０．２ｇ、０．４ｇ、０．６ｇ、・・・というように急激に増えていく。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
異色のトナーが現像室４８Ｈと現像剤収容室４９Ｉとの間で循環されるとともに、現像剤カートリッジ４９が混色トナーを残した状態で交換されるので、現像室４８Ｈ内における混色トナーの濃度の急激な増加を抑えることができ、現像ユニット４８の寿命の低下を抑えることができる。

現像剤収容室４９Ｉ内のトナーが、現像室４８Ｈ内のトナーの残量と同じ量になったときに、交換するようにしたので、前述した数式で説明したように、現像室４８Ｈ内の異色のトナーの量Ｍが、混入される異色のトナーの量Ｘを超えることがない。したがって、現像室４８Ｈ内の異色のトナーの増加を、極めて低く抑えることができる。

現像剤収容室４９Ｉ内のトナーの量を光センサ１００で検知するようにしたので、構造を簡易化することができる。

両端に連通穴４９Ｂ等が形成される区画壁ＷＨ、アジテータ６０およびオーガ７０，８０によって循環機構を構成したので、プロセスカートリッジ４内の全体にわたってトナーを良好に循環させることができる。ちなみに、区画壁の一端と中央とに連通穴を形成し、これら２つの連通穴を通して循環させることもできるが、この場合、区画壁の他端側にあるトナーが滞留するので、本実施形態のような構成とするのが望ましい。

回収搬送手段は、回転軸廻りに回転駆動されて回転軸方向にトナーを搬送するオーガ８０を有する構造としているので、現像室４８Ｈの上方に現像剤収容室４９Ｉが配置される現像器においても、オーガ８０の回転によりその回転軸方向に沿って現像室４８Ｈ内の一端側から上方の現像剤収容室４９Ｉ内の一端側へトナーを確実に搬送することができる。

オーガ８０が、かさ歯車８２，８３を介して供給ローラ４８Ａの一端部に連結されているので、供給ローラ４８Ａの駆動源をオーガ８０の駆動源として兼用することができる。

本実施形態においては、オーガ８０は、現像室４８Ｈ内に規定される画像形成幅の外側に配置されている。オーガ８０の下方においては、圧力の低下によりトナーの密度が低くなる可能性があるが、オーガ８０が画像形成幅の外側に配置されているので、画像が、その圧力の低下の影響によって薄くなったりすることが防止される。

現像剤収容室４９Ｉおよび現像室４８Ｈの幅方向の他端側にアジテータ６０およびオーガ７０の回転駆動伝達機構９０が配設されているので、一端側に配設されるオーガ８０やかさ歯車８２，８３などの回転駆動伝達機構との干渉を避け、スペースを有効に利用することができる。

本実施形態では、現像剤として、非磁性一成分のトナーが用いられている。非磁性一成分のトナーを用いた現像方式においては、トナーの摺擦による劣化が特に顕著に発生する。このような場合、トナーが現像ローラ４８Ｂと供給ローラ４８Ａの間や、現像ローラ４８Ｂと層厚規制手段の間で摺擦することによってトナーの帯電を行なっているため、現像ローラ４８Ｂ上のトナーは、現像ローラ４８Ｂが１周する毎に摺擦されて劣化することになる。このため、トナーの劣化対策が課題であった。本実施形態では、非磁性一成分のトナーを用いていても、現像剤収容室４９Ｉと現像室４８Ｈ内との間でトナーが循環し、トナーの劣化が抑えられるので、良好な画像を画像形成幅の全幅にわたって形成することができる。

本実施形態においては、現像室４８Ｈが現像ユニット４８内に構成され、この現像ユニット４８に着脱自在な現像剤カートリッジ４９内に現像剤収容室４９Ｉが構成されており、現像剤カートリッジ４９内に回収搬送手段としてのオーガ８０が配置されているので、オーガ８０が現像室４８Ｈ内のトナーを引き上げるようにしてトナーを搬送する。特に、オーガ８０で現像剤収容室４９Ｉに排出する位置は、アジテータ６０の回転軸６１より上であり、現像剤収容室４９Ｉ内に貯留されているトナーよりも上から排出する。そのため、トナーを押し上げる場合に比較して、トナーに負荷を掛けず、トナーを劣化させることなく、また、スムーズに搬送することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
本発明に係る現像器は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示した回収搬送手段としてのオーガ８０は、現像ユニット４８の現像室４８Ｈ内における画像形成幅の外側に配置してもよい。また、このオーガ８０は、図１１に示すような歯付搬送ベルト８５に変更することも可能である。この場合、現像剤カートリッジ４９に駆動プーリ８６Ａと従動プーリ８６Ｂを設け、この二つのプーリ間に歯付搬送ベルト８５を巻回させる。そして、歯付搬送ベルト８５の周囲をハウジング８７で囲った構成とする。このような構成で駆動プーリ８６Ａを回転駆動させることにより、トナーを現像室４８Ｈ側から現像剤収容室４９Ｉ側に搬送することができる。

前記実施形態では、カラーレーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
前記実施形態では、ベルトとして搬送ベルト４３Ｃを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば重ね合わせたトナー像をベルト上で形成し、これを用紙に転写する中間転写体ベルトを採用してもよい。
前記実施形態では、感光体として感光体ドラム４７Ａを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体を採用してもよい。

前記実施形態では、保持部材の一例としてのローラ状のドラムクリーナ４７Ｂを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばブラシ状のものを採用してもよい。また、保持部材は前記実施形態のように複数のプロセスカートリッジ４６の全てに設けたが、本発明はこれに限定されず、少なくとも１つに設ければよい。特に、上流から３色目、４色目のプロセスカートリッジ、特に４色目（最下流）に設けるとよい。
前記実施形態では、トナーをプラスに帯電させたが、本発明はこれに限定されず、マイナスに帯電させてもよい。なお、この場合、ドラムクリーナ４７Ｂや転写ローラ４３Ｄ等に印加する電圧は、トナーの電荷に合わせて、前記実施形態とは逆に制御すればよい。

前記実施形態では、両端に連通穴４９Ｂ等が形成される区画壁ＷＨ、アジテータ６０およびオーガ７０，８０によって循環機構を構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、区画壁の両端と中央とに合計３つの穴を形成し、中央の穴を通して現像剤収容室から現像室へトナーを供給し、両端の２つの穴を通して現像室から現像剤収容室へトナーを戻すように適宜オーガを配設した循環機構などを採用してもよい。
前記実施形態では、清掃部材として、複数のローラを備えたクリーニング部４３Ｅを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば搬送ベルト４３Ｃに摺接して搬送ベルト４３Ｃ上のトナーを掻き取る弾性体ブレードなどを採用してもよい。

前記実施形態では、検知手段として光センサ１００を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像剤カートリッジ４９の内壁に揺動自在に設けられるアームと、アームの先端に固定され、現像剤カートリッジ４９内のトナーの上面に載置されるフロートと、アームの回動軸部の回転量を検知するロータリエンコーダで構成される機械式のセンサなどを採用してもよい。

前記実施形態では、交換の際に現像剤カートリッジ４９内に残すトナーの量を現像室４８Ｈ内のトナーと同じ量としたが、本発明はこれに限定されず、現像室４８Ｈ内のトナーの量よりも少なくてもよいし、多くてもよい。ただし、現像室４８Ｈ内の混色トナーの濃度を低く抑えるには、同一以上とするのがよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの全体構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像器を構成する図１に示した現像剤カートリッジおよび現像ユニットの分解斜視図である。 図２に対応した現像剤カートリッジおよび現像ユニットの分解斜視図であって、各シャッタ片が閉じた状態を示す分解斜視図である。 （ａ）は図２に示した現像剤カートリッジの要部を拡大して示す分解斜視図、（ｂ）は図２に示した現像ユニットの要部を拡大して示す分解斜視図である。 （ａ）は図３に示した現像剤カートリッジの要部を拡大して示す分解斜視図、（ｂ）は図３に示した現像ユニットの要部を拡大して示す分解斜視図である。 図２に示した現像剤カートリッジおよび現像ユニットからなる現像器の内部構造を示す縦断面図である。 （ａ）は図６に示した現像剤カートリッジおよび現像ユニットの一端側の側面図、（ｂ）はその一端側の部分拡大断面図である。 （ａ）は図２に示した現像剤カートリッジおよび現像ユニットからなる現像器の外観を示す斜視図、（ｂ）はその他端側の部分拡大斜視図である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 制御装置の動作を示すフローチャートである。 オーガを歯付搬送ベルトに変えた変形例を示す現像器の側断面図である。

符号の説明

１ カラーレーザプリンタ
４３Ｃ 搬送ベルト
４３Ｅ クリーニング部
４７Ａ 感光体ドラム
４７Ｂ ドラムクリーナ
４８ 現像ユニット
４８Ａ 供給ローラ
４８Ｂ 現像ローラ
４８Ｄ，４８Ｅ 連通穴
４８Ｈ 現像室
４９ 現像剤カートリッジ
４９Ａ 連通筒部
４９Ｂ，４９Ｅ 連通穴
４９Ｉ 現像剤収容室
４９Ｊ 底面
６０ アジテータ
７０ オーガ
８０ オーガ
９０ 回転駆動伝達機構
１００ 光センサ
１０１ 発光部
１０２ 受光部
１１０ 検知窓
１２０ 光透過窓
Ｃ１ 判断手段
Ｃ２ 通知手段
Ｃ３ 印刷制御手段
ＣＵ 制御装置
ＶＭ 電圧供給装置
ＷＨ 区画壁

Claims (7)

1. 複数の感光体と、
   前記複数の感光体のうちの少なくとも1つに接触して配置され、当該感光体上の残留現像剤を一時的に保持する保持部材と、
   前記複数の感光体に対向して配置されるベルトと、
   前記ベルトに接触して配置され、前記ベルト上の現像剤を回収する清掃部材と、
   前記保持部材で保持した前記残留現像剤を、前記感光体を介して前記ベルト上に転写させた後、前記清掃部材で回収させる残留現像剤回収手段と、
   感光体に接触して配置されて当該感光体に現像剤を供給する現像ローラ、および、当該現像ローラを収容する現像室を有する現像ユニットと、
   前記現像ユニットに着脱可能に設けられ、現像剤を収容する現像剤収容室が形成される現像剤収容器と、
   前記現像室と前記現像剤収容室との間で現像剤を循環させる循環機構と、
   前記現像剤収容室内の現像剤の量を検知する検知手段と、
   前記検知手段からの信号に基づいて、前記現像剤収容室内の現像剤が所定量未満となったか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段で現像剤が所定量未満となったと判断したことを条件として、ユーザに現像剤収容器の交換を通知する通知手段と、を備え、
   前記所定量を、前記現像室内の現像剤の残量以上に設定したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤収容器の前記現像剤収容室内を挟んで対向する側壁に、互いに対向する検知窓および光透過窓を設け、
   前記検知手段は、
   前記検知窓を通して前記現像剤収容器の底面と平行な光を出射する発光部と、
   前記光透過窓を通して前記発光部からの光を受光する受光部と、を備え、
   前記検知窓および前記光透過窓が、前記現像剤収容器の底面よりも上方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. 前記循環機構は、
   現像剤を現像剤収容室から現像室へ送り込む第１開口、および、現像剤を現像室から現像剤収容室へ送り込む第２開口を有し、かつ、前記現像ユニットおよび前記現像剤収容器の壁の一部を構成する区画壁と、
   前記現像剤収容室内に配設され、前記現像剤収容室の第２開口側から第１開口側へ現像剤を搬送するとともに前記現像室へ現像剤を送出する送出搬送手段と、
   前記現像室内に配設され、前記現像室の第１開口側から第２開口側へ現像剤を搬送するとともに前記現像ローラへ現像剤を供給する供給搬送手段と、
   前記現像剤収容室または前記現像室の第２開口側に配設され、前記現像室から前記現像剤収容室へ現像剤を搬送する回収搬送手段とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記回収搬送手段は、前記現像室内に規定される画像形成幅の外側に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記回収搬送手段は、回転軸廻りに回転駆動されて回転軸方向に現像剤を搬送するオーガを有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記オーガは、前記現像室内に収容されて回転駆動される現像剤供給部材の端部にかさ歯車を介して連結されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤収容室および前記現像室の第１開口側に、前記送出搬送手段および前記供給搬送手段の回転駆動伝達機構が配設されていることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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