JP5315652B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーホッパーへのトナーの過補給を防止する画像形成装置の技術に関する。

コピー機或いはファクシミリ機等は、原稿から読み取った画像データに基づいて記録紙に画像を形成する画像形成装置として機能する。これら従来の画像形成装置では、ユーザからの印字命令により、感光ドラムが帯電器により帯電される。記録すべき画像データに応じた光が露光器から照射されることで感光ドラム上に静電潜像が形成される。静電潜像に対して現像器からトナーが供給されることでトナー像が形成される。一方で、プリント動作の開始に伴い、給紙カセットにセットされた記録紙が、ピックアップローラにより搬送路に順次繰り込まれる。感光ドラムと転写ローラが圧接されてなる転写ニップ位置を記録紙が通過することで、感光ドラム上のトナー像が記録紙に転写される。その後、記録紙は、搬送路を更に下流側へ搬送され、定着器により加熱・加圧されることで記録紙上のトナー像が定着される。トナー像が定着された記録紙は搬送路の最下流部に設けられた排紙ローラにより排紙トレイへ排出される。

現像器は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を収容してなるケーシングを有しており、ケーシングの内部に、感光ドラムに現像剤を供給する現像ローラと、２成分現像剤を攪拌しながら現像ローラ側へ搬送する一対のアジテータとが設けられている。またケーシングの外部に、トナーカートリッジが着脱可能に取り付けられたトナーホッパーが設けられている。

現像器はケーシングの内部に設けられたトナーセンサによりトナー濃度を検知している。当該トナーセンサが検知したトナー濃度に応じてトナーホッパーからトナーが補給され、補給されたトナーとキャリアを撹拌部としてのアジテータで撹拌することで現像器内のトナー濃度を均一化している（例えば、特許文献１）。

図７は、従来の画像形成装置１００におけるトナーホッパー１１０近傍の概略図である。図７に示すように、トナーホッパー１１０にはトナーカートリッジ１２０と現像器１３０とが接続されている。トナーホッパー１１０ではアジテータ１１１により内部に貯溜されたトナーが撹拌される。トナーカートリッジ１２０は、トナーホッパー１１０内のトナー量に応じてトナーを補給する。

トナーホッパー１１０内のトナー量は、トナーセンサ１１２により検知される。トナーセンサ１１２は、トナーがセンサの検知部に接触することでトナー有りと検知する。トナーセンサがトナー有りと検知しない場合、トナーカートリッジ１２０からトナーホッパー１１０へトナーが補充される。
特開平１０−１４２９２５号公報

従来、トナーホッパー内のトナー量を検知するタイミングは、アジテータによる攪拌を開始した直後であった。しかしながら、直前のアジテータの停止時間が長い場合、トナーホッパー内のトナーは撹拌されていないため、トナーは自重でトナーホッパーの下部に沈み込んだ状態となっている。トナーがトナーセンサより下方に沈み込んでいる状態でトナー量を検知しても、トナーセンサはトナーを検知できない。このため、トナーホッパー内のトナーが消費されていないにも関わらず、トナーセンサはトナー無しと検知してしまう問題があり、トナーカートリッジに対して必要以上のトナー補給を要求して、トナーホッパーにトナーを過補給してしまう問題があった。

本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、トナーホッパー内のトナーの有無を検知するトナーセンサの検知開始のタイミングを制御することにより、トナーホッパーへのトナーの過補給を防止す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。

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、
トナーを一時的に貯溜するトナーホッパーと、
該トナーホッパー内のトナーを撹拌する撹拌部と、
前記トナーホッパー内のトナーの有無を前記撹拌部による攪拌後に検知するトナーセンサと、
前記撹拌部の駆動停止時間を積算する停止時間積算部と、
前記撹拌部の駆動時間を積算する駆動時間積算部と、
前記撹拌部の駆動停止時間を補正する停止時間補正部と、
前記トナーセンサの検知開始タイミングを変更するトナーセンサ制御部と、を具備し、
前記停止時間補正部は、前記駆動時間積算部が積算した駆動時間の長短に基づいて前記駆動停止時間を補正し、
前記撹拌部の駆動停止直前の駆動時間が所定時間以下である場合、前記停止時間補正部が前記駆動停止直前の駆動時間を前記駆動停止時間に加算することにより、前記駆動停止時間を補正し、
前記トナーセンサ制御部は、前記停止時間補正部が補正した前記駆動停止時間が長いほど、前記トナーセンサの検知開始タイミングを遅らせるものである。

ここで所定時間とは、トナーホッパーの下部に自重で沈み込んだトナーが、撹拌部で撹拌されることによりトナーホッパー内で均一となる時間をいう。

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、トナーホッパー内のトナーを撹拌する撹拌部の駆動停止時間の長短によりトナーセンサの検知開始タイミングを変更することから、直前の撹拌部の停止時間が長い場合であっても、トナーホッパー内のトナーを十分に撹拌してからトナーセンサの検知を開始することができる。これによりトナーの沈み込みによるトナーセンサへの影響が緩和し、トナーホッパーへのトナーの過補給を防止することができる。

また、トナーホッパー内のトナーを撹拌する撹拌部の駆動停止前の駆動時間の長短に基づいてアジテータの停止時間を補正する補正部を有することから、撹拌部の駆動状況に応じてトナーセンサの検知の開始を制御できる。これによりトナーホッパー内のトナーの有無を正確に判断することができる。

また、撹拌部の駆動時間が所定時間以下である場合、停止時間補正部が当該駆動時間を駆動停止時間に加算することにより、駆動停止時間を補正することから、撹拌部の駆動時間が短い場合には、トナーセンサの検知の開始タイミングを遅くすることができる。これによりトナーの沈み込みによるトナーセンサへの影響が緩和し、トナーホッパーへのトナーの過補給を防止することができる。

以下、本発明の第１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ドラム６と、感光ドラム６の表面を帯電させる帯電器７と、感光ドラム６の表面に光を照射する露光器８と、感光ドラム６の表面にトナーを供給する現像器９と、トナーを供給するトナーカートリッジ１０と、トナーカートリッジ１０から供給されるトナーを一時的に溜め、現像器９のトナー量に応じてトナーを供給するトナーホッパー１１と、感光ドラム６に圧接されて搬送路３を搬送される記録紙５０を感光ドラム６との間にニップする転写ローラ１２と、感光ドラム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対１６と、を具備する。

画像形成装置１において、ユーザから印字命令が出されることにより、感光ドラム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。一方、プリント動作の開始に伴い、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１７に送り込まれる。記録紙５０は転写ローラ１２により感光ドラム６に圧接され、転写ローラ１２に対して感光ドラム６上のトナー像とは逆極性の電圧を印加することで、トナー像が記録紙５０に転写される。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は排紙ローラ対１６により排紙トレイ１５へと排出される。

トナーホッパー１１は、現像器９と接続され、現像器９のトナー量に応じて現像器９へトナーを供給するものである。一方でトナーホッパー１１は、脱着可能なトナーカートリッジ１０が接続され、トナーカートリッジ１０から供給されるトナーを一時的に貯溜する。図２にトナーホッパー１１の概略図を示す。図２に示すように、トナーホッパー１１は、トナー供給口２０と、ホッパー２１と、アジテータ２２と、補給パイプ２３と、トナーセンサ２４と、から構成されている。

トナー供給口２０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から供給されるトナーを受け入れる。ホッパー２１は、トナー供給口２０の下部に設けられ、トナーカートリッジ１０から供給されるトナーを一時的に貯溜する。

アジテータ２２は撹拌部としてホッパー２１内に設けられ、ホッパー２１に一時的に貯溜されたトナーを撹拌する。アジテータ２２は後述する駆動部３１により駆動される。補給パイプ２３は、現像器９と接続され、ホッパー２１に一時的に溜められたトナーを現像器９へ供給する。

トナーセンサ２４は、ホッパー２１の壁面に設けられ、ホッパー２１内のトナーを検知する。トナーセンサ２４は、圧電センサであり、通常は振動しているが、トナーが検知部に接触することで振動が止まり、トナーの有無を検知する。尚、トナーセンサ２４は圧電センサに限られたものではなく、ホッパー２１内のトナーの有無が検知できるセンサであればよい。トナーセンサ２４は、トナーが検知部に接触することでトナー有りと検知する。トナーセンサ２４が一定時間トナーを検知しないと、トナーカートリッジ１０からトナーホッパー１１へトナーが補給される。

図３はトナーホッパー１１の制御機構３０における第１実施例についてのブロック図である。トナーホッパー１１は、各種動作を制御機構３０により制御されている。制御機構３０は、アジテータ２２を駆動する駆動部３１と、駆動部３１の停止時間を積算する停止時間積算部３２と、駆動部３１の駆動信号を検知する駆動信号検知部３３と、トナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更するトナーセンサ制御部３４と、トナーカートリッジ１０からのトナーの補給を制御するトナー補給制御部３５と、から構成されている。以下、トナーホッパー１１の制御における第１の実施例について説明する。

図４はトナーホッパー１１の制御における第１の実施例についてのフローチャートである。駆動部３１がアジテータ２２の駆動を停止することにより、停止時間積算部３２が駆動部３１の停止時間の積算を開始する（Ｓ１）。駆動信号検知部３３は、駆動部３１がアジテータ２２を駆動する際にアジテータ２２に対して送信する駆動信号が有るか否かを検知する（Ｓ２）。駆動信号がない場合（Ｓ２−Ｎｏ）、駆動信号検知部３３は駆動信号があるまで信号の検知を繰り返す。駆動信号が有る場合（Ｓ２−Ｙｅｓ）、駆動信号検知部３３は検知信号を停止時間積算部３２へ送信する。停止時間積算部３２は当該検知信号に基づいて駆動部３１の停止時間を判定する（Ｓ３）。トナーセンサ制御部３４は当該判定結果に基づいてトナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更する（Ｓ４）。トナーセンサ２４の検知開始タイミングは駆動部３１の停止時間の長さに応じて制御される。詳しくは、駆動部３１の停止時間が所定時間以上の場合、トナーセンサ２４の検知開始時間は、ホッパー２１の下部に沈み込んだトナーがアジテータ２２に撹拌されることより均一となる時間に設定される。一方、駆動部３１の停止時間が所定時間に満たない場合、トナーセンサ２４の検知開始時間は、アジテータ２２の回転直後に設定される。ここで所定時間とは、ホッパー２１内で均一であるトナーが自重によりホッパー２１の下部に沈み込む時間をいう。

トナーセンサ制御部３４がトナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更することにより、停止時間積算部３２は積算している駆動部３１の停止時間をリセットする（Ｓ５）。アジテータ２２は駆動部３１より送信された駆動信号に基づいて撹拌を開始する（Ｓ６）。アジテータ２２の撹拌が開始されると、トナーセンサ制御部３４は、変更した検知開始タイミングに基づいてトナーセンサ２４の検知を開始するか否かを判断する（Ｓ７）。検知開始タイミングに達した場合（Ｓ７−Ｙｅｓ）、トナーセンサ制御部３４は、トナーセンサ２４に対して検知開始信号を送信する。トナーセンサ２４は当該検知開始信号を受信することによりホッパー２１内のトナーの検知を開始する（Ｓ８）。

トナーセンサ２４がホッパー２１内のトナーを検知しない場合、トナー補給制御部３５はトナーカートリッジ１０からトナーを補給するようにトナーカートリッジ１０を制御する（Ｓ９）。トナー補給制御部３５は、ホッパー２１へのトナーの補給が完了したか否かを判断する（Ｓ１０）。トナー補給制御部３５がトナーの補給が完了したと判断した場合（Ｓ１０−Ｙｅｓ）、駆動部３１はアジテータ２２の駆動を停止する。

以上説明したトナーホッパー１１の制御における第１の実施例に係る画像形成装置１によれば、トナーホッパー１１内のトナーを撹拌するアジテータ２２の駆動停止時間の長短によりトナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更することから、トナーホッパー１１内のトナーの撹拌状態に応じてトナーセンサ２４の検知を開始できる。これによりトナーの沈み込みによる影響を緩和し、トナーホッパー１１内のトナーの有無を正確に判断することができる。つまりは、アジテータ２２の停止時間が長時間の場合であっても、ホッパー２１内のトナーを十分に撹拌してからトナーセンサ２４の検知を開始することができるため、トナーが自重で沈み込むことによりトナーセンサ２４がトナー無しと検知することがなく、トナーホッパー１１へのトナーの過補給を防止できる。

次に、トナーホッパー１１の制御における第２の実施例について説明する。図５はトナーホッパー１１の制御機構３０における第２実施例についてのブロック図である。第２の実施例における制御機構３０は、アジテータ２２を駆動する駆動部３１と、駆動部３１の停止時間を積算する停止時間積算部３２と、駆動部３１の駆動信号を検知する駆動信号検知部３３と、トナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更するトナーセンサ制御部３４と、トナーカートリッジ１０からのトナーの補給を制御するトナー補給制御部３５と、駆動部３１の駆動時間を積算する駆動時間積算部３６と、駆動時間積算部３６が積算した駆動時間に基づいて駆動部３１の停止時間を補正する停止時間補正部３７と、から構成されている。

図６はトナーホッパー１１の制御における第２の実施例についてのフローチャートである。駆動部３１がアジテータ２２の駆動を停止することにより、停止時間積算部３２が駆動部３１の停止時間の積算を開始する（Ｓ２０）。停止時間積算部３２が停止時間の積算を開始することにより、駆動信号検知部３３は、駆動部３１がアジテータ２２を駆動する際に送信する駆動信号が有るか否かを検知する（Ｓ２１）。駆動信号が無い場合（Ｓ２１−Ｎｏ）、駆動信号検知部３３は駆動信号があるまで信号の検知を繰り返す。駆動信号が有る場合（Ｓ２１−Ｙｅｓ）、駆動信号検知部３３は検知信号を停止時間補正部３７へ送信する。停止時間補正部３７は当該検知信号により、駆動停止前の駆動部３１の駆動時間が所定時間以下であるか否かを判断する（Ｓ２２）。ここで所定時間とは、ホッパー２１の下部に自重で沈み込んだトナーが、アジテータ２２で撹拌されることによりホッパー２１内で均一となる時間をいう。駆動時間が所定時間以下の場合（Ｓ２２−Ｙｅｓ）、停止時間補正部３７は、停止時間積算部３２が算出する駆動部３１の停止時間の補正を行う。詳しくは、停止時間補正部３７が、駆動停止前の駆動部３１の駆動時間を停止時間と擬制して駆動部３１の実際の停止時間に加算して駆動部３１の停止時間の補正を行う。駆動停止前の駆動部３１の駆動時間を停止時間と擬制するのは、駆動停止前の駆動時間が所定時間より短い場合には、ホッパー２１内のトナーが均一に撹拌されておらず、トナーセンサ２４の検知が十分に行えないからである。停止時間補正部３７が駆動部３１の停止時間の補正を行うと、停止時間積算部３２は停止時間補正部３７が補正した停止時間に基づいて駆動部３１の停止時間を判定する（Ｓ２４）。駆動時間が所定時間以下でない場合（Ｓ２２−Ｎｏ）、停止時間補正部３７は駆動部３１の停止時間の補正を行わず、停止時間積算部３２は駆動部３１の停止時間を判定する（Ｓ２４）。

トナーセンサ制御部３４は当該判定結果に基づいてトナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更する（Ｓ２５）。トナーセンサ２４の検知開始タイミングの制御は第１の実施例と同様である。トナーセンサ制御部３４がトナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更することにより、停止時間積算部３２は積算している駆動部３１の停止時間をリセットする（Ｓ２６）。アジテータ２２は駆動部３１より送信される駆動信号に基づいて撹拌を開始する（Ｓ２７）。アジテータ２２の撹拌が開始されると、駆動時間積算部３６は駆動部３１の駆動時間の積算を開始する（Ｓ２８）。駆動時間積算部３６が駆動時間の積算を開始することにより、トナーセンサ制御部３４は、変更した検知開始タイミングに基づいてトナーセンサ２４の検知を開始するか否かを判断する（Ｓ２９）。検知開始タイミングに達した場合（Ｓ２９−Ｙｅｓ）、トナーセンサ制御部３４は、トナーセンサ２４に対して検知開始信号を送信する。トナーセンサ２４は当該検知開始信号を受信することによりホッパー２１内のトナーの検知を開始する（Ｓ３０）。

トナーセンサ２４がホッパー２１内のトナーを検知しない場合、トナー補給制御部３５はトナーカートリッジ１０からトナーを補給するようにトナーカートリッジ１０を制御する（Ｓ３１）。トナー補給制御部３５は、ホッパー２１へのトナーの補給が完了したか否かを判断する（Ｓ３２）。トナー補給制御部３５がトナーの補給が完了したと判断した場合（Ｓ３２−Ｙｅｓ）、駆動部３１はアジテータ２２の駆動を停止する。

以上説明したトナーホッパー１１の制御における第２の実施例に係る画像形成装置１によれば、トナーホッパー１１内のトナーを撹拌するアジテータ２２の駆動停止前の駆動時間の長短に基づいてアジテータ２２の停止時間を補正する補正手段を有することから、トナーホッパー１１内のトナーの撹拌状況に応じてトナーセンサ２４の検知の開始を制御できる。これによりトナーの沈み込みによるトナーセンサの影響が緩和し、トナーホッパー１１内のトナーの有無を正確に判断することができる。つまりは、アジテータ２２の駆動時間が短時間の場合、当該駆動時間を停止時間と擬制してトナーセンサ２４の検知開始タイミングを変更することから、トナーホッパー１１内が十分に撹拌された状態でトナーセンサ２４の検知ができるためトナーホッパー１１へのトナーの過補給を防止できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１の概略図。 トナーホッパー１１の概略図。 トナーホッパー１１の制御機構３０における第１実施例についてのブロック図。 トナーホッパー１１の制御における第１の実施例についてのフローチャート。 トナーホッパー１１の制御機構３０における第２実施例についてのブロック図。 トナーホッパー１１の制御における第２の実施例についてのフローチャート。 従来の画像形成装置１００におけるトナーホッパー１１０近傍の概略図。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１ トナーホッパー
２２ アジテータ（撹拌部）
２４ トナーセンサ
３２ 停止時間積算部
３３ 駆動信号検知部
３４ トナーセンサ制御部

Claims (1)

1. トナーを一時的に貯溜するトナーホッパーと、
   該トナーホッパー内のトナーを撹拌する撹拌部と、
   前記トナーホッパー内のトナーの有無を前記撹拌部による攪拌後に検知するトナーセンサと、
   前記撹拌部の駆動停止時間を積算する停止時間積算部と、
   前記撹拌部の駆動時間を積算する駆動時間積算部と、
   前記撹拌部の駆動停止時間を補正する停止時間補正部と、
   前記トナーセンサの検知開始タイミングを変更するトナーセンサ制御部と、を具備し、
   前記停止時間補正部は、前記駆動時間積算部が積算した駆動時間の長短に基づいて前記駆動停止時間を補正し、
   前記撹拌部の駆動停止直前の駆動時間が所定時間以下である場合、前記停止時間補正部が前記駆動停止直前の駆動時間を前記駆動停止時間に加算することにより、前記駆動停止時間を補正し、
   前記トナーセンサ制御部は、前記停止時間補正部が補正した前記駆動停止時間が長いほど、前記トナーセンサの検知開始タイミングを遅らせることを特徴とする画像形成装置。

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