JP6576041B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーが収容された収容容器が装着される画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像を、現像器内の現像剤（以下、「トナー」という。）を用いて現像することによってトナー画像を形成する。現像器内に蓄積できるトナーの量は限りがあるので、画像形成装置本体に着脱可能な収容容器から現像器へ適宜トナーを補給するトナー収容容器を備えた画像形成装置が知られている。

トナー収容容器を備えた画像形成装置には、画像形成装置側から入力された回転駆動力を往復駆動力に変換する駆動力変換機構が設けられている。画像形成装置側から入力された回転駆動力によってトナー収容容器の一部を回転させるとともに、回転駆動力を変換することによって得られた往復駆動力によって他の一部である容積可変部分を往復動させる。トナー収容容器の回転部分は、回転によってトナーを搬送する搬送部として機能し、容積可変部分は、往復動によって容積を可変してトナーを現像器に向けて排出する容積可変型のポンプ部として機能する。

画像形成装置側から入力された回転駆動力によって搬送部を回転させ、回転駆動力を往復駆動力に変換して容積可変型のポンプ部を往復動させる駆動力変換機構を備えた画像形成装置を開示するものとして、例えば、特許文献１が挙げられる。

特許文献１において、トナー収容容器におけるトナー補給量は、往復動するポンプ部のポンピング動作（吸気動作、排気動作）の回数によって決まるので、ポンピング動作を検知することによって、トナー補給量を制御することができる。この場合、駆動源である画像形成装置から伝達される回転力の回転速度が変わるとトナー収容容器の内圧変化によってトナー排出特性が変わるために、駆動源の回転速度はある所定速度に制御する必要がある。

すなわち、トナー収容容器の回転速度を所定速度に制御することによって、補給するトナー量を一定にすることができ、現像器内にトナーを定量補給するための計量スクリューや、計量スクリューにトナーを供給するためのバッファー部分が不要になる。これによって、低コスト化されたトナー補給機構を実現することができる。

また、現像器内にトナーを補給するにあたっては、トナー収容容器が画像形成装置本体に装着されたか否かの検知を行い、トナー収容容器が正確に装着されたことを画像形成装置側で確認した後、トナー補給動作を開始する必要がある。そこで、例えば、トナー収容容器に回転検知フラグを設け、この回転検知フラグをセンサによって検出することによってトナー収容容器の回転停止位置の検知と、トナー収容容器が画像形成装置本体に装着されたか否かの検知を兼ねる検知機構が提案されている。

特開２０１０−２５６８９３号公報

トナー収容容器の停止位置検知と装着検知を兼ねる検知機構を備えた画像形成装置では、例えば、トナーを補給した際にフラグ検知位置でトナー収容容器の回転を停止させるが、トナー収容容器の抜き差しや交換によってフラグ位置がずれる場合がある。フラグ位置がずれた場合、トナー収容容器の回転停止状態でフラグが検知されていないと、トナー収容容器が装着されているか否かの判断つかないので、あらためてトナー収容容器を回転させてフラグを検出する必要がある。

しかしながら、トナー収容容器が装着されている状態で、上述のトナー収容容器検出動作が繰り返されると、トナー収容容器が回転することによってトナー収容容器内のトナーが現像器に補給されてしまう。この場合、トナー収容容器と現像器の間にバッファー部分が無い構成では、現像器のトナー供給口にトナーが堆積して溢れ、画像形成装置本体内を汚してしまう可能性がある。また、現像器内のトナー濃度が無用に上昇することによって、次回の画像形成時に適切な濃度の画像を形成することができなくなる虞もある。

本発明は、装着を確認するために回転させたトナー収容容器から現像器に補給される余剰のトナーに起因する弊害をなくす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。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、感光体と、前記感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体上の前記静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記現像手段のトナーを撹拌するスクリュと、前記スクリュを回転する駆動手段と、補給用のトナーを収容する収容容器が装着される装着部と、前記装着部に装着された収容容器を回転させる回転手段と、前記装着部に装着された収容容器の回転方向に設けられた被検出部位を検出する検出手段と、前記装着部に装着された収容容器から前記現像手段へ前記補給用のトナーを補給するため、前記検出手段の検出結果に基づいて前記回転手段を制御する補給手段と、前記装着部に収容容器を装着するために開閉される扉と、前記扉が開状態から閉状態へ変化した際に、前記検出手段により前記被検出部位が検出されていなければ、前記回転手段を駆動しながら前記装着部に収容容器が装着されているか否かを判定する判定処理を実施する判定手段と、を有し、前記駆動手段は、前記判定処理が実施される際に前記スクリュを所定時間回転して前記判定処理において前記現像手段に補給される前記補給用トナーを前記現像手段の内部まで搬送することを特徴とする。

本発明によれば、トナー収容容器が装着されていることを確認した後、所定時間だけ現像器の駆動部を回転させてトナー入口部分のトナーを現像器の内部までスクリュー搬送する。これによって、装着を確認するために回転させたトナー収容容器から現像器に補給される余剰のトナーが溢れる等の弊害をなくすことができる。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図１の画像形成装置におけるボトル装着部の要部概略図であって、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は一部を切欠した斜視図である。 図２のボトル装着部に装着されるトナーボトルの要部概略図であって、図３（Ａ）はトナーボトルのポンプ部が最大限伸張された状態を示す図、図３（Ｂ）はトナーボトルのポンプ部が最大限収縮された状態を示す図である。 図１の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 図１の画像形成装置を用いたトナーボトル装着確認処理の手順を示すフローチャートである。 図１の画像形成装置の斜視図であって、ボトル装着部の扉を示す図である。 図３のトナーボトルに対向する回転検知センサの要部概略図であり、図７（Ａ）は、回転検知センサが被検出部の凸状部を検出している状態を示す図、図７（Ｂ）は、回転検知センサが被検出部の平坦部を検出している状態を示す図である。 トナーボトルのトナー補給動作を説明するためのタイミングチャートである。 扉開閉検知ＳＷの出力信号と回転検知センサの出力信号の出力タイミングを示す図である。 現像剤として二成分現像剤を用いた場合のトナー濃度センサの出力波形を示す図であり、図１０（Ａ）は、現像器内のトナー量が変化しない場合を示す図、図１０（Ｂ）は、現像器内のトナー量が変化する場合を示す図である。 トナー吐き出し帯の長さと、当該トナー吐き出し帯の長さを決定するための条件を対比させた図である。

以下、実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。

図１において、画像形成装置２００は、電子写真方式を採用したカラー画像形成装置であり、例えば、４色に対応する画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｂｋが略水平方向に沿って並設された中間転写タンデム方式の画像形成装置である。画像形成部１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｂｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び、ブラック（Ｂｋ）に対応する画像形成部である。ただし、色数は４色に限定されるものではなく、また各画像形成部の並び順もこの限りではない。

画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋは、それぞれ感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、一次転写ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備えている。一次転写ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとの当接部が、それぞれ一次転写部１５ａ〜１５ｄとなる。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、感光体として機能する。現像器５ａ〜５ｄには、それぞれ現像器内（現像手段内）のトナーの濃度を検知する濃度検知手段としてのトナー濃度センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄが設けられている。また、画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋは、それぞれ感光体クリーナ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを備えている。

現像器５ａ〜５ｄには、予め非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤が収容されている。従って、トナー濃度センサ２５ａ〜２５ｄとして、例えば、二成分現像剤におけるトナーとキャリアの比によって出力が変化する透磁率センサが使用される。

画像形成部の上部には、中間転写体としての中間転写ベルト７が配置されている。中間転写ベルト７は、無端状のベルトからなり、図１中、矢印Ａ方向に回転駆動される。中間転写ベルト７は、駆動ローラを兼ねる二次転写内ローラ８、テンションローラ９、二次転写上流ローラ１０、及び、二次転写下流ローラ１１によって回動自在に張架されている。二次転写内ローラ８に対向するように二次転写外ローラ１３が配置されており、二次転写内ローラ８と二次転写外ローラ１３とのニップ部が二次転写部２４となる。また、テンションローラ９と対向するように、転写クリーナ装置１２が配置されており、転写クリーナ装置１２は、ブレード１２ａを中間転写ベルト７の表面に当接することによって中間転写ベルト７の表面を清掃する。

中間転写ベルト７の上方には、画像形成部の現像器５ａ〜５ｄにそれぞれトナーを補給するトナー収容容器としてのトナーボトル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが配置されている。

画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋの下方には、記録材収納庫１６が設けられており、記録材収納庫１６には記録材としての用紙Ｓが収納されている。画像形成装置２００には、記録材収納庫１６から二次転写部２４、及びその下流側に配置された定着装置１９、並びに排紙ローラ２２を経て排紙トレイ２３まで用紙Ｓを搬送する搬送パスＲが設けられている。搬送パスＲには、例えば、摩擦分離方式を採用した給紙ローラ１７、レジストレーションローラ（レジストローラ）１８が配置されている。定着装置１９には、図示省略した熱源となるヒータが設けられている。

このような構成の画像形成装置２００において、各構成部は、操作部２０１によって操作される。すなわち、画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋでは感光ドラム１ａ〜１ｄが回転を開始した後、帯電装置２ａ〜２ｄが、それぞれ対応する感光ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電する。次いで、露光装置３ａ〜３ｄが画像信号に基づいたレーザ光を回折手段を適宜経由して感光ドラム１ａ〜１ｄに照射することによって、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像を形成する。感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された静電潜像に対し、対応する現像器５ａ〜５ｄが、それぞれトナーを供給してトナー画像として顕在化する。各感光ドラム１ａ〜１ｄに形成されたトナー画像は、対応する一次転写部１５ａ〜１５ｄにおいて、所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられて上流側のトナー画像上に順次重畳するようにして中間転写ベルト７上に転写されてカラー画像を形成する。感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト７に転写されずに残ったトナーは感光体クリーナ６ａ〜６ｄによって除去される。現像器５ａ〜５ｄ内のトナー量はトナー濃度センサ２５ａ〜２５ｄによって検知され、トナー量が低下した場合は、それぞれ対応するトナーボトル２０ａ〜２０ｄからトナーが補給される。また、トナー濃度センサ２５ａ〜２５ｄの出力により磁性キャリアに対するトナーの比率が高いと判断された場合は、画像形成処理を一旦停止する。そして、必要に応じて、各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に所定長さの帯状のトナー画像を形成することで、現像器５ａ〜５ｄ内の余分なトナーを吐き出すトナー吐き出し処理を行う。具体的なトナー補給方法、及び、トナー吐き出し処理については後述する。

中間転写ベルト７上に形成されたカラー画像が二次転写部２４に搬送にされるタイミングに合わせて用紙Ｓが二次転写部２４に供給される。すなわち、給紙ローラ１７によって送り出された用紙Ｓは、搬送パスＲを通ってレジストローラ１８に向けて搬送された後、レジストローラ１８において斜行補正や搬送タイミングの調整が行われた後、二次転写部２４まで搬送される。二次転写部２４まで搬送された用紙Ｓに対し、二次転写内ローラ８又は二次転写外ローラ１３を介して二次転写バイアスが与えられ、中間転写ベルト７上のカラー画像が用紙Ｓに転写される。中間転写ベルト７から用紙Ｓに転写されずに中間転写ベルト７に残存した転写残トナーは、クリーニング手段としての転写クリーナ装置１２のブレード１２ａによって掻き取られる。

カラー画像が転写された用紙Ｓは、定着装置１９に搬入され、定着装置１９の対向する２つのローラで形成される定着ニップ部を通過する間に所定の圧力と熱量が与えられ、用紙Ｓ上のカラー画像が用紙Ｓに溶融、固着して定着する。カラー画像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラ２２を経て排紙トレイ２３上に排出される。用紙Ｓの両面に画像を形成する場合には、用紙Ｓを図示省略した反転搬送パスに搬送して用紙Ｓを反転させた後、裏面側に次の画像が転写される。

次に、図１の画像形成装置２００における現像剤補給機構（以下、「トナー補給機構」という。）について説明する。トナー補給機構は、現像器５ａ〜５ｄにそれぞれ現像剤としてのトナーを補給するものである。トナー補給機構は、画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋにそれぞれ対応するように４つ設けられているが、すべて同様の構成である。従って、以下、画像形成部１００Ｙに対応するトナー補給機構を例に、その構造、動作等について詳細に説明する。なお、以下、画像形成部１００Ｙの構成部材であることを示す添え字「ａ」を省略する場合がある。

トナー補給機構は、画像形成装置２００に設けられたボトル装着部、該ボトル装着部に装着されたトナーボトルに回転駆動源の駆動力を伝達する駆動ギヤを備えている。

図２は、図１の画像形成装置２００におけるボトル装着部の要部概略図であって、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は一部を切欠した斜視図である。

図２において、ボトル装着部は、略円筒状のトナーボトルが嵌合する半円筒状の凹部及びトナーボトルの一部が嵌合する略円形の貫通孔が形成された装着部本体３０と、該装着部本体３０の貫通孔部分に設けられた駆動ギヤ５９とから主として構成されている。駆動ギヤ５９は、トナーボトルが矢印Ｂに沿って装着された際、トナーボトルの従動ギヤと歯合してトナーボトルに駆動力を伝達する。装着部本体３０の半円筒状の凹部には、その長さ方向に沿って、トナーボトルの後述する往復動部材の矩形部分と嵌合して該往復動部材の回転を規制する段差状の回転規制部３１が設けられている。

図３は、図２のボトル装着部に装着されるトナーボトルの要部概略図であって、図３（Ａ）はトナーボトルのポンプ部が最大限伸張された状態を示す図、図３（Ｂ）はトナーボトルのポンプ部が最大限収縮された状態を示す図である。

図３（Ａ）及び（Ｂ）において、トナーボトル２０は、トナーを収容するトナー収容部４１と、該トナー収容部４１のトナー排出側に設けられた駆動力入力部４４と、該駆動力入力部４４と一体に回転する胴部４５とを備えている。駆動力入力部４４には、その周方向に沿って従動ギヤ４３が設けられている。胴部４５は、小径部４５ａ及び大径部４５ｂとからなり、小径部４５ａは、後述するトナー排出部及びポンプ部をカバーする外形部としての往復動部材５２に覆われている。従動ギヤ４３は、トナーボトル２０を駆動するトナーボトル駆動モータ６０の駆動力が伝達される駆動ギヤ５９と歯合する。駆動ギヤ５９及び従動ギヤ４３を介してトナーボトル駆動モータ６０から駆動力入力部４４に対してトナーボトル２０を回転させるための駆動力が入力される。

トナー収容部４１の内壁面には螺旋状に突出する搬送部４２が設けられており、トナー収容部４１が回転すると、搬送部４２によって、トナー収容部４１内のトナーが撹拌され、トナーの排出口４８に向けて搬送される。胴部４５の大径部４５ｂには、その周方向に沿って、凸状部５５ａと、平坦部５５ｂとからなる被検出部５５が設けられており、被検出部５５に対向するように回転検知センサ２０３が配置されている。被検出部５５の凸状部５５ａは、回転検知フラグ２０４を介して回転検知センサ２０３によって検知される。回転検知センサ２０３は、トナーボトル２０の回転状態に応じて所定の信号を出力する出力手段として機能する。

また、胴部４５の小径部４５ａには、周方向に沿って一周に亘って所定の周期で湾曲するカム溝４６が設けられている。胴部４５に対してトナー収容部４１の反対側には、トナー収容部４１と連通する空間部としてのトナー排出部４７及び該トナー排出部４７に連設されたポンプ部５０が設けられている。トナー排出部４７にはトナーの排出口４８が設けられている。排出口４８の直径は、例えば、約２［ｍｍ］である。トナーボトル２０が回転することによって、トナー収容部４１内のトナーは、搬送部４２によってトナー排出部４７まで搬送され、該トナー排出部４７に一時的に滞留し、その後、排出口４８を経て図示省略した現像器に向けて排出される。

トナー排出部４７及びポンプ部５０は、略円筒状を呈しており、トナー排出部４７、ポンプ部５０、及び、胴部４５の一部が往復動部材５２に覆われている。ポンプ部５０は、山折り部と谷折り部が交互に複数形成された蛇腹状のポンプであり、例えば、樹脂製である。ポンプ部５０の先端部は往復動部材５２に連結されており、往復動部材５２の胴部４５側端部には、周方向に沿って等間隔に、例えば２つの係合突起５２ａが形成されており、この係合突起５２ａはカム溝４６に係合している。

往復動部材５２と、該往復動部材５２の係合突起５２ａが係合するカム溝４６とで、トナーボトル２０に入力される回転駆動力の一部を直線駆動力に変換する駆動力変換機構を構成している。すなわち、トナーボトル駆動モータ６０からトナーボトル２０に入力される回転駆動力によってトナー収容部４１と共に胴部４５が回転する。胴部４５が回転することによって、カム溝４６に係合する往復動部材５２の係合突起５２ａが図３中、矢印Ｘ方向に往復する直線運動を繰り返す。係合突起５２ａと共に、往復動部材５２が往復動することによって、その先端部に連結されたポンプ部５０の端部も矢印Ｘ方向に往復動し、これによって、ポンプ部５０が伸張（図３（Ａ））及び収縮（図３（Ｂ））を繰り返す。

ポンプ部５０はトナーの排出口４８を介して吸気動作と排気動作を交互に行う吸排気機構として機能する。また、ポンプ部５０による吸排気によって、排出口４８から流入してトナーボトル２０の内部に向かう気流と、トナーボトル２０の内部から排出口４８を経てトナーボトル２０の外部に向かう気流が交互に形成されるので、ポンプ部５０は気流発生機構でもある。

トナーボトル２０が１回転する間に、往復動部材５２は矢印Ｘ方向に沿って、例えば２往復し、ポンプ部５０は伸張及び収縮を、例えば２回繰り返す。これによって、図示省略した現像器に向かってトナーが間欠的に補給される。トナーボトル２０から、現像器に補給されるトナー量はポンプ部５０の収縮及び伸張動作の回数によって決まり、回転検知センサ２０３によって、ポンプ部５０の収縮及び伸張動作の回数が検出される。

トナー排出部４７は、摺動部を介して胴部４５と連結されており、且つ、図示省略した回転規制部材で回転が規制されている。従って、トナー排出部４７及びポンプ部５０は、往復動部材５２と同様、胴部４５が回転しても回転しない構造となっている。

次に、画像形成装置２００の制御構成について説明する。

図４は、図１の画像形成装置２００の制御構成を示すブロック図である。画像形成装置２００は、制御基板３００を備えている。

図４において、制御基板３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３を備えている。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２、及び、ＲＡＭ３０３と接続されている。また、ＣＰＵ３０１は、操作部２０１、トナーボトル駆動モータ６０、現像器駆動モータ６０５、トナー濃度センサ２５、扉開閉検知スイッチ（ＳＷ）６０６、回転検知センサ２０３と接続されている。

ＣＰＵ３０１は、画像形成装置２００のシステム制御を行う。ＲＯＭ３０２は、後述するフローチャート等、ＣＰＵ３０１が制御するプログラムコードや画像形成に関する制御データテーブル等を格納する。ＲＡＭ３０３は、プログラムを実行するためのスタック領域や制御変数、可変制御テーブル等を格納する。

操作部２０１は、ユーザからの画像形成モードの選択やプリント指示、後述するトナーボトル無し表示のような画像形成装置の状態表示を行う。ＣＰＵ３０１は、操作部２０１から操作指示を受け取ると、選択されたモード設定をＲＡＭ３０３に格納し、図示省略した各種負荷を動作させて画像形成動作を行う。

トナーボトル駆動モータ６０は、トナーボトル２０を回転駆動させるための駆動源であり、ＣＰＵ３０１によって駆動される。ＣＰＵ３０１がトナーボトル駆動モータ６０を駆動するとトナーボトル２０は回転駆動し、１ストロークの補給動作（ポンプ部の１ポンピング）によって所定量のトナーを排出する。

現像器駆動モータ６０５は、現像器５内の駆動部である撹拌スクリュー及び現像スリーブ（共に、図示省略）を駆動するための駆動源である。トナー濃度センサ２５は、現像器５内部のトナー濃度を検出するセンサである。トナー濃度センサ２５は、コイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率を検知しており、透磁率が高くなれば、現像器５内のトナーが少ないと判断し、透磁率が低くなれば現像器５内のトナーが多いと判断する。トナー濃度センサ２５の出力信号はＣＰＵ３０１に入力され、入力された信号に対してＡＤ変換を行うことによって、ＣＰＵ３０１は、現像器５内部のトナー濃度を取得し、トナー補給を行うか否かの判定やトナーボトル２０内のトナーの有無の判定を行う。

扉開閉検知ＳＷ６０６は、トナーボトル２０を挿抜する際に開閉が必要な扉の開閉状態を検知するセンサである。

回転検知センサ２０３は、トナーボトル２０の回転を検知する。回転検知センサ２０３の出力は、トナーボトル２０が画像形成装置２００に装着された状態で回転駆動することによって回転検知フラグ２０４の状態に応じて変化する構成になっている。従って、ＣＰＵ３０１は、回転検知センサ２０３の出力信号を監視することによってトナーボトルが回転していること、及び、トナーボトルの回転によって補給されるトナー量を検知することができる。回転検知センサ２０３の詳細な動作については、後ほど詳細に説明する。

このような構成の画像形成装置２００において、画像形成装置本体に設けられたトナーボトル駆動モータ６０からボトル装着部に装着されたトナーボトル２０の駆動力入力部４４（図３）に回転駆動力が入力される。回転駆動力が入力されたトナーボトル２０のトナー収容部４１は、所定方向、例えば、時計方向に回転する。トナー収容部４１の回転に伴って、その内壁面に設けられた螺旋状の搬送部４２によって該トナー収容部４１に収容されたトナーが搬送され、トナー排出部４７に流入する。一方、駆動力入力部４４に入力された回転駆動力が、駆動力変換機構によって往復駆動力に変換され、該往復駆動力によってポンプ部５０が伸張及び圧縮を繰り返す。ポンプ部５０の伸張及び圧縮は、トナー収容部４１の回転動作に同期して所定の周期で繰り返され、圧縮時に、トナー排出部４７内のトナーが排出口４８を介して排出され、現像器５に補給される。

ところで、本実施の形態においては、トナーボトル２０の回転位相を検出する回転検知センサ２０３を用いて、画像形成装置２００からトナーボトル２０が抜き取られたこと及び装着されたこと検出する。このため、トナーボトル２０の交換が必要な場合、トナーボトル２０を、回転検知センサ２０３がトナーボトル２０の検出部５５の凸状部５５ａを検出して出力“Ｈｉ”を出力する状態で停止させる必要がある。以下、回転検知センサ２０３が出力“Ｈｉ”を出力する状態をホームポジション（以下、「ＨＰ］という。）という。

次に、図１の画像形成装置を用いたトナーボトル装着確認処理について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図５は、図１の画像形成装置を用いたトナーボトル装着確認処理の手順を示すフローチャートである。このトナーボトル装着確認処理は、画像形成装置２００の制御基板３００に設けられたＣＰＵ３０１が、ＲＯＭ３０２に格納されたトナーボトル装着確認処理プログラムに従って実行する。

図５において、トナーボトル装着確認処理は、画像形成装置２００の電源が投入された時、または、ボトル装着部の扉が開けられた時に実行される。

トナーボトル装着確認処理が開始されると、ＣＰＵ３０１は、まず、扉開閉検知ＳＷ６０６を監視してトナーボトル装着部の扉が閉められたか否かを検知し、扉が閉められるまで待機する（ステップＳ６０１）。

図６は、図１の画像形成装置の斜視図であって、ボトル装着部の扉を示す図である。図６において、画像形成装置２００には、ボトル装着部を開閉するための開閉扉６００及び開閉扉６００の開閉状態を検知する扉開閉検知ＳＷ６０６が設けられている。扉開閉検知ＳＷ６０６は、開閉扉６００が閉じられた際、該開閉扉６００に設けられた突起部６００ａによって押圧されて開閉扉６００が閉じられたことを検知する。なお、開閉扉６００は、ボトル装着部のみを開閉する扉であっても、画像形成装置２００の一側面の全体を開閉するように構成された扉であってもよい。

図５に戻り、ステップＳ６０１の判定の結果、ボトル装着部の開閉扉６００が閉じられている場合（ステップＳ６０１で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ３０１は回転検知センサ２０３の出力によってトナーボトル２０が装着されているか否か判定する（ステップＳ６０２）。

図７は、図３のトナーボトル２０に対向する回転検知センサの要部概略図であり、図７（Ａ）は、回転検知センサが被検出部の凸状部５５ａを検出している状態を示す図である。また、図７（Ｂ）は、回転検知センサが被検出部の平坦部５５ｂを検出している状態を示す図である。

図７（Ａ）及び（Ｂ）において、トナーボトル２０の胴部４５の小径部４５ｂに設けられた被検出部５５に対向するようにトナーボトル２０の回転位相を検出するための回転位相検出部が配置されている。回転位相検出部は、回転検知フラグ２０４及び回転検知センサ２０３から主として構成されている。回転検知フラグ２０４は、トナーボトル２０の胴部４５が回転することによって該胴部４５と共に回転する凸状部５５ａと接触することによって、回転軸２０５を中心として図７（Ａ）中、矢印Ｒ１方向に揺動する。一方、回転検知フラグ２０４は、平坦部５５ｂと接触することによって、図７（Ｂ）中、矢印Ｒ２方向に揺動する。

回転検知センサ２０３は、発光部と受光部とを有する光センサであり、発光部と受光部との間に遮光物、例えば、回転検知フラグ２０４が存在すると（図７（Ａ）の状態）、受光部の受光光量が閾値以下となる。この場合、回転検知センサ２０３は、所定の信号として出力“Ｈｉ”を出力する。一方、発光部と受光部との間に遮光物、例えば、回転検知フラグ２０４が存在しないと（図７（Ｂ）の状態）、受光部の受光光量が閾値以上となる。この場合、回転検知センサ２０３は、所定の信号以外の信号として出力“Ｌｏｗ”を出力する。

すなわち、回転検知センサ２０３の出力は、トナーボトル２０の回転に伴って回転検知フラグ２０４の端部を検出しない“Ｌｏｗ”から端部を検出する“Ｈｉ”に変化し、“Ｈｉ”から“Ｌｏｗ”に変化する。

被検出部５５の平坦部５５ｂは、ポンプ部５０が収縮するタイミング、すなわち、トナーボトル２０がトナーを排出するタイミングに同期して設けられており、平坦部５５ｂの終端部がトナーの排出動作の終了時と同期するように構成されている。従って、回転検知センサ２０３の検出信号が、出力“Ｌｏｗ”から出力“Ｈｉ”に変化する変化点は、トナーの排出動作の終了時点に同期している。以下、回転検知センサ２０３の出力が“Ｌｏｗ”から“Ｈｉ”に変化する変化点を、立ち上がりエッジといい、“Ｈｉ”から“Ｌｏｗ”に変化する変化点を立下りエッジともいう。

なお、本実施の形態では、ポンプ部５０の１ストロークあたり、センサ出力の立ち上がりエッジ、立下りエッジが各々１つのみ存在しており、トナーボトル２０の１回転当たりポンプ部５０は２ストローク伸縮する。従って、センサ出力の立ち上がりエッジ、及び、立下りエッジは、トナーボトル２０の１回転当たり２回あることになる。このようにすれば回転検知センサ２０３に、トナーボトル２０が装着されていることを示すホームポジション検知センサとしての機能を付加させることができる。

すなわち、回転検知センサ２０３の出力が“Ｈ”（ホームポジション）を検出していれば、トナーボトル２０が装着されていると判断できる。

回転検知センサ２０３によって立ち上がりエッジが検出される回数をカウントすることによって、トナーボトル２０から現像器５に補給されるトナーの量を求めることができる。すなわち、ＣＰＵ３０１は、現像器５に補給すべきトナーの量に応じた回数分、立ち上がりエッジを検出したら、トナーボトル２０の回転を停止する。なお、ＣＰＵ３０１は、例えば、画像情報（ビデオカウント値）、又は、現像器に設けられたトナー濃度センサ２５の検出情報に基づいて現像器５に補給すべきトナー量を算出する。

図８は、トナーボトルのトナー補給動作を説明するためのタイミングチャートである。図８において、時刻ｔ０で、トナーボトル駆動モータ６０の駆動が開始されると、トナーボトル２０が回転し、時刻ｔ１で、回転検知センサ２０３の出力がフラグ有りの“Ｈｉ”からフラグなしの“Ｌｏｗ”に変化する。そして、その後、時刻ｔ２で、“Ｌｏｗ”から“Ｈｉ”に変化する。このとき、トナーボトル２０のポンプ部５０は、時刻ｔ０からｔ１の間に吸気動作を行い、時刻ｔ１からｔ２の間に、現像器５に向けてトナーを排出する排気動作を行う。そして、トナー排出動作が完了するタイミングＴ１の後の時刻ｔ２で、回転検知センサ２０３の出力が“Ｌｏｗ”から“Ｈｉ”に変化する。このように、回転検知センサ２０３の出力が、出力“Ｌｏｗ”から出力“Ｈｉ”に変化する立ち上がりエッジを示す情報は、トナーの排出動作の終了時点に同期している。

従って、この立ち上がりエッジをカウントすることによって、トナー補給時又はトナーボトルをホームポジションで停止させるためのボトル回転時にトナーボトル２０から排出され、現像器５に補給されるトナー補給量を定量することができる。

図９は、扉開閉検知ＳＷの出力信号と回転検知センサの出力信号の出力タイミングを示す図である。以下、図９を用いて、画像形成装置２００のボトル装着部にトナーボトル２０が装着されているか否かを判定する判定操作について説明する。

図９において、トナー補給動作を実行していない場合は、トナーボトル２０は、該トナーボトル２０の装着の有無を検知するために、回転検知センサ２０３がフラグ有（出力“Ｈｉ”）を出力するホームポジション（ＨＰ）で停止されている。また、トナーボトル２０がＨＰで停止している場合は、通常、図９（Ａ）のように、開閉扉６００が閉じられ、扉開閉検知ＳＷ６０６は閉を出力している。この状態から、扉開閉検知ＳＷ６０６が開閉扉６００の開を検知し、次いで、回転検知センサ２０３がフラグなし（の出力“Ｌｏｗ”）を出力し、さらに、フラグ有り（の“Ｈｉ”）を出力する。その後、扉開閉検知ＳＷ６０６が開閉扉６００の閉を検出した場合、トナーボトル２０が、一旦、抜き取られた後、装着されたと判断できる。

一方、図９（Ｂ）のように、開閉扉６００が閉から開に変化した状態で、回転検知センサ２０３の出力がフラグ有（“Ｈｉ”）からフラグ無（“Ｌｏｗ”）に変化し、その後、開閉扉６００が開から閉に変化する。この場合、トナーボトル２０が抜き取られたことまでは検知できる。しかしながら、再度装着されたか否かを検知できないまま、開閉扉６００が閉められている。このとき、想定されるのは、トナーボトル２０が装着されないまま開閉扉６００が閉められたか、トナーボトル２０のフラグ位置がＨＰからずれた状態で装着されたことである。

そこで、本実施の形態においては、図９（Ｂ）の矢印で示したタイミングＴ２のポイントで、トナーボトルが装着されているか否かを確認するためのリカバリーモード（後述する図５のステップＳ６０３、Ｓ６０４、Ｓ６１４参照）に移行する。具体的には、トナーボトル駆動モータ６０を駆動させることでトナーボトル２０の回転動作を行い、回転検知センサ２０３で所定時間内に回転検知フラグ２０４を検知しなければ、トナーボトル２０が装着されていないと判断する。一方、所定時間内に回転検知フラグ２０４を検知（“Ｈ”を出力）すればトナーボトル２０が装着されていると判断する。

すなわち、リカバリーモードとは、回転検知センサ２０３により回転検知フラグ２０４が検出されるまでトナーボトル駆動モータ６０によってトナーボトル２０を回転させるモードである。リカバリーモードは、ユーザによってトナーボトル２０が交換されたにも関わらず、回転検知フラグ２０４が回転検知センサ２０３によって検出されない場合に実行される。また、リカバリーモードは、トナーボトル２０が回転を停止した際に、トナーボトル２０の回転検知フラグ２０４が回転検知センサ２０３によって検出できなかった場合に実行される構成としてもよい。

このように回転検知センサ２０３がフラグ有（出力“Ｈｉ”）を出力するＨＰでトナーボトル２０を停止させ、その後、フラグ無（出力“Ｌｏｗ”）で抜き取りを検知し、次いでフラグ有（出力“Ｈｉ”）が検知されることで、トナーボトルの装着を検知できる。

ところで、リカバリーモードの実行によってもトナーボトル２０が回転するので、トナーボトル２０から現像器５に向けてトナーが補給されてしまう。このトナー補給は意図しないものである。従って、リカバリーモードが実行された場合は、当該リカバリーモードの実行によってトナーボトル２０から現像器５に補給された余剰トナーに起因する弊害を防止する必要がある。

図５に戻り、ステップＳ６０２の判定の結果、トナーボトル２０が装着されている場合（ステップＳ６０２で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ３０１は、本トナーボトル装着確認処理を終了し、例えば、操作部２０１からのプリント指示を待つ。

一方、ステップＳ６０２の判定の結果、トナーボトル２０が装着されていない場合（ステップＳ６０２で「ＮＯ」）、ＣＰＵ３０１は、トナーボトル駆動モータ６０を駆動させてトナーボトル２０を回転させてリカバリーモードに入る（ステップＳ６０３）。すなわち、ＣＰＵ３０１は、トナーボトル駆動モータ６０を駆動させた後、回転検知センサ２０３の出力を監視してトナーボトル２０が装着されているか否か判定する（ステップＳ６０４）。このとき、回転検知センサ２０３の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に変化すればトナーボトル２０が装着されていると判定される。ステップＳ６０４の判定の結果、トナーボトル２０が装着されている場合（ステップＳ６０４で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ３０１は、トナーボトル駆動モータ６０の回転を停止させる（ステップＳ６０５）。

次いで、ＣＰＵ３０１は、リカバリー動作を実施した回数を記録するためにＲＡＭ３０３が有するカウンター（Ｃｎｔ）をインクリメントする（ステップＳ６０６）。カウンター（Ｃｎｔ）をインクリメントした後、ＣＰＵ３０１は、リカバリー動作に伴って意図せず補給されたトナーが現像器５のトナー供給口に堆積しないよう、現像器駆動モータ６０５を駆動する（ステップＳ６０７）。

次いで、ＣＰＵ３０１は、現像器駆動モータ６０５を駆動させてから所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ６０８）、所定時間経過した後、現像器駆動モータ６０５を停止する（ステップＳ６０９）。所定時間とは、所定速度でトナーボトル２０を回転させたときに回転検知センサ２０３の出力が少なくとも１回変化する時間、すなわち、ポンプ部５０の１ポンピング動作にかかる時間、またはそれ以上の時間をいう。現像器駆動モータ６０５を所定時間駆動させることによって、現像器５内の撹拌スクリューが駆動してトナーボトル２０から現像器５に供給されたトナーが、現像器５のトナー供給口を経て現像器５の内部まで搬送される。

次いで、ＣＰＵ３０１は、トナー濃度センサ２５の出力によって現像器５内のトナー濃度が所定値を超えたかを判定する（ステップＳ６１０）。

図１０は、現像剤として二成分現像剤を用いた場合のトナー濃度センサの出力波形を示す図であり、図１０（Ａ）は、現像器内のトナー量が変化しない場合を示す図、図１０（Ｂ）は、現像器内のトナー量が変化する場合を示す図である。

図１０において、トナー濃度センサ２５の出力波形は、現像器内の撹拌スクリューの周期によって変化するが、トナー補給がなく、現像器５内のトナー量に変化がない場合、出力の平均値Ｖａｖｅ１は一定で、振幅ΔＶ１も一定である。一方、現像器５内にトナーが補給された時は出力波形が変化し、出力の平均値はＶａｖｅ１からＶａｖｅ２へ変化する。なお、二成分現像剤が使用された場合、出力平均値の変化に基づいて、現像器内のトナーとキャリアとの比を観察することができる。

ステップＳ６１０の判定の結果、現像器５内のトナー濃度が所定値を超えた場合（ステップＳ６１０で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ３０１は、トナー吐き出し帯の長さを決定する（ステップＳ６１１）。トナー吐き出し帯の長さを決定した後、ＣＰＵ３０１は、トナー吐き出し帯を形成することによってトナー吐き出し動作を実行する（ステップＳ６１２）。

トナー吐き出し帯とは、現像器５内のトナー濃度が所定値を超えた場合、感光ドラム１及び中間転写ベルト７上に形成される帯状のベタ画像であり、トナーを意図的に消費させることによって現像器５内のトナー濃度を所定値以下に維持するためのものである。トナー吐き出し帯は、露光装置３からの露光によって感光ドラム１上に潜像が形成され、この潜像を現像器５が現像することによって形成される。感光ドラム１に形成されたトナー吐き出し帯は、中間転写ベルト７に転写され、その後、転写クリーナ装置１２のブレード１２ａによって掻き取られる。トナー吐き出し帯の幅は、感光ドラムの回転軸方向に沿った主走査方向の全幅であり、感光ドラムの回転軸方向に直交する副走査方向の長さは、トナー吐き出し量に応じて適宜に決定される。なお、トナー吐き出し帯を、感光ドラム１に対応して設けられたクリーニング装置で掻き取る構成としてもよい。

図１１は、トナー吐き出し帯の長さと、当該トナー吐き出し帯の長さを決定するための条件を対比させた図である。

図１１の（Ａ）において、トナー吐き出し帯の長さは、トナーボトル２０がボトル装着部に装着されているか否かを判定した判定回数（リカバリー動作回数）、すなわち意図せずに現像器５にトナー補給された回数に応じて決定される。例えば、リカバリー動作が１回の場合、トナー吐き出し帯の長さは、３ｍｍである。また、リカバリー動作が２回の場合、トナー吐き出し帯の長さは、例えば、５ｍｍである。また、リカバリー動作が３回以上の場合、トナー吐き出し帯の長さは、例えば、１０ｍｍである。

また、トナー吐き出し帯の長さは、現像器５内のトナー濃度の所定値（Ｄ）に対するトナー濃度センサ２５の検出結果Ｔと所定値Ｄとの差分（ΔＴ）との比（ΔＴ／Ｄ比）に応じて、決定することもできる。図１１（Ｂ）において、ΔＴ／Ｄ比が３％以下の場合、トナー吐き出し帯の長さは、例えば、５ｍｍである。また、ΔＴ／Ｄ比が３％よりも大きく５％以下の場合、トナー吐き出し帯の長さは、例えば、１０ｍｍである。

図５に戻り、トナー吐き出し動作を実行した後（ステップＳ６１２）、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ６０６でインクリメントしたカウンター（Ｃｎｔ）をクリアし（ステップＳ６１３）、その後、本処理を終了する。

一方、ステップＳ６１０の判定の結果、トナー濃度センサ２５の検出結果が所定値（Ｄ）を超えていない場合（ステップＳ６１０で「ＮＯ」）、ＣＰＵ３０１は、トナー吐き出し動作を実行することなく本処理を終了する。

また、ステップＳ６０４の判定の結果、トナーボトル２０が装着されていない場合（ステップＳ６０４で「ＮＯ」）、ＣＰＵ３０１は、トナーボトル駆動モータ６０を駆動させてから所定時間が経過しているか否か判定する。そして、ＣＰＵ３０１は、所定時間が経過するまで待機する（ステップＳ６１４）。ステップＳ６１４の判定の結果、所定時間が経過した場合（ステップＳ６１４で「ＹＥＳ」）、トナーボトル２０が装着されていないと判断できる。従って、ＣＰＵ３０１は、トナーボトル駆動モータ６０を停止し（ステップＳ６１５）、操作部２０１（図１）にトナーボトル２０が装着されていないことを表示し（ステップＳ６１６）、本処理を終了する。

図５の処理によれば、トナーボトル装着部の扉６００が閉じられ、かつ、トナーボトル２０の装着を確認できない場合（ステップＳ６０２で「ＮＯ」）、リカバリー動作を実行し、トナーボトル２０が装着されているか否か判定する（ステップＳ６０４）。そして、トナーボトル２０がボトル装着部に装着されていることを検知した場合（ステップＳ６０４で「ＹＥＳ」）、現像器５を所定時間駆動させる（ステップＳ６０７）。これによって、リカバリー動作によってトナーボトル２０から排出されるトナーを現像器５の内部まで搬送し、現像器５のトナー供給口にトナーが堆積すること、またはトナー供給口周辺でトナーが散乱することを防止できる。

また、図５の処理によれば、現像器５内のトナー濃度が所定値を超えた場合に、トナー吐き出し帯を形成してトナー吐き出し動作を実施する（ステップＳ６１２）。これによって、現像器５内のトナー濃度が安定し、次回、画像を形成する際の画像濃度を安定させることができる。

本実施の形態において、トナーボトル２０から現像器５にトナーを供給する際のトナー供給機構をポンプ部５０を適用したポンピング機構として説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、トナーを現像器５に定量的に供給できる機構であればよく、例えば、トナーボトル２０に搭載された計量スクリューなどによって実現することもできる。

また、本実施の形態において、トナーボトルの回転検知手段は回転検知フラグ２０４の動きを検知するものに限定されるものではい。例えば、トナーボトル２０の外周部に所定のマークを形成しておき、反射型の光学センサ等で当該マークを検出するように構成しても同様の制御を実現することができる。

また、本実施の形態において、駆動力変換機構としてカム機構を適用した場合について説明したが、駆動力変換機構は、これに限定されるものではなく、同様の作用が得られるものであれば、その構成は特に制限されない。

また、本実施の形態において、現像器５内に、予め非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤が収容された場合について説明したが、現像剤として磁性トナー又は非磁性トナーのみからなる一成分現像剤を適用することもできる。この場合、トナー濃度センサ２５ａ〜２５ｄとして、トナーの量によって出力が変化するものが適用される。

５ａ〜５ｄ 現像器
２０ａ〜２０ｄ トナーボトル
２５ａ〜２５ｄ トナー濃度センサ
４１ トナー収容部
４４ 駆動力入力部
４５ 胴部
４７ トナー排出部
５０ ポンプ部
５５ 被検出部
５５ａ 凸状部
５５ｂ 平坦部
６０ トナーボトル駆動モータ
１００Ｙ〜１００Ｂｋ 画像形成部
２００ 画像形成装置
２０３ 回転検知センサ
２０４ 回転検知フラグ
３０１ ＣＰＵ

Claims (4)

1. 感光体と、
   前記感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記感光体上の前記静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、
   前記現像手段のトナーを撹拌するスクリュと、
   前記スクリュを回転する駆動手段と、
   補給用のトナーを収容する収容容器が装着される装着部と、
   前記装着部に装着された収容容器を回転させる回転手段と、
   前記装着部に装着された収容容器の回転方向に設けられた被検出部位を検出する検出手段と、
   前記装着部に装着された収容容器から前記現像手段へ前記補給用のトナーを補給するため、前記検出手段の検出結果に基づいて前記回転手段を制御する補給手段と、
   前記装着部に収容容器を装着するために開閉される扉と、
   前記扉が開状態から閉状態へ変化した際に、前記検出手段により前記被検出部位が検出されていなければ、前記回転手段を駆動しながら前記装着部に収容容器が装着されているか否かを判定する判定処理を実施する判定手段と、を有し、
   前記駆動手段は、前記判定処理が実施される際に前記スクリュを所定時間回転して前記判定処理において前記現像手段に補給される前記補給用トナーを前記現像手段の内部まで搬送することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段は、前記扉が前記開状態から前記閉状態へ変化した際に、前記検出手段により前記被検出部位が検出されていれば、前記装着部に収容容器が装着されていると判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判定手段は、前記判定処理において前記回転手段が所定時間駆動されても前記検出手段により前記被検出部位が検出されなければ、前記装着部に収容容器が装着されていないと判定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記装着部に装着される収容容器は、前記回転手段から入力される回転駆動力をポンプ部の往復駆動力へ変換する変換機構を有し、前記往復駆動力によって容積を可変して前記補給用のトナーを前記現像手段へ排出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images