JP4617800B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーカートリッジの交換によるトナー補給機構を備えた画像形成装置に関し、特に印刷ジョブを実行したまま、トナーカートリッジの交換作業が可能なLｏａｄ Ｗｈｉｌｅ Ｒｕｎ機能を備えた画像形成装置に関する。

近年、印刷ジョブを実行したまま、トナーカートリッジの交換作業が可能な画像形成装置が提案されている。この装置では、トナーカートリッジと現像器の中間に、リザーブタンクと呼ばれるトナー中間貯蔵部を設けることで、トナーカートリッジが外された後も、リザーブタンクに貯蔵されたトナーを用いて印刷出力を続行することができる。

しかしながら従来では、トナーカートリッジから補給されたトナーを貯蔵する機械本体側に設けられた補給貯蔵部に、トナーの有無を検知する検知手段を有し、前記検知手段の検知結果に基きトナーカートリッジの残量状態を予測し、画像形成装置を制御していた。このため、本来のトナーカートリッジの残量状態を記憶する手段がトナーカートリッジには無く、トナー残量の少ない使用途中のトナーカートリッジやカートリッジ内でトナーが凝集したカートリッジ等を用いると、トナーカートリッジのＥｍｐｔｙの誤検知又は画像濃度の低下等の問題があった。また、Lｏａｄ Ｗｈｉｌｅ Ｒｕｎ等を考慮した制御を行っていなかったので新たにロジックを立て直してLｏａｄ Ｗｈｉｌｅ Ｒｕｎにも対応した動作制御が必須であった。

特許文献１では、現像剤の残量検知を機械本体側の検知手段の検知情報、送出手段の作動時間の情報、画像の画素量情報の何れかに基いて行っている。

特許文献２では、印刷情報による現像剤消費量を算出し、現像剤収容部材の現像剤残量を記憶する手段が記憶している現像剤残量と比較し比較情報に基づいて印刷情報の出力を制御している。

特許文献３では、電源やドアスイッチが投入された時の日付と時間を格納して前回に投入された情報と比較し、放置時間に応じて現像器の駆動時間を可変させている。

特許文献４では、残量検知手段の出力と対応するテーブルで残量予測を行っている。

また特許文献５では、感光体ドラムと現像装置とを一体的に保持したプロセスカートリッジにおいて、現像剤残量の検知手段の検知結果と使用状態に応じた履歴情報を組み合わせ更に潜像担持体等の使用状態に応じて警告を報知する。

特開２０００−７５６２７号公報 特開平１０−５５１０４号公報 特開２００２−２０７３５６号公報 特開２００２−９１１５２号公報 特開平９−１０６２２７号公報

上述した従来技術では、いずれもトナーカートリッジ自体の状態と、機械本体側の現像剤補給部のトナー残量状態を個別に管理していない。このため、機械本体側の現像剤補給部が概ね空状態のときには、トナーカートリッジの残量が十分な状態であってもトナーカートリッジの状態をエンプティと誤検知したり、現像剤補給部のトナーを使い切ってしまい画像の形成動作を中断してしまうという問題が生じる。また所望のＴＣ（トナーとキャリアの混合比）が確保できず、濃度低下、ＢＣＯ（Beads Carry Over：キャリアこぼれ）といった画質トラブルや、ユーザインターフェースへの表示に不備が発生する懸念がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、トナーカートリッジの空誤検知を防止し、現像剤補給部の信頼性を高め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。

かかる目的を達成するために請求項１記載の画像形成装置は、現像装置から供給されるトナーにより画像を現像し、用紙に画像を形成する画像形成部と、トナーカートリッジのトナーの残量状態を記憶する第１記憶手段を備え、装置本体に対し着脱可能に装着される前記トナーカートリッジと、前記トナーカートリッジから供給されるトナーを貯蔵し、前記現像装置にトナーを補給する現像剤収容補給装置と、前記現像剤収容補給装置のトナーの残量状態を記憶する第２記憶手段と、前記現像剤収容補給装置に設けられ、トナーの有無を検知するトナーセンサと、前記第１記憶手段と前記第２記憶手段とに記憶されたトナーの残量状態、およびトナーセンサの検知結果に応じて、前記画像形成部の動作を制御する制御手段とを有し、記制御手段は、前記トナーセンサが連続してトナー無しを検知した連続時間または連続回数に応じて、前記トナーカートリッジのトナー残量状態と前記現像剤収容補給装置の残量状態とを通常状態、ニアエンプティ状態、エンプティ状態の順に変化させ、前記トナーカートリッジのトナー残量状態が前記ニアエンプティ状態、且つ、前記現像剤収容補給装置のトナー残量状態が前記通常状態または前記ニアエンプティ状態である場合には、ニアエンプティの表示を行い、前記トナーカートリッジのトナー残量状態が前記ニアエンプティ状態、且つ、前記現像剤収容補給装置のトナー残量状態が前記エンプティ状態である場合、および、前記トナーカートリッジの状態が前記エンプティ状態の場合には、前記画像形成部の動作の停止制御を行い、前記トナーカートリッジのトナー残量状態が前記通常状態、且つ、前記現像剤収容補給装置のトナー残量状態が前記エンプティ状態または前記ニアエンプティ状態である場合には、前記連続時間または連続回数を減算することを特徴としている。
本発明によれば、トナー補給装置としてのトナーカートリッジと、現像剤収容補給装置との両方のトナー残量状態に基づいて制御を行っているため、トナー残量の誤検知を防止し、トナー補給不足による画質ディフェクトの発生を防止することができる。

上記画像形成装置において、前記現像剤収容補給装置を駆動して、前記現像剤収容補給装置のトナーを前記現像装置に供給させる第１駆動手段と、前記トナーカートリッジを駆動して、前記トナーカートリッジのトナーを前記現像剤収容補給装置に供給させる第２駆動手段とを有し、前記制御手段は、前記トナーセンサが所定の回数または所定の時間、前記現像剤収容補給装置のトナー状態をトナー無しと検知した場合に、前記第２駆動手段により前記トナーカートリッジを駆動させて、前記トナーカートリッジのトナーを前記現像剤収容補給装置に供給するとよい。
本発明によれば、トナー検出手段が所定の回数または所定の時間、現像剤収容補給装置のトナー状態をトナー無しと検知した場合に、トナーカートリッジのトナーを現像剤収容補給装置に供給することで、現像剤収容補給装置のトナーが空になる前にトナーカートリッジのトナーを現像剤収容補給装置に供給することができる。

上記画像形成装置において、前記第１記憶手段及び前記第２記憶手段は、読み込み及び書き込みが可能な不揮発性メモリであり、前記第１記憶手段は、前記制御手段と無線通信可能な無線通信手段を備えるとよい。

本発明は、トナーカートリッジの空誤検知を防止し、現像剤補給部の信頼性を高めることができる。

添付図面を参照しながら本発明の画像形成装置について説明する。

図１に電子写真方式の画像形成装置の構成を示す。図１に示す矢印方向に回転する感光体ドラム（像担持体）２の周囲に、感光体ドラム２を所定電位に帯電するコロナ帯電器３、感光体ドラム２上に静電潜像を書き込むレーザ走査装置（ＲＯＳ：Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）などの画像書込装置（本例では同装置からのレーザ光のみを示す）、コロナ帯電器３の放電動作により生成した放電生成物をコロナ帯電器３の長手方向にわたって均一に吸引除去する吸引ダクト４、感光体ドラム２上に形成された静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置５、転写ベルト９、転写ローラ１０等の転写手段から感光体ドラム２に注入された電荷を除電する除電帯電装置６、感光体ドラム２表面の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置７、感光体ドラム２表面の静電残像を除電する除電ランプ８、転写材を搬送する転写ベルト９と現像装置５により現像された現像像を転写材に転写する転写ローラ１０とからなる転写手段等を備えている。

画像形成装置の作像プロセスについて説明する。先ず、コロナ帯電器３にて感光体ドラム２を帯電した後、画像書込装置からのレーザ光にて感光体ドラム２上に静電潜像を書き込む。その後、現像装置５にて静電潜像をトナー像として可視像化し、所定のタイミングで転写部位へと移動させる。一方、転写材は、転写ベルト９にて所定のタイミングで転写部位へと搬送され、転写ローラ１０と、帯電された転写ベルト９によって転写バイアスを印加されることで、感光体ドラム２上のトナー像が転写材に転写される。なお、転写ベルト９及び転写ローラ１０とからなる転写手段は、コロナ帯電器３による帯電とは逆極性となるように転写電界をかける。

図２に、感光体ドラム２の周辺部と、現像装置５にトナーを供給するトナー供給機構の部分拡大図を示す。図２に示すようにトナー供給機構は、トナーカートリッジ１２を収納するカートリッジ収納部１１と、トナーカートリッジ１２から供給されるトナーを一時的に蓄えるリザーブタンク１７とを有している。トナーカートリッジ１２とリザーブタンク１７とは補給路１５を介して接続されており、トナーカートリッジ１２に設けられたトナー補給機構１４を回転させると、トナーカートリッジ１２内のトナーを補給路１５に送り出し、リザーブタンク１７内にトナーを補給する。トナー補給機構１４には、図３に示すカートリッジモータ２１が接続されており、このモータが回転することによってトナー補給機構１４も回転し、補給路１５にトナーを送り出す。またリザーブタンク１７と現像装置５とは、補給路１９を介して接続されており、リザーブタンク１７に設けられたトナー補給機構１６を回転させると、リザーブタンク１７内のトナーを現像装置５に補給する。トナー補給機構１６には、図３に示すディスペンスモータ２２が接続されており、このモータを回転させることによってトナー補給機構１６も回転し、補給路１９にトナーを送り出す。

またトナーカートリッジ１２の残量検知はリザーブタンク１７に設けられたトナーセンサ１８によりトナーカートリッジのトナー残量検知を行っており、トナー残量はトナーカートリッジ１２に搭載されたクラム（Ｃｒｕｍ）３１と呼ばれる不揮発性メモリに記録される。クラム３１は無線通信機能を兼ね備えており、記録したトナー残量を画像形成装置１側の制御装置２０で受信する。リザーブタンク１７もトナー残量を検出するトナーセンサ１８でトナー残量検知を行っており、トナーセンサ１８によって検出されたリザーブタンク１７のトナー残量は、画像形成装置１側のリザーブタンク状態記憶部３２で記憶される。リザーブタンク状態記憶部３２は不揮発性の記憶装置である。

カートリッジモータ２１は、制御装置２０に接続されており、その制御装置２０からの制御信号によって回転を制御する。例えば、トナーセンサ１８は定期的にリザーブタンク１７内のトナー有無検知を行い、トナーセンサ１８からの信号は常に制御装置２０に出力される。制御装置２０は、トナーセンサ１８からの信号がトナー無しを連続して出力された時にリザーブタンク１７内のトナーが少なくなっていると判断し、制御装置２０からカートリッジモータ２１に対して回転するように指示する信号が送信される。カートリッジモータ２１は、その信号に応じて回転することでトナー補給機構１４を回転させて、リザーブタンク１７に対してトナーを供給する。

トナーセンサ１８が規定回数分、リザーブタンク１７のトナー無しを検知した時に、制御装置２０からカートリッジモータ２１に駆動指示が入り規定時間だけカートリッジモータ２１を駆動する。トナーセンサ１８はディスペンスモータ２２が駆動中のみトナーの有無検知を行い、ディスペンスモータ２２の駆動は印刷画像のドット数をカウントし一定のカウント値に達した時点で、ディスペンスモータ２２に駆動指示が入るようになっている。更にディスペンスモータ２２の駆動時間は、現像装置５に取り付けてある現像剤のトナーとキャリアの混合比を検出する混合比検出センサ３３の検出結果を基に、駆動時間にフィードバックをかけた時間分駆動される。

トナーカートリッジ１２を収納するカートリッジ収納部１１には、図４に示すカートリッジドア２３が設けられている。このカートリッジドア２３を開くとトナーカートリッジ１２が取り出せる機構となっている。カートリッジ収納部１１内には、図４に示すようにカートリッジドア２３の開閉を検知するための開閉検知センサ２４が設けられている。カートリッジドア２３側には、カートリッジドア２３の開閉を検知するための開閉検知用突起部２６が設けられており、開閉検知センサ２４は、この開閉検知用突起部２６を検出することでカートリッジドア２３が閉まったことを検出する。開閉検知センサ２４は制御装置２０と接続されており、カートリッジドア２３が閉じられているか、若しくは開かれていることを示す信号を制御装置２０に送信する。

カートリッジモータ２１及びトナー補給機構１４が回転して、トナーカートリッジ１２からトナーを補給している時に、カートリッジ収納部１１のカートリッジドア２３を開くと、開閉検知センサ２４がカートリッジドア２３が開いたことを検知し、制御装置２０にその旨を示す信号を出力する。制御装置２０は、カートリッジモータ２１に対して回転を止めるための制御信号を送信し、カートリッジモータ２１はその制御信号に応じて回転を停止する。従って、印刷動作中であっても、カートリッジドア２３を開けてトナーカートリッジ１２の交換作業を安全に行うことができる。

次に、制御装置２０による制御について説明する。制御装置２０は、クラム３１に記録されたトナーカートリッジ１２の状態と、リザーブタンク状態記憶部３２に記録されたリザーブタンク１７の状態から、現像剤補給装置３０の制御、及び表示部２５への表示とを行う。

まず、図５を参照しながらトナーセンサ１８を用いたトナーカートリッジ１２の状態判定について説明する。なお、トナーセンサ１８を用いたリザーブタンク１７の状態判定については、トナーカートリッジの状態判定と同様であるので説明を省略する。新品トナーカートリッジ１２もしくは十分に残量の残っているトナーカートリッジ１２の状態を通常状態（第０状態）とし、ディスペンスモータ２２が駆動中は１００ｍｓ毎にトナーセンサ１８によりトナーカートリッジ１２の状態を検知する。

トナーセンサ１８が第１閾値（２０回）以上連続でトナーなしを検知すると、ロートナー状態（第１状態）と判断しロートナー状態に移行する。更にトナーセンサ１８がロートナー状態（第１状態）で、続けてトナー無しを検知した時にはトナー無しを検知した回数分だけカウントアップを行い、逆にトナーセンサ１８がトナーありを検知した回数分だけカウントダウンを行い、更にトナーありを第２閾値（１０回）以上連続して検知した時にはロートナー状態を通常状態（第０状態）に戻す。

エンプティ状態以外の時にトナー有りを検知した時間分だけカウント値の減算を行う。またロートナー状態（第１状態）でトナー無しを第３閾値（５０ｓｅｃ）以上カウントアップした時にはロートナー状態をニアエンプティ状態（第２状態）として判断し、ニアエンプティ状態へと移行し表示部２５の表示画面にその旨を表示する。

ニアエンプティ状態から同様にトナーセンサ１８がトナー無しを検知している時にはカウントアップを続けていき、第４閾値（３５０ｓｅｃ）以上になった時点でトナーエンプティ状態（第３状態）に移行し画像形成中ではサイクルダウンしてトナーカートリッジ１２の交換を促す。

トナーセンサ１８で検出されたトナーカートリッジ１２の状態（第０〜３状態）はトナーカートリッジ１２に備え付けているクラム（無線通信手段）３１に格納される。リザーブタンク１７の状態もトナーカートリッジ１２と同様にトナーセンサ１８によって検出され、リザーブタンク状態記憶部３２に状態（第０〜３状態）を保持する。

制御装置２０は、クラム３１から読み出したトナーカートリッジ１２の状態と、リザーブタンク状態記憶部３２から読み出したリザーブタンク１７の状態とから現像剤補給装置３０の制御と、表示部２５への表示とを行う。図６に、画像形成装置の制御判定テーブルを示す。図６に示す状態０が通常状態で、状態１がロートナー状態で、状態２がニアエンプティ状態で、状態３がエンプティ状態を示す。交換後のトナーカートリッジ１２とリザーブタンク１７の状態より画像形成動作の制御を決定する。なお、図６に示すように交換前のリザーブタンク１７の状態がニアエンプティもしくはエンプティ状態で、トナーカートリッジ１２の状態が通常もしくはロートナー状態の時には、トナーセンサ１８のトナー無しのカウントアップ時間より規定時間（５０ｓｅｃ）分減算を行い、画像形成動作を再開する。逆に交換後のトナーカートリッジの状態がエンプティ状態の時にはリザーブタンクの状態に関わらずサイクルダウンし画像形成動作を停止する。

また図７は、トナーカートリッジの交換が必要と判定された後に、カートリッジドア２３がクローズの状態のときに表示部２５に使用されるテーブルであり、トナーカートリッジ１２とリザーブタンク１７の残量状態に応じて判定される状態が示されている。また図８は、カートリッジドア２３がオープンの状態のときに表示部２５に使用されるテーブルであり、トナーカートリッジ１２とリザーブタンク１７の残量状態に応じて判定される状態が示されている。

トナーカートリッジ１２とリザーブタンク１７の状態は、カートリッジドア２３の閉鎖を検知した時及びカートリッジドア２３が閉鎖状態で且つ機械本体の電源のＯＮを検知した時に、トナーカートリッジ側の残量状態をリザーブタンク１７の残量状態に反映させる。画像形成中にトナーカートリッジの交換用ドアが閉鎖状態でかつ適正なトナーカートリッジが装着されている時にはトナーカートリッジ１２とリザーブタンク１７の状態は一緒に変更されていく。

また、カートリッジドア２３が開放もしくはカートリッジドア２３が閉鎖状態で且つ適正なトナーカートリッジが装填されていない時には、トナーカートリッジ側は状態変化を認識しない。

上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

画像形成装置の構成を示す図である。 現像装置にトナーを補給するトナー補給機構を示す図である。 現像装置にトナーを補給するトナー補給機構を示す図である。 カートリッジドアを示す図である。 残量状態の検知テーブルの構成を示す図である。 制御判定のテーブルを示す図である カートリッジドア閉鎖時の状態判定のテーブルを示す図である。 カートリッジドア開放時の状態判定のテーブルを示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置 ２ 感光体ドラム
３ コロナ帯電器 ４ 吸引ダクト
５ 現像装置 ６ 除電帯電装置
７ クリーニング装置 ８ 除電ランプ
９ 転写ベルト １０ 転写ローラ
１１ カートリッジ収納部 １２ トナーカートリッジ
１８ トナーセンサ １４、１６ トナー補給機構
１５、１９ 補給路 １７ リザーブタンク
２０ 制御装置 ２１ カートリッジモータ
２２ ディスペンスモータ ２３ カートリッジドア
２４ 開閉検知センサ ２５ 表示部
２６ 開閉検知用突起部 ３０ 現像剤補給装置
３１ クラム ３２ リザーブタンク状態記憶部
３３ 混合比検出センサ

Claims (2)

1. 現像装置から供給されるトナーにより画像を現像し、用紙に画像を形成する画像形成部と、
   トナーカートリッジのトナーの残量状態を記憶する第１記憶手段を備え、装置本体に対し着脱可能に装着される前記トナーカートリッジと、
   前記トナーカートリッジから供給されるトナーを貯蔵し、前記現像装置にトナーを補給する現像剤収容補給装置と、
   前記現像剤収容補給装置のトナーの残量状態を記憶する第２記憶手段と、
   前記現像剤収容補給装置に設けられ、トナーの有無を検知するトナーセンサと、
   前記第１記憶手段と前記第２記憶手段とに記憶されたトナーの残量状態、および前記トナーセンサの検知結果に応じて、前記画像形成部の動作を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記トナーセンサが連続してトナー無しを検知した連続時間または連続回数に応じて、前記トナーカートリッジのトナー残量状態と前記現像剤収容補給装置の残量状態とを通常状態、ニアエンプティ状態、エンプティ状態の順に変化させ、
   前記トナーカートリッジのトナー残量状態が前記ニアエンプティ状態、且つ、前記現像剤収容補給装置のトナー残量状態が前記通常状態または前記ニアエンプティ状態である場合には、ニアエンプティの表示を行い、
   前記トナーカートリッジのトナー残量状態が前記ニアエンプティ状態、且つ、前記現像剤収容補給装置のトナー残量状態が前記エンプティ状態である場合、および、前記トナーカートリッジの状態が前記エンプティ状態の場合には、前記画像形成部の動作の停止制御を行い、
   前記トナーカートリッジのトナー残量状態が前記通常状態、且つ、前記現像剤収容補給装置のトナー残量状態が前記エンプティ状態または前記ニアエンプティ状態である場合には、前記連続時間または連続回数を減算することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤収容補給装置を駆動して、前記現像剤収容補給装置のトナーを前記現像装置に供給させる第１駆動手段と、
   前記トナーカートリッジを駆動して、前記トナーカートリッジのトナーを前記現像剤収容補給装置に供給させる第２駆動手段とを有し、
   前記制御手段は、前記トナーセンサが所定の回数または所定の時間、前記現像剤収容補給装置のトナー状態をトナー無しと検知した場合に、前記第２駆動手段により前記トナーカートリッジを駆動させて、前記トナーカートリッジのトナーを前記現像剤収容補給装置に供給することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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