トナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置
【課題】トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーカートリッジ２８はトナーを搬送するトナー搬送機構６１の始端部の開口部に始端部シャッタ６３を備え、終端部の開口部には終端部シャッタ６４を備えている。トナー残量検知センサ５５がトナー無しを検知して新たなトナーカートリッジ２８がリザーブタンク２７に装着されたときリザーブタンク２７に連結された各シャッタ６３、６４が開放されトナーカートリッジ２８のトナー搬送機構６１とリザーブタンク２７のトナー搬送機構６７が駆動されるが、転写ベルトユニット３を回り込んで配置されているトナー補給路６９の先の現像器１４のシャッタ７１は閉じている。トナー補給路６９からトナーが溢れるようになると終端部シャッタ６４を通ってトナーカートリッジ２８に還流する。
【解決手段】トナーカートリッジ２８はトナーを搬送するトナー搬送機構６１の始端部の開口部に始端部シャッタ６３を備え、終端部の開口部には終端部シャッタ６４を備えている。トナー残量検知センサ５５がトナー無しを検知して新たなトナーカートリッジ２８がリザーブタンク２７に装着されたときリザーブタンク２７に連結された各シャッタ６３、６４が開放されトナーカートリッジ２８のトナー搬送機構６１とリザーブタンク２７のトナー搬送機構６７が駆動されるが、転写ベルトユニット３を回り込んで配置されているトナー補給路６９の先の現像器１４のシャッタ７１は閉じている。トナー補給路６９からトナーが溢れるようになると終端部シャッタ６４を通ってトナーカートリッジ２８に還流する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤（トナー）を用いる方式のものと、二成分現像剤を用いる方式のものとがある。一成分現像剤を用いる方式は、取り扱いと制御が比較的容易であるため、現像剤としては一成分トナーが主流を占めていた。
【０００３】
しかし近年のように、印刷（以下、印字ともいう）処理の高速化に対する要望が強まってくると、印刷処理の高速化にはトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いる方式の方がよく対応できるため二成分現像剤を用いた画像形成装置が種々提案されるようになった。
【０００４】
一般に、二成分系現像剤はトナーとキャリアで構成されている。現像器内ではトナーのみが消費され、キャリアは繰り返し使用される。なお、キャリアは現像器内におけるトナーとの攪拌によって表面の樹脂被覆層の剥離や脱落が生じて経時的に劣化するという問題を有している。
【０００５】
この問題の改善策として、表面の樹脂被覆層の剥離や脱落が生じて機能が低下した古いキャリアを新しいキャリアと入替えて、トナーの被着性を再生させ、現像装置の長寿命化を図る方法として、一般にトリクル現像といわれている現像方法も提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
この特許文献１では、ユーザの操作性を向上させるために、リザーブタンクを設けることで、トナーカートリッジのトナー残量が無くなった場合においても、すぐにトナーカートリッジの交換を必要とせず、リザーブタンク内のトナーを使用することで他の色のトナーカートリッジのトナーがなくなった時に、同時に交換するようにした画像形成装置として提案されている。
【０００７】
一般に、トナーカートリッジもリザーブタンクも、細長い形状で用紙の幅方向に延在して配置される部材である。そして、トナーカートリッジとリザーブタンクの内部には、それぞれ、回転シャフトとこの回転シャフトに固設された螺旋状フィンからなるトナー搬送機構が内蔵されている。
【０００８】
このトナー搬送機構のギアが画像記録装置本体側の駆動ギアに係合して、トナーカートリッジとリザーブタンクそれぞれの内部のトナーを搬送するようになっている。
【０００９】
なお、トナーカートリッジのトナー補給口にはシャッタが設けられている。これは、トナーカートリッジの着脱の際に残留トナーが外部に飛散しないようにするためである。また、リザーブタンクに連結されている現像器のトナー受入れ口にもシャッタが設けられている。これは、リザーブタンクの供給口から供給路を通って現像器に供給されるトナー量を適正量に抑制するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２４１８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記のように、トナーカートリッジと現像部の間にリザーブタンクを設ける構成で、トナーカートリッジが空で且つリザーブタンク内のトナーが少なくなった状態では、トナーカートリッジを新品と交換する。
【００１２】
この場合、一方では、現像器へのトナー補給動作ではないので、トナーが現像器内に入らないように現像器のャッタを閉じておく必要がある。他方では、リザーブタンク内にトナーの空隙を生じさせないようにトナーカートリッジ内のトナーをリザーブタンクに供給する必要がある。
【００１３】
この場合、トナーカートリッジとリザーブタンクそれぞれのトナー搬送機構を駆動して内部のトナーを供給方向へ搬送する。このとき、リザーブタンク内に残っていたトナーは、現像器のシャッタが閉じた状態で搬送方向へ搬送されるので、現像器のシャッタ付近で圧縮されて大きな負荷を受ける場合ある。
【００１４】
圧縮の程度が強いと、トナーに凝縮等の回復不能な損傷を与えるだけでなく、トナー搬送機構の螺旋状フィンが破損するおそれが多分にあるという解決すべき課題が残されていた。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、二成分現像剤を用いる画像形成装置において、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置は、二成分現像剤にて現像を行う現像器と、該現像器内の上記二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、該トナー濃度検知センサにより上記現像器内の上記二成分現像剤のトナー濃度が現像に適切なトナー濃度よりも低いことが検知されたとき、内蔵のトナー搬送機構によりトナー搬送路にトナーを送り出し該トナー搬送路を介して上記現像器にトナーを補給するリザーブタンクと、上記トナー搬送路と上記現像器との間に設置された現像器シャッタと、上記リザーブタンクに対し着脱自在に構成され、上記リザーブタンクにトナーを充填するために内蔵されているトナー搬送機構の始端部に始端部シャッタ及び終端部に終端部シャッタを備えたトナーカートリッジと、該トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量検知センサと、を少なくとも備え、上記トナー残量検知センサによりトナー残量無しが検知されたことによりトナー残量無しトナーカートリッジに代わって新品トナーカートリッジが上記リザーブタンクに装着されたとき、上記新品トナーカートリッジの上記始端部シャッタと上記終端部シャッタが共に開放されるように構成される。
【００１７】
このトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置において、たとえば、上記現像器シャッタが閉鎖され、上記新品トナーカートリッジから上記リザーブタンクにトナーが充填されるとき、該リザーブタンク内のトナーが上記トナー搬送路から溢れたとき、溢れた上記トナーは上記始端部シャッタを通って上記新品トナーカートリッジ内に還流するように構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置によれば、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図３】実施例１に係るプリンタの画像形成部の現像装置及びトナー供給部のリザーブタンクとトナーカートリッジを分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げて転写ベルトと共に模式的に示す図である。
【図４】図３の左側方向から見た拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の実施例では、トナーとキャリアから成る二成分現像剤が使用されるが、以下の説明では二成分現像剤を単に現像剤という。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。
【００２２】
図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。
【００２３】
上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行部表面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ）を多段式に並設した構成からなる。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００２４】
上記４個の現像装置９のうち下流側（図の右側）の３個の現像装置９ｍ、９ｃ及び９ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００２５】
上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）のトナー用の現像装置９ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２６】
現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。
【００２７】
現像器１４は、外部を覆う筐体１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の攪拌搬送スクリュー１８、及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えている。第１及び第２の攪拌搬送スクリュー１８及び１９は、特には図示しないが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。
【００２８】
この現像器１４には、トナー供給部４の詳しくは後述するリザーブタンク２７から、同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーが供給される。
【００２９】
転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２１と従動ローラ２２を備えている。
【００３０】
上記の転写ベルト８には、一次転写ローラ２０がユニットと一体に組み込まれている。一次転写ローラ２０は転写ベルト８を介して感光体ドラム１０に圧接し、下方を循環移動するベルト表面にトナー像を直接転写（一次転写）する。転写ベルト８は、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への二次転写部２３まで搬送する。
【００３１】
この転写ベルトユニット３には、ベルトクリーナ２４が配置されている。ベルトクリーナ２４は、転写ベルト８の駆動ローラ２１に掛け渡されている表面に当接するクリーニングブレード２５を備えている。また、ベルトクリーナ２４の下方には廃トナー回収容器２６が着脱自在に配置されている。
【００３２】
ベルトクリーナ２４は、クリーニングブレード２５により転写ベルト８の表面に残留する廃トナーを擦り取って除去し、その廃トナーを搬送スクリューにより下方の廃トナー回収容器２６に送り込んでいる。
【００３３】
トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行部の上方に配置されている４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）と、これらのリザーブタンク２７の上にそれぞれ着脱自在に配置されたトナー補充用のトナーカートリッジ２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ）で構成される。
【００３４】
４個のトナーカートリッジ２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋは、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容し、４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）は、それぞれ上に装着されているトナーカートリッジ２８からトナーを補充される。
【００３５】
これら４個のリザーブタンク２７は、図１では転写ベルトユニット３の向う側に隠れて見えないが、それぞれトナー供給路により対応する現像装置９の現像器１４と連結されている。
【００３６】
このトナー供給部４は、特には図示しないが、図１に示す印刷実行時位置から、それより上方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００３７】
このトナー供給部４の左方には、ベルトクリーナ２４の左方から駆動ローラ２１の上方にかけて２つの電装部３０が配設されている。電装部３０には、詳しくは後述する複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤を備えている。
【００３８】
給紙部５は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２９（２９ａ、２９ｂ）を備えている。２個の給紙カセット２９の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ３１、給送ローラ３２、捌きローラ３３、待機搬送ローラ対３４が配置されている。
【００３９】
待機搬送ローラ対３４の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト８を介して従動ローラ２２に圧接する二次転写ローラ３５が配設されて、前述した用紙への二次転写部２３を形成している。
【００４０】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。
【００４１】
両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。
【００４２】
この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する開始返送路３９ａ、それから下方に曲がる中間返送路３９ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３９ｃから成る返送路３９を備えている。
【００４３】
また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記終端返送路３９ｃの出口は、給紙部５の下方の給紙カセット２９ｂに対応する待機搬送ローラ対３４への搬送路に合流している。
【００４４】
図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４２を中心にして、このＣＰＵ４２に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）４３及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）４４が接続されている。ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４にはプリンタ印字部４５が接続されている。
【００４５】
また、ＣＰＵ４２には、ＲＯＭ（read only memory）４６、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４７、本体操作部の操作パネル４８、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４９が接続されている。
【００４６】
ＲＯＭ４６には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ４２は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００４７】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４３は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ５１に展開する。フレームメモリ５１は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
【００４８】
フレームメモリ５１に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４４に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からプリンタ印字部４５に出力される。
【００４９】
プリンタ印字部４５は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム１０、一次転写ローラ２０等を含む不図示の回転駆動系、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３等の被駆動部を有する画像形成部、転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト８の回転を駆動する不図示の駆動部を備えている。
【００５０】
更に、プリンタ印字部４５は、ベルト式定着ユニット６のベルト駆動を行うベルト駆動部５２や、後述するカートリッジモータ、リザーブタンクモータ、現像器モータ等を駆動するトナー供給部モータ駆動部５３や、後述するシャッタ部材を開閉駆動するシャッタ開閉駆動部５４を備えている。
【００５１】
更に、プリンタ印字部４５は、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構、発熱駆動及び回転駆動されるベルト式定着ユニット６などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００５２】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部４５からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド１３に供給される。
【００５３】
図３は、上記の画像形成部２の現像装置９及びトナー供給部４のリザーブタンク２７とトナーカートリッジ２８を、分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げ、転写ベルト８と共に模式的に示す図である。
【００５４】
図４は、図３の左側方向から見た拡大断面図である。図３及び図４には、図１に示した構成と同一の構成又は機能部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図４には図３の転写ベルト８に代えて転写ベルトユニット３を破線のブロックで示している。
【００５５】
図３及び図４に示すトナーカートリッジ２８は、図１に示す画像形成装置１本体に対し前面方向に、すなわち図３の両方向矢印ｂで示すように、リザーブタンク２７に対して着脱自在である。
【００５６】
図４に示すように、トナーカートリッジ２８には、トナーカートリッジ２８のトナー残量を検知するトナー残量検知センサ５５が配置されている。ナー残量検知センサ５５は、ごく一般的な安価な方法で構成することができる。
【００５７】
このトナーカートリッジ２８は、内部に、回転軸５８と螺旋状の攪拌搬送フィン５９から成るトナー搬送機構６１を備えている。トナー搬送機構６１の回転軸５８には外部の駆動系に系合するためのカートリッジギア６２が取り付けられている。
【００５８】
このトナーカートリッジ２８は、矢印ｃで示す搬送方向にトナーを搬送するトナー搬送機構６１の始端部の開口部に始端部シャッタ６３を備えており、トナー搬送機構６１の終端部の開口部には終端部シャッタ６４を備えている。
【００５９】
トナーカートリッジ２８は、リザーブタンク２７に装着されたとき、始端部の開口部と終端部の開口部をリザーブタンク２７に連結され、始端部シャッタ６３と終端部シャッタ６４を開放する。
【００６０】
一方のリザーブタンク２７の内部には、これもトナーカートリッジ２８と同様な、回転軸６５と螺旋状の攪拌フィン６６から成るトナー搬送機構６７が配設されている。トナー補給機構６７の回転軸６５には、トナーカートリッジ２８が装着されたときカートリッジギア６２に系合するタンクギア６８が取り付けられている。
【００６１】
上記のトナー搬送機構６７は、リザーブタンク２７の右端部から左端部までリザーブタンク２７の長手方向に沿って延在し、右端部においてトナーカートリッジ２８から始端部シャッタ６３の開口部を介して充填されるトナーを左端部まで搬送する。
【００６２】
そのトナー搬送機構６７の左端部の直下に、リザーブタンク２７と現像器１４を連結するトナー搬送路６９の上端部が開口している。
【００６３】
このトナー搬送路６９は、転写ベルトユニット３の後方に回り込んで配置されている。そして現像器１４に連結するトナー搬送路６９の下端部にはシャッタ７１が配設されている。
【００６４】
このシャッタ７１は、シャッタ開閉駆動部５４により、リザーブタンク２７のトナー搬送機構６７のトナー充填動作に同期してシャッタを開き、トナー搬送機構６７のトナー充填動作停止に同期してシャッタを閉じるよう制御される。
【００６５】
トナー搬送機構６７によるトナー充填動作において、トナー搬送機構６７の終端部まで攪拌搬送されたトナー６３は、トナー搬送路６９の上から下まではトナー６３の自重で落下する。
【００６６】
これにより、トナー搬送機構６７のトナー充填動作に同期してシャッタを開いているシャッタ７１を通過して、トナー６３がリザーブタンク２７から現像器１４に補給される。
【００６７】
現像器１４は、内部に上述しトナー搬送機構６１や６７と同様の構成の図１に示した第１の攪拌搬送スクリュー１８及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えているが図４では図示を省略している。この現像器１４には、適宜な箇所にトナー濃度センサ７２が配置されている。
【００６８】
トナー濃度センサ７２には透磁センサを用いている。この透磁センサは、二成分現像において現像器内のトナーが少なくなったことを検出するためのトナー濃度センサとして一般的なものである。
【００６９】
ここで現像剤について、元に戻って二成分のキャリアとトナーに分けて考えることにする。キャリアは現像器１４内でトナーと混合撹拌されてトナーに所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナーはキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。
【００７０】
現像ローラ１５により回転搬送される現像剤のキャリアは、電荷を帯びたトナーを感光体ドラム１０と現像ローラ１５との対向位置まで運び、感光体ドラム１０上の静電潜像にトナーを転移させて、静電潜像上にトナー像を現像させる。表面のトナーを放出したキャリアは現像ローラ１５上に残り、再び現像器１４内に戻る。
【００７１】
現像器１４内に戻ったキャリアは新たなトナーと再び混合撹拌され、トナーに電荷を与え、そのトナーを感光体ドラム１０上に運ぶ、というように繰り返し使用される。現像器１４内のトナーが少なくなる（トナー濃度が低くなる）と外部から新たなトナーが補給される。
【００７２】
本例の画像形成装置１において、例えば通常の画像形成時に現像に適切な二成分現像剤のトナー濃度は約１０％であるので、画像形成中つまり印字中は、現像器１４のトナー濃度を１０％に維持するように制御される。
【００７３】
したがって、所望の現像剤濃度（例えば１０％のトナー濃度）に対応するトナー濃度センサ７２の出力値を閾値として制御装置の例えばＥＥＰＲＯＭ４７の所定の領域に予め設定しておく。これにより、減少したトナー濃度をトナー濃度センサ７２の出力値と閾値との比較によって検知することができる。
【００７４】
通常、新品の画像形成装置の場合、現像器１４のみに現像剤が充填されていて、リザーブタンクやトナー搬送路にはトナーが無く空の状態である。
【００７５】
したがって、ユーザは、新品の画像形成装置を開梱したとき、リザーブタンクに（場合により、トナー搬送路にも）、トナーが満杯になるまでトナーカートリッジからトナーを充填しておかなければならない。
【００７６】
この充填では、画像形成装置が新品の時には現像器には上述したように現像剤が充填されているので、現像器にトナーを補給する必要はなく、従って、シャッタ７１を閉じた状態でトナーの充填を行う。
【００７７】
また、シャッタを閉じた状態で、トナーカートリッジとリザーブタンクのトナー搬送装置を動作させた場合、リザーブタンクが満杯になった後も更にトナーを搬送することがないようにしなければならない。
【００７８】
ところで、通常のトナーカートリッジの構成であると、トナーカートリッジからリザーブタンクにトナーを充填する際、現像器のシャッタが閉じた状態で充填されるので、現像器のシャッタの付近でトナーが圧縮されて大きな負荷を受ける場合あることは前述した。
【００７９】
しかし、本例のトナーカートリッジ２８は、トナー搬送機構６１の始端部の開口部と終端部の開口部にそれぞれシャッタを備えていて、親機から離れて単独であるときはシャッタを閉じてトナーの漏洩を禁止し、新品トナーカートリッジとしてリザーブタンクにトナーを充填するときは、始端部と終端部の開口部を共に開放する。
【００８０】
これにより、リザーブタンク２７内のトナーがトナー搬送路６９から溢れたとき、溢れたトナーはトナーカートリッジの開放されている始端部シャッタ６３を通ってトナーカートリッジ２８に還流する。
【００８１】
以上述べたように、本実施例のトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置によれば、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１ フルカラー画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
７ 両面印刷用搬送ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行部表面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ） 現像装置
１０ 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 筐体
１７ 隔壁
１５ 現像ローラ
１８ 第１の攪拌搬送スクリュー
１９ 第２の攪拌搬送スクリュー
２０ 一次転写ローラ
２１ 駆動ローラ
２２ 従動ローラ
２３ 二次転写部
２４ ベルトクリーナ
２５ クリーニングブレード
２６ 廃トナー回収容器
２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ） リザーブタンク
２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ） トナーカートリッジ
２９（２９ａ、２９ｂ） 給紙カセット
３０ 電装部
３１ 用紙取出ローラ
３２ 給送ローラ
３３ 捌きローラ
３４ 待機搬送ローラ対
３５ 二次転写ローラ
３６ 搬出ローラ対
３７ 排紙トレー
３８ 排紙ローラ対
３９ 返送路
３９ａ 開始返送路
３９ｂ 中間返送路
３９ｃ 終端返送路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ） 返送ローラ対
４２ ＣＰＵ（central processing unit)
４３ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
４４ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４５ プリンタ印字部
４６ ＲＯＭ（read only memory）
４７ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４８ 操作パネル
４９ センサ部
５１ フレームメモリ
５２ ベルト駆動部
５３ トナー供給部モータ駆動部
５４ シャッタ開閉駆動部
５５ トナー残量検知センサ
５８ 回転軸
５９ 攪拌搬送フィン
６１ トナー搬送機構
６２ カートリッジギア
６３ 始端部シャッタ
６４ 終端部シャッタ
６５ 回転軸
６６ 攪拌フィン
６７ トナー搬送機構
６８ タンクギア
６９ トナー搬送路
７１ シャッタ
７２ トナー濃度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤（トナー）を用いる方式のものと、二成分現像剤を用いる方式のものとがある。一成分現像剤を用いる方式は、取り扱いと制御が比較的容易であるため、現像剤としては一成分トナーが主流を占めていた。
【０００３】
しかし近年のように、印刷（以下、印字ともいう）処理の高速化に対する要望が強まってくると、印刷処理の高速化にはトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いる方式の方がよく対応できるため二成分現像剤を用いた画像形成装置が種々提案されるようになった。
【０００４】
一般に、二成分系現像剤はトナーとキャリアで構成されている。現像器内ではトナーのみが消費され、キャリアは繰り返し使用される。なお、キャリアは現像器内におけるトナーとの攪拌によって表面の樹脂被覆層の剥離や脱落が生じて経時的に劣化するという問題を有している。
【０００５】
この問題の改善策として、表面の樹脂被覆層の剥離や脱落が生じて機能が低下した古いキャリアを新しいキャリアと入替えて、トナーの被着性を再生させ、現像装置の長寿命化を図る方法として、一般にトリクル現像といわれている現像方法も提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
この特許文献１では、ユーザの操作性を向上させるために、リザーブタンクを設けることで、トナーカートリッジのトナー残量が無くなった場合においても、すぐにトナーカートリッジの交換を必要とせず、リザーブタンク内のトナーを使用することで他の色のトナーカートリッジのトナーがなくなった時に、同時に交換するようにした画像形成装置として提案されている。
【０００７】
一般に、トナーカートリッジもリザーブタンクも、細長い形状で用紙の幅方向に延在して配置される部材である。そして、トナーカートリッジとリザーブタンクの内部には、それぞれ、回転シャフトとこの回転シャフトに固設された螺旋状フィンからなるトナー搬送機構が内蔵されている。
【０００８】
このトナー搬送機構のギアが画像記録装置本体側の駆動ギアに係合して、トナーカートリッジとリザーブタンクそれぞれの内部のトナーを搬送するようになっている。
【０００９】
なお、トナーカートリッジのトナー補給口にはシャッタが設けられている。これは、トナーカートリッジの着脱の際に残留トナーが外部に飛散しないようにするためである。また、リザーブタンクに連結されている現像器のトナー受入れ口にもシャッタが設けられている。これは、リザーブタンクの供給口から供給路を通って現像器に供給されるトナー量を適正量に抑制するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２４１８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記のように、トナーカートリッジと現像部の間にリザーブタンクを設ける構成で、トナーカートリッジが空で且つリザーブタンク内のトナーが少なくなった状態では、トナーカートリッジを新品と交換する。
【００１２】
この場合、一方では、現像器へのトナー補給動作ではないので、トナーが現像器内に入らないように現像器のャッタを閉じておく必要がある。他方では、リザーブタンク内にトナーの空隙を生じさせないようにトナーカートリッジ内のトナーをリザーブタンクに供給する必要がある。
【００１３】
この場合、トナーカートリッジとリザーブタンクそれぞれのトナー搬送機構を駆動して内部のトナーを供給方向へ搬送する。このとき、リザーブタンク内に残っていたトナーは、現像器のシャッタが閉じた状態で搬送方向へ搬送されるので、現像器のシャッタ付近で圧縮されて大きな負荷を受ける場合ある。
【００１４】
圧縮の程度が強いと、トナーに凝縮等の回復不能な損傷を与えるだけでなく、トナー搬送機構の螺旋状フィンが破損するおそれが多分にあるという解決すべき課題が残されていた。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、二成分現像剤を用いる画像形成装置において、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置は、二成分現像剤にて現像を行う現像器と、該現像器内の上記二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、該トナー濃度検知センサにより上記現像器内の上記二成分現像剤のトナー濃度が現像に適切なトナー濃度よりも低いことが検知されたとき、内蔵のトナー搬送機構によりトナー搬送路にトナーを送り出し該トナー搬送路を介して上記現像器にトナーを補給するリザーブタンクと、上記トナー搬送路と上記現像器との間に設置された現像器シャッタと、上記リザーブタンクに対し着脱自在に構成され、上記リザーブタンクにトナーを充填するために内蔵されているトナー搬送機構の始端部に始端部シャッタ及び終端部に終端部シャッタを備えたトナーカートリッジと、該トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量検知センサと、を少なくとも備え、上記トナー残量検知センサによりトナー残量無しが検知されたことによりトナー残量無しトナーカートリッジに代わって新品トナーカートリッジが上記リザーブタンクに装着されたとき、上記新品トナーカートリッジの上記始端部シャッタと上記終端部シャッタが共に開放されるように構成される。
【００１７】
このトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置において、たとえば、上記現像器シャッタが閉鎖され、上記新品トナーカートリッジから上記リザーブタンクにトナーが充填されるとき、該リザーブタンク内のトナーが上記トナー搬送路から溢れたとき、溢れた上記トナーは上記始端部シャッタを通って上記新品トナーカートリッジ内に還流するように構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置によれば、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。
【図３】実施例１に係るプリンタの画像形成部の現像装置及びトナー供給部のリザーブタンクとトナーカートリッジを分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げて転写ベルトと共に模式的に示す図である。
【図４】図３の左側方向から見た拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の実施例では、トナーとキャリアから成る二成分現像剤が使用されるが、以下の説明では二成分現像剤を単に現像剤という。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係るフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。
【００２２】
図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、転写ベルトユニット３、トナー供給部４、給紙部５、ベルト式定着ユニット６、及び両面印刷用搬送ユニット７で構成されている。
【００２３】
上記画像形成部２は、転写ベルトユニット３の転写ベルト８の下部走行部表面８ａに接して同図の右から左へ４個の現像装置９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ）を多段式に並設した構成からなる。この画像形成部２は、図１に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００２４】
上記４個の現像装置９のうち下流側（図の右側）の３個の現像装置９ｍ、９ｃ及び９ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、現像装置９ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００２５】
上記の各現像装置９は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）のトナー用の現像装置９ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２６】
現像装置９は、最上部に感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム１０の周面近傍を取り巻いて、クリーナ１１、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３、及び現像器１４の現像ローラ１５が配置されている。
【００２７】
現像器１４は、外部を覆う筐体１６、内部に設けられた隔壁１７、現像ローラ１５、第１の攪拌搬送スクリュー１８、及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えている。第１及び第２の攪拌搬送スクリュー１８及び１９は、特には図示しないが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。
【００２８】
この現像器１４には、トナー供給部４の詳しくは後述するリザーブタンク２７から、同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーが供給される。
【００２９】
転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト８と、この転写ベルト８を掛け渡されて転写ベルト８を図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ２１と従動ローラ２２を備えている。
【００３０】
上記の転写ベルト８には、一次転写ローラ２０がユニットと一体に組み込まれている。一次転写ローラ２０は転写ベルト８を介して感光体ドラム１０に圧接し、下方を循環移動するベルト表面にトナー像を直接転写（一次転写）する。転写ベルト８は、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への二次転写部２３まで搬送する。
【００３１】
この転写ベルトユニット３には、ベルトクリーナ２４が配置されている。ベルトクリーナ２４は、転写ベルト８の駆動ローラ２１に掛け渡されている表面に当接するクリーニングブレード２５を備えている。また、ベルトクリーナ２４の下方には廃トナー回収容器２６が着脱自在に配置されている。
【００３２】
ベルトクリーナ２４は、クリーニングブレード２５により転写ベルト８の表面に残留する廃トナーを擦り取って除去し、その廃トナーを搬送スクリューにより下方の廃トナー回収容器２６に送り込んでいる。
【００３３】
トナー供給部４は、転写ベルト８の上部走行部の上方に配置されている４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）と、これらのリザーブタンク２７の上にそれぞれ着脱自在に配置されたトナー補充用のトナーカートリッジ２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ）で構成される。
【００３４】
４個のトナーカートリッジ２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋは、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容し、４個のリザーブタンク２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ）は、それぞれ上に装着されているトナーカートリッジ２８からトナーを補充される。
【００３５】
これら４個のリザーブタンク２７は、図１では転写ベルトユニット３の向う側に隠れて見えないが、それぞれトナー供給路により対応する現像装置９の現像器１４と連結されている。
【００３６】
このトナー供給部４は、特には図示しないが、図１に示す印刷実行時位置から、それより上方の保守位置に、昇降可能にプリンタ１本体のフレームに保持されている。
【００３７】
このトナー供給部４の左方には、ベルトクリーナ２４の左方から駆動ローラ２１の上方にかけて２つの電装部３０が配設されている。電装部３０には、詳しくは後述する複数の電子部品からなる制御装置が搭載された回路基盤を備えている。
【００３８】
給紙部５は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２９（２９ａ、２９ｂ）を備えている。２個の給紙カセット２９の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ３１、給送ローラ３２、捌きローラ３３、待機搬送ローラ対３４が配置されている。
【００３９】
待機搬送ローラ対３４の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト８を介して従動ローラ２２に圧接する二次転写ローラ３５が配設されて、前述した用紙への二次転写部２３を形成している。
【００４０】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット６が配置されている。ベルト式熱定着ユニット６の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット６から搬出する搬出ローラ対３６、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー３７に排紙する排紙ローラ対３８が配設されている。
【００４１】
両面印刷用搬送ユニット７は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。
【００４２】
この両面印刷用搬送ユニット７は、排紙ローラ対３８の直前から図の右横方向に分岐する開始返送路３９ａ、それから下方に曲がる中間返送路３９ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３９ｃから成る返送路３９を備えている。
【００４３】
また、返送路３９の途中には、５組の返送ローラ対４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ）が配置されている。上記終端返送路３９ｃの出口は、給紙部５の下方の給紙カセット２９ｂに対応する待機搬送ローラ対３４への搬送路に合流している。
【００４４】
図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４２を中心にして、このＣＰＵ４２に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）４３及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）４４が接続されている。ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４にはプリンタ印字部４５が接続されている。
【００４５】
また、ＣＰＵ４２には、ＲＯＭ（read only memory）４６、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４７、本体操作部の操作パネル４８、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４９が接続されている。
【００４６】
ＲＯＭ４６には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ４２は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００４７】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４３は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ５１に展開する。フレームメモリ５１は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
【００４８】
フレームメモリ５１に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４４に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からプリンタ印字部４５に出力される。
【００４９】
プリンタ印字部４５は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム１０、一次転写ローラ２０等を含む不図示の回転駆動系、帯電ローラ１２、光書込ヘッド１３等の被駆動部を有する画像形成部、転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト８の回転を駆動する不図示の駆動部を備えている。
【００５０】
更に、プリンタ印字部４５は、ベルト式定着ユニット６のベルト駆動を行うベルト駆動部５２や、後述するカートリッジモータ、リザーブタンクモータ、現像器モータ等を駆動するトナー供給部モータ駆動部５３や、後述するシャッタ部材を開閉駆動するシャッタ開閉駆動部５４を備えている。
【００５１】
更に、プリンタ印字部４５は、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構、発熱駆動及び回転駆動されるベルト式定着ユニット６などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００５２】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４４から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部４５からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド１３に供給される。
【００５３】
図３は、上記の画像形成部２の現像装置９及びトナー供給部４のリザーブタンク２７とトナーカートリッジ２８を、分かりやすくそれぞれ１個のみ取り上げ、転写ベルト８と共に模式的に示す図である。
【００５４】
図４は、図３の左側方向から見た拡大断面図である。図３及び図４には、図１に示した構成と同一の構成又は機能部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、図４には図３の転写ベルト８に代えて転写ベルトユニット３を破線のブロックで示している。
【００５５】
図３及び図４に示すトナーカートリッジ２８は、図１に示す画像形成装置１本体に対し前面方向に、すなわち図３の両方向矢印ｂで示すように、リザーブタンク２７に対して着脱自在である。
【００５６】
図４に示すように、トナーカートリッジ２８には、トナーカートリッジ２８のトナー残量を検知するトナー残量検知センサ５５が配置されている。ナー残量検知センサ５５は、ごく一般的な安価な方法で構成することができる。
【００５７】
このトナーカートリッジ２８は、内部に、回転軸５８と螺旋状の攪拌搬送フィン５９から成るトナー搬送機構６１を備えている。トナー搬送機構６１の回転軸５８には外部の駆動系に系合するためのカートリッジギア６２が取り付けられている。
【００５８】
このトナーカートリッジ２８は、矢印ｃで示す搬送方向にトナーを搬送するトナー搬送機構６１の始端部の開口部に始端部シャッタ６３を備えており、トナー搬送機構６１の終端部の開口部には終端部シャッタ６４を備えている。
【００５９】
トナーカートリッジ２８は、リザーブタンク２７に装着されたとき、始端部の開口部と終端部の開口部をリザーブタンク２７に連結され、始端部シャッタ６３と終端部シャッタ６４を開放する。
【００６０】
一方のリザーブタンク２７の内部には、これもトナーカートリッジ２８と同様な、回転軸６５と螺旋状の攪拌フィン６６から成るトナー搬送機構６７が配設されている。トナー補給機構６７の回転軸６５には、トナーカートリッジ２８が装着されたときカートリッジギア６２に系合するタンクギア６８が取り付けられている。
【００６１】
上記のトナー搬送機構６７は、リザーブタンク２７の右端部から左端部までリザーブタンク２７の長手方向に沿って延在し、右端部においてトナーカートリッジ２８から始端部シャッタ６３の開口部を介して充填されるトナーを左端部まで搬送する。
【００６２】
そのトナー搬送機構６７の左端部の直下に、リザーブタンク２７と現像器１４を連結するトナー搬送路６９の上端部が開口している。
【００６３】
このトナー搬送路６９は、転写ベルトユニット３の後方に回り込んで配置されている。そして現像器１４に連結するトナー搬送路６９の下端部にはシャッタ７１が配設されている。
【００６４】
このシャッタ７１は、シャッタ開閉駆動部５４により、リザーブタンク２７のトナー搬送機構６７のトナー充填動作に同期してシャッタを開き、トナー搬送機構６７のトナー充填動作停止に同期してシャッタを閉じるよう制御される。
【００６５】
トナー搬送機構６７によるトナー充填動作において、トナー搬送機構６７の終端部まで攪拌搬送されたトナー６３は、トナー搬送路６９の上から下まではトナー６３の自重で落下する。
【００６６】
これにより、トナー搬送機構６７のトナー充填動作に同期してシャッタを開いているシャッタ７１を通過して、トナー６３がリザーブタンク２７から現像器１４に補給される。
【００６７】
現像器１４は、内部に上述しトナー搬送機構６１や６７と同様の構成の図１に示した第１の攪拌搬送スクリュー１８及び第２の攪拌搬送スクリュー１９を備えているが図４では図示を省略している。この現像器１４には、適宜な箇所にトナー濃度センサ７２が配置されている。
【００６８】
トナー濃度センサ７２には透磁センサを用いている。この透磁センサは、二成分現像において現像器内のトナーが少なくなったことを検出するためのトナー濃度センサとして一般的なものである。
【００６９】
ここで現像剤について、元に戻って二成分のキャリアとトナーに分けて考えることにする。キャリアは現像器１４内でトナーと混合撹拌されてトナーに所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナーはキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。
【００７０】
現像ローラ１５により回転搬送される現像剤のキャリアは、電荷を帯びたトナーを感光体ドラム１０と現像ローラ１５との対向位置まで運び、感光体ドラム１０上の静電潜像にトナーを転移させて、静電潜像上にトナー像を現像させる。表面のトナーを放出したキャリアは現像ローラ１５上に残り、再び現像器１４内に戻る。
【００７１】
現像器１４内に戻ったキャリアは新たなトナーと再び混合撹拌され、トナーに電荷を与え、そのトナーを感光体ドラム１０上に運ぶ、というように繰り返し使用される。現像器１４内のトナーが少なくなる（トナー濃度が低くなる）と外部から新たなトナーが補給される。
【００７２】
本例の画像形成装置１において、例えば通常の画像形成時に現像に適切な二成分現像剤のトナー濃度は約１０％であるので、画像形成中つまり印字中は、現像器１４のトナー濃度を１０％に維持するように制御される。
【００７３】
したがって、所望の現像剤濃度（例えば１０％のトナー濃度）に対応するトナー濃度センサ７２の出力値を閾値として制御装置の例えばＥＥＰＲＯＭ４７の所定の領域に予め設定しておく。これにより、減少したトナー濃度をトナー濃度センサ７２の出力値と閾値との比較によって検知することができる。
【００７４】
通常、新品の画像形成装置の場合、現像器１４のみに現像剤が充填されていて、リザーブタンクやトナー搬送路にはトナーが無く空の状態である。
【００７５】
したがって、ユーザは、新品の画像形成装置を開梱したとき、リザーブタンクに（場合により、トナー搬送路にも）、トナーが満杯になるまでトナーカートリッジからトナーを充填しておかなければならない。
【００７６】
この充填では、画像形成装置が新品の時には現像器には上述したように現像剤が充填されているので、現像器にトナーを補給する必要はなく、従って、シャッタ７１を閉じた状態でトナーの充填を行う。
【００７７】
また、シャッタを閉じた状態で、トナーカートリッジとリザーブタンクのトナー搬送装置を動作させた場合、リザーブタンクが満杯になった後も更にトナーを搬送することがないようにしなければならない。
【００７８】
ところで、通常のトナーカートリッジの構成であると、トナーカートリッジからリザーブタンクにトナーを充填する際、現像器のシャッタが閉じた状態で充填されるので、現像器のシャッタの付近でトナーが圧縮されて大きな負荷を受ける場合あることは前述した。
【００７９】
しかし、本例のトナーカートリッジ２８は、トナー搬送機構６１の始端部の開口部と終端部の開口部にそれぞれシャッタを備えていて、親機から離れて単独であるときはシャッタを閉じてトナーの漏洩を禁止し、新品トナーカートリッジとしてリザーブタンクにトナーを充填するときは、始端部と終端部の開口部を共に開放する。
【００８０】
これにより、リザーブタンク２７内のトナーがトナー搬送路６９から溢れたとき、溢れたトナーはトナーカートリッジの開放されている始端部シャッタ６３を通ってトナーカートリッジ２８に還流する。
【００８１】
以上述べたように、本実施例のトナー圧縮防止機構を備えた画像記録装置によれば、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、トナーカートリッジ、リザーブタンク、及び現像器で構成されるトナー供給系において、トナーカートリッジの交換時に発生しやすいリザーブタンク内のトナーの圧縮を防止するトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１ フルカラー画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部
３ 転写ベルトユニット
４ トナー供給部
５ 給紙部
６ ベルト式定着ユニット
７ 両面印刷用搬送ユニット
８ 転写ベルト
８ａ 下部走行部表面
９（９ｍ、９ｃ、９ｙ、９ｋ） 現像装置
１０ 感光体ドラム
１１ クリーナ
１２ 帯電ローラ
１３ 光書込ヘッド
１４ 現像器
１５ 現像ローラ
１６ 筐体
１７ 隔壁
１５ 現像ローラ
１８ 第１の攪拌搬送スクリュー
１９ 第２の攪拌搬送スクリュー
２０ 一次転写ローラ
２１ 駆動ローラ
２２ 従動ローラ
２３ 二次転写部
２４ ベルトクリーナ
２５ クリーニングブレード
２６ 廃トナー回収容器
２７（２７ｍ、２７ｃ、２７ｙ、２７ｋ） リザーブタンク
２８（２８ｍ、２８ｃ、２８ｙ、２８ｋ） トナーカートリッジ
２９（２９ａ、２９ｂ） 給紙カセット
３０ 電装部
３１ 用紙取出ローラ
３２ 給送ローラ
３３ 捌きローラ
３４ 待機搬送ローラ対
３５ 二次転写ローラ
３６ 搬出ローラ対
３７ 排紙トレー
３８ 排紙ローラ対
３９ 返送路
３９ａ 開始返送路
３９ｂ 中間返送路
３９ｃ 終端返送路
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ） 返送ローラ対
４２ ＣＰＵ（central processing unit)
４３ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
４４ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
４５ プリンタ印字部
４６ ＲＯＭ（read only memory）
４７ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４８ 操作パネル
４９ センサ部
５１ フレームメモリ
５２ ベルト駆動部
５３ トナー供給部モータ駆動部
５４ シャッタ開閉駆動部
５５ トナー残量検知センサ
５８ 回転軸
５９ 攪拌搬送フィン
６１ トナー搬送機構
６２ カートリッジギア
６３ 始端部シャッタ
６４ 終端部シャッタ
６５ 回転軸
６６ 攪拌フィン
６７ トナー搬送機構
６８ タンクギア
６９ トナー搬送路
７１ シャッタ
７２ トナー濃度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二成分現像剤にて現像を行う現像器と、
該現像器内の前記二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、
該トナー濃度検知センサにより前記現像器内の前記二成分現像剤のトナー濃度が現像に適切なトナー濃度よりも低いことが検知されたとき、内蔵のトナー搬送機構によりトナー搬送路にトナーを送り出し該トナー搬送路を介して前記現像器にトナーを補給するリザーブタンクと、
前記トナー搬送路と前記現像器との間に設置された現像器シャッタと、
前記リザーブタンクに対し着脱自在に構成され、前記リザーブタンクにトナーを充填するために内蔵されているトナー搬送機構の始端部に始端部シャッタ及び終端部に終端部シャッタを備えたトナーカートリッジと、
該トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量検知センサと、
を少なくとも備え、
前記トナー残量検知センサによりトナー残量無しが検知されたことによりトナー残量無しトナーカートリッジに代わって新品トナーカートリッジが前記リザーブタンクに装着されたとき、前記新品トナーカートリッジの前記始端部シャッタと前記終端部シャッタが共に開放される、
ことを特徴とするトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記現像器シャッタが閉鎖され、前記新品トナーカートリッジから前記リザーブタンクにトナーが充填されるとき、該リザーブタンク内のトナーが前記トナー搬送路から溢れたとき、溢れた前記トナーは前記始端部シャッタを通って前記新品トナーカートリッジ内に還流する、
ことを特徴とする請求項１記載のトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置。
【請求項１】
二成分現像剤にて現像を行う現像器と、
該現像器内の前記二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、
該トナー濃度検知センサにより前記現像器内の前記二成分現像剤のトナー濃度が現像に適切なトナー濃度よりも低いことが検知されたとき、内蔵のトナー搬送機構によりトナー搬送路にトナーを送り出し該トナー搬送路を介して前記現像器にトナーを補給するリザーブタンクと、
前記トナー搬送路と前記現像器との間に設置された現像器シャッタと、
前記リザーブタンクに対し着脱自在に構成され、前記リザーブタンクにトナーを充填するために内蔵されているトナー搬送機構の始端部に始端部シャッタ及び終端部に終端部シャッタを備えたトナーカートリッジと、
該トナーカートリッジのトナー残量を検知するトナー残量検知センサと、
を少なくとも備え、
前記トナー残量検知センサによりトナー残量無しが検知されたことによりトナー残量無しトナーカートリッジに代わって新品トナーカートリッジが前記リザーブタンクに装着されたとき、前記新品トナーカートリッジの前記始端部シャッタと前記終端部シャッタが共に開放される、
ことを特徴とするトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記現像器シャッタが閉鎖され、前記新品トナーカートリッジから前記リザーブタンクにトナーが充填されるとき、該リザーブタンク内のトナーが前記トナー搬送路から溢れたとき、溢れた前記トナーは前記始端部シャッタを通って前記新品トナーカートリッジ内に還流する、
ことを特徴とする請求項１記載のトナー圧縮防止機構を備えた画像形成装置。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図１】
【図２】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８８６６４（Ｐ２０１２−８８６６４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７６９７（Ｐ２０１０−２３７６９７）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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