JP2003005503A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストダウンを図りつつ、正確なトナー補給
量を得ることができ、画像濃度が安定し、トナーエンド
時のトナー回復が良好な画像形成装置を提供する。 【解決手段】 トナー検知センサ４９ａによるトナー補
給量の検知結果に基づいてトナー補給量を制御する。ま
た、センサ清掃部材４９ｂとトナー検知センサ４９ａと
の接触によってトナー補給スクリュー４９の回転数を検
知する。トナー補給動作に要するトナー補給時間とトナ
ー補給経路を通過するトナー補給量の検知結果から単位
時間あたりのトナー補給量を算出して記録し、記録され
た過去数回の単位時間あたりのトナー補給量の履歴情報
に基づいてトナー補給動作する。トナー補給経路を通過
するトナー補給量の検知結果に基づいてトナーエンドが
検知されると、トナーカートリッジの交換を促すサイン
が操作パネル上に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置で
は、トナー収容器から現像器へのトナー補給量を直接検
知する手段が無いため、トナーを補給するトナー補給ス
クリューの回転時間でトナー補給量を制御している。具
体的には、トナー補給量とトナー補給スクリューの回転
時間の関係を実験から求めて図８のようにプロットし、
その近似式から単位時間あたりのトナー補給時間を求め
る。そして、トナー補給時は先に求められた単位時間あ
たりのトナー補給時間から必要なトナー補給スクリュー
の回転時間を求め、トナー補給量を制御している。ま
た、トナー収容器のトナーエンドを検知するための手段
は、例えば、トナーカートリッジにトナーエンド検出窓
を設置し、光学的手段で検出窓のトナーの有無からトナ
ーエンドを検知するような、トナーエンド検知のためだ
けの特別な手段が必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像形成装
置においては、トナー補給量を直接検知する手段が無い
ために、実際のトナー補給量が実験で求められた量から
変化していても補正する手段がない。トナー補給量が実
験で求められた量から変化する要因としては、トナー収
容器内のトナー残量やトナーの充填状態の変化や、トナ
ー補給スクリューのトルクの違いなどがあげられる。正
確なトナー補給量が得られないことで、画像濃度の安定
性が悪化し、また、トナーエンド時のトナー回復の際に
トナー補給量が不足し、トナー回復が失敗しやすくな
る。さらに、トナーエンド検知には特別な検知手段をつ
ける必要があるため、コストの上昇を招いてしまう、等
の問題点がある。

【０００４】上記問題点に鑑み、本発明は、正確なトナ
ー補給量を得ることで画像濃度が安定し、トナーエンド
時のトナー回復が良好であり、コストダウンを可能にす
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の本発明は、潜像担持体上の静電潜
像を現像する現像器と、現像器へ補給されるトナーを収
容するトナー収容器と、トナー収容器から現像器へトナ
ーを補給するトナー補給スクリューと、トナー収容器の
トナー排出口部から現像器のトナー受入れ口部へのトナ
ー補給経路と、トナー補給経路を通過するトナー補給量
を検知する検知手段と、トナー補給スクリューに取り付
けられ、該検知手段をクリーニングするためのセンサ清
掃部材と、を備える現像装置を有する、電子写真方式の
画像形成装置において、トナー補給量の検知結果に基づ
いてトナー補給量を制御することを特徴とする画像形成
装置とする。請求項１に記載の本発明のように、トナー
補給量の計算値を実際のトナー補給量に近づける制御を
することで、正確なトナー補給量を得ることができる。

【０００６】また、請求項２に記載の本発明は、請求項
１記載の画像形成装置において、トナー補給量の検知手
段が、トナー検知センサであることを特徴とする画像形
成装置とする。請求項３に記載の本発明は、請求項１又
は２記載の画像形成装置において、トナー補給スクリュ
ーの回転数の検知手段が、センサ清掃部材とトナー検知
センサとの接触によるものであることを特徴とする画像
形成装置とする。請求項３に記載の本発明のように、セ
ンサ清掃部材がトナー補給スクリューの回転数の検知と
トナー検知センサの清掃とを兼ねることで、画像形成装
置のコストダウンを可能にする。

【０００７】請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至
３のいずれかに記載の画像形成装置において、トナー補
給動作に要するトナー補給時間とトナー補給経路を通過
するトナー補給量の検知結果から単位時間あたりのトナ
ー補給量を算出して記録し、記録された過去数回の単位
時間あたりのトナー補給量の履歴情報に基づいてトナー
補給動作することを特徴とする画像形成装置とする。請
求項４に記載の本発明のようにトナー補給を行うこと
で、トナーの搬送性の変化にも対応し、常に画像濃度を
安定させることができる。

【０００８】請求項５に記載の本発明は、請求項１乃至
４のいずれかに記載の画像形成装置において、トナー収
容器は、トナーカートリッジとして画像形成装置に着脱
可能であり、トナー補給経路を通過するトナー補給量の
検知結果に基づいてトナーエンドが検知されると、トナ
ーカートリッジの交換を促すサインが操作パネル上に表
示されることを特徴とする画像形成装置とする。請求項
５に記載の本発明のような構成にすることで、特別なト
ナーエンド検知手段が必要なく、画像形成装置のコスト
ダウンを図ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
るカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した
実施形態について説明する。まず、プリンタ全体の概略
について説明する。図１は本発明に係るプリンタの概略
構成図である。図１において、潜像担持体としての感光
体ドラム１０は、矢印Ａの向きに回転駆動されながら、
一様帯電手段としての帯電チャージャ１１により一様に
帯電された後、レーザ光学装置２０から発せられるレー
ザ光がミラー２１により所定方向に導かれることにより
画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成
される。上記工程において、感光体ドラム１０表面は帯
電チャージャ１１によって負帯電（−Ｖ_Ｄ）される。そ
して、レーザ光学装置２０からレーザ光が発せられる
と、感光体ドラム１０の表面電位が−Ｖ_Ｌとなる。

【００１０】上記露光する画像情報は、所望のフルカラ
ー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの
色情報に分解した単色の画像情報である。感光体ドラム
１０上に形成された静電潜像は、回転型の現像装置（リ
ボルバ現像装置）４０により各々所定の現像剤として、
イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックトナーで現
像され、これにより、感光体ドラム１０上に各色画像が
形成される。感光体ドラム１０上に形成された各色画像
は、中間転写ベルト３０上に、イエロー、マゼンタ、シ
アン、及びブラックの単色毎に順次重ね合わされて転写
される。中間転写ベルト３０は、転写バイアスローラ３
１と複数のベルトローラ３２に張架されて回転可能とな
っており、感光体ドラム１０と同期して図中矢印Ｂ方向
に回転する。中間転写ベルト３０上への各色画像の転写
は、感光体ドラム１０と中間転写ベルト３０の接触状態
において、転写バイアスローラ３１に所定のバイアス電
圧を印加することで行われる。

【００１１】中間転写ベルト３０上に重ね合わされて転
写されたイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの
画像は、両面複写兼用の自動給紙カセット５０或いは手
差し給紙トレイ５０ａから、給紙ローラ５１或いは手差
し給紙ローラ５１ａ、及びレジストローラ５２を経て、
転写部へ搬送された転写紙Ｐ上に、２次転写チャージャ
５３により一括転写される。転写終了後の転写紙Ｐは、
定着装置５４によりトナー像が定着されフルカラープリ
ントとして機外に排出される。なお、中間転写ベルト３
０上への転写後、感光体ドラム１０上の若干の未転写残
留トナーは、感光体ドラム１０の再使用に備えて感光体
用クリーニング装置１２で清掃される。この感光体用ク
リーニング装置１２により回収されたトナーは、回収パ
イプ１３を経由して廃トナータンク１５に蓄えられる。
また、転写紙Ｐ上に転写されなかった中間転写ベルト３
０上のトナーは、隣接して設けられている中間転写ベル
ト用クリーニング装置３３によって中間転写ベルト３０
から除去される。

【００１２】中間転写ベルト用クリーニング装置３３
は、クリーニングブレード３４と、このクリーニングブ
レード３４を中間転写ベルト３０に接離可能に支持する
接離用アーム３５と、クリーニングブレード３４を覆う
ように設けられ、クリーニングブレード３４の先端部近
傍が中間転写ベルト３０側に開口している現像剤回収部
としての回収容器３６とを有している。上記構成の中間
転写ベルト用クリーニング装置３３では、クリーニング
ブレード３４の先端が接離用アーム３５を介して中間転
写ベルト３０表面に接離自在になっている。そして、中
間転写ベルト３０上に感光体ドラム１０から１色目の画
像が転写され、さらに複数色の画像が転写されて重ね合
わせ画像が形成され、その重ね合わせ画像が転写紙Ｐに
一括転写されるまでの間は、クリーニングブレード３４
は中間転写ベルト３０から離間しており、転写紙Ｐへの
重ね合わせ画像の一括転写が終了した後に中間転写ベル
ト３０に接触して、転写紙Ｐに転写されずに中間転写ベ
ルト３０表面に残留したトナーを掻き取る。

【００１３】上記クリーニングブレード３４によって掻
き取られた廃トナーは、重力によって回収容器３６内壁
に沿って回収容器３６の底部まで落下する。回収容器３
６の底部には、廃トナータンク１５に連結されている第
２回収パイプ１４が接続されており、回収容器３６内の
廃トナーが第２回収パイプ１４を通って廃トナータンク
１５に収容される。この廃トナータンク１５は、感光体
用クリーニング装置１２にも連結されており、感光体ド
ラム１０表面の廃トナーも同一の廃トナータンク１５へ
と収容されるようになっている。

【００１４】次に、現像装置について説明する。図２は
現像装置４０の概略構成図である。現像装置４０は、感
光体ドラム１０に対向した開口部を有するケーシング
(不図示)内で、回転駆動軸４０ａを中心として矢印Ｃ方
向に回転される略同型の４つの現像器４１Ｂ、４１Ｙ、
４１Ｍ、４１Ｃと、該４つの現像器４１にトナーをそれ
ぞれ補給するための４つのトナー補給装置４５Ｂ、４５
Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃとを有している。なお、図示の現像
装置４０では、感光体ドラム１０に対向する現像位置
に、ブラックトナーとキャリアを収容したブラック現像
器４１Ｂが臨んでおり、このブラック現像器４１Ｂから
図中反時計回りの順に、イエロートナーとキャリアを収
容したイエロー現像器４１Ｙ、マゼンタトナーとキャリ
アを収容したマゼンタ現像器４１Ｍ、シアントナーとキ
ャリアを収容したシアン現像器４１Ｃが配置されてい
る。

【００１５】現像装置４０の４つの現像器４１Ｂ、４１
Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃは、互いに９０度ずつ変位した位置
に配置されており、ステッピングモータ（不図示）によ
って現像装置４０が矢印Ｃ方向に所定の作像工程にした
がって回転駆動軸４０ａの周りを９０度ずつ回転される
ことにより、各現像器の現像スリーブ４２Ｂ、４２Ｃ、
４２Ｍ、４２Ｙが、ブラック現像器４１Ｂ、シアン現像
器４１Ｃ、マゼンタ現像器４１Ｍ、イエロー現像器４１
Ｙの順に、感光体ドラム１０に対向する現像位置に移動
されて、感光体ドラム１０上の静電潜像を可視像化す
る。

【００１６】次に、各現像器の内部構造について説明す
る。ここで、４つの現像器４１Ｂ、４１Ｙ、４１Ｍ、４
１Ｃの内部構造はそれぞれ同様であるので、ブラック、
イエロー、マゼンタ、シアンの各現像器を区別するため
のＢ、Ｙ、Ｍ、Ｃの添字を省略する。現像器４１は、現
像剤担持体としての現像スリーブ４２と、ケーシング部
内に収容されるトナー及びキャリアからなる二成分現像
剤（以下、現像剤という）を攪拌する第１攪拌スクリュ
ー４３及び第２攪拌スクリュー４４とを備えている。そ
して、この現像器４１内でトナーとキャリアとが攪拌さ
れて、トナーが負に、キャリアが正に帯電する。そし
て、現像時において、現像スリーブ４２には負バイアス
が印加され、現像スリーブ４２表面に担持されているト
ナーが感光体ドラム１０表面の画像部に移動して、感光
体ドラム１０表面にトナー像が形成される。

【００１７】図３は、トナー補給時におけるトナー補給
装置の断面図である。このトナー補給装置４５は、トナ
ー収容器４６を保持するトナー収容器保持部４７と、ト
ナー収容器保持部４７にトナー収容器４６を保持させた
状態でトナー収容器４６を周方向に回転駆動するための
モータ４７ａ及びカップリング４７ｂが設けられてい
る。

【００１８】図４は、トナー補給経路の説明図である。
トナー補給経路は、トナー補給装置４５から現像器４１
へトナーが通過する経路であり、トナー吐出口４８と現
像開口部６１をトナー補給スクリュー４９で結ぶ構成と
なっている。

【００１９】上記構成において、現像が繰り返されトナ
ーが消費されて、現像器４１内のトナー濃度が低下する
と、モータ４７ａが駆動され、カップリング４７ｂを介
してトナーボトル４６は周方向に回転し、トナーボトル
４６内のトナーはトナー吐出口４８付近に順次送られ
て、トナー吐出口４８から下方に位置する補給スクリュ
ー４９に落下する。落下したトナーはさらに補給スクリ
ュー４９が駆動されて現像開口部６１付近へ順次送ら
れ、現像開口部６１から現像器４１内に落下し補給され
る。その後、トナーは第１攪拌スクリュー４３及び第２
攪拌スクリュー４４によってキャリアを含む現像剤と攪
拌混合され、互いに逆磁性に摩擦帯電させられた２成分
現像剤となって現像スリーブ４２に送られる。これによ
り、トナーボトル４６からトナーが現像器４１内へ補給
され、現像剤のトナー濃度が所定の濃度に保たれ、その
結果転写紙上の画像濃度が一定に保たれるようになって
いる。

【００２０】図５はトナー補給経路の拡大図である。ト
ナー補給経路にはトナー吐出口４８と現像開口部６１の
途中にトナー検知センサ４９ａが配置されている。ま
た、図６はトナー補給スクリューの拡大図である。本発
明に係るトナー補給スクリュー４９には、トナー検知セ
ンサ４９ａに対向する位置にセンサ清掃部材４９ｂが取
り付けられている。センサ清掃部材４９ｂは、トナー補
給スクリュー４９が1回転する毎にトナー検知センサ４
９ａを1回清掃し、その清掃時にトナー検知センサ４９
ａに接触することで、トナー回転スクリュー４９の回転
数を検知する仕組みになっている。センサ清掃部材４９
ｂが接触していない間、トナー検知センサ４９ａはトナ
ーの有無を検知している。トナー検知センサ４９ａで連
続して数回トナーが無いと判断された場合、トナーエン
ドと判断してトナーカートリッジの交換を促すサインを
操作パネル上に表示する。トナーが有ると判断された場
合は、トナー補給スクリュー４９の回転数からトナー補
給量が算出され、トナーが補給される。

【００２１】図７にトナー補給動作のフローを示す。ま
ず、前回作像時の画像濃度情報、例えばＰセンサのトナ
ー付着量の情報から必要なトナー補給量を計算する。こ
れをＳ１とする。次に、過去数回分の、単位時間当たり
のトナー補給量の測定値を記録した履歴情報から、単位
時間当たりのトナー補給量を計算する。これをＳ２とす
る。Ｓ１で計算したトナー補給量をＳ２で計算した単位
時間当たりのトナー補給量で割り、トナー補給スクリュ
ー４９を回転させるトナー補給時間を決める。これをＳ
３とする。作像時に、トナー補給をＳ３で決められた時
間実行する。これをＳ４とする。Ｓ４でトナー補給経路
を通過するトナー補給量を測定し、トナー補給時間で割
って単位時間あたりのトナー補給量を算出する。これを
Ｓ５とする。Ｓ５で計算された値をメモリに保存し、単
位時間あたりのトナー補給量の履歴情報とする。これを
Ｓ６とする。以上のＳ１からＳ６までの動作を繰り返す
ことにより、履歴情報が常に更新されて制御上必要なト
ナー補給量が実際のトナー補給量と合致するため、安定
したトナー補給動作が可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、実
際のトナー補給量が制御上必要な補給量と合致するた
め、トナー収容器内のトナー残量やトナーの充填状態の
変化によるトナーの搬送性の変化や、トナー補給スクリ
ューのトルクの変化によるトナー補給量の変化等が解消
し、正確なトナー補給量を得ることができ、その結果、
画像濃度が常に安定し、トナーエンド時のトナー回復も
良好であり、また、特別なトナーエンド検出手段が必要
無いため、コストダウンを図った画像形成装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図２】現像装置の概略構成図である。

【図３】トナー補給装置の断面図である。

【図４】トナー補給経路の説明図である。

【図５】トナー補給スクリューの説明図である。

【図６】トナー補給スクリューの拡大図である。

【図７】トナー補給動作を示すフローチャートである。

【図８】トナー補給量とトナー補給スクリューの回転時
間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １１ 帯電チャージャ １２ 感光体用クリーニング装置 １３ 回収パイプ １４ 第２回収パイプ １５ 廃トナータンク ２０ レーザ光学装置 ２１ ミラー ３０ 中間転写ベルト ３１ 転写バイアスローラ ３２ ベルトローラ ３３ 中間転写ベルト用クリーニング装置 ３４ クリーニングブレード ３５ 接離用アーム ３６ 回収容器 ４０ 現像装置 ４０ａ 回転駆動軸 ４１ 現像器 ４２ 現像スリーブ ４３ 第１攪拌スクリュー ４４ 第２攪拌スクリュー ４５ トナー補給装置 ４６ トナー収容器 ４７ トナー収容器保持部 ４７ａ モータ ４７ｂ カップリング ４８ トナー吐出口 ４９ トナー補給スクリュー ４９ａ トナー検知センサ ４９ｂ センサ清掃部材 ５０ 自動給紙カセット ５０ａ 手差し給紙トレイ ５１ 給紙ローラ ５１ａ 手差し給紙ローラ ５２ レジストローラ ５３ ２次転写チャージャ ５４ 定着装置 ６１ 現像開口部 Ｐ 転写紙

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像担持体上の静電潜像を現像する現像
   器と、 現像器へ補給されるトナーを収容するトナー収容器と、 トナー収容器から現像器へトナーを補給するトナー補給
   スクリューと、 トナー収容器のトナー排出口部から現像器のトナー受入
   れ口部へのトナー補給経路と、 トナー補給経路を通過するトナー補給量を検知する検知
   手段と、 トナー補給スクリューに取り付けられ、該検知手段をク
   リーニングするためのセンサ清掃部材と、 を備える電子写真方式の画像形成装置において、 トナー補給量の検知結果に基づいてトナー補給量を制御
   することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、 トナー補給量の検知手段が、トナー検知センサであるこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の画像形成装置にお
   いて、 トナー補給スクリューの回転数の検知手段が、センサ清
   掃部材とトナー検知センサとの接触によるものであるこ
   とを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の画像
   形成装置において、 トナー補給動作に要するトナー補給時間とトナー補給経
   路を通過するトナー補給量の検知結果から単位時間あた
   りのトナー補給量を算出して記録し、記録された過去数
   回の単位時間あたりのトナー補給量の履歴情報に基づい
   てトナー補給動作することを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の画像
   形成装置において、 トナー収容器は、トナーカートリッジとして画像形成装
   置に着脱可能であり、 トナー補給経路を通過するトナー補給量の検知結果に基
   づいてトナーエンドが検知されると、トナーカートリッ
   ジの交換を促すサインが操作パネル上に表示されること
   を特徴とする画像形成装置。