JP2005258305A

JP2005258305A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005258305A
Application number: JP2004072876A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Hachisuga; 利治蜂須賀
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】環境変動等によりＴＣやＱ／Ｍが変動したときも、ユニット内のトナー濃度を精度よく検知することができ、画像の安定化を達成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】蓄えているトナーの濃度を検知するＴセンサと、現像剤を自動的に追加投入するために必要な補給用剤タンク２を中心に構成された追加投入手段と、ユニット中の現像剤の一部をユニット外に排出するのに必要な廃剤タンク３を中心に構成された排出手段とを有する現像ユニット１を備えた画像形成装置において、現像ユニット１内の現像剤量に応じてＴセンサのコントロール電圧を変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、現像剤を自動交換する２成分現像装置を用いる画像形成装置に関する。

従来より、複写機等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、安定したトナー濃度が得られるようにトナー濃度を制御する技術を備えたものが多い。例えば、特許文献１の技術では、電源投入時の定着温度が所定の温度以下のときには、電源投入時からの作像積算枚数が所定値以下のときに、連続作像時に所定の間隔でトナー濃度検知手段の目標値を変更することにより、トナー帯電量が変化することに伴う連続作像時の画像濃度低下を避けることができるとしている。
また、特許文献２では、インダクタンス検知センサをトナー濃度センサとして使用し、且つトリックル現像方式（現像容器に現像剤溢出部を設け現像容器中の劣化現像剤を排出し、新しい現像剤を補給する方式）を用いた構成において、現像剤溢出口の設置位置を、トナー濃度センサのセンサ面が全て現像剤に覆われるようにセンサ面より高い位置に、且つ現像剤攪拌スクリューの一部が現像剤から露出するように攪拌スクリューの頂点よりも低い位置に設定することにより、トナー濃度制御の誤差が少なく、且つ補給された補給用にトナー濃度を調整された現像剤の現像容器中の現像剤への攪拌混合性を確保することが可能となる技術が提案されている。

また、特許文献３では、現像手段を含む画像形成プロセスを所定回数行なって定期点検による現像剤交換を実施する場合に、トナー濃度検知センサの基準信号設定時に、前記トナーリサイクル手段から現像手段に戻るリサイクルトナーの量より予測されるトナー濃度上昇分のコントロール電圧を補正して正規の基準信号を設定し、トナー濃度検知センサの基準値設定によるトナー濃度制御を、リサイクルトナーに影響されることなく、正確かつ容易に設定できるようにした技術が示されている。
また、特許文献４では、新しい現像剤（初期剤）が現像器内に投入された時のトナー濃度制御基準値をＶＴ０とし、本体電源がオンされた時でかつ画像形成開始前に一定時間撹拌を行い、その時の磁気センサ出力値をＶＴ２としたとき、ＶＴ２が前記ＶＴ０と異なる場合は、画像形成開始時のトナー濃度制御値をＶＴ２に変更する構成としたので、トナー濃度が同じにもかかわらず、環境によってトナー濃度センサ（磁気センサ）の出力値が変化したような場合でも、装置本体の電源スイッチがオンされた時でかつ画像形成開始前に一定時間撹拌を行った時のセンサ出力値を取り込み、その値でトナー濃度制御を行うので、環境によらずトナー濃度値を一定値に制御できるとした技術が示されている。
特開２００１−１２５３６５公報特開２００３−２１５９０３公報特開平０６−２４２６８０号公報特開平１０−０２０６５２号公報

ところで、上述の従来例で示したような画像形成用の装置において、メンテナンスフリーで経時の現像特性を確保するためには、現像剤を自動的に入れ替える必要があり、このために現像剤の供給についてオーバーフロー方式を用いている場合がある。この方式では、現像剤を小量ずつ追加し、一定体積以上になると現像ユニットから溢れ出すようにすることで、ある程度現像剤量を規制することができる。
しかしながら、現像剤の嵩密度は環境変動によるＴＣ（トナー濃度）やＱ／Ｍ（帯電量）変化により影響を受けるため、体積で規制した場合現像剤重量は一定ではない。一方、トナー濃度を検知するＴセンサ（トナー濃度センサ）は現像剤量によりその出力値が変化する。このため、現像ユニット内の現像剤量を何らかの方法で検知し、Ｔセンサ出力に対して補正をかける必要が生じることになる。
そこで、本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、環境変動等によりＴＣやＱ／Ｍが変動したときも、ユニット内のトナー濃度を精度よく検知することができ、画像の安定化を達成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。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、蓄えているトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤を自動的に追加投入する追加投入手段と、現像剤の一部を排出する排出手段とを有する現像ユニットを備えた画像形成装置において、前記現像ユニット内の現像剤量に応じて前記トナー濃度検知手段のコントロール電圧を変化させる画像形成装置を最も主要な特徴とする。
また、請求項２に記載の発明では、蓄えているトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤を自動的に追加投入する追加投入手段と、現像剤の一部を排出する排出手段とを有する現像ユニットを備えた画像形成装置において、前記現像ユニットから溢れ出た現像剤を収容し、前記排出手段を構成する廃剤タンクと、内容物と共に前記廃剤タンクの重量を検知する重量検知装置とを備え、前記現像ユニットに追加した現像剤量と、前記廃剤タンクの重量より前記現像ユニット内の剤重量を判断して、前記トナー濃度検知手段のコントロール電圧を変化させる画像形成装置を主要な特徴とする。
また、請求項３に記載の発明では、蓄えているトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤を自動的に追加投入する追加投入手段と、現像剤の一部を排出する排出手段とを有する現像ユニットを備えた画像形成装置において、装置中の湿度を検知する湿度検知手段を有し、前記湿度検知手段の検知結果に応じて前記トナー濃度検知手段のコントロール電圧を変化させる画像形成装置を主要な特徴とする。

本発明によれば、現像ユニット内の現像剤量に応じてＴセンサのコントロール電圧を変化させるので、環境変動等によりＴＣやＱ／Ｍが変動したときも、現像ユニット内のトナー濃度を精度よく検知することができ、画像の安定化を達成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。この構成は、画像処理装置としての複写機１００であり、この複写機１００の上面にはコンタクトガラス２０６が設けられている。また、複写機１００の上部には自動原稿送り装置（以下、単にＡＤＦという）２０１が設けられており、このＡＤＦ１はコンタクトガラス２０６を開閉するように複写機１００に図示しないヒンジ等を介して連結されている。このＡＤＦ２０１は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ２０２と、原稿トレイ２０２に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送する分離・搬送手段と、分離・搬送手段によってコンタクトガラス２０６に向かって搬送された原稿をコンタクトガラス２０６上の読取位置に搬送・停止させるとともに、コンタクトガラス２０６の下方に配設された複写機１００の読取手段（公知の露光ランプ２５１、ミラー２５２、２５５、２５６、レンズ２５３、ＣＣＤ２５４等）２５０により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス２０６から搬出する。給紙モータはコントローラからの出力信号によって駆動されるようになっており、コントローラは複写機１００から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ２０３が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス２０６に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ２０７によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ２０７からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。

また、コントローラは原稿セット検知センサ２０７が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト２０４の駆動を停止して給送ベルト２０４を停止することにより、原稿をコンタクトガラス２０６読取位置に停止させる。また、コントローラは原稿セット検知センサ７によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送し、この原稿が原稿セット検知センサ２０７によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。そして、原稿がコンタクトガラス２０６の読取位置に停止したとき、複写機１００によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機１００から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト２１６によって原稿をコンタクトガラス２０６から排送ローラ２０５に搬出する。
上記のように、ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。

図２は本発明の画像形成装置に係る実施形態の要部構成図である。本実施形態における画像形成装置は電子写真方式によって転写紙に画像形成を行う装置であり、種々の画像形成用部材（図示せず）を備えている。
本実施形態における画像形成装置は書込み光学系、帯電装置、像担持体、現像装置（図２では現像ユニット１）、転写装置、クリーニング装置、除電装置、定着装置、転写紙給紙部、搬送用ローラ等が備えられており、像担持体上の潜像が現像によって可視像（トナー像）化される。そして、その像担持体上の画像が転写紙に転写され、トナー像が転写紙に定着される。転写後はクリーニング装置で残留トナーが除去され、除電装置で残留電荷が除去される。
現像ユニット１はその中にトナー濃度検知手段としてのＴセンサ（図示せず）が備えられている。Ｔセンサのコントロール電圧は図示しない制御手段（演算処理装置）によって制御されている。また、図２に示すように、現像ユニット１には、その上部に現像剤を自動的に現像ユニット１に追加投入するために必要な補給用剤タンク２を中心に構成された追加投入手段が配され、下部には、ユニット中の現像剤の一部をユニット外に排出するのに必要な廃剤タンク３を中心に構成された排出手段が配されている。なお、現像ユニット１は像担持体上の潜像をトナーとキャリアからなる二成分現像剤で現像する２成分現像ユニットである。
本実施形態において、キャリアは３５μｍ、トナーの平均粒径は５．０μｍであり、現像ユニット内には、おおよそ２５０ｇ（２３℃ ５０％トナー濃度５ｗｔ％）の現像剤が入っている。現像ユニット１の上部に配設されている補給用剤タンク２から、１０００枚プリントするたびに、２ｇ現像剤を追加している。
現像ユニット１にはユニット中の現像剤高さが一定以上になると現像剤量規制孔１ａからオーバーフローして、現像ユニット１の下部に配設してある廃剤タンクに落下する。このような現像剤自動交換システムにより、現像ユニット寿命６００ｋ枚中の現像剤の平均滞留時間は１００Ｋ程度となり、安定した画像品質が確保される。

ところで、現像剤の嵩密度は図３のグラフから分かるように、トナー濃度（図ではＴＣ）や、帯電量により変化する。一般に、トナー濃度が高くなると嵩密度は小さくなり、帯電量が大きくなるとやはり嵩密度は小さくなる。何らかの条件で急激に剤の嵩密度が変化したときにトナー濃度制御に異常をきたすことがあり得る。
下記の表に示すように、例えばユニット内現像剤容積が１５４ｃｃの場合、ＬＬ環境では剤重量は２０７ｇであり、ＨＨ環境では剤重量は３３０ｇになりうる。トナー濃度制御のためのＴセンサ出力は剤量により影響を受ける。

図４に現像ユニット１にて現像剤重量を変化させた時のＴセンサ出力を示す（コントロール電圧は１１Ｖで一定の場合）。この図から、同じトナー濃度でも現像剤量によりＴセンサ出力が違うことがわかる。環境変動などで、これらが著しく異なるとトナー濃度制御が正常に行われず、ひいては異常画像を引き起こす原因となる。
また、Ｔセンサのコントロール電圧とＴセンサ出力の関係を図５に示す。図のように、コントロール電圧を低くするとトナー濃度が高いときにＴセンサ出力が１Ｖを下回る可能性が生じることがわかる。また、コントロール電圧が高いときは５Ｖ近傍に位置することがわかる。
本実施形態における画像形成装置では、現像ユニット１内の現像剤量が２８０ｇをデフォルトとし３００ｇを超えるとコントロール電圧をデフォルトよりも０．５Ｖ低くする。また２５０ｇ以下になるとコントロール電圧をデフォルトよりも０．５Ｖ高くするように設定されている。この動作に対する制御は上述した制御手段によって実現されている。
このように、この画像形成装置では、現像ユニット１内の現像剤量に応じてＴセンサのコントロール電圧を変化させるので、環境変動等によりＴＣやＱ／Ｍが変動したときも、現像ユニット１内のトナー濃度を精度よく検知することができ、画像の安定化を達成することができる。

次に、現像ユニット１に追加した現像剤量と、廃剤タンク重量より現像ユニット１内の剤重量を判断して、Ｔセンサのコントロール電圧を変化させるようにした実施形態について図６を用いて説明する。なお、図２と同様の部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この実施形態では、図６に示すように、廃剤タンク３の下部にタンクの重量を検知する圧電センサを備えた重量検知装置３ａが配設されており、その重量変化と現像ユニット１に追加した現像剤量からユニット中の現像剤量を計算し、その量に応じてＴセンサのコントロール電圧を変化させるようになされている。
ユニット内の現像剤量が２８０ｇをデフォルトとし３００ｇを超えるとコントロール電圧を、デフォルトよりも０．５Ｖ低くする。また２５０ｇ以下になるとコントロール電圧を、デフォルトよりも０．５Ｖ高くするように設定されており、上述の制御手段によって制御されている。
したがって、図６で示した画像形成装置では、現像ユニット１に追加した現像剤量と、廃剤タンク３内の現像剤量より現像ユニット１中の現像剤量を計算し、その量に応じたＴセンサコントロール電圧を設定するので、環境変動等によりＴＣやＱ／Ｍが変動したときも、ユニット内のトナー濃度を精度よく検知することができ、画像の安定化を達成することができる。

次に、画像形成装置中の湿度を検知する湿度検知手段（図示せず）を有し、その検知結果に応じてＴセンサのコントロール電圧を変化させるようにした実施形態について説明する。環境により、現像剤の帯電特性は異なり、乾燥しているとトナーのＱ／Ｍが高くなるため、画像濃度を確保するためにトナー濃度を高くする必要があり、その結果、嵩密度が小さくなるためユニット内現像剤重量は少なくなる。反対に湿度が高いときはユニット内現像剤重量は多くなる。
そのため、この実施形態では、画像形成装置に設けられた湿度センサ（湿度検知手段）の検知結果から現像ユニット内現像剤量を予測し、Ｔセンサのコントロール電圧を変化させている。絶対湿度が１５ｇ／ｍ^３以上の時はコントロール電圧をデフォルトよりも０．５Ｖ低くし、絶対湿度が４ｇ／ｍ^３以下の時はコントロール電圧をデフォルトよりも０．５Ｖ高くするように設定されており、上述の制御手段によって制御されている。
このように、この実施形態における画像形成装置では、画像形成装置中の湿度を検知する手段を有し、その検知結果に応じてコントロール電圧を設定するようになされているので、環境変動等によりＴＣやＱ／Ｍが変動したときも、現像ユニット１内のトナー濃度を精度よく検知することができ、画像の安定化を達成することができる。

本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図。本発明の画像形成装置に係る実施形態の要部構成図。嵩密度とトナー濃度の関係を示す図。現像ユニット１にて現像剤重量を変化させた時のＴセンサ出力を示す図（コントロール電圧は１１Ｖで一定の場合）。Ｔセンサのコントロール電圧とＴセンサ出力の関係を示す図。重量検知装置３ａを備えた場合の画像形成装置の要部構成図。

符号の説明

１現像ユニット
１ａ現像剤量規制孔
２補給用剤タンク
３廃剤タンク
３ａ重量検知装置

Claims

蓄えているトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤を自動的に追加投入する追加投入手段と、前記現像剤の一部を排出する排出手段とを有する現像ユニットを備えた画像形成装置において、
前記現像ユニット内の現像剤量に応じて前記トナー濃度検知手段のコントロール電圧を変化させることを特徴とする画像形成装置。
蓄えているトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤を自動的に追加投入する追加投入手段と、前記現像剤の一部を排出する排出手段とを有する現像ユニットを備えた画像形成装置において、
前記現像ユニットから溢れ出た現像剤を収容し、前記排出手段を構成する廃剤タンクと、内容物と共に前記廃剤タンクの重量を検知する重量検知装置とを備え、前記現像ユニットに追加した現像剤量と、前記廃剤タンクの重量より前記現像ユニット内の剤重量を判断して、前記トナー濃度検知手段のコントロール電圧を変化させることを特徴とする画像形成装置。
蓄えているトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像剤を自動的に追加投入する追加投入手段と、前記現像剤の一部を排出する排出手段とを有する現像ユニットを備えた画像形成装置において、
装置中の湿度を検知する湿度検知手段を有し、前記湿度検知手段の検知結果に応じて前記トナー濃度検知手段のコントロール電圧を変化させることを特徴とする画像形成装置。