JP2005266435A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー画像形成装置において黒トナーの代わりにカラートナーを用いて印刷する場合に、細線の再現レベルを向上させることにある。
【解決手段】 この画像形成装置１は、複数のトナーカートリッジ１８ａ〜１８ｄと、複数のトナー残量検知手段と、トナー補給機構とを備えている。複数のトナーカートリッジ１８ａ〜１８ｃは、現像部１６ａ〜１６ｄにそれぞれ接続されるとともに各色のトナーが充填される。複数のトナー残量検知手段は、現像部１６ａ〜１６ｄにそれぞれ設けられ、トナー残量を検知可能である。トナー補給機構は、黒トナーのトナー残量に応じて、黒トナー用現像部１６ｄに対し各色のカラートナーを補給可能又はトナー残量の最も少ないカラートナーの現像部に対し他の色のカラートナーを補給可能である。そして、トナー補給機構による補給が行われた現像部により、トナー像を形成可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置、特に、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに黒トナーによりトナー像を形成するための黒トナー用現像装置と、カラートナーの色ごとに設けられ前記感光体ドラムに前記カラートナーによりトナー像を形成するための複数のカラートナー用現像装置とを有する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラム周りに配置され現像ユニット等とを備えている。現像ユニットには、トナーが充填されたトナーカートリッジが含まれており、随時トナーが補給されるようになっている。

従来の画像形成装置において、カラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成装置では、一般に、黒（Ｋ）のトナーと、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の３種のカラートナーとが用いられ、現像ユニットは、トナーの色ごとに複数設けられている。このような従来のカラー画像形成装置としては、トナーの色ごとの複数の感光体ドラムが並べて配置されたタンデム型の装置と、１つの感光体ドラムのみを備えたワンドラム型の装置とが知られている。

ところで、カラー画像形成装置では、通常、黒トナーが最も多く消費されるため、カラートナーに比べ早くなくなってしまう。そこで、黒トナーがなくなった場合に、残っているカラートナーを組み合わせて疑似黒を生成する技術が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この技術では、黒のトナーカートリッジが空になると、他の現像ユニットからそれぞれカラートナーが感光体ドラムに供給され、転写材に３種のカラートナーが重ねて転写されることで、黒トナーと同様の色を呈する印刷物を得ることができる。
特開平５−３０３２４３号公報

画像形成に用いられる画像データは、多数のドット（色の点）で構成されるが、上記特許文献１の技術では、画像データの各ドットは、３種のトナーを別々に重ねて転写されて得られることから、印刷物において細線の再現レベルが低下してしまう。

さらに、ワンドラム型のカラー画像形成装置では、３つの現像ユニットによってそれぞれ現像動作が行われることから、通常のモノクロ印刷を行う場合に比べ、画像形成に非常に時間がかかってしまう。

本発明の課題は、カラー画像形成装置において黒トナーの代わりにカラートナーを用いて印刷する場合に、細線の再現レベルを向上させることにある。

又、本発明の課題は、カラー画像形成装置において黒トナーの代わりにカラートナーを用いて印刷する場合に、通常のモノクロ印刷にかかる時間と同程度の時間で印刷できるようにすることにある。

請求項１に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラムに黒トナーによりトナー像を形成するための黒トナー用現像装置と、カラートナーの色ごとに設けられ感光体ドラムにカラートナーによりトナー像を形成するための複数のカラートナー用現像装置とを有する画像形成装置であって、複数のトナーカートリッジと、複数のトナー残量検知手段と、トナー補給機構とを備えている。複数のトナーカートリッジは、現像装置にそれぞれ接続されるとともに各色のトナーが充填される。複数のトナー残量検知手段は、現像装置にそれぞれ設けられ、トナー残量を検知可能である。トナー補給機構は、黒トナーのトナー残量に応じて、黒トナー用現像装置に対し各色のカラートナーを補給可能又はトナー残量の最も少ないカラートナーの現像装置に対し他の色のカラートナーを補給可能である。そして、トナー補給機構による補給が行われた現像装置により、トナー像を形成可能である。

この装置では、各現像装置でのトナー残量が把握され、黒トナーの残量に応じて、黒トナー用現像装置にカラートナーが補給されるか、トナー残量の最も少ないカラートナーの現像装置に他のカラートナーが補給される。そして、補給が行われた現像装置によって、混合されたトナーによる現像が行われる。したがって、この装置では、黒トナーがなくなった場合でも、疑似黒色による印刷を行うことができる。

そして、この装置では、画像データの各ドットは、黒トナー用現像装置による１回の現像動作のみによって転写材に転写されるため、各色の現像装置による複数の現像動作により転写材に重ねて転写される場合に比べ、細線の再現レベルが向上する。また、本発明をワンドラム型の装置に適用した場合も、黒トナー用現像装置による現像動作のみが行われるため、通常のモノクロ印刷と同程度の時間で画像形成を行うことができる。

なお、本発明において、単に画像形成装置というときは、タンデム型及びワンドラム型のいずれの装置も含まれるものとする。すなわち、感光体ドラム及び転写装置はそれぞれ、１つのみであっても良く、複数であっても良い。また、トナーカートリッジは、現像装置と別個独立のものであっても良く、現像装置と一体に現像ユニットを構成しても良い。

請求項２に係る画像形成装置では、請求項１の装置において、トナー補給機構は、トナー残量検知手段により黒トナーのトナー残量が所定量より少なくなったことが検知された場合に、カラートナーの補給を行う。

この装置では、具体的に、黒トナーが所定量未満になった場合に、混合トナーを用意することで、黒トナーが無くなってから混合トナーを用意することによる時間のロスを抑えることができる。また、そのような場合にはじめて補給を行うようにしたことで、混合トナーを無駄に用意されるのを回避できる。

請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２の装置において、過去に黒トナーによる画像形成が行われた回数と、過去にカラートナートナーによる画像形成が行われた回数との比率を算出する比率算出手段をさらに備えている。そして、トナー補給機構は、補給が行われる現像装置及びこれに連結されるトナーカートリッジのトナー残量と、補給のためのトナーを有する現像装置及びこれに連結されるトナーカートリッジのトナー残量との比率が比率算出手段によって算出される比率に応じたものとなるよう、カラートナーの補給を行う。

この装置では、具体的に、過去のモノクロ印刷とカラー印刷の回数の比率に応じて、黒トナー及び混合トナーと他のカラートナーとの比率を決めることで、疑似黒用の混合トナーがなくなる時期と他のカラートナーがなくなる時期とのズレが生じるのを抑えるようにしている。

なお、過去にという場合、画像形成装置を最初に使用を始めたときからであっても良く、直近にトナーカートリッジが交換されてからの期間など所定の期間であっても良い。

請求項４に係る画像形成装置は、請求項１から３のいずれか１項の装置において、トナー補給機構は、カラートナーが充填される複数のトナーカートリッジと複数の現像装置とを接続するよう延びるトナー供給路を有し、黒トナーがなくなった場合に、トナー供給路を介してカラートナーの補給を行う。

この装置では、具体的に、トナーカートリッジから現像装置へと延びる供給路を経由して、トナーを直接現像装置に補給することができるので、装置のコンパクト化に資することとなる。

なお、供給路は、各トナーカートリッジから各現像装置に延びる複数の経路であっても良く、途中の部分で合流したもの一体の経路であっても良い。

請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から４のいずれか１項の装置において、トナー補給機構による補給が行われた場合に、それ以降の画像形成の際のトナー消費量を、それまでの画像形成の際のトナー消費量より少なくする。

この装置では、トナーの補給が行われた場合は、いずれかのトナー残量が少なくなったと判断されることから、そのような場合は、画像形成に伴うトナーの消費量を抑えることで、トナーカートリッジの交換時期を少しでも延ばせるようにしている。

請求項６に係る画像形成装置は、請求項１から５のいずれか１項の装置において、現像装置はそれぞれ、トナーを混合するための撹拌機構を有し、混合すべきトナーの量に応じた時間の間撹拌機構による撹拌を行う。

この装置では、混合トナーの量に応じた時間だけ撹拌することで、よく混合された混合トナーを用意しつつ、最小限の撹拌時間で混合トナーを用意できるようにしている。

本発明によれば、画像データの各ドットは、黒トナー用現像装置による１回の現像動作のみによって転写材に転写されるため、各色の現像装置による複数の現像動作により転写材に重ねて転写される場合に比べ、細線の再現レベルが向上する。また、本発明をワンドラム型の装置に適用した場合も、黒トナー用現像装置による現像動作のみが行われるため、通常のモノクロ印刷と同程度の時間で画像形成を行うことができる。

［画像形成装置の全体構成］
図１及び図２に、本発明の一実施形態が採用された画像形成装置１を示す。

この画像形成装置１は、複写機及びプリンタとしての機能を有する複合型の機種であり、画像読取部３と、画像形成部５と、複数の給紙カセット７と、制御部９とを備えている。

画像読取部３は、原稿に記録された画像情報を読み取るためのものであり、図示しない光学系を有している。

画像形成部５は、画像読取部３の下方に配置された部分であり、画像読取部３で読み取られた画像情報や外部から送られる画像情報に基づいて用紙に対して画像形成を行うためのものである。この画像形成部５は、多段ドラム型（タンデム型）のものであり、水平方向に並べて配置された４つの感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、各ドラム１１ａ〜１１ｄの周りに配置された現像ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、転写ローラ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ及びクリーニング装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄと、転写ベルト１９とを有している。

感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、表面に静電潜像が形成される円筒状の回転体である。
現像ユニット１３ａ〜１３ｄは、静電潜像が形成された感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにトナーを供給してトナー像を形成するためのユニットであり、図３及び図４に示すように、現像部（現像装置）１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、各色のトナーが充填されたトナーカートリッジ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとをそれぞれ有している。ここでは、現像部１６ａ〜１６ｃはそれぞれ、ＭＹＣの各色のトナーによる現像を行い、現像部１６ｄは黒トナーによる現像を行う。また、各現像部１６ａ〜１６ｄは、内部のトナーの残量を検知するためのセンサを有している。さらに、現像部１６ａ〜１６ｄには、他の現像ユニットのトナーカートリッジから補給されたトナーを撹拌するための撹拌機構が配置されている。トナーカートリッジ１８ａ〜１８ｄは、現像部１６ａ〜１６ｄにそれぞれ接続されるとともに各色のトナーが充填される。

また、カラートナー用の各トナーカートリッジ１８ａ〜１８ｃからは、各現像部１８ａ〜１８ｄにかけてトナー供給路２７が延びて設けられており、各トナーカートリッジ１８ａ〜１８ｄと現像部１６ａ〜１６ｄとは連通されている。そして、トナー供給路２７には、トナーを搬送するための複数のトナー搬送部材（図示せず）が配置されている。各トナー搬送部材は、トナー搬送方向に延びる螺旋状の羽根と軸とを有する棒状部材であり、それぞれ回転方向が切り替わることでトナー搬送方向が切り替わるようになっている。また、トナー供給路２７の途中には、補給されるカラートナーの補給量を検知するためのセンサ（図示せず）が各トナーカートリッジ１８ａ〜１８ｃの付近に設けられている。

転写ローラ１５ａ〜１５ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面のトナー像を用紙に転写するためのローラである。

クリーニング装置１７ａ〜１７ｄは、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面の未転写トナーを掻き落とすためのものである。

転写ベルト１９は、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの下方に水平方向に延びて配置されており、給紙カセット７から搬送される用紙を吸着して水平方向に搬送するよう循環駆動するものである。

各給紙カセット７は、画像形成部５の下方に配置されており、複数の用紙が収納される。

また、画像形成装置１は、図示しない給紙部、排紙部及び操作パネル等をさらに備えている。操作パネルは、印刷条件等を表示する表示部と、複数の操作キーとを有している。表示部には、補給動作を行うか否かを選択するための画面や、補給動作を行う場合に第１及び第２モード（後述）のいずれのモードによって補給動作を行うかを選択するための画面が表示される。なお、後者の画面にあっては、ユーザーが参考にできるよう、各トナーの残量が示される。また、これらの画面は、表示部がタッチパネル式の液晶ディスプレイで構成されている場合は画面に触れることで、或いは、所定の操作キーを操作することで選択できるように構成されている。

制御部９は、ＣＰＵ３１、メモリ３３等を含むマイクロコンピュータで構成されている。メモリ３３は、ＲＡＭ及びＲＯＭで構成され、画像形成部５等の入出力部の動作を制御するための制御プログラム３５が格納されるとともに、この制御プログラム３５がＣＰＵ３１により実行される際の作業領域として機能する。制御プログラム３５には、トナーの補給に関する補給動作プログラム３７が含まれる。

この補給動作プログラム３７は、現像部１６ｄ内の黒トナーがなくなった場合に、補給動作を行うか否かをユーザーに選択させるための画面を表示部に表示するとともに、補給動作を行うことが選択された場合に、第１及び第２モード（後述）のいずれのモードによって補給動作を行うかを選択させるための画面を表示する機能を有する。

そして、この補給動作プログラム３７は、補給動作が行われる間、供給路２７内のトナー搬送部材を作動させる機能を有しているが、第１モード及び第２モードのいずれが選択されたかによってトナー搬送部材の動作状態を切り替える機能を有する。すなわち、第１モードが選択された場合は、図３に示すように、３つのトナーカートリッジ１８ａ〜１８ｃから黒トナー用現像部１６ｄに向けてトナーが補給され、第２モードが選択された場合は、図４に示すように、例えば２つのトナーカートリッジ１８ａ，１８ｂから他のカラートナーの現像部１６ｃに向けてトナーが補給されるよう、トナー搬送部材のオン・オフ、回転方向を切り替えられるようになっている。

また、補給動作プログラム３７は、補給される側の現像部のトナー残量に基づいて、補給後の現像部内に各色のトナーが等量ずつ含まれることとなるようトナー補給量を算出する機能を有している。さらに、補給動作プログラム３７は、混合すべきトナーの量に応じて各現像部内の撹拌機構を作動させる時間を算出する機能を有している。

メモリ３３には、過去のモノクロ印刷及びカラー印刷の各回数についてのデータが保持されている。また、メモリ３３には、補給動作プログラム３７によって算出されたトナーの補給量が保持される。

また、制御プログラム３５は、トナー補給機構による補給が行われた場合に、それ以降の画像形成の際のトナー消費量を、それまでの画像形成の際のトナー消費量より少なくするエコモードを採るよう構成されている。

なお、本発明のトナー補給機構は、補給動作を制御する制御部９と、現像ユニット１３ａ〜１３ｄ、トナー供給路２７及びトナー搬送部材とで構成される。

［画像形成装置の動作］
次に、図５に基づいて、画像形成装置１の動作について説明する。

この画像形成装置１において、黒トナー用現像ユニット１３ｄ内の黒トナーがなくなったことが検知されると（Ｓ１）、表示部に補給動作を促す選択画面が表示され、ユーザーが補給動作を行うことを選択すると（Ｓ２）、いずれのモードで補給動作を行うかを選択するための画面が表示され、ユーザーは、各トナーの残量を見ながら、いずれかのモードを選択することができる（Ｓ３）。

ここで、例えば、第１モードが選択された場合、補給動作プログラム３７が実行され補給動作が開始される。第１モードでは、黒トナー用現像部１６ｄに各カラートナーが等量ずつ補給されるようトナー補給量が算出される（Ｓ４）。そして、算出されたトナー補給量に基づいて、各トナーカートリッジ１８ａ〜１８ｃから黒トナー用現像部１６ｄにトナーが補給されるよう、トナー搬送部材が作動する（Ｓ５）。このとき、供給路２７上のセンサによって、各色のトナーがどのくらい補給されたが把握され、各色のトナーが等量ずつ補給されるよう制御される。

一方、第２モードが選択された場合も、補給動作プログラム３７が実行され補給動作が行われるが、ここで、例えばイエロートナー用現像部１６ｃのトナー残量が最も少ない場合は、この現像部１６ｃ内のトナー残量に基づいて補給量が算出される（Ｓ４）。そして、算出されたトナー補給量に基づいて、他の２つの色のトナーのトナーカートリッジ１８ａ，１８ｂからイエロートナー用現像部１６ｃにトナーが補給されるよう、トナー搬送部材が作動する（Ｓ５）。ここでも、供給路２７上のセンサによって、各色のトナーがどのくらい補給されたが把握され、各色のトナーが等量ずつ補給されるよう制御される。

そして、トナーの補給が完了すると、各現像部１６ｄ，１６ｃ内で撹拌部材が所定時間作動して、混合トナーが撹拌される（Ｓ６）。

このような補給動作の後で、モノクロ印刷が指示されると、黒トナー用現像部１６ｃまたはイエロートナー用現像部１６ｃによって現像が行われ、感光体ドラムには、混合トナーによるトナー像が形成される。そして、この混合トナーは、疑似黒色が生成されるよう各色のトナーが等量ずつ含まれているため、得られた印刷物において、黒トナーによる印刷物と同様の色を呈することになる。

以上の画像形成装置１によれば、画像データの各ドットは、黒トナー用現像ユニット１３ｄによる１回の現像動作のみによって用紙に転写されるため、細線部分の再現レベルが向上する。さらに、この画像形成装置１では、各トナーカートリッジから現像部に対して直接トナーが補給されることから、装置の小型化に資することなる。

［他の実施形態］
（ａ）画像形成装置は、ワンドラム型のものであっても良い。この場合は、黒トナー用現像ユニットによる現像のみで済むため、モノクロ印刷に要する時間と同じ時間で画像形成を行うことができる。

（ｂ）補給動作を行うタイミングとして、黒トナーがなくなった場合に代えて、黒トナーの残量が所定量未満になった場合が採用されても良い。この場合、第１モードでは、現像部に残っている黒トナーは、補給されるカラートナーと混合されても良い。

（ｃ）上記実施形態では、補給動作を行うか否かやいずれのモードで補給動作を行うかの選択のための画面をユーザーに示していたが、制御部の判断により、黒トナーの残量に応じて自動的に補給動作を行ったり、各現像部のトナー残量に応じて自動的にいずれのモードによる補給動作を行うかを決定したりするようにしても良い。

（ｄ）制御部は、過去に黒トナーによる画像形成が行われた回数と、過去にカラートナーによる画像形成が行われた回数との比率を算出するとともに、補給される側の現像部のトナー残量と補給する側のトナーカートリッジのトナー残量との比率が算出された比率に応じたものとなるよう、補給動作を制御しても良い。こうする事によって、補給動作が行われた後の画像形成の混合トナーとカラートナーの使用回数が予測でき、これに見合った補給動作による混合トナーの量が決定できる。

本発明の一実施形態が採用された画像形成装置を示す縦断面図。 前記画像形成装置の構成を示すブロック図。 前記画像形成装置の第１モードにおける画像形成部の動作を模式的に示す縦断面図。 前記画像形成装置の第２モードにおける画像形成部の動作を模式的に示す縦断面図。 前記画像形成装置の動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ 画像形成装置
５ 画像形成部
９ 制御部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 感光体ドラム
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 現像ユニット
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 現像部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ トナーカートリッジ
２７ 供給路

Claims (6)

1. 感光体ドラムと、前記感光体ドラムに黒トナーによりトナー像を形成するための黒トナー用現像装置と、カラートナーの色ごとに設けられ前記感光体ドラムに前記カラートナーによりトナー像を形成するための複数のカラートナー用現像装置とを有する画像形成装置であって、
   前記現像装置にそれぞれ接続されるとともに各色のトナーが充填される複数のトナーカートリッジと、
   前記現像装置にそれぞれ設けられ、トナー残量を検知可能な複数のトナー残量検知手段と、
   前記黒トナーのトナー残量に応じて、前記黒トナー用現像装置に対し各色の前記カラートナーを補給可能又は前記トナー残量の最も少ないカラートナーの現像装置に対し他の色のカラートナーを補給可能なトナー補給機構とを備え、
   前記トナー補給機構による補給が行われた現像装置により、前記トナー像を形成可能である、
   画像形成装置。
2. 前記トナー補給機構は、前記トナー残量検知手段により前記黒トナーのトナー残量が所定量より少なくなったことが検知された場合に、前記カラートナーの補給を行う、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 過去に前記黒トナーによる画像形成が行われた回数と、過去に前記カラートナーによる画像形成が行われた回数との比率を算出する比率算出手段をさらに備え、
   前記トナー補給機構は、補給が行われる前記現像装置及びこれに連結されるトナーカートリッジのトナー残量と、補給のための前記トナーを有する前記現像装置及びこれに連結されるトナーカートリッジのトナー残量との比率が前記比率算出手段によって算出される前記比率に応じたものとなるよう、前記カラートナーの補給を行う、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー補給機構は、
   前記カラートナーが充填される複数のトナーカートリッジと複数の現像装置とを接続するよう延びるトナー供給路を有し、
   前記黒トナーがなくなった場合に、前記トナー供給路を介して前記カラートナーの補給を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記トナー補給機構による補給が行われた場合に、それ以降の画像形成の際のトナー消費量を、それまでの画像形成の際のトナー消費量より少なくする、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置はそれぞれ、トナーを混合するための撹拌機構を有し、混合すべきトナーの量に応じた時間の間前記撹拌機構による撹拌を行う、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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