JP2005338332A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー容器を交換したという情報を記憶して、この情報を基に中間室のトナー移送用の移送手段の回転速度を上げることにより、トナー容器交換直後のトナー補給量の減少を防止すること。
【解決手段】 現像器には、トナー濃度検知手段を設け、トナー補給手段には、トナーを充填したトナー容器と、前記トナー容器からトナーを排出させるトナー排出手段と、排出されたトナーを蓄える中間室と、蓄えられたトナーをトナー補給口に移送するトナー移送手段と、トナーを前記現像器に落下させる開閉手段と、前記中間室内のトナー量が予め設定した量以下になったことを検知するトナー量検知手段とを設け、前記トナー濃度検知手段、及び前記トナー量検知手段の検知情報によって、前記トナー移送手段の回転速度が異なるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、トナーをトナー容器から中間室に排出して、一定量のトナーを一時的に中間室に蓄え、蓄えたトナーを中間室から現像器に補給するトナー補給手段を有する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わる。

電子写真方式の画像形成装置に使用されている、トナーとキャリアから成る２成分現像剤を用いて、感光体上に形成された潜像を現像する現像器には、現像により消費されたトナーを補充するトナー補給手段が設けられている。

通常、現像器には現像剤中のトナーの割合であるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段が設けられ、検知されたトナー濃度情報を基に、トナー補給手段からのトナー補給量を制御して、現像器内のトナー濃度を一定に維持している。

補給用のトナーは、取り扱いの簡便性から円周内面に螺旋の凸部を設けたボトル状のトナー容器に収められて供給されることが多い。トナー補給手段は、このようなトナー容器をほぼ横方向に載置して、回転させることによりトナー容器の口からトナーを排出して、現像器にトナーを補給するが、この方法ではトナー補給を定量的に制御することが難しいことから、トナー容器と現像器の間に中間室を設け、中間室には常に一定量以上のトナーが維持されるようにトナー容器からのトナー補給を行い、現像器には、トナー濃度検知手段からの情報を基に、中間室から所定量のトナー補給を行うような方法が多く採用されている。

現像器内のトナーの消費量は、画像形成処理枚数、１枚当たりのトナー消費量により変動のパターンが異なるが、現像器内への通常のトナー補給は、トナー濃度検知手段が、現像器内のトナー濃度が予め設定されている第１の基準濃度値以下になったことを検知したときに、中間室から一回の補給動作で補給するトナー量が予め設定されている補給動作を複数回実行して、トナー濃度が再び基準濃度値に達した時に、補給動作を停止するようになされる。

ところが、多量のトナーを消費する画像、例えば黒の面積が多い画像を有する原稿から、連続して多数枚のコピーを作成すると、トナー消費量にトナー補給量が間に合わず、現像器内のトナー濃度は低下を続ける。このトナー濃度低下によるコピー画像の画像品質の低下を防止するために、トナー濃度検知手段が予め設定されている第２の基準濃度値以下になったことを検知したときには、一旦、コピー動作を中断して、トナー濃度値が、前記第１の基準濃度値に回復するまで現像器へのトナー補給を継続して行う強制トナー補給と称される補給動作が実行される（例えば、特許文献１参照）。

前記強制トナー補給が実行されている途中で、トナー容器内のトナーが無くなり、トナー容器から中間室へのトナーの排出が停止すると、中間室のトナーの量が徐々に減少して、トナー量を検知しているトナー量検知手段から検知信号が出される。このような場合には、実行中の強制トナー補給動作を中断して、ユーザにトナー容器の交換を促す表示を画像形成装置の操作表示手段に出力する。

ユーザにより、新しいトナーが納められているトナー容器がセットされ、動作再開の信号が入力されると、新しいトナー容器からのトナー排出と、中間室から現像器へのトナー補給が再開される。

この時に、中間室に充分な量のトナーが存在する場合と、トナー容器を交換した直後のようにごくわずかな量のトナーしか存在しない場合では、中間室のトナー移送手段によりトナーの補給口に移送されるトナーの量が少なくなるという問題がある。

この結果、現像器への単位時間当たりのトナー補給量が減少して、現像器内のトナー濃度を第１基準濃度値に復帰させて、コピーを再開させるまでの時間が長くなる。このことは、高速で多量の画像形成処理を行う画像形成装置にとっては、大きな問題となる場合がある。
特開２００１−１６６５８３号公報（第２頁）

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、トナー容器から排出されたトナーを一時的に蓄える中間室を有するトナー補給手段において、トナー容器を交換したという情報を記憶して、この情報を基に中間室のトナー移送用の移送手段の回転速度を上げることにより、トナー容器交換直後のトナー補給量の減少を防止することにある。

上記課題は、以下の手段を実現することにより解決される。
（１）現像器に現像用のトナーを補給するトナー補給手段を有する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記現像器には、
現像器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、
前記トナー補給手段には、
トナーを充填したトナー容器と、
前記トナー容器を回転させて、容器からトナーを排出させるトナー排出手段と、
前記トナー容器から排出されたトナーを一時的に蓄える中間室と、
螺旋状の羽根を有する軸を回転させることにより、前記中間室に蓄えられたトナーを、前記現像器に通ずるトナー補給口に移送するトナー移送手段と、
開閉するシャッタにより、前記トナー補給口に移送されたトナーを前記現像器に落下させる開閉手段と、
前記中間室内のトナー量が予め設定した量以下になったことを検知するトナー量検知手段とを設け、
前記トナー濃度検知手段、及び前記トナー量検知手段の検知情報によって、前記トナー移送手段の回転速度が異なるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（２）前記トナー濃度検知手段が検知する検知情報は、予め設定された二つの濃度値を基準にして出される情報であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
（３）
前記制御手段は、前記トナー容器を交換した時機を起点として、前記トナー排出手段によるトナー容器の回転数を計数して、もしくは前記トナー排出手段の動作時間を累積して得られた情報により、前記トナー移送手段の回転速度が異なるように制御することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

請求項１に記載の発明によれば、トナー容器交換直後における、トナー補給動作の単位時間当たりのトナー補給量の減少が防止され、強制補給により現像器内のトナー濃度が設定された濃度に復帰するまでの時間が短縮される。

請求項２に記載の発明によれば、トナー濃度検知手段の検知信号により、トナー補給制御を通常のトナー補給制御と、強制トナー制御のいずれかを選択することができる。

請求項３に記載の発明によれば、トナー容器を交換した時を起点としたトナー容器の回転数を計数して得た情報を参照することにより、中間室内のトナーの移送量を一定にするためのトナー移送手段の回転速度を設定することができる。

以下、図面を基にして、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、製本装置が接続された画像形成装置を示す概念図である。

画像形成装置Ａは、公知の電子写真技術により画像形成をするデジタル式の複写機である。画像形成装置Ａには、上部に自動原稿送り装置１が設けられており、また、製本装置Ｂが接続されている。

画像形成装置Ａは、自動原稿送り装置１、読み取り手段２、書き込み手段３、画像形成手段４、定着手段５、反転排紙手段６、再給紙手段７、シート搬送手段８、給紙手段９、制御手段Ｃ１、操作表示手段Ｅ等から構成されている。

自動原稿送り装置１は、原稿載置台１０の上に載置された原稿Ｄを１枚ずつ原稿搬送路１１に送り出し、原稿排紙台１２に排紙する。搬送中の原稿Ｄの画像面は、原稿読み取り位置１３にて読み取り手段２にて読み取りがなされる。原稿Ｄの両面の画像を読み取る場合には、第１面の読み取りがなされた原稿Ｄを反転手段１４により反転して、再度、原稿搬送路１１に送り出し、第２面の読み取りを行い、原稿排紙台１２に排紙する。

読み取り手段２は、光源２１、第１ミラーユニット２２、第２ミラーユニット２３、結像レンズ２４、ＣＣＤ２５等からなり、画像読み取り位置１３を走行する原稿Ｄの画像を走査して、その画像をＣＣＤ２５に結像させて、光学的情報である原稿画像情報を電気的情報に変換する。変換された原稿画像情報は、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理が施され、制御手段Ｃ１のメモリＭ１に保存される。

書き込み手段３は、レーザ光源、シリンドリカルレンズ、Ｆθレンズ、ミラー、ポリゴン等で構成される走査光学系で、前記メモリＭ１から読み出された画像情報に対応して変化するレーザビームにて、画像形成手段４の感光体４１の表面を走査して、前記感光体４１の表面に潜像を形成する。

画像形成手段４は、感光体４１の表面に形成された潜像を、現像手段４２にて現像処理を行いトナー画像として顕像化するものである。前記トナー画像は、転写手段４３によりレジストローラ８１により送り出されたシートＰに転写される。トナー画像の転写を終えた感光体表面は、クリーニング手段４４により、残留トナーが除去されて、帯電手段４５により電荷が付与されて、次の潜像形成に供される。

定着手段５は、対向して配置された、熱ローラ５１と、加圧ローラ５２とによりトナー画像を担持したシートＰを加熱加圧することにより、トナー画像をシートＰに定着する。

画像定着を終えたシートＰは、排紙ローラ５５により、製本装置Ｂに送られる。

シートＰを反転させて排紙する場合には、排紙ガイド５７によりシートＰを下方に導き、反転手段の反転ローラ６１に前記シートＰの後端を挟持させ、反転して排紙ローラ５５に送り出す。

シートＰの両面に画像形成を行う場合には、排紙ガイド５７と複数のローラによりシートＰを再給紙手段７に送り、再給紙手段７の反転ローラ７１によりシートＰを反転して、再度、シート搬送手段８に送り出す。

シート搬送手段８は、複数のローラと、ガイド部材とからなるシートの搬送路で、給紙手段９から送り出されたシートＰを搬送して、シートＰの先端をレジストローラ８１に突き当てた後、トナー画像を受容するために感光体４１に向けて送り出す。

給紙手段９は、小容量のトレイを有する第１給紙手段９１、大容量のトレイを有する第２給紙手段９２、第３給紙手段９３から構成される。前記各給紙手段は、各々のトレイに載置されたシートＰを１枚ずつシート搬送手段８に送り出す送り出しローラ９１６、９２６、９３６を有している。また、第２給紙手段９２、及び第３給紙手段９３には、積載されたシートの上面位置を検知する上面検知手段が設けられ、前記検知手段からの上面検知信号を基に、制御手段Ｃ１はシートＰを積載しているトレイの底面を上下させている。

操作表示手段Ｅは、画像形成装置Ａの本体上面に設けられたタッチパネルで、表示と入力の両方の機能を有し、コピー枚数の設定をはじめ製本作業をするか否かの設定等の制御手段Ｃ１への指示操作を行うために用いられる。

画像形成装置Ａにより画像形成がなされ製本装置Ｂに送り出されたシートＰは、操作表示手段Ｅにより製本作業を施さないモードが選択されていた場合には、振り分けガイド１０１により上方に進むように導かれ排紙台１０２に排紙される。

製本作業を施すモードが選択されていた場合には、シート整合手段２００に順次送られ、１部の本を構成する頁数のシートＰが積載される。また、シート載置手段９１０、９２０に表紙、あるいは頁間に挿入するためのシートを載置して、載置したシートが所定の頁位置に入るように搬送手段１００によりシート整合手段２００に送り出すこともできる。

シート整合手段２００は、シート載置台２０１、先端規制板２０２、シート圧着部材２０３、２０４、ローラ２０５、シート幅規制板（不図示）等から構成されている。シート載置台２０１に積載されたシートＰは先端部が先端規制板２０２により、両側がシート幅規制板により規制され、整合されたシート束となる。このシート束に、ホットメルトタイプの綴じテープを用いた綴じ手段３００による綴じ処理が施されて１部の本が完成する。完成した本は載置台４００に排出される。

図２は、画像形成装置Ａの制御関係を示すブロック図である。

画像形成装置Ａの制御手段は、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート、通信用インターフェイス等を有するコンピュータシステムで、各手段が有している制御部、もしくは駆動部を制御している。製本装置Ｂの制御手段Ｃ２も、規模は小さいが同様のコンピュータシステムであり、前記制御手段Ｃ１とはシリアル通信手段で情報の交換を行っている。

なお、本ブロック図では、本発明の説明に不要と思われるブロックの記載は省略されている。

図３は、現像手段４２（現像器と称す）と、トナー補給手段４００を模式的に示す図である。

現像器４２は、電子写真の公知技術を利用した現像手段であり、現像器内のトナーを、複数のスクリュウ羽根を有する部材により攪拌と移送を行い、磁力により現像スリーブに穂立ちしているキャリアにより、感光体４１の表面に運び、潜像からトナー画像を形成する現像を行う。

現像器４２には、トナー濃度検知手段Ｔ１が設けられている。このトナー濃度検知手段Ｔ１は、トナーとキャリアの混合比率であるトナー濃度の変化を透磁率の変化として捉えるもので、広く使用されている公知の手段である。トナーの濃度が予め設定した濃度値以下になった時には、トナー補給手段４００からのトナー補給が実行される。

トナー補給手段４００は、トナー容器４１０、トナー排出手段４２０、中間室４３０、トナー移送手段４４０、シャッター４５０、トナー量検知手段Ｔ２等から構成されている。

トナー容器４１０は、トナーが充填されたボトルで、ボトル内部の円周面に螺旋状の凸面を有している。

トナー排出手段４２０は、前記トナー容器４１０を保持して、回転することによりボトル円周面に設けられた前記螺旋状の凸面を利用して容器の口から、トナーを少しずつ中間室４３０に排出する。

中間室４３０は、所定量のトナーを一時的に収容するための箱である。前記トナー排出手段４２０によりトナー容器４１０から排出される単位時間当たりのトナー量を、定量的に制御することは困難であり、トナー容器４１０から現像器に直接トナー補給を行うことは好ましくないことから、トナー容器４１０から排出されたトナーは、一旦、中間室４３０に蓄えられた後、定量的に現像器４２に補給される。

中間室４３０には、トナー移送手段４４０、シャッター４５０が設けられている。

トナー移送手段４４０は、螺旋状の羽根が周辺に取り付けられた回転軸で、回転駆動手段４４１（図２に図示、図３には不図示）により回転される。なお、前記回転駆動手段４４１の回転速度、及び回転時間は制御手段Ｃ１により制御されている。前記トナー移送手段４４０の回転により、中間室４３０に排出されたトナーは、攪拌されながら、中間室４３０の一端にあるトナー補給口４７０に移送される。

トナー補給口４７０に移送されたトナーは、トナー補給口４７０にて、ほぼ一定量のトナーの堆積となる。堆積したトナーは制御手段Ｃ１の指示により開閉するシャッター４５０が開くことにより、現像器４２内に落下する。シャッター４５０が閉じると、再び、前記トナー移送手段４４０が一定時間回転してトナーを補給口４７０に堆積させる。

トナー濃度検知手段Ｔ１により検知される現像器４２内のトナー濃度が予め設定された基準濃度値を超えたときに、上述の補給動作は中止され、再度、基準濃度値以下となった時に補給動作が開始される。

ところが、トナーを多量に消費する原稿から画像形成を行った場合、例えば、頁全面にわたって黒画像が多く存在する原稿から多量のコピーを連続して行ったような場合。補給手段４００からのトナー補給が間に合わなくなることがある。このような状況下で発生するコピーの画質低下を防止するために、前記トナー濃度検知手段Ｔ１に、二つの基準濃度値を設け、第１の基準濃度値は通常の濃度補給動作に使用して、第２の基準濃度値は、一旦、画像形成装置の画像形成動作を停止してトナー補給を行い、第１の基準濃度値を回復したときに、画像形成動作を再開する、通称、強制トナー補給という動作を実行させるために使用する。

この強制トナー補給動作が実行されている最中に、トナー容器４１０内のトナーが空となり、中間室４３０内のトナーが減少して、中間室内に設けられたトナー量検知手段Ｔ２から、トナー量不足の検知情報が出力される場合がある。このような場合、前記検知情報を受けた制御手段Ｃ１は、実行中の強制トナー補給動作を停止して、操作表示手段Ｅにトナー容器４１０の交換を促す表示を出力する。ユーザによるトナー容器４１０の交換作業が終了したことを認識した制御手段Ｃ１は、前記強制トナー補給動作を再開させる。

しかしながら、強制トナー補給の再開初期には、中間室４３０に新しいトナー容器４１０から充分な量のトナーが供給されておらず、トナーの堆積量が少ないことから、移送手段４４０の予め設定された回転速度、あるいは回転時間では補給口に所定量のトナーを堆積することができない。

本発明は、この強制補給動作中に、トナー容器中のトナーが無くなり、強制補給動作再開時の、中間室４３０から現像器４２内に補給する単位時間当たりのトナーの補給量が、上述したような理由により低下することを防止することにより、強制補給動作を早急に終了させ、画像形成動作を早期に再開させることを目的とするものであり、そのために、トナー移送手段４４０の回転速度を可変にして、トナー容器４１０交換初期には、回転速度を上げることにより移送能力を上げ、トナー補給口４７０に、常に一定量のトナーを堆積できるようにして、トナーの単位時間当たりの補給量が低下しないようにしてある。

図４は、トナー濃度の変化を示すグラフである。

通常、現像器４２のトナー濃度検知手段Ｔ１が、第１基準濃度値以下の濃度を検知すると（例えばｂ点）、トナー補給手段４００は、現像器４２内のトナー濃度が、再び第１基準濃度値以上になるまでトナー補給を行う、ところがトナー消費が多い画像の現像処理が継続すると、トナー補給を実行しても現像器４２内のトナー濃度が上昇せず、ついには、第２基準濃度値以下になってしまうことがある（例えば、ｇ点）。

このような場合には、制御手段Ｃ１は、実行中の画像形成動作を中断して、現像器４２トナー補給手段４００の中間室４３０からシャッタ４５０の開閉により行われるトナー補給動作を、現像器４内のトナー濃度値が第１基準濃度値を回復するまで繰り返す。

図５は、強制トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。

前述したように、トナー補給手段４００によるトナー補給が実行されているにもかかわらず（ステップＳ１）、現像器４２内のトナー濃度が低下を続け、第２基準濃度値以下の濃度値となった場合（ステップＳ２：Ｙ）、制御手段Ｃ１は、画像形成装置Ａの画像形成動作とトナー補給動作を中断させる（ステップＳ３）。

中間室４３０に補給用のトナーが在る場合には（ステップＳ４：Ｙ）、引き続き、トナー補給手段４００から現像器４２へのトナー補給が開始され（ステップＳ１１）、トナー濃度が第１基準濃度値以上となった時に（ステップＳ１２：Ｙ）、強制トナー補給処理は終了する（ステップＳ１３）。

中間室４３０に補給用のトナーが無くなった場合には（ステップＳ４：Ｎ）、制御手段Ｃ１はトナー補給動作を停止させて（ステップＳ５）、操作表示手段Ｅにトナー容器４１０の交換を促す表示を出力する（ステップＳ６）。

ユーザによるトナー容器４１０の交換が終わり、操作表示手段Ｅから再スタートの信号が入力されると（ステップＳ７：Ｙ）、トナー容器４１０からトナーを排出するトナー排出手段４２０が行った再スタート以降のトナー容器４１０の累積回転数、もしくは排出手段４２０の動作時間を、予め設定した基準回転数、もしくは基準時間と比較して（ステップＳ８）、回転数、もしくは時間が設定されている基準値（ＮＮ）以下であった場合（ステップＳ８：Ｎ）には、トナー移送手段４４０を高速で回転させる設定（ステップＳ１０）を行い、基準値を超えていた場合（ステップＳ８：Ｙ）には、トナー移送手段４４０を標準速度で回転させる設定（ステップＳ９）を、制御手段Ｃ１に行う。

設定が終わると、制御手段Ｃ１は、設定された速度でトナー移送手段４４０を回転させて、トナー容器４１０から中間室４３０内に排出されたトナーをトナー補給口４７０まで移送して、トナー補給動作を再開させる（ステップＳ１１）。

トナー補給動作は、トナー濃度が第１基準濃度値に到達するまで継続され（ステップＳ１２：Ｙ）、継続動作中に、トナー容器４１０交換後のトナー移送手段４２０の累積回転数、もしくは累積動作時間が、基準値を超えた場合（ステップＳ８：Ｙ）には、トナー移送手段４４０の回転速度を標準速度にする設定がなされる（ステップＳ１０）。

以上説明したように、トナー容器交換後の在る一定時間は中間室４３０に設けられたトナー移送手段４４０の回転を速めることにより、中間室内のトナー量が少ない場合でも、所定量のトナーがトナー補給口４７０まで移送され、強制トナー補給動作が開始されてから、画像形成動作の開始が許可されるまでの時間が長引く弊害が防止される。

製本装置が接続された画像形成装置の概念図である。 画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。 トナー補給手段を模式的に示す図である。 トナー濃度の変化を示すグラフである。 強制トナー補給制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 自動原稿送り装置
２ 読み取り手段
３ 書き込み手段
４ 画像形成手段
５ 定着手段
６ 反転排紙手段
７ 再給紙手段
８ シート搬送手段
９ 給紙手段
４２ 現像手段（現像器）
４００ トナー補給手段
４２０ トナー排出手段
４３０ 中間室
４４０ トナー移送手段
４４１ 回転駆動手段
４５０ 開閉手段
４７０ トナー補給口
Ａ 画像形成装置
Ｂ 製本装置
Ｃ１ 制御手段
Ｅ 操作表示手段
Ｔ１ トナー濃度検知手段
Ｔ２ トナー量検知手段

Claims (3)

1. 現像器に現像用のトナーを補給するトナー補給手段を有する電子写真方式の画像形成装置であって、
   前記現像器には、
   現像器内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、
   前記トナー補給手段には、
   トナーを充填したトナー容器と、
   前記トナー容器を回転させて、容器からトナーを排出させるトナー排出手段と、
   前記トナー容器から排出されたトナーを一時的に蓄える中間室と、
   螺旋状の羽根を有する軸を回転させることにより、前記中間室に蓄えられたトナーを、前記現像器に通ずるトナー補給口に移送するトナー移送手段と、
   開閉するシャッタにより、前記トナー補給口に移送されたトナーを前記現像器に落下させる開閉手段と、
   前記中間室内のトナー量が予め設定した量以下になったことを検知するトナー量検知手段とを設け、
   前記トナー濃度検知手段、及び前記トナー量検知手段の検知情報によって、前記トナー移送手段の回転速度が異なるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー濃度検知手段が検知する検知情報は、予め設定された二つの濃度値を基準にして出される情報であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記トナー容器を交換した時機を起点として、前記トナー排出手段によるトナー容器の回転数を計数して、もしくは前記トナー排出手段の動作時間を累積して得られた情報により、前記トナー移送手段の回転速度が異なるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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