JP2007025106A

JP2007025106A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007025106A
Application number: JP2005205394A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Moriyama; 浩明森山
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】トナーホッパ内のトナー残量が少なくなったときに、画像形成動作を強制的に中断し、トナー濃度が所定値となるまでトナー補給を行う動作の回数を抑える。
【解決手段】測定値と基準値との差が所定値Ａを超えると（S103）、現像剤中のトナーが不足していると判断し、補給ローラをｍ秒間回転させて現像装置にトナーを補給する（S105〜S108）。そしてトナーホッパ内のトナー残量が少なくなり、測定値と基準値との差が所定値Ｂを超えると（S104）、現像剤中のトナーがかなり不足していると判断し、補給ローラをｎ秒間回転させて現像装置にトナーを補給する（S105〜S108）。さらにトナーホッパ内のトナー残量が少なくなり、測定値と基準値との差が所定値Ｃを超えると（S109）、画像形成動作を強制的に中断し（S114）、透磁率センサＳの測定値と基準値との差がゼロになるまで補給ローラを回転させる（S115〜S118）。
【選択図】図３

Description

本発明は、二成分現像剤を用いる画像形成装置に関し、より詳細には現像装置内のトナー濃度と印字画素数の積算値とから現像装置へのトナー補給量を定める画像形成装置に関するものである。

二成分現像方式において現像装置にトナーを補給する方式としては、現像装置に設けた透磁率センサが基準値以上になるとトナーホッパから現像装置にトナーを補給する方式（透磁率方式）、あるいは画像情報信号の印字画素数を積算し、所定枚数の画像形成後に、積算した印字画素数から算出した消費トナー量に相当するトナー量を補給する方式（ドットカウント方式）がある。また、出力画像の印字画素数を積算した値によってトナー補給量を定めると共に、画像濃度センサで読み取ったパッチ画像により前記のトナー補給量を調整する技術が提案されている（例えば特許文献１）。

さらには、前記の透磁率方式とドットカウント方式とを組み合わせた方式も提案されている。具体的には、透磁率センサの測定値と基準値との比較によって、トナー補給時期を決定し、出力画像の印字画素数の積算値からトナー補給量を決定する方式である。図５に、かかるトナー補給制御の一例を示すフローチャートを示す。

画像形成動作が開始されると（ステップＳ２０１）、透磁率センサの測定値と基準値（例えば２．５）との差が所定値Ａ（例えばゼロ）以下がどうかが判定される（ステップＳ２０３）。なお、透磁率センサの測定値は現像剤中のトナー濃度と反比例し、トナー濃度が高いと測定値は低く、トナー濃度が低いと透磁率センサの測定値は高くなる。したがって透磁率センサの測定値と基準値との差がゼロ以下であると、現像剤中のトナー濃度は高いと判断されトナー補給は行われず、画像形成動作が継続して行われる（ステップＳ２０２，Ｓ２０３）。一方、透磁率センサの測定値と基準値との差がゼロより大きくなると（ステップＳ２０２）、次に透磁率センサの測定値と基準値との差が所定値Ｂ（例えば０．０４）以下がどうかが判定される（ステップＳ２０４）。測定値と基準値との差が０．０４以下であれば、積算した印字画素数から算出した消費トナー量に相当するトナー量を補給する（ステップＳ２０５〜Ｓ２０８）。具体的には、補給ローラの回転時間とトナー補給量との相関関係を予め測定しておき、前記トナー量が補給されるように補給ローラを所定時間ｔ回転させて現像装置内にトナーを補給する。これにより、現像剤中のトナー濃度は所定範囲に回復する。他方、測定値と基準値との差が０．０４より大きいと（ステップＳ２０４）、現像剤中のトナー濃度が低すぎると判断し、画像形成動作を強制的に中断し（ステップＳ２０９）、測定値と基準値との差がゼロ以下になるまで補給ローラを回転させて現像装置内にトナーを補給する（「トリートメント動作」、ステップＳ２１０〜Ｓ２１３）。そして、所定時間経過した後も測定値と基準値との差がゼロ以下にならないと（ステップＳ２１２〜Ｓ２１５）、トナーホッパーにトナーが無いと判断し、”トナー無し”表示を行う（ステップＳ２１６）。
特開平１１−３３８２４２号公報（特許請求の範囲、図１）

図５に示したトナー補給制御では、トナーホッパ内に充分なトナーが貯留されているときには、大きな支障なく画像形成動作がなされるが、トナーホッパ内のトナー残量が少なくなってくると、補給ローラの回転時間とトナー補給量との予め測定しておいた相関関係が崩れ、補給ローラを所定時間回転させても、それに見合ったトナー量が補給されなくなる。このため、現像剤中のトナー濃度は低い状態で推移し、測定値と基準値との差が０．０４より大きくなることが頻出し、画像形成動作を強制的に中断させる前記のトリートメント動作がたびたび行われることになる。これにより、円滑な画像形成処理が妨げられていた。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トナーホッパ内のトナー残量が少なくなったときでも、トリートメント動作の回数を抑え、円滑な画像形成処理を確保することにある。

前記目的を達成するため本発明の画像形成装置では、トナー濃度測定手段によって現像装置内の、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤のトナー濃度を測定するとともに、積算手段によって画像情報信号の印字画素数を積算し、前記積算手段の積算結果を基礎とし、トナー濃度測定手段の測定値と所定の基準値の比較結果によって、トナーホッパから現像装置へのトナー補給量を段階的に変化させることを特徴とする。

ここでトナーホッパから現像装置へのトナー補給手段としてローラ部材または螺旋状搬送部材を用い、トナー補給手段の回転時間及び／又は回転速度を変化させることによってトナー補給量を変化させてもよい。

またトナー濃度測定手段の測定値と所定の基準値との差が大きい程、トナー補給量を多くするのが好ましい。

本発明の画像形成装置では、トナー濃度測定手段の測定値と所定の基準値の比較結果によって、トナーホッパから現像装置へのトナー補給量を段階的に変化させるので、トナーホッパ内のトナー残量が少ない場合であっても、トリートメント動作の回数が抑えられる。これにより、画像形成動作の強制的中断回数が少なくなり円滑な画像形成処理が行えるようになる。

またトナーホッパから現像装置へのトナー補給手段としてローラ部材または螺旋状搬送部材を用い、トナー補給手段の回転時間及び／又は回転速度を変化させることによってトナー補給量を変化させると、迅速且つ正確なトナー補給が図れる。

またトナー濃度測定手段の測定値と所定の基準値との差が大きい程、トナー補給量を多くするようにすると、トリートメント動作の回数が一層抑えられ、円滑な画像形成処理が行えるようになる。

以下、本発明の画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概説図である。図１のプリンタの画像形成機構についてまず説明すると、感光体ドラム１は帯電装置２によってその表面が正又は負に一様に帯電される。他方、画像データはレーザスキャナ（露光装置）３によって感光体ドラム１の表面に書き込まれ、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。具体的には反転現像方式の場合には画像に相当する部分の帯電が除去され、正規現像方式の場合は背景に相当する部分の帯電が除去されて、それぞれ静電潜像が形成される。次に現像装置４によって感光体ドラム１上の静電潜像をトナーで可視像化する。このときトナーの帯電極性は、反転現像方式の場合には感光体ドラム１の帯電極性と同極性であり、正規現像の場合は感光体ドラム１の帯電極性と逆極性である。

一方、給紙カセット７１に収納されている用紙Ｐは、給紙ローラ７２よって引き出され１枚づつ分離されて搬送路へ送られる。そしてレジストローラ対７４によって、感光体ドラム１上のトナー画像が転写部に到達するのにタイミングを合わせて、用紙Ｐは転写部へ送り出される。転写部では、感光体ドラム１と転写ローラ５との間で用紙Ｐが挟持されている状態で、トナー帯電極性と逆極性の電荷が転写ローラ５に印加されることにより、感光体ドラム１上のトナー像が用紙Ｐ上に移動する。一方、用紙Ｐ上に移動せず感光体ドラム１上に残留したトナーはクリーニング装置６によって除去回収される。そして、トナー像を載置した用紙Ｐは定着ローラ対８へ搬送される。ここでトナー像は定着ローラ対８によって加熱・加圧されて用紙Ｐに定着する。そして用紙Ｐは搬送ローラ対７５を介して排紙ローラ対７６に送られ、排紙トレイ７７へ排出される。

図２に示すように、現像装置４は、複数の磁石を内蔵し、現像剤を現像部へ搬送する現像スリーブ１１と、現像スリーブ１１の裏面側に離隔平行して配置された、現像剤を撹拌・搬送する２本の撹拌パドル１２ａ，１２ｂとを備え、撹拌パドル１２ｂの上方にはトナーホッパ１４の供給開口が位置している。この供給開口には補給ローラ１５が取り付けられており、この補給ローラ１５が回転することにより、トナーホッパ１４内のトナーが現像装置４に供給される。なお、トナーホッパ１４は、現像装置４に固定されていてもよいし着脱自在であってもよい。供給されたトナーは撹拌パドル１２ｂ，１２ａによってキャリアと混合撹拌され、現像剤として現像スリーブ１１に搬送される。そして現像スリーブ１１表面に磁気吸着された現像剤は、規制ブレード１３によって搬送量を調整された後、感光体ドラム１と対向する現像領域へ搬送される。現像領域では、感光体ドラム１上の静電潜像へトナーが移動し、感光体ドラム１上にトナー画像が形成される。

現像スリーブ１１上のトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に移動することによって、現像剤中のトナー濃度は徐々に低くなる。現像剤中のトナー濃度は、現像装置１のケースの側壁に取り付けられた透磁率センサＳで測定される。そして透磁率センサＳの測定値が所定の基準値以上になると、トナーホッパ１４の補給ローラ１５が回転し、現像装置４にトナーを補給する。このときのトナー補給量は、前回のトナー補給以後の、積算した印字画素数に対応するトナー量である。前述のように、この補給トナー量は、補給ローラ１５の回転時間とトナー補給量との相関関係を予め測定しておき、補給ローラ１５の回転時間によって制御される。ただ、トナーホッパ１４内のトナー残量が少なくなってくると、補給ローラ１５の回転時間とトナー補給量との相関関係は崩れてくる。そこで本発明の現像装置では、透磁率センサＳの測定値と基準値との差、すなわち現像剤中のトナー濃度の不足度合いによって、補給ローラ１５の回転時間を変化させてトナー補給量を調整するようにした。なお、トナー補給手段は、その動作時間あるいは動作速度とトナー補給量との間にしっかりとした相関関係を示すものが望ましく、このようなトナー補給手段としてはローラ部材の他、螺旋状搬送部材やパドル部材などが挙げられる。また、トナー補給量の調整は、トナー補給手段の回転時間の他、回転速度によって調整しても構わない。

図３に、トナー補給の制御例を示すフローチャートを示す。このフローチャートにおいて、画像形成動作が開始されると（ステップＳ１０１）、透磁率センサＳによって現像剤中のトナー濃度が測定される。透磁率センサＳの測定値と基準値との差が所定値Ａ（例えばゼロ）以下であれば（ステップＳ１０２）、現像剤中に充分なトナーがあると判断し、トナー補給を行わずに画像形成動作が繰り返される（ステップＳ１０３）。一方、透磁率センサＳの測定値と基準値との差がゼロを超えると（ステップＳ１０２）、現像剤中のトナーが不足していると判断し、補給ローラをｍ秒間回転させて現像装置にトナーを補給する（ステップＳ１０５〜Ｓ１０８）。前述のように、この補給ローラの回転時間は、前回のトナー補給以後の、積算した印字画素数に対応する量のトナーを補給すべく、補給ローラの回転時間とトナー補給量との相関関係から定めたものである。なお、細線や小さなドット画像を出力した場合と、ベタ画像を出力した場合とでは、同じ印字画素数であっても現像されるトナー量が異なるため、積算した印字画素数に対応するトナー量よりも少ないトナーを補給し、透磁率センサの測定値と基準値の差が所定値になると基準値まで補給するような制御も考えられるが、基準値に戻すための連続的にトナーを補給することが多くなる。本実施形態では、用紙１枚毎に透磁率センサの測定値によりトナーを補給するかどうかを判断し、トナーを補給すると判断した用紙分の積算した印字画素数に対応するトナー量の１．１〜１．４倍程度のトナーを補給する。そしてこのトナー補給によって、現像剤中のトナー濃度は正常範囲に戻る。このように用紙１枚毎に判断してトナーを補給することによって連続的にトナーを補給することが少なくなる。トナーを補給しない用紙分の印字画素数とトナーを補給する用紙分の印字画素数とを積算し、平均値をとりトナーを補給するようにしてもよい。

一方、トナーホッパ内のトナー残量が少なくなってくると、補給ローラの回転時間とトナー補給量との相関関係が崩れ、補給ローラを所定時間回転させても、それに見合ったトナー量が補給されなくなる。このため、現像剤中のトナー濃度は低い状態で推移し、透磁率センサＳの測定値と基準値との差が所定値Ｂ（例えば０．０２）を超えるようになる（ステップＳ１０４）。すると、現像剤中のトナーがかなり不足していると判断し、補給ローラをｎ秒間回転させて現像装置にトナーを補給する（ステップＳ１１０〜Ｓ１１３）。この補給ローラの回転時間は、積算した印字画素数に対応するトナー量の２〜２．５倍程度のトナー補給を行うよう、トナー補給量とローラの回転時間との相関関係から導き出した時間である。換言すれば、補給ローラの回転時間を前述の２〜２．５倍にするのである。これにより、現像剤中のトナー濃度がある程度まで回復する。

トナーホッパ内のトナー残量がさらに少なくなってくると、補給ローラの回転時間を長くしても、現像剤中のトナー濃度は充分には回復せず、透磁率センサＳの測定値と基準値との差が所定値Ｃ（例えば０．０４）を超えるようになる（ステップＳ１０９）。この状態では、現像剤中のトナー不足が画像に影響を与えるので、画像形成動作を強制的に中断し（ステップＳ１１４）、透磁率センサＳの測定値と基準値との差がゼロになるまで補給ローラを回転させる（トリートメント動作、ステップＳ１１５〜Ｓ１１８）。これによって、現像剤中のトナー濃度を確実に復活させる。トナー濃度が初期値に戻ったら画像形成動作を再び開始させる（ステップＳ１１９）。他方、補給ローラを回転させ続けてもトナー濃度が初期値に戻らないときには（ステップＳ１１７，Ｓ１２０）、トナーホッパ内にトナーがないと判断し、トナーホッパ内にトナーが無い旨を表示装置に表示する（ステップＳ１２１）。

以上のようなトナー補給制御を行うことによって、トナーホッパ内に残量検知手段が無い場合でも、トナーホッパ内のトナー残量が少なくなったときに、従来は頻出していたトリートメント動作の回数を格段に抑えることができるようになる。なお、以上説明した実施形態では、補給ローラの回転時間を変える（トナー補給量を変える）、透磁率センサの基準値を３つとしたが、これに限定されるものではなく、閾値を４つ以上設けてより細かなトナー補給制御を行ってもよい。また、トナー濃度を測定する手段としては透磁率センサに限定させるものではなく、従来公知のものが使用できる。さらに、トナー濃度の基準値等は現像装置の現像条件などを考慮して適宜決定すればよい。

図１に示した画像形成装置を用い、トナーホッパ内のトナー残量をわずかにして、図３に示した本発明で用いるトナー補給制御でのトリートメント動作の発生回数を測定した。同様にして、図５に示した従来のトナー補給制御でのトリートメント動作の発生回数を測定した。結果を図４に合わせて示す。

図４から理解されるように、本発明で用いるトナー補給制御では、トナーホッパ内のトナー残量が少ない場合であっても、トナーホッパ内のトナーが実際に無くなるまでトリートメント動作は行われず、画像形成動作が中断されることはなかった。これに対し、従来のトナー補給制御では、トナーホッパ内のトナーが無くなるまでに４回ものトリートメント動作が行われ、その度に画像形成動作が中断された。

本発明の画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の現像装置の拡大図である。トナー補給制御の一例を示すフローチャートである。図３のトナー補給制御および従来のトナー補給制御を行ったときの画像濃度変化およびトリートメント動作時を示す図である。従来のトナー補給制御の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１感光体ドラム
４現像装置
Ｓ透磁率センサ
１１現像スリーブ
１２ａ，１２ｂ撹拌パドル
１４トナーホッパ
１５補給ローラ

Claims

トナー濃度測定手段によって現像装置内の、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤のトナー濃度を測定するとともに、積算手段によって画像情報信号の印字画素数を積算し、
前記積算手段の積算結果を基礎とし、トナー濃度測定手段の測定値と所定の基準値の比較結果によって、トナーホッパから現像装置へのトナー補給量を段階的に変化させることを特徴とする画像形成装置。
トナーホッパから現像装置へのトナー補給手段がローラ部材または螺旋状搬送部材であって、トナー補給手段の回転時間及び／又は回転速度を変化させることによってトナー補給量を変化させる請求項１記載の画像形成装置。
トナー濃度測定手段の測定値と所定の基準値との差が大きい程、トナー補給量を多くする請求項１又は２記載の画像形成装置。