JP2007079480A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う場合に、稼働率を向上できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 所定の条件を満たした場合に、現像制御部２０が、現像器１２内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給しつつ、攪拌オーガ１２ｂの回転速度を所定の時間低減させる制御を行う画像形成装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、前記トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う画像形成装置及びその制御方法に関する。

複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置には、トナーとキャリアとを含む二成分の現像剤を用いて現像を行うものがある。このような画像形成装置においては、トナーカートリッジ等から供給されたトナーとキャリアとを、現像器内でオーガにより攪拌することで混合し、トナーを帯電させる。そして、現像器は、帯電してキャリアにより搬送されたトナーを、帯電露光された例えば感光ドラム等の像担持体に付着させることにより、画像の現像を行う。現像された画像が像担持体から紙などの記録媒体に転写され、定着されることにより、画像形成装置は記録媒体上に画像を形成する。

このような画像形成装置において、例えば、像担持体に形成する形成画像の全画像領域のうち、実際にトナーを付着して現像する実画像領域が少ない画像の形成が連続した場合など、単位時間あたりのトナー消費量が少ない状況が続くと、トナーが現像器内に滞留する時間が長くなる。トナーが現像器内で長時間攪拌され続けると、トナーの帯電量が異常な上昇を起こしたり、トナーが帯電しにくくなったりする現象が発生し、トナーの帯電性能が劣化する。このようにトナーの帯電性能が劣化すると、カブリや画像のガサツキ等が発生し、形成画像の画質を低下させる場合がある。そこで、所定の時間内における形成画像の全画像領域に対する実画像領域の密度の平均値（像密度平均値）が所定の閾値以下である場合に、強制的に所定量のトナーを現像器から排出し、ほぼ同量のトナーを新たに供給することで、現像器内のトナーを入れ替えるメンテナンス動作を実行して、トナーの帯電性能の劣化を解消する技術がある（特許文献１参照）。

一方で、画像形成装置が連続して画像の形成を行っていると、トナーの入れ替えを実施したか否かには関係なく、オーガの回転が継続することにより、現像剤が押し固められてダマ状になったりして、現像器内の現像剤が均一でなくなってしまう場合がある。このような問題が生じると、やはり形成画像の画質を低下させるおそれがあり、また現像器内のトナー濃度を測定する場合に正しく検知できなくなることも考えられる。そこで、このような場合に、オーガの回転速度を一定時間低速に切り替えて回転させることにより、押し固められた現像剤を崩して、ダマを解消するメンテナンス動作が行われている。
特開平１１‐２９５９７６号公報

しかしながら、上記従来例の技術によるメンテナンス動作は、どちらも通常の画像形成制御を停止して行う。すなわち、トナーの入れ替え、及びオーガを低速で回転させて現像剤のダマ解消を行っている間は、通常の画像形成を行うことができない。そのため、このようなメンテナンス動作の実行は、装置の稼働率を低下させる原因となる。

さらに、トナーの入れ替えを行うと、その間オーガの回転が継続することになり、現像剤のダマが発生しやすくなる。また、オーガを低速で回転させてダマ解消を行うと、その間トナーは現像器内に滞留することになり、トナーの帯電性能が劣化しやすくなる。つまり、これら二つのメンテナンス動作は、互いにもう一方のメンテナンス動作の必要性を高める関係にある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、トナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う場合に、稼働率を向上できる画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る画像形成装置は、少なくともトナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、前記トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う画像形成装置であって、所定の条件を満たした場合に、前記現像器内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給しつつ、前記オーガの回転速度を所定の時間低減させる制御を行うことを特徴とする。

これにより、本発明に係る画像形成装置は、二つのメンテナンス動作を併せて実行することにより、画像形成のできない時間を短縮でき、稼働率を向上できる。

また、上記画像形成装置において、前記所定の条件は、所定の時間内に前記像担持体に形成した形成画像の全画像領域に対して、トナーを付着して現像した実画像領域の密度の平均値である像密度平均値が、所定の第１の閾値以下であるとともに、所定の時間内における前記オーガの平均回転速度が所定の閾値以上であることであって、前記像密度平均値が、前記第１の閾値と異なる第２の閾値以下である場合には、前記オーガの回転速度はそのままで、前記現像器内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給する制御を行うこととしてもよい。

これにより、本発明に係る画像形成装置は、装置の動作状況に応じて、トナーを入れ替えるメンテナンス動作を、単独で実行したりまたはオーガの回転速度を低減するメンテナンス動作と併せて実行したりすることができ、不要なメンテナンス動作の実行を抑制できる。

また、上記画像形成装置において、前記所定の条件は、所定の時間内に前記像担持体に形成した形成画像の全画像領域に対して、トナーを付着して現像した実画像領域の密度の平均値である像密度平均値が、所定の閾値以下であるとともに、所定の時間内における前記オーガの平均回転速度が所定の第１の閾値以上であることであって、前記平均回転速度が、前記第１の閾値と異なる第２の閾値以上である場合には、前記現像器内のトナーの排出は行わずに、前記オーガの回転速度を所定の時間低減させる制御を行うこととしてもよい。

これにより、本発明に係る画像形成装置は、装置の動作状況に応じて、オーガの回転速度を低減するメンテナンス動作を、単独で実行したりトナーを入れ替えるメンテナンス動作と併せて実行したりすることができ、不要なメンテナンス動作の実行を抑制できる。

また、本発明に係る画像形成装置の制御方法は、少なくともトナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、前記トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う画像形成装置の制御方法であって、所定の条件を満たした場合に、前記現像器内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給しつつ、前記オーガの回転速度を所定の時間低減させることを特徴とする。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置は、図１に示すように、像担持体１１、現像器１２、転写部１３、定着器１４及び現像制御部２０を含んで構成されている。

像担持体１１は、例えば感光ドラムなどであって、帯電器（不図示）により一様に帯電され、レーザー光の照射などによって形成される静電潜像を表面に担持する。

現像器１２は、画像形成装置内に設置されたトナーカートリッジＴから供給されるトナーを、像担持体１１に付着させることにより静電潜像を現像する。

具体的に、例えば現像器１２は、ディスペンスオーガ１２ａ、攪拌オーガ１２ｂ及び現像ロール１２ｃを含んでなる。ディスペンスオーガ１２ａは、トナーカートリッジＴから供給されるトナー及びキャリアを現像器１２内に搬送する。攪拌オーガ１２ｂは、ディスペンスオーガ１２ａにより現像器１２内に搬送されたトナーとキャリアを、回転によって攪拌し、帯電させる。現像ロール１２ｃは、帯電されたトナーを像担持体１１に付着させる。これらの一連の動作により、現像器１２は像担持体１１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。

なお、図１においては、現像器が一つの場合について示したが、本実施の形態に係る画像形成装置は、複数の現像器を備えてもよい。例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置は、それぞれの色ごとに現像器を備える。この場合、後述する現像制御部２０による現像器の制御は、それぞれの現像器ごとに行う。

転写部１３は、転写ローラ等を含んでなり、現像器１２が像担持体１１上に形成したトナー像を、紙などの記録媒体に転写する。なお、転写部１３は、例えば転写ベルトなどの中間転写体を含んでもよい。この場合、像担持体１１に形成されたトナー像はまず中間転写体に転写され、次に中間転写体から記録媒体に転写される。

定着器１４は、定着ローラ等を含んでなり、熱や圧力などにより転写されたトナー像を記録媒体上に定着させる。これにより、本実施の形態に係る画像形成装置は、記録媒体上に画像を形成する。

現像制御部２０は、例えばＣＰＵ等からなり、現像器１２内の各部の動作を制御する。特に本実施の形態においては、現像制御部２０は、例えば画像を形成するごとに、所定の条件に基づいて現像器１２に各種のメンテナンス動作を実行させる。以下では、図２のフロー図に基づいて、現像制御部２０が実行する処理について説明する。

現像制御部２０は、まず所定の時間内における形成画像の全画像領域に対する実画像領域の密度の平均値である像密度平均値Ｄを取得する（Ｓ１）。具体的には、例えばコンデンサ（不図示）がレーザー光を像担持体１１に照射した際の信号による電流を電荷として蓄える。そして、コンデンサが蓄えられた電荷を放電する際の信号を検知することにより、現像制御部２０は像担持体１１に形成される潜像に応じた実画像領域の密度を算出する。

一方で、現像制御部２０は、例えば現像ロール１２ｃの回転駆動時間を計数することにより、現像器１２の動作時間を取得することができる。像密度平均値Ｄは、この動作時間のうち所定の時間内における、前述した像密度の平均値を算出することにより得られる値である。なお、現像制御部２０は、画像を形成するごとに像密度を算出して平均することにより、移動平均を表す値として像密度平均値を取得してもよい。

次に、現像制御部２０は、所定の時間内における攪拌オーガ１２ｂの平均回転速度Ｖの取得する（Ｓ２）。具体的に、平均回転速度Ｖは、現像器１２の動作時間のうち所定の時間内における、攪拌オーガ１２ｂの回転速度の平均値を算出することにより得られる値である。なお、現像制御部２０は、画像を形成するごとに最新の回転速度の値を取得して、平均値を算出することにより、移動平均を表す値として平均回転速度を取得してもよい。

続いて、現像制御部２０は、Ｓ１の処理により取得した像密度平均値Ｄと、Ｓ２の処理により取得した平均回転速度Ｖが、所定の条件を満たすか否かを判定する。具体的には、像密度平均値Ｄが所定の閾値Ｄ１以下で、かつ平均回転速度Ｖが所定の閾値Ｖ１以上であるとの条件を満たすか否か判定する（Ｓ３）。この条件を満たす場合、トナーの帯電性能がある程度劣化しており、かつ現像器１２内の現像剤にダマが発生している可能性が考えられる。この場合、現像制御部２０は、画像を形成する制御を一旦停止させ、現像器１２内のトナーを入れ替えるメンテナンス動作を実行させるとともに、所定の時間だけ攪拌オーガ１２ｂを低速で回転させて現像剤のダマを解消させるメンテナンス動作を実行させる（Ｓ４）。

具体的に、現像制御部２０は、例えば以下のようにしてトナーを入れ替えるメンテナンス動作を実行させる。すなわち、通常の画像形成プロセスと同様にして、トナー入れ替え用のパッチ画像を像担持体１１上に形成させる。形成されたパッチ画像は、記録媒体に転写されずにクリーニング部（不図示）により像担持体１１から取り除かれる。このようにして、現像制御部２０は現像器１２内のトナーを排出させる。一方で、排出させたトナー量に基づいて決定する、例えばほぼ同量のトナーを、トナーカートリッジＴより現像器１２内に供給する。以上のプロセスにより、現像器１２内のトナーは新しいものに入れ替えられ、トナーの帯電性能の劣化は解消する。なお、例えば別のトナー排出機構により、トナーの排出を行うこととしてもよい。また、トナーを現像器１２内に供給する供給量は、例えば現像器１２内のトナー濃度を測定することにより決定してもよい。

さらに、このトナーを入れ替えるメンテナンス動作と併せて、現像制御部２０は攪拌オーガ１２ｂの回転速度を低減させるメンテナンス動作を実行させる。これにより、振動や現像剤の自重などによって、ダマ状になった現像剤は崩れて、均一化する。

一方で、Ｓ３の処理において像密度平均値Ｄが所定の閾値Ｄ１以下で、かつ平均回転速度Ｖが所定の閾値Ｖ１以上であるとの条件を満たさなかった場合、さらに現像制御部２０は、像密度平均値Ｄが所定の閾値Ｄ２以下であるか否かを判定する（Ｓ５）。Ｄ≦Ｄ２の場合には、現像制御部２０は、現像器１２内のトナーを入れ替えるメンテナンス動作を単独で実行させる（Ｓ６）。

さらに、Ｓ５の処理においてＤ＞Ｄ２であった場合、現像制御部２０は平均回転速度Ｖが所定の閾値Ｖ２以上であるか否かを判定する（Ｓ７）。Ｖ≧Ｖ２の場合には、現像制御部２０は、所定の時間だけ攪拌オーガ１２ｂの回転速度を低減させるメンテナンス動作を実行させる（Ｓ８）。

一方、Ｓ３、Ｓ５及びＳ７の判定条件のいずれも満たさない場合、現像制御部２０はいずれのメンテナンス動作も実行しないことを決定して、処理を終了する。

ここで、Ｓ３の処理における判定に用いる閾値Ｄ１及びＶ１は、単独で各メンテナンス動作を実行すると判定するための閾値Ｄ２及びＶ２とは異なる値であってよい。これにより、二つのメンテナンス動作を実行させることを決定する場合のそれぞれの閾値の条件を、それぞれのメンテナンス動作を単独で実行させることを決定する場合の閾値の条件に対して、比較的緩やかに設定することができる。具体的に、ここでは、閾値Ｄ２はＤ２＜Ｄ１を満たし、閾値Ｖ２はＶ２＞Ｖ１を満たすものとする。

単独でそれぞれのメンテナンス動作を実行させる場合、装置の稼働率をなるべく低下させないようにするため、各メンテナンス動作を実行するための判定条件は比較的厳しく設定することが通常である。しかし、本実施の形態においては二つのメンテナンス動作を併せて実行させるため、この場合のそれぞれの判定条件を比較的緩やかに設定しても、装置の稼働率を低下させることはない。これにより、本実施の形態に係る画像形成装置は、装置の稼働率を低下させることはなく、トナーの帯電性能の劣化や、現像剤がダマになってしまうといった問題が生じる前に、早めにメンテナンス動作を実行させることが可能となる。

なお、これらの閾値Ｄ１、Ｖ１、Ｄ２及びＶ２は、ユーザの指定に基づいて変化させてもよい。例えば、画質を優先するか、あるいは画像形成の生産性を優先するか、についてのユーザの指定に基づいて、閾値を決定する。これにより、例えばユーザが画質を優先させたい場合にはメンテナンス動作を比較的頻繁に実行させるように閾値を決定し、ユーザが画像形成の生産性を優先させたい場合にはメンテナンス動作の実行を最小限にとどめるように閾値を決定することができる。

また、本実施の形態に係る画像形成装置が複数の成分色に対応した複数の現像器を備えている場合、これらの閾値Ｄ１、Ｖ１、Ｄ２及びＶ２は、現像器ごとに同じ値にすることとしてもよいし、また異なる値にすることとしてもよい。これにより、例えばトナーの消費量に応じて、各現像器のメンテナンス動作の頻度を異ならせることが可能となる。

以上説明した本実施の形態によれば、二つのメンテナンス動作を併せて実行することにより、メンテナンス動作を実行するために画像形成のできない時間を短縮でき、稼働率を向上できる。

なお、以上の説明においては、レーザー光を像担持体１１に照射した際の信号による電流に基づいて像密度平均値を算出することとしたが、これ以外の方法により像密度平均値を算出することとしてもよい。例えば、画像形成装置に対して入力された形成対象の画像データに含まれる各成分色の画素数などに基づいて、像密度平均値を算出することができる。

また、像密度平均値に代えて、他の画像形成時におけるトナー消費量を表す値に基づいて、メンテナンス動作を実行させるか否かを判定することとしてもよい。同様に、攪拌オーガ１２ｂの平均回転速度に代えて、例えば攪拌オーガの通常速度による連続運転時間など、他の値に基づいてメンテナンス動作を実行させるか否かを判定することとしてもよい。

また、例えば本実施の形態に係る画像形成装置内の現像器が複数の攪拌オーガを備える場合、平均回転速度は、これら複数の攪拌オーガ全ての回転速度の平均値であってもよいし、複数の攪拌オーガのうち、代表となる所定の攪拌オーガの回転速度の平均値であってもよい。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一部の構成を表す概略図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置における制御フローの一例を表すフロー図である。

符号の説明

１１ 像担持体、１２ 現像器、１２ａ ディスペンスオーガ、１２ｂ 攪拌オーガ、１２ｃ 現像ロール、１３ 転写部、１４ 定着器、２０ 現像制御部。

Claims (4)

1. 少なくともトナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、前記トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う画像形成装置であって、
   所定の条件を満たした場合に、前記現像器内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給しつつ、前記オーガの回転速度を所定の時間低減させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記所定の条件は、所定の時間内に前記像担持体に形成した形成画像の全画像領域に対して、トナーを付着して現像した実画像領域の密度の平均値である像密度平均値が、所定の第１の閾値以下であるとともに、所定の時間内における前記オーガの平均回転速度が所定の閾値以上であることであって、
   前記像密度平均値が、前記第１の閾値と異なる第２の閾値以下である場合には、前記オーガの回転速度はそのままで、前記現像器内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記所定の条件は、所定の時間内に前記像担持体に形成した形成画像の全画像領域に対して、トナーを付着して現像した実画像領域の密度の平均値である像密度平均値が、所定の閾値以下であるとともに、所定の時間内における前記オーガの平均回転速度が所定の第１の閾値以上であることであって、
   前記平均回転速度が、前記第１の閾値と異なる第２の閾値以上である場合には、前記現像器内のトナーの排出は行わずに、前記オーガの回転速度を所定の時間低減させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 少なくともトナーとキャリアとを含む現像剤を現像器内でオーガにより攪拌し、前記トナーを像担持体に付着させることにより画像の現像を行う画像形成装置の制御方法であって、
   所定の条件を満たした場合に、前記現像器内のトナーを所定量だけ排出させて新たにトナーを供給しつつ、前記オーガの回転速度を所定の時間低減させることを特徴とする画像形成方法。
   

Images