JP2007241044A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多色画像形成装置のトナー残量検出時間の短縮化かつ正確な検知を行う。
【解決手段】 感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記感光体表面を露光する露光手段と、前記感光体表面にトナー像を形成する複数の現像器と、前記トナー像を用紙に転写する転写手段と、前記現像器よりも少ない数の現像器駆動手段を備えた多色画像形成装置において、現像器の数は少なくとも３つ以上有り、少なくとも２つ以上の現像駆動手段を一定の期間内に同時に駆動することにより、少なくとも二つ以上の現像器の現像剤残量を検出する現像剤残量検知手段を設けた多色画像形成装置とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の現像器を有する多色画像形成装置に関するものである。

一般に現像器を複数個有する多色画像形成装置は、タンデム方式と４回転方式に分けられる。タンデム方式においては各現像器に独立に駆動モータがつけられるか、１つの駆動モータを用いて各現像器が同時に同一の速度で駆動するように連結したギヤを用いて構成される。一方、４回転方式では現像器よりも少ない駆動モータを用いて、一つの感光体に対して現像器を一つずつ接触させて現像するため、独立のタイミングで現像器を駆動している。

４回転方式の多色画像形成装置においては、現像剤の残量を検知するタイミングは、前記独立のタイミングに従い、現像器が感光体に接触し現像動作をする中で、現像器内の現像剤を動かしながら検知していた。（例えば、特許文献１，２）
しかしながら、このような公知技術では、トナー残量検知を行うために多くの時間を費やすことになる。

更に、通常の印写プロセスにて現像器を駆動すると、現像剤が現像器内部で飛散してしまう。現像器内部で現像剤が飛散することは、透過型のトナー残量検出方法においては、正確な検出を難しくする。現像器の駆動速度を落とすことで、飛散量を低減する方式もあるが、この方式では検知の長時間化となる。

特開２００１―１００５０７号 特開２００４―２７１５５４号

本発明の課題は、多色画像形成装置のトナー残量検出時間の短縮化かつ正確な検知を行うことである。

感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記感光体表面を露光する露光手段と、前記感光体表面にトナー像を形成する複数の現像器と、前記トナー像を用紙に転写する転写手段と、前記現像器よりも少ない数の現像器駆動手段を備えた多色画像形成装置において、現像器の数は少なくとも３つ以上有り、少なくとも２つ以上の現像駆動手段を一定の期間内に同時に駆動することにより、少なくとも２つ以上の現像器の現像剤残量を検出する現像剤残量検知手段を設けた多色画像形成装置とする。

本発明によって、複数の現像器の現像剤残量検知の時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施例について図１〜３を用いて説明する。

本実施例は、少なくとも２つ以上の現像器を有し、少なくとも２つ以上の独立するタイミングで現像駆動を行える現像駆動手段を有している多色画像形成装置である。

図１は、該多色画像形成装置の模式図である。

ここで、多色画像形成装置は、少なくとも、複数色の現像剤を収容する複数の現像器４と、レーザーなどの光学ユニット３を用いて電気潜像を形成する感光体１と、感光体１を一様に帯電させる帯電器２と、感光体上の現像剤を転写する中間転写体５と、中間転写体５の表面に付着している現像剤の量を測定する付着量検知手段たる付着量センサ６と、中間転写体表面から用紙への転写を行う転写手段１０と、用紙を収容する給紙カセット８と、用紙を給紙する給紙機構９と、用紙上の現像剤を定着する定着器１１とを有している。本実施例においては、感光体１は感光ベルトを、帯電器２は帯電ブラシを、中間転写体５は中間転写ベルトを用いている。感光体１及び中間転写体５は、いずれも現像剤を表面に担持しているので像担持体とも言う。現像器４は、それぞれにブラック，イエロー，マゼンタ，シアンのトナーを有しており、現像ローラを感光体１に当接させて現像を行う非磁性一成分現像方式を採用している。更に、図１には示していないが、感光体１は反時計方向に回転し、帯電器２の回転方向下流側にはクリーニングブレードと除電ランプを備えている。

ここで本実施例においては、少なくとも二つ以上のタイミングで現像器４を駆動する複数系統の現像駆動手段を有しており、独立に現像器４を駆動することができる。

本実施例では、現像器によって感光体上にトナー像を形成する直接の印刷動作とは別に、現像器内の現像剤を検知する動作において同時期に複数の現像駆動手段を動作させ、前記検知動作を行い、現像剤残量が少ない場合は現像駆動手段を停止させている。

感光体１に対して、帯電器２で帯電させ、光学ユニット３で露光を行い、現像器４にて現像を行うが、本実施例においては、現像器を駆動し、現像器内部の現像剤を動かし、現像剤残量を検知する動作を行う。従って個々の現像器には現像剤残量検知手段たる残量センサ１４があり、複数系統の現像モータ１６を用いて同時に現像器を駆動する。さらに付着量センサ６を用いて、中間転写体５上の現像器から供給される現像剤量を検知する（Ｂ）ことによって残量検知の精度を向上することができる。演算手段１５は複数系統Ｃ、Ｄの現像駆動を実施し、現像器ごとの残量検知結果（Ａ）と付着量センサの結果（Ｂ）を入力し、演算手段１５において残量有無の判断を行えるようにしている。以下、説明する本実施例では残量検知結果（Ａ）だけで残量有無を判断している。

現像剤残量の検知方法は、以下の方法がある。

第一の検知方法を、図２を用いて説明する。ここで、図２は、図１に示した複数の現像器と現像器駆動手段、現像剤残量検知手段を詳細に説明したものである。色毎に配置された複数の現像器２１，２２，２３，２４に対して、駆動する現像モータ３２，３３は、現像器の数より少ない数を用いている。以下、特に図２の一番上の現像器２１に着目し、説明を行う。現像器内の現像ローラや現像剤攪拌手段などを駆動する駆動手段は、現像モータとギヤユニットで構成される。正逆回転可能な現像モータ３２にはギヤユニット３１が接続され、現像器２１の現像ローラ２９に連結された現像ギヤ３０に駆動力を与えている。

現像器の内部において、現像剤を感光体に供給する現像剤担持体たる現像ローラの後方に現像剤の残量を検出する窓を設けている。本実施例においては、第一の窓２６を通して光を入れて、第二の窓２７では光を出して、残量を検出する方法がある。第一の窓２６と第二の窓２７は直線上に配置され、第一の窓２６の外側に配置された発光素子２５から、第一の窓２６、現像器内部を経由して第二の窓２７、そして第二の窓２７の外側に配置された受光素子２７に光が届く構成となっている。第一の窓２６と第二の窓２７を結ぶ光路は現像剤撹拌手段によって現像剤を循環することができ、光路に溜まる現像剤を退かすことができる。現像剤残量が多量である場合、常に光路を遮断するだけの現像剤があるために、光路は遮断され、現像剤が有ることを演算手段１５にて判断する。一方、現像剤残量が少ない場合、現像剤撹拌手段（例えば撹拌羽根など）により現像剤が掻き出されることにより、一瞬でも現像剤が無く、光路を光が通る状態が生まれてくる。このとき、現像剤残量が少ないことを演算手段１５は判断し、現像剤残量が少ないことをユーザーに報知したり、場合によっては印刷動作を停止させたりする場合がある。

現像剤は撹拌によって空気を含み、撹拌前後でみかけの現像剤残量を変化させてしまう。これにより安定した現像剤残量を得ることが難しくなってしまう。また通常の印写プロセス速度では、現像剤撹拌手段により現像剤が循環し、現像器内部で舞う現像剤クラウドが発生し、光路を遮る状態になる。従って現像駆動手段を低速度で回転させ、現像剤が舞わない状況で残量を検知する方法が良い。この方法を用いると現像剤残量を検知するためには所定の時間が必要になってしまう。

本実施例においては、複数の現像剤残量を同時に検知するので、検知時間を短縮することができるが、以下その方法を説明する。

複数の現像器を同時に駆動するため、複数系統の現像駆動手段を有している。例えば現像器二つを駆動したときに、二つの現像器の現像ローラなどが回転し、同時期に現像剤の検出ができる。現像剤残量を検知した二つの検知信号は、演算手段１５に入力され、どの現像器において現像剤残量が少ないかが判断される。演算手段１５は残量が少ないと判断されると、現像器の状態表示と、画像形成装置を停止する動作を行う。現像器の交換動作が行われたときには、現像剤残量の再検知が行われる。現像剤残量に問題なければ、通常動作に戻る。

現像器駆動の具体例を、図３を用いて説明する。（Ｋ）（Ｍ）（Ｙ）（Ｃ）の現像器が有り、それぞれ独立に現像器を駆動することができる現像駆動ユニットがある。ここで、（Ｋ）はブラック・トナーを現像する現像器、（Ｍ）はマゼンタ・トナーを現像する現像器、（Ｙ）はイエロー・トナーを現像する現像器、（Ｃ）はシアン・トナーを現像する現像器を示す。（Ｋ）現像器と（Ｙ）現像器を同時に駆動し、現像ローラを感光体に接触させる動作（ｆ）（ｈ）を実施させることにより、現像器内部では現像剤が動き、（Ｋ）現像器と（Ｙ）現像器の現像剤残量を検知することができる。また次のタイミングで（Ｍ）現像器と（Ｃ）現像器が同時に駆動し、現像ローラを感光体に接触させる動作（ｇ）（ｊ）を実施することによって（Ｍ）現像器と（Ｃ）現像器の現像剤残量を知ることができる。ここで同時とは、２つの現像器の駆動開始・駆動終了が同時でなくとも、所定の期間内に２つの現像器が共に駆動していれば良い。また現像剤残量検知も、所定の期間内であれば良い。

図３に示すような複数の現像器を駆動し、現像剤残量を検知する動作は、この組合せに限った物ではなく、他の組合せでもよい。

また上記駆動動作は所定の期間で行われるものであるが、一般に用紙１枚を印刷するのに用いる時間以内で実施する。図１に示したような感光体を４回転させてフルカラー印刷を行う４回転方式の多色画像形成装置の場合、４回転で現像器の現像剤残量を検知することになり、１回転で２色の現像剤検知を行うことができるため、現像器を２度（２倍）駆動することができ、安定した現像剤残量検知ができる。

望ましくは、感光体１もしくは中間転写体５の一回転の間で行うこと望ましい。そのためには現像器４内部の撹拌手段の回転が一回転する時間が重要となり、検知時間は前記一回転の時間以上となる。例えば、画像領域１面に対して撹拌羽根が３回転する場合、最初の１回転に相当する領域において（Ｋ）現像器、（Ｙ）現像器の現像剤残量検知を行い、３回転目の１回転において（Ｍ）現像器、（Ｃ）現像器の現像剤検知を行うことによって、画像領域１面において４つの現像剤残量検知をすることができる。これにより時間を短くすることができ、多色画像形成装置のウォーミングアップ時間を短くすることができる。ここで、ウォーミングアップ時間は、電源投入後の暖機運転，ドア開閉に伴うリカバリ動作，印刷前準備動作を行う時間を言う。本実施例では、その全てで実施しても良いし、いずれか一つでも良い。

実施例２として他の現像剤残量検知方法を説明する。

現像剤を収容する現像器の一部に、プリズムのような光路を曲げる部材を入れることによって、実施例１と同様の光学センサを用いて現像剤の量を検知できる。例えばＵ字形状に光路を反転できれば一方向に発光素子と受光素子を並べて設置することができる。

また他の検知方法として、電荷、電位の測定による方法や、磁気用いて測定する方法などあるがどの方法を用いても良い。

さらに他の現像剤残量検知の方法として、感光体もしくは中間転写体表面に付着する現像剤の付着量を検知することによって、現像剤残量を検知する方法がある。これは前述の現像器そのものの検知と同時に行うことによってより高精度の検知が可能である。以下、図１を用いて説明する。中間転写体５表面のトナー付着量を付着量センサ６で測定している。現像剤残量が少なくなってくると、中間転写体５のトナー付着量が少なくなってくるため、所定の値以下になると演算手段１５にて現像剤が無いと判断する。またトナー付着量が少ないとき、現像ローラに加える現像電圧を調整して現像剤の付着量を調整し、付着量を安定させるが、それを継続していくと、十分に現像電圧を上げて現像剤を供給可能にしているにも関わらず、トナーが付着していない状況が発生する。このとき、現像剤が無いと演算手段１５が判断する。

なお、付着量センサの種類は、光学式、磁気式、電位計など何を用いても良い。上記説明は、中間転写体５について説明したが、感光体１の付着量を検出して同様の効果を得ることができる。

以上、説明した実施例において、少なくとも一つの現像器は駆動しないようにしている。これは全ての現像器が同時に駆動してしまうと感光体に対しての負荷が強くなり、感光体の回転が不安定になるに加えて、現像駆動の負荷も強いため、現像ローラの回転安定性も悪く、安定した検知を行うことが難しくなる。上記説明を行った駆動方法（図２のような２つの正逆回転可能な現像モータ３２，３３とワンウェイクラッチを用いたギヤ３４を組み合わせた方法）では４つの現像器を同時に駆動することができない構成としている。

別の実施例として一つのモータを用い、ギヤユニットにて４つの現像器に分配し、最終的に現像器に連結する部分にて（電磁）クラッチやソレノイドなどで選択的に駆動する駆動手段を用いた場合、４つ同時に駆動することも可能であるが、前述のように全てを同時に駆動することをせずに、特定の組合せで駆動するのが良い。

以上の実施例は、印刷動作前のウォーミングアップ時間において実施する場合について記載したが、印刷途中にて空転動作を挿入し、このときに現像剤残量検知を行うことによって連続印刷中に現像剤が無くなる事象を防止することができる。

なお、これまでの説明は中間転写ベルト，感光ベルトを用いた場合であったが、中間転写ドラム，感光ドラムを用いても本実施例の効果を達成することはできる。

以上、これまで説明した実施例によれば、現像剤残量検知時間を短縮した多色画像形成装置を提供することができる。至っては多色画像形成装置の起動時間や、ファーストプリント時間など短縮する効果を有する。

多色画像形成装置の模式図である。 本発明の実施例である現像器の模式図である。 本発明の実施例である現像駆動の例を示す説明図である。

符号の説明

１…感光体、２…帯電器、３…光学ユニット、４…現像器、５…中間転写体、６…付着量センサ、８…給紙カセット、９…給紙ローラ、１０…転写手段、１１…定着器、１２…転写クリーナ、１３…現像器駆動手段、１４…付着量センサ、１５…演算手段、１６…現像モータ、２１〜２４…現像器、２５…発光素子、２６…第一の窓、２７…第二の窓、２８…受光素子、２９…現像ローラ、３０…現像ギヤ、３１…ギヤユニット、３２，３３…現像モータ、３４…ワンウェイクラッチを用いたギヤ。

Claims (5)

1. 感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記感光体表面を露光する露光手段と、前記感光体表面にトナー像を形成する複数の現像器と、前記トナー像を用紙に転写する転写手段と、前記現像器よりも少ない数の現像器駆動手段を備えた多色画像形成装置において、
   現像器の数は少なくとも３つ以上有り、少なくとも２つ以上の現像駆動手段を一定の期間内に同時に駆動することにより、少なくとも２つ以上の現像器の現像剤残量を検出する現像剤残量検知手段を設けたことを特徴とする多色画像形成装置。
2. １画像領域内で２つ以上の現像剤残量検知を行うことを特徴とする請求項１記載の多色画像形成装置。
3. 現像剤残量検知は、印刷動作前のウォーミングアップ時間内に行うことを特徴とする請求項１，２いずれかに記載の多色画像形成装置。
4. 現像剤残量検知は、印刷期間中に設けた空転動作中に行うことを特徴とする請求項１，２いずれかに記載の多色画像形成装置。
5. 感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記感光体表面を露光する露光手段と、前記感光体表面に当接しトナー像を形成する少なくとも三つ以上の現像器と、前記トナー像を用紙に転写する転写手段と、前記現像器を駆動する現像器駆動手段を備えた多色画像形成装置において、
   少なくとも２つ以上の現像器を一つの現像器駆動手段が駆動しており、２つ以上の現像器が所定の期間に同時に感光体に接触して現像剤残量を検知し、前記所定の期間に残りの現像器は感光体に接触せずに現像剤の残量検知を行なわないことを特徴とする多色画像形成装置
   
   

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