JP2008111879A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ウォーミングアップ動作において現像剤の劣化を抑止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】装置のウォーミングアップ動作の際に、主モータが回転開始されるに伴い、トナーの補給動作及び現像剤の搬送制御が開始されて濃度検知センサの検知出力に基づいてトナーの濃度制御が行われる（Ｓ１０３ｃ）。そして、定着ローラ温度が温度Ｔｅｍｐ２に上昇しているかチェックされ（Ｓ１０５）、温度Ｔｅｍｐ２に達していると判定された場合には、濃度制御が完了していない場合でもその制御動作が停止される（Ｓ１０６）。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、特に二成分系現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといったプロセス処理により画像形成を行うものが知られている。

画像形成に用いる現像剤としては、トナー及び磁性粒子からなるキャリアを含むニ成分系現像剤とトナーのみを用いる一成分系現像剤の２つのタイプが従来より用いられている。ニ成分系現像剤の場合には、キャリアとの摩擦帯電によりトナーの帯電が良好に行われるようになり、高解像度の画像形成を安定して行うことができる。こうした二成分系現像剤を用いた画像形成装置では、現像剤のトナー及びキャリアの混合比を一定にしておくために、常時トナー濃度を検知してトナー濃度が所定の範囲となるようにトナーの補給が行われるようになっている。トナー濃度の検出処理では、例えば、特許文献１では、トナー及びキャリアを含む現像剤を現像装置内で搬送するオーガの駆動中に、正確なトナー濃度の検出を当該駆動が終了するまでに完了することが不可能か否かを判定し、不可能と判定した場合にのみ、オーガの駆動時間を延長する点が記載されている。
特開２００５−９１７６５号公報

上述した先行文献に記載されているように、二成分系現像剤（以下「現像剤」という。）を搬送するオーガの駆動開始直後では、現像剤の量や密度が安定しないため、トナー濃度を検知する検知センサの出力信号が大きく変化して正確なトナー濃度が検知できず、こうした状態で検知信号に基づいてトナー補給を行うと適切な量のトナーが補給されないようになってしまうことになる。

そのため、先行文献では、オーガの駆動終了までに正確なトナー濃度が検出できるか否か判定して、検出できない場合のみオーガの駆動時間を延長するようにし、オーガの駆動時間を一律に長く設定することによる現像剤にかかるストレスを抑制するようにしている。

ところで、画像形成装置の電源を投入した際やカバーを開閉した際等にウォーミングアップ処理が行われるが、ウォーミングアップ処理では予め決められた手順に従って各プロセスの駆動処理が行われ、現像剤の搬送処理についても駆動開始されるようになる。こうしたウォーミングアップ処理は１日に数回行われるため、そのたびにトナー濃度の正確な検知のために先行文献のように駆動時間を延長することは現像剤の劣化を早めることになる。

そこで、本発明は、ウォーミングアップ動作において現像剤の劣化を抑止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、二成分系現像剤を貯留するとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像を二成分系現像剤により可視像化する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段において搬送される二成分系現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記制御手段は、前記濃度検知手段で検知された検知出力が所定範囲の値となるように前記現像手段及び前記補給手段を制御する濃度制御手段と、前記各手段のウォーミングアップ動作を行う動作制御手段と、前記動作制御手段によるウォーミングアップ動作が停止した際に前記濃度制御手段による制御を停止する停止制御手段とを備えていることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、動作制御手段によるウォーミングアップ動作が停止した際に濃度制御手段による制御が停止されるので、ウォーミングアップ動作停止時に現像手段による現像剤の搬送及び補給手段によるトナー補給といった濃度制御動作が強制的に停止され、必要以上の現像剤の搬送に伴う現像剤の劣化を防止することができる。

すなわち、一般にウォーミングアップ動作は、カバー開閉時や電源投入時の駆動開始に伴って行われるが、ウォーミングアップ動作前には画像形成処理を行っていないためトナー濃度がその間に大きく変動することは通常考えられず、濃度制御手段による動作制御を途中で停止したとしてもほとんど問題を生じることがない。それよりも１日に数回行われるウォーミングアップ動作に伴い濃度制御手段により繰返し現像剤の搬送及びトナー補給といった動作が行われるため、そうした動作の必要以上の繰返しによる現像剤の劣化の方が問題であり、本発明では、そうした現像剤の必要以上の劣化を抑えることが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に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全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には用紙排紙トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部２及び給紙部３が配されている。

給紙部３では、給紙カセット１１が配置されており、フラッパ１２に所定のサイズの用紙が複数枚積載される。フラッパ１２は、アーム１３がモータにより回転して上方に回動することで、それに連動して上方に回動する。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１４が配置されている。フラッパ１２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１４に圧接するように、アーム１３により支持されている。この状態でピックアップローラ１４が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙され、フィードローラ１５及びプレスローラ１６に挟持されて搬送されるようになる。

給紙された用紙は、レジストローラ１７及びプレスローラ１８により記録部２に搬送される。記録部２では、搬送された用紙に記録するために、現像器１９、クリーニング機構２０、コロナ帯電器２１、感光体ドラム２２、転写ローラ２３、露光ヘッド２４及び定着ローラ２５が備えられている。

現像器１９は、後述するように、螺旋状の羽根を有する一対のオーガを内蔵しており、一対のオーガにより現像剤が所定方向に循環するように搬送される。循環搬送される現像剤は回転するパドルを介して現像ローラに供給される。現像ローラは、内部のマグネットローラとマグネットローラの外周面に配設された円筒状の現像スリーブからなり、現像剤のキャリアがマグネットローラの磁力により現像スリーブの表面に吸着されてキャリア穂が形成され、形成されたキャリア穂にトナーが付着した状態となる。この場合、キャリア及びトナーは、搬送されていく間に摩擦帯電により互いに逆極性に帯電するようになるため、キャリア穂にトナーが電気的な吸着力により安定した状態で保持されるようになる。 また、搬送される現像剤のトナー濃度を検知するための濃度検知センサがオーガによる現像剤搬送路の近傍に取り付けられており、濃度検知センサからの出力信号に基づいてトナーの補給が行われる。濃度検知センサとしては、現像剤の透磁率を測定してトナー濃度を検知する公知のセンサを用いることができる。透磁率センサを用いると、トナー濃度が薄くなってくるとその分磁性体であるキャリアの密度が大きくなるため透磁率が大きくなってセンサの出力が上昇し、逆にトナー濃度が濃くなるとその分キャリアの密度が小さくなってセンサの出力が低下するようになる。トナーの補給は、トナーカートリッジ３０から図示せぬ補給機構を通してトナーが現像器１９に補給されるようになっている。

クリーニング機構２０は、転写後の感光体ドラム２２の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物をクリーニングブレードにより掻き取って感光体ドラム２２の表面を清掃する。クリーニング機構２０で回収された残留トナー等の異物は、廃トナー溜め部３１に搬送されて排出される。

コロナ帯電器２１は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム２２の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム２２に、露光ヘッド２４で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器１９内の現像スリーブが回転してその表面に形成されたキャリア穂が感光体ドラム２２の表面に近接してキャリア穂に付着したトナーが静電潜像に転移され、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２３は、用紙を挟んで感光体ドラム２２と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム２２表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。こうして画像形成に必要な一連のプロセス処理が行われ、転写されたトナー像は、定着ローラ２５及びプレスローラ２６によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、フィードローラ２７及びプレスローラ２８により排出経路に送られて、排出ローラ２９により用紙排紙トレイ１０に搬出される。

また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、手差しトレイ３２を開いて給紙ローラ３３に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ３３によりフィードローラ１７及びプレスローラ１８に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排出ローラ２９により搬出された後排出ローラ２９を逆回転して反転搬送路に搬送し、搬送ローラ３４により下方に向けて搬送する。そして、搬送路に沿って上方に向けて搬送されて、再度フィードローラ１７及びプレスローラ１８に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。

図２は、図１に示す画像形成装置の概略ブロック構成図である。感光体ドラム２２の周囲には、コロナ帯電器２１、露光ヘッド２４、現像器１９、転写ローラ２３、クリーニング機構２０及び除電ランプ３６が配設されており、感光体ドラム２２を回転させながらその表面に対して、帯電−露光−現像−転写といった一連のプロセス処理が行われた後、表面のクリーニング及び残存電荷の除電処理が行われる。

現像器１９には、上述した現像ローラ４０が感光体ドラム２２に対向して配設されており、現像ローラ４０の感光体ドラム２２とは反対側には、現像剤の貯留部が形成されており、貯留部内に一対のオーガ４１及び４２が配置されている。オーガ４１及び４２の回転軸は、紙面の垂直方向に直線状に延設されており、その間には隔壁４３が設けられている。そして、オーガ４１及び４２が互いに逆方向に現像剤を搬送することで、貯留部内で現像剤が隔壁の周囲を循環搬送されるようになる。

そして、現像器１９の貯留部に対応する底面には濃度検知センサ４４が配設されており、上述したように、循環搬送される現像剤のトナー濃度を検知するようになっている。循環搬送される現像剤は、供給パドル４５により現像ローラ４０に供給され、現像ローラ４０の現像スリーブ表面に供給された現像剤は、ブレード４６により均一な層に均される。

トナー補給機構５０は、トナーカートリッジ３０を保持するボトル保持体５１からトナー送出路５２を通って搬送スパイラル５３を内蔵したホッパ５４にトナーが送出される。ホッパ５４から搬送スパイラル５６を内蔵するトナー搬送路５５を通って現像器１９の貯留部にトナーが補給される。トナーカートリッジ３０は、トナー供給モータ６１により回転されてトナーを吐出するようになっている。

上述した画像形成に必要なプロセス処理を行うための一連の動作制御は、制御部１００により行われる。感光体ドラム２２や各種ローラの回転駆動は主モータ６０及び図示せぬクラッチ機構等の駆動伝達機構を制御して行われる。また、トナー補給機構５０の搬送スパイラル等によるトナーの補給動作及び現像器１９のオーガ等の現像剤の搬送制御についても、主モータ６０の回転駆動を伝達して制御され、制御部１００は濃度検知センサ４４からの検知信号に基づいてトナーの補給制御及び現像剤の搬送制御が行われる。トナー補給機構５０のトナー供給モータ６１の駆動制御についても制御部１００により行われ、トナーカートリッジ３０からの補給動作が制御される。

また、コロナ帯電器２１、現像ローラ４０及び転写ローラ２３に印加される電圧の制御は、現像電圧印加回路６２、帯電電圧印加回路６３、転写電圧印加回路６４をそれぞれ制御することにより行われる。

図３は、電源投入により装置を駆動開始した場合の濃度検知センサ４４の検出信号の出力の一例を示すグラフであり、横軸に時間をとり、縦軸に検知信号の出力をとっている。このグラフからわかるように、装置が駆動開始した直後は出力が不安定となり（グラフの時間Ｔ１の範囲）、その後安定した出力状態となる。こうした不安定な状態が生じるのは、駆動開始直後では現像剤の循環搬送が安定して行われていない等の要因が考えられる。出力が安定した状態では所定の周期の振幅変動が見られるが、これはオーガの回転に伴いオーガの羽根の部分が濃度検知センサ４４に周期的に対向するためである。そのため、濃度検知センサ４４の検知出力は、例えば、オーガの回転周期に同期したサンプリング周期で検知信号をサンプリングし、サンプリングした所定回数の履歴データの平均値を検知出力として用いるようにすればよい。

制御部１００では、濃度検知センサ４４の出力値が所定範囲から外れた場合には、トナー補給機構５０からの補給制御及び現像器１９内の搬送制御を行って、濃度検知センサ４４の出力値が所定範囲となるように濃度制御を行う。

図３で説明したように、装置の駆動開始直後には濃度検知センサ４４の出力が不安定となるため、検知出力が所定範囲から外れるようになる。この場合、安定した出力状態であれば検知出力が所定範囲内であるにもかかわらずトナーの補給制御や現像剤の搬送制御が行われるようになるため、濃度検知センサ４４の出力が安定するまでに必要以上に現像剤が撹拌されるようになる。電源投入時やカバー開閉時には、装置が停止状態から駆動開始に移行するため、そのたびにこうした濃度制御が繰返し行われると、撹拌による現像剤の劣化が不必要に進んでしまうことになる。

そこで、制御部１００では、電源投入時やカバー開閉時に行われるウォーミングアップ動作に合せて上述した濃度制御を強制的に停止させて不必要な現像剤の撹拌を行わせないように停止制御を行う。図４は、装置が電源オンしてから待機状態に入るまでのウォーミングアップ動作に関する処理フローで、図５は、ウォーミングアップ動作におけるタイムチャートを示している。

時刻ｔ₀で装置の電源がオンされると、まず初期化処理が行われて（Ｓ１００）、装置の初期設定が行われる。初期化処理後制御部１００は、定着ローラ２５の加熱制御を開始し（Ｓ１０１）、定着ローラ温度（Ｔｅｍｐ）を、ウォーミングアップ処理が終了する温度Ｔｅｍｐ２まで温度上昇するための制御が行われる。

定着ローラ２５の加熱が開始されて温度Ｔｅｍｐ１まで上昇したか否かチェックされる（Ｓ１０２）。時刻ｔ₁で定着ローラ温度が温度Ｔｅｍｐ１に達したとすると、時刻ｔ₁から前回転処理（Ｓ１０３）が行われる。

前回転処理では、主モータ６０が回転開始され（Ｓ１０３ａ）。主モータ６０の回転により、感光体ドラム２２、現像ローラ４０、転写ローラ２３等が回転駆動され、帯電電圧ＨＶＣ、現像電圧ＨＶＢ等の電圧制御が行われる（Ｓ１０３ｂ）。また、主モータ６０が回転開始されるに伴い、トナー補給機構５０の搬送スパイラル等によるトナーの補給動作及び現像器１９のオーガ等の現像剤の搬送制御が開始されて濃度検知センサ４４の検知出力に基づいて濃度制御が行われる（Ｓ１０３ｃ）。そして、主モータ６０の回転開始時からタイマＴがカウント開始する（Ｓ１０３ｄ）。

そして、タイマＴが時間Ｔ２をカウントしたか否かチェックし（Ｓ１０４）、時間Ｔ２がタイムアップされると、定着ローラ温度が温度Ｔｅｍｐ２に上昇しているかチェックされる（Ｓ１０５）。温度Ｔｅｍｐ２に達していると判定された場合には、濃度制御が完了していない場合でも制御動作が停止される（Ｓ１０６）。既に濃度制御が完了している場合には、そのまま次の処理に移行する。

濃度制御の停止処理後、前回転処理の停止処理が行われ（Ｓ１０７）、キャリアの飛散防止のための電圧制御等の停止処理が行われて（Ｓ１０７ａ）主モータ６０が停止し（Ｓ１０７ｂ）、待機状態制御に移行する。

以上説明したように、ウォーミングアップ動作の際にその停止処理に合せて濃度制御を停止するようにしているので、必要以上の現像剤の撹拌が行われることがなく、撹拌による現像剤の劣化を抑えることができる。上述した処理フローでは、温度Ｔｅｍｐ２に達した場合に濃度制御の停止処理を行うようにしているが、前回転処理の主モータ停止と同時に濃度制御の停止処理を行うようにしてもよい。

また、以上の処理フローでは、電源オンの際のウォーミングアップ処理について説明したが、ユーザーの操作による指示、カバーの開閉時、スリープ状態の解除時に行われるウォーミングアップ動作の際にも同様の処理を行えばよい。

本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。 本発明に係る実施形態に関する概略ブロック構成図である。 濃度検知センサの検知信号の出力を示すグラフである。 ウォーミングアップ動作に関する処理フローである。 ウォーミングアップ動作に関するタイムチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 記録部
３ 給紙部

Claims (1)

1. 像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電された表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、二成分系現像剤を貯留するとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像を二成分系現像剤により可視像化する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給する補給手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像手段において搬送される二成分系現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記制御手段は、前記濃度検知手段で検知された検知出力が所定範囲の値となるように前記現像手段及び前記補給手段を制御する濃度制御手段と、前記各手段のウォーミングアップ動作を行う動作制御手段と、前記動作制御手段によるウォーミングアップ動作が停止した際に前記濃度制御手段による制御を停止する停止制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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