JP2008122872A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、記録動作開始時において記録動作を迅速に行なうことができるとともにトナー濃度の検知による動作制御についても確実に行なう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】記録信号が入力された場合には、給紙制限を解除し（Ｓ１０１）、濃度検知センサからの検知出力に基づいて濃度制御を開始する（Ｓ１０２）。給紙枚数のカウントを開始し（Ｓ１０３）、給紙動作を行って（Ｓ１０４）記録動作を行なうとともに、給紙枚数のカウント値が所定枚数に達したか否かチェックする（Ｓ１０５）。給紙枚数が所定枚数に達したと判定された場合には、給紙制限が開始され（Ｓ１０７）、以後濃度検知センサからの検知出力が所定範囲から外れている場合には給紙制限が行われるようになる。
【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。

また、上述したような画像形成処理を行う場合、長時間停止後に処理を開始すると、画像濃度が低下するといった課題があり、そうした濃度低下に対して様々な改良工夫が行なわれている（特許文献１から３参照）。
特開平６−６７５０１号公報 特開２００１−２９６７３３号公報 特開２００４−１０２２４０号公報

上述した二成分系現像剤（以下「現像剤」という。）を現像器内で搬送する場合、搬送停止した状態から搬送開始した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、トナー濃度が安定して検知されるようになるまで現像剤の撹拌を行ない、検知出力が安定した状態となった後に記録動作を行なう必要があるが、安定した状態となるまでに時間がかかることから、記録動作が開始されるまで待たされるようになり、その分現像剤が撹拌されて劣化することになる。また、その間感光体ドラム等の他のプロセス処理の予備動作が不必要に継続することになり、部品の摩耗や劣化が進むことになる。

そこで、本発明は、記録動作開始時において記録動作を迅速に行なうことができるとともにトナー濃度の検知による動作制御についても確実に行なう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、用紙を給紙して搬送する用紙搬送手段と、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、前記濃度検知手段で検知された検知出力が所定範囲から外れた場合に給紙を制限するよう前記用紙搬送手段を制御する給紙制御手段と、記録動作開始時に前記給紙制御手段による給紙制限を解除して所定枚数の記録動作を行なうよう制御する動作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、濃度検知手段で検知された検知出力が所定範囲から外れた場合に給紙を制限するよう用紙搬送手段を制御する給紙制御手段を、記録動作開始時に解除して所定枚数記録動作を行なうようにしたので、記録動作開始時に濃度検知手段で検知された検知出力が安定した状態でない場合であっても記録動作を迅速に行うことができる。

すなわち、記録動作開始時に濃度検知手段の検知出力が安定しないのは、現像器内の現像剤のトナー不足によるものではないことが多く、トナーを補給する補給手段がエンプティ状態でない場合には現像器内に十分な量のトナーが存在しているにもかかわらず、現像剤の搬送開始直後の現像剤の量や密度の変化により検知出力が不安定となっていると考えられる。

そのため、現像器内に十分な量のトナーが存在していることを前提に記録動作を開始しても問題がなく、また、現像器内に存在しているであろうトナー量に見合うだけの枚数だけ給紙して記録動作を行ない、それ以後は給紙制御手段により濃度検知手段からの検知出力に基づいて給紙制限を行なうようにすればよい。所定枚数の記録動作後においては、濃度検知手段の検知出力も安定した状態となっているため、その検知出力に基づいて給紙制限を行なえば、トナー濃度の検知による動作制御を確実に行うことができる。

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から後述する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、カートリッジ保持体５１に交換可能に装着されるトナーカートリッジ３０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。トナー供給モータ６１は、トナーカートリッジ３０からトナーをホッパ５４に吐出させるとともに、搬送スパイラル５３及び５６をクラッチにより必要なときのみ回転させてトナーの搬送動作を行うようになっている。

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をそれぞれ制御部１００が制御することにより行われる。

制御部１００は、動作制御部１０１、濃度制御部１０２及び用紙搬送制御部１０３を備えており、動作制御部１０１は、画像形成に必要なプロセス処理を行うための一連の記録動作に関する制御を行い、記録動作開始時における用紙搬送制御部３による給紙制限の解除及び開始についても制御する。

濃度制御部１０２は、濃度検知センサ４４からの検知信号に基づいて、トナー補給機構５０のトナーの補給制御及び現像器１９内の現像剤の搬送制御を行い、現像器１９内のトナー濃度の制御を行う。

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。

濃度制御部１０２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。

用紙搬送制御部１０３は、記録動作時における給紙動作、画像形成処理のための用紙搬送動作及び排紙動作といった一連の動作に関する制御を行い、濃度検知センサ４４からの検知出力が所定範囲から外れた場合に給紙制限を行うように制御する。

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、用紙搬送制御部１０３により給紙制限が行われて記録動作を行なうことができなくなると、濃度検知センサ４４の出力が安定するまでに記録動作開始が待たされるようになり、またその分必要以上に現像剤が撹拌されて現像剤の劣化が進むようになる。

そこで、動作制御部１０１では、記録動作開始時において濃度検知センサ４４の検知出力が不安定な状態でも記録動作を開始して所定枚数だけ給紙動作を行なうように用紙搬送制御部１０３の給紙制限を解除し、以後給紙制限を可能とするように制御する。図４は、記録動作開始時における動作に関する処理フローである。

まず、待機状態において記録信号が入力されたかチェックし（Ｓ１００）、記録信号が入力された場合には、用紙搬送制御部１０３による給紙制限を解除し（Ｓ１０１）、濃度制御部１０２により濃度検知センサ４４からの検知出力に基づいて濃度制御を開始する（Ｓ１０２）。以後、濃度検知センサ４４からの検知出力が所定範囲を外れると、トナー補給動作が行なわれて、検知出力が所定範囲となるように濃度制御が行われる。

そして、給紙枚数のカウントを開始し（Ｓ１０３）、給紙動作を行って（Ｓ１０４）記録動作を行なうとともに、給紙枚数のカウント値が所定枚数に達したか否かチェックする（Ｓ１０５）。所定枚数に達していない場合には記録動作が終了したかチェックし（Ｓ１０６）、終了していない場合には、ステップＳ１０４に戻り次の給紙動作を行なう。

この場合、所定枚数は、現像器内に十分なトナー量が存在するとした時に記録可能な枚数に設定しておくとよい。このように所定枚数を設定しておけば、現像器にトナーが補給されなくても現像器内のトナーを用いて正常な記録動作を行なうことができる。

ステップＳ１０５において、給紙枚数が所定枚数に達したと判定された場合には、用紙搬送制御部１０３による給紙制限が開始され（Ｓ１０７）、以後濃度検知センサ４４からの検知出力が所定範囲から外れている場合には給紙制限が行われるようになる。そして、記録動作が終了したかチェックされ（Ｓ１０８）、終了していない場合には濃度検知センサ４４からの検知出力に基づいてトナー濃度が所定範囲内かチェックされる（Ｓ１０９）。トナー濃度が所定範囲を外れている場合には、給紙制限が行なわれて（Ｓ１１０）トナーの消費が抑えられてトナー補給動作が行なわれるようになる。トナー濃度が所定範囲内となるように濃度制御が行われると、給紙動作を開始する（Ｓ１１１）。

ステップＳ１０６又はステップＳ１０８で記録動作が終了したと判定された場合には、濃度制御が完了したかチェックして（Ｓ１１２）完了している場合には待機状態とする。

以上説明したように、記録動作開始時において濃度制御とそれに連動する給紙制限を解除しておくことで、記録動作を迅速に開始することができる。また、給紙制限解除中に現像器内のトナー量で記録可能な枚数のみ記録動作を行なうようにすれば、正常な記録動作を行なうことができる。そして、所定枚数記録動作を行なった後には、給紙制限を可能とすることで、濃度検知センサの検知出力が安定した状態において給紙制限が行なわれるようになり、濃度制御を確実に行うことが可能となる。

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。 記録動作開始時の動作に関する処理フローである。

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、用紙を給紙して搬送する用紙搬送手段と、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、前記濃度検知手段で検知された検知出力が所定範囲から外れた場合に給紙を制限するよう前記用紙搬送手段を制御する給紙制御手段と、記録動作開始時に前記給紙制御手段による給紙制限を解除して所定枚数の記録動作を行なうよう制御する動作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。

Images