JP2008209566A

JP2008209566A - 現像装置

Info

Publication number: JP2008209566A
Application number: JP2007045107A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Moriyama; 浩明森山
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP4914243B2

Abstract

【課題】複雑かつ高価なトナー補給システムを必要とせずに、トナー濃度の安定化並びに画像濃度の安定化を実現することができる現像装置を提供する。
【解決手段】ドットカウンタ１７の検出レベルが高い高印字率である場合であってトナー濃度センサ２６によるトナー濃度が閾値よりも高い場合には、ドットカウンタ1７による検出レベルに基づいて算出される補給用トナー量よりも少ない量の補給用トナーを補給するように制御回路４がトナー補給用駆動部１６を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機・プリンタ・ファクシミリ及びこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。

従来から、画像形成処理に伴って消費される現像器中のトナーを、出力画像のドットカウントの検出レベル（印字率）に基づいてトナー補給する印字率制御方式や、現像器中のトナーのトナー濃度の検出レベル（透磁率）に基づいてトナー補給する透磁率制御方式を採用した現像装置が知られている。

また、印字率制御方式によるトナー補給と併用して、感光体に形成された画像濃度（パッチ濃度）を画像濃度センサを利用して検出してトナー補給量を調整する現像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０６−００３９６２号公報

ところが、上記の如く構成された現像装置にあっては、例えば、ドットカウントを用いた印字率制御の場合には、出力画像として細線や小さなドット画像を出力した時とベタ画像を出力した場合とで同じドットカウントであっても現像されるトナー量が異なるためにトナーのトナー濃度が不安定となるばかりでなく、ミリグラム単位でのトナー補給制御が必要となり、複雑かつ高価な現像装置となるという問題が生じていた。

また、トナー濃度センサによる検出レベルとドットカウントによる検出レベルとを併用してトナーコンテナからの補給用トナーの補給量を調整する現像装置では、現像器内のトナー濃度が目標制御値よりも低いとトナー濃度センサによって検出した場合に、ドットカウンタによる検出レベルに基づいてトナー補給量を算出してトナー補給を行い、現像器内のトナー濃度が目標制御値よりも高いとトナー濃度センサによって検出した場合にはトナー補給を行わないのが一般的である。

しかしながら、トナーコンテナと現像器との間にトナー搬送経路を設けた現像装置の場合、トナーコンテナから補給用トナーを送り出してからトナー搬送経路を経由して実際に現像器内へと補給用トナーが補給されてトナー濃度センサがトナー補給を検出するまでに時間が掛かるため、高濃度原稿を連続印刷した場合には現像器中のトナー濃度が不足気味となって画像ムラが発生するといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、複雑かつ高価なトナー補給システムを必要とせずに、トナー濃度の安定化並びに画像濃度の安定化を実現することができる現像装置を提供することを目的とする。

本発明の現像装置は、補給用トナーを収納したトナーコンテナと、感光体にトナーを供給する現像器と、前記トナーコンテナから前記現像器へと前記補給用トナーを搬送するトナー搬送経路と、前記現像器内のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサと、出力画像の印字率を検出するためのドットカウンタと、前記トナー濃度センサによる検出レベルと前記ドットカウントによる検出レベルとを併用して前記トナーコンテナからの補給用トナーの補給量を調整する制御部と、を備えた現像装置において、前記制御部は、前記トナー濃度センサと前記ドットカウンタの双方の検出レベルが共に閾値より高いハイレベルを検出している場合には、前記ドットカウントによる検出レベルに基づいて算出される補給用トナー量よりも少ない量の補給用トナーを補給することを特徴とする。

この際、前記制御部は、画像形成処理が２枚以上連続している時に、上述したトナー補給制御を行うのが好ましい。

本発明の現像装置は、複雑かつ高価なトナー補給システムを必要とせずに、トナー濃度の安定化並びに画像濃度の安定化を実現することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る現像装置について、画像形成装置としてのプリンタに適用し、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る現像装置の説明図、図２は本発明の一実施形態に係る現像装置における現像器内のトナー濃度とトナー濃度センサの検出レベルとの関係を示す説明図、図３は本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路の主制御ルーチンのフロー図、図４は本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路による制御有無の場合のトナー濃度センサ出力電圧の比較グラフ図、図５は本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路による制御有無の場合の画像濃度の比較グラフ図、図６は本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路のトリートメント制御ルーチンのフロー図である。

図１において、１は一部を省略（図示右側）した無端ベルト状の中間転写ベルト、２は中間転写ベルト１の一旦側を折り返すと共に中間転写ベルト１を回動移動（図示矢印イ，ロ参照）させるための駆動側又は従動側のプーリ、３は図示を略するパーソナルコンピュータから出力された印刷データを受信する受信部、４は受信部３で受信された印刷データに基づいてプリンタ全体の駆動等を制御する制御部としての制御回路、５は制御回路４によって実行される各種制御プログラム等を格納したＲＯＭ等の記憶部、６は制御回路４の制御によって画像形成処理制御並びにトナー補給制御される現像装置である。

尚、制御回路４と記憶部５とは、本発明のトナー補給制御を実行するためのマイクロコンピュータを構成している。また、制御回路４は、受信部３で受信した印刷データや印刷データに含まれる画像データをＲＡＭやＨＤＤ等（共に図示せず）に一時的に記憶したうえで現像装置６によって画像形成処理を実行する。

現像装置６は、ここでは一つのみを開示しているが、例えば、フルカラープリンタであれば４つ（イエロー・マゼンダ・シアン・ブラック）のトナー用のものが中間転写ベルト１の回動移動方向に沿って配置されたタンデム方式が採用されている。また、現像装置６は、中間転写ベルト１の上方に配置されて上述した各色のうちの１色の補給用トナーを収納したトナーコンテナ７、中間転写ベルト１の下方に配置されたドラム状の感光体８、中間転写ベルト１を挟んで感光体８と対向する転写ローラ９、感光体８にトナーを供給する現像器１０、トナーコンテナ７から現像器１０へと補給用トナーを搬送するトナー搬送経路１１、現像器１０よりも感光体８の回転方向上流側に回転方向に沿って配置されたクリーニング部材１２・除電器１３・帯電器１４・露光器１５、トナー補給用駆動部１６を備えている。尚、現像装置６は、上述した各種構成の他、受信部３で受信した印刷データに含まれる画像データ（出力画像）から印字率（検出レベル）を算出するためのドットカウンタ１７と、感光体８から中間転写ベルト１に転写されたトナー像Ｔの画像濃度（例えば、パッチ濃度）を検出するための画像濃度センサ１８とを備えているが、これらドットカウンタ１７並びに画像濃度センサ１８は各現像装置６に対して共用している。

トナーコンテナ７は、収納された補給用トナーを攪拌するアジテータ１９やトナー搬送経路１１への補給用トナーの供給・停止を実行するための搬送スクリュー（図示せず）並びにシャッタ２０等を備え、これらアジテータ１９・搬送スクリュー・シャッタ２０等の駆動系がトナー補給用駆動部１６によって駆動される。

感光体８は、ＯＰＣ又はアモルファスシリコン等が使用され、例えば、ＯＰＣの場合には膜厚２０μｍ〜４０μｍに設定する等、感度と寿命のバランスによって選定される。

現像器１０は、感光体８に供給するためのトナーを収納したケーシング２１と、ケーシング２１内でトナーを攪拌する一対の攪拌ミキサ２２，２３と、感光体８に隣接して露光器１５によって形成された静電潜像に基づいて感光体８にトナー像を形成する現像剤担持体２４と、現像剤担持体２４で担持する現像剤の流量を規制する規制ブレード２５と、トナー搬送経路１１を経由して供給される補給用トナーを含めた現像器１０内のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ２６とを備えている。
尚、現像剤担持体２４は、固定マグネットを内包した回動可能なスリーブを備え（共に図示せず）、規制ブレード２５によって流量を調整されたうえでトナーを保持し、感光体８に対向する位置で感光体８にトナーを現像し、攪拌ミキサ２２，２３にて新しいトナーとの入れ替えが行なわれる。

入れ替わったトナーは攪拌ミキサ２２，２３で現像器１０内を循環すると共に、その循環中にトナー濃度センサ２６の位置にてトナー濃度が検知され、必要に応じてトナーコンテナ７からトナー搬送経路１１を経由してトナー補給を行う。

トナー搬送経路１１は、中間転写ベルト１を上下で挟むようにトナーコンテナ７と現像器１０とが配置されていることから、これらの間の補給用トナーを中間転写ベルト１を避けるように側方から供給するもので、シャッタ２０が開放状態にあるときにトナーコンテナ７から供給された補給用トナーを現像器１０へと搬送するスパイラル２７，２８を備えている。

トナー補給用駆動部１６は、トナーコンテナ７からトナー搬送経路１１を経由して現像器１０へ補給用トナーを補給する際の駆動系全般を構成しており、例えば、トナーコンテナ７の駆動系（例えば、アジテータ１９の回転駆動やシャッタ２０の開閉）、攪拌ミキサ２２，２３並びに現像剤担持体２４の駆動系、各スパイラル２７，２８の駆動系等を備えている。尚、これらの駆動系は、一つの駆動源による同期駆動を意味するものではない。

上記の構成において、受信部３で受信された印刷データに含まれる画像データに基づいて露光器１５から出射されたビームにより、帯電器１４によって帯電された感光体８の表面に静電潜像が形成され、現像器１０によって感光体８の表面にトナーが供給されて静電潜像がトナー像として可視化される。

この感光体８の表面に形成されたトナー像は、本発明では、一旦中間転写ベルト１の表面にトナー像Ｔとして転写され、キャリブレーション等の画像濃度検出時には画像濃度センサ１８を利用して画像濃度が検出される。

さらに、感光体８は、その表面に形成されたトナー像のうち中間転写ベルト１に転写し切れなかった転写残トナー等をクリーニング部材１２によって除去した後に、除電器１３によって除電される。

一方、トナー濃度センサ２６は、画像印字中（現像器１０から感光体８へのトナーの現像中）に現像器１０中のトナーの透磁率（検出レベル）としての出力電圧信号を制御回路４に出力する。制御回路４は、その出力電圧信号に基づいて現像器１０内をトナー濃度を算出する。

例えば、トナー濃度が高い場合にはトナー濃度センサ２６の出力電圧は低くなり、トナー濃度が低い場合にはトナー濃度センサ２６の出力電圧は高くなる。

そして、図２に示すように、２枚以上の画像形成処理を行っている時に、トナー濃度が予め定められた（記憶部５に記憶）閾値よりも低い場合には、画像データに基づいてドットカウンタ1７で算出された印字率に応じたトナー補給量を算出し、その印字率に応じたトナー補給量よりもやや多目（＋α）のトナー補給を行う。

また、トナー濃度が閾値よりも高い場合には、画像データに基づいてドットカウンタ1７で算出された印字率に応じたトナー補給量よりも少ない量（−β）のトナー補給を行う。

この際、トナー濃度が閾値よりも一定値以上高いことから、早急にトナー濃度を下げる必要がある場合はトナー補給を行わなくても良い。また、トナー濃度が閾値よりも一定以上低い場合には、印字動作を停止してトリートメント動作を行う。

次に、制御回路４によるトナー補給制御例を図３のフロー図を参照しつつ説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１では、制御回路４は、受信部３で受信した印刷データに含まれる画像データに基づいて画像形成処理を実行すると共に、その画像データに基づいてドットカウンタ１７によって印字率を算出し、ステップＳ２へと移行する。

（ステップＳ２）
ステップＳ２では、制御回路４は、現在の現像器１０内のトナー濃度をトナー濃度センサ２８から出力された出力電圧（透磁率）に基づいて算出すると共に、その出力電圧から予め設定された制御電圧（閾値）を差し引いた電圧差がトリートメント動作を必要とするように設定したトリートメント閾値電圧差Ａ（例えば、０．１Ｖ）よりも大きいか否かが判断され、電圧差がトリートメント閾値電圧差Ａよりも大きい場合にはステップＳ１０へと移行して図６に示すトリートメント動作ルーチンを処理し、電圧差がトリートメント閾値電圧差Ａよりも小さい場合にはステップＳ３へと移行する。

（ステップＳ３）
ステップＳ３では、制御回路４は、出力電圧と制御電圧とを比較し、出力電圧の方が制御電圧よりも大きい場合にはステップＳ４へと移行し、制御電圧の方が出力電圧よりも大きい場合にはステップＳ５へと移行する。

（ステップＳ４）
ステップＳ４では、制御回路４は、トリートメント動作を不要とすると共にトナー補給を必要とすることから、ステップＳ１で求めた印字率よりもやや多目（例えば、１１０％〜１２０％）の補給用トナー量を算出してステップＳ７へと移行する。

（ステップＳ５）
ステップＳ５では、制御回路４は、制御電圧から出力電圧を差し引いた電圧差がトナー補給を不要とするように設定した無補給閾値電圧差Ｂ（例えば、０．０３Ｖ）よりも小さいか否かが判断され、電圧差が無補給閾値電圧差Ｂよりも小さい場合にはステップＳ６へと移行し、電圧差が無補給閾値電圧差Ｂよりも大きい場合にはトナー補給を不要としてこのルーチンを終了する。

（ステップＳ６）
ステップＳ６では、制御回路４は、トナー補給を必要とすると共にそのトナー補給量をステップＳ１で求めた印字率よりも少なめ（例えば、５０％）の補給用トナー量を算出してステップＳ７へと移行する。

（ステップＳ７）
ステップＳ７では、制御回路４は、ステップＳ４又はステップＳ６で求めたトナー補給量分の補給用トナーをトナーコンテナ７からトナー搬送経路１１を経由して現像器１０へと補給してこのルーチンを終了する。

尚、印字率５０％の原稿（画像データ）を連続印字した場合のトナー濃度センサ２６の出力電圧の推移を図４に、画像濃度の推移を図５にそれぞれ示す。この図４，５に示すように、本発明のトナー補給制御を使用した場合にはトナー濃度センサ出力電圧の推移及び画像濃度の双方が本発明のトナー補給制御を使用しなかった場合に比べて安定していることが判明した。

尚、上述したトリートメント動作ルーチンとしては、図６に示すように、トリートメント動作を実行する（ステップＳ１１）と共に、トナー濃度センサ２６からの出力信号によりトナー濃度センサ２６の感度（センサ異常）を含めて現像器１０内のトナー濃度を監視し、トナー補給が必要であるためにトナー補給されなかったり少量のトナー補給しかなかった等によってトナー濃度が高くならなかった場合（ステップＳ１２）等には、トナーコンテナ７内の補給用トナーがエンプティである等としてトナーコンテナ７の交換メッセージ等を報知する（ステップＳ１３）。

このように、本発明の現像装置によれば、２枚以上の画像形成処理を行っている時に、ドットカウンタ１７の検出レベルが高い高印字率である場合であってトナー濃度センサ２６によるトナー濃度が閾値よりも高い場合には、ドットカウンタ1７による検出レベルに基づいて算出される補給用トナー量よりも少ない量の補給用トナーを補給することにより、複雑かつ高価なトナー補給システムを必要とせずに、トナー濃度の安定化並びに画像濃度の安定化を実現することができる。

ところで、上記実施の形態では、本発明の現像装置をタンデム方式のカラープリンタに適用して説明したが、例えば、複写機や複合機等の画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る現像装置の説明図である。本発明の一実施形態に係る現像装置における現像器内のトナー濃度とトナー濃度センサの検出レベルとの関係を示す説明図である。本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路の主制御ルーチンのフロー図である。本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路による制御有無の場合のトナー濃度センサ出力電圧の比較グラフ図である。本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路による制御有無の場合の画像濃度の比較グラフ図である。本発明の一実施形態に係る現像装置における制御回路のトリートメント制御ルーチンのフロー図である。

符号の説明

１…中間転写ベルト
４…制御回路（制御部）
６…現像装置
７…トナーコンテナ
８…感光体
１０…現像器
１１…トナー搬送経路
１６…トナー補給用駆動部
１７…ドットカウンタ
１８…画像濃度センサ
２６…トナー濃度センサ

Claims

補給用トナーを収納したトナーコンテナと、感光体にトナーを供給する現像器と、前記トナーコンテナから前記現像器へと前記補給用トナーを搬送するトナー搬送経路と、前記現像器内のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサと、出力画像の印字率を検出するためのドットカウンタと、前記トナー濃度センサによる検出レベルと前記ドットカウントによる検出レベルとを併用して前記トナーコンテナからの補給用トナーの補給量を調整する制御部と、を備えた現像装置において、
前記制御部は、前記ドットカウンタの検出レベルが高い場合であって且つ前記トナー濃度センサによるトナー濃度が閾値よりも高い場合には、前記ドットカウントによる検出レベルに基づいて算出される補給用トナー量よりも少ない量の補給用トナーを補給することを特徴とする現像装置。
前記制御部は、画像形成処理が２枚以上連続している時に、前記ドットカウンタの検出レベルが高い場合であって且つ前記トナー濃度センサによるトナー濃度が閾値よりも高い場合には、前記ドットカウントによる検出レベルに基づいて算出される補給用トナー量よりも少ない量の補給用トナーを補給することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。