JP2012150258A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感光体等の像担持体上に形成された静電潜像を、2成分現像剤を用いて現像する現像器を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a developing unit that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photoconductor using a two-component developer.
プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、通常、画像データに対応した静電潜像を像担持体である感光体ドラム上に形成して、現像器によってトナー現像するようになっている。像担持体上に形成されたトナー画像は、直接、あるいは、中間転写ベルト等に転写した後に、記録紙、OHPシート等の記録シートに転写されて、定着装置において、当該記録シート上に定着される。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer or a copying machine, an electrostatic latent image corresponding to image data is usually formed on a photosensitive drum as an image carrier, and toner is developed by a developing device. ing. The toner image formed on the image carrier is directly or after being transferred to an intermediate transfer belt or the like, and then transferred to a recording sheet such as recording paper or an OHP sheet, and is fixed on the recording sheet by a fixing device. The
このような画像形成装置の現像器には、トナーのみによって構成される1成分現像剤を用いる場合と、トナーと磁性のキャリアとを含む2成分現像剤を用いる場合とがある。
2成分現像剤を用いる現像器では、通常、トナーとキャリアとを含む現像剤を撹拌して混合することによってトナーを帯電させて、帯電状態になったトナーを、キャリアとともに現像ローラに供給するようになっている。現像ローラに供給された現像剤は、現像ローラの周面上においてキャリアが磁気ブラシを形成し、磁気ブラシに付着したトナーが感光体ドラム上の静電潜像に付着することにより静電潜像を現像する。
In the developing device of such an image forming apparatus, there are a case where a one-component developer composed only of toner is used and a case where a two-component developer including toner and a magnetic carrier is used.
In a developing device using a two-component developer, the developer containing toner and carrier is usually stirred and mixed to charge the toner, and the charged toner is supplied to the developing roller together with the carrier. It has become. The developer supplied to the developing roller forms a magnetic brush on the peripheral surface of the developing roller, and the toner attached to the magnetic brush adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum. Develop.
また、2成分現像剤を使用した現像器では、現像器内における現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサによって検出し、現像器内のトナー濃度が低下すると、トナー補給機構によって現像器内にトナーを補給することも行われている。トナー補給機構は、トナーが収容されたトナーカートリッジ等が着脱可能になっており、トナーカートリッジ等を交換することにより、トナーを補給することができる。 In a developing device using a two-component developer, the toner concentration of the developer in the developing device is detected by a toner concentration sensor, and when the toner concentration in the developing device decreases, the toner is supplied into the developing device by a toner replenishment mechanism. Replenishment is also done. The toner replenishing mechanism is detachable from a toner cartridge containing toner, and can replenish toner by replacing the toner cartridge.
しかしながら、現像器を長期にわたって使用すると、現像器内に収容された現像剤中のキャリアが劣化して、トナーを適切に帯電することができなくなるおそれがある。トナーが適切に帯電されなくなると、現像ローラ上を搬送されるトナーが飛散して、感光体における静電潜像以外にトナーが付着する地肌カブリ等が生じる可能性がある。
このために、例えば、特許文献1には、現像器内のキャリアが劣化すると、現像器内のキャリアをトナーと分離して回収し、新たに、劣化していないキャリアを現像器内に補給する構成が開示されている。特許文献1では、現像器内に、スリーブを設けるとともに、スリーブ内に磁石を設けて、スリーブにバイアス電圧を印加して、キャリアとトナーとを分離し、分離されたトナーを、現像器内に搬送する構成になっている。
However, when the developing device is used for a long period of time, there is a possibility that the carrier in the developer contained in the developing device deteriorates and the toner cannot be charged properly. If the toner is not properly charged, the toner conveyed on the developing roller may scatter and cause background fogging or the like to which the toner adheres in addition to the electrostatic latent image on the photoreceptor.
For this reason, for example, in Patent Document 1, when the carrier in the developing device deteriorates, the carrier in the developing device is separated and collected from the toner, and a carrier that has not deteriorated is newly supplied into the developing device. A configuration is disclosed. In Patent Document 1, a sleeve is provided in the developing device, a magnet is provided in the sleeve, a bias voltage is applied to the sleeve, the carrier and the toner are separated, and the separated toner is placed in the developing device. It is configured to carry.
特許文献1に開示された構成では、現像器内に、バイアス電圧が印加されるスリーブおよび磁石を、現像ローラとは別に設ける必要があり、しかも、キャリアから分離されたトナーを現像器内に搬送するための搬送経路も必要になる。このために、部品点数が増加して現像器が大型化するおそれがある。
また、現像器内のキャリアを回収する際には、現像器内のキャリアの全てが回収されたことを検知することができないために、現像器内に多量のキャリアが残った状態で、キャリアの回収作業を終了する場合もある。この場合には、現像器内に劣化したキャリアが多量に残ることになり、このような状態で画像形成動作を実行すると、トナーが帯電不良になって、形成される画像の品質が低下するおそれがある。
In the configuration disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a sleeve and a magnet to which a bias voltage is applied separately from the developing roller in the developing device, and the toner separated from the carrier is conveyed into the developing device. It is also necessary to have a transport route for this. For this reason, there is a possibility that the number of parts increases and the developing device becomes large.
Also, when collecting the carrier in the developing device, it is impossible to detect that all of the carrier in the developing device has been collected, so that a large amount of carrier remains in the developing device. In some cases, the collection operation is terminated. In this case, a large amount of deteriorated carrier remains in the developing device, and if the image forming operation is executed in such a state, the toner becomes poorly charged and the quality of the formed image may be lowered. There is.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像器が大型化することを抑制して、トナーとキャリアとを適切に分離することができる画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of appropriately separating the toner and the carrier while suppressing an increase in the size of the developing device. There is to do.
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、当該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、キャリアとトナーとを有する2成分現像剤を用いて前記像担持体上の静電潜像にトナーを供給して可視化する現像器と、前記像担持体上のトナーを記録シートに転写する転写手段と、当該転写手段によってトナーが記録シートに転写された後に前記像担持体上に残ったトナーを回収するとともに、回収されたトナーを、前記現像器に搬送する状態と前記現像器に搬送することなく蓄積する状態とに切り替え可能なトナー回収機構と、前記像担持体上に付着したトナー量を光学的に検出するトナー付着量検出手段と、所定のタイミングで、前記トナー回収機構をトナーが蓄積される状態に切り替えて、前記像担持体上に静電潜像を形成してトナーを付着させた後に前記トナー回収機構に蓄積させるトナー蓄積制御を実行し、この制御の実行中に、前記トナー付着量検出手段にて検出されるトナー付着量が所定値以下になった場合に、前記静電潜像形成手段による静電潜像の形成を停止させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention comprises a two-component development comprising an image carrier, electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, a carrier and toner. A developer that supplies toner to the electrostatic latent image on the image carrier using an agent for visualization; a transfer unit that transfers the toner on the image carrier to a recording sheet; and the toner is recorded by the transfer unit. The toner remaining on the image carrier after being transferred to the sheet can be collected, and the collected toner can be switched between a state where the toner is conveyed to the developing unit and a state where the collected toner is accumulated without being conveyed to the developing unit. A toner collection mechanism, a toner adhesion amount detection means for optically detecting the amount of toner adhered on the image carrier, and the toner collection mechanism at a predetermined timing to a state where toner is accumulated, On carrier Toner accumulation control is performed in which an electrostatic latent image is formed and toner is adhered, and then accumulated in the toner recovery mechanism. During the execution of this control, the toner adhesion amount detected by the toner adhesion amount detection means is determined. And a control means for stopping the formation of the electrostatic latent image by the electrostatic latent image forming means when the value becomes a predetermined value or less.
本発明の画像形成装置では、現像器内のキャリアが劣化した場合に、通常の画像形成動作と同様に、像担持体上に静電潜像を形成して、現像器による静電潜像の現像動作を行うことにより、キャリアから分離されたトナーをトナー回収機構に蓄積することができる。従って、現像器が大型化することを抑制することができる。
また、トナー回収機構によってトナーを蓄積させる制御を実行する場合に、像担持体上に付着したトナー量をトナー付着量検出手段によって光学的に検出するようになっているために、キャリアから分離されて像担持体上に付着したトナー量に基づいて現像器内のトナー量を高精度で正確に検出することができる。
In the image forming apparatus of the present invention, when the carrier in the developing device deteriorates, an electrostatic latent image is formed on the image carrier in the same manner as a normal image forming operation. By performing the developing operation, the toner separated from the carrier can be accumulated in the toner recovery mechanism. Therefore, it is possible to suppress an increase in the size of the developing device.
Further, when the control for accumulating the toner is executed by the toner collecting mechanism, the toner amount adhering to the image carrier is optically detected by the toner adhering amount detecting means, and thus separated from the carrier. Thus, the toner amount in the developing device can be accurately detected with high accuracy based on the toner amount adhering to the image carrier.
さらに、トナー回収機構によってトナーを蓄積させる制御では、トナーをキャリアから分離させることにより現像器内のトナー量が少なくなりすぎると、キャリアが像担持体に付着して、像担持体を傷つけるおそれがある。このために、キャリアが像担持体に付着しない範囲で、できるだけ現像器内のトナー量を低減させることが望ましい。
本発明では、像担持体上に付着したトナー量を光学的に検出するトナー付着量検出手段によって、現像器内のトナー量を高精度で検出できることから、像担持体にキャリアが付着するおそれがないような範囲で、現像器内のトナー量が最も低減した適切なタイミングで静電潜像形成手段を停止させることができる。その結果、像担持体にキャリアが付着することを防止しつつ、より多くのトナーを現像器から回収して蓄積することができる。
Further, in the control for accumulating the toner by the toner collecting mechanism, if the toner amount in the developing device becomes too small by separating the toner from the carrier, the carrier may adhere to the image carrier and damage the image carrier. is there. For this reason, it is desirable to reduce the amount of toner in the developing device as much as possible within a range where the carrier does not adhere to the image carrier.
In the present invention, since the toner amount in the developing device can be detected with high accuracy by the toner adhesion amount detecting means for optically detecting the toner amount adhered on the image carrier, there is a possibility that the carrier adheres to the image carrier. In such a range, the electrostatic latent image forming means can be stopped at an appropriate timing when the toner amount in the developing device is reduced most. As a result, it is possible to collect and accumulate more toner from the developing device while preventing the carrier from adhering to the image carrier.
好ましくは、前記転写手段は、電圧が印加される転写部材と、当該転写部材を、前記像担持体に圧接された状態と、前記像担持体から離間した状態とに移動させる移動手段とを備え、前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行中には、前記転写部材を前記像担持体から離間させるように前記移動手段を制御することを特徴とする。
好ましくは、前記トナー回収機構は、回収されたトナーが通過して前記現像器内に流動するトナー補給口を開閉するシャッターを有し、前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行時に前記トナー補給口が閉鎖されるように前記シャッターを制御することを特徴とする。
Preferably, the transfer unit includes a transfer member to which a voltage is applied, and a moving unit that moves the transfer member to a state of being pressed against the image carrier and a state of being separated from the image carrier. The control means controls the moving means so as to separate the transfer member from the image carrier during execution of the toner accumulation control.
Preferably, the toner collecting mechanism includes a shutter that opens and closes a toner supply port through which the collected toner passes and flows into the developing unit, and the control unit supplies the toner when the toner accumulation control is executed. The shutter is controlled so that the mouth is closed.
前記現像器は、当該現像器内のトナー濃度を透磁率の変化に基づいて検出するトナー濃度センサと、前記現像器にトナーを補給するトナー補給機構と、を有し、前記制御手段は、前記トナー濃度センサにて検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給機構によるトナー補給を制御することを特徴とする。
好ましくは、前記現像器は、前記像担持体にトナーを供給する現像ローラと、当該現像ローラに現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電圧印加手段と、を有し、前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行時に、前記現像ローラに印加される現像バイアス電圧を、前記像担持体に付着するトナー量が画像形成動作時よりも増加するように、前記現像バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする。
The developing device includes a toner concentration sensor that detects a toner concentration in the developing device based on a change in magnetic permeability, and a toner replenishing mechanism that replenishes toner to the developing device, and the control unit includes The toner supply by the toner supply mechanism is controlled based on the toner concentration detected by the toner concentration sensor.
Preferably, the developing device includes a developing roller that supplies toner to the image carrier, and a developing bias voltage applying unit that applies a developing bias voltage to the developing roller, and the control unit includes the toner accumulation unit. The developing bias voltage applying unit is controlled so that the developing bias voltage applied to the developing roller is increased when the control is performed so that the amount of toner attached to the image carrier is larger than that during the image forming operation. And
好ましくは、前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行時に、前記像担持体における画像形成領域の全体にトナーが付着するように、前記静電潜像形成手段を制御することを特徴とする。
好ましくは、前記現像器は交換可能になっていることを特徴とする。
Preferably, the control means controls the electrostatic latent image forming means so that the toner adheres to the entire image forming area of the image carrier when the toner accumulation control is executed.
Preferably, the developing device is replaceable.
<画像形成装置の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの構成を模式的に示す概略図である。このプリンタは、記録用紙、OHPシート等の記録シート上に、キャリアと、黒色のトナーとを有する2成分現像剤を用いて、LAN等から送信される画像データに対応したモノクロのトナー画像を形成する構成になっている。
<Configuration of image forming apparatus>
FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating a configuration of a printer that is an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This printer forms a monochrome toner image corresponding to image data transmitted from a LAN or the like on a recording sheet such as a recording sheet or an OHP sheet using a two-component developer having a carrier and black toner. It is configured to do.
図1に示すプリンタは、矢印Aで示す方向に回転駆動される像担持体の一例としての感光体ドラム11を備えており、感光体ドラム11の周囲には、電子写真方式(静電転写方式)によってトナー画像を記録シートS上に形成するための帯電器12と、露光器13と、現像器20と、転写ローラ15とが、感光体ドラム11の回転方向に沿って、その順番で設けられている。
The printer shown in FIG. 1 includes a photosensitive drum 11 as an example of an image carrier that is rotationally driven in a direction indicated by an arrow A. An electrophotographic system (electrostatic transfer system) is provided around the photosensitive drum 11. ), A charger 12 for forming a toner image on the recording sheet S, an
感光体ドラム11は、プリンタの正面側から見て右側(図1において右側)の側部に配置されている。感光体ドラム11の表面は、感光体ドラム11の側方(感光体ドラム11の左側)に配置された帯電器12によって一様に帯電された後に、帯電器12に対して感光体ドラム11の回転方向下流側に位置する露光器13から照射されるレーザ光Lによって露光されるようになっており、これによって、感光体ドラム11の表面上に、画像データに対応した静電潜像が形成される。
The photosensitive drum 11 is arranged on the right side (right side in FIG. 1) when viewed from the front side of the printer. The surface of the photosensitive drum 11 is uniformly charged by the charger 12 disposed on the side of the photosensitive drum 11 (left side of the photosensitive drum 11), and then the photosensitive drum 11 is in contact with the charger 12. The exposure is performed by the laser light L emitted from the
露光器13の下方に配置された現像器20は、感光体ドラム11の表面上に形成された静電潜像を、例えば黒色のトナーと、磁性のキャリアとを有する2成分現像剤を用いてトナー現像する。これにより、感光体ドラム11の表面上の静電潜像に、黒色のトナーが付着してトナー画像となり、可視化される。
現像器20は画像形成装置の本体に対して交換可能になっており、例えば、現像器20を用いたプリント枚数(画像形成動作の回数)の累計が、予め設定された所定枚数に達すると、現像器20内のキャリアが劣化しているものとして新たな現像器との交換が指示される。
The developing unit 20 disposed below the
The developing device 20 can be replaced with the main body of the image forming apparatus. For example, when the total number of prints (the number of image forming operations) using the developing device 20 reaches a predetermined number set in advance, Assuming that the carrier in the developing device 20 has deteriorated, replacement with a new developing device is instructed.
現像器20は、例えば、画像形成装置の本体正面側(図1の紙面の手前側)にスライドさせることによって、画像形成装置の本体から取り外すことができる。新たな現像器は、現像器20が取り外されることによって形成された空間内に、画像形成装置の本体正面側から内奥側に向ってスライドさせることによって画像形成装置に装着される。なお、現像器20の構成の詳細については後述する。 The developing device 20 can be detached from the main body of the image forming apparatus, for example, by sliding it to the front side of the main body of the image forming apparatus (the front side of the sheet of FIG. 1). The new developing device is attached to the image forming apparatus by sliding from the front side of the main body of the image forming apparatus toward the inner back side in a space formed by removing the developing device 20. Details of the configuration of the developing device 20 will be described later.
現像器20に対して感光体ドラム11の回転方向下流側(感光体ドラム11の右側)には、感光体ドラム11に対向して転写ローラ15が設けられている。転写ローラ15は、例えば、モータを有する転写ローラ接離機構15aによって、感光体ドラム11に圧接された状態と、感光体ドラム11から離間した状態とに移動可能に構成されている。転写ローラ15は、感光体ドラム11に圧接されることによって、感光体ドラム11との間に転写ニップ部を形成して、感光体ドラム11の回転に追従して矢印Cで示す方向に回転する。
A
なお、転写ローラ15には、図示しない転写バイアス電圧印加機構によって、所定の転写バイアス電圧が印加されるようになっている。
現像器20の下方には、記録用紙、OHPシート等の記録シートSを収容できる記録シートカセット16が設けられており、記録シートカセット16内に収容された記録シートSが、給紙ローラ17によって記録シートカセット16から1枚ずつ繰り出されるようになっている。記録シートカセット16から繰り出された記録シートSは、タイミングローラ対18によって、所定のタイミングで転写ニップ部へ搬送される。
A predetermined transfer bias voltage is applied to the
Below the developing unit 20, there is provided a
感光体ドラム11上に形成されたトナー画像は、転写ニップ部へ搬送される記録シートSが転写ニップ部を通過する間に、転写ローラ15に印加された転写バイアス電圧によって発生する転写電界の作用により、記録シートS上に転写される。トナー画像が転写された記録シートSは、転写ローラ15の上方に設けられた定着器30へ搬送される。
定着器30は、加圧部材としての加圧ローラ32と、加圧ローラ32に圧接された状態で回転する円筒形状の定着ローラ31とを備えており、両者の圧接部分に、記録シートSが通過する定着ニップ部が形成されている。定着ローラ31の軸心部にはヒータ33が配置されており、このヒータ33によって定着ローラ31の外周面が加熱される。
The toner image formed on the photosensitive drum 11 is subjected to a transfer electric field generated by a transfer bias voltage applied to the
The fixing
相互に圧接された定着ローラ31および加圧ローラ32は、例えば、加圧ローラ32が図示しないモータによって回転されることによって、定着ローラ31が加圧ローラ32の回転に追従して回転するようになっている。
定着ニップ部に搬送された記録シートSは、定着ニップ部を通過する間に、当該記録シートS上の未定着のトナー画像が、定着ローラ31と加圧ローラ32とによって加熱および加圧されることにより記録シートS上に定着される。定着ニップを通過した記録シートSは、定着ローラ31から剥離されて、排紙ローラ対19によって排紙トレイ14上に排出される。
The fixing
While the recording sheet S conveyed to the fixing nip portion passes through the fixing nip portion, the unfixed toner image on the recording sheet S is heated and pressed by the fixing
なお、感光体ドラム11および現像器20の上方には、トナー画像が記録シートS上に転写された後に感光体ドラム11上に残った残留トナーを回収して現像器20に搬送するトナー回収機構40が設けられている。トナー回収機構40は、感光体ドラム11の表面からトナーを回収するトナー回収部41と、回収されたトナーを現像器20へ搬送するトナー搬送部43とを有している。トナー搬送部43は、トナー回収部41にて回収されたトナーを現像器20に搬送することなく蓄積する状態に切り替え可能に構成されている。
Note that a toner collection mechanism that collects residual toner remaining on the photosensitive drum 11 after the toner image is transferred onto the recording sheet S and conveys it to the developing unit 20 above the photosensitive drum 11 and the developing unit 20. 40 is provided. The
トナー回収機構40のトナー搬送部43は、プリント動作の実行時には、トナー回収部41にて回収されたトナーを現像器20に搬送する状態とされる。これに対して、現像器20内のキャリアが劣化した状態になっていると判定されると、トナー搬送部43はトナーを蓄積する状態に切り替えられて、現像器20内のトナーをトナー搬送部43に蓄積するトナー蓄積制御が実行される。トナー蓄積制御が終了すると、現像器20の交換が指示される。なお、トナー回収機構40の構成の詳細については後述する。
The
現像器20に対して感光体ドラム11の回転方向下流側であって、転写ローラ15に対して感光体ドラム11の回転方向上流側の位置には、トナー蓄積制御が実行される場合に感光体ドラム11の表面に付着したトナー量を検出するトナー付着量センサ28が設けられている。
トナー蓄積制御では、感光体ドラム11、帯電器12、露光器13、現像器20が駆動されることによって、感光体ドラム11における画像形成領域の全体に一様にトナーが付着した所定の高濃度の「べた」画像を所定のパターンで形成するようになっている。感光体ドラム11の表面に形成された「べた」画像は、記録シートSに転写されることなく、トナー回収機構40にまで搬送されて、トナー回収機構40のトナー回収部41によって「べた」画像を構成するトナーが回収される。トナー回収部41によって回収されたトナーは、現像器20に搬送されることなくトナー搬送部43に蓄積される。
When the toner accumulation control is executed at a position downstream of the developing device 20 in the rotation direction of the photosensitive drum 11 and upstream of the
In the toner accumulation control, the photosensitive drum 11, the charger 12, the
このようにして、現像器20内のトナーがトナー搬送部43にて蓄積されることによって現像器20内のトナー量は順次減少する。トナー付着量センサ28は、このようなトナー蓄積制御が実行されている間、感光体ドラム11上に形成された「べた」画像のトナー付着量を検出しており、その検出結果に基づいて、感光体ドラム11、帯電器12、露光器13、現像器20の駆動が停止されて、「べた」画像の形成は終了する。その後、現像器20の交換が指示される。
In this manner, the toner in the developing device 20 is accumulated in the
<現像器の構成>
現像器20は、キャリアおよびトナーを有する2成分現像剤が収容されるハウジング21を有している。ハウジング21は、感光体ドラム11の軸方向に沿って長く延びており、その内部には、感光体ドラム11に対向して平行に配置された現像ローラ24が設けられている。現像ローラ24は、感光体ドラム11の軸方向のほぼ全域にわたって対向している。
<Developer configuration>
The developing device 20 has a
ハウジング21の内部には、現像ローラ24に2成分現像剤を供給する供給スクリュー23と、供給スクリュー23に現像剤を供給する撹拌スクリュー22とが設けられている。供給スクリュー23は、現像ローラ24を挟んで感光体ドラム11に対向する位置に、現像ローラ24と平行に配置されている。また、撹拌スクリュー22は、供給スクリュー23を挟んで現像ローラ24に対向する位置に、供給スクリュー23と平行に配置されている。
Provided inside the
ハウジング21の内部は、隔壁21cによって、撹拌スクリュー22が配置された撹拌室21aと、供給スクリュー23が配置された供給室21bとに分割されている。供給室21b内に配置された現像ローラ24は、感光体ドラム11に近接する部分が、軸方向に沿って感光体ドラム11の表面に対向している。
撹拌スクリュー22は、図示しない駆動手段によって所定方向に回転されて、撹拌室21a内の現像剤(キャリアおよびトナー)を軸方向に沿って搬送する。撹拌スクリュー22によって搬送される現像剤は、その搬送の間にトナーとキャリアとが撹拌および混合されることによりトナーが帯電状態になる。
The interior of the
The stirring
隔壁21cには、撹拌スクリュー22における現像剤の搬送方向下流側に対向して開口部(図示せず)が形成されており、この開口部を介して、撹拌スクリュー22によって搬送される現像剤が撹拌室21aから供給室21bに供給される。
供給スクリュー23は、現像剤を撹拌スクリュー22による搬送方向とは反対方向に搬送するようになっている。供給スクリュー23によって搬送される現像剤は、その搬送の間に、現像ローラ24に供給される。
An opening (not shown) is formed in the
The
現像ローラ24は、従来の2成分現像剤を用いた現像器において使用される現像ローラと同様に、感光体ドラム11に平行に配置された円筒状の現像スリーブ24aと、現像スリーブ24a内に設けられた磁石ローラ24bとを有している。磁石ローラ24bは、ハウジング21に対して固定されており、周方向に沿った所定の位置に、複数の磁極が形成されている。
The developing
現像スリーブ24aは、ハウジング21に回転可能に支持されており、磁石ローラ24bの周囲を矢印Bで示す方向に回転するようになっている。また、現像スリーブ24aには、現像バイアス電圧印加手段25によって所定の現像バイアス電圧が印加されるようになっている。現像バイアス電圧印加手段25は、制御部45によって制御されるようになっており、現像スリーブ24aに対して、帯電状態になったトナーを感光体ドラム11の静電潜像に付着させるように現像バイアス電圧を印加する。
The developing
現像ローラ24に供給された現像剤は、規制部材26によって感光体ドラム11へ搬送される量を規制されている。規制部材26によって規制されることなく現像ローラ24の現像スリーブ24aの周面上を搬送される現像剤は、キャリアによって形成される磁気ブラシにトナーが付着した状態になっており、現像スリーブ24aに印加される現像バイアス電圧によって、感光体ドラム11上の静電潜像にトナーが付着する。
The amount of developer supplied to the developing
隔壁21cには、供給スクリュー23における現像剤の搬送方向下流側に対向して開口部(図示せず)が形成されており、現像ローラ24に供給されない現像剤(トナーおよびキャリア)が、この開口部を介して、供給室21bから撹拌室21aに供給される。従って、ハウジング21の内部では、キャリアは、通常、感光体ドラム11に供給されることなく、撹拌スクリュー22および供給スクリュー23によって循環されている。
An opening (not shown) is formed in the
ハウジング21には、撹拌室21a内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ27が設けられている。トナー濃度センサ27は、撹拌室21aの底面に対応する外周面に取り付けられている。トナー濃度センサ27としては、例えば、コイルのインダクタンスを利用した透磁率検出型のセンサが使用されており、コイルのインダクタンスを利用して、撹拌室21a内におけるセンサ近傍の一定体積内の現像剤の見かけ上の透磁率変化を検知し、検知された透磁率変化に基づいてトナー濃度を検出するようになっている。
The
トナー濃度センサ27の出力は、制御部45に与えられている。制御部45は、トナー濃度センサ27によって検出されるハウジング21内のトナー濃度に基づいて、トナー回収機構40に設けられたトナー補給機構44を駆動して現像器20内にトナーを補給するトナー補給制御を実行する。トナー補給機構44およびトナー補給制御の詳細については後述する。
The output of the
<トナー回収機構の構成>
図1に示すように、トナー回収機構40は、トナー搬送部43が、感光体ドラム11の側方(図1において左側)に水平状態に配置されており、トナー搬送部43上にトナー回収部41が水平状態で配置されている。
トナー回収部41は、感光体ドラム11から回収されたトナーが収容されるハウジング41aを有している。ハウジング41aは、感光体ドラム11の軸方向に沿って水平に配置された第1直線部分41xと、当該第1直線部分41xにおける画像形成装置の内奥側の端部から、現像器20の上方を通過するように、感光体ドラム11の軸方向に対して直交する方向に沿って水平に延出した第2直線部分41yとによってL字状に構成されている。
<Configuration of toner recovery mechanism>
As shown in FIG. 1, the
The
ハウジング41aの第1直線部分41xには、感光体ドラム11の表面に対向する開口部41bが感光体ドラム11の軸方向に沿って設けられている。開口部41bは、感光体ドラム11の表面と、軸方向のほぼ全長にわたって対向している。
第1直線部分41xには、感光体ドラム11の表面上のトナーを掻き落す帯板状のクリーニングブレード41cが、開口部41bにおける感光体ドラム11の回転方向下流側の側縁に沿って設けられている。クリーニングブレード41cは、長手方向と直交する幅方向の一方の側縁が、感光体ドラム11の表面における軸方向のほぼ全長にわたって摺接するように配置されている。
An
A strip-
第1直線部分41xの内部には、感光体ドラム11の軸方向に沿って配置されたトナー送り部材41dが設けられている。トナー送り部材41dは、クリーニングブレード41cによって感光体ドラム11の表面から掻き落とされたトナーを、画像形成装置の内奥側方向へ搬送する搬送スクリューによって構成されている。
トナー送り部材41dの内奥側の端部には、搬送されるトナーを、第2直線部分41yの内部へと送り込むトナー移送板41eが設けられている。トナー移送板41eは、トナー送り部材41dと一体となって回転されるようになっており、トナー送り部材41dによって搬送されるトナーが、トナー送り部材41dに設けられたトナー移送板41eによって、ハウジング41aの第2直線部分41y内に送り込まれる。
Inside the first
A
ハウジング41aの第2直線部分41y内には、トナー移送板41eによって送り込まれたトナーを、第2直線部分41yに沿って搬送するトナー回収スクリュー41fが設けられている。トナー回収スクリュー41fは、所定方向に回転されることによって、第2直線部分41y内のトナーを、第1直線部分41xから離れる方向へと搬送するようになっている。
In the second
ハウジング41aの第2直線部分41yは、現像器20を越えて、感光体ドラム11から離れる方向(図1において左側方向)に延出しており、その延出側の端部の下面に、トナー流出口41gが設けられている。トナー流出口41gは、トナー回収スクリュー41fのトナー搬送方向下流側端部に対向しており、トナー回収スクリュー41fによって搬送されるトナーが、トナー流出口41gを通って下方に流動する。
The second
トナー回収機構40のトナー搬送部43は、第2直線部分41yの下方に設けられており、トナー流出口41gを通って流入するトナーを収容するハウジング43aを有している。ハウジング43aは、第2直線部分41yに沿った直線状に構成されており、感光体ドラム11に近接した側部(図1において右側)に配置された第1端部43xと、感光体ドラム11とは反対側(図1において左側)に配置された第2端部43yとを有している。第2端部43yは、トナー回収部41におけるハウジング41aの第2直線部分41yよりも、感光体ドラム11から離れる方向(図1において左側)に位置している。
The
ハウジング43aの内部には、第2端部43yから第1端部43xにわたって長手方向に沿って配置されたトナー補給スクリュー43bが設けられている。トナー補給スクリュー43bは、ハウジング43aにおける第2端部43yの外側に設けられたモータ43cによって所定方向に回転されるようになっており、トナー補給スクリュー43bが所定方向に回転されることにより、ハウジング43a内のトナーが第1端部43xへと搬送される。
Inside the
なお、モータ43cの回転力は、トナー回収部41に設けられたトナー送り部材41dおよびトナー回収スクリュー41fにも伝達されており、モータ43cが駆動されることによって、トナー送り部材41dおよびトナー回収スクリュー41fは、トナー補給スクリュー43bと同期して回転される。モータ43cは、制御部45によって制御されるようになっている。
The rotational force of the
ハウジング43aの第1端部43xは、現像器20における撹拌室21a上に位置している。第2直線部分41yのトナー流出口41gは、トナー搬送部43のハウジング43aにおける第1端部43xと第2端部43yとの中程(図1の左右方向の中程)に位置しており、ハウジング43aの内部と連通している。従って、トナー回収部41のトナー回収スクリュー41fによってトナー流出口41gに搬送されるトナーは、トナー搬送部43のハウジング43a内に供給されると、トナー補給スクリュー43bによって、感光体ドラム11に近接した第1端部43xへと搬送される。
The
現像器20における撹拌室21a上に位置するハウジング43aの第1端部43xの下面には、撹拌室21aに連通するトナー補給口43dが設けられている。また、第1端部43xの下面には、トナー補給口43dを開閉するシャッター43eが設けられている。シャッター43eは、例えばモータ等を有するシャッター開閉機構43fよって水平方向にスライドされるようになっており、トナー補給スクリュー43bによるトナーの搬送方向下流側にスライドされることによりトナー補給口43dを閉鎖した状態とし、反対方向にスライドされることによりトナー補給口43dを開放した状態とする。
A
シャッター開閉機構43fは、制御部45によって制御されるようになっている。制御部45は、現像器20が画像データに基づくプリント動作を実行する場合には、トナー補給口43dが開放されるようにシャッター43eをスライドさせ、トナー蓄積制御を実行する場合には、トナー補給口43dが閉鎖されるようにシャッター43eをスライドさせる。
The shutter opening /
シャッター43eがトナー補給口43dを開放している場合には、トナー補給スクリュー43bによって搬送されるトナーは、トナー補給口43dを通って、現像器20の撹拌室21a内に流動する。これに対して、シャッター43eがトナー補給口43dを閉鎖している場合には、トナー補給スクリュー43bによって搬送されるトナーは、現像器20の撹拌室21a内に流動することなく、ハウジング43aの内部に蓄積される。
When the
トナー搬送部43におけるハウジング43aの第2端部43y上には、トナー補給機構44が設けられている。このトナー補給機構44は、例えば、着脱可能になったトナーボトルを備えており、トナーボトルが回転されることによって、トナーボトル内に収容されたトナーが、トナー搬送部43におけるハウジング43aの内部に供給される。
トナー補給機構44は、制御部45によって制御されるようになっており、制御部45は、現像器20が画像データに基づくプリント動作を実行する場合に、現像器20に設けられたトナー濃度センサ27によって検出される現像器20内のトナー濃度に基づいて、トナー補給機構44を制御する。
A
The
トナー補給機構44からハウジング43aの第2端部43y内に供給されたトナーは、トナー補給スクリュー43bによって、ハウジング43aの第1端部43xへ搬送される。この場合、現像器20は、画像データに基づくプリント動作を実行しているために、第1端部43xに設けられたトナー補給口43dが開放された状態になっている。従って、第1端部43xへ搬送されたトナーは、トナー補給口43dを通って現像器20の撹拌室21a内に供給される。
The toner supplied from the
<トナー付着量センサの構成>
図2は、感光体ドラム11に対向して配置されたトナー付着量センサ28の構成を説明するための模式図である。なお、図2においては、図1に示された状態に対して上下を反転した状態で示している。トナー付着量センサ28としては、例えば、発光素子28aと受光素子28bとを有する反射型の光学センサが使用されている。発光素子28aは、発光素子28aから発せられた光が、感光体ドラム11の表面における軸方向の中央部に照射されるように配置されており、受光素子28bは、発光素子28aから発せられて感光体ドラム11の表面で反射された光を受光するように配置されている。
<Configuration of toner adhesion amount sensor>
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the toner
このような反射型の光学センサを使用したトナー付着量センサ28は、トナー蓄積制御の実行時に、発光素子28aによって、感光体ドラム11の表面に形成された特定パターンとしての「べた」画像に光を照射し、「べた」画像から反射された反射光の光量を受光素子28bによって受光する。受光素子28bは、受光した光量に対応した電圧を、制御部45に出力する。
The toner
感光体ドラム11上に形成された「べた」画像の表面には、トナー粒子が層状に積み重なることによる凹凸が形成されており、トナーの付着量に応じて「べた」画像の表面の凹凸形状が変化することによって反射光量が変化する。
すなわち、感光体ドラム11の表面に付着したトナー量が少ない場合には、「べた」画像を構成するトナーは比較的薄い積層状態になっており、「べた」画像の表面には、トナーによって比較的小さな凹凸(段差)が形成されている。これにより、多くの光が鏡面反射し(図2において矢印Mで示す)、「べた」画像の表面にて乱反射する光量(図2において矢印Rで示す)は少なくなる。
The surface of the “solid” image formed on the photoconductive drum 11 has unevenness due to toner particles being stacked in layers, and the unevenness of the surface of the “solid” image depends on the amount of toner attached. By changing, the amount of reflected light changes.
That is, when the amount of toner adhering to the surface of the photosensitive drum 11 is small, the toner constituting the “solid” image is relatively thinly laminated, and the surface of the “solid” image is compared with the toner. Small irregularities (steps) are formed. Thereby, a large amount of light is specularly reflected (indicated by an arrow M in FIG. 2), and the amount of light (indicated by an arrow R in FIG. 2) that is irregularly reflected on the surface of the “solid” image is reduced.
これに対して、感光体ドラム11の表面に形成された「べた」画像のトナー量が多い場合には、「べた」画像を構成するトナーは、比較的厚い積層状態になっている。このために、「べた」画像の表面には、トナーによって比較的大きな凹凸(段差)が形成されている。これにより、「べた」画像の表面にて乱反射する光量が多くなるのに対して、鏡面反射する光量は少なくなる。 On the other hand, when the amount of toner of the “solid” image formed on the surface of the photosensitive drum 11 is large, the toner constituting the “solid” image is in a relatively thick laminated state. For this reason, a relatively large unevenness (step) is formed on the surface of the “solid” image by the toner. This increases the amount of light that is irregularly reflected on the surface of the “solid” image, while reducing the amount of light that is specularly reflected.
トナー蓄積制御では、感光体ドラム11の表面に形成される「べた」画像のトナー付着量は、現像器20内のトナー濃度に対応しており、現像器20内のトナー濃度が低下するにつれて、感光体ドラム11の表面の「べた」画像を形成するトナーの付着量が低下する。従って、感光体ドラム11上の「べた」画像の濃度と、現像器20内のトナー濃度との関係に基づいて、トナー付着量センサ28によって検出される「べた」画像のトナー付着量により、現像器20内のトナー濃度を検出することができる。
In the toner accumulation control, the toner adhesion amount of the “solid” image formed on the surface of the photosensitive drum 11 corresponds to the toner concentration in the developing device 20, and as the toner concentration in the developing device 20 decreases, The amount of toner that forms a “solid” image on the surface of the photosensitive drum 11 is reduced. Therefore, based on the relationship between the density of the “solid” image on the photosensitive drum 11 and the toner density in the developing device 20, development is performed based on the toner adhesion amount of the “solid” image detected by the toner
図3は、トナー蓄積制御において感光体ドラム11の表面に「べた」画像を形成する場合の現像器20内のトナー濃度(重量%)と、トナー付着量センサ28の出力電圧との関係を示すグラフである。図3に示すように、現像器20内におけるトナー濃度が、プリント動作を実行する場合における適切な範囲(4%〜6%程度)よりも低い1%〜4%程度の範囲(図3に破線で囲んだ範囲)において、トナー付着量センサ28の出力電圧は、トナー濃度に対してほぼ反比例するように直線状に低下している。従って、現像器20内のトナー濃度を、2%程度の低濃度の範囲内において、トナー付着量センサ28の出力電圧に基づいて正確に検出することができる。
FIG. 3 shows the relationship between the toner concentration (% by weight) in the developing device 20 and the output voltage of the toner
トナー蓄積制御では、現像器20内のトナーによって、感光体ドラム11の表面に形成された「べた」画像が、記録シートSに転写されることなくトナー回収機構40にまで搬送されて、トナー回収部41によって感光体ドラム11の表面から回収された後に、トナー搬送部43に蓄積される。従って、トナー蓄積制御の実行時間が長くなるにつれて、現像器20内に残るトナー量が順次減少し、現像器20内のトナー濃度が順次低下する。
In the toner accumulation control, the “solid” image formed on the surface of the photosensitive drum 11 is conveyed to the
現像器20内のトナー濃度が低下すると、「べた」画像の静電潜像の電位が初期時から変化しない状態であっても、その静電潜像に供給するために必要なトナー量自体が現像器20内で減少する。従って、「べた」画像の単位面積当たりのトナー量も低下する。
制御部45は、トナー付着量センサ28によって検出される感光体ドラム11上の「べた」画像のトナー付着量が所定値(例えば2%)以下に低下した状態になると、現像器20内のトナー濃度が所定値以下に低下したものとして、感光体ドラム11、帯電器12、露光器13、現像器20の駆動を停止させるようになっている。
When the toner density in the developing device 20 decreases, the amount of toner necessary for supplying the electrostatic latent image to the electrostatic latent image does not change even if the potential of the electrostatic latent image of the “solid” image does not change from the initial state. It decreases in the developing device 20. Therefore, the toner amount per unit area of the “solid” image is also reduced.
When the toner adhesion amount of the “solid” image on the photosensitive drum 11 detected by the toner
なお、トナー付着量センサ28は、トナー蓄積制御が実行される場合に使用され、画像データに基づくプリント動作を実行する場合には使用されない。
<制御部による画像形成動作時の制御>
制御部45は、従来と同様に、感光体ドラム11を回転させるための駆動手段、帯電器12、露光装置13、転写ローラ15に印加される転写バイアス電圧の調整、現像器20における撹拌スクリュー22、供給スクリュー23、現像ローラ24の現像スリーブ24aを回転させるための駆動手段等を制御して、画像データに基づくトナー画像を形成するプリント動作を実行する。
The toner
<Control during image forming operation by control unit>
The
この場合、制御部45は、転写ローラ15が感光体ドラム11に圧接されるように、転写ローラ接離機構15aを制御する。また、制御部45は、現像器20における現像ローラ24の現像スリーブ24aに、所定の現像バイアス電圧が印加されるように、現像バイアス電圧印加手段25を制御する。なお、本実施形態では、プリント動作時に、トナーは負電位に帯電され、現像スリーブ24aには、現像バイアス電圧として−500Vの電圧が印加されるようになっている。
In this case, the
制御部45は、さらに、現像器20の撹拌スクリュー22、供給スクリュー23、現像ローラ24の現像スリーブ24aのそれぞれを回転させた駆動状態にするとともに、モータ43cを制御して、トナー回収機構40におけるトナー回収部41のトナー送り部材41dおよびトナー回収スクリュー41f、トナー搬送部43のトナー補給スクリュー43bのそれぞれを回転させた駆動状態とする。さらには、トナー搬送部43に設けられたシャッター43eがトナー補給口43dを開放するように、シャッター開閉機構43fを制御する。
The
このような状態で、画像データに基づくプリント動作が実行される。この場合、回転された感光体ドラム11が帯電器12によって一様に帯電された後に、露光器13によって露光されることにより、画像データに対応した静電潜像が感光体ドラム11の表面に形成される。
また、現像器20では、現像剤が現像ローラ24の現像スリーブ24aによって搬送されると、現像バイアス電圧印加手段25によって現像スリーブ24aに現像バイアス電圧が印加されていることにより、感光体ドラム11の表面に形成された静電潜像にトナーが付着する。これにより、静電潜像がトナーによって現像(可視化)される。
In such a state, a printing operation based on the image data is executed. In this case, the rotated photosensitive drum 11 is uniformly charged by the charger 12 and then exposed by the
In the developing device 20, when the developer is conveyed by the developing
感光体ドラム11の表面に形成されたトナー画像は、感光体ドラム11に転写ローラ15が圧接された転写ニップ部において、記録シートカセット16から搬送される記録シートSに転写される。トナー画像が転写された記録シートSは、定着装置30に搬送されて、定着装置30においてトナー画像が記録シートSに定着される。
感光体ドラム11は、トナー画像が記録シートSに転写されると、感光体ドラム11の表面に残ったトナーが、トナー回収機構40のトナー回収部41に設けられたクリーニングブレード41cによって掻き落とされる。掻き落とされたトナーは、トナー送り部材41dによって、ハウジング41aの第1直線部分41x内を感光体ドラム11の軸方向に沿って搬送される。
The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 11 is transferred to the recording sheet S conveyed from the
When the toner image is transferred to the recording sheet S, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 11 is scraped off by the
第1直線部分41x内を搬送されたトナーは、トナー送り部材41dのトナー移送板41eによって第1直線部分41yから第2直線部分41y内に送り込まれて、トナー回収スクリュー41fによって、第2直線部分41y内を搬送される。第2直線部分41y内を搬送されたトナーは、トナー流出口41gを通って、トナー搬送部43のハウジング43a内に供給され、トナー補給スクリュー43bによって、トナー補給口43dにまで搬送される。
The toner conveyed in the first
この場合、トナー補給口43dは、シャッター43eによって閉鎖されることなく開放されているために、トナー補給口43dに搬送されたトナーは、トナー補給口43dを通って、現像器20の撹拌室21a内に供給される。
また、現像器20の撹拌室21a内のトナー濃度がトナー濃度センサ27によって検出されており、制御部45は、トナー濃度センサ27によって検出される現像器20内のトナー濃度が、感光体ドラム11上の静電潜像をトナー現像するために必要とされる所定範囲(例えば6%)よりも低下した場合には、トナー補給機構44におけるトナーボトルを所定時間にわたって、または所定範囲の濃度に達するまでの時間にわたって回転させる。これにより、トナーボトル内のトナーがトナー搬送部43のハウジング43a内に供給される。
In this case, since the
Further, the toner concentration in the stirring
ハウジング43a内に供給されたトナーは、トナー補給スクリュー43bによって、ハウジング43a内を第1端部43xにまで搬送されて、トナー補給口43dを通って現像器20の撹拌室21a内に供給される。これにより、現像器20内における現像剤のトナー濃度が高くなり、感光体ドラム11上の静電潜像をトナー現像するために必要とされる適切なトナー濃度になる。
The toner supplied into the
図4は、透磁率検出型のトナー濃度センサ27におけるトナー濃度と出力電圧との関係を示すグラフである。図4に示すように、透磁率検出型のトナー濃度センサ27は、トナー濃度が上昇すると、現像剤における見かけ上の透磁率は低くなり、出力電圧値は低くなる。逆に、トナー濃度が低下すると、現像剤における見かけ上の透磁率が高くなり、出力電圧値は高くなる。トナー濃度センサ27は、プリント動作(画像形成動作)において必要とされるトナー濃度(3〜6%程度)の範囲(図4にR1で示す範囲)においては、トナー濃度にほぼ反比例するように直線的に出力電圧値が低下する。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the toner density and the output voltage in the
このように、トナー濃度センサ27は、プリント動作時における適切なトナー濃度である3〜6%の範囲において、高精度で現像器20内のトナー濃度を検出することができる。従って、現像器20内のトナー濃度を3〜6%の適切な範囲に確実に維持することができる。
なお、透磁率検出型のトナー濃度センサ27では、プリント動作時における適切なトナー濃度の範囲(3〜6%)以外の範囲(図4にR2で示す範囲)において、トナー濃度の変化に対して出力電圧の変化が小さくなり、トナー濃度に対して比例関係から外れる傾向にある。そのため、2%前後のトナー濃度を検出目標とするトナー蓄積制御には適していない。
As described above, the
The magnetic permeability detection type
<制御部によるトナー蓄積制御>
制御部45には、プリント動作が実行される度に、画像形成動作の回数(プリント枚数)を積算するカウンタが設けられており、カウンタによって積算されたプリント枚数の累計が予め設定された所定枚数に達すると、現像器20内のキャリアが劣化したものとして、制御部45は、例えば図示しない操作パネルに、現像器20の交換の指示を表示するようになっている。なお、カウンタは、現像器20が交換されることによって、リセットされる。
<Toner accumulation control by control unit>
The
操作パネルに現像器20の交換の指示が表示されると、例えばサービスマンによって、現像器20が交換される。この場合、現像器20の交換に先立って、サービスマンによってトナー蓄積制御の実行が指示されると、制御部45は、トナー蓄積制御を実行する。
図5は、制御部45によって実行されるトナー蓄積制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、現像器20の交換指示が表示されることによって開始される。制御部45は、まず、トナー蓄積制御の開始が指示されたかを確認する(図5のステップS11参照、以下同様)。トナー蓄積制御の開始の指示は、例えば、サービスマン等が操作パネルに設けられた所定のスイッチ等を操作することによって行われる。トナー蓄積制御の開始が指示されない場合(ステップS11において「NO」)には、指示されるまで待機状態になる。
When an instruction to replace the developing device 20 is displayed on the operation panel, the developing device 20 is replaced by, for example, a service person. In this case, when the execution of toner accumulation control is instructed by a service person prior to replacement of the developing device 20, the
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of toner accumulation control executed by the
制御部45は、トナー蓄積制御の開始の指示を受け付けると(ステップS11において「YES」)、転写ローラ接離機構15aを制御して、転写ローラ15を感光体ドラム11から離間させるとともに、シャッター43eがトナー補給口43dを閉鎖するように、シャッター開閉機構43fを制御する(ステップS12)。
さらに、制御部45は、現像器20の現像スリーブ24aに印加される現像バイアス電圧が、プリント動作時よりも感光体ドラム11に付着するトナー量が増加する電圧になるように、バイアス電圧印加手段25を調整する(ステップS13)。バイアス電圧印加手段25は、例えば、トナーが負極性に帯電させる場合には、プリント動作時の現像バイアス電圧が−500Vとされ、トナー蓄積制御の実行時には−700Vに調整される。
When the
Further, the
このような状態になると、制御部45は、帯電器12、露光器13、現像器20のそれぞれが駆動状態になるように制御する。また、トナー回収機構40が駆動状態になるようにトナー回収機構40のモータ43cを回転させて、現像器20内のトナーをトナー回収機構40のトナー搬送部43に蓄積するトナー蓄積制御を開始する(ステップS14)。
トナー蓄積制御では、通常のプリント動作と同様に、回転状態になった感光体ドラム11の表面を帯電器12によって一様に帯電して、感光体ドラム11の表面における画像形成領域の全面にトナーが付着した「べた」画像が形成されるように、当該画像形成領域の全面を露光器13によって露光する。このように、感光体ドラム11が回転した状態で、帯電器12および露光器13が駆動されることによって、感光体ドラム11上に「べた」画像に対応した画像静電潜像が形成される。
In such a state, the
In the toner accumulation control, similarly to the normal printing operation, the surface of the photosensitive drum 11 that has been rotated is uniformly charged by the charger 12, and the entire surface of the image forming area on the surface of the photosensitive drum 11 is filled with toner. The entire surface of the image forming area is exposed by the
さらには、記録シートカセット16から記録シートSが転写ニップ部に搬送されないように、給紙ローラ17、タイミングローラ対18等の動作を停止させる。
また、現像器20は、通常のプリント動作を実行する場合と同様に、感光体ドラム11の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する。これにより、感光体ドラム11の表面における画像形成領域の全面にわたってトナーが付着した「べた」画像が形成される。
Further, the operations of the paper feed roller 17 and the timing roller pair 18 are stopped so that the recording sheet S is not conveyed from the
The developing device 20 develops the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 11 with toner, as in the case of performing a normal printing operation. As a result, a “solid” image in which the toner adheres over the entire surface of the image forming area on the surface of the photosensitive drum 11 is formed.
この場合、現像スリーブ24aには、通常のプリント動作時よりも感光体ドラム11に付着するトナー量が増加するように現像バイアス電圧が印加されていることによって、感光体ドラム11の表面に付着するトナー量が通常のプリント動作時よりも増加している。従って、現像器20内におけるトナーを、効率よくトナー搬送部43に蓄積させることができる。
In this case, the developing
感光体ドラム11の表面に形成された「べた」画像は、感光体ドラム11から離間している転写ローラ15が対向する領域を通過した後に、トナー回収機構40におけるトナー回収部41に設けられたクリーニングブレード41cとの摺接部分に到達する。この場合、記録シートカセット16からは記録シートSが転写ニップ部に搬送されず、また、転写ローラ15が感光体ドラム11の表面から離間した状態になっていることから、感光体ドラム11の表面の「べた」画像を構成するトナーは、記録シートSおよび転写ローラ15に付着することなく、クリーニングブレード41cとの摺接部分にまで搬送される。
The “solid” image formed on the surface of the photoconductive drum 11 is provided in the
クリーニングブレード41cは、「べた」画像が形成された感光体ドラム11の表面がクリーニングブレード41cに到達すると、「べた」画像を構成するトナーを感光体ドラム11の表面から掻き落とす。感光体ドラム11の表面から掻き落とされたトナーは、トナー送り部材41dおよびトナー回収スクリュー41fによって、トナー搬送部43のハウジング43a内へと搬送される。
When the surface of the photosensitive drum 11 on which the “solid” image is formed reaches the
トナー搬送部43のハウジング43a内に搬送されたトナーは、トナー補給スクリュー43bによって、現像器20における撹拌室21a上に位置するトナー補給口43dへと搬送される。しかし、トナー補給口43dは、シャッター43eによって閉鎖されているために、トナー搬送部43のハウジング43aから撹拌室21a内に供給されず、ハウジング43a内に蓄積される。
The toner transported into the
このようなトナー蓄積制御を実行している間、制御部45は、感光体ドラム11に付着したトナー量を検出するトナー付着量センサ28の出力電圧を監視しており(ステップS15)、トナー付着量センサ28の出力電圧によって、現像器20におけるトナー濃度が所定値以下(例えば2%以下)になったことが検出されると(ステップS15において「YES」)、制御部45は、感光体ドラム11、帯電器12および露光器13の駆動を停止して、感光体ドラム11上に静電潜像を形成する動作を停止させるとともに、現像器20の駆動も停止させる(ステップS16)。そして、シャッター43eがトナー補給口43dを閉鎖した状態でトナー蓄積制御を終了する。
While such toner accumulation control is being executed, the
このような状態になると、制御部45は、操作パネルにトナー蓄積制御が終了したことを表示する(ステップS17)。
操作パネルにトナー蓄積制御が終了したことが表示されると、通常、サービスマンによって現像器20が交換される。この場合、画像形成装置から取り外される現像器20内には、2%程度の低濃度のトナーと劣化したキャリアとだけが残った状態になっている。
In such a state, the
When it is displayed on the operation panel that the toner accumulation control has been completed, the developing device 20 is normally replaced by a service person. In this case, only the low-concentration toner of about 2% and the deteriorated carrier remain in the developing device 20 removed from the image forming apparatus.
現像器20の交換が終了して、劣化していない状態のキャリアとトナーとが収容された新たな現像器20が画像形成装置に装着されと、制御部45は、シャッター43eをスライドさせてトナー補給口43dを開放状態とする。このような状態で、プリント動作が実行されると、トナー搬送部43に蓄積されたトナーは現像器20に順次搬送されて、感光体ドラム11上の静電潜像の現像に使用される。また、感光体ドラム11上の静電潜像の現像に際しては、現像器20内の劣化していないキャリアが使用されるために、高品質の画像を形成することができる。
When the replacement of the developing device 20 is completed and a new developing device 20 containing a carrier and toner in an undegraded state is attached to the image forming apparatus, the
このように、トナー蓄積制御の実行時における感光体ドラム11、帯電器12、露光器13、現像器20の駆動は、トナー付着量センサ28の出力に基づいて停止される。トナー付着量センサ28は、図3に示すように、現像器20内のトナー濃度が1〜4%の低い範囲において高精度で検出することができるために、現像器20内のトナー濃度が所定の低濃度になった時点で、確実に、感光体ドラム11、帯電器12、露光器13、現像器20の駆動を停止させることができる。
As described above, the driving of the photosensitive drum 11, the charger 12, the
これにより、現像器20内のトナー濃度が著しく低下した状態でトナー蓄積制御を継続して実行するおそれがない。従って、現像器20内のトナー濃度が著しく低下した状態で、感光体ドラム11上の静電潜像の現像動作を実行することによってキャリアが感光体ドラム11の表面に付着することを防止することができる。その結果、感光体ドラム11がキャリアの付着によって損傷するおそれがなく、従って、感光体ドラム11の損傷により、プリント動作時に形成される画像の品質が低下することを防止することができる。 Thereby, there is no possibility that the toner accumulation control is continuously executed in a state where the toner density in the developing device 20 is remarkably lowered. Accordingly, the carrier is prevented from adhering to the surface of the photosensitive drum 11 by executing the developing operation of the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 in a state where the toner density in the developing device 20 is remarkably lowered. Can do. As a result, there is no possibility that the photoconductor drum 11 is damaged by the adhesion of the carrier, and therefore, it is possible to prevent the quality of the image formed during the printing operation from being deteriorated due to the photoconductor drum 11 being damaged.
また、現像器20内のトナー濃度が所定の低濃度に低下しているために、現像器20内に多量のトナーが残った状態で交換されることも防止することができる。
なお、このようなトナー付着量センサ28を使用することなく、例えば、現像器20に設けられたトナー濃度センサ27を用いて感光体ドラム11、帯電器12、露光器13、現像器20の駆動を停止させる構成とする場合には、以下の不具合が生じるおそれがある。
In addition, since the toner density in the developing device 20 is lowered to a predetermined low density, it is possible to prevent the toner 20 from being replaced with a large amount of toner remaining in the developing device 20.
For example, the
すなわち、図4に示すトナー濃度センサ27の特性により、3%以下の低濃度になると、現像剤における見かけ上の透磁率の変化が小さくなり、トナー濃度の変化に対して出力電圧値の変化が小さくなる傾向にある。
これにより、3%以下の低いトナー濃度の範囲においては、トナー濃度の検出精度が低下するために、トナー蓄積制御を、適切なタイミングで終了させることができずに、多量のトナーが現像器20内に残るおそれ、あるいは、現像器20内のキャリアが感光体ドラム11に付着するおそれがある。
That is, due to the characteristics of the
As a result, in a low toner density range of 3% or less, the toner density detection accuracy is lowered, so that the toner accumulation control cannot be completed at an appropriate timing, and a large amount of toner is discharged from the developing device 20. There is a risk that it will remain inside or there is a risk that the carrier in the developing device 20 will adhere to the photosensitive drum 11.
本実施形態では、このような透磁率検出型のトナー濃度センサ27を用いずに、光学センサを用いたトナー付着量センサ28を用いているので、現像器20内のトナー濃度が所定の低濃度になったことを高精度で検出することができる。その結果、キャリアが感光体ドラム11に付着して感光体ドラム11に傷を付けることを防止することができ、従来のように、現像器を大型化することなく、トナーをキャリアから適切に分離することができる。
In this embodiment, since the toner
<変形例>
なお、上記の説明では、現像器20が交換可能になった画像形成装置について説明したが、このような構成に限らず、例えば、現像器における現像剤のみを交換する構成であってもよい。この場合には、プリント枚数の累計が所定枚数に達すると、現像剤の交換が指示されて、トナーの蓄積制御が終了した後に、現像器内に残った現像剤が全て回収されて、新たに、劣化していないキャリアと、キャリアに対して所定の濃度になったトナーとを有する現像剤が現像器内に補給される。
<Modification>
In the above description, the image forming apparatus in which the developing device 20 is replaceable has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration. For example, only the developer in the developing device may be replaced. In this case, when the total number of printed sheets reaches a predetermined number, the replacement of the developer is instructed, and after the toner accumulation control is completed, all the developer remaining in the developing device is collected and newly added. Then, a developer having an undegraded carrier and a toner having a predetermined density with respect to the carrier is replenished in the developing device.
また、本発明の画像形成装置は、モノクロ画像を形成する画像形成装置に限らず、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも適用することができる。フルカラーの画像形成装置に適用する場合には、例えば、Y、M、C、Kの各色の画像を形成する画像形成ユニット毎に、トナー回収機構41およびトナー付着センサ28が設けられる。
The image forming apparatus of the present invention is not limited to an image forming apparatus that forms a monochrome image, but can be applied to an image forming apparatus that forms a full-color image. When applied to a full-color image forming apparatus, for example, a
本発明は、現像器内の劣化したキャリアを回収する際に、感光体ドラムの損傷を防止する技術として有用である。 The present invention is useful as a technique for preventing damage to a photosensitive drum when recovering a deteriorated carrier in a developing device.
11 感光体ドラム
12 帯電器
13 露光器
15 転写ローラ
15a 転写ローラ接離機構
20 現像装置
21 ハウジング
21a 撹拌室
21b 供給室
22 撹拌スクリュー
23 供給スクリュー
24 現像ローラ
24a 現像スリーブ
24b 磁石ローラ
25 現像バイアス電圧印加手段
27 トナー濃度センサ
28 トナー付着量センサ
28a 発光素子
28b 受光素子
40 トナー回収機構
41 トナー回収部
41b 開口部
41c クリーニングブレード
41d トナー送り部材
41e トナー移送板
41f トナー回収スクリュー
43 トナー搬送部
43a ハウジング
43b トナー補給スクリュー
43d トナー補給口
43e シャッター
43f シャッター開閉機構
44 トナー補給機構
45 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Photosensitive drum 12
Claims (7)
当該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
キャリアとトナーとを有する2成分現像剤を用いて前記像担持体上の静電潜像にトナーを供給して可視化する現像器と、
前記像担持体上のトナーを記録シートに転写する転写手段と、
当該転写手段によってトナーが記録シートに転写された後に前記像担持体上に残ったトナーを回収するとともに、回収されたトナーを、前記現像器に搬送する状態と前記現像器に搬送することなく蓄積する状態とに切り替え可能なトナー回収機構と、
前記像担持体上に付着したトナー量を光学的に検出するトナー付着量検出手段と、
所定のタイミングで、前記トナー回収機構をトナーが蓄積される状態に切り替えて、前記像担持体上に静電潜像を形成してトナーを付着させた後に前記トナー回収機構に蓄積させるトナー蓄積制御を実行し、この制御の実行中に、前記トナー付着量検出手段にて検出されるトナー付着量が所定値以下になった場合に、前記静電潜像形成手段による静電潜像の形成を停止させる制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier;
A developer for visualizing the electrostatic latent image on the image carrier by supplying toner using a two-component developer having a carrier and toner;
Transfer means for transferring the toner on the image carrier to a recording sheet;
Collects the toner remaining on the image carrier after the toner is transferred to the recording sheet by the transfer means, and stores the collected toner in a state where it is transported to the developing device and without being transported to the developing device. A toner recovery mechanism that can be switched between
A toner adhesion amount detecting means for optically detecting the amount of toner adhered on the image carrier;
At a predetermined timing, the toner collection mechanism is switched to a state in which toner is accumulated, and an electrostatic latent image is formed on the image carrier, and after the toner is attached, toner accumulation control for accumulation in the toner collection mechanism During the execution of this control, if the toner adhesion amount detected by the toner adhesion amount detection means falls below a predetermined value, the electrostatic latent image forming means forms an electrostatic latent image. Control means for stopping;
An image forming apparatus comprising:
前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行中には、前記転写部材を前記像担持体から離間させるように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The transfer unit includes a transfer member to which a voltage is applied, and a moving unit that moves the transfer member to a state of being pressed against the image carrier and a state of being separated from the image carrier.
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the moving unit to separate the transfer member from the image carrier during execution of the toner accumulation control.
前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行時に前記トナー補給口が閉鎖されるように前記シャッターを制御することを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。 The toner collecting mechanism includes a shutter that opens and closes a toner supply port through which the collected toner passes and flows into the developing unit;
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the shutter so that the toner supply port is closed when the toner accumulation control is executed.
前記現像器にトナーを補給するトナー補給機構と、を有し、
前記制御手段は、前記トナー濃度センサにて検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給機構によるトナー補給を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。 The developing device includes a toner concentration sensor that detects a toner concentration in the developing device based on a change in magnetic permeability;
A toner supply mechanism for supplying toner to the developing device,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls toner supply by the toner supply mechanism based on a toner concentration detected by the toner concentration sensor. .
前記制御手段は、前記トナー蓄積制御の実行時に、前記現像ローラに印加される現像バイアス電圧を、前記像担持体に付着するトナー量が画像形成動作時よりも増加するように、前記現像バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。 The developing device includes a developing roller that supplies toner to the image carrier, and a developing bias voltage applying unit that applies a developing bias voltage to the developing roller.
The control means is configured to increase the developing bias voltage applied to the developing roller during execution of the toner accumulation control so that the amount of toner adhering to the image carrier is larger than that during the image forming operation. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the application unit is controlled.
Priority Applications (1)
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JP2021056427A (en) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | キヤノン株式会社 | Image forming apparatus |
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