JP2013044801A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用するトナーの粒径および着色度を、トナーボトルと一体化して備えるIDチップ内に情報として格納し、情報に応じて狙いの画像濃度を得るための目標トナー付着量を、画像形成に使用されるトナーとトナーボトル中にトナーがほぼ同一になる所定のタイミングで変化させることにより、狙いの画像濃度を維持し続けることを可能にする画像形成装置を提供する。
【解決手段】潜像担持体5と、現像装置36と、中間転写装置45と、トナー像の付着量を検知する光学センサ37と、検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、トナーボトル44内のトナー情報を格納するIDチップ61をトナーボトル44と一体化して備える画像形成装置であって、トナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報をIDチップ61内に格納し、その情報に応じて、所定のタイミングで目標の付着量を変更する。
【選択図】図3
【解決手段】潜像担持体5と、現像装置36と、中間転写装置45と、トナー像の付着量を検知する光学センサ37と、検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、トナーボトル44内のトナー情報を格納するIDチップ61をトナーボトル44と一体化して備える画像形成装置であって、トナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報をIDチップ61内に格納し、その情報に応じて、所定のタイミングで目標の付着量を変更する。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、画像形成に使用するトナーの品質レベルを予めトナーボトルのIDチップに記憶させておき、その情報に応じて画像形成装置の制御を行う技術に関する。
画像形成装置は狙いとする画像濃度を維持し続ける必要があり、その達成手段として、潜像担持体上や中間転写体上のトナー像の単位面積あたりのトナー付着量を検知し、その検知結果に応じてトナー付着量を適正に保つようトナー補給を制御する技術が広く用いられている。なお、ここでいう画像濃度とは、一般的な反射濃度計で測定可能な画像濃度を指している。
トナー付着量の検知方法としては、光学センサが広く用いられており、トナー像へ当てた光の反射光を光学センサが受光することで、入射光と反射光の比率からトナー付着量を見積もることが可能である。ところが、トナーの粒径によって、トナー付着量と反射光/入射光の比率の関係が異なるため、トナー粒径が大きくばらつくと、トナー付着量を適正に検知できなくなるため画像濃度がばらつき、適正な画像濃度を維持できなくなる。
このメカニズムとしては、トナー粒径が小さい方がトナー像表面の凹凸が大きくなるため、光が乱反射しやすくなり、乱反射光が多いことで実際よりもトナー付着量が多いと光学センサが検知してしまうことが挙げられる。
しかし、トナー粒径は、製造ばらつきにより生産ロット毎にばらつきを持つものであり、トナー粒径の公差を狭くしすぎれば歩留まりが低下してしまい、コストアップや環境負荷増大に繋がる。トナー粒径の公差を大きくしすぎれば、画像濃度がばらつくという問題を引き起こす。
よって、一般的には、画像濃度ばらつきの許容範囲を決め、その許容範囲を維持できるようなトナー粒径範囲をトナー粒径公差とする場合が多い。しかし、粒径公差からずれるトナーができることもあり、その場合は、そのトナーを破棄しなくてはならないため、低コスト化、環境負荷低減において課題が生じている。
しかしながら、粒径毎に前述のトナー付着量と反射光/入射光の関係が決まるため、粒径が分かればその粒径に応じて補正をかけることによって、トナー付着量の検知誤差を低減することが可能になるため、画像濃度をより適正に維持し続けることが可能になるうえ、トナー粒径の公差を広げることも可能になるため、トナー生産の歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減までも実現することができる。
またさらに、トナー付着量と画像濃度の関係に関わるトナーの特性として、トナーの着色度合がある。画像形成装置の現像剤として広く用いられるトナーには、一般的に顔料が含まれており、この顔料が含まれる割合が多いほど、転写紙上の所定のトナー付着量当たりの画像濃度が高くなる傾向がある。トナー中に含まれる顔料の量は、トナー設計の中である値に決められるが、製造ばらつきにより、生産ロット毎にトナー中に含まれる顔料の量にはばらつきが生じる。そのためトナーロット毎に所定のトナー付着量当たりの画像濃度もばらついてしまう。
そこで、画像形成装置として許容できる所定のトナー付着量当たりの画像濃度から、ばらつきの許容範囲を決定し、その許容範囲内に収まるように顔料量のばらつきをおさえたトナーを生産することが多い。しかし、許容範囲の上下限値からはずれるトナーができてしまうこともあり、その場合は、そのトナーを破棄しなくてはならないため、低コスト化、環境負荷低減において課題が生じている。
しかしながら、所定のトナー付着量当たりの画像濃度(以下、これを着色度とする)が低いトナーは、付着量を多くすれば狙いの画像濃度を得ることが可能である。また、着色度が高いトナーは、付着量を少なくすれば狙いの画像濃度を得ることが可能である。
よって、トナーロットの着色度のばらつきに応じて画像形成装置が狙いの付着量を変更すれば、トナーの着色度ばらつきの許容範囲をかなり広げることが可能になり、トナー生産の歩留まりを大きく向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
また、使用するトナーの粒径に関わる情報と、使用するトナーの着色度に関わる情報を、トナーボトルと一体化して備えるIDチップ内に情報として格納し、その情報を画像形成装置が読み取り、情報に応じて狙いの画像濃度を得るための目標トナー付着量を変更することによって、上記画像濃度のばらつきや歩留まり低下の課題を解決することが可能である。
トナーボトルと一体化しているIDチップに情報を書込み、利用する技術はいくつか開示されており、特許文献1には、トナー残量、トナー種類、ロット番号、仕向先、本体の契約形態(年間トナー使用契約、ボトル単体販売契約など)をIDチップに記録し、その情報を利用する技術が開示されている。しかし、トナーの物性に関わる情報を記録するシステムにはなっていないため、制御条件に反映することはできず、あくまで利便性が向上するレベルの技術に留まっている。
また、特許文献2には、トナーが純正品か非純正品かをIDチップの情報から判断し、制御条件に反映する技術が開示されているが、この技術は純正品か非純正品かを判断して制御しているだけなので、大雑把な制御に過ぎず、着色度の公差を広げたり画像濃度を安定化させるといった改善効果は一切ない。
さらに、特許文献3には、トナーが入れ替わったかどうかを読み取り、それに応じて定着条件や転写条件へ反映する技術が開示されている。この公知例は、画像形成の定着条件や転写条件へトナーの情報を反映するという点では他の公知例と比べて優れているが、トナー情報の読み取り方が、トナーが入れ替わったかどうかというお粗末な方法のため、高度な条件設定ができるはずもなく、やはり着色度の公差を広げたり画像濃度を安定化させるといった改善効果は一切得られない。
そして、特許文献4には、トナーの着色度情報をトナー容器から読み取り、その情報に応じて目標付着量を変更する技術が開示されている。しかし、前述した通り、付着量と画像濃度の関係は着色度だけでなくトナー粒径によっても変わるため、この公知例の技術だけでは不十分である。さらにこの公知例では、トナー容器交換直後から目標付着量を変更しているため、現像装置内に残存しているトナーとトナー容器中のトナーの着色度が大きく異なる場合には、一時的に画像濃度の変動を引き起こしてしまう。
さらに、現在主流となっている画像形成装置においては、トナー容器が空になっても、画像形成装置内部に一時的にトナーを貯留しておくサブホッパのようなものを備えることで、印刷動作中でもトナー交換が可能な構成とすることによりダウンタイムを低減することが多い。その場合は、よりトナー容器中のトナーと、実際に画像形成に使用するトナーが異なることになり、この2種のトナーの着色度が大きく異なる場合には、前述した画像濃度の変動がより長い時間発生してしまい、問題としては大きいと言える。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用するトナーの粒径および着色度を、トナーボトルと一体化して備えるIDチップ内に情報として格納し、その情報を画像形成装置が読み取り、情報に応じて狙いの画像濃度を得るための目標トナー付着量を、画像形成に使用されるトナーとトナーボトル中にトナーがほぼ同一になる所定のタイミングで変化させることにより、狙いの画像濃度を維持し続けることを可能にすることである。さらに、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を大きく広げ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することである。
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。
本発明に係る画像形成装置は、潜像担持体と、潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップをトナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、トナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報に応じて、所定のタイミングで目標の付着量を変更することを特徴とする。
本発明によれば、トナーボトル内のトナーの粒径情報と着色度情報をIDチップによって認識し、その情報に応じて画像形成装置の目標トナー付着量を変化させているので、使用するトナーによらず画像濃度を適正に維持し続けることができる。さらに、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を広げることができ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの一実施形態について説明する。
まず、本実施形態におけるプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本実施形態におけるプリンタ1を示す概略構成図である。図2に現像手段たるプロセスユニット2の断面概略図を示す。
図1に示すように、プリンタ1は、トナー像形成手段たるプロセスユニット2として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の4つのプロセスユニット2を備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、対外に異なる色のY、C、M、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
Yトナー像を生成するためのプロセスユニット2を例にすると、プロセスユニット2は、図2に示すように、感光体ユニット3と現像ユニット4とを有している。これら感光体ユニット3と現像ユニット4は、一体的にプリンタ本体に対して着脱可能となっている。
感光体ユニット3は、潜像担持体たるドラム状の感光体5、感光体5に付着した転写残トナー等を除去し回収する潜像担持体クリーニング手段たるドラムクリーニング装置6、感光体ドラム5の表面摩擦係数を所定の値にするための滑剤塗布ブラシ7および滑剤8(ステアリン酸亜鉛)、滑剤8を感光体ドラム5上に均一に塗布するための滑剤塗布ブレード9、感光体ドラム5を均一に帯電するための帯電ローラ10などを有している。
帯電ローラ10は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動する感光体ドラム5の表面を図示しない帯電バイアス印加手段からAC電圧にDC電圧を重畳した帯電バイアスを印加して一様に帯電させる。つづいて、画像信号に対応した露光手段21(図1に示す)から発せられるレーザ光によって露光走査されて静電潜像を形成する。
現像ユニット4は、第一搬送スクリュー11が配設された第一現像剤収容部12と、第二搬送スクリュー13が配設された第二現像剤収容部14とを有している。第一現像剤収容部12の下面には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ15が設置されており、磁性体であるキャリア粒子とトナーの混合比を透磁率から算出し、所定のトナー濃度になるように、図示しないトナー補給装置から必要によってトナーを補給している。
第一搬送スクリュー11は、図示しない駆動手段によって回転駆動され、第一現像剤収容部12内の現像剤を図面に直交する方向における奥側から手前側に搬送され、第一現像剤収容部12と第二現像剤収容部14との間の仕切り壁に設けられた図示しない連通口を経て、第二現像剤収容部14内に進入する。第二現像剤収容部14内の第二搬送スクリュー13は、図示しない駆動手段によって回転駆動されることで、現像剤は図中手前側から奥側に搬送される。
第二搬送スクリュー13の上方には、現像スリーブ16が第二搬送スクリュー13と平行な姿勢で配設され、現像剤担持体たる現像スリーブ16は図中反時計回り方向に回転駆動される。現像スリーブ16は非磁性材料(アルミ)パイプからなり、表面をサンドブラスとで粗面化処理されている。現像スリーブ16の内部には、図示しないマグネットが配設されており、第二搬送スクリュー13によって搬送される現像剤の一部は、このマグネットの発する磁力によって現像スリーブ16表面に汲み上げられる。
そして、現像スリーブ16と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード17によってその層厚が規制された後、感光体と対抗する現像領域まで搬送され、図示しない現像バイアス印加手段から現像スリーブ16に印加される現像バイアスによって、感光体5上に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ16の回転に伴って第二搬送スクリュー13上に戻される。そして、図中奥端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第一現像剤収容部12内に戻る。
トナー濃度センサ15による現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ15は、トナー濃度に応じた値の電圧を出力する。上記制御部はRAM等の情報記憶手段を備えており、この中にトナー濃度センサ15からの出力電圧の目標値であるVrefを格納しており、トナー濃度センサ15からの出力電圧値とVrefを比較し、図示しないトナー供給装置から比較結果に応じたトナー量を現像ユニット4中の第一現像剤収容部12の図中奥側からトナーを補給し、現像剤中のトナー濃度を所望の値に維持する。
しかも、補給したトナー量は補給するたびにRAM等の情報記憶手段に記録して累積し、トナーボトルが空になり新しいトナーボトルに入れ替えたことを後述するIDチップ情報から読み取ると、累積トナー補給量をリセットする。トナー濃度センサ15とトナー供給装置による本制御は、各色個別に実施されている。
プロセスユニット2の図中下方には、露光ユニット21が配設されている。潜像書き込み手段たる露光ユニット21は、画像情報に基づいてレーザ光を各プロセスユニット2の感光体5表面に照射する。これによって、感光体5上に静電潜像を形成する。なお、露光ユニット21は、光源たるレーザダイオード22から発したレーザ光をモータによって回転駆動されるポリゴンミラー23によって走査され、複数の光学レンズやミラー24を介して感光体5に照射するものである。かかる構成に代えて、LEDアレイによる露光手段を採用することもできる。
露光ユニット21の下方には、第一給紙カセット25、第二給紙カセット26が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録媒体たる記録紙が収容されており、一番上の記録紙には、第一給紙ローラ27、第二給紙ローラ28がそれぞれ当接している。図示しない駆動手段によって、所定のタイミングで給紙ローラ27、28が反時計回りに回転駆動されると、記録紙がカセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路29に向けて排出される。給紙路29には複数の搬送ローラ対30が配設されており、給紙路29に送られた記録紙は、これらの搬送ローラ対30によって上方に向けて搬送される。
給紙路29には、レジストローラ対31が配設されている。レジストローラ対31の直前に記録紙を搬送ローラ30から送られてくると、記録紙は一旦停止される。そして、中間転写ベルト32上に形成されたトナー画像が二次転写ニップ33に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ31を所定のタイミングで駆動し、記録紙を二次転写ニップ33に向けて送り出す。
各プロセスユニット2の図中上方には、表面無端移動体である中間転写ベルト32を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニット45が配設されている。転写手段たる転写ユニット45は、中間転写ベルト32の他、ベルトクリーニングユニット、各色の感光体ドラムの対抗する位置に配設された一次転写ローラ34、外部からの駆動を受け中間転写ベルト32を駆動せしめる駆動ローラ35、ベルトテンションローラ等で構成されている。なお、駆動ローラ35は、二次転写ローラ36の対抗ローラを兼ねている。
これらのローラに張架されながら、中間転写ベルト32は、駆動ローラ35の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。
一次転写ローラ34はベルト32を挟んで感光体ドラム5に当接し、一次転写ニップ34を形成している。一次転写ローラ34に感光体5上に形成されたトナー画像のトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することで、感光体5上のトナー画像を中間転写ベルト32上に転写する。各色の現像ユニット4で形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト32上に順次一次転写され、中間転写ベルト32上にカラー画像が形成される。
また、この中間転写ベルト32上には、所定のタイミングでトナー付着量を検知するためのパッチを形成しており、図1中の光学式付着量センサ37によってトナーの付着量を検知している。所定のタイミングとは、連続印刷終了時であったり、連続印刷動作中の紙間に対応するタイミングであったりする。この付着量が目標値になるようトナー補給を制御し(トナー補給制御機構)、画像濃度を狙い通りに保持している。
なお、本実施形態において付着量の目標値は、中間転写ベルト32上で各プロセスユニット2毎に0.45mg/cm2である。前述の透磁率センサによってトナー濃度が一定になるよう制御してはいるが、透磁率センサによるトナー濃度検知結果は環境やトナー劣化状態などの誤差の影響を受けるため誤差がある。そのため適宜この付着量センサ37により付着量を検知する必要がある。
中間転写ベルト32の外側に、駆動ローラ35である二次転写対抗ローラとベルトを挟んで対抗する位置に、二次転写ローラ36は配設され、バネ荷重によって、二次転写対抗ローラ35に所定の荷重で当接し、二次転写ニップ33が形成されている。
中間転写ベルト32上に形成されたカラー画像は、中間転写ベルト32の回転駆動によって二次転写ニップ33に移動され、同時に、レジストローラ31からトナー画像の二次転写ニップ33進入と同期して記録紙を二次転写ニップ33に進入される。
トナー像は、二次転写ローラ36と二次転写対抗ローラ35との間に形成される二次転写電界とニップ圧によって、記録紙に二次転写される。二次転写の電界は、二次転写対抗ローラ35にトナーと同極性の転写バイアスを印加し、二次転写ローラ36を接地することで形成されている。
二次転写ニップ33を通過した後の中間転写ベルト32上には、記録紙に転写されなかったトナーが僅かに残って付着している。これは、ベルトクリーニングユニット38によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット38は、クリーニングブレードを中間転写ベルト32の表面に当接させており、これによって、ベルト32上の転写残トナーを掻きとって除去する。
中間転写ベルト32上から除去された転写残トナーは、廃トナーボトル39に収容され、廃棄される。
二次転写ニップ33の上方には、定着ユニット40が配設されている。この定着ユニット40は、電磁誘導発熱層を内包する定着ローラ41、定着ローラと所定圧力で当接され、所定のニップ幅を形成する加圧ローラ42、図示しない温度センサ等で構成されている。定着ローラ41の図中左側に、定着ローラ41内の電磁誘導発熱層を発熱させるための電磁誘導手段であるIHコイルユニット43を有する。定着ローラ41は、IHコイル43による電磁誘導で加熱される。各ローラは図示しない駆動源によって加圧ローラ42が時計方向に、定着ローラ41は反時計方向に回転移動する。
二次転写ニップ33を通過した記録紙は、中間転写ベルト32から分離した後、定着ユニット40内に送られる。そして、定着ユニット40の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ローラ41によって加熱され、同時に定着ニップで加圧されてトナー画像が記録紙上に定着せしめられる。
このようにして、定着処理が施された記録紙は、排紙ローラ対を経由して機外に排出され、プリンタ本体の上面にスタックされる。
転写ユニット45の上方には、Y、C、M、Kトナーを収容する各色のトナーボトル44が配設されている。トナーボトル44に収容された各色のトナーは、図11に示すように一旦サブホッパ81に収容されてから、各色のプロセスユニット2の現像ユニット4に適宜供給される。これらトナーボトル44は、プリンタ1本体から脱着可能となっており、ボトル内のトナー残量がなくなると、トナーボトル44を交換できるようになっている。
サブホッパ81を介していることにより、ボトル44内のトナー残量がなくなってもしばらくはサブホッパ81内のトナーで画像形成が可能なため、ボトル44が空になることによる画像濃度低下は発生せず、また印刷動作中でもトナーボトル44交換が可能なためダウンタイムを低減できる。
また、トナーボトル44先端には図3に示すようにIDチップ61を備えており、トナー残量、トナー種類、ロット番号、仕向先、本体の契約形態(年間トナー使用契約、ボトル単体販売契約)の情報と、内包するトナーロットの粒径情報および着色度情報も格納している。
なお、トナーボトル71は図4のような袋状でも問題なくIDチップ72を備えることができ、形状を限定するものではない。トナーボトル71をプリンタ1本体へ接続すると、このIDチップ情報を前述したRAM等の情報記憶手段に格納する。
IDチップ61に格納している情報のうちトナーロットの粒径情報について詳しく述べると、粒径情報とは、トナーの製造工程における、検査工程において測定したトナーロット毎の、体積平均粒径である。この体積平均粒径はベックマン・コールター株式会社製のMultisizer 3を用いて測定している。その結果、粒径を36μmから5.8μmまで13段階に分類(小数点以下第二位四捨五入)して、粒径情報としてIDチップ61に格納している。
なお、これはトナー粒径規定方法の1例であり、他にもホソカワミクロン社製のイースパート・アナライザ ETS-3を用いて測定することも可能である。また、体積平均粒径ではなく、個数平均粒径でも良い。さらに、体積平均粒径と個数平均粒径の比も粒径情報として活用しても良く、粒径の規定方法を限定するものではない。
またさらに、トナーロットの着色度情報について詳しく述べると、着色度情報とはトナーの製造工程における、検査工程において測定したトナーロット毎の、所定の付着量あたりの画像濃度を図5に示すように5段階に分類し、その5段階の情報を着色度情報と定義している。画像濃度とは、マイペーパ(NBSリコー製)上の付着量0.45mg/cm2 に調整した未定着画像をリコー製 Imagio MPC4500の定着機を用いて定着温度170℃で定着した際のベタ画像パッチを、X-Rite-939反射分光濃度計(X-Rite社製)で画像濃度を測定した結果である。
なお、これらは着色度規定方法の1例であり、評価方法を限定するものではない。
本願発明の一実施形態として、画像形成装置はリコーImagio MPC4500をベースとしている。本装置の印刷速度は35枚/分(A4Y)で、プロセス速度は205mm/sである。なお、以下に示す実施例は本発明の一実施形態であり、プロセスコントロールのタイミングや、制御方法を限定するものではない。
請求項1の実施例は、トナーボトル44のIDチップ情報をトナーボトル交換時に読み取り、ボトル内トナーの着色度がボトル交換前のトナーと異なる場合には、トナーボトル交換後から累積3500プリント後に目標の付着量を図6に従い交換後のトナーの着色度に応じて変更している。さらに、トナーボトル交換前後でトナー粒径も異なる場合には、図6に従い変更した目標の付着量に対して、図13に従い目標付着量変更量Cを加えて補正している。
累積3500プリント目が連続印刷動作中だった場合には、一旦連続印刷動作を中断して中間転写ベルト上で現状の付着量を検知するとともに付着量の目標値を図6に従い変更し、さらに図13に従い目標付着量変更量Cを加えて補正している。
制御フローを図12に示す。これは標準的な使用条件においては3500プリントで現像ユニット4内のトナーが、ボトル交換前から交換後のトナーに入れ替わるためであるが、このプリント数は画像形成装置の構成によって異なるため、条件を限定するものではなく一例である。
トナーボトル44を交換すると(ステップS1)、トナーボトル44のIDチップ61が検知される(ステップS2)。着色度情報か粒径情報のどちらかが変更されたかを判断し、変更されてない場合、終了する(ステップS3、No)。
着色度情報か粒径情報のどちらかが変更された場合(ステップS3、Yes)、印刷動作毎にプリント数をカウントアップする(ステップS4)。カウントが3500に達していない場合(ステップS5、No)、印刷動作毎にプリント数をカウントアップする(ステップS4)。
カウントが3500に達した場合(ステップS5、Yes)、連続印刷動作中か判断する(ステップS6)。連続印刷動作中の場合(ステップS6、Yes)、現像動作を一旦停止する(ステップS7)。目標付着量を更新し(ステップS8)、目標付着量変更量Cを反映する(ステップS9)。プロセスコントロールを実行し、プロセス条件を更新し(ステップS10)、現像動作を再開する(ステップS11)。
連続印刷動作中でない場合(ステップS6、No)、目標付着量を更新し(ステップS12)、目標付着量変更量Cを反映する(ステップS13)。そして、プロセスコントロールを実行し、プロセス条件を更新する(ステップS14)。
このように、トナーの粒径および着色度に応じて、目標の付着量を変化させることによって、図14に示す通り、従来例ではトナー交換後に濃度変動が生じてしまっていたが、請求項1の実施例では濃度変動を改善できている。
また、従来では図5の着色度ランクのうちA、E、F、Gのトナーは破棄していたが、A、E、F、Gのトナーも付着量の目標値を変更することによって使用可能にしている。さらに、図13に示す体積平均粒径のうち、36μm〜4.8μmおよび5.6μm〜5.8μmのトナーは破棄していたが、着色度と同様に付着量の目標値を変更することによって使用可能にし、その結果、トナー生産における歩留まりを8%向上させることができている。
なお、図14は着色度ランクEで粒径が4.9μmのトナーを用いて画像面積率5%でA4マイペーパ(NBSリコー製)の転写紙を用いて温度23℃、湿度50%環境下で3500プリント連続印刷した後に、着色度ランクEで粒径5.5μmのトナーに入れ替え、再度画像面積率5%でA4マイペーパ(NBSリコー製)の転写紙を用いて温度23℃、湿度50%環境下で7000プリント連続印刷した際の、画像濃度の推移を示している。従来例では、画像濃度が大きく変動してしまっているのに対し、請求項1の実施例では、画像濃度の低下を抑制することができている。
請求項2の実施例は、1プリント毎の画像面積率とその時の転写紙サイズを検知しており、画像面積を計算して前述の情報記憶手段に累積で記憶している。また、トナーボトルのIDチップ情報をトナーボトル交換時に読み取り、ボトル内トナーの粒径と着色度のどちらかまたは両方がボトル交換前のトナーと異なる場合には、トナーボトル交換後から累積画像面積が110000cm2を超えた時に目標の付着量を図6に従い交換後のトナーの着色度に応じて変更している。
さらに、トナーボトル交換前後でトナー粒径も異なる場合には、図6に従い変更した目標の付着量に対して、図13に従い目標付着量変更量Cを加えて補正している。累積画像面積が110000cm2に達した時が連続印刷中であった場合には、一旦連続印刷動作を中断して中間転写ベルト上で現状の付着量を検知するとともに付着量の目標値を更新している。これは、この画像面積分印刷を行った場合、消費されるトナー量から計算してほぼ現像ユニット4内のトナーが、ボトル交換前から交換後のトナーに入れ替わるためであるが、この画像面積は画像形成装置の構成によって異なるため、条件を限定するものではなく一例である。
これによって、例えば請求項1の実施例の構成では、画像面積率が20%とかなり高い条件で印刷しつづけるという偏った市場条件においては、現像ユニット4内のトナーが3500プリントよりも早くボトル交換前から交換後のトナーに入れ替わってしまうため、トナーの粒径および着色度と目標付着量が対応していない状態となってしまい、画像濃度への影響が生じてしまう。
しかし、本実施例においてはトナー消費量を的確に計算しているため、図7に示す通り、偏った使用条件においても画像濃度変動を抑え、しかも従来では図5の着色度ランクのうちA、E、F、Gのトナーは破棄していたが、A、E、F、Gのトナーも付着量の目標値を変更することによって使用可能にする。
さらに、図13に示す体積平均粒径のうち、36μm〜4.8μmおよび5.6μm〜5.8μmのトナーは破棄していたが、着色度と同様に付着量の目標値を変更することによって使用可能にし、その結果トナー生産における歩留まりを8%向上させることができている。
なお、図7は着色度ランクCで粒径5.2μmのトナーから着色度ランクEで粒径4.9μmのトナーに入れ替えた後に画像面積率20%でA4マイペーパ(NBSリコー製)の転写紙を用いて温度23℃湿度50%環境下で3500プリント連続印刷した際の、画像濃度の推移を示している。請求項1の実施例では画像濃度が低下してしまっているのに対し、請求項2の実施例では画像濃度の低下を抑制することができている。
請求項3の実施例は、1プリント毎の画像面積率とその時の転写紙サイズを検知しており、画像面積を計算して前述の情報記憶手段に累積で記憶している。また、トナーボトルのIDチップ情報をトナーボトル交換時に読み取り、ボトル内トナーの粒径と着色度のどちらかまたは両方がボトル交換前のトナーと異なる場合には、トナーボトル交換前の目標付着量をMとすると、トナーボトル交換後から図8に示す累積画像面積毎の付着量変更量Aと、図9に示す付着量変更補正値Bおよび図15に示す累積画像面積率毎の付着量変更量Dと図16に示す付着量変更補正値Eから以下の式(1)により算出される値を目標付着量として設定している。
M+(A*B)+(D*E) … (1)
累積画像面積が増えていき付着量変更量が変わるタイミングが連続印刷動作中であった場合は、一旦連続印刷動作を中断して付着量の目標値を更新している。なお、図9の着色度ランク差とは、着色度ランクがアルファベット順で早い方から遅い方へ変更になる場合をプラスのランク差とし、例えばAからCに変更する場合はランク差が+2となる。逆の場合はマイナスとなり、GからAへと変更する場合にはランク差が−6となる。
また、図16の粒径差とは、トナーボトル交換前のトナーよりも交換後の粒径が大きくなる場合をプラスの差としている。このように累積画像面積の推移に応じて段階的に目標付着量を変更することによって、現像ユニット中のトナーが徐々に入れ替わっていき適正な目標付着量も徐々に変わっていく状態に合わせた適切なトナー補給制御が可能となるため、図10に示す通り画像濃度変動を抑え、しかも従来では図5の着色度ランクのうちA、E、F、Gのトナーは破棄していたが、A、E、F、Gのトナーも付着量の目標値を変更することによって使用可能にする。
さらに、図13に示す体積平均粒径のうち、36μm〜4.8μmおよび5.6μm〜5.8μmのトナーは破棄していたが、着色度と同様に付着量の目標値を変更することによって使用可能にし、その結果トナー生産における歩留まりを8%向上させることができている。
なお、図10は、着色度ランクAで粒径5.5μmのトナーから着色度ランクGで粒径4.9μmのトナーに入れ替えた後に画像面積率20%でA4マイペーパ(NBSリコー製)の転写紙を用いて温度23℃湿度50%環境下で連続印刷を100プリントを1セットとして繰り返し行った際の、画像濃度の推移を示している。請求項2の実施例では画像濃度が低下してしまっているのに対し、請求項3の実施例では画像濃度の低下を改善できている。
請求項4の実施例は、中間転写ベルト上のトナー付着量検知を、連続印刷中においても、プリントとプリントの間の、転写紙間に相当するエリアの中間転写ベルト上に付着量検知パターンを形成することによって行っている。転写紙間に相当するエリアは非画像エリアであるため印刷物へ影響を与えることなく、連続印刷中でも付着量を検知することができる。本実施例では毎転写紙間で付着量の検知を行っている。
なお、連続印刷中の付着量検知方法は、転写紙間だけでなくレーザ書込み副走査方向における非画像部エリアへの付着量検知パターン作成などでも可能であり、本実施例の方法に限定するものではなく、付着量の検知頻度も限定しない。
そしてさらに、トナーボトルのIDチップ情報をトナーボトル交換時に読み取り、ボトル内トナーの粒径と着色度のどちらかまたは両方がボトル交換前のトナーと異なる場合には、トナーボトル交換後から累積3500プリント後に目標の付着量を図6に従い交換後のトナーの着色度に応じて変更している。さらにトナーボトル交換前後でトナー粒径も異なる場合には、図6に従い変更した目標の付着量に対して、図13に従い目標付着量変更量Cを加えて補正している。
本実施例においては、連続印刷中であっても3500プリント後に目標付着量の変更を行うことができるため、請求項1の実施例と比較して一旦連続印刷を中断する必要がないため、ダウンタイム低減が実現でき、しかも、図14に示す通り従来例ではトナー交換後に濃度変動が生じてしまっていたが、請求項4の実施例ではダウンタイムを低減しつつ濃度変動を改善できている。
また、従来では図5の着色度ランクのうちA、E、F、Gのトナーは破棄していたが、A、E、F、Gのトナーも付着量の目標値を変更することによって使用可能にする。さらに、図13に示す体積平均粒径のうち、36μm〜4.8μmおよび5.6μm〜5.8μmのトナーは破棄していたが、着色度と同様に付着量の目標値を変更することによって使用可能にし、その結果トナー生産における歩留まりを8%向上させることができている。
なお、図14は着色度ランクEで粒径が4.9μmのトナーを用いて画像面積率5%でA4マイペーパ(NBSリコー製)の転写紙を用いて温度23℃湿度50%環境下で3500プリント連続印刷した後に、着色度ランクEで粒径5.5μmのトナーに入れ替え、再度画像面積率5%でA4マイペーパ(NBSリコー製)の転写紙を用いて温度23℃湿度50%環境下で7000プリント連続印刷した際の、画像濃度の推移を示している。従来例では、画像濃度が大きく変動してしまっているのに対し、請求項1の実施例では画像濃度の低下を抑制することができている。
請求項5の実施例は、中間転写ベルト上のトナー付着量検知を、連続印刷中においても、プリントとプリントの間の、転写紙間に相当するエリアの中間転写ベルト上に付着量検知パターンを形成することによって行っている。転写紙間に相当するエリアは非画像エリアであるため印刷物へ影響を与えることなく、連続印刷中でも付着量を検知することができる。本実施例では毎転写紙間で付着量の検知を行っている。
なお、連続印刷中の付着量検知方法は、転写紙間だけでなくレーザ書込み副走査方向における非画像部エリアへの付着量検知パターン作成などでも可能であり、本実施例の方法に限定するものではなく、付着量の検知頻度も限定しない。
そして、1プリント毎の画像面積率とその時の転写紙サイズを検知しており、画像面積を計算して前述の情報記憶手段に累積で記憶している。また、トナーボトルのIDチップ情報をトナーボトル交換時に読み取り、ボトル内トナーの粒径と着色度のどちらかまたは両方がボトル交換前のトナーと異なる場合には、トナーボトル交換後から累積画像面積が110000cm2を超えた時に目標の付着量を図6に従い交換後のトナーの着色度に応じて変更している。さらに、トナーボトル交換前後でトナー粒径も異なる場合には、図6に従い変更した目標の付着量に対して、図13に従い目標付着量変更量Cを加えて補正している。
累積画像面積が110000cm2に達した時が連続印刷中であった場合には、一旦連続印刷動作を中断して中間転写ベルト上で現状の付着量を検知するとともに付着量の目標値を更新している。これは、この画像面積分印刷を行った場合、消費されるトナー量から計算してほぼ現像ユニット内のトナーが、ボトル交換前から交換後のトナーに入れ替わるためであるが、この画像面積は画像形成装置の構成によって異なるため、条件を限定するものではなく一例である。
これによって、請求項2の実施例と同等の効果を得ることができる上に、累積画像面積が110000cm2を超えた時が連続印刷動作中であっても一旦停止する必要がないため、ダウンタイムの低減も達成することが出来る。
請求項6の実施例は、中間転写ベルト32上のトナー付着量検知を、連続印刷中においても、プリントとプリントの間の、転写紙間に相当するエリアの中間転写ベルト32上に付着量検知パターンを形成することによって行っている。転写紙間に相当するエリアは非画像エリアであるため印刷物へ影響を与えることなく、連続印刷中でも付着量を検知することができる。本実施例では毎転写紙間で付着量の検知を行っている。
なお、連続印刷中の付着量検知方法は、転写紙間だけでなくレーザ書込み副走査方向における非画像部エリアへの付着量検知パターン作成などでも可能であり、本実施例の方法に限定するものではなく、付着量の検知頻度も限定しない。
そして、1プリント毎の画像面積率とその時の転写紙サイズを検知しており、画像面積を計算して前述の情報記憶手段に累積で記憶している。また、トナーボトルのIDチップ情報をトナーボトル交換時に読み取り、ボトル内トナーの粒径と着色度のどちらかまたは両方がボトル交換前のトナーと異なる場合には、トナーボトル交換前の目標付着量をMとすると、トナーボトル交換後から図8に示す累積画像面積毎の付着量変更量Aと、図9に示す付着量変更補正値Bおよび図15に示す累積画像面積率毎の付着量変更量Dと図16に示す付着量変更補正値Eから以下の式(1)により算出される値を目標付着量として設定している。
M+(A*B)+(D*E) … (1)
このように、累積画像面積の推移に応じて段階的に目標付着量を変更することによって、請求項3の実施例と同様の効果を得ることができる上に、累積画像面積が増加し目標付着量を変更するタイミングに達した時が連続印刷動作中であっても一旦停止する必要がないため、ダウンタイムの低減も達成することが出来る。
上記の実施形態によれば、請求項2の画像形成装置は、請求項1の目的に加え、粒径および着色度情報検知直後はまだ情報更新前のトナーが現像装置内に残存しているため、残存トナー量を累積画像面積率から予測し、現像装置内のトナーが情報更新後のトナーに入れ替わったところで目標の付着量を変更し、より適正に画像濃度を制御することを目的とする。
請求項2の画像形成装置は、トナーボトル内のトナーの粒径および着色度情報をIDチップによって認識し、現像装置内のトナーがIDチップ情報のトナーに入れ替わるタイミングで、その粒径および着色度に応じて画像形成装置の目標トナー付着量を変化させているので、より適切に画像濃度を制御しつつ、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を大きく広げることができ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
また、上記の実施形態によれば、請求項3の画像形成装置は、請求項1の目的に加え、粒径および着色度情報検知直後はまだ情報更新前のトナーが現像装置内に残存しているため、残存トナー量を累積画像面積率から予測し、現像装置内の、粒径および着色度情報更新後のトナー量に応じて目標の付着量を段階的に変更し、より適正に画像濃度を制御することを目的とする。
請求項3の画像形成装置は、トナーボトル内のトナーの粒径および着色度情報をIDチップによって認識し、その情報と、現像装置内の粒径および着色度情報更新後のトナー量に応じて目標の付着量を段階的に変更しているので、より適切に画像濃度を制御しつつ、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を大きく広げることができ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
また、上記の実施形態によれば、請求項4の画像形成装置は、請求項1の目的に加え、連続印刷動作中も中間転写体上へ付着量検知用パターンを作成し付着量を検知することにより、IDチップ情報に基づいて変更した目標付着量を随時トナー補給制御へ反映できるようにし、より適切に画像濃度を制御しつつ、使用できるトナーの着色度の許容範囲を大きく広げ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することを目的とする。
請求項4の画像形成装置は、トナーボトル内のトナーの粒径および着色度情報をIDチップによって認識し、その情報に応じて画像形成装置の目標トナー付着量を変化させ、さらに連続印刷動作中も中間転写体上に付着量検知用パターンを作成し、付着量を検知しているので、随時目標トナー付着量と現在のトナー付着量の差分を検知することができ、トナー補給制御へ反映できるので、より適切な画像濃度を得ながら、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を大きく広げることができ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
また、上記の実施形態によれば、請求項5の画像形成装置は、請求項2の目的に加え、連続印刷動作中も中間転写体上へ付着量検知用パターンを作成し付着量を検知することにより、IDチップ情報に基づいて変更した目標付着量を随時トナー補給制御へ反映できるようにし、より適切に画像濃度を制御しつつ、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を大きく広げ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することを目的とする。
請求項5の画像形成装置は、トナーボトル内のトナーの粒径および着色度情報をIDチップによって認識し、現像装置内のトナーがIDチップ情報のトナーに入れ替わるタイミングで、その粒径および着色度に応じて画像形成装置の目標トナー付着量を変化させ、さらに連続印刷動作中も中間転写体上に付着量検知用パターンを作成し、付着量を検知しているので、随時目標トナー付着量と現在のトナー付着量の差分を検知することができ、トナー補給制御へ反映できるので、より適切な画像濃度を得ながら、使用できるトナーの粒径および着色度の許容範囲を大きく広げることができ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
また、上記の実施形態によれば、請求項6の画像形成装置は、請求項5の目的に加え、粒径および着色度情報検知直後はまだ情報更新前のトナーが現像装置内に残存しているため、残存トナー量を累積画像面積率から予測し、現像装置内の、粒径および着色度情報更新後のトナー量に応じて段階的に目標の付着量を変更し、より適正に画像濃度を制御することを目的とする。
請求項6の画像形成装置は、トナーボトル内のトナーの粒径および着色度情報をIDチップによって認識し、その情報と、現像装置内の粒径および着色度情報更新後のトナー量に応じて目標の付着量を段階的に変更しているので、より適切に画像濃度を制御しつつ、使用できるトナーの着色度の許容範囲を大きく広げることができ、トナー生産における歩留まりを向上させ、低コスト化、環境負荷低減を実現することができる。
1 画像形成装置
4 現像ユニット
5 感光体ドラム
32 中間転写ベルト
37 付着量センサ
44 トナーボトル
45 中間転写ユニット
61 IDチップ
81 サブホッパ
4 現像ユニット
5 感光体ドラム
32 中間転写ベルト
37 付着量センサ
44 トナーボトル
45 中間転写ユニット
61 IDチップ
81 サブホッパ
Claims (6)
- 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、
該現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、
検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、
前記現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、
該サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、
該トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップを前記トナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、
トナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報に応じて、所定のタイミングで前記目標の付着量を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、
現像に使用したトナー量を画像面積率として累積カウントする機構と、
前記現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、
検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、
前記現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、
該サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、
該トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップを前記トナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、
トナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報を検知後から所定の累積画像面積率カウント後に該IDチップ内の情報に応じて前記目標の付着量を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、
現像に使用したトナー量を画像面積率として累積カウントする機構と、
前記現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、
検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、
前記現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、
該サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、
該トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップを前記トナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、
トナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報を検知後からの所定の累積画像面積率と前記IDチップ内の情報に応じて、前記目標の付着量を段階的に変更することを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、
該現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、
検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、
前記現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、
該サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、
該トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップを前記トナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、
連続印刷動作中も前記中間転写体上に付着量検知用パターンを作成し、前記光学センサにより付着量を検知し、少なくともトナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報に応じて、所定のタイミングで前記目標の付着量を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、
現像に使用したトナー量を画像面積率として累積カウントする機構と、
前記現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、
検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、
前記現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、
該サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、
該トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップを前記トナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、
連続印刷動作中も前記中間転写体上に付着量検知用パターンを作成し、前記光学センサにより付着量を検知し、少なくともトナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報を検知後から所定の累積画像面積率カウント後に該IDチップ内の情報に応じて前記目標の付着量を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、
現像に使用したトナー量を画像面積率として累積カウントする機構と、
前記現像装置により現像したトナー像を中間転写体へと転写する中間転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像の付着量を検知する光学センサと、
検知した付着量と目標の付着量の差からトナー補給を制御するトナー補給制御機構と、
前記現像装置へ補給するトナーを一時的に貯留するサブホッパと、
該サブホッパへ補給するトナーを内包するトナーボトルと、
該トナーボトル内のトナー情報を格納するIDチップを前記トナーボトルと一体化して備える画像形成装置であって、
連続印刷動作中も前記中間転写体上に付着量検知用パターンを作成し、前記光学センサにより付着量を検知し、少なくともトナーの粒径に関わる情報と、トナーの着色度合に関わる情報を前記IDチップ内に格納し、その情報を検知後からの所定の累積画像面積率と該IDチップ内の情報に応じて、前記目標の付着量を段階的に変更することを特徴とする画像形成装置。
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- 2011-08-22 JP JP2011180802A patent/JP2013044801A/ja active Pending
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