JP3944098B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を採用した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフルカラー画像形成装置において、トナー及びキャリアの２成分から成る混合剤をトナーボトルから現像器に補給するとともに、使用済みのトナー及びキャリアの混合剤を現像器外に排出する機構を持つものがある。この機構をトリクル機構（Ｔｒｉｃｋｌｅ：滴り落ちる）と呼び、この機構を利用した制御をトリクル制御（オートリフレッシュ制御）と呼ぶ。この制御は回転現像ロータリの公転回転により、トナー及びキャリアの自重でトナーボトルから補給され、使用済みのトナー及びキャリアが自重で現像器内から廃トナーボックス部へ排出する制御である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの画像形成装置では、フルカラー画像形成時に回転現像ロータリが画像形成色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の切り替えのために公転回転する際に、トリクル機構でトナー＋現像剤の混同剤を排出するが、使用するトナー量やトリクル機構の機械的な構成によっては、これらの混合剤排出をフルカラー画像形成時の回転現像ロータリの公転回転のみではうまく排出できず、その結果、現像器内のトナーおよび現像剤の混合比（Ｔ／Ｃ比）が崩れてしまい、画像形成の画質に影響を及ぼすという問題があった。そのため、十分にオートリフレッシュするためには、たとえプリント中であっても、プリントを一旦中断して、オートリフレッシュを実行しなければならなかった。このようにしてプリントを中断されることはユーザによっては大変不快なものに感じさせるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記課題を解決することができる。本発明は、像担持体上の静電像を現像部にてトナー及びキャリアを含む現像剤で現像する現像器と、前記現像器へトナー及びキャリアを補給する補給手段と、前記現像器を搭載し前記現像部を含む経路で回転する回転体と、を有し、前記補給手段による補給に伴う余剰現像剤を前記回転体の回転を利用して前記現像器から排出する排出工程を実行可能な画像形成装置であって、画像形成時における前記補給手段からの補給量を積算する積算手段を有し、画像形成中において、前記積算手段の積算値が第１所定値よりも大きくなった場合、前記画像形成を一旦中断して、前記排出工程を実行する工程と、画像形成終了後に実行される、前記回転体の回転を伴う通常の後処理工程と、を有する画像形成装置において、画像形成終了時点において、前記積算手段の積算値が、前記第１所定値よりも小さい値である第２所定値よりも大きい場合、前記通常の後処理工程の他に、前記排出工程を実行し、画像形成終了時点において、前記積算手段の積算値が、前記第２所定値よりも小さい場合、前記排出工程は行なわずに、前記通常の後処理工程を行なうことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（実施例）
図１は、本発明の一実施例であるフルカラー画像形成装置の概略構成を表す図面である。図１に基づき基本的な構成を説明する。
【０００６】
（画像形成シーケンス）
まず、カラーリーダー部１の構成について説明する。１０１は原稿台ガラス（プラテン）、１０２は自動原稿給紙装置（ＡＤＦ）である。なお、この自動原稿給紙装置１０２の代わりに、鏡面圧板もしくは白色圧板（図示せず）を装着する構成でもよい。１０３および１０４は原稿を照明する光源であり、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノン管ランプなどの類の光源を使用する。１０５および１０６は光源１０３および１０４の光を原稿に集光する反射傘である。１０７〜１０９はミラー、１１０は原稿からの反射光または投影光をＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ（以下、ＣＣＤということにする）１１１上に集光するレンズである。１１２はＣＣＤ１１１が実装されている基板、１００は画像形成装置全体を制御する制御部、１１３はディジタル画像処理部である。１１４は、光源１０３および１０４と反射傘１０５および１０６と、ミラー１０７を収容するキャリッジである。１１５は、ミラー１０８および１０９を収容するキャリッジである。なお、キャリッジ１１４は速度Ｖで、キャリッジ１１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１１１の電気的走査方向（主走査方向Ｘ）に対して直交する副走査方向Ｙに機械的に移動することによって、原稿の全面を走査する。１１６は他のデバイスとの外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）である。
【０００７】
また、制御部１００は、図２に示すようにディジタル画像処理部１１３とプリンタ制御部２５０に対してそれぞれ制御を行うための情報をやり取りするＩ／Ｆを持つＣＰＵ３０１と操作部３０３、メモリ３０２によって構成されている。操作部３０３は操作者による処理実行内容の入力や操作者に対する処理に関する情報及び警告等の通知のためのタッチパネル付き液晶により構成される。
【０００８】
次に、ディジタル画像処理部１１３の詳細な説明を行う。図３はディジタル画像処理部１１３の詳細な構成を示すブロック図である。
【０００９】
原稿台ガラス上の原稿は光源１０３・１０４からの光を反射し、その反射光はＣＣＤ１１１に導かれて電気信号に変換される（ＣＣＤ１１１がカラーセンサの場合、ＲＧＢのカラーフィルタが１ラインＣＣＤ上にＲＧＢ順にインラインに乗ったものでも、３ラインＣＣＤで、それぞれＲフィルタ・Ｇフィルタ・ＢフィルタをそれぞれのＣＣＤごとに並べたものでも構わないし、フィルタがオンチップ化又は、フィルタがＣＣＤと別構成になったものでも構わない）。そして、その電気信号（アナログ画像信号）は画像処理部１１３に入力され、クランプ＆Ａｍｐ＆Ｓ／Ｈ＆Ａ／Ｄ部５０２でサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）され、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクランプし、所定量に増幅され（上記処理順番は表記順とは限らない）、Ａ／Ｄ変換されて、例えばＲＧＢ各８ビットのディジタル信号に変換される。そして、ＲＧＢ信号はシェーディング部５０３で、シェーディング補正及び黒補正が施された後、つなぎ＆ＭＴＦ補正＆原稿検知部５０４で、ＣＣＤ１１１が３ラインＣＣＤの場合、つなぎ処理はライン間の読取位置が異なるため、読取速度に応じてライン毎の遅延量を調整し、３ラインの読取位置が同じになるように信号タイミングを補正し、ＭＴＦ補正は読取速度や変倍率によって読取のＭＴＦが変わるため、その変化を補正し、原稿検知は原稿台ガラス上の原稿を走査することにより原稿サイズを認識する。読取位置タイミングが補正されたディジタル信号は入力マスキング部５０５によって、ＣＣＤ１１１の分光特性及び高原１０３・１０４及び反射傘１０５・１０６の分光特性を補正する。入力マスキング部５０５の出力は外部Ｉ／Ｆ信号との切り換え可能なセレクタ５０６に入力される。セレクタ５０６から出力された信号は色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部５０７と下地除去部５１４に入力される。下地除去部５１４に入力された信号は下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判定する黒文字判定部５１５に入力され、原稿から黒文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ５０６の出力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部５０７では、色空間圧縮は読み取った画像信号がプリンタで再現できる範囲に入っているかどうか判断し、入っている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そして、下地除去処理を行い、ＬＯＧ変換部でＲＧＢ信号からＹＭＣ信号に変換する。そして、黒文字判定部５１５で生成された信号とタイミングを補正するため、色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部５０７の出力信号は遅延５０８でタイミングを調整される。この二種類の信号はモワレ除去部５０９でモワレが除去され、変倍処理部５１０で主走査方向に変倍処理される。５１１はＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部で、変倍処理部５１０で処理された信号は、ＹＭＣ信号からはＵＣＲ処理でＹＭＣＫ信号が生成され、マスキング処理部でプリンタの出力にあった信号に補正されると共に、黒文字判定部５１５で生成された判定信号がＹＭＣＫ信号にフィードバックされる。ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部５１１で処理された信号はγ補正部５１２で濃度調整された後、フィルタ部５１３でスムージング又はエッジ処理される。以上処理された画像データは、５１６のページメモリ部に格納され、プリンタ部の画像形成タイミングに合わせて、プリンタ部へ出力される。
【００１０】
次に、カラープリンタ部の２の構成を説明する。図２において２５０はプリンタ制御部であり、画像形成装置全体の制御部である制御部１００上のＣＰＵ３０１からの制御信号の受け口となる。制御部１００は、カラーリーダ部１に対して、すでに説明した画像読み取り制御を実施することで読み取り画像データを一旦制御部上のメモリ３０２に格納し、プリンタ制御部２５０からの基準タイミングに従いメモリ上の画像データをビデオクロックに同期させて画像データ信号としてプリンタ制御部２５０に送信する。
【００１１】
プリンタ部はプリンタ制御部２５０からの制御信号に基づいて以下で説明する動作を行う。２０１はレーザスキャナで、画像データ信号に対応するレーザ光を、ポリゴンミラーで主走査方向に走査して感光ドラム２０２に照射する。感光ドラム２０２上に形成された静電潜像は、感光ドラム２０２の時計方向への回転により４色現像ロータリ各色中の１色のスリーブ位置に達する。静電潜像された感光ドラム２０２表面と現像バイアスが印加された現像スリーブ面との間に形成される電位量に応じたトナーが、各色現像器２０３から感光ドラム２０２表面へ飛ばされ、感光ドラム２０２表面の静電潜像が現像される。
【００１２】
感光ドラム２０２上に形成されたトナー像は、感光ドラム２０２の時計方向への回転により、反時計方向に回転する中間転写体２０５に転写される。黒単色画像の場合には、中間転写体２０５に対して所定時間間隔を空けて順次画像形成され１次転写される。フルカラー画像の場合には、感光ドラム上の各色に対応する静電潜像を、各色毎に順次現像ロータリのスリーブ位置出しを行い、現像／１次転写し、中間転写体２０５の４回転後に、すなわち４色分の１次転写した時点で、フルカラー画像の１次転写が完了する。
【００１３】
一方、各カセット（上段カセット２０８／下段カセット２０９／３段目カセット２１０／４段目カセット２１１）から各カセット段の各ピックアップローラ２１２／２１３／２１４／２１５によりピックアップされ、各カセット段の各給紙ローラ２１６／２１７／２１８／２１９により搬送される記録紙は、縦パス搬送ローラ２２２／２２３／２２４／２２５によりレジストローラ２２１まで搬送される。手差し給紙の場合には、手差しトレイ２４０に積載された記録紙は、手差し給紙ローラ２２０でレジストローラ２２１まで搬送される。そして、中間転写体２０５への転写が終了するタイミングで、中間転写体２０５と２次転写ローラ２０６の間に記録紙が搬送される。その後、記録紙は２次転写ローラ２０６と中間転写体２０５とに挟まれる形で定着器方向へ搬送されるとともに中間転写体２０５に圧着され、中間転写体２０５上のトナー像が記録紙に２次転写される。記録紙に転写されたトナー像は、定着ローラおよび加圧ローラ２０７により加熱および加圧され記録紙に定着される。なお、記録紙に転写されずに残る中間転写体２０５上の転写残留トナーに関しては、中間転写体２０５の表面上に当接・離間可能なクリーニングブレード２３０をこすり当て、転写残留トナーを中間転写体２０５表面から掻き取ることで、画像形成シーケンス後半の後処理制御でクリーニングされる。感光ドラムユニット内では、残留トナーがブレード２３１によりドラム表面から掻き取られ、感光ドラムユニット内に一体化されている廃トナーボックス２３２まで搬送される。さらに、予期せぬことで吸着している可能性のある２次転写ローラ表面上の正負各極性の残留トナーを２次転写正バイアスおよび２次転写逆バイアスを交互に印加し、中間転写体２０５上に各極性の残留トナーを吸着させ、上記の中間転写クリーニングブレード２３０で残留トナーを掻き取ることで、残トナーが完全にクリーニングされて後処理制御は終了する。
【００１４】
画像が定着された記録紙は、第１排紙の場合には、第１排紙フラッパ２３７を第１排紙ローラ方向に切り替えて、排紙ローラ２３３を目指して排紙される。第２排紙の場合には、第１排紙フラッパ２３７および第２排紙フラッパ２３８を第２排紙ローラ方向に切り替えて、排紙ローラ２３４を目指して排紙される。第３排紙の場合には、一旦反転ローラ２３５で反転動作を行うために、第１排紙フラッパおよび第２排紙フラッパを反転ローラ２３５方向に切り替えて反転ローラ２３５で反転させる。反転ローラ２３５で反転後、第３排紙フラッパを第３排紙方向に切り替えて、第３排紙ローラ２３６を目指して排紙される。両面排紙の場合には、第３排紙の場合と同様に一旦反転ローラ部２３５で反転動作を行い、第３排紙フラッパを両面ユニット方向に切り替えて、両面ユニットに搬送される。両面センサで記録紙が検出されてから所定時間後に一旦停止し、再度画像準備が整い次第再給紙され、２面目の画像形成される。
【００１５】
（オートリフレッシュ（トリクル）機構）
本実施例の現像方式はトリクル対応のため、即ち、トナーと共にキャリアを補給する構成のため、このトナー及びキャリアの補給に伴って生じた余剰現像剤を現像器から排出する工程を実行可能な構成となっている。図４は現像ロータリ２０３の周囲に色毎に取り付けられたトナーボトル２４０及び現像器２４２の正面から見た時の断面図とトナー及び現像剤の流れを示した図であり、図５はその長手方向の断面図である。トナーボトル２４０から自重でＡ層に落下したトナーは補給スクリュー２４３を回転させることで図５において右方向に押し進められる。２４４と２４５は各々異なる方向に搬送する機構を持ち、現像器内のトナー及び現像剤を循環させる循環スクリューであり、Ａ層から入ったトナーおよび現像剤はＢ層・Ｃ層の間を循環する。補給されたトナーはＢＣ層を循環している間に画像形成によって消費される。ＢＣ層に一定以上のトナー及び現像剤が蓄積され、かつＡ層から新しいトナー及び現像剤が投入されると、その圧力によりＢ層の左側上部から使用済みの現像剤が廃トナー小容器２４６に落下する。廃トナー小容器２４６に蓄積された使用済み現像剤は、現像ロータリ２０３を回転させ、現像器２４２及びトナーボトル２４０が図４の状態から１８０度回転した状態になると、自重により廃トナーＢＯＸ２４１に移動する。
【００１６】
（オートリフレッシュ実行タイミング）
次に、オートリフレッシュ実行タイミングについて説明する。オートリフレッシュを実行するか否かの判定は、トナー及びキャリアの補給量に基づいて判断する。トナー及びキャリアの補給量は入力された画像形成データのうち有色画素数を示すビデオカウンタの値に基づいて決定する。トナー及び現像剤の補給手段は、前述の補給スクリュー２４３と回転駆動源とをクラッチによって所定時間接続することによって行う。したがって、オートリフレッシュを実行するか否かの判定は、補給スクリューのクラッチ接続回数、すなわち補給回数が所定値に到達したか否かで判定する。
【００１７】
図６に画像形成中のオートリフレッシュ実行判定の流れを示す。ジョブの開始後にトナー補給を行った時点でトナー補給カウンタを加算し（Ｓ１０００）、ジョブの全ページの印字が終了するまで（Ｓ１００３）の間、補給回数が所定値Ｔ２に到達したか否かを監視する（Ｓ１００１）。このときＴ２が所定値（＝本実施例では３２）に到達していれば、印字を中断してオートリフレッシュ制御を開始する。補給回数がＴ２に到達しないままジョブの全ページの印字が終了すると、通常の後処理工程としての後回転処理によって現像ロータリ２０３を次の画像形成に備えて所定の位置まで約１回転させる（Ｓ１００４）。ジョブ中に廃トナー小容器２４６に蓄積された廃トナーが少ない場合には、この１回転で廃トナーＢＯＸ２４１に全て移動できるため、後回転処理と同時にオートリフレッシュを完了しトナー補給カウンタをクリアする（Ｓ１００７）。しかし、廃トナー小器２４６に蓄積された量が多い場合には、１回の回転では全てを廃トナーＢＯＸに移動させることができないため、後回転時処理時にトナー補給回数がＴ１回以上である場合（Ｓ１００５）は、オートリフレッシュ制御として現像ロータリ２０３を追加回転させる（Ｓ１００６）。Ｔ１（＝本実施例では７）は１回の現像ロータリ回転によって廃トナー小容器２４６から廃トナーＢＯＸ２４１に全て移動することができる廃トナーの量から算出した補給回数である。これによって、ジョブの終了時には廃トナー小容器２４６を確実に空にすることができる。
【００１８】
尚、ジョブ中に補給回数がＴ２に到達する場合は、１ジョブにおいて廃トナー小容器２４６が一杯になるまで、すなわち単色プリントを通常画像濃度で数百枚印字するような特殊な場合であるが、後回転処理でオートリフレッシュを完全に行うことにより、ジョブ中に印字を中断してオートリフレッシュ制御を行う頻度を抑制、すなわち閾値Ｔ２を上げることが可能になる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、排出工程の回数を可及的に減らすことができるので、画像形成を不要に中断したり次の画像形成の開始を不要に遅らせてしまうといったユーザに不快な思いをさせることのない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成
【図２】画像形成装置の制御処理部ブロック図
【図３】画像読み取り時のＣＣＤ入力からプリンタ部までのディジタル画像処理部の要部構成を示す図
【図４】現像器周辺のトナー及びキャリアの流れを示す正面から見た断面図
【図５】現像器周辺のトナー及びキャリアの流れを示す側面から見た断面図
【図６】オートリフレッシュの実行判定を示すフローチャート図
【符号の説明】
１ カラーリーダー部
２ カラープリンタ部
１００ 制御部
１０１ 原稿ガラス台（プラテン）
１０２ 自動原稿給紙装置（ＡＤＦ）
１０３、１０４ 光源
１０５、１０６ 反射傘
１０７、１０８、１０９ ミラー
１１０ レンズ
１１１ ＣＣＤ（電荷結合素子）
１１２ ＣＣＤが実装されている基板
１１３ ディジタル画像処理部
１１４、１１５ キャリッジ
１１６ 外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）
２０１ レーザースキャナ
２０２ 感光ドラム（静電坦持体）
２０３ 現像ロータリ
２０５ 中間転写体
２０６ 転写ベルト
２０７ 加圧ローラ
２０８ 上段カセット
２０９ 下段カセット
２１２、２１３、２１４、２１５ ピックアップローラ
２１７、２１８、２１９、２２５ 給紙ローラ
２２２、２２３、２２４、２２５ 搬送ローラ
２２０ 手差し給紙ローラ
３０１ ＣＰＵ
３０２ メモリ
３０３ 操作部
２４０ トナーボトル
２４１ 廃トナーボトル
２４２ 現像器
２４３ 補給スクリュー
２４４、２４５ 循環スクリュー
２４６ 廃トナー小容器

Claims (3)

1. 像担持体上の静電像を現像部にて現像する現像器と、前記現像器へトナー及びキャリアを補給する補給手段と、前記現像器を搭載し前記現像部を含む経路で回転する回転体と、を有し、前記補給手段からの補給に伴う余剰現像剤を前記回転体の回転を利用して前記現像器から排出する排出工程を実行可能な画像形成装置であって、
   画像形成時における前記補給手段からの補給量を積算する積算手段を有し、
   画像形成中において、前記積算手段の積算値が第１所定値よりも大きくなった場合、前記画像形成を一旦中断して、前記排出工程を実行する工程と、
   画像形成終了後に実行される、前記回転体の回転を伴う通常の後処理工程と、
   を有する画像形成装置において、
   画像形成終了時点において、前記積算手段の積算値が、前記第１所定値よりも小さい値である第２所定値よりも大きい場合、前記通常の後処理工程の他に、前記排出工程を実行し、
   画像形成終了時点において、前記積算手段の積算値が、前記第２所定値よりも小さい場合、前記排出工程は行なわずに、前記通常の後処理工程を行なうことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成終了後、前記通常の後処理工程の他に前記排出工程を実行する場合、前記積算手段の積算値に応じて前記回転体の回動量を可変とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記積算手段は、前記排出工程を実行後に前記積算値をリセットすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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