JP4068866B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２成分現像剤を使用する電子写真装置の現像装置においては、感光体上の静電潜像を現像することで現像容器内の現像剤から減少したトナーに対応する量のトナー（ニュートナー）がトナー補給部から補給される。
【０００３】
また、省エネや環境負荷低減を目的として、より効果的にトナーを利用できるようなシステムも多く提案されてきている。その中の一つに、感光体上で転写紙に転写されなかった未定着トナーをクリーニングブレードにより掻き取り、再度現像容器に戻し、リサイクルトナーとして再利用するトナーリサイクルシステムがある。このシステムでは、トナー補給部のニュートナーがなくなるまでの時間を延ばすことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したようなトナーリサイクルシステムによりリサイクルトナーを現像容器に戻して使用する場合、図７に示すように、トナーボトルより供給されるニュートナーの量は、ボトル内のトナー量が減るにつれて減少する。これに対して図８に示すように、現像容器内のリサイクルトナーの比率は徐々に高くなっていく。リサイクルトナーは使用された状態（原稿濃度、使用モード、使用紙種等）によって特性は異なり、通常の使用においてリサイクルトナーに比率が高くなっても画像品質に不具合が生じることはないが、例えばリサイクルトナー中に紙粉が多く混入した場合や、その紙粉がユニットに悪影響を及ぼす帯電特性を持っている場合等には、リサイクルトナーの特性が劣化する。
【０００５】
このような場合、トナーにおけるリサイクルトナーの比率が高くなると図９に示すように、転写紙にトナーを定着する段階において、部分的な白抜けやかぶり等の画像品質の低下が生じる問題があった。
【０００６】
一方、トナーボトル内のニュートナーの量が減少すると、現像容器内へのトナーの補給量が低下することは既知であり、この課題に対して例えば特開１１−１６０９９１号公報では、補給量の低下をトナー濃度センサで検知し、補給時間を長くするなどの対策を行っている。しかし、前述の公報で開示された技術は補給量の低下に対する処置であり、現像容器内のリサイクルトナーの比率が上昇した場合に、画像品質の低下を解決するまでには至っていない。
【０００７】
本発明は、現像容器内のリサイクルトナーの比率が高くなった場合でも、画像品質の低下が生じることがない良好な画像を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給してトナー像を現像する現像手段と、現像手段により現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像の定着を行う定着手段とを備えた画像形成装置であって、現像手段は、トナーボトルから新しいトナーを現像容器内に補給するトナー補給手段と、像担持体に残存した残留トナーをリサイクルトナーとして現像容器内に供給するリサイクル手段と、現像容器内に収容された現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段とを有し、使用状態に応じてトナー補給手段により新しいトナーを現像容器内に補給し、トナー濃度検出手段により現像容器内のトナー濃度を計測し、計測されるトナー濃度の減少に応じて、リサイクル手段によりリサイクルトナーの現像容器内への供給量を増大させる画像形成装置において、定着手段は、定着温度を検出する定着温度検出手段を有し、トナー濃度検出手段の検出値が、現像剤中のリサイクルトナーの比率が高いことを示す、基準値以下の状態を所定の回数連続して検知された場合には、定着温度検出手段の検出する定着手段の定着温度を所定の温度下げることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、画像形成においては、像担持体に静電潜像が形成され、現像手段により現像剤が像担持体上に担持されトナー像が形成される。そして、像担持体上のトナー像は転写手段により転写紙に転写され、定着手段に搬送される。定着手段では転写紙上の未定着トナー像が加熱、加圧されトナー像の定着が行われる。
【００１０】
トナー補給手段では使用状態に応じて新しいトナーが現像手段に供給され、トナー濃度検出手段により、現像手段内のトナー濃度が計測される。その結果、トナー濃度の出力値を基に、リサイクル手段により像担持体上で掻き取られたリサイクルトナーが必要に応じて現像手段に搬送される。この画像形成装置の駆動中に、トナー濃度が基準値以下の状態を所定の回数連続して検知した場合には、トナー補給手段からのニュートナーの補給が少なく、現像剤中のリサイクルトナーが占める比率が高いと考えられる。かかる場合には、定着ローラの定着温度を所定の温度だけ低下させるようにした。
【００１１】
このように、定着ローラの定着温度を所定の温度だけ低下させることにより、定着度の悪いリサイクルトナーがオフセットされることがなく、画像に白抜けやかぶりが生じることを防止できる。従って、現像容器内のリサイクルトナーの比率が高くなった場合でも、画像品質の低下が生じることがない良好な画像を得ることができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、トナーボトルは、画像形成装置から脱着して交換可能であり、トナーボトルを交換するときに定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことを特徴とする。
【００１９】
この請求項２に記載の発明では、請求項１記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、トナーボトルが交換されたときには、定着ローラの定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことにより、通常の定着温度又はバイアス電圧での制御を行うことができる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又２記載の発明において、現像剤は、画像形成装置から脱着して交換可能であり、トナーボトルを交換するときに定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことを特徴とする。
【００２１】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、現像剤が交換されたときには、定着ローラの定着温度又はバイアス値の少なくとも一つを初期値に戻すことにより、通常の定着温度又はバイアス電圧での制御を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る画像形成装置の感光体１周辺を示す概略図である。感光体１の周辺には感光体１の表面を一様に帯電する帯電器Ｒ２と、感光体１上に形成された静電潜像を顕像化する現像装置３が備えられており、また顕像化したトナー像を転写紙に転写する転写器Ｒ３等が配置されている。また、感光体１の周りには転写紙に定着されなかった未定着トナーを掻き取るためのクリーニングブレード１０が設けられている。転写器Ｒ３においてトナー像が転写された転写紙は、転写器Ｒ３の下流側にある定着装置８に搬送される。定着装置８は定着ローラ８ａと加圧ローラ８ｂとを備えており、熱と圧力により未定着トナーが転写紙に定着される。
【００２３】
現像装置３は、キャリア及び負帯電トナーからなる二成分系現像剤が収容される現像容器４と、この現像容器４内へニュートナーを補給するトナー補給手段としてのトナーホッパー２１が設けられている。また、感光体１に隣接する位置には、現像容器４内の現像剤を担持して感光体１上にトナーを供給する現像スリーブ６を備えている。この現像スリーブ６には図示しない電源から負帯電の現像バイアスが印加され、感光体１との間に所定の現像ポテンシャルが形成される。現像装置３には現像器４内のトナー濃度を検出する透磁率センサ（以下、Ｔセンサという）５が設けられている。Ｔセンサ５は、トナーとキャリアとが所定の比率で混合された現像剤を攪拌したときに、透磁率に基づいて出力される電圧を検知して、トナーとキャリアの混合比に比例する直流電圧を出力するものである。
【００２４】
また、感光体１の周囲には、感光体１上の画像濃度を検出する反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサ）７が設けられている。Ｐセンサ７は、感光体１上に形成されたトナーパターン像の濃度を光学的に検出するものである。ここで、Ｔセンサ５の出力値Vtは、現像剤中のトナー濃度ＴＣが高い程、低い値を示し、Ｐセンサ７の出力値Vspは、感光体１上の画像濃度が高い程、低い値を示す。
【００２５】
図２は、Ｔセンサ５を用いてトナー濃度を検知し、検知結果に基づいて定着装置８の温度制御を行う電装部のブロック図である。制御手段としての制御部１２はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ/Ｏインターフェース等で構成されている。Ｉ/Ｏインターフェースにはドライバーを介して、それぞれメインモータ１４、トナー補給クラッチ１６が接続されている。また、Ｉ/Ｏインターフェースには、Ｔセンサ５及びＰセンサ７に所定の電圧を供給するためのＰＷＭコントローラ、Ｔセンサ５及びＰセンサ７から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄコンバータ２０が接続されている。また、本実施の形態の特徴として制御部１２は定着装置８の定着ローラ８ａに接触して設けられたサーミスタ８ｃに接続され、定着ローラ８ａの温度制御を行うようにしている。
【００２６】
図３は現像装置３の斜視図及び断面図である。現像装置３には２本の搬送スクリュー９ａ，９ｂが設けられており、水平方向に搬送しつつ補給されたニュートナー及びリサイクルトナーを攪拌するようになっている。搬送途中にはＴセンサ５が設けられており、現像剤のトナー濃度を検出するようになっている。
【００２７】
図４は、本実施形態の現像装置３に装着されるトナーホッパー２１を概略的に示す斜視図である。トナーホッパー２１は現像装置３にトナーを補給するものであり、内壁面に螺旋状の突起部を配したトナーボトル２３と、トナーボトル２３のトナーをトナーボトル２３との通路を介して収容するトナー収容部２５と、トナー収容部２５に一体に設けられたトナー排出部２７と、トナー収容部２５内に設けられたトナー補給部材２９とを備えている。
【００２８】
トナーボトル２３内には、現像装置３に補給するためのニュートナーが入っており、トナーホッパー２１が画像形成装置本体に装着された状態においては、画像形成装置本体に設けられたボトル駆動モータに連結し、このボトル駆動モータによって回転する。トナーボトル２３の回転により、トナーボトル２３内のニュートナーは、トナーボトル２３とトナー収納部２５との通路を介してトナー収納部２５に収納される。
【００２９】
トナー収納部２５にはトナー補給部材２９が内蔵されており、本実施の形態では、トナー補給部材２９は、回転部材３０にポリエステルフィルムを取付けて構成されており、回転部材３０が回転することにより、ポリエステルフィルムが、トナー収納部２５内のニュートナーを掻き出し、トナー収納部２５と一体に設けられたトナー排出部２７に送っている。
【００３０】
トナー排出部２７には、トナー収容部２５からのニュートナーを、現像装置３のトナー補給口４０に排出するためのトナー排出口３９と、このトナー排出口３９を開閉するシャッタ４１とが設けられている。本実施の形態では、トナー排出口３９から排出されたニュートナーは、プロセスカートリッジ２６内の回収コイル３２により搬送されてきたリサイクルトナーと一緒に現像装置３に補給されるようになっている。
【００３１】
また、トナーボトル２３の近傍位置には、ボトルの有無を検知するボトル検知センサＢが設けられており、センサのＯＮ−ＯＦＦ検知によりボトルが交換されたか否かを判断する。現像剤の交換においては、サービスマンが交換を行い、図示しないスイッチ等を押圧することで、現像剤の交換を検知するようになっている。
【００３２】
次に、上述した構成に基づき本実施の形態の作用を説明する。画像形成においては、感光体１に静電潜像が形成され、現像容器４内の現像剤が現像ローラ６に担持され、さらに感光体１上に担持されトナー像が形成される。そして、感光体１上のトナー像は転写器Ｒ３により転写紙に転写され、転写器Ｒ３の下流側に設けられた定着装置８に搬送される。定着装置８では転写紙上の未定着トナー像が加熱、加圧されトナー像の定着が行われる。
【００３３】
一方、トナーホッパー２１では、トナー排出口３９から排出されたニュートナーが現像装置３に供給される。感光体１上で転写紙に転写されなかった残留トナーはクリーニングブレード１０により掻き取られ、回収コイル３２により搬送されて現像装置３内に供給される。現像装置３内ではＴセンサ５により、トナー濃度が計測され、トナー濃度の出力値を基に、所定の量のリサイクルトナーが現像装置３に供給される。画像形成装置の駆動中に、Ｔセンサ５が所定値以上の値を連続して検知した場合（本実施形態では２０回）には、トナーホッパー２１内のニュートナーの残量が少なく、この場合には現像剤中にリサイクルトナーの占める比率が高いと考えられる。
【００３４】
図５はトナーホッパー２１内のトナー残量と、補給レベルとの関係を示している。図５に示す黒点は補給レベルを示している。図５に示すように、トナーホッパー２１内にトナーが十分残っている状態では、リサイクルトナーの供給量は少ないが、トナーホッパー２１内のニュートナーが少なくなると、リサイクルトナーが供給される量が多くなる。従って、現像装置３内のリサイクルトナーの比率が高くなる。尚、補給レベルとは下記表１に示すように、補給量をレベルごとに区分したものであり、Ｔセンサ５による出力値とトナーホッパー２１の補給時間により決定される。Ｓ，Ｔｈｏはそれぞれ制御用の定数を示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
上述のように、Ｔセンサ５が所定値以上の値を連続して検知した場合（本実施形態では２０回）には、サーミスタ８ｃを制御し、定着ローラ８ａの定着温度を所定の温度（本実施の形態では１０℃）だけ低下させるようにした。かかる制御を行った場合と、行わない場合での画像品質の違いについて比較実験を行った。その結果、図６に示すようにかかる制御を行った場合には、制御を行わない場合に比べ、画像に白抜けやかぶりが生じない良好な画像が得られた。
【００３７】
次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり上述した部分と同一の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略する。
【００３８】
第１実施の形態では、現像装置３内のリサイクルトナーの比率が高くなった場合には、サーミスタ８ｃを制御し、定着ローラ８ａの定着温度を所定の温度だけ低下させるようにしたが、第２実施の形態では、現像装置３内の現像ローラ６のバイアス電圧を制御し、画像に白抜けやかぶりが生じない、良好な画像が得られるようにした。
【００３９】
即ち、Ｔセンサ５が所定値以上の値を連続して検知した場合（本実施形態では２０回）には、現像ローラ６のバイアス電圧を制御し、電圧を下げる（本実施形態では５０Ｖ）ようにした。このように、現像ローラ６のバイアス電圧を下げることにより、帯電の弱いリサイクルトナーは現像ローラ６に担持されず、感光体１上にも担持することがなく、転写紙上にも転写しない。従って、転写紙上の地汚れやかぶりの発生を防止することができる。
【００４０】
第３実施の形態では、Ｔセンサ５が所定値以上の値を連続して検知した場合（本実施形態では２０回）には、上述したように定着ローラ８ａの定着温度及び現像ローラ６のバイアス電圧を共に制御するようにした。定着温度及び現像ローラ６のバイアス電圧を共に制御することにより、より効果的に転写紙上の地汚れやかぶりの発生を防止することができる。従って、現像容器内のリサイクルトナーの比率が高くなった場合でも、画像品質の低下が生じることがない良好な画像を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。上述の実施形態ではトナー濃度が所定値以上の値を連続して検知した場合に、定着温度又はバイアス電圧を下げるようにしたが、これに限定されず、トナー濃度の値に応じて定着温度又はバイアス電圧の下げ幅を変更自在に制御しても良い。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、定着ローラの定着温度を所定の温度だけ低下させることにより、定着度の悪いリサイクルトナーがオフセットされることがなく、画像に白抜けやかぶりが生じることを防止できる。従って、現像容器内のリサイクルトナーの比率が高くなった場合でも、画像品質の低下が生じることがない良好な画像を得ることができる。
【００４５】
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、トナーボトルが交換されたときには、定着ローラの定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことにより、通常の定着温度又はバイアス電圧での制御を行うことができる。
【００４６】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２記載の発明と同様の効果を奏するとともに、現像剤が交換されたときには、定着ローラの定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことにより、通常の定着温度又はバイアス電圧での制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の一部分を示す断面図である。
【図２】電装部のブロック図である。
【図３】図１の現像装置の斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図４】トナーボトルの斜視図である。
【図５】リサイクルトナーの補給量の推移を示す図である。
【図６】本実施形態の制御を行った場合の画像品質の比較例を示した図である。
【図７】トナー残量に対する一定時間当たりの補給量を示す図である。
【図８】トナー残量に対するリサイクルトナーの比率を示す図である。
【図９】トナー残量に対する画像品質を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体（像担持体）
３ 現像装置（現像手段）
４ 現像容器
５ トナー濃度検出手段（Ｔセンサ）
６ 現像ローラ（バイアスローラ）
８ 定着装置（定着手段）
Ｒ３ 転写器（転写手段）

Claims (3)

1. 像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給してトナー像を現像する現像手段と、現像手段により現像されたトナー像を転写紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像の定着を行う定着手段とを備えた画像形成装置であって、
   現像手段は、トナーボトルから新しいトナーを現像容器内に補給するトナー補給手段と、
   像担持体に残存した残留トナーをリサイクルトナーとして現像容器内に供給するリサイクル手段と、
   現像容器内に収容された現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段とを有し、
   使用状態に応じてトナー補給手段により新しいトナーを現像容器内に補給し、トナー濃度検出手段により現像容器内のトナー濃度を計測し、計測されるトナー濃度の減少に応じて、リサイクル手段によりリサイクルトナーの現像容器内への供給量を増大させる画像形成装置において、
   定着手段は、定着温度を検出する定着温度検出手段を有し、
   トナー濃度検出手段の検出値が、現像剤中のリサイクルトナーの比率が高いことを示す、基準値以下の状態を所定の回数連続して検知された場合には、定着温度検出手段の検出する定着手段の定着温度を所定の温度下げることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナーボトルは、画像形成装置から脱着して交換可能であり、前記トナーボトルを交換するときに定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 現像剤は、画像形成装置から脱着して交換可能であり、前記トナーボトルを交換するときに定着温度又はバイアス電圧の少なくとも一つを初期値に戻すことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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