JP4669282B2 - 画像形成装置のトナー補給方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転駆動する潜像担持体とその潜像担持体表面の静電潜像をトナーにより現像する現像装置を有し、前記現像装置が、トナーを収容するハウジングと、そのハウジング内のトナーを攪拌する攪拌手段と、前記ハウジング内のトナー量を検知するトナー量センサと、前記ハウジング内へトナーを補給するトナー補給手段を備え、そのトナー補給手段が、前記トナー量センサからのトナー補給信号に基づいてトナー補給を実行するように構成されている画像形成装置のトナー補給方法に関する。

このような画像形成装置では、画像形成動作のスタート指令があると、まず、攪拌手段が作動し始めてハウジング内のトナーを攪拌し、その後、潜像担持体による画像形成が実行され、さらに、画像形成完了後も攪拌手段が一定時間作動される。
その間、トナー量センサがハウジング内のトナー量を検知し、トナー量が減少すれば、トナー量センサからのトナー補給信号に基づいて、トナー補給手段がトナー補給を実行することになる（このようなトナー補給方法は実際に実施さているが、そのトナー補給方法に言及した適切な特許文献は見当たらない）。

上述した従来のトナー補給方法では、潜像担持体による画像形成中のみならず、画像形成の前後においても攪拌手段が作動されてトナーを攪拌するため、潜像担持体による画像形成動作が連続して行われない場合、必要以上にトナーを攪拌することになり、トナー表面の外添剤の離脱や埋め込まれ、さらには、トナーの過帯電などに起因してトナーの流動性が悪化し、トナーどうしが付着して架橋を起こす。
トナーの架橋がトナー量センサの周辺で発生すると、ハウジング内に十分な量のトナーがあるにもかかわらず、トナー量センサがトナーの不足を検知し、その結果、ハウジング内に必要以上のトナーが補給される。
特に、トナー量センサ表面に付着したトナーを掻き取るトナー掻き取り具が設けられている場合には、トナー量センサの前面が空洞化するため、ハウジング内に大量のトナーが補給されて良好な画像形成が阻害されるおそれがある。

本発明は、このような従来方法の問題点に着目したもので、その目的は、画像形成動作が連続して行われない場合であっても、ハウジング内へのトナーの補給を適切に行って、たとえトナー掻き取り具が設けられていても、トナー量センサ前面におけるトナーの空洞化を回避して、常に良好な画像形成が可能な画像形成装置のトナー補給方法を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、回転駆動する潜像担持体とその潜像担持体表面の静電潜像を一成分のトナーにより現像し、前記静電潜像を用紙に転写する現像装置を有し、前記現像装置が、トナーを収容するハウジングと、前記潜像担持体の指令に基づいてハウジング内のトナーを攪拌する攪拌手段と、所定周期で前記ハウジング内のトナー量を検知して検知信号を送信するトナー量センサと、前記ハウジング内へトナーを補給するトナー補給手段とを備え、そのトナー補給手段が、前記トナー量センサからの検知信号のうちトナーの補給を必要とするトナー補給信号が一定個数を超えると一定量のトナーを補給するモードを実行するように構成されている画像形成装置のトナー補給方法であって、前記潜像担持体による画像形成動作開始直後の１枚目の用紙に対する画像形成作動中におけるトナーの補給回数を計数し、その補給回数が一定回数を超えると前記トナー量センサからの前記トナー補給信号を無視してトナーの補給を実行しないモードの実行を開始し、その後、トナー消費量を順次加算し、前記トナーの補給を実行しないモードの開始からのトナー積算量が一定量を超えると前記トナーの補給を実行しないモードを終了して、再び前記トナーを補給するモードを実行するように構成されているところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、潜像担持体による画像形成動作開始直後の１枚目の用紙に対する画像形成作動中におけるトナーの補給回数を計数し、その補給回数が一定回数を超えるとトナー量センサからのトナー補給信号を無視してトナーの補給を実行しないモードの実行を開始するので、画像形成動作が連続して行われないためにトナーの流動性が悪化して架橋を起こし、そのため、トナー量センサが誤ってトナーの不足を検知してもトナーは補給されず、その結果、トナーの必要以上の補給が回避され、画像形成動作が連続して行われなくても良好な画像形成が可能となる。
そして、トナー消費量を順次加算し、前記トナーの補給を実行しないモードの開始からのトナー積算量が一定量を超えると前記トナーの補給を実行しないモードを終了して、再び前記トナーを補給するモードを実行するので、たとえ画像形成動作が連続して行われない状態が継続しても、トナーが不足して画像形成が不能になることはない。

本発明の第２の特徴構成は、前記トナー消費量をＷ（ｇ）とし、画像形成に係るデジタル信号量から算出された印字率をＡ（％）として、
０≦Ａ＜２０であれば、トナー消費量Ｗを
〔数式１〕
Ｗ＝（０．０４×Ａ）／４．３
より求め、
２０≦Ａ≦１００であれば、
〔数式２〕
Ｗ＝（１．２×Ａ）／１００
より求めるように構成されているところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、トナー消費量は、画像形成に係るデジタル信号量から算出された印字率に基づいて求めるので、トナーの過不足がなく、良好な画像形成が可能となる。

本発明による画像形成装置のトナー補給方法につき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
この種の画像形成装置としては、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどがあり、図１に示すように、回転駆動する潜像担持体としての感光体ドラム１とその感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像をトナーＴにより現像する現像装置２などを有し、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を図外の用紙に転写し、かつ、図外の定着装置により定着するように構成されている。

現像装置２は、図２や図３にも示すように、例えば、１成分トナーＴを収容するハウジング３を備え、かつ、ハウジング３の内部空間は、その長手方向の両端部を除いて隔壁４により第一空間５ａと第二空間５ｂに区分され、それら各空間５ａ，５ｂ内には、それぞれトナーＴを攪拌する攪拌手段としての第一スクリュー６ａと第二スクリュー６ｂが配置され、図２中矢印で示す方向にトナーＴを搬送しながら攪拌するように構成されている。
ハウジング３の第一空間５ａの上方には、ハウジング３の第一空間５ａ内へトナーＴを補給するトナー補給手段としてのトナー補給機構７が配置され、第二スクリュー６ｂと感光体ドラム１の間には、マグネットローラ８ａを内装する現像ローラ８が配置され、現像ローラ８表面の余剰トナーＴを掻き落とすスクレーパ９も設けられている。

さらに、ハウジング３の第一空間５ａ内には、ハウジング３内のトナーＴの量を光学的に検知するトナー量センサ１０が、第一スクリュー６ａの端部に臨む状態で設けられ、そのトナー量センサ１０からのトナー補給信号に基づいて、トナー補給機構７がハウジング３内へのトナー補給を実行するように構成されている。
そして、第一スクリュー６ａのトナー量センサ１０側の端部には、コイルスプリング１１ａ付きのトナー掻き取り具１１が取り付けられ、第一スクリュー６ａの回転に追随して回転しながら、トナー量センサ１０の表面に付着したトナーＴを掻き取るように構成されている。

つぎに、現像装置２の作動とトナー補給方法について説明する。
この画像形成装置の作動は全て制御装置Ｃにより制御され、感光体ドラム１による画像形成動作のスタート指令に基づいて、第一スクリュー６ａと第二スクリュー６ｂが回転駆動され、ハウジング３内のトナーＴが、図２中矢印で示す方向に搬送されて攪拌される。
感光体ドラム１と現像ローラ８も、図１中矢印で示す方向に回転され、図外の露光手段によって感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像がトナーＴにより現像され、さらに、その感光体ドラム１表面のトナー像が図外の用紙に転写されて定着される。

その間、トナー量センサ１０は、例えば、０．１秒周期でトナー量を検知して、その検知信号を制御装置Ｃへ送信する。したがって、両スクリュー６ａ，６ｂの回転周期をＮ秒（例えば、２〜３秒）とすると、そのＮ秒間に（Ｎ×１０）個の検知信号が制御装置Ｃへ送られる。
図４に示すモードＡは、トナー補給機構７が、制御装置Ｃによる制御に基づいて通常のトナー補給を実行する。具体的には、制御装置Ｃへ送られた（Ｎ×１０）個の検知信号のうち、トナーの補給を必要とするトナー補給信号が一定個数ｎ（例えば、７個）を超えると、制御装置Ｃがトナー補給機構７を作動させて一定量のトナーＴを補給する。

そして、画像形成動作開始直後の１枚目の画像形成作動中におけるトナー補給信号の補給回数を計数し、その補給回数が一定回数（例えば、５０）を超えるまではモードＡを実行し、一定回数を超えるとモードＢの実行を開始する。
図５に示すモードＢは、トナー量センサ１０からのトナー補給信号を無視してトナーＴの補給を実行しないように制御する。
その間、印字量に基づいて算出したトナー消費量Ｗを順次加算し、モードＢがスタートしてからのトナーの積算量が一定量（例えば、１０ｇ）を超えるまではモードＢを実行し、一定量を超えるとモードＢを終了して、再びモードＡを実行する。

ただし、このトナー消費量Ｗに関しては、実際上、文字やベタでは同じ印字率でもトナー消費量が異なり算出が困難であるため、実験結果より求めた下記のような方法で算出したトナー量をトナー消費量Ｗと推定することができる。
例えば、Ａ４サイズの用紙を例にとると、デジタル信号量からＡ４サイズの用紙に対する印字率Ａ（％）を算出し、０≦Ａ＜２０であれば、トナー消費量Ｗ（ｇ）は下記の［数１］に示す式より求めることができる。
〔数１〕
Ｗ＝（０．０４×Ａ）／４．３
また、２０≦Ａ≦１００であれば、トナー消費量Ｗ（ｇ）は下記の［数２］に示す式より求めることができる。
〔数２〕
Ｗ＝（１．２×Ａ）／１００

本発明の効果を確認するため、第一と第二スクリューの回転周期（Ｎ秒）をＮ＝３、トナー補給信号の一定個数（ｎ）をｎ＝７とし、モードＡにおける補給回数を３０回〜６０回まで変化させ、かつ、モードＢにおけるトナー積算量を５ｇ〜１０ｇまで変化させてハウジング内のトナー量を測定した。
その結果、いずれの場合にもトナーの過不足はなく、良好な画像形成が可能であった。

〔別実施形態〕
先の実施形態では、モードＢがスタートしてからのトナー積算量が一定量を超えるまではモードＢを実行し、一定量を超えるとモードＢを終了する例を示したが、トナー積算量に代えて、例えば、ポリゴンモータの回転数や一定のプリント枚数を超えるとモードＢを終了するようにしてもよい。また、ポリゴンモータの駆動と停止の回数や、その他、プリントの印刷信号などを基準にしてモードＢに入るように構成することもできる。

画像形成装置における現像装置の横断面図 画像形成装置における現像装置の平面図 画像形成装置における現像装置の縦断面図 トナー補給方法を示すフローチャート図 トナー補給方法を示すフローチャート図

１ 潜像担持体
２ 現像装置
３ ハウジング
６ａ，６ｂ 攪拌手段
７ トナー補給手段
１０ トナー量センサ
Ｔ トナー

Claims (2)

1. 回転駆動する潜像担持体とその潜像担持体表面の静電潜像を一成分のトナーにより現像し、前記静電潜像を用紙に転写する現像装置を有し、前記現像装置が、トナーを収容するハウジングと、前記潜像担持体の指令に基づいてハウジング内のトナーを攪拌する攪拌手段と、所定周期で前記ハウジング内のトナー量を検知して検知信号を送信するトナー量センサと、前記ハウジング内へトナーを補給するトナー補給手段とを備え、そのトナー補給手段が、前記トナー量センサからの検知信号のうちトナーの補給を必要とするトナー補給信号が一定個数を超えると一定量のトナーを補給するモードを実行するように構成されている画像形成装置のトナー補給方法であって、
   前記潜像担持体による画像形成動作開始直後の１枚目の用紙に対する画像形成作動中におけるトナーの補給回数を計数し、その補給回数が一定回数を超えると前記トナー量センサからの前記トナー補給信号を無視してトナーの補給を実行しないモードの実行を開始し、その後、トナー消費量を順次加算し、前記トナーの補給を実行しないモードの開始からのトナー積算量が一定量を超えると前記トナーの補給を実行しないモードを終了して、再び前記トナーを補給するモードを実行するように構成されている画像形成装置のトナー補給方法。
2. 前記トナー消費量をＷ（ｇ）とし、画像形成に係るデジタル信号量から算出された印字率をＡ（％）として、
   ０≦Ａ＜２０であれば、トナー消費量Ｗを
   〔数式１〕
   Ｗ＝（０．０４×Ａ）／４．３
   より求め、
   ２０≦Ａ≦１００であれば、
   〔数式２〕
   Ｗ＝（１．２×Ａ）／１００
   より求めるように構成されている請求項１に記載の画像形成装置のトナー補給方法。

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