JP5095236B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、一成分トナーを用いて画像を形成する画像形成装置に関する。
近年、環境問題及び資源の有効活用の観点から、従来使い捨てであった部品等の長寿命化が図られている。画像形成装置においても同様で、トナーがなくなれば捨てられて新品と交換されていた現像器にトナーを追加供給することで、現像器の使用期間を延ばそうとする試みがなされている。
特許文献1には、二成分現像剤を用いる画像形成装置において、画像形成装置内に設けられたトナーホッパ又はトナーボトル(以下、トナーホッパ等と称する)から現像スリーブにトナーを補給すると共に、充填部内のトナーの減りに合わせて、画像形成装置外に設けられた流動化装置がトナーホッパ等にトナーを充填することが記載されている。また、特許文献1には、トナーホッパ等のトナーの満杯を検知するセンサを設け、コピーを開始してからのトナーホッパからのトナー補給時間を計時して、その計時時間が所定時間すなわちトナー欠乏に相当する時間に達したときにはトナーエンド警報を行うと共に流動化装置を始動させて新規トナーをトナーホッパ等に供給することが記載されている。
これまで、一成分トナーの現像器へのトナー供給の方法としては、現像器内のトナー残量を残量検知センサで検知し、残量が下限値を下回ったときに現像器と直結したトナーコンテナを駆動し、トナーの追加補給動作を行うという形態が一般的であった。
特開2003−223045号公報(2003年8月8日公開)
しかし、省スペースの要望から現像器を小型化した場合においては、上述のように下限値を定めて供給を開始する方式を採用すると、供給前に現像器内のトナー残量が著しく少なくなってしまう。そのため、供給された新しいトナーが現像ローラ上に直行することで筋状のムラが現れたり、現像器内で新しいトナーの比率が高くなることで現像器内に残留していたトナーが荷電不良になってカブリが発生したり、という画像不良が起きることがあった。このため、小型化された現像器内において、現像器内の古いトナーの割合を比較的高い状態に保つような機構が必要とされている。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、トナー供給を行っても画像不良が起きにくい画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、第1の発明は、一成分トナーを収容するトナーコンテナを着脱可能である画像形成装置であって、一成分トナーを用いて画像を現像する現像器と、上記現像器内のトナー量を検知するトナー量検知部と、上記現像器に上記トナーコンテナからトナーを供給するトナー供給部と、上記トナー供給部の動作を制御するトナー供給制御部と、を備え、上記トナー供給制御部は、上記トナーコンテナが交換されてから所定期間は、トナー供給1回当たりに予め決められた量のトナーを供給する第一モードを実行し、上記トナー量検知部による検知結果が上記現像器内のトナー量が基準値に達したことを初めて示した後かつ上記トナーコンテナの交換までは、トナー供給1回当たりに上記トナー量検知部による検知結果が上記現像器内のトナー量が上記基準値に達したことを示すまでトナーを供給する第二モードを実行するよう、上記トナー供給部を制御する構成である。
このように、上記画像形成装置は、第一モードによって、トナー交換直後に現像器に多量のトナーが供給されるのを防ぐことができる。つまり、第一モードという定量的な供給モードを有することで、トナー交換後の現像器内の古いトナーの割合を比較的高く保つことができる。その結果、供給された新しいトナーが現像ローラ上に直行することで筋状のムラが現れたり、現像器内で新しいトナーの比率が高くなることで現像器内に残留していたトナーが荷電不良になってカブリが発生したり、という画像不良が起きにくくなる。
また、第2発明は、上記第一モードによるトナー供給は、上記トナーコンテナを交換後、上記トナー量検知部による検知結果が上記現像器内のトナー量が基準値に達したことを初めて示すまで行われ
第3発明は、上記第一モードによるトナー供給は、上記トナーコンテナ交換後、所定回数行われ
第4の発明は、第1〜第3のいずれか1つの画像形成装置であって、上記トナー供給制御部が、第一モードによる第2回目以降の各回のトナー供給を、上記現像器内のトナー量が、前回のトナー供給終了時の現像器内のトナー量よりも多いときに終了するようになっている構成である。
上記構成によると、第一モードによるトナー供給毎に上記現像器内のトナー量を増加させることができるので、第二モードに移行しやすい。
第5の発明は、第1〜第4のいずれか1つの画像形成装置であって、上記トナー供給制御部は、第一モードによる第2回目以降の各回のトナー供給を、上記現像器内のトナー量が、前回のトナー供給開始時の現像器内のトナー量よりも多いときに開始するようになっている構成である。
上記構成によると、(新しいトナー/古いトナー)の値を大きく増加させないという効果をより顕著に奏することができる。
第6の発明は、第1〜第5のいずれか1つの画像形成装置であって、上記トナー量検出部は、現像器内に光を照射する発光部と、上記発光部からの光を検出する受光部とを備え、上記受光部での受光量に基づいてトナー量を検出するようになっている構成である。
トナー量検出部がこのように受光部での受光量に基づいてトナー量を検出する構成であると、トナーコンテナ交換後、トナー供給の回数を重ねる毎に、実際のトナー量とトナー量検出部の検出結果との間の誤差が大きくなり、トナー量検出部の検出結果は実際のトナー量よりも少なくなる傾向にある。その結果、トナーコンテナ交換直後のトナー供給では、それまでのトナー供給よりも1回で供給するトナー量が多くなりやすい。つまり、トナーコンテナ交換直後には、現像器内で新しいトナーの占める割合が高くなりやすい。従って、このような光センサユニットを用いる構成では、本発明の効果がより顕著になる。
上記課題は、コンピュータを、第1〜第6のいずれか1つの画像形成装置のトナー供給制御部として機能させる請求項7のプログラムによっても解決可能である。
本発明の画像形成装置は、第一モードによりトナーを供給することで、トナー交換直後に現像器に多量のトナーが供給されるのを防ぐことができる。つまり、第一モードという定量的な供給モードを有することで、トナー交換後の現像器内の古いトナーの割合を比較的高く保つことができる。その結果、供給された新しいトナーが現像ローラ上に直行することで筋状のムラが現れたり、現像器内で新しいトナーの比率が高くなることで現像器内に残留していたトナーが荷電不良になってカブリが発生したり、という画像不良が起きにくくなる。また、本発明のプログラムは、第一モードと第二モードとを画像形成装置に実行させることで、同様の効果を奏する。
本発明の実施の一形態について、以下、図面を参照して説明する。以下では、本発明の画像形成装置をカラープリンタとして実施する場合の形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明で特に言及しない構成については、従来公知の技術を好適に利用することができる。
〔1〕画像形成装置の概要
図1に、本実施の形態の画像形成装置100の画像形成部の正面図を示す。
本実施形態の画像形成装置100は、図1に示すように、矢印で示す方向に回転可能な感光体ドラム(像担持体)1を備えると共に、感光体ドラム1の周囲にその回転方向に沿って、感光体ドラム1を帯電させる帯電ローラ2、感光体ドラム1上に光を照射することで静電潜像を形成するレーザユニット3、静電潜像をトナー像として現像する現像装置4、感光体ドラム1上のトナー像を一次転写する中間転写装置5、一次転写後の感光体ドラム1上の残留トナーを除去するクリーニング装置6を備える。また、画像形成装置100は、一次転写後のトナー像を用紙上に二次転写する二次転写装置7、二次転写後の用紙上にトナー像を定着させる定着装置8、用紙を図示しない用紙収容部から、二次転写装置7、定着装置8を通って画像形成装置100外に排出する搬送ベルト9、ホッパ42にトナーを補給するトナー供給装置20(トナー供給部)、ホッパ42内のトナー満杯を検知するトナーセンサである光センサユニット60等を備える。
感光体ドラム1は、静電潜像を担持可能であればよく、その構成は特に限定されるものではない。感光体ドラム1としては、従来の電子写真方式の画像形成装置に利用されてきた感光体ドラムを好適に利用することができる。
帯電ローラ2は、図示しない帯電バイアス印加部から電圧を印加され、感光体ドラム1に摺接することで、感光体ドラム1表面を、トナーと同極性に一様に帯電させる。本実施形態ではトナー及び感光体ドラム1は正極性に帯電するものとする。なお、帯電ローラ2に代えて、感光体ドラム1表面を帯電させることができる従来公知の帯電部材を適宜用いることができる。
レーザユニット3は、レーザ光源及び可動のミラー等を備える。レーザユニット3はレーザ光源からの光をミラーによって反射させ、帯電ローラ2によって帯電された感光体ドラム1の表面をこの光で除電することで、画像データに基づいた静電潜像を形成する。
現像装置4は所謂ロータリー式の現像装置であって、感光体ドラム1の回転軸に平行な回転軸4aを備え、回転軸の周囲に4つの現像器41(41Y、41M、41C、41K)が、この順に設けられている。さらに、現像装置4は回転軸4aに平行な円柱形である回転体4bを備え、回転体4bは、4つの現像器41を保持した状態で回転軸4aの周りを回転可能である。
現像器41はそれぞれ筐体41aを備え、筐体41a内には、トナーを収容するホッパ42、ホッパ42内に設けられた撹拌部43、感光体ドラム1に対向するように設けられ、感光体ドラム1上にトナーを搬送する現像ローラ44、現像器41外部からホッパ42内にトナーを供給するための供給口45を備える。これらの部材の詳細については図2等を参照して後述する。現像時には、現像装置4が、回転によって4つの現像器41を順次現像位置に配する。現像位置とは、現像器41の現像ローラ44が、感光体ドラム1に対して一定のギャップを持って対向するように保持される位置である。
中間転写装置5は、矢印方向に移動可能な中間転写ベルト51、感光体ドラム1との間に中間転写ベルト51を挟むように設けられた中間転写ローラ52、中間転写ベルト51の移動方向において二次転写部7より下流に設けられたクリーニング部材53を備える。
一次転写時には、中間転写ローラ52の表面電位は、感光体ドラム1の表面電位と逆極性に設定される。この中間転写ローラ52の表面電位によってトナー像が感光体ドラム1から中間転写ベルト51に一次転写される。上記現像装置4による現像および中間転写ローラ52による一次転写が、4色のトナーについて順次実行されることで、中間転写ベルト51上に4色のトナー画像が重ね合わされる。
クリーニング装置6は、一次転写後に感光体ドラム1上に残留するトナーを除去する。クリーニング装置6については、ブレード状、ロールブラシ状等、適宜その形態を変更することができる。
定着装置8は、搬送ベルト9の移動方向において二次転写装置7より下流に設けられており、熱圧着によって用紙上にトナー像を定着させる。
トナー供給装置20は、4色のトナーをそれぞれ収容し、画像形成装置本体101に対して着脱可能である4つのトナーコンテナ21(21K、21Y、21M、21C)と、補給口45に挿入され、各コンテナから対応する現像器41にトナーを送る4つのパイプ22(22K、22Y、22M、22C)とを備える。現像器41が回転移動するのに対して、トナー補給装置20は画像形成装置本体101に固定されている。4つのトナーコンテナ21及びパイプ22は、回転軸4aに平行な方向、つまり図1の紙面に垂直な方向に並べられているので、図1ではこれらのうちの一つのトナーコンテナ及びパイプのみを示し、他のトナーコンテナ及びパイプについては図示を省略する。
本実施形態では、トナー補給装置20は、4つの現像器41のうち現像位置にある現像器のホッパ42にトナーを補給するようになっている。つまり、現像位置と供給位置とは同一である。本発明はこれに限定されるものではなく、トナー補給装置20は現像位置以外に位置する現像器41にトナーを補給するものであってもよい。トナー補給装置20の構造及び動作の詳細については、後述する。
〔2〕現像器41及び光センサユニット60
次に、図2〜4を参照して、現像器41(41Y、41M、41C、41K)についてより詳しく説明する。図2は現像装置4の回転軸4aに垂直な平面における現像器41の要部構成を示す断面図であり、図3は現像器41の内部構造を示す斜視図であり、図4は現像装置4の回転軸4aに平行な平面における現像器41の要部構成を示す断面図である。
図1〜3に示すように、現像器41は、上述した部材に加えて、筐体41a内にさらに、供給ローラ46、規制部材47、シール部材48、弾性部材49、第一ライトガイド81、第二ライトガイド82、およびライトガイドのクリーニング装置83等を備える。
供給ローラ46は、ウレタン等からなるスポンジ状の回転可能なローラであり、現像ローラ41と撹拌部43との間に、現像ローラ41と接触するように設けられる。
規制部材46は、供給ローラ46と現像ローラ41とが最接近する位置よりも現像ローラ41の回転方向において下流で、現像ローラ41と最接近するように設けられている。規制部材46と現像ローラ41との間には、所定の間隔が設けられる。
シール部材48は、現像ローラ44の感光体ドラム1と最接近する部分よりも現像ローラ44の回転方向の下流、かつ供給ローラと最接近する部分よりも上流で、現像ローラ48と最接近するように、筐体41aと現像ローラ44との間に設けられる。
上述の撹拌部43は、撹拌軸43aと、撹拌軸43aに固定された攪拌羽根43bとを備える。撹拌羽根43bとしては、例えば100μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムを利用することができる。撹拌部43は、供給ローラ46側にトナーを送り込むとともに、ホッパ42内のトナーを攪拌して流動させ、トナーをホッパ42内に均等に分布させる。
現像時には、上述したように、現像装置4の回転によって、必要な色のトナーを収容した現像器41が現像位置に配される。現像ローラ44は、トナーと逆極性(本実施形態では負極性)に帯電することで、トナーをその表面に引き付けることができる。供給ローラ43は現像ローラ44にトナーを供給し、規制部材47は現像ローラ44上のトナー量を規制すると共に、トナーを帯電させる。現像ローラ44の回転によって感光体ドラム1上にはトナーが搬送され、シール部材48は、現像ローラ44に現像後も残留するトナーが筐体41a内に戻ることを防ぐ。
弾性部材49は、ホッパ42に対して回転軸4aとは逆側に配されており、ホッパ42を筐体41aの外部から遮断する。弾性部材49は、現像器41にそれぞれ1つずつ設けられている。各弾性部材49には、トナー供給装置20のパイプ22を挿入するための切込みとして、上述の補給口45が設けられている。
弾性部材49は、補給口91からトナー槽中のトナーが流出しないように、また、パイプ22を挿入することが可能であるように、適度な弾性を備えていればよい。このような弾性部材としては特に限定されるものではないが、具体的には、ウレタンが好適である。
なお、本実施形態では補給口45は弾性部材に設けられた切り込みであるとしたが、本発明はこれに限定されない。補給口は、現像器外部から現像器内部へとトナーを導くことができる構成であればよく、例えば外部からはトナーを補給できるが、内部のトナーを流出させないような弁構造等の技術を利用することができる。
第一ライトガイド81は、透光性を有する透光部811、並びに、透光部811に設けられた入射面812および出射面813を備える。入射面812は現像器40の外部に、出射面813はホッパ42内に設けられている。
また、第二ライトガイド82は、透光性を有する透光部821、並びに透光部821に設けられた入射面822および出射面823を備える。入射面822は、ホッパ42内で、現像器40の短手方向(回転軸4aに垂直な方向)において出射面813と対向するように設けられている。出射面823は、第一ライトガイド81の入射面812と同じく現像器41の外部に配されている。出射面813と入射面822とに挟まれた空間を、検知領域と称する。
光センサユニット60は、光源61及び受光部62を備える。光源61及び受光部62は、どちらも現像器41外部に設けられり、トナー量検知時には、光センサユニット60は光源61から光を出射し、その光は、第一ライトガイドの入射面812に入射し、透光部811を通って出射面813からトナー槽49内へ出射される。この出射された光は第二ライトガイドの入射面822に入射し、透光部821を通って現像器40の外部へ導かれ、出射面823から出射される。出射面823からの光は、光センサユニット60の受光部62に入射する。
つまり、ホッパ42内の長手方向(回転軸4aに平行な方向)における端部付近には第一及び第二ライトガイド(81、82)が設けられており、現像器41外の光は第一ライトガイド81によりホッパ42内部に導かれ、上述の検知領域を通過した光が第二ライトガイド82により、現像器41外部に設けられた受光部62に導かれるようになっている。トナーによって出射面813と入射面822との間の光が遮られると、光センサの受光部62における受光量が低下する。受光部62は受光量に応じた出力値を示す。
クリーニング装置83は、第一ライトガイド清掃部材83aと、第二ライトガイド清掃部材83bと、第一及び第二ライトガイド清掃部材(83a、83b)を保持して回転することで出射面813及び入射面822を第一及び第二ライトガイド清掃部材(83a、83b)によって清拭する回転部83cと、を備える。出射面813及び入射面822にトナーが付着すると検出精度が落ちるが、このクリーニング装置83によって出射面813及び入射面822からトナーを除去することができるので、トナー量検知をより精度よく行うことができる。
〔3〕トナー補給装置20
トナー補給装置20について、図5を参照して説明する。図5は、トナー補給装置20の要部構成を示す正面図である。
トナー補給装置20は、上述した各トナーコンテナ21内に設けられた撹拌羽根23、各パイプ22内にそれぞれ設けられた補給スクリュー24を備える。撹拌羽根23は、トナーコンテナ21内のトナーを撹拌すると共に、パイプ22にこのトナーを送り込む。補給スクリュー24はパイプ22内のトナーをパイプの開口部から外部へ送り出す。
〔4〕制御系
図6に基づいて、画像形成装置100の制御機構について説明する。図6は、画像形成装置100の要部構成を示すブロック図である。
図6に示すように、画像形成装置100は、上述した部材の他に、画像形成装置100の各部材の動作を制御する制御装置10、コンテナが交換されたことを検知するコンテナ交換センサ70、画像のドット数をカウントするドットカウンタ80、液晶表示パネル等を備えて各種情報をユーザに提示する表示部81、トナーコンテナ21内のトナー量を検知するコンテナ内トナー残量検知部71、現像ローラ44等の現像器41内の部材を駆動して現像動作を実行する現像駆動部44、回転体4bを回転させる回転駆動部45等を備える。
また、トナー供給装置20は、撹拌羽根23及び撹拌スクリュー24等を一定速度で動作するように駆動することで、トナーコンテナ21から現像器41にトナーを移動させる供給駆動部26、パイプ22を図5の矢印方向に移動させることでトナーを供給すべき現像器41の供給口45にパイプを挿入したり、供給口45から外れた退避位置に移動させたりするパイプ移動部25等を備える。
制御装置10は特に、トナー供給装置20の動作を制御するトナー供給制御部11、トナー供給開始から所定時間を計測するタイマ12、表示部81の動作を制御する表示制御部14、現像駆動部44及び回転駆動部45等を制御する現像制御部15、トナーコンテナ21の交換時期を判断するコンテナ交換決定部16、ドットカウンタ80のカウント結果から印字率を積算する印字率積算部17、印字率積算部の積算結果からトナー消費量を算出するトナー消費量算出部18等を備える。
以上の各部の動作については後述する。
〔5〕トナー供給動作
本実施形態の画像形成装置100で実行されるトナー供給には、トナーコンテナ21交換直後から所定期間行われる定量供給モードと、上記所定期間経過後に行われる通常モードとがある。以下に具体的に述べる。なお、以下で特に断らない場合、“トナー供給”という文言は、定量供給モード及び通常モードの両方を含むことがある。
(5-1)トナー消費量取得
印字動作によって消費されるトナーの量を取得し、トナー供給の要否を判断する方法について、図7のフローチャートを参照して説明する。
制御装置10の制御の下、画像データに基づいて、図1に示す各部を用いて印字が行われると、印字率積算部17がドットカウンタ80のカウント値から印字率を積算し、前回トナー供給装置20によるトナー供給を行ってから現在までの積算値を算出する(S1、S2)。この印字率の積算値に基づいて、トナー消費量算出部18が、トナー消費量を算出する(S3)。このトナー消費量の算出結果が所定値に達すると(S4でYes)、トナー供給が実行される。このとき、トナー供給制御部11は、定量供給モードフラグがONとなっていれば定量供給モードによるトナー供給を実行し、定量供給モードフラグがOFFとなっていれば通常モードによるトナー供給を実行する(S5でYes→S6、S5でNo→S7)。
なお、トナー供給は、このようにトナー消費量に基づいて開始されるだけでなく、他にも、画像形成装置100の起動時、又は印字ジョブのないアイドル時等も実行されてもよい。画像形成装置100の起動時にトナー供給を行う場合は、トナー供給制御部11は、画像形成装置100のメインスイッチ(図示せず)がonとなったときにトナー供給を開始するようになっていればよい、また、アイドル時に供給を行う場合は、トナー供給制御11は、ジョブ終了後一定時間が経過すればトナー供給を開始するようになっていればよい。
(5-2)通常モードよる供給(S7)
通常モードによるトナー供給について、図8のフローチャートを参照して説明する。
通常モードによる供給では、制御装置10はまず、ホッパ42がトナーで満杯かどうかを判断する。具体的には、受光部62の出力値を読み込み、この出力値が所定値以上であれば、つまりホッパ42内のトナー量が或る基準値(満杯となる値)を下回っていれば、トナー供給制御部11により通常モードが実行される(S701でYes→S703以下の動作)。一方、受光部62の出力値が所定値以上であれば、ホッパ42はトナーで満杯であるということなので、さらに印字動作を継続する(S701でNo→S702)。
ステップS701でYesとなると、現像制御部15は回転駆動部45を稼動させ、回転体4bを回転させて、トナーを供給する対象となる現像器41を供給位置に移動させる(S703)。次に、トナー供給制御部11は、パイプ移動部25を稼動させて、通常は退避位置にあるパイプ22を、供給位置にある現像器41に挿入する(S705)。次いで、現像制御部15は、現像駆動部44を稼動し、トナー供給の対象である現像器41の撹拌部43を動かすことで、ホッパ42内のトナーの撹拌を開始する。そこでトナー供給制御部11がトナー供給駆動部26を稼動させ、トナーコンテナ21からホッパ42内へのトナーの供給を開始する(S706)。新しくトナーコンテナ21から供給されたトナーは、撹拌部43によって、既にホッパ42内にあったトナーと混合される。
受光部62の出力値が所定値を下回ると、トナー供給制御部11はトナー供給装置20を停止させる(S707でYes→S708)。現像制御部15は、トナーを供給した現像器41の撹拌を停止する(S709)。さらに、トナー供給制御部11による制御の下、パイプ駆動部25はパイプ22を現像器41から抜いて退避位置に戻す(S710)。そして、ドットカウンタ80はリセットされ(S711)、通常モードによるトナー供給が終了する。
一方、ホッパ42がトナーで満杯にならずに、コンテナ内トナー残量検知部71が、トナーコンテナ21が空になったことを検知すると(S712でYes)、制御部10は、トナーコンテナ交換報知を実行するように各部を制御した後、定量供給モードによるトナー供給を行う(S712でYes→S713)。コンテナ内トナー残量検知部71は、後述のタイマ12のカウントする所定時間とは異なる他の所定時間をカウントするようになっているタイマを備え、コンテナ交換決定部16は、トナー供給装置20が上記他の所定時間動作してもホッパ42が満杯にならなければトナーコンテナ21が空であると判断するようになっていてもよい。なお、上記他の所定時間は、後述のタイマ12のカウントする所定時間よりも長く設定されることが好ましい。
(5-3)トナーコンテナ交換報知(S713)
次に、トナーコンテナ交換報知ステップS713の詳細について図9のフローチャートを参照して説明する。
上述のステップS712でトナーコンテナ21が空であることが検知されると、上述のステップS708〜S710と同様に、トナー供給装置20の供給動作の停止、現像器41の停止、パイプ22の退避等が行われる(S801〜S803)。
表示制御部14は、交換を要するコンテナについての情報をコンテナ交換決定部16から受け取り、その情報に基づいて、コンテナ交換を促す表示を実行する(S804)。この表示とは、例えばブラックのトナーコンテナ21Kからの供給を行っていたのであれば、“ブラックのトナーがありません。コンテナを交換して下さい”等、ユーザが交換を要するコンテナを認識することができるものであればよい。
その後、表示制御部14は、コンテナ交換センサ70が、対象となるトナーコンテナ21が交換されたことを検知するまでこの報知を続行する(S805でNo)。対象となるトナーコンテナ21が交換されたことが検知されると、定量モードフラグがONにされ、表示制御部14はコンテナ交換を促す上述の表示を停止し、報知動作は終了する(S805でYes→S806)。
(5-4)定量供給モードによる供給(S6)
上述のステップS6について、図10のフローチャートを参照して具体的に説明する。
定量供給モードにおいては、まず、上述の通常モードのステップS703〜S706と同様のステップが実行される(S601〜S604)。そして、トナー供給装置20による供給が開始されると、通常モードと異なり、タイマ12によるカウントが開始される(S605)。
トナー供給装置20による供給は、タイマ12によるカウント時間が所定時間に達すると(S606でYes)、トナー供給制御部11はトナー供給装置20の駆動を停止し(S607)、タイマ12がリセットされ(S608)、現像制御部15は現像駆動部44を制御してトナー供給の対象となった現像器41の動作を停止させる(S609)。その後、トナー供給制御部11はパイプ22を退避位置に戻し(S610)、ドットカウンタ80がリセットされて(S611)、定量供給モードによる一回の供給が終了する。
また、供給時間が所定時間に達していなくても、受光部62の出力が基準値未満となった場合には、トナー供給制御部11は定量供給モードフラグをOFFにして(S606でNo→S612でYes→S613)、供給時間が所定時間に達したときと同様にトナー供給を停止させる(S607〜S611)。こうすることで、トナーがホッパ42からあふれるのが防止される。また、ステップS613で定量供給モードフラグをOFFにすることで、ホッパ42内のトナーが一旦満杯になれば次回のトナー供給は通常モードで行われることになる。
上述したように、トナー供給駆動部26は撹拌羽根23及び撹拌スクリュー24等のトナー供給を担う部材を一定速度で動作させる。そのため、本欄で述べたように、定量供給モードで、トナー供給制御部11が1回の供給当たりの供給時間を一定とすることによって、定量供給モードによる供給1回当たりの供給量が一定となる。この1回当たりの供給量、つまり一回当たりの供給時間は、トナー供給終了時に受光部の出力が上述の基準値未満となるように設定されている。このように1回当たりの供給量が設定されていることで、コンテナ交換後に、(新しいトナー/古いトナー)の値が急激に増加することを防ぐことができる。ホッパ42内で新しいトナーの割合が急激に増加すると、帯電不足等により、画像不良が起こりやすい。
特に、トナーコンテナ21が空になったときのホッパ42内のトナー量は、トナーコンテナ21内に豊富にトナーがあるときよりも少なくなりがちである。そのため、本実施形態の構成は、コンテナ交換時の(新しいトナー/古いトナー)の値の急激な増加を防止するためには非常に有用である。
なお、本欄で述べた構成のように1回当たりの供給時間を一定にする以外にも、一回の供給当たりの撹拌羽根23及び撹拌スクリュー24の回転数を一定にする等、一回の供給当たりの供給量を一定にすることができる
また、定量供給モードにおける1回当たりの供給量は、各回のトナー供給終了時のホッパ内のトナー量が前回のトナー供給終了時のホッパ内のトナー量よりも多くなるように設定されていることが好ましい。こうすることで、定量供給モードによるトナー供給毎に、徐々にホッパ内のトナー量を増やすことができ、(新しいトナー/古いトナー)の値が、急激に増加することを防ぐという効果をより高めることができる。
1回当たりの供給量は、このような効果を奏することができる程度に設定されていればよく、具体的に限定されるものではない。例えば、トナーコンテナ21が交換された時点から受光部62の出力値が基準値未満となるトナー量に達するまでに要するトナー供給量の平均値を、2〜10、好ましくは4〜8で割った量を、1回当たりのトナー供給量としてもよい。つまり、トナーコンテナ21が交換されてから、ホッパ42が満杯になるまで、2〜10回に分けて、トナーを供給することが好ましく、4〜8回に分けてトナーを供給することが好ましい。
なお、本実施形態の定量供給モードにおいては、トナー供給は、ホッパ42内のトナー量が前回のトナー供給開始時のホッパ42内のトナー量より多い間に開始されることようになっている。つまり、ステップS4のトナー消費量の所定値は、タイマ12が所定時間をカウントする間に供給されるトナー量よりも少なくなっている。
本実施形態では、通常モードと定量供給モードとで、トナー供給終了から次回のトナー供給開始までに消費されるトナー量は同一としたが、この消費トナー量はモードによって適宜変更されてもよい。
また、定量供給モードにより供給を行う期間については、画像不良が起きない充分な機関であればよく、上述したように受光部62の出力値が基準値未満になるまで定量供給モードを継続する形態(S612)には限定されない。例えば、図11のフローチャートに示すように、ステップS612の代わりにステップS907を設け、コンテナ交換後、定量供給モードによる供給回数が所定回数に達するまで(S907でYesになるまで)定量供給モードによる供給を継続してもよい。つまり、コンテナ交換後、定量供給モードによるトナー供給を所定回数行った後は、通常モードに移行するようになっていてもよい。
画像形成装置100の各ブロック、特に制御装置10は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、CPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。すなわち、制御装置10は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えていてもよい。本発明の目的は、コンピュータ(CPU等)が上記記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
上記記録媒体としては、磁気テープ及びカセットテープ等のテープ式メモリ、ハードディスク等の磁気ディスク、CD−ROM、MO、MD、DVD、及びCD−R等の光ディスク、ICカード等のカード式メモリ、並びにEPROM、EEPROM、及びフラッシュROM等の半導体メモリ等を用いることができる。
以下、実施例を示して本発明についてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図10を参照して説明した定量供給モードで、供給条件をパイプ22から現像器41への補給速度が10g/minで、かつ1回の供給の時間を15秒に設定した。こうすることで、コンテナ交換後、定量供給モードでの供給回数は5回になった。図12に示すように、コンテナ交換後に定量供給モードによる供給を行った場合には、一回のトナー供給当たりのトナー供給量が毎回3g程度に抑えられており、画像品質も問題なかった。しかし、比較例として、コンテナ交換後も光センサユニット60が満杯を検知するまでトナー供給を行った場合には、交換直後に6g程度のトナーが供給され、かぶりが発生した。なお、定量供給モードによる1回目の供給で供給量が少なくなっているのは、コンテナ交換時にはノズル22が空になっているために、同時間駆動しても、1回目の供給ではこのノズル22の内積分だけ供給量が少なくなることによると考えられる。
コンテナ交換前、通常モード実行中に、トナー供給回数が多くなるにつれて現像器内のトナー量が減少していくのは、例えば以下のような理由が考えられる。
コンテナ交換から時間が経ってトナーコンテナ21内のトナー量が少なくなると、トナー供給装置20によるトナー供給速度は、コンテナ交換直後の供給速度、すなわちトナーコンテナ21内のトナー量が多い間の供給速度よりも遅くなる傾向にある。つまり、供給回数を重ねるほど、同じ量を供給しようとするにも時間がかかることになる。供給に時間がかかるということは、新たに供給されたトナーについて撹拌される時間はそれだけ長くなる。すると、現像器41内のトナーの全体の帯電量が増加する。帯電量が増加すると、第一及び第二ライトガイド(81、82)の出射面813及び入射面822にトナーが付着しやすくなり、第一及び第二ライトガイド清掃部材(83a、83b)によって除去しにくくなる。その結果、トナー量が減少しても、受光部62での受光量は増加しにくくなる。つまり、コンテナ交換後、トナー供給回数が増加するに従って、光センサユニット60の検出結果(見た目のトナー量)は、実際のトナー量よりも多くなる傾向にある。言い換えると、コンテナ交換から時間が経つにつれて、光センサユニット60の検出結果と実際のトナー量との間の誤差は大きくなる。よって、図12、図13に示すように、コンテナ交換後、トナー供給回数が多くなるにつれて、現像器41内の実際のトナー量は減少していくものと考えられる。
このような状況下で、コンテナ交換直後に通常モードで供給した場合、他の時点でのトナー供給よりも1回当たりの供給量が多くなる(図13)。そこを定量供給モードで供給することで、上述したように新しいトナーの急激な増加を防ぐことができる(図12)。
本発明の実施の一形態である画像形成装置100の画像形成部の正面図。 現像装置4の回転軸4aに垂直な平面における現像器41の要部構成を示す断面図。 現像器41の内部構造を示す斜視図。 現像装置4の回転軸4aに平行な平面における現像器41の要部構成を示す断面図。 トナー補給装置20の要部構成を示す正面図。 画像形成装置100の要部構成を示すブロック図。 印字動作によって消費されるトナーの量を取得し、トナー供給の要否を判断する処理動作を示すフローチャート。 通常モードによるトナー供給動作(S5)の詳細を示すフローチャート。 トナーコンテナ交換報知動作(S713)の詳細を示すフローチャート。 定量供給モードによる供給動作(S6)の詳細を示すフローチャート。 定量供給モードによる供給動作(S6)の他の例を示すフローチャート。 本発明の実施例における現像器内のトナー量を表すグラフ。 比較例における現像器内のトナー量を表すグラフ。
符号の説明
100 画像形成装置
20 トナー供給装置
4 現像装置
41 現像器
42 ホッパ
43 撹拌部
44 現像ローラ
10 制御装置
11 トナー供給制御部
12 タイマ
60 光センサユニット
61 光源
62 受光部
80 ドットカウンタ

Claims (5)

  1. 一成分トナーを収容するトナーコンテナを着脱可能である画像形成装置であって、
    一成分トナーを用いて画像を現像する現像器と、
    上記現像器内のトナー量を検知するトナー量検知部と、
    上記現像器に上記トナーコンテナからトナーを供給するトナー供給部と、
    上記トナー供給部の動作を制御するトナー供給制御部と、を備え、
    上記トナー供給制御部は、上記トナーコンテナが交換されてから上記トナー量が基準値に達したことを初めて示すまでの期間において印字動作によるトナー消費量が所定値に達する度に所定時間だけトナーを供給する定量供給モードを実行し、上記期間後には、上記トナー量が1回で上記基準値に達するようにトナーを供給する通常モードを実行するよう上記トナー供給部を制御するようになっている画像形成装置。
  2. 上記トナー供給制御部は、定量供給モードによる第2回目以降の各回のトナー供給を、上記現像器内のトナー量が、前回のトナー供給終了時の現像器内のトナー量よりも多いときに終了する請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 上記トナー供給制御部は、定量供給モードによる第2回目以降の各回のトナー供給を、上記現像器内のトナー量が前回のトナー供給開始時の現像器内のトナー量よりも多いときに開始する請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 上記トナー量検出部は、上記現像器内に光を照射する発光部と、上記発光部からの光を検出する受光部とを備え、上記受光部での受光量に基づいてトナー量を検出する請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. コンピュータを、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置のトナー供給制御部として機能させるためのプログラム。
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