JP5285976B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

複写機等の画像形成装置は、静電潜像が形成された感光体にトナーを供給することによって上記静電潜像の現像を行う現像装置と、当該現像器に補給するためのトナーを収容するコンテナを備えている。

このような画像形成装置においては、現像装置から感光体にトナーが供給されることによって現像装置が備える現像器（容器）内部のトナーが消費されるため、所定のタイミングにてコンテナから現像器にトナーを補給している。

ところで、現像器内部におけるトナーの濃度は一定であることが好ましく、例えば、特許文献１には、現像器内部に設置されたトナーの濃度を検出する濃度検出センサを備え、濃度センサの出力値が、トナーの満杯を示す目標値となるまでトナーを補給する画像形成装置が開示されている。
特開２００７−３０４５２４号公報

しかしながら、コンテナから現像器に補給されるトナー量は、画像形成装置が設置される環境や、コンテナでのトナーの残量によって変化する。このため、濃度センサの出力値が、上記目標値となるまでの時間が変化してしまう。
例えば、コンテナから現像器への単位時間あたりのトナーの補給が少なく、トナーの補給に時間がかかる場合には、トナー補給に伴う画像形成装置の待機時間が長くなり、ユーザに不便をかけることとなる。
また、コンテナから現像器への単位時間あたりのトナー補給が多く、トナーの補給が短時間で終わる場合には、現像器内におけるトナーの攪拌時間が短くなり、トナーの帯電不良が生じる虞がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、感光体へのトナー供給を行う容器へのトナーの補給に要する時間を安定させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、容器内部から静電潜像が形成された感光体にトナーを供給する現像装置を備える画像形成装置であって、上記容器内部のトナー濃度を検出する濃度センサと、上記トナーを上記容器に補給可能であると共に、上記トナーを上記容器に補給する際の上記濃度センサの出力値の変化速度を算出し、該変化速度が予め記憶する基準速度と一致するように上記トナーの補給速度を調節するトナー補給手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明においては、上記トナー補給手段は、上記トナーを上記容器に補給する動力を出力するモータを備え、該モータの回転数を制御することによって上記トナーの補給速度を調節するという構成を採用する。

また、本発明においては、上記トナー補給手段は、上記トナーを上記容器に補給する動力を出力するモータを備え、該モータの単位時間あたりの駆動時間と停止時間との比を制御することによって上記トナーの補給速度を調節するという構成を採用する。

また、本発明においては、上記トナー補給手段は、上記濃度センサの出力値と上記トナー補給速度との関係を示すテーブルを上記濃度センサの出力値の変化速度に応じて複数記憶し、濃度センサの出力値の変化速度に応じて上記テーブルを選択し、選択した上記テーブルに基づいて上記トナーの補給速度を決定するという構成を採用する。

本発明によれば、トナーを上記容器に補給する際の濃度センサの出力値の変化速度が算出され、該変化速度が予め記憶する基準速度と一致するようにトナーの補給速度が調節される。
このため、容器へのトナーの補給速度は、常に基準速度となり、トナーの補給時間が一定となる。
したがって、本発明によれば、感光体へのトナー供給を行う容器へのトナーの補給に要する時間を安定させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、各部材を認識可能な大きさとするために各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、本発明の画像形成装置の一例として、複写機を挙げて説明する。

図１は、本実施形態の複写機Ｓ１（画像形成装置）の機能構成を示すブロック図である。また、図２は、複写機Ｓ１の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、複写機Ｓ１は、表示操作部１、画像読取部２、画像記憶部３、画像処理部４、印刷部５及び制御部６を備えている。
なお、本実施形態において、複写機Ｓ１は、トナーと別に、磁性を有する粉末をキャリアとして用いる、いわゆる二成分方式の複写機であるものとする。

表示操作部１は、ユーザと複写機Ｓ１とを関係付けるマンマシンインタフェースとして装置の前面に設置される（図２においては不図示）ものであり、タッチパネル１ａ及び操作キー１ｂを備えている。
タッチパネル１ａは、表示面に抵抗膜方式等の透明な面状押圧センサを設けた表示パネルであり、ユーザに提供する情報の表示を行うと共に、ユーザの操作に基づく操作信号を出力する。
操作キー１ｂは、例えば電源ボタンやコピー開始ボタン等の、タッチパネル１ａに表示される操作ボタン以外の操作キー（ハードウェアキー）であり、ユーザの操作に基づく操作信号を出力する。

画像読取部２は、制御部６から入力される制御指令に基づいて、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）によって自動給紙される原稿あるいはプラテンガラス上に載置された原稿の画像をラインセンサで読み取って原稿画像データに変換するものであり、この原稿画像データを出力するものである。
この画像読取部２は、図２に示すように、複写機Ｓ１の上部を構成するものである。そして、上記表示操作部１は、例えば、画像読取部２の近傍に配置される。

図１に戻り、画像記憶部３は、半導体メモリあるいはハードディスク装置等であり、制御部６から入力される制御指令に基づいて、画像読取部２から入力される上記原稿画像データを記憶すると共に当該原稿画像データを読み出して出力する。

画像処理部４は、制御部６から入力される制御指令に基づいて、画像記憶部３から入力される原稿画像データを印刷形式の画像データに変換して出力するものであり、必要に応じて原稿画像データに各種画像処理を施して印刷形式の画像データに変換する。
また、画像処理部４は、演算処理を行う演算処理装置やプログラムや各種パラメータを記憶する記憶部を備えており、制御部６の制御の下、必要に応じて印刷部５の制御も行う。

印刷部５は、制御部６から入力される制御指令に基づいて用紙カセット７あるいは給紙トレー８（図２参照）から給紙される記録用紙（印刷媒体）に印刷（画像形成）を行うものであり、図２に示すように、複写機Ｓ１の略中央部を構成している。
この印刷部５は、図２に示すように、感光体ドラム（感光体）１０、帯電器２０、レーザスキャニングユニット３０、現像装置４０、クリーニングユニット５０、及び定着器７０を備えている。

感光体ドラム１０は、円柱に形状設定されると共に図２の紙面奥行き方向に延在して配置されており、その周面に静電潜像及び該静電潜像に基づくトナー像が形成されるものである。
帯電器２０は、感光体ドラム１０に対して対向配置されており、感光体ドラム１０の周面を帯電状態とするものである。
レーザスキャニングユニット３０は、感光体ドラム１０の上方に配置されており、印刷形式の画像データに基づいて射出されるレーザ光を感光体ドラム１０の周面において走査するものである。
そして、帯電器２０によって感光体ドラム１０の周面が帯電され、レーザスキャニングユニット３０によって帯電された感光体ドラム１０の周面にレーザ光が走査されることで、感光体ドラム１０の周面に、印刷形式の画像データに基づく静電潜像が形成される。

現像装置４０は、感光体ドラム１０の周面に対してトナーを供給することによって感光体ドラム１０の周面上に静電潜像に基づく画像を現像するものであり、感光体ドラム１０に対向配置される。
この現像装置４０は、現像器４１（容器）と、コンテナ４２と、供給装置４３とを備えている。なお、図３は、現像器４１と供給装置４３とを含む現像装置４０の平面断面図である。

現像器４１は、内部に平行に配置される２本のスパイラルローラ４１ａ，４１ｂを備えている。スパイラルローラ４１ａは、回転軸を中心に巻回されるブレードを備えており、回転駆動されることによって、回転軸方向に現像器４１内部のキャリア及びトナーを搬送するものである。そして、図３に示すように、スパイラルローラ４１ａとスパイラルローラ４１ｂとが反対方向にキャリア及びトナーを搬送するように構成されており、これによって、現像器４１内部にキャリア及びトナーの循環流が形成される。そして、キャリア及びトナーは、上記循環流に乗ることにより、攪拌されて混合される。
また、現像器４１の内部には、円周の半分が感光体ドラム１０側に露出される現像ローラ４１ｃが配置されており、当該現像ローラ４１ｃを介してトナーのみが感光体ドラム１０に供給される。なお、現像ローラ４１ｃに付着したキャリア及び感光体ドラム１０に付着しなかったトナーは、現像ローラ４１ｃの回転に伴って現像器４１の内部に回収される。

コンテナ４２は、現像器４１に補給するトナーを収容するものであり、供給装置４３を介して現像器４１と接続されている。
供給装置４３は、現像器４１の側方と接続されており、接続箇所Ａを介してコンテナ４２内部に収容されたトナーを現像器４１の内部に供給するものである。この供給装置４３は、トナーを現像器４１に補給する動力を出力するモータ４３ａを備えている。
また、本実施形態の複写機Ｓ１においては、現像器４１の内部にキャリア及びトナーの搬送経路（循環流）の途中箇所におけるトナーの濃度を測定するための濃度センサ４４が設置されている。この濃度センサ４４は、画像処理部４と電気的に接続されており、当該トナー濃度を示す信号を画像処理部４に入力する。

そして、本実施形態の複写機Ｓ１においては、現像器４１へのトナー補給を図１に示す画像処理部４の制御の下、供給装置４３及び濃度センサ４４を用いて行う。このため、画像処理部４には、トナー補給を行うための各種プログラムや各種データが記憶されており、当該プログラム、データ及び濃度センサ４４から入力されるパラメータ等に基づいて現像器４１へのトナー補給が行われる。
つまり、本実施形態の複写機Ｓ１においては、本発明のトナー補給手段が、画像処理部４及び供給装置４３にて構成されている。
ただし、必ずしもトナー補給の制御を画像処理部４にて行う必要はなく、例えば制御部６にて行っても良い。

図２に戻り、クリーニングユニット５０は、感光体ドラム１０から記録用紙にトナー像が転写された後に、感光体ドラム１０に残存するトナーを除去するものであり、感光体ドラム１０に対向配置される。
定着器７０は、熱及び圧力を加えることによって、トナーを記録用紙に対して定着させるものであり、記録用紙の搬送経路であって、現像装置４０の後流側に配置されている。

そして、このように構成された印刷部５においては、帯電器２０によって感光体ドラム１０の表面が帯電され、この帯電された感光体ドラム１０に対してレーザスキャニングユニット３０にてレーザ光を照射することによって感光体ドラム１０に静電潜像を形成する。その後、当該静電潜像を現像装置４０によって現像し、現像されたトナー像を記録用紙に転写した後、定着器７０にてトナーを記録用紙に定着させることによって印刷が行われる。

図１に戻り、制御部６は、本実施形態の複写機Ｓ１の全体の制御を行うものである。表示操作部１、画像読取部２、画像記憶部３、画像処理部４及び印刷部５と電気的に接続されている。

以上のような構成を有する複写機Ｓ１においては、制御部６の制御の下、ユーザの表示操作部１の操作に基づいて、画像読取部２にセットされた原稿の画像データが読み込まれ、読み込まれた画像データが画像記憶部３に記憶される。画像記憶部３に記憶された画像データは、画像処理部４において印刷形式の画像データに変換され印刷部５に入力する。そして、印刷部５では、画像処理部４から入力された印刷形式の画像データに基づいて印刷用紙への画像形成が行われる。その後、画像が形成された印刷用紙が印刷物として複写機Ｓ１の外部に排出される。

このような本実施形態の複写機Ｓ１にて、現像器４１にトナーを補給する場合には、図４のフローチャートに示すように、まず、画像処理部４が濃度センサ４４の出力値を取得する（ステップＳ１）。

続いて、画像処理部４は、濃度センサ４４の出力値が予め記憶する目標値となるまで、供給装置４３のモータ４３ａを駆動することによって、現像器４１にトナーを補給する（ステップＳ２）。なお、ここで言う、予め記憶する目標値とは、現像器４１のトナーが基準量に補給されていることを示す濃度センサ４４の出力値である。

続いて、画像処理部４は、ステップＳ２におけるトナー補給における濃度センサ４４の出力値の変化速度を取得する（ステップＳ３）。

続いて、画像処理部４は、ステップＳ３にて算出した濃度センサ４４の出力値の変化速度が、予め記憶する基準速度と一致するかを判定する（ステップＳ４）。なお、ここで言う予め記憶する基準速度とは、現像器４１に供給されるトナーが十分に帯電されると共にユーザの待機時間が短いトナーの補給速度を示すものである。また、予め記憶される基準速度は、ある程度の範囲を持って設定されていることが好ましい。

そして、画像処理部４は、ステップＳ４において、濃度センサ４４の出力値の変化速度が、予め記憶する基準速度と一致すると判定した場合には、再びステップＳ１に戻る。
一方、画像処理部４は、ステップＳ４において、濃度センサ４４の出力値の変化速度が、予め記憶する基準速度と一致すると判定した場合には、濃度センサ４４の出力値の変化速度が基準速度よりも速いかを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において濃度センサ４４の出力値の変化速度が基準速度よりも速いと判定された場合には、画像処理部４は、トナーの補給速度を遅らせて濃度センサ４４の出力値の変化速度が基準速度と一致するように調節する（ステップＳ６）。
一方、ステップＳ５において濃度センサ４４の出力値の変化速度が基準速度よりも速いと判定されなかった場合（すなわち、濃度センサ４４の出力値の変化速度が基準速度よりも遅い場合）には、画像処理部４は、トナーの補給速度を速めて濃度センサ４４の出力値の変化速度が基準速度と一致するように調節する（ステップＳ７）。

なお、ステップＳ６及びステップＳ７にて、トナーの補給速度を調節する場合には、画像処理部４は、例えば、供給装置４３のモータ４３ａの回転数を制御することによって、トナーの補給速度を調節する。また、画像処理部４は、例えば、供給装置４３のモータ４３ａの単位時間あたりの駆動時間と停止時間との比を制御することによってトナーの補給速度を調節するようにしても良い。

また、画像処理部４は、濃度センサ４４の出力値とトナー補給速度との関係を示すテーブルを濃度センサ４４の出力値の変化速度に応じて複数記憶しており、濃度センサ４４の出力値の変化速度に応じて上記テーブルを選択し、選択したテーブルに基づいてトナーの補給速度を決定する。

そして、画像処理部４は、ステップＳ６あるいはステップＳ７が終了すると、再びステップＳ１に戻る。

以上のような本実施形態の複写機Ｓ１によれば、トナーを現像器４１に補給する際の濃度センサ４４の出力値の変化速度が算出され、該変化速度が予め記憶する基準速度と一致するようにトナーの補給速度が調節される。
このため、現像器４１へのトナーの補給速度は、常に基準速度となり、トナーの補給時間が一定となる。

よって、現像器４１への単位時間あたりのトナーの補給が少なく、トナーの補給に時間がかかることによって、トナー補給に伴う複写機Ｓ１の待機時間が長くなり、ユーザに不便をかけることを防止することができる。
また、現像器４１への単位時間あたりのトナー補給が多く、トナーの補給が短時間で終わることによって、現像器４１内におけるトナーの攪拌時間が短くなり、トナーの帯電不良が生じることを防止することができる。

このように、本実施形態の複写機Ｓ１によれば、感光体ドラム１０へのトナー供給を行う現像器４１へのトナーの補給に要する時間を安定させることが可能となる。

また、本実施形態の複写機Ｓ１においては、トナーの補給速度を調節する場合に、供給装置４３のモータ４３ａの回転数を制御することによってトナーの補給速度を調節する場合と、供給装置４３のモータ４３ａの単位時間あたりの駆動時間と停止時間との比を制御することによってトナーの補給速度を調節する場合のいずれかを選択することができる。これは、このようなトナーの補給速度の調節方法は、例えばモータの種類によって選択すれば良い。

また、本実施形態の複写機Ｓ１においては、画像処理部４が、濃度センサ４４の出力値とトナー補給速度との関係を示すテーブルを濃度センサ４４の出力値の変化速度に応じて複数記憶しており、濃度センサ４４の出力値の変化速度に応じて上記テーブルを選択し、選択したテーブルに基づいてトナーの補給速度を決定するという構成を採用した。
このため、画像処理部４が算出した変化速度から容易にトナーの補給速度を決定することが可能となり、画像処理部４の負担を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の画像形成装置の一例として複写機を挙げて説明した。
しかしながら、画像形成装置がファクシミリや複合機等であっても良い。
また、色ごとの感光体ドラム１０を備える、いわゆるタンデム方式の複写機に本発明を適用することもできる。

また、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムに現像されたトナー像を一旦中間転写体に転写し、当該中間転写体から記録用紙にトナー像を転写する複写機に適用することもできる。

また、上記実施形態においては、濃度センサ４４の出力値の変化速度と予め記憶する基準速度とを一致させる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、濃度センサ４４の出力値の変化速度から現像器４１のトナーが満杯となるまでの時間を算出し、予め記憶する基準速度に基づく時間とを一致させるようにしても良い。
このように、速度同士を比較する構成ではなく、速度から算出される時間を比較する構成を採用することもできる。

また、上記実施形態においては、現像器４１にトナーを供給するためのモータ４３ａが供給装置４３に設置されている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、モータ４３ａがコンテナ４２に設定されている構成を採用することもできる。
このような構成を採用する場合には、コンテナ４２を供給装置４３として機能させ、供給装置４３を省略することもできる。

また、上記実施形態においては、濃度センサ４４の出力値の変化速度に応じた複数のテーブルを選択することによって、トナーの補給速度を決定する方法について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理部４が予め、濃度センサ４４の出力値の変化速度をパラメータとすると共にトナーの補給速度を算出するための演算式を記憶し、当該演算式を用いてトナーの補給速度を決定しても良い。

本発明の一実施形態の複写機の機能構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態の複写機の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態の複写機が備える現像器近傍を拡大した模式図である。 本発明の一実施形態の複写機が備える現像器にトナーを補給する場合の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

Ｓ１……複写機（画像形成装置）、４……画像処理部、１０……感光体ドラム（感光体）、４０……現像装置、４１……現像器（容器）、４２……コンテナ、４３……供給装置、４３ａ……モータ、４４……濃度センサ

Claims (3)

1. 容器内部から静電潜像が形成された感光体にトナーを供給する現像装置を備える画像形成装置であって、
   前記容器内部のトナー濃度を検出する濃度センサと、
   前記トナーを前記容器に補給可能であると共に、前記トナーを前記容器に補給する際の前記濃度センサの出力値の変化速度を算出し、該変化速度が予め記憶する基準速度と一致するように前記トナーの補給速度を調節するトナー補給手段と
   を備え、
   前記トナー補給手段は、前記濃度センサの出力値と前記トナー補給速度との関係を示すテーブルを前記濃度センサの出力値の変化速度に応じて複数記憶し、濃度センサの出力値の変化速度に応じて複数の前記テーブルから１つを選択し、選択した前記テーブルに基づいて前記トナーの補給速度を決定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー補給手段は、前記トナーを前記容器に補給する動力を出力するモータを備え、該モータの回転数を制御することによって前記トナーの補給速度を調節することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー補給手段は、前記トナーを前記容器に補給する動力を出力するモータを備え、該モータの単位時間あたりの駆動時間と停止時間との比を制御することによって前記トナーの補給速度を調節することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

Images