JP5366477B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて像担持体上に形成した静電像を現像剤によって現像することで画像を形成する、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine that forms an image by developing an electrostatic image formed on an image carrier using an electrophotographic system or an electrostatic recording system with a developer. It is about.
従来、例えば、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体(感光体)上に形成した静電像を、現像装置を用いて現像剤のトナーによりトナー像として可視化する。その後、感光体上に形成したトナー像を、被転写体としての、例えば、記録用紙などの転写材上に転写する。そして、転写材上に転写したトナー像を、熱及び圧力などによって転写材に定着させることで出力画像を得る。 Conventionally, for example, in an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic image formed on an electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier is visualized as a toner image with a developer toner using a developing device. . Thereafter, the toner image formed on the photosensitive member is transferred onto a transfer material such as a recording sheet as a transfer target. Then, an output image is obtained by fixing the toner image transferred onto the transfer material to the transfer material by heat and pressure.
斯かる画像形成装置において、現像装置が備える現像容器内のトナーが画像形成によって消費されるのに伴って、現像剤補給装置としてのトナー補給装置から現像容器にトナーを補給するものが知られている。そして、例えばトナー補給装置が備える現像剤補給容器としてのトナー補給容器が画像形成装置の本体(装置本体)に対して着脱可能である場合には、トナー補給容器内のトナーが無くなった時に、そのトナー補給容器は新たなトナー補給容器に交換される。 In such an image forming apparatus, there is known an apparatus that replenishes toner from a toner replenishing device as a developer replenishing device to the developing container as the toner in the developing container provided in the developing device is consumed by image formation. Yes. For example, when a toner supply container as a developer supply container provided in the toner supply apparatus is detachable from the main body (apparatus main body) of the image forming apparatus, when the toner in the toner supply container runs out, The toner supply container is replaced with a new toner supply container.
トナー補給装置から現像容器へ補給されるトナーの量は、一般的に、トナー補給装置の作動量(作動時間など)によって制御される。即ち、例えば、現像容器内のトナーが減少したことをトナー量検知手段が検知すると、トナー補給装置に対してトナー補給要求が出される。そして、トナー補給装置に設けられているトナー補給ローラなどのトナー補給部材を所定量(所定時間或いは所定回転数)だけ駆動することによって、所定量のトナーがトナー補給装置から現像容器に補給される。 The amount of toner replenished from the toner replenishing device to the developing container is generally controlled by the operation amount (operation time, etc.) of the toner replenishing device. That is, for example, when the toner amount detection means detects that the toner in the developing container has decreased, a toner supply request is issued to the toner supply device. Then, a predetermined amount of toner is replenished from the toner replenishing device to the developing container by driving a toner replenishing member such as a toner replenishing roller provided in the toner replenishing device by a predetermined amount (predetermined time or predetermined rotation speed). .
特許文献1には、トナー残量検知手段により現像室内のトナーの残量を検知し、その検知出力に応じて定量のトナーをトナーホッパから現像室内に供給する現像装置が記載されている。
特許文献2には、レベル検知手段により、現像装置内部のトナーのレベルを検知し、検知したレベルに応じてトナー供給ホッパからトナーを現像装置へ供給し、現像装置内部のトナーのレベルを一定に制御する画像形成装置が記載されている。
In
一般的に、トナー補給装置の作動量(作動時間など)とトナー補給装置から排出されるトナーの量とは比例関係にあるため、トナー補給装置の作動量を積算することで、トナー補給装置からのトナー排出量の積算値を求めることができる。 Generally, since the operation amount (operation time, etc.) of the toner replenishing device and the amount of toner discharged from the toner replenishing device are in a proportional relationship, the operation amount of the toner replenishing device is integrated to obtain the The integrated value of the toner discharge amount can be obtained.
このことを利用して、トナー補給装置の作動量の積算値から求められたトナー排出量の積算値に基づいて、トナー補給容器内のトナーの残量を検知する画像形成装置もある。 There is also an image forming apparatus that detects the remaining amount of toner in the toner supply container based on the integrated value of the toner discharge amount obtained from the integrated value of the operation amount of the toner supply device.
ところで、画像形成装置は、一般的に、上述の如くトナー補給装置の作動量とトナー補給装置から排出されるトナーの量とが比例関係にあることを前提として設計される。例えば、トナー補給装置を構成するトナー補給ローラの1回転当たり、0.5gのトナーが排出されることなどを前提として設計される。 Incidentally, the image forming apparatus is generally designed on the assumption that the operation amount of the toner replenishing device and the amount of toner discharged from the toner replenishing device are in a proportional relationship as described above. For example, it is designed on the assumption that 0.5 g of toner is discharged per rotation of the toner supply roller constituting the toner supply device.
しかしながら、実際は、トナー補給装置の作動量、例えばトナー補給ローラの回転数(或いは回転時間)とトナー補給装置から排出されるトナーの量とが厳密に一対一の比例関係にならないケースが多い。即ち、画像形成装置が使用される時の温湿度環境、トナー自身の各種物性差、トナー補給容器内のトナーの残量、1回の補給動作における補給ローラの回転数などによって、トナー補給装置の補給ローラなどによって搬送されるトナーの密度が微妙に変化する。これによって、トナー補給装置の作動量とトナー補給装置から排出されるトナーの量との関係が変動する。 However, in practice, there are many cases where the operation amount of the toner replenishing device, for example, the rotation speed (or rotation time) of the toner replenishing roller and the amount of toner discharged from the toner replenishing device do not have a strictly one-to-one proportional relationship. That is, the temperature and humidity environment when the image forming apparatus is used, various physical property differences of the toner itself, the remaining amount of toner in the toner supply container, the number of rotations of the supply roller in one supply operation, and the like. The density of toner conveyed by a replenishing roller or the like slightly changes. As a result, the relationship between the operation amount of the toner supply device and the amount of toner discharged from the toner supply device varies.
図12は、トナー補給容器内のトナーの残量(%)と、トナー補給ローラの1回転当たりにトナー補給装置から排出されるトナーの量との関係の一例を示す。図12に示す装置A、装置B、装置Cは同じ仕様の装置であり、トナー補給ローラの1回転当たりに排出されるトナーの量は500mgと想定して設計されている。しかし、実際にトナー補給ローラの回転によりトナー補給装置から排出されるトナーの量は、装置A、装置B、装置Cでそれぞれ異なっている。 FIG. 12 shows an example of the relationship between the remaining amount (%) of toner in the toner supply container and the amount of toner discharged from the toner supply device per rotation of the toner supply roller. The devices A, B, and C shown in FIG. 12 are devices having the same specifications, and are designed on the assumption that the amount of toner discharged per rotation of the toner supply roller is 500 mg. However, the amount of toner actually discharged from the toner replenishing device by the rotation of the toner replenishing roller is different for each of the devices A, B, and C.
又、図13は、画像出力枚数の増加に伴う現像容器内のトナーの量の推移の一例を示す。ここで、画像形成装置の設計から想定されるトナー補給装置の単位補給動作当たりのトナー補給量を「想定補給量」という。又、トナー補給装置の単位補給動作当たりの実際のトナー補給量を「実際補給量」という。 FIG. 13 shows an example of the change in the amount of toner in the developing container as the number of image output sheets increases. Here, the toner replenishment amount per unit replenishment operation of the toner replenishment device assumed from the design of the image forming apparatus is referred to as “assumed replenishment amount”. The actual toner supply amount per unit supply operation of the toner supply device is referred to as “actual supply amount”.
図13に示すように、「想定補給量=実際補給量」の場合は、本来の補給要求と等しい量のトナーが補給されるため、現像容器内のトナー量は変化しない。しかし、「想定補給量<実際補給量」の場合は、トナー補給量が要求より多過ぎて、現像容器内のトナー量は次第に増えていく。逆に、「想定補給量>実際補給量」の場合は、現像容器内のトナー量は減っていく。 As shown in FIG. 13, in the case of “assumed replenishment amount = actual replenishment amount”, the toner amount in the developing container does not change because the same amount of toner as the original replenishment request is replenished. However, in the case of “assumed replenishment amount <actual replenishment amount”, the toner replenishment amount is more than required, and the toner amount in the developing container gradually increases. Conversely, if “assumed replenishment amount> actual replenishment amount”, the toner amount in the developing container decreases.
このように、想定補給量と実際補給量とがずれている場合、本来の補給要求に対してトナー補給量が多過ぎたり少な過ぎたりするため、現像容器内のトナー量が変化してしまう。 As described above, when the assumed replenishment amount and the actual replenishment amount are deviated, the toner replenishment amount is too much or too little with respect to the original replenishment request, so that the toner amount in the developing container changes.
又、想定補給量と実際補給量とがずれている場合、トナー補給ローラの回転数の積算値などから予想されるトナー排出量の積算値に基づいてトナー補給容器内のトナーの残量を予測する画像形成装置においては、正確なトナー残量の予測を行うことが困難になる。 Further, when the assumed replenishment amount deviates from the actual replenishment amount, the remaining amount of toner in the toner replenishing container is predicted based on the integrated value of the toner discharge amount that is expected from the integrated value of the rotation speed of the toner replenishing roller. In such an image forming apparatus, it is difficult to accurately predict the remaining amount of toner.
これらの問題は、「想定補給量=実際補給量」となるようにトナー補給装置を設計すれば防げるはずである。しかし、現実的には、部品精度、使用環境、トナー物性差などの要因が重なり合い、トナー補給装置の実際のトナー排出量を全ての装置で同じにするのは非常に困難である。 These problems should be prevented by designing the toner replenishing device so that “assumed replenishment amount = actual replenishment amount”. However, in reality, factors such as component accuracy, use environment, and toner physical properties overlap, and it is very difficult to make the actual toner discharge amount of the toner replenishing device the same in all the devices.
このような問題に対して、特許文献3は、1回の補給動作における補給スクリューの回転数に応じて、排出トナー量予測値を補正することを開示する。又、特許文献4は、トナー補給カートリッジ内のトナーの残量や使用環境によって排出トナー量予測値を補正することを開示する。
しかしながら、上記特許文献3、4に記載の方法は、あくまでも過去のデータに基づいて作成された補正テーブル等による予測補正であって、必ずしも実際の状況に対して正確な補正が行われるものではない。
However, the methods described in
従って、本発明の目的は、現像装置に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置へのより正確なトナー補給を行うことのできる画像形成装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of correcting the amount of toner replenished to the developing device based on an actual situation and performing more accurate toner replenishment to the developing device. .
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、前記静電像の画像情報に基づいて現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置と、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、前記現像剤補給装置による前記現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置と、を有する画像形成装置において、前記制御装置は、前記現像剤消費量を積算した現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに前記現像剤補給装置を所定量の現像剤を補給する補給動作を行うよう制御し、前記現像剤量検知装置により検知した前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて前記補給閾値を補正するようになっていると共に、前記補給動作が所定回数行われるまで、前記補給閾値の補正を行わないことを特徴とする画像形成装置である。 The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention relates to a developing device that develops an electrostatic image with a developer, a developer amount detecting device that detects the amount of developer in the developing device, and development based on image information of the electrostatic image. A developer consumption amount calculating device for calculating a developer consumption amount, a developer supplying device for supplying developer to the developing device, and a control device for controlling a developer supplying operation to the developing device by the developer supplying device; In the image forming apparatus, the control device replenishes the developer replenishing device with a predetermined amount of developer each time the developer consumption integrated value obtained by integrating the developer consumption exceeds a replenishment threshold. Until the replenishment operation is performed a predetermined number of times, and the replenishment threshold is corrected based on information relating to the developer amount in the developing device detected by the developer amount detection device. The replenishment An image forming apparatus, characterized in that no correction value.
本発明によれば、現像装置に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置へのより正確なトナー補給を行うことができる。 According to the present invention, the amount of toner replenished to the developing device can be corrected based on the actual situation, and more accurate toner replenishment to the developing device can be performed.
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、以下の説明における構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. Note that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components in the following description are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
実施例1
[画像形成装置の全体構成及び動作]
図1を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を利用したレーザービームプリンタである。
Example 1
[Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus]
With reference to FIG. 1, the overall configuration and operation of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration of an
画像形成装置100は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム1を有する。感光ドラム1の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ2、露光手段としての露光装置3、現像手段としての現像装置4、転写手段としての転写ローラ6、クリーニング手段としてのクリーニング装置7などが配置されている。
The
感光ドラム1は、画像形成装置の本体(装置本体)11内のほぼ中心部において、図中矢印R1方向(時計回り)に回転可能に支持されている。画像形成動作が開始されると、感光ドラム1の表面は、帯電ローラ2によって所定の極性の所定の電位に一様に帯電される。その後、感光ドラム1の表面は、露光装置3によって、画像情報に対応したレーザー光により走査露光される。これにより、感光ドラム1上に静電像(潜像)が形成される。本実施例では、感光ドラム1の帯電極性は負極性である。又、本実施例では、露光装置3は、レーザー照射手段であるレーザースキャナー装置として構成される。
The
感光ドラム1上に形成された静電像は、その後、感光ドラム1の回転に伴って、現像装置4によりトナーが供給されることで可視化される。これにより、感光ドラム1上にトナー像が形成される。
The electrostatic image formed on the
尚、本実施例では、現像方式は反転現像方式である。即ち、感光ドラム1上に形成された静電像のうち、露光装置3からのレーザー光による露光によって負極性の帯電電荷が減衰した部分(露光部,画像部)に、感光ドラム1の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着する。又、詳しくは後述するが、本実施例では、現像装置4は、現像剤として磁性1成分現像剤、即ち、トナーを用いる。又、現像剤補給装置としてのトナー補給装置(以下「トナーホッパー」という)5から現像装置4へトナーの補給が行われる。
In this embodiment, the developing method is a reversal developing method. That is, in the electrostatic image formed on the
感光ドラム1上に形成されたトナー像は、感光ドラム1と転写ローラ6とが当接する転写領域Nにおいて、転写ローラ6の作用によって転写材P上に転写される。この時、転写ローラ6には、トナーの正規の帯電極性(本実施例では負極性)とは逆極性の転写バイアス電圧が印加され、転写領域Nに転写電界が形成される。尚、転写材Pは、感光ドラム1上のトナー像が転写領域Nに到達するタイミングと同期して、転写材収容部としてのカセット(図示せず)から、転写材供給ローラ9などによって転写領域Nへと搬送される。
The toner image formed on the
トナー像が転写された転写材Pは、その後、定着手段としての定着装置8へと搬送される。転写材Pに担持された未定着トナー像は、定着装置8において、加熱手段としての加熱ローラ8aによる加熱、及び加圧手段としての加圧ローラ8bによる加圧を受けて、転写材P上に定着される。トナー像が定着された転写材Pは、記録画像として装置本体11の外部に排出される。
Thereafter, the transfer material P onto which the toner image has been transferred is conveyed to a
又、転写工程を終了した感光ドラム1上に残留したトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置7によって除去、回収される。これにより、感光ドラム1は、続く画像形成動作に備えられる。クリーニング装置7は、クリーニング部材としての感光ドラム1に当接する弾性体のブレード(クリーニングブレード)7aと、クリーニングブレード7aによって感光ドラム1から除去された転写残トナーを収容する回収トナー容器7bとを有する。
Further, the toner remaining on the
[現像装置]
次に、図2を参照して、現像装置4について更に説明する。
[Developer]
Next, the developing device 4 will be further described with reference to FIG.
現像装置4は、現像剤としてのトナーを収納する現像容器(現像装置本体)46を有する。現像容器46には、トナーを担持して搬送し、感光ドラム1上の静電像に供給する、現像剤担持体としての現像ローラ41が設けられている。又、現像容器46には、現像ローラ41へトナーを供給すると共に、現像ローラ41上からトナーを回収する現像剤供給及び回収手段としての供給ローラ43が設けられている。又、現像容器46には、供給ローラ43により現像ローラ41上に供給されたトナーを規制してトナーの層を形成する現像剤規制手段としての現像剤層厚規制部材である現像ブレード42が設けられている。又、現像容器46には、トナーホッパー5から補給された補給現像剤としての補給用トナーと現像容器46内のトナーとを混合する現像剤撹拌手段としての撹拌パドル44が設けられている。更に、現像容器46には、現像剤量検知装置として、現像容器46内のトナー量を検知するトナー量検知手段45が設けられている。
The developing device 4 includes a developing container (developing device main body) 46 that stores toner as a developer. The developing
本実施例では、現像剤として、負帯電性の非磁性1成分現像剤、即ち、トナーが用いられる。 In this embodiment, a negatively chargeable non-magnetic one-component developer, that is, a toner is used as the developer.
現像容器46は、感光ドラム1と対向する側の一部が開口している。そして、この開口部から一部露出するようにして、現像ローラ41が、回転可能に現像容器46に支持されている。現像ローラ41は、カーボンなどの導電剤を分散させた、体積抵抗率が1Ωm(102Ωcm)〜108Ωm(1010Ωcm)の、シリコーン、ウレタンなどの低硬度のゴム材若しくは発泡体、又はその組み合わせにより構成された弾性層(弾性体)を有する。本実施例では、現像ローラ41は、芯金上に弾性層を形成して成る、直径が20mmの半導電性の弾性体ローラである。現像ローラ41は、付勢手段によって感光ドラム1に向けて付勢され、所定の当接圧にて感光ドラム1に当接している。現像ローラ41は、図中矢印R2方向(反時計回り)に回転駆動される。即ち、本実施例では、感光ドラム1と現像ローラ41との接触部(現像領域)において互いの表面移動方向が順方向となるように、感光ドラム1及び現像ローラ41は回転駆動される。
The developing
又、本実施例では、供給ローラ43は、芯金上に弾性層(弾性体)を形成して成る弾性ローラである。特に、本実施例では、供給ローラ43は、直径が16mmの絶縁性のスポンジローラである。又、供給ローラ43は、付勢手段によって現像ローラ41に向けて付勢され、所定の当接圧にて現像ローラ41に当接している。供給ローラ43は、図中矢印R3方向(反時計回り)に回転駆動される。即ち、本実施例では、現像ローラ41と供給ローラ43との接触部において互いの表面移動方向が逆方向となるように、現像ローラ41及び供給ローラ43は回転駆動される。
In this embodiment, the
尚、本実施例では、感光ドラム1の周速度(表面移動速度)に対応するプロセススピードは150mm/secであり、現像ローラ41の周速度(表面移動速度)は225mm/secである。
In this embodiment, the process speed corresponding to the peripheral speed (surface moving speed) of the
現像剤を撹拌及び搬送する手段である撹拌パドル44は、現像容器46内において、現像容器46の開口部と反対側の奥部に設けられている。撹拌パドル44は、図示矢印R4方向(時計回り)に回転駆動される。撹拌パドル44は、現像容器46内のトナーを撹拌すると共に、現像ローラ41と供給ローラ43との当接部近傍の領域へと搬送する。
An
現像ローラ41と供給ローラ43との当接部近傍の領域に搬送されたトナーは、供給ローラ43の回転に伴って、現像ローラ41との摺擦による摩擦帯電により電荷が付与される。電荷を付与されたトナーは、その電荷によって現像ローラ41からの鏡映力を受けて、現像ローラ41上に担持される。
The toner conveyed to the region in the vicinity of the contact portion between the developing
現像ブレード42は、現像ローラ41に加圧されるようにして現像容器46に設けられている。現像ブレード42は、自由端側の側面で現像ローラ41に当接する弾性体のブレードである。尚、現像ブレード42は、L字形状を有するSUSなどで作製された板ばねで構成し、そのL字形状のエッジ部において現像ローラ41と当接するようにしてもよい。
The developing
現像ローラ41上に供給されたトナーは、現像ブレード42によってその層厚が規制されると共に、電荷が付与される。これにより、現像ローラ41上にトナーの薄層が形成される。そして、この現像ローラ41上に薄層状に担持されたトナーが、現像ローラ41の回転に伴って現像領域へと供給される。現像領域において、感光ドラム1の静電像に対応して、現像ローラ41から感光ドラム1へとトナーが転移する。これにより、感光ドラム1上にトナー像が形成される。
The toner supplied onto the developing
又、現像領域を通過しても現像に供されずに現像ローラ41上に担持されたまま残ったトナーは、供給ローラ43によって摺擦されて現像ローラ41上から剥ぎ取られる。そして、その一部は供給ローラ43上に新たに供給されたトナーと共に再び現像ローラ41上へと供給され、残りは現像容器46内へと戻される。
Further, the toner remaining on the developing
尚、本実施例では、供給ローラ43は、現像剤供給及び回収手段として2つの機能を兼ねているが、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けてもよい。又、現像方式は、感光体と現像剤担持体とが接触する接触現像に限定されるものではなく、感光体と現像剤担持体とが離隔されておりトナーが飛翔することにより現像剤担持体から感光体へと転移するジャンピング現像方式などであってもよい。
In the present embodiment, the
又、本実施例では、現像装置4は、装置本体11に対して着脱可能に構成されている。そして、例えば、現像装置4を構成する重要パーツ(現像ローラや現像ブレードなど)の寿命より定められた所定期間(本実施例ではA4サイズ換算にて画像出力3万枚に設定されている)毎に、現像装置4を装置本体11から取り外して交換することができる。
In the present embodiment, the developing device 4 is configured to be detachable from the apparatus
[トナー補給装置]
本実施例では、現像装置4上部には、現像装置4に現像剤を補給する現像剤補給装置としてのトナー補給装置(機構)であるトナーホッパー5が設けられている。
[Toner supply device]
In this embodiment, a
トナーホッパー5は、現像剤補給容器(補給現像剤収容部)としてのトナー補給容器(ホッパー本体)53を有する。本実施例では、トナー補給容器53内には、補給現像剤として補給用トナーが収容されている。又、トナーホッパー5は、トナー補給容器53から現像装置4の現像容器46にトナーを補給するための現像剤補給部材として、現像剤補給回転体であるローラ状部材、即ち、トナー補給ローラ51を有する。更に、トナーホッパー5のトナー補給容器53内には、トナー補給容器53内のトナーをほぐすための撹拌部材52が配置されている。撹拌部材52は、図中矢印R5方向(時計回り)に回転駆動される。
The
そして、トナーホッパー5は、後述する制御装置からの補給指令によりトナー補給ローラ51を回転させることで、トナー補給容器53及び現像容器46にそれぞれ設けられた開口部54、47を通して、トナー補給容器53から現像容器46へとトナーを補給する。本実施例では、トナーホッパー5は、トナーホッパー5の所定の駆動量、即ち、トナー補給ローラ51の所定の駆動時間当たりに一定量のトナーをトナー補給容器53から現像容器46に補給できるように構成されている。
Then, the
画像形成装置100には、現像工程による現像剤消費量に応じてトナーホッパー5から現像装置4への現像剤の補給を制御する制御装置が設けられている。斯かる制御装置としては、画像形成装置100の動作を統括的に制御する制御部が備えるCPUや、専用の電気回路を用いることができる。本実施例では、画像形成装置100の動作を統括的に制御するために装置本体11に設けられた制御部のCPU35(図4)が、トナーホッパー5によるトナー補給動作を制御するようになっている。
The
又、本実施例では、図3に示すように、トナーホッパー5自体が、装置本体11に対して着脱可能に構成されている。即ち、トナーホッパー5は、装置本体Aに対して着脱可能な補給カートリッジ(トナーボトル)を構成している。そして、トナーホッパー5内の補給用トナーが無くなった場合に、トナーホッパー5ごと装置本体11から取り外して交換することで、現像装置4に対して常に必要量のトナーを補給することができる。この構成によれば、装置本体11に対してトナーホッパー5ごと交換することができ、トナー補給時のトナーによる汚れやトナー飛散を抑制することができると共に、容易にトナー補給を行うことができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
[トナー量検知手段及びビデオカウント装置]
本実施例では、トナー補給制御において、現像容器内のトナーの量を検知する現像剤量検知装置としてのトナー量検知手段と、現像工程による現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置としてのビデオカウント装置と、が用いられる。
[Toner amount detection means and video count device]
In this embodiment, in toner replenishment control, a toner amount detecting unit as a developer amount detecting device for detecting the amount of toner in the developing container, and a developer consumption calculating device for calculating the developer consumption amount in the developing process. Video counting devices.
本実施例の画像形成装置は、静電像を現像剤で現像する現像装置と、トナー量検知手段と、ビデオカウント装置と、を有する。又、本実施例の画像形成装置は、現像剤消費量を積算して現像剤消費量積算値を算出する現像剤消費量積算値算出装置と、現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置としてのトナーホッパー5と、を有する。更に、本実施例の画像形成装置は、現像剤補給装置による現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置としてのCPU35(図4)を有する。そして、本実施例では、該制御装置は、現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに現像剤補給装置による現像剤補給動作を所定量行わせると共に、現像剤量検知装置により検知した現像装置内の現像剤量に基づいて補給閾値を補正する。以下、更に詳しく説明する。
The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a developing device that develops an electrostatic image with a developer, a toner amount detection unit, and a video count device. The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a developer consumption integrated value calculating device that calculates the developer consumption integrated value by integrating the developer consumption, and a developer supply device that supplies the developer to the developer. And a
・トナー量検知手段
先ず、本実施例において用いられる現像剤量検知装置としてのトナー量検知手段45について説明する。
Toner amount detection means First, the toner amount detection means 45 as a developer amount detection device used in this embodiment will be described.
装置本体11に設けられたCPU35(図4)は、トナー量検知手段45から、現像容器46に収容されたトナーの上面(以下「トナー面」という)の高さに関する情報を得る。これにより、CPU35は、現像容器46内のトナーの量を検知し、後述する制御手順により、トナーホッパー5から現像容器46へのトナー補給動作を制御する。本実施例では、CPU35は、トナー量検知手段45の検知結果に基づいて、図2に示す撹拌パドル44の可動範囲内にあるトナー量制御レベルγからδまでの一定範囲にトナー面が保たれるように、トナー補給動作を制御する。
The CPU 35 (FIG. 4) provided in the apparatus
更に説明すると、現像容器46には、撹拌パドル44が矢印R4方向に回転可能に設けられている。現像容器46内のトナーとトナーホッパー5から補給されたトナーとが撹拌される撹拌領域は、実質的に上記撹拌パドル44の可動範囲に相当する。
More specifically, the developing
この撹拌領域を挟むようにして、光検知方式にて撹拌領域のトナー面の高さを検知する光学検知手段(トナー面検知手段)として構成されたトナー量検知手段45が配置されている。トナー量検知手段45は、現像容器46の外側に配置された、発光素子を備えた発光部45a及び受光素子を備えた受光部45bを有する。又、トナー量検知手段45は、現像容器46の壁面に配置された、光が透過する窓部45c1、45c2を有する。
A toner amount detection means 45 configured as an optical detection means (toner surface detection means) for detecting the height of the toner surface in the stirring area by a light detection method is disposed so as to sandwich the stirring area. The toner
撹拌パドル44の回転に伴ってトナー面が変化する際に、撹拌パドル44が1回転する時間に対する光の透過時間の割合を測定し、上記撹拌領域におけるトナー面の高さに関する情報、即ち、トナー量情報を得る。このトナー量情報は、そのまま用いることも可能である。しかし、本実施例では、測定誤差の影響を小さくするために、画像出力5枚毎にトナー量情報の平均値(トナー量平均値)Lを算出して、現像容器46内のトナーの量を判断する時は常に最新のトナー量平均値Lを用いるようにした。本実施例では、CPU35が、トナー量平均値Lを算出する。又、本実施例では、CPU35は、算出したトナー量平均値Lを、CPU35に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ36(図4)に逐次に記憶させる。尚、本実施例では、不揮発性メモリ36は、装置本体11に設けられている。
When the toner surface changes with the rotation of the stirring
本実施例では、トナー量検知手段45は、第1のトナー量制御レベルγに対応する「トナーLowレベル」と、第2のトナー量制御レベルδに対応する「トナーHiレベル」との、2つのレベルのトナー量を検知することができる。
In the present exemplary embodiment, the toner
・ビデオカウント装置
次に、本実施例において用いられる現像剤消費量算出装置としてのビデオカウント装置について説明する。本実施例では、ビデオカウント装置は、感光ドラム1上に静電像を形成するための画像情報に応じて、ビデオカウント数を算出する。当該ビデオカウント数は、静電潜像を現像した時に消費されるトナーの量(トナー消費量)に相関をもつため、ビデオカウント数からトナー消費量が推定される。
Video Counting Device Next, a video counting device as a developer consumption calculating device used in this embodiment will be described. In this embodiment, the video count device calculates the video count number according to image information for forming an electrostatic image on the
図4は、本実施例におけるビデオカウント装置38を説明するためのブロック図である。又、図5は、ビデオカウント(ピクセルカウント)方式の原理を説明するための模式図である。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the
本実施例では、静電像を現像することにより消費されたトナーの量に相当する量のトナーを現像容器46に逐次に補給するべく、露光装置3の出力信号のレベルが画素毎にカウントされる。このカウントは、本実施例では、次のようにして行われる。
In this embodiment, the level of the output signal of the
本実施例においてレーザースキャナー装置とされる露光装置3は、図示しない半導体レーザー、回転多面鏡(ポリゴンミラー)、レンズなどを有する。半導体レーザーから放射されたレーザー光は、回転多面鏡によって掃引され、f/θレンズなどのレンズ、及びレーザー光を感光ドラム1方向に指向させる固定ミラーによって、感光ドラム1上にスポットとして結像される。感光ドラム1上に結像されたレーザー光は、感光ドラム1の回転軸とほぼ平行な方向(主走査方向)に沿って感光ドラム1を走査露光し、感光ドラム1上に静電像を形成する。
The
静電像となる画像の情報は、パソコンや画像入力スキャナーなどから、画像処理回路30を介してパルス幅変調回路31に入力される。そして、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅(時間長)のレーザー駆動パルスが、パルス幅変調回路31から露光装置3に供給される。露光装置3は、パルス幅に対応する時間だけ半導体レーザーを発光させる。従って、半導体レーザーは、高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。
Information on an image to be an electrostatic image is input to the pulse
具体的には、図5(a)に示すように、レーザー駆動パルスを形成する。即ち、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広いレーザー駆動バルスWを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭いレーザー駆動パルスSを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅のレーザー駆動バルスIをそれぞれ形成する。 Specifically, as shown in FIG. 5A, a laser driving pulse is formed. That is, a wider laser drive pulse W is applied to a high-density pixel image signal, and a narrower laser drive pulse S is applied to a low-density pixel image signal. Thus, a laser-driven pulse I having an intermediate width is formed.
そのため、図5(b)に示すように、感光ドラム1は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電像のドットサイズが異なる。従って、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するトナー消費量よりも多くなる。尚、図5(b)は、低、中、高濃度画素の静電像の形状L、M、Hをそれぞれ模式的に示したものである。
Therefore, as shown in FIG. 5B, the
上述の処理に加えて、パルス幅変調回路31の出力信号が、ANDゲート33の一方の入力に供給される。ANDゲート33の他方の入力には、クロックパルス発振器32からのクロックパルス(図5(c)に示すパルス)が供給される。従って、ANDゲート33からは、図5(d)に示すように、レーザー駆動パルスS、I、Wの各々のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。このクロックパルス数は、各画像毎にカウンタ34によって積算され、それぞれの画素を出力画像分合算することで、最終的に静電像の画像印字比率に対応したビデオカウント数が算出される。
In addition to the above processing, the output signal of the pulse
本実施例では、上述のクロックパルス発振器32、ANDゲート33、カウンタ34を有してビデオカウント装置38が構成される。
In this embodiment, the
[トナー補給制御]
次に、本実施例のトナー補給制御について説明する。
[Toner supply control]
Next, the toner replenishment control of this embodiment will be described.
上述のようにしてビデオカウント装置38によって算出されるビデオカウント数は、出力画像のトナー像を形成するために現像装置4で消費されるトナー量にほぼ対応している。そこで、本実施例では、このビデオカウント数をCPU35に供給する。CPU35は、このビデオカウント数に基づき、現像装置4で消費される「画像出力1枚当たりのトナー消費量」を算出する。この「画像出力1枚当たりのトナー消費量」は、「その画像出力1枚に対して補給すべきトナー量」に対応する。即ち、CPU35は、ビデオカウント装置38からのビデオカウント数に基づいて、画像出力1枚毎に、その画像出力1枚に対して補給すべきトナー量t1を算出する。
The video count number calculated by the
ここで、本実施例では、上記補給すべきトナー量t1に対して直接的にトナー補給動作を行うことはしない。即ち、CPU35は、画像出力1枚毎に、上記補給すべきトナー量t1を積算していくことで、補給すべきトナー量の積算値t2を求める。本実施例では、CPU35は、この積算値t2を、CPU35に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ36に逐次に記憶させる。この積算値t2は、現像装置4に対して補給すべきトナー量である。このように、本実施例では、CPU35は、現像剤消費量積算値算出装置としての機能も有する。
In this embodiment, the toner replenishing operation is not directly performed on the toner amount t1 to be replenished. That is, the
又、本実施例では、トナーホッパー5が1回の動作でトナー補給容器53から現像容器46に補給するトナーの量を、補給閾値t3として予め設定しておく。本実施例では、この補給閾値t3は、CPU35に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ36に予め記憶される。
In this embodiment, the amount of toner that the
そして、CPU35は、補給すべきトナー量の積算値t2が補給閾値t3を超えた時に、トナーホッパー5を構成する補給駆動装置37(図4)を1回動作させる。補給駆動装置37は、トナー補給ローラ51を回転駆動するものであり、補給駆動装置37を1回動作させることによるトナー補給ローラ51の回転数は、実質的に一定となるように設定されている。
Then, when the integrated value t2 of the toner amount to be replenished exceeds the replenishment threshold t3, the
次いで、CPU35は、補給すべきトナー量の積算値t2から補給閾値t3を減算する。そして、補給閾値t3を減算した残りの積算値t2には、補給すべきトナー量t1が継続して積算されていく。
Next, the
本実施例では、より具体的には、トナーホッパー5の1回の動作は、トナー補給ローラ51が2回転するための一定の補給動作と決められている。即ち、トナー補給要求に応じて、トナーホッパー5の作動時間を可変にすること無く、1回のトナーホッパー5の動作を固定としたことが本実施例の大きな特徴の1つである。このように、本実施例では、トナーホッパー5の1回の動作におけるトナー補給ローラ51の回転量を固定、特に、整数回転(本実施例では2回転)に固定する。これによって、本実施例によれば、トナー補給動作の度にトナー補給ローラ51の回転量が異なる装置と比較して、トナーを所定の補給量になるよう安定させることができる効果を得られる。
More specifically, in this embodiment, one operation of the
次に、図6のフローチャートを参照してトナー補給動作の流れを説明する。 Next, the flow of the toner supply operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
画像形成装置100は、電源がONとされた後(ステップ1)、所定の立ち上げ準備が終了すると、スタンバイ状態になる(ステップ2)。画像形成装置100は、スタンバイ状態でプリント信号を受けると、プリント動作を開始し、感光ドラム1、帯電ローラ2、現像装置4などを順次起動する(ステップ3)。画像形成装置100は、各部の準備が整う時間を見計らって、露光装置3を作動させて静電像を形成し、同時にビデオカウントデータの取得を開始する(ステップ4)。その後、画像形成装置100は、静電像の形成を終えた時点で露光装置3を停止させて、同時にビデオカウント積算を終了して、ビデオカウント値を取得する(ステップ5、ステップ6)。
After the power supply is turned on (step 1), the
CPU35は、画像形成毎にビデオカウント値に基づいて、現像装置4において消費されたトナーの量、即ち、補給すべきトナー量t1を算出する(ステップ7)。CPU35は、この補給すべきトナー量t1を積算していくことで、補給すべきトナー量の積算値t2を不揮発性メモリ36に逐次に記憶させる(ステップ8)。
The
次いで、CPU35は、トナー量検知手段45により、トナー量情報を取得する(ステップ9)。CPU35は、所定の画像出力枚数毎にトナー量情報の平均値(トナー量平均値)Lを求め、不揮発性メモリ36に記憶させる処理を行う(ステップ10)。本実施例では、CPU35は、画像出力5枚毎に最新のトナー量平均値Lに更新する。
Next, the
次いで、CPU35は、補給すべきトナー量の積算値t2と補給閾値t3との比較を行う(ステップ11)。CPU35は、「積算値t2≦補給閾値t3」であると判断した場合には、トナーホッパー5へのトナー補給要求は行わない。この場合には、後述するジョブ終了の判断(ステップ12)へと移行する。一方、CPU35は、「積算値t2>補給閾値t3」であると判断した場合には、トナーホッパー5にトナー補給動作を1回行わせる(ステップ14)。その後、CPU35は、積算値t2から補給閾値t3を減算する(ステップ15)。
Next, the
次いで、CPU35は、後述する補給閾値t3の補正が行われずにトナー補給動作が行われた回数Nが、所定間隔Ntとして5回を越えたか否かを判断する(ステップ16)。そして、CPU35は「N>5」であると判断した場合には、トナー量平均値Lとトナー量閾値との比較を行う(ステップ17、ステップ19)。本実施例では、トナー量閾値として、第1のトナー量制御レベルγに対応する「トナー量Low閾値」と、第2のトナー量制御レベルδに対応する「トナー量Hi閾値」とが、CPU35に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ36に予め記憶されている。なお、本実施例では、トナー量平均値Lは補給動作直前の所定期間におけるトナー量の平均値をとっているがこれに限られるものではなく、補給後のトナー量を含めてトナー量平均値Lとしてもよい。補給時の近傍における現像装置内のトナー量が解かればよい。
Next, the
即ち、CPU35は、先ず、トナー量平均値Lとトナー量Hi閾値との比較を行う(ステップ17)。そして、CPU35は、「トナー量平均値L>トナー量Hi閾値」であると判断した場合には、補給閾値t3を所定量αだけ大きくする補正を行う(ステップ18)。一方、ステップ17において「トナー量平均値L≦トナー量Hi閾値」であると判断した場合には、CPU35は、次に、トナー量平均値Lとトナー量Low閾値との比較を行う(ステップ19)。そして、CPU35は、「トナー量平均値L<トナー量Low閾値であると判断した場合には、補給閾値t3を所定量βだけ小さくする補正を行う(ステップ20)。
That is, the
CPU35は、ステップ16において「N≦5」であると判断した場合、並びに、ステップ17とステップ19で「トナー量Low閾値≦トナー量平均値L≦トナー量Hi閾値」であると判断した場合には、トナー補給動作回数Nに1を加算する(ステップ21)。一方、CPU35は、ステップ18又はステップ20において補給閾値t3を補正した場合には、トナー補給動作回数Nを0にリセットする。本実施例では、トナー補給動作回数N、及びその閾値である所定間隔Nt(本実施例では5)は、CPU35に接続された記憶装置としての不揮発性メモリ36に記憶される。
When the
次いで、CPU35は、ジョブ(一の画像形成開始指令による単一又は複数の転写材への一連の画像形成動作)が終了したかどうかを判断する(ステップ12)。そして、CPU35は、ジョブが未だ終了しておらず、連続してプリント行う必要があると判断した場合には、露光による画像形成に戻り(ステップ4)、再び露光装置3を作動させる。一方、CPU35は、そのジョブにおける画像出力の残りがないと判断した場合には、各部を順に停止させて、画像形成動作を終了し(ステップ13)、スタンバイ状態に戻る(ステップ2)。
Next, the
ここで、本実施例に従った、より具体的な動作例を示す。各種設定は下記の通りである。
A:感光ドラム上に形成される最大濃度のトナー像のトナー量(=0.6mg/cm2)
S:転写材の面積(A4サイズ)(=21.0cm×29.7cm)
R:ビデオカウントより算出される画像印字比率(=0〜100%)
t1:画像出力1枚当りの補給すべきトナー量(=画像出力1枚当りで消費されたトナー量)
t1=A×S×R
t2:補給すべきトナー量の積算値
t3:補給閾値(=初期値は600mg)
Nt:補給閾値t3の補正を行う最小間隔(=トナー補給動作5回)
α:現像容器内のトナー量がHiレベルを超えた時に補給閾値t3を修正する補正量(=10mg)
β:現像容器内のトナー量がLowレベルを下回った時に補給閾値t3を修正する補正量(=10mg)
Here, a more specific operation example according to the present embodiment will be described. Various settings are as follows.
A: Toner amount of the maximum density toner image formed on the photosensitive drum (= 0.6 mg / cm 2 )
S: Area of transfer material (A4 size) (= 21.0 cm × 29.7 cm)
R: Image printing ratio calculated from video count (= 0 to 100%)
t1: Amount of toner to be replenished per image output (= toner consumed per image output)
t1 = A × S × R
t2: integrated value of toner amount to be replenished t3: replenishment threshold (= initial value is 600 mg)
Nt: Minimum interval for correcting the supply threshold t3 (=
α: Correction amount for correcting the replenishment threshold t3 when the toner amount in the developing container exceeds the Hi level (= 10 mg)
β: Correction amount for correcting the replenishment threshold t3 when the toner amount in the developing container falls below the Low level (= 10 mg)
なお、本実施例では、補給すべきトナー量(現像剤消費量)t1を、ビデオカウント装置により算出しているがこれに限られるものではない。例えば、PC(パーソナルコンピュータ)等から送られてくる画像情報を展開してCPU35で画像情報の印字率に基づいてトナー消費量を算出してもよい。この場合、CPU35が印字率算出装置であり、現像剤消費量算出装置となる。
In the present embodiment, the toner amount (developer consumption amount) t1 to be replenished is calculated by the video count device, but is not limited thereto. For example, image information sent from a PC (personal computer) or the like may be developed, and the
尚、本例では、現像容器46内のトナー量の設計値は70gとした。そして、現像容器46内のトナー量が75gを越えた時に、トナーHiレベルを越えたものと判断し、現像容器46内のトナー量が65g未満となった時に、トナーLowレベルを下回ったものと判断するように、トナー量検知手段45は調整されている。又、トナーHiレベルを越えた場合の補給閾値t3の補正では、補給閾値t3を10mg大きくするようにし、トナーLowレベルを下回った場合の補給閾値t3の補正では、補給閾値t3を10mg小さくするようにした。
In this example, the design value of the toner amount in the developing
ところで、所定間隔Ntは、補給閾値t3の補正を行う最小間隔である。即ち、本例では、前回補給閾値t3の補正を行ってから、少なくともNt(=5)回のトナー補給動作を行うまでは、次の補給閾値t3の補正は行わない。トナー量検知手段45がトナーHiレベルやトナーLowレベルを検知してから、トナーホッパー5の1回の動作によるトナー補給量が修正されて、現像装置4内のトナー量の変化として反映されるまでには、原理的にある程度の時間差が生じる。そこで、所定間隔Ntを設定して、あまりにも頻繁に補給閾値t3、即ち、トナーホッパー5の1回の動作によるトナー補給量の補正が行われないようにする。即ち、制御装置は、所定回数だけ補給動作が行われなければ、補給閾値を補正することを行わないようにする。この所定間隔Ntが小さ過ぎると、補給閾値t3の補正が頻繁に行われ過ぎて、トナー量検知手段45の検知結果に対して敏感になり過ぎる懸念がある。一方、この所定間隔Ntが大き過ぎる場合は、逆に、トナーHiレベルやトナーLowレベルに対するトナー量の修正が鈍感になる。この所定間隔は特に限定されるものではないが、本発明者らの検討では、Nt=3〜10回程度が良好であった。なお、トナーホッパー5の1回の動作によるトナー補給量が修正されて、現像装置4内のトナー量の変化として反映されるまでにほとんど時間差が生じないような装置であれば、Nt=1にしてもよい。
By the way, the predetermined interval Nt is a minimum interval for correcting the supply threshold t3. That is, in this example, the correction of the next supply threshold value t3 is not performed until the toner supply operation is performed at least Nt (= 5) times after the previous supply threshold value t3 is corrected. After the toner amount detection means 45 detects the toner Hi level or the toner Low level, the toner replenishment amount by one operation of the
図7は、本実施例の画像形成装置100において耐久試験を行って得られた現像容器46内のトナー量の推移を示す。
FIG. 7 shows the transition of the toner amount in the developing
図7において、「想定補給量=実際補給量」の場合は、本来の補給要求と等しい量のトナーが補給されるため、現像容器46内のトナー量は変化しない。本実施例では、想定補給量は補給閾値t3に対応するため、この状態は「補給閾値t3=実際補給量」とも言える。
In FIG. 7, when “assumed replenishment amount = actual replenishment amount”, the same amount of toner as that of the original replenishment request is replenished, so the toner amount in the developing
「想定補給量<実際補給量」の場合は、トナー補給量が要求より多いため、現像容器46内のトナー量は次第に増えるが、本実施例では、トナー量検知手段45によってトナーHiレベルを検知し、補給閾値t3を大きくする補正を行う。補給閾値t3が大きくなると、トナー補給動作が疎らになる。そのため、現像容器46に対するトナー補給量は少なくなり、現像容器46内のトナー量は徐々に減少する。
In the case of “assumed replenishment amount <actual replenishment amount”, the toner replenishment amount is larger than required, so the toner amount in the developing
「想定補給量>実際補給量」の場合は、トナー補給量が要求より少ないため、現像容器46内のトナー量は次第に減少するが、本実施例では、トナー量検知手段45によってトナーLowレベルを検知し、補給閾値t3を小さくする補正を行う。補給閾値t3が小さくなると、トナー補給動作が頻繁になる。そのため、現像容器46に対するトナー補給量は多くなり、現像容器46内のトナー量は徐々に増加する。
In the case of “assumed replenishment amount> actual replenishment amount”, the toner replenishment amount is smaller than required, so the toner amount in the developing
このように、本実施例によれば、想定補給量と実際補給量とがずれていた場合でも、現像容器46内のトナー量をトナー量検知手段45により検知して、その検知結果に応じて補給閾値t3を補正する。これにより、補給閾値t3が、次第にフィードバック補正されて、トナーホッパー5の1回の動作による実際のトナー補給量値に近づいていく。そのため、画像形成装置100は、実質的に「想定補給量(補給閾値t3)=実際補給量」の状態で動作することができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the assumed replenishment amount and the actual replenishment amount are deviated, the toner amount in the developing
本実施例のトナー補給制御を行うことによって定常的に落ち着いた補給閾値t3の値は、その装置固有の値として非常に正確なものとなる。その結果、本実施例では、トナー補給量が多過ぎたり少な過ぎたりすることなく、常に適正なトナー量を適正なタイミングで補給することが可能となる。又、本実施例は、複雑な補給テーブルや補給量補正制御を行う必要も無く、極めてシンプルな装置及び制御で実施することができる。そのため、本実施例によれば、簡易構成で高い信頼性を発揮することができる。 The value of the replenishment threshold value t3 that has settled down steadily by performing the toner replenishment control of this embodiment is very accurate as a value unique to the apparatus. As a result, in this embodiment, it is possible to always replenish an appropriate amount of toner at an appropriate timing without the amount of toner replenishment being too large or too small. Further, the present embodiment does not need to perform complicated replenishment tables or replenishment amount correction control, and can be implemented with a very simple device and control. Therefore, according to the present embodiment, high reliability can be exhibited with a simple configuration.
又、本実施例では、トナーホッパー5が1回に補給するトナーの量を固定にしたことにより、トナーホッパー5としては、特には、毎回同量のトナーを排出できるように注意して設計すれば良い。そのため、トナーホッパー5の簡略化にも貢献することができる。更に、トナーホッパー5の駆動時間とトナー排出量との関係を補正するような複雑な予測制御を行う必要を無くすことができる。
In this embodiment, the
更に、本実施例では、実質的に「想定補給量(補給閾値t3)=実際補給量」の状態とすることができる。そのため、補給閾値t3の積算値、即ち、トナーホッパー5の1回のトナー補給動作によるトナー補給量t3をトナーホッパー5の動作回数分積算した値は、そのトナーホッパー5が実際に補給したトナーの量の積算値と言える。従って、例えばCPU35により、トナーホッパー5の初期充填量と補給閾値t3の積算値とを比較することで、トナーホッパー5内のトナーの残量を検知することができる。この場合、CPU35は、現像剤補給装置内の現像剤の残量を検知する補給現像剤残量検知手段としての機能も有することになる。この場合、CPU35は更に、トナーホッパー5内のトナーが無くなったことを検知した場合に装置本体11に設けられた表示部又は装置本体11に接続された機器の表示部などにおいてその旨を報知させる、報知手段としての機能を有していてよい。補給閾値t3は実際補給量と等しくなるように常に修正されているため、この方法でトナーホッパー5内のトナーの残量を検知すれば、簡易な構成で、非常に高精度な残量検知を行うことが可能となる。
Furthermore, in the present embodiment, the state of “assumed replenishment amount (replenishment threshold t3) = actual replenishment amount” can be substantially achieved. Therefore, the integrated value of the replenishment threshold t3, that is, the value obtained by integrating the toner replenishment amount t3 by one toner replenishment operation of the
以上、本実施例によれば、現像装置4に補給されるトナーの量を実際の状況に基づいて補正し、現像装置4へのより正確なトナー補給を行うことができる。つまり、本実施例によれば、現像装置4への高精度な現像剤の補給が可能である。これにより、現像装置4におけるトナー量が安定し、トナーの帯電量が安定化することなどにより、かぶり(トナーが付着すべきではない白地部にトナーが付着する現象)や濃度ムラを抑制することができる。従って、本実施例によれば、長期にわたり高品位な画像形成が可能となる。 As described above, according to this embodiment, the amount of toner replenished to the developing device 4 can be corrected based on the actual situation, and more accurate toner replenishment to the developing device 4 can be performed. That is, according to the present embodiment, it is possible to supply the developing device 4 with high precision. This stabilizes the toner amount in the developing device 4 and stabilizes the toner charge amount, thereby suppressing fog (a phenomenon in which the toner adheres to a white background where the toner should not adhere) and density unevenness. Can do. Therefore, according to the present embodiment, high-quality image formation can be performed over a long period of time.
実施例2
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置において、実施例1のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
Example 2
Next, another embodiment according to the present invention will be described. In the image forming apparatus of the present embodiment, elements having the same or equivalent functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例は、主に次の点で実施例1と異なる。即ち、(1)感光ドラム、帯電ローラ、クリーニング装置及び現像装置などが装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして一体的に構成されていること、(2)画像形成装置がインライン方式のフルカラーレーザービームプリンタであることである。 The present embodiment is different from the first embodiment mainly in the following points. That is, (1) the photosensitive drum, the charging roller, the cleaning device, the developing device, and the like are integrally configured as a process cartridge that can be attached to and detached from the apparatus main body, and (2) the image forming apparatus is an inline-type full-color laser. It is a beam printer.
図8は、本実施例の画像形成装置200の要部概略断面を示す。又、図9は、本実施例の画像形成装置200が備えるプロセスカートリッジ10の概略断面構成を示す。
FIG. 8 shows a schematic cross section of the main part of the
本実施例の画像形成装置200は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成する第1、第2、第3、第4の画像形成部12Y、12M、12C、12Kを有する。
The
尚、各画像形成部12Y、12M、12C、12Kの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同一である。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図中符号に与えた添え字Y、M、C、Kは省略して総括的に説明する。
The configurations and operations of the
各画像形成部12には、感光ドラム1、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、クリーニング装置7が設けられている。又、各画像形成部12の各感光ドラム1に対向するように、中間転写体(第2の像担持体)としての無端状のベルト部材である中間転写ベルト201が周回移動可能に配置されている。各画像形成部12において、感光ドラム1に対向する位置で中間転写ベルト201の内周面に接触するように、1次転写手段としての1次転写ローラ202が配置されている。又、中間転写ベルト201が張架された複数のローラのうちの1つに対向する位置で中間転写ベルト201の外周面に接触するように、2次転写手段としての2次転写ローラ203が配置されている。
Each
そして、各画像形成部12において、感光ドラム1と、感光ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像装置4及びクリーニング装置7と、は一体的に組立てられ、装置本体11に対して着脱可能なプロセスカートリッジ10を構成している。
In each
プロセスカートリッジ10は、所定の耐久寿命に達すると装置本体11から取り外されて交換される。プロセスカートリッジ方式によれば、消耗部品を容易に交換することが可能となり、画像形成装置のメンテナンス性が大幅に向上する。又、プロセスカートリッジを交換することで、電子写真方式における重要な構成部品を新品に交換することができるため、常に高品質な画像を得ることができる。
The
又、本実施例では、各画像形成部12において独立して、トナーホッパー5が、装置本体11及びプロセスカートリッジ10に対して着脱可能に設けられている。
In this embodiment, the
本実施例では、第1〜第4の画像形成部12Y、12M、12C、12Kの各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10Kは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー収容している。又、第1〜第4の画像形成部12Y、12M、12C、12Kの各トナーホッパー5Y、5M、5C、5Kは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の補給用のトナー収容している。
In this embodiment, the
例えば、フルカラー画像の形成時には、各画像形成部12の各感光ドラム1の表面に形成されたトナー像は、各1次転写ローラ202の作用によって、中間転写ベルト201上に順次に重ね合わせて転写(1次転写)される。この時、各1次転写ローラ202には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の1次転写バイアス電圧が印加される。
For example, when forming a full-color image, the toner image formed on the surface of each
中間転写ベルト201上に多重転写されたカラートナー像は、2次転写ローラ203の作用により、転写材P上に一括して転写(2次転写)される。この時、2次転写ローラ203には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の2次転写バイアス電圧が印加される。
The color toner images that have been multiple-transferred onto the
その後、転写材Pは、中間転写ベルト201から分離されて定着装置(図示せず)へと搬送され、ここで加熱、加圧されることでその上のトナー像が定着された後に、フルカラーの記録画像として装置本体11の外部に排出される。
Thereafter, the transfer material P is separated from the
カラー画像形成装置では、多色の画像が1枚の転写材P上に重なるため、かぶり(トナーが付着すべきではない白地部にトナーが付着する現象)や濃度ムラなどの画像不良に対して、モノクロ画像形成装置よりも高いレベルが要求される。そのため、現像装置4へのトナー補給をより正確に制御することが望まれる。現像装置4におけるトナー量が安定しないと、トナーの帯電量が不安定となることなどにより、かぶりや濃度ムラの原因になるからである。従って、本発明に従うトナー補給方法は、本実施例のようなカラー画像形成装置においても、各色のトナーの補給のために好適に用いることができる。これにより、各色について実施例1にて説明したのと同様の効果を得ることができると共に、カラー画像の更なる高画質化にも貢献することができる。 In a color image forming apparatus, a multi-color image is superimposed on a single transfer material P, so image defects such as fog (a phenomenon in which toner adheres to a white background where the toner should not adhere) and density unevenness can be prevented. Therefore, a higher level than that of the monochrome image forming apparatus is required. For this reason, it is desired to more accurately control the toner supply to the developing device 4. This is because if the toner amount in the developing device 4 is not stable, the charge amount of the toner becomes unstable, which causes fogging and uneven density. Therefore, the toner replenishing method according to the present invention can be suitably used for replenishing toner of each color even in the color image forming apparatus as in this embodiment. As a result, the same effects as described in the first embodiment can be obtained for each color, and the color image can be further improved in image quality.
尚、本実施例にて説明したようなプロセスカートリッジ方式は、実施例1にて説明した画像形成装置100においても採用することができる。
The process cartridge system as described in the present embodiment can also be employed in the
実施例3
次に、本発明に係る画像形成装置の更に他の実施例について説明する。尚、本実施例の画像形成装置において、実施例1、2のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
Example 3
Next, still another embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described. In the image forming apparatus of the present embodiment, elements having the same or equivalent functions and configurations as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施例では、図10に示すように、装置本体11に対して着脱可能なプロセスカートリッジ10及びトナーホッパー(補給カートリッジ)5に対して、それぞれ記憶装置としての不揮発性メモリ13、14を設ける。そして、プロセスカートリッジ10、トナーホッパー5がそれぞれ装置本体11に装着された時に、装置本体11のCPU35と不揮発性メモリ13,14との間で各種の情報を読み書き可能な構成とした。
In this embodiment, as shown in FIG. 10,
プロセスカートリッジ10の不揮発性メモリ13には、そのプロセスカートリッジ10が備える現像装置4に対して補給すべきトナー量の積算値t2を記憶させる。一方、トナーホッパー5の不揮発性メモリ14には、最新の補給閾値t3と、トナーホッパー5が所定の補給動作を行うたびにその時に用いた補給閾値t3を積算した、補給閾値t3の積算値を記憶させる。
The
不揮発性メモリ13、14に対する情報の読み書きのタイミングとしては、例えば次に説明するようなものが挙げられる。即ち、装置本体11のカートリッジ着脱用のドアが開けられた時、或いは装置本体11の電源がOFFされた時に、CPU35が保持していた情報を、これらの不揮発性メモリ13、14に書き込む。又、カートリッジ着脱用のドアが閉じられた時、或いは装置本体11の電源がONされた時に、これらの不揮発性メモリ13、14の情報をCPU35に読み出す。このようにすることで、それぞれの不揮発性メモリ13、14に格納された固有のt2値、t3値、t3積算値を常に使用できるようになる。
As timings for reading and writing information with respect to the
実施例1で説明したように、実際のフィードバックにより定常状態に落ち着いたt3値は、その装置に固有の値として非常に正確である。従って、t3値をそのトナーホッパー5に固有の値としてそのトナーホッパー5が備える不揮発性メモリ14に記憶させる。これによって、装置本体11の電源がOFFされたり、トナーホッパー5が別の装置本体11へ装着されたりした場合などにおいても、常に最適なトナー補給を行うことが可能となり、現像装置4内のトナー量が安定して、画像品質が向上する。
As described in the first embodiment, the t3 value settled to the steady state by actual feedback is very accurate as a value inherent to the device. Therefore, the t3 value is stored in the
又、トナーホッパー5の積算駆動時間をカウントすることによってトナーホッパー5内のトナーの残量を検知する場合にも、検知精度を大幅に向上させることが可能となる。即ち、t3積算値をトナーホッパー5の不揮発性メモリ14に記憶させて、その値に基づいてトナーホッパー5内のトナーの残量を検知する。これにより、装置本体11の電源がOFFされたり、トナーホッパー5が別の装置本体11へ装着されたりした場合などにおいても、トナー残量に関する情報を、そのトナーホッパー5が自ら有することが可能となる。そのため、常に正確なトナー残量の検知が可能となる。
Further, even when the remaining amount of toner in the
又、補給すべきトナー量の積算値t2をプロセスカートリッジ10に設けた不揮発性メモリ13に格納する。これによって、装置本体11の電源がOFFされたり、プロセスカートリッジ10が別の装置本体11へ装着されたりした場合などにおいても、補給すべきであったトナーの量に関する情報を、そのプロセスカートリッジ10が自ら有することが可能となる。そのため、トナーを補給しそこなうことを防止することが可能となり、現像装置4内のトナー量が安定して、画像品質が向上する。
Further, the integrated value t2 of the toner amount to be replenished is stored in the
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではないことを理解されたい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the specific Example, it should be understood that this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment.
例えば電子写真方式の画像形成装置としては、複写機、プリンタ(例えば、LEDプリンタ、レーザービームプリンタ等)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ等が含まれる。 For example, electrophotographic image forming apparatuses include copying machines, printers (for example, LED printers, laser beam printers, etc.), facsimile machines, word processors, and the like.
又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段又はクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。或いは、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも1つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。或いは、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。 The process cartridge is a cartridge in which a charging unit, a developing unit or a cleaning unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed, and the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Alternatively, the process cartridge is a cartridge in which at least one of a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed so as to be detachable from the main body of the image forming apparatus. Alternatively, the process cartridge is a cartridge in which at least the developing means and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed so as to be detachable from the image forming apparatus main body.
又、画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジは、プロセスカートリッジに限定されるものではなく、現像手段を独立して画像形成装置本体に対して着脱可能な現像カートリッジとすることもできる。 The cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body is not limited to the process cartridge, and the developing means can be a developing cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body independently.
又、上述の実施例では、トナー量検知手段45は光学検知手段であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図11に示す例では、現像容器46内のトナーを撹拌及び搬送する手段である回転可能な撹拌パドル44の近傍に、圧電素子などからなるトナー量検知手段45が設けられている。
In the above-described embodiment, the toner
又、上述の実施例では、トナーホッパー5が備える現像剤補給部材としての現像剤補給回転体は、ローラ状のものであるとして説明したが、これはスクリュー状のものであってもよい。
In the above-described embodiment, the developer supply rotating body as the developer supply member provided in the
又、現像剤として、例えば主に非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)とが混合されて成る2成分現像剤を用いる場合においても、本発明を適用することができる。この場合、補給現像剤は、トナー、又はトナーとキャリアとの混合物のいずれであってもよい。 The present invention can also be applied to a case where a two-component developer mainly composed of a mixture of non-magnetic toner particles (toner) and magnetic carrier particles (carrier) is used as the developer. In this case, the replenishment developer may be either toner or a mixture of toner and carrier.
1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電ローラ(帯電手段)
3 露光装置(露光手段)
4 現像装置(現像手段)
5 トナーホッパー(現像剤補給装置)
10 プロセスカートリッジ
13 不揮発性メモリ(記憶装置)
14 不揮発性メモリ(記憶装置)
35 CPU(制御装置)
36 不揮発性メモリ(記憶装置)
45 トナー量検知手段
46 現像容器
51 補給ローラ(現像剤補給回転体)
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging roller (charging means)
3 Exposure equipment (exposure means)
4 Developing device (Developing means)
5 Toner hopper (developer supply device)
10
14 Nonvolatile memory (storage device)
35 CPU (control device)
36 Nonvolatile memory (storage device)
45 Toner amount detection means 46
Claims (12)
前記現像装置内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、
前記静電像の画像情報に基づいて現像剤消費量を算出する現像剤消費量算出装置と、
前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置と、
前記現像剤補給装置による前記現像装置への現像剤補給動作を制御する制御装置と、
を有する画像形成装置において、
前記制御装置は、前記現像剤消費量を積算した現像剤消費量積算値が補給閾値を超えるたびに前記現像剤補給装置を所定量の現像剤を補給する補給動作を行うよう制御し、前記現像剤量検知装置により検知した前記現像装置内の現像剤量に関する情報に基づいて前記補給閾値を補正するようになっていると共に、前記補給動作が所定回数行われるまで、前記補給閾値の補正を行わないことを特徴とする画像形成装置。 A developing device for developing the electrostatic image with a developer;
A developer amount detecting device for detecting the developer amount in the developing device;
A developer consumption calculating device for calculating a developer consumption based on image information of the electrostatic image;
A developer supply device for supplying developer to the developing device;
A control device for controlling a developer replenishing operation to the developing device by the developer replenishing device;
In an image forming apparatus having
The control device controls the developer replenishing device to perform a replenishment operation to replenish a predetermined amount of developer each time the developer consumption integrated value obtained by integrating the developer consumption exceeds a replenishment threshold, The replenishment threshold is corrected based on information relating to the developer amount in the developing device detected by the agent amount detection device, and the replenishment threshold is corrected until the replenishment operation is performed a predetermined number of times. There is no image forming apparatus.
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