JP5550299B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)画像形成装置例の全体的な概略構成
図1の(a)は本実施例の画像形成装置10の概略構成図である。この画像形成装置10は転写式電子写真プロセスを利用した、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザービームプリンタである。この画像形成装置10は、パーソナルコンピュータ・イメージリーダー等の外部ホスト装置51から画像形成装置側のコントローラ部(制御手段)52に入力する電気的画像信号に基づいて記録媒体(記録メディア)としてのシート状の記録材Pに画像形成を行う。コントローラ部52はCPU(演算部)53・ROM(記憶手段)54などを含み、ホスト装置51や画像形成装置の操作部(不図示)との間で各種の電気的な情報の授受をする。また、コントローラ部52は画像形成装置10の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。この画像形成装置10は、表面に静電潜像を担持する像担持体としての、回転ドラム型の電子写真感光体(以下、ドラムと記す)11を有する。及び、このドラム11に作用するプロセス手段としての、帯電手段12、画像露光手段13、現像手段4、転写手段14、クリーニング手段17を有する。ドラム11は画像形成開始信号に基づいて駆動手段(不図示)により矢印Eの時計方向に所定の速度で回転駆動される。帯電手段12はドラム11の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する手段であり、本実施例では帯電ローラを用いている。帯電ローラ2は導電性弾性ローラであり、ドラム11に対してほぼ並行に配列され、かつ所定の押圧力で当接されていて、ドラム11の回転に従動して回転する。本実施例においては、帯電ローラ12に−1000Vの直流電圧を印加して、ドラム表面を約−500Vに帯電している。この帯電電位を暗部電位Vdと呼ぶ。画像露光装置13はドラム11の表面に静電潜像を形成する手段であり、本実施例ではレーザー光学装置(レーザースキャナユニット)を用いている。光学装置13はホスト装置51からコントローラ部52に入力する電気的画像情報に対応して変調したレーザー光Lを出力して反射ミラー13aを介してドラム11の帯電処理面を走査露光する。ここで、ドラム11に対する光学装置13による走査露光は帯電ローラ12の帯電によるドラム11の暗部電位Vdが安定するのを待ってなされる。ドラム11の露光した部位の表面電位は感光体の光導電特性により電位減衰して約−100Vとなる。この減衰電位を明部電位Vlと呼ぶ。これにより、ドラム11の面には暗部電位Vdと明部電位Vlの静電コントラストにより走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。本実施例においては、静電潜像形成方式は、帯電したドラム面を画像情報部に対応して露光するイメージ露光方式としている。現像手段4はドラム面に形成された静電潜像を現像剤像(以下、トナー像と記す)として可視像化する手段である。本実施例においては、現像手段4は、現像剤として負帯電性の非磁性1成分トナーを用いた反転現像装置である。トナーがドラム11の露光された部分に付着することで静電潜像が反転現像される。現像装置4は、所定の制御タイミングをもって、画像形成装置に設けられた駆動手段56(図4)により、現像ローラ1ならびに供給ローラ2が回転駆動が開始されて、静電潜像の現像工程に備える。この現像装置4については(4)項で詳述する。
図2に上記の画像形成装置の動作工程図を示した。1)前多回転工程:画像形成装置の始動(起動)動作期間(ウォーミング期間)である。画像形成装置のメイン電源スイッチのONにより、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。2)スタンバイ:所定の始動動作期間終了後、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ(待機)状態に保持する。3)前回転工程:プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ前動作を実行する期間である。より実際的は、a.画像形成装置がプリントジョブ開始信号を受信、b.フォーマッタで画像を展開(画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる)、c.前回転工程開始、という順序になる。なお、前記1)の前多回転工程中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転工程の終了後、前記2)のスタンバイ無しに、引き続き前回転工程に移行する。4)プリントジョブ実行(画像形成工程):所定の前回転工程が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。連続プリントジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。5)紙間工程:連続プリントジョブの場合において、一の記録材Pの後端と次の記録材Pの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置においては非通紙状態期間である。6)後回転工程:1枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後(プリントジョブの終了)もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。あるいは、連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後(プリントジョブの終了)もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のプリントジョブ後動作を実行する期間である。7)スタンバイ:所定の後回転工程終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ(待機)状態に保持する。
本実施例の画像形成装置10は、上記のドラム11と、このドラム11に作用するプロセス手段としての帯電ローラ12・現像装置4・クリーニング装置17を一体的にカートリッジ化してある。すなわち、プロセスカートリッジ20としてある。このカートリッジ20は画像形成装置本体(プロセスカートリッジを除く画像形成装置部分)10Aに対して着脱可能である。本実施例においては、カートリッジ20の装置本体10Aに対する着脱は、装置本体10Aに配設したドア23を開いて装置本体10Aの上面側開口部24を開放することでなされる。ドア23はヒンジ部23aを中心に装置本体10Aの開口部24に対して実線示のように閉じ込んだ状態と、2点鎖線示のように開いて開口部24を開放した状態とに回転可能である。この画像形成装置10は、ヒンジ部23aを設けた側が正面側である。G1はドア23の閉じ回転方向、G2は開き回転方向である。ドア23を開くと、装置本体10Aの上面側の開口部24が開放されて、装置本体内のカートリッジ装着部25が見える。ドア23を開いた開口部24から見ると、その装着部25の左右側に配設された前下がりのガイド21が見える。そこで、使用者はカートリッジ20を持ち、それを開口部24から装着部25に対して矢印H1の方向に差し入れる。そして、カートリッジ20側の被位置決め部(不図示)と装置本体側の位置決め部(不図示)とを嵌合させて、カートリッジ20を装置本体内の所定の装着位置に装着する。そして、ドア23を閉じる。カートリッジ20が所定の装着位置に装着された状態において、カートリッジ上面の露光開口部が光学装置13の反射ミラー13aに対して所定に対向して位置する。
また、ドラム11の下面が転写ローラ14に対して所定に接触して転写ニップ部が形成される。なお、ドラム11の下面を保護するドラムカバーが配設されている場合は、カートリッジ20の装着移動過程でカバーが開き移動する。また、カートリッジ20が装置本体10Aに対して機械的・電気的に接続した状態になる。即ち、装置本体側の駆動手段(不図示)によりドラム11や現像装置4の現像ローラ1や供給ローラ2などの駆動が可能となる。また、装置本体側の給電手段(不図示)により、帯電ローラ12への帯電バイアスの印加、現像ローラ1への現像バイアスの印加などが可能となる。また、カートリッジ20側の電気的センサと装置本体側のコントローラ部52とが電気的に導通状態になる。カートリッジ20の装置本体10Aからの取り外しは、上記の装着時とは逆手順でなされる。即ち、図1の(a)において、ドア23を開いて開口部24を開放し、カートリッジ20を矢印H2のように右上方に引き出すと、カートリッジ20はガイド21に導かれて装置本体10Aの外に出る。ドラムカバーが配設されている場合は、カバーはカートリッジ20の引き出し移動過程で閉じ動作する。
図1の(b)は(a)の画像形成装置10の現像装置4部分の拡大図である。この現像装置4は、現像剤として負帯電性の非磁性1成分トナーを用いた反転現像装置であり、トナーTを収容する現像剤容器3を有する。また、この現像剤容器3に現像剤担持体である現像ローラ1と、現像ローラ1に接触して回転し、現像ローラ1にトナーTを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ2と、現像ローラ1に供給されたトナーTを薄層に規制する現像剤規制部材5を備える。現像ローラ1は、現像剤容器3のドラム対向側に具備させた開口部31に設置され、回転可能に現像剤容器3に支持されている。現像ローラ1はドラム11に対してほぼ並行である。供給ローラ2は現像ローラ1のドラム対向側とは反対側において現像剤容器3の内部に配置され、現像ローラ1に対してほぼ並行に、かつ現像ローラ1に接触させて、回転可能に現像剤容器3に支持されている。規制部材5は、一端部(基部)が現像剤容器3に固定され、他端部が現像ローラ1に当接して配置されており、現像ローラ1に供給されたトナーTを薄層に規制する。規制部材5は現像ローラ1の回転方向に対してカウンターの姿勢で現像ローラ1に当接している。現像剤供給部材としての供給ローラ2は、後述するように、現像剤容器内のトナー残量(現像剤残量)を検知する検知部材(現像剤残量検知部材)としても機能する。現像装置4は、現像剤容器3の開口部31を下に設け、トナーTの自重が開口部31に設置された現像ローラ1及び供給ローラ2にかかるようにした。このような配置にすることは、供給ローラ2内にトナーTが入りやすく、現像剤容器内のトナー残量を精度良く検知する上で好ましい。
通気管31の途中には、流量計33(KZ型通気量測定器:大栄化学精器製作所)、及び差圧調整弁34が設置されている。減圧ポンプ30により通気管31の内部側が排気された際に、露出している測定冶具28の貫通孔28a以外から空気が流入しないようにする。即ち、上記の測定冶具28、通気ホルダ29、通気管31、アクリル・パイプ32a・32bの連結部分はテープやグリスなどによってシールされる。「表面通気量」の測定は、以下のように行う。まず、図3の(a)において、供給ローラ2を設置しない状態で、減圧ポンプ30を作動させ、差圧調整弁34で流量計33の測定値が安定して10.8(リットル/分)となるように調節する。この後、測定対象である供給ローラ2を設置して、前述のように慎重にシーリングし、上記と同一の排気条件で流量計33の測定値を「表面通気量」として計測する。当然ながら「表面通気量」は、流量計33の測定値が十分安定した時点での値を採る。供給ローラ2を通過する空気流は、測定冶具28の露出している貫通孔28aに位置する発泡ウレタン層2bの表面から流入し、発泡ウレタン層2bの内部を通過して、測定冶具28の他方の貫通孔28aに位置する発泡ウレタン層2bの表面から流出する。一般的な供給ローラ2の発泡ウレタン層2bの表面は、発泡ウレタン層2bの内部と異なる場合が多い。例えば、供給ローラ2を型内発泡形成した場合には、表面のセルの開口率が内部と異なるスキン層が表面に現れる場合がある。また、発泡ウレタン層2bの表面を単なる円筒面として形成せず、意図的に凹凸を設けたものも存在する。発泡ウレタン層2bの内外を出入りするトナー粉流体は、上記の表面の状態に影響を受ける場合があり、JIS−L1096のようなバルク通気量の測定だけでは、その挙動を捕らえられない。従って、本発明では、上記のような、発泡ウレタン層2bの表面から流入・流出する空気流を測定する通気量測定法を採用し、これで前述のトナー粉流体の平衡状態(もしくはそれに近い状態)を出現させる主要なパラメータとした。
本実施例においては、現像ローラ1をドラム11から離間させた第2の位置(非画像形成時)において、現像剤残量測定装置(トナー残量測定装置)にて、現像ローラ1と供給ローラ2との間の静電容量を検知することで現像剤容器3のトナー残量を測定する。即ち、現像装置4のトナー残量検知を行う。図5の(a)・(b)を用いて本実施の形態における、静電容量の変化を利用したトナー残量検出方法を説明する。図5の(a)は、本実施例の現像装置4が画像形成装置10内に設置されている状態を表した模式図である。(b)はトナー残量検知系統のブロック回路図である。65は現像ローラ1の芯金電極1aと導通された現像装置付属の接点電極である。電極65に対応する電極として接点電極66が画像形成装置10の装置本体側に設けられている。電極66は画像形成装置10の装置本体内部の静電容量検出装置(検出器)69と現像ローラ用直流バイアス電源(現像剤担持体電圧印加手段)69aに繋がっている。同様に、供給ローラ2の芯金電極2aと導通された現像装置付属の接点電極67と、対応する画像形成装置10の装置本体側の接点電極68がそれぞれ設けられている。電極68は画像形成装置10の装置本体内部の検出用電源(現像剤供給部材電圧印加手段)70に繋がっている。電源70は検出用交流バイアス電源70aと供給ローラ用直流バイアス電源70bを有する。電源70bは、負のバイアスを印加できる電源である。カートリッジ20が装置本体10A内の所定位置に設置されている状態において、現像装置4が第1の位置に転換されているときも、第2の位置に転換されているときも、電極65と66、電極67と68は導通している。即ち、現像装置4が第1の位置と第2の位置との間で揺動しても、電極65と電極66、電極67と電極68は、接触したままである。
mがaより小さい場合、再度トナー残量検知を行い、トナー残量Wを測定結果w2に更新し(S8)、トナー残量Wと現像剤容器内のトナー無しを判断する閾値Ewと比較を行う(S5)。WがEwより大きい場合、プリントを終了させ、スタンバイ状態へ移行する(S1)。また、WがEwを下回った場合、トナー補充制御を実行する(S6)。以上のサイクルを繰り返し、mがaより大きくなった場合、画像形成装置10やホスト装置51の表示部等の表示装置にて、使用者に現像剤容器内のトナー無しを報知し、警告を促す(S10)。本実施例では、mを3回とした。
次に、本発明に係る画像形成装置の第2の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例1と同様の部分については、その説明を省略する。本実施形態では、現像剤残量測定装置100の前回測定時の結果を記憶する記憶手段を画像形成装置が有する。図1の(a)においてコントローラ部52のROM54がその記憶手段である。この記憶手段54によって、前回と今回の測定結果を比較することが可能になる。前回は、トナー残量が多かったにも関わらず、今回の測定結果が急激に変化した際に対応することが可能になる。例えば、高印字プリントをした場合、現像剤容器内にトナーが残っているにも関わらず、供給ローラ内のトナーが急激に減った為、現像剤残量測定装置の測定結果は実際よりも少ないトナー残量を表示する可能性がある。そこで、供給ローラ内のトナーを補充することで、現像剤測定装置が実際に現像剤容器内に残っているトナー残量の有無を精度良く測定することが可能になる。
次に、本発明に係る画像形成装置の第3の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例1と同様の部分については、その説明を省略する。本実施形態では、このトナー残量の警告を段階的に行う。警告を行う基準として、トナー残量レベル1は、プリントした文字がかすれる恐れがあるが、本発明のトナー補充制御を行うことで、文字がかすれる恐れがなくなるトナー残量とする。トナー残量レベル2ではトナー補充をおこなっても文字がかすれるため画像形成を続行不能なトナー残量(トナーなしと判断する残量)とする。
次に、本発明に係る画像形成装置の第4の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例1と同様の部分については、その説明を省略する。本実施形態では、第1の測定手段としての第1の現像剤残量測定装置と第2の測定手段としての第2の現像剤残量測定装置の2つの現像剤残量測定装置をもつ。本実施形態では、図11のように、現像装置4に第1の現像剤残量測定装置(第1のトナー残量測定装置)101として光学式現像剤残量測定装置を具備させている。この光学式現像剤残量測定装置101は、現像剤容器3内のトナーTを攪拌部材6により攪拌した際にレーザーを照射し、透過した光量を測定することでトナー残量を測定する装置である。この測定装置101による検知情報がコントローラ部52に入力する。また、実施例1と同様の構成の、静電容量の変化を利用した現像剤残量測定装置100を第2の現像剤残量測定装置(第2のトナー残量測定装置)として具備している。
、3・・現像剤容器、31・・開口部、4・・現像装置、51・・コントローラ部(制御手段)、54・・現像剤残量記憶手段、70・・電圧印加手段、100・・現像剤残量測定装置(第2)、101・・現像剤残量測定装置(第1)
Claims (8)
- 静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給して前記静電潜像を現像する現像装置であって、前記現像剤を収容する現像剤容器、前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する回転可能な現像剤担持体、表面に発泡層を有し前記現像剤担持体に接触して設けられ前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する回転可能な現像剤供給部材、を備えた現像装置と、
前記現像剤供給部材の回転速度を、画像形成時の回転速度よりも遅くすることで、前記現像剤供給部材に現像剤を補充する補充手段と、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間の静電容量を検知することで前記現像剤容器内の現像剤残量を測定可能な測定手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記現像剤残量が閾値を下回った場合に前記補充手段による補充を行い、該補充の後に再度現像剤残量を測定する制御モードを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御モードは、前回測定した現像剤残量から今回測定した現像剤残量を差し引いた値が所定値を上回った場合にも前記補充手段による補充を行い、該補充の後に再度現像剤残量を測定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給して前記静電潜像を現像する現像装置であって、前記現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する回転可能な現像剤担持体と、表面に発泡層を有し前記現像剤担持体に接触して設けられ前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する回転可能な現像剤供給部材と、を備えた現像装置と、
前記現像剤容器内の現像剤残量を測定可能な第1の測定手段と、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間の静電容量を検知することで前記現像剤残量を測定可能な第2の測定手段と、
前記現像剤供給部材の回転速度を、画像形成時の回転速度よりも遅くすることで、前記現像剤供給部材に現像剤を補充する補充手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記第1の測定手段により測定された前記現像剤残量が閾値を下回った場合に、前記補充手段による補充を行い、該補充の後に前記第2の測定手段により前記現像剤残量を測定するモードを有することを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤補充制御の実行回数が所定の設定数よりも少ない場合は、現像剤残量は前記測定手段によって再び測定され、測定値に更新されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記測定手段で測定された現像剤残量は前記現像剤容器に現像剤が無いと判断するための閾値と比較されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記測定手段で測定された現像剤残量が前記閾値よりも大きい場合は画像形成装置はスタンバイ状態に移行することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 現像剤補充制御は画像形成装置の後回転工程中に実行されることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記測定手段で測定された現像剤残量が閾値を越える場合には、前記補充手段による現像剤補充制御は行われないことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の画像形成装置。
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