JP5656109B2 - トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、請求項2の発明は、請求項1のトナー補給装置において、上記制御手段は、上記トナー充填係数が閾値以下のときの上記トナー解し手段の駆動時間を、上記トナー充填係数が閾値よりも大きいときの上記トナー解し手段の駆動時間よりも短くしたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2のトナー補給装置において、上記トナー収容器は、装置本体に対して着脱可能に構成されており、上記トナー収容器には、最新の上記トナー充填係数が記憶される不揮発性記憶手段を備え、上記トナー凝集状態検知手段は、上記トナー補給動作終了後に上記トナー充填係数を演算して上記不揮発性記憶手段に演算したトナー充填係数を記憶することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかのトナー補給装置において、上記トナー凝集状態検知手段は、前回のトナー補給動作からの経過時間に基づいて上記トナー充填係数を補正し、補正したトナー充填係数に基づいて、トナー凝集状態を検知することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかのトナー補給装置において、上記トナー凝集状態検知手段は、装置内の温度を検知し、検知した装置内の温度に基づいて、上記トナー充填係数を補正し、補正したトナー充填係数に基づいて、トナー凝集状態を検知することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5いずれかのトナー補給装置において、上記トナー解し手段は、上記トナー収容器を回転させることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより現像する現像装置と、トナーを収容するトナー収容器内のトナーを該現像装置へ補給するトナー補給装置とを備え、上記現像装置により潜像を現像して得られる潜像担持体上のトナー像を最終的に記録材上に転写して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記トナー補給装置として、請求項1乃至6いずれかのトナー補給装置を用いたことを特徴とするものである。
図1は、本発明を適用した画像形成装置の概略構成を示す模式図である。図1に示す画像形成装置100は、カラー画像を形成可能であるカラーレーザプリンタであるが、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置にも本発明を適用することができる。
詳細な図示は省略するが、感光体ドラム20Yを備えた画像形成ユニット60Yは、感光体ドラム20Yの周囲に、図中時計方向であるその回転方向に沿って、1次転写ローラ12Yと、クリーニング手段としてのクリーニング装置と、帯電手段である帯電装置としての帯電装置と、現像手段としての現像ユニットである現像装置50Yとを有している。
クリーニングローラは帯電ローラに従動回転することで帯電ローラをクリーニングするようになっている。本実施形態では、接触ローラを用いた帯電システムを採用しているが、帯電システムは、近接ローラを用いたものであっても良いし、コロトロン方式を採用したものであってもよい。
転写ベルトユニット10は、中間転写ベルト11の他に、中間転写ベルト11を巻き掛けられた、駆動部材である駆動ローラ72と、転写入口ローラ73と、クリーニング対向ローラ74と、クリーニング対向ローラ74を中間転写ベルト11の張力を増加する方向に付勢する付勢手段としてのばね75とを有している。また、転写ベルトユニット10は、画像形成ユニット60Yを構成する1次転写ローラ12Y、駆動ローラ72、転写入口ローラ73、クリーニング対向ローラ74、ばね75を、筐体をなす中間転写ベルトケース14に保持し、本体99に対し着脱自在に支持されている。
また、中間転写ベルトケース14には、中間転写ベルト11に対向して配設され中間転写ベルト11上をクリーニングするベルトクリーニング装置13も保持されている。また、転写ベルトユニット10は、駆動ローラ72を回転駆動する図示しない駆動系と、1次転写ローラ12Y、12C、12M、12BKに1次転写バイアスを印加する不図示の1次バイアス電源と、対向ローラ(駆動ローラ)72に2次転写バイアスを印加する不図示の2次バイアス電源とを有している。
駆動ローラ72は、中間転写ベルト11を介して2次転写ローラ5を当接されており、2次転写ニップ90を形成している。
クリーニング対向ローラ74は、ばね75の作用により、中間転写ベルト11に、転写に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラたる機能を有している。
光走査装置8は、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、光変調されたレーザー光を照射して帯電ローラにより帯電された後の各感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKの表面を露光し、露光部分の電位を低下させて感光体ドラム20Y、20C、20M、20BKの表面上に静電的な電位差を設け、静電潜像を形成する。
レジストローラ対4は、作像速度、言い換えると中間転写ベルト11の移動速度と、給紙の速度とを合わせるために、外径を精密に加工されている。その精度は外径で0.03mm以内である。
定着装置6は、熱源を内部に有する定着ローラ62と、定着ローラ62に圧接された加圧ローラ63とを有しており、トナー像を担持した転写紙Sを定着ローラ62と加圧ローラ63との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Sの表面に定着するようになっている。
操作パネルによって入力された各種の情報は、制御部91によって認識され、それぞれ識別される。操作パネルは、制御部91による制御によって所定の表示を行う出力手段としての表示部を有している。また、制御部91は、1次転写ローラに一次転写バイアスを印加する一次バイアス電源を制御する。さらに、対向ローラ72に2次転写バイアスを印加する2次バイアス電源を制御する。すなわち、制御部91と2次バイアス電源とで、バイアス印加手段としての2次転写バイアス印加手段として構成している。
Y,M,C,Bkの4つのトナー補給装置は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、以下の説明では、色符号を省略して説明を行う。
図2は、トナー補給装置30を示す拡大構成図である。トナー収容器たるトナーボトル9は、トナーを収容しているボトル部191と、ボトル部191の頭部に係合してボトル部191を回転可能に保持するキャップ部192とを有している。トナーボトル9が本体99に装着されると、その装着動作に連動して、キャップ部192の穴部192bにノズル42が挿入される。このとき、トナーボトル9の開閉部材としての口栓部材193は、ノズル42と爪部材45とに挟まれた状態で、トナー排出口192a(粉体排出口)を開放する。これにより、トナー排出口192aとノズル42に設けられたトナー受入口(粉体受入口)とが連通し、トナーボトル9のボトル部191内に収容されたトナーが、トナー排出口192aを介して、ノズル42内に搬送される。
図5に示すように、トナーボトル9内のトナーが固め(凝集)の場合は、トナーボトル内のトナーが緩め(分散)の場合に比べて、単位時間当たりのトナー補給量が多いことがわかる。なお、トナー補給開始直後のトナー補給量が多いのは、トナー排出口192aやノズル42に溜まったトナーが供給されたためと思われる。
図に示すように、まず、トナーボトル9に具備されるメモリタグ194に記憶されたトナー充填係数を読み込む(S1)。次いで、読み込んだトナー充填係数が予め実験的に求めた基準値以下かどうかを判定する(S2)。基準値以下の場合(S2のYES)は、トナーボトル9内のトナーが十分緩い(分散した)状態であるので、トナーボトル9回転回数を予め実験的に求めた初期値N=10とする(S3)。一方、トナー充填係数が基準値より大きい場合(S2のNO)は、トナーボトル9内のトナーが固い(凝集した)状態であるので、トナーボトル回転数をN+aとして、初期値Nよりも回転回数を多くする(S4)。ここで、aは予め実験的に求めた値であって、a=3とした。すなわち、13回トナーボトル9を回転させるのである。このように、トナーボトル回転回数が決定したら、決定した回転回数トナーボトルを回転させる解し動作を実行する(S5)。そして、このような解し動作が終了したら、上述したように、不図示のトナー濃度センサに基づくトナー補給動作を実行し、実行後、トナー充填係数を算出しなおし、メモリタグ194に算出したトナー充填係数を記憶する。なお、制御部91は、トナーボトルの回転回数を、トナーボトル駆動部120の駆動時間により把握することができる。これは、トナーボトルが1回転するのにかかる時間は、予めわかっているので、トナーボトル駆動部120を駆動して、所定の時間経過したら、トナーボトルが一回転したと把握する。また、これに限らず、エンコーダなどを設けて、トナーボトルの回転回数を検知するようにしてもよい。
まず、変形例1について説明する。
図8は、トナー充填係数と、トナー補給量が安定し、実際のトナー濃度とトナー濃度センサとの間に誤差が生じず、安定したトナー補給制御を実現するために必要な解し動作時のトナーボトル回転数との関係をあらわす図である。この図は、次のようにして求めたものである。種々のトナー充填係数のトナーボトルを用意し、単位時間当たりのトナー補給量が安定するまでに必要な回転回数、および、実際のトナー濃度とトナー濃度センサの検知結果とが同じとなるのに必要な回転回数を調べ、これらから、必要なトナーボトル回転回数を求めたものである。
図9は、変形例1のトナー解し動作の制御フロー図である。
まず、上述と同様、制御部91は、メモリタグ194と通信を行って、メモリタグ194からトナー充填係数を読み出す(S11)。次に、図8に示す関係に基づいて、トナー解し動作におけるトナーボトル回転回数を決定する(S12)。具体的には、制御部91のメモリに図8に示す関係を表す関係式(例えば、Y=aX+b)が記憶されており、メモリタグ194から読み出したトナー充填係数を上記関係式に代入することにより、必要なトナーボトルの回転回数を求めることができる。また、これに限らず、トナーボトルの回転回数とトナー充填係数とを関連づけたテーブルを制御部91のメモリに保存しておいてもよい。例えば、トナー充填係数が120のときは、トナーボトルの回転回数は、10回に設定される。次いで、決定した回転回数トナーボトルを回転させる解し動作を実行する(S13)。
次に、変形例2について説明する。
トナーボトル内のトナーは、温度が高いときは、凝集しやすい傾向にあり、逆に温度が低いときは、トナーが分散しやすい傾向にある。そこで、この変形例2においては、装置内の温度条件に基づいて、トナー充填係数を補正するようにしたものである。
まず、上述と同様、制御部91は、メモリタグ194と通信を行って、メモリタグ194からトナー充填係数を読み出す(S21)。次いで、温度検知手段たる温湿度センサで装置内の温度情報を読み取り、図11のトナー充填係数の補正値と温度との関係に基づいて、トナー充填係数の補正値を求め、この補正値を読み出したトナー充填係数に加算する(S22)。図11に示す関係は、予め実験により求めた関係であり、制御部91のメモリには、トナー充填係数の補正値と温度との関係式(例えば、Y=aX+b)が記憶されている。また、補正値と機内温度とを関連づけたテーブルを制御部91のメモリに保存しておいてもよい。例えば、温度が30℃であった場合には、トナー充填係数の補正値は20となり、例えば、トナー充填係数が120であったすると、補正後のトナー充填係数は、140となる。次に、補正したトナー充填係数および先の図8に示したトナー充填係数と必要なトナーボトル回転回数との関係に基づいて、トナー解し動作におけるトナーボトル回転回数を決定する(S23)。例えば、補正後のトナー充填係数が140の場合、トナーボトル回転回数が、15回に決定される。そして、決定した回転回数トナーボトルを回転させる解し動作を実行する(S24)。
次に、変形例3について説明する。
トナーボトル内のトナーは、トナーボトルを動かさず放置しておくと凝集が進んでしまう。そこで、変形例3においては、前回のトナー解し動作(トナーボトル回転動作)を実施してからの経過時間を求め、求めた経過時間に基づき、トナー充填係数を補正するものである。
まず、上述と同様、制御部91は、メモリタグ194と通信を行って、メモリタグ194からトナー充填係数を読み出す(S31)。次いで、本制御を前回実施してからの経過時間を求め、図13に示す解し動作を前回実施してからの経過時間とトナー充填係数の補正値との関係から、トナー充填係数の補正値を求める。図13の関係は、予め実験により求め、経過時間とトナー充填係数の補正値との関係式(例えば、Y=aX+b)や、経過時間とトナー充填係数の補正値とが関係付けられたテーブルを制御部91のメモリに保存しておく。例えば、経過時間が5時間であった場合には、トナー充填係数の補正値は60となる。そして、この求めたトナー充填係数の補正値を、メモリタグ194から読み出したトナー充填係数に加算する(S32)。例えば、メモリタグ194から読み出したトナー充填係数が120のときは、補正後のトナー充填係数は180となる。次に、補正したトナー充填係数および先の図8に示したトナー充填係数と必要なトナーボトル回転回数との関係に基づいて、トナー解し動作におけるトナーボトル回転回数を決定する(S33)。例えば、補正後のトナー充填係数が180の場合、トナーボトル回転回数が、20回に決定される。そして、決定した回転回数トナーボトルを回転させる解し動作を実行する(S34)。
これにより、上述したように、分散した状態トナーを現像装置50に補給することができ、トナー補給量が多くなったり、トナー濃度の検知結果が、実際のトナー濃度よりも低めに検知したりするのを抑制することができ、現像装置内の実際のトナー濃度が目標のトナー濃度よりも高くなるのを抑制することができる。これにより、余計なトナー消費によるイールド低下、トナー飛散、地カブリ等のトナー濃度過多に起因する画像の異常を抑制することができる。また、トナーボトル内のトナーが緩め(分散した)状態のときと、固め(凝集した)状態とでトナー解し動作時間を変更することができるので、ダウンタイムが長くなるのを抑制することができる。
30:トナー補給装置
31:スクリュウポンプ
50:現像装置
91:制御部
120:トナーボトル駆動部
194:メモリタグ
Claims (7)
- トナーを収容するトナー収容器と、
現像装置へ上記トナー収容器内のトナーを供給するトナー供給手段とを備えたトナー補給装置において、
上記トナー収容器の最大トナー充填容量と、上記トナー収容器内の現在のトナー充填量と、上記トナーのゆるみ見掛け密度とから求められるトナー充填係数に基づいて、上記トナー収容器内のトナーの凝集状態を検知するトナー凝集状態検知手段と、
上記トナー収容器内のトナーを解すトナー解し手段と、
上記現像装置へのトナー補給前に、上記トナー解し手段を制御して上記トナー収容器内のトナーを解すトナー解し動作を実行する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記トナー凝集状態検知手段の検知結果に基づいて、上記トナー解し動作の時間を制御することを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1のトナー補給装置において、
上記制御手段は、上記トナー充填係数が閾値以下のときの上記トナー解し手段の駆動時間を、上記トナー充填係数が閾値よりも大きいときの上記トナー解し手段の駆動時間よりも短くしたことを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1または2のトナー補給装置において、
上記トナー収容器は、装置本体に対して着脱可能に構成されており、
上記トナー収容器には、最新の上記トナー充填係数が記憶される不揮発性記憶手段を備え、
上記トナー凝集状態検知手段は、上記トナー補給動作終了後に上記トナー充填係数を演算して上記不揮発性記憶手段に演算したトナー充填係数を記憶することを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1乃至3いずれかのトナー補給装置において、
上記トナー凝集状態検知手段は、前回のトナー補給動作からの経過時間に基づいて上記トナー充填係数を補正し、補正したトナー充填係数に基づいて、トナー凝集状態を検知することを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1乃至4いずれかのトナー補給装置において、
上記トナー凝集状態検知手段は、装置内の温度を検知し、検知した装置内の温度に基づいて、上記トナー充填係数を補正し、補正したトナー充填係数に基づいて、トナー凝集状態を検知することを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1乃至5いずれかのトナー補給装置において、
上記トナー解し手段は、上記トナー収容器を回転させることを特徴とするトナー補給装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより現像する現像装置と、
トナーを収容するトナー収容器内のトナーを該現像装置へ補給するトナー補給装置とを備え、
上記現像装置により潜像を現像して得られる潜像担持体上のトナー像を最終的に記録材上に転写して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記トナー補給装置として、請求項1乃至6いずれかのトナー補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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