JP5675753B2

JP5675753B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5675753B2
Application number: JP2012246121A
Authority: JP
Inventors: 慶大西
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2032-11-08
Also published as: US20140126921A1; US9002219B2; JP2014095768A

Description

この発明は、画像形成装置に関する。

２成分現像電子写真方式の画像形成装置（Multi-Functional Peripheral）では、像担持体である感光体に形成した潜像をトナーで現像して得た可視像を媒体（用紙または樹脂シート）に転写する。一般にトナーとキャリアとの二成分現像剤を用いる現像装置は、現像動作により消費されるトナーを補給する。このような画像形成装置で使用される現像剤は、現像容器内において偏在しないように画像形成動作中は循環されている。そして、トナーが現像に使用されて消費し、現像装置に設けられたトナー濃度センサによって現像容器内のトナーが減少したことが検知された場合は、トナーカートリッジからトナーが現像装置に補給される。

ところで、高印字率通紙が継続しトナーの補給がトナー消費に追従できなくなった場合などで、現像剤中のトナー濃度の比率が予め設定されたレベル以下に低下した場合は、印字品質の低下、あるいはキャリア引きなどの障害を防止するため、印刷ジョブを中断してトナーの強制補給動作が実行される。

特開２００４−３４７９３１号公報

しかしながら、近年、現像装置の小型化が進み、補給トナーを現像剤中に十分に撹拌、及び分散するスペースがとれなくなっているため、その結果として、トナー濃度センサが誤検知して現像剤中のトナー濃度が印字可能の状態にまで復帰していないにもかかわらず強制補給動作を終了してしまう可能性がある。

本願発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、トナーの強制補給動作において十分なトナーを確実に補給することのできる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の実施形態によれば、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、前記トナー濃度検知センサで検知されたトナー濃度が第１の閾値以下のときは、実行中の印字動作を中断して前記トナー補給装置からのトナー補給を少なくとも１回実行する補給動作とこの補給動作後のトナー濃度の検知とを繰り返して実行し、前記補給動作後のトナー濃度が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上であることが所定回数Ｋ（２以上の整数）以上検知されたときに前記補給動作を終了する制御部とを備える画像形成装置が提供される。

本実施の形態の画像形成装置のトナー補給に関連する部位と制御系の構成を示す図である。本実施の形態の画像形成装置における現像装置の概略の構成を示す図である。本実施の形態の画像形成装置の現像装置の現像容器内部の配置を示す横断面図である。本実施の形態の画像形成装置における強制補給処理手順を示すフロー図。

図１は、本実施の形態の画像形成装置のトナー補給に関連する部位と制御系の構成を示す図である。

画像形成装置１は、制御部１０、感光体１０２、帯電装置１０３、露光装置１０４、現像装置１０５、クリーナ装置１０８、一次転写装置１０９、転写ベルト装置１１０、高圧電源１１１、及びトナー補給装置１１２を備えている。そして、現像装置１０５には、撹拌ミキサ２１３、現像スリーブ２１４、及びトナー濃度センサ２２０が設けられている。

感光体１０２は、感光体１０２の周方向である副走査方向に回転する。感光体１０２の周辺近傍には、帯電装置１０３が配置される。帯電装置１０３は、高圧電源１１１から付与される帯電高圧により、感光体１０２の表面を均一に帯電する。

露光装置１０４は、露光装置１０４内の半導体レーザを走査しながら画像信号に応じて発光／消灯する。この半導体レーザから出射されるレーザ光は、ポリゴンミラーなどの偏向器によって感光体１０２の回転軸方向である主走査方向に走査する光となる。そしてレンズ等の光学系によって、レーザ光は感光体１０２上に照射される。帯電した感光体１０２にレーザ光が照射されると、照射された部位の電位が低下し、静電潜像が形成される。

現像剤層を現像スリーブ上に形成することで、感光体と現像スリーブが対向する位置、即ち現像位置にトナーを供給する。

トナー補給装置１１２は着脱可能に設けられ、現像装置１０５にトナーを補給する。

感光体１０２の転写位置には一次転写装置１０９が設けられ、転写ベルト装置１１０の転写ベルトにトナー像を形成する。用紙トレイから供給される媒体は、転写位置まで搬送され二次転写装置（不図示）と転写ベルトとによってトナー像を転写される。トナー像が転写された媒体は、定着装置（不図示）に搬送され、加熱加圧によりトナー像が定着される。そしてトナー像を定着した媒体は排出される。

また、媒体へトナー像の転写が終了した後、感光体１０２上の残留トナーはクリーナ装置１０８によって取り除かれる。感光体１０２は、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続して行われる。

現像装置１０５には、撹拌ミキサ２１３と現像スリーブ２１４とが設けられている。撹拌ミキサ２１３は、トナー補給装置１１２から補給されたトナーを撹拌し、現像スリーブ２１４を介して感光体１０２にトナーを供給する。この現像スリーブ２１４には、現像高圧が印加され、反転現象により感光体１０２上の静電潜像にトナーを現像する。

なお、現像スリーブ２１４、撹拌ミキサ２１３は、機械的に接続（メカタイ）され、現像モータ（不図示）によって共に駆動される。一方、感光体１０２は、他のモータ（不図示）によって駆動される。これらのモータの駆動は制御部１０からの駆動指令に基づいて行われる。

また、現像装置１０５には現像容器内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ２２０が設けられている。このトナー濃度センサ２２０は、現像容器内のトナー残量に対応した測定信号（濃度センサ検出電圧）を出力する。そこで、トナー濃度センサ２２０からの出力に基づいてトナー補給装置１１２を制御して現像容器内にトナーを補給する。

また、画像形成装置１の制御系には、制御部１０、コントロールパネル１１、メモリ部１２、及びスキャナ１３が設けられている。

コントロールパネル１１は、画像形成の開始や、スキャン動作による原稿の画像情報の読み取りの開始など画像形成装置１の動作を指示するための指示入力部である。メモリ部１２は、トナー補給動作、強制補給動作を制御するためのテーブル、情報を保存する。スキャナ１３は、原稿を走査して画像データに変換する。

続いて、現像装置１０５の構成と動作について説明する。

図２は、本実施の形態の画像形成装置における現像装置１０５の概略の構成を示す図である。現像装置１０５には、撹拌ミキサ２１３と現像スリーブ２１４とが設けられている。撹拌ミキサ２１３は、トナー補給装置２２１から補給されたトナーを撹拌し、現像スリーブ２１４を介して感光体１０２にトナーを供給する。この現像スリーブ２１４には、現像高圧が印加され、反転現象により感光体１０２上の静電潜像にトナーを現像する。

制御部１０から出力される現像装置駆動信号によって、撹拌ミキサ２１３と現像スリーブ２１４とが同期して回転制御される。制御部１０から出力される感光体駆動信号によって、感光体が回転制御される。

また、現像装置１０５にはトナー濃度センサ２２０が設けられている。このトナー濃度センサ２２０は、磁気センサであり、現像剤の透磁率を電圧として出力する。現像剤の透磁率とトナー比濃度とは対応関係にある。従って、トナー濃度センサ２２は、現像容器内のトナー比濃度に対応した測定信号を濃度センサ検出電圧信号として出力する。そこで、トナー濃度センサ２２０からの出力に応じてトナー補給装置２２１を制御して現像容器内にトナーを補給する。具体的には、トナー補給制御信号によって、トナー残量を表すトナー濃度センサ２２０の測定信号に対応した時間だけ、トナー補給装置２２１から現像容器内にトナーを供給する。

なお、本実施の形態では、トナーと磁性キャリアの混合物である２成分現像剤を用いているため、トナー濃度センサ２２０によって現像容器内のトナー比濃度を測定することができる。従って、一般の現像剤を用いる場合には、現像容器内のトナーレベル、トナー比濃度を測定できるセンサを用いる。

図３は、本実施の形態の画像形成装置の現像装置の現像容器内部の配置を示す横断面図である。

現像装置の現像容器内には、仕切板７０を挟んで２つの撹拌ミキサ２１３が設けられている。また、ケースの上部にはトナー補給口５２が設けられ、トナー補給装置１１２から搬送されるトナーがこのトナー補給口５２を介して現像容器内に落下して供給される。そして、トナー補給口５２の位置から上流側には現像スリーブ２１４が設けられている。

現像スリーブ２１４は、現像容器内で回転自在に設けられる。現像スリーブ２１４は、感光体１０２に形成される静電潜像にトナーを供給して、トナー像を形成する。撹拌ミキサ２１３は、オーガを構成しており、撹拌ミキサ２１３を回転させることにより現像容器内の現像剤（トナーとキャリア）は、ミキシングされながら図中の矢印方向に移動され現像容器内を循環する。即ち、トナー補給口５２を介して供給されたトナーは、現像容器内を循環して現像スリーブ２１４に供給される。

ここで、現像容器の外面にはトナー濃度センサ２２０が設けられている。トナー濃度センサ２２０は、供給されたトナーとキャリアとが撹拌されつつ移送される現像剤の透磁率を測定する。上述のように、近年の現像装置の小型化によって、供給されたトナーを現像剤中に十分に撹拌、及び分散するスペースがとれなくなっている。このため、撹拌が不十分でトナー濃度が局部的に高い状態の現像剤を測定することによって、現像剤のトナー濃度が印字可能な状態にまで復帰していないにもかかわらず強制補給動作を終了する可能性がある。

図４は、本実施の形態の画像形成装置における強制補給処理手順を示すフロー図である。この処理は制御部１０が統括して制御する。

制御部１０は、通常印刷動作中の所定のタイミングにおいてトナー濃度センサ２２０の検出電圧を読み込む。アクト０１において、制御部１０は、トナー濃度が通常印刷を継続することができない強制補給レベルＬ１以下に低下しているかどうかを調べる。強制補給レベルＬ１以下に低下していないとき（アクト０１でＮＯ）は、アクト１６において、トナーの通常補給による印刷動作を実行する。

強制補給レベルＬ１以下に低下しているとき（アクト０１でＹＥＳ）は、アクト０２において、印刷動作を中断してトナーを補給する強制補給動作の開始処理を実行する。制御部１０は、この強制補給動作を行うための初期処理として、補給回数カウンタＳＣ＝０、復帰検知回数カウンタＲＤＣ＝０とする。

アクト０３において、トナー補給モータをａ秒間動作させて、トナー補給装置１１２から現像装置１０５にトナーを供給する。アクト０４において、トナー補給モータをｂ秒間停止して現像剤を撹拌する。このトナー補給モータの動作及び停止を所定回数Ｎ（１以上の整数）だけ繰り返すと、アクト０５において、このトナー補給モータの動作と停止のＮ回繰り返しを１つの補給動作の単位として、補給回数カウンタＳＣに１を加算（１インクリメント）する。

アクト０６において、制御部１０は、トナー濃度センサ２２０の検出電圧を読み込み、トナー濃度が通常印刷を継続することができるレベルであるエンプティ復帰レベルＬ２以上に上昇しているかどうかを調べる。ここで、エンプティ復帰レベルＬ２＞強制補給レベルＬ１である。

トナー濃度がエンプティ復帰レベルＬ２以上に上昇しているとき（アクト０６でＹＥＳ）は、アクト１１において、復帰検知回数カウンタＲＤＣに１を加算（１インクリメント）する。アクト１２において、復帰検知回数カウンタＲＤＣが設定値Ｋ以上かどうかを調べる。復帰検知回数カウンタＲＤＣが設定値Ｋ（２以上の整数）以上でなければ（アクト１２でＮＯ）、アクト０３に戻って続く処理を繰り返して実行する。

復帰検知回数カウンタＲＤＣが設定値Ｋ以上であれば（アクト１２でＹＥＳ）、アクト１５において、強制補給動作の終了処理を実行する。即ち、通常の補給動作を実行する準備を整える。そして、アクト１６において、通常補給による印刷動作を行う。

一方、アクト０６においてＮＯの場合、即ち検出したトナー濃度がエンプティ復帰レベルＬ２よりも低いときは、アクト０７において補給回数カウンタＳＣがＭ（３以上の整数）以上かどうかを調べる。補給回数カウンタＳＣがＭよりも小さい場合（アクト０７でＮＯ）は、アクト０３に戻って続く処理を繰り返して実行する。

アクト０７でＹＥＳの場合、即ち強制補給動作をＭ回実行してもトナー濃度がエンプティ復帰レベルＬ２よりも低いときは、該当色のトナーカートリッジエンプティであると判断し、コントロールパネル１１にトナーエンプティであることを示すメッセージを表示する。そして、本処理を終了する。

図４に示すフロー図によれば、エンプティ復帰レベルにあることを所定回数（Ｋ）検知するまで、強制補給動作を継続するため、現像剤に対して十分なトナーを確実に補給することができる。なお、フロー図に示すように所定回数（Ｋ）検知は、連続して検知することを要しない。さらに、強制補給動作が所定回数（Ｍ）に達しても尚、エンプティ復帰レベルを所定回数（Ｋ）検知しない場合は、該当色のトナーカートリッジエンプティであると判断し、処理を終了する。従って、装置の不具合などによってトラブルが発生することを回避することができる。

なお、上述の強制補給動作において使用した各種パラメータである強制補給レベルＬ１、エンプティ復帰レベルＬ２、補給回数カウンタＳＣ、復帰検知回数カウンタＲＤＣ、所定回数Ｎ，Ｋ，Ｍは、メモリ部１２に保存されている。そして、これらのパラメータの値はコントロールパネル１１から変更可能である。

また上述の実施の形態では、所定回数Ｎは固定値としていたが、可変値としても良い。例えば、復帰検知回数カウンタＲＤＣの値が増加することに対応して、所定回数Ｎの値を減少させることができる。復帰検知回数カウンタＲＤＣの値が大きくなれば、トナー濃度が復帰している可能性が大きいため、補給するトナー量を少なくして早期に強制補給動作を終了することができる。

なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…画像形成装置、１０…制御部、１１…コントロールパネル、１２…メモリ部、１３…スキャナ、５２…トナー補給口、７０…仕切板、１０２…感光体、１０３…帯電装置、１０４…露光装置、１０５…現像装置、１０８…クリーナ装置、１０９…一次転写装置、１１０…転写ベルト装置、１１１…高圧電源、１１２…トナー補給装置、２１３…撹拌ミキサ、２１４…現像スリーブ、２２０…トナー濃度センサ。

Claims

トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサと、
前記トナー濃度検知センサで検知されたトナー濃度が第１の閾値以下のときは、実行中の印字動作を中断して前記トナー補給装置からのトナー補給を少なくとも１回実行する補給動作とこの補給動作後のトナー濃度の検知とを繰り返して実行し、前記補給動作後のトナー濃度が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値以上であることが所定回数Ｋ（２以上の整数）以上検知されたときに前記補給動作を終了する制御部と
を備える画像形成装置。
前記制御部は、
前記補給動作とこの補給動作後のトナー濃度の検知との繰り返し回数が所定回数Ｍ（３以上の整数）以上検知されたときに補給異常の表示を出力する、請求項１に記載の画像形成装置。
前記補給動作は、
トナーを補給するモータを第１の所定時間駆動した後前記モータを第２の所定時間停止して前記現像装置内の現像剤を撹拌する動作を一つの動作として、この動作をＮ（１以上の整数）回実行する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記制御部は、
前記補給動作後に検知したトナー濃度が前記第２の閾値以上である回数の増加に対応して前記所定回数Ｎを減少させる、請求項３に記載の画像形成装置。
前記所定回数Ｋは設定可能になされる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。