JP5733613B2 - 現像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の現像装置において、上記エア流路の途中から分岐し、下流端部が大気開放される分岐エア流路と、上記エアの流れを上記現像剤搬送経路側または該分岐エア流路側の何れかに切替えるエア流路切り替え手段と、該分岐エア流路内のエア流量を検知するエア流量検知手段と、上記エア圧力検知手段の設置位置より下流側でエアの流れを遮断するエア遮断手段とを設け、上記エア流量制御手段は現像剤搬送を行わないタイミングで、該エア遮断手段により下流側を遮断して該エア圧力検知手段によりエア圧力の最大値を検知し、且つ、該エア流路路切り替え手段によりエアの流れを該分岐エア流路側に切替えて該分岐エア流路の下流部が大気開放された状態で該エア流量計によりエア流量を検知し、検知したエア圧力の最大値と検知したエア流量とに基づき該エア流路中のエア圧力と該エアポンプから該エア流路に供給できるエア流量値との関係を取得するエア供給特性取得モードを有し、該エア供給特性取得モードで取得したエア供給特性を上記エア供給特性記憶手段に記憶する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の現像装置において、上記エア圧力検知手段で検知したエア圧力が基準値より低い場合、上記エア流量制御手段は上記エアポンプのエア吐出量を減少させるように、検知したエア圧力が基準値より高い場合、上記エア流量制御手段は該エアポンプのエア吐出量を増加させるように制御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、2または3の何れかの現像装置において、上記エア流量制御手段によるエア供給量の制御は、上記エアポンプを駆動するモータの回転数を変化させることによりおこなう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、2、3または4の何れかの現像装置において、上記エア圧力検知手段で検知したエア圧力が、予め決められた範囲外となったとき、異常と判断し駆動を停止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、2、3、4または5の何れかの現像装置において、上記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、前記トナー濃度検知手段の情報に基づき上記エア圧力検知手段の誤検知を判定することを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項1、2、3、4、5または6の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項7の画像形成装置において、上記現像装置を複数備え、一つのエア流量計が該複数の現像装置のエア流量計を兼ねることを特徴とするものである。
現像剤搬送経路内を搬送される現像剤量を安定させるには、現像剤搬送中にエア流路を流れているエア流量を検出して、これを一定にするようエアポンプを制御することが有効と考えられる。
しかしながら、エア流路中にエア流量計を設けてエア流量を検出する構成では、エア流路中の正確なエア流量を検出することが難しい。一般的なエア流量計は熱線式であり、その原理は流路中の設けた素子に電流を流して加熱し、素子が流路中を流れるエアによって冷やされたことによる熱量を電流値の変化により測定して、風量に変換している。このため、ゴミや現像剤が素子に付着すると流れる電流量が変化し、正確な流量を測定できないという欠点がある。エア流路は、エアポンプと現像剤搬送経路とを連結するものであり、搬送停止直後には現像剤が流れ込み易く、エア流量計の素子に現像剤が付着することは避けられない。また、熱線式のエア流量計は、下流側に負荷があると、その大きさによって測定されるエア流量が大きく誤差を含んでしまうことが解った。このため、負荷となる現像剤がある現像剤搬送経路を下流側に有するエア流路では、一般的なエア流量計を用いて正確なエア流量を検出することは困難である。
そこで、本発明では、エア流路中にエア圧力検知手段を設けてエア圧力を検知し、エア流量制御手段がエア圧力検知手段により検知したエア圧力に基づきエアポンプを制御する。例えば、予め求めたエア圧力とエアポンプからエア流路中に供給できるエア流量値との関係に基づき、エア流路中に供給されているエア流量を求め、求めたエア流量に基づき、エアポンプから供給されるエア流量が所定値になるようエアポンプを制御する。このように、エア圧力検知手段により検知したエア圧力に基づき求めたエア流量は、エア流量計を用いて検出したエア流量に較べ、経時でも正確な値となっていることが後述する実験で確認された。このため、本発明の構成では、現像剤の状態が変化しても、エアポンプからエア流路を介して現像剤搬送経路内の現像剤に供給されるエア流量の変動は抑えられ、現像剤収容部から現像部へ向けてエアの流れにより現像剤搬送経路内を搬送される現像剤量が安定する。これにより現像部内の現像剤量の変化を良好に抑制できる。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の全体概略構成図である。図1の画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(M)、マゼンタ(C)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成するための4つの画像形成ユニット1Y、M、C、Bkを備え、これらを所定のピッチで配列した、所謂、タンデム型の画像形成装置である。尚、Y、M、C、Bkの色順は、図1に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。
例えば、画像形成ユニット1Yでは、帯電手段3Yにより感光体ドラム2Y表面を帯電する。所定の電位に帯電した各感光体ドラム2Y表面には、引き続いて光書込ユニット(不図示)により画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した各感光体ドラム2Y表面が現像部10Yに到達すると、各感光体ドラム2Y表面の静電潜像にトナーが供給されて、トナー像が形成される。上記の動作が画像形成ユニット1Y、M、C、Bkに同様にして所定のタイミングで行われ、感光体ドラム2Y、M、C、Bk表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。
現像装置は、各感光体ドラム2Y、M、C、Bkに対向して配置さる現像部10Y、M、C、Bkと、現像部10Y、M、C、Bkから離れて、画像形成ユニット1Y、M、C、Bkの下方に配置され、現像剤を収容しながら攪拌する現像剤収容部としての攪拌部40Y、M、C、Bkと、現像部10Y、M、C、Bkと攪拌部40Y、M、C、Bkとの間で現像剤をそれぞれ循環させる現像剤循環手段を備えている。なお、Y、M、C、Bkの各現像装置は、現像剤の色が異なる以外は同一であるので、以下、符号を省略して説明する。
予め使用するエアポンプ60に関して、最大圧力値と、駆動モータ回転数に対する無負荷時のエア吐出流量特性(図17参照)調べておき、エアポンプの特性ライン(図13参照)の情報を、上述のエア供給特性記憶手段(不図示)に記憶させる。使用しているモータの回転数における無負荷(圧力0)のエア流量情報と、現像剤搬送中に計測されるエア圧力が分かれば、この特性ラインを用いて、搬送中のエア流量を求めることができる。
先ず、エア流量制御手段はエア供給特性記憶手段から、設定されているポンプ駆動モータの回転数に見合う、無負荷時の流量L1を取得する(S1)。なお、設定されている回転数は設定可能な上限以下の値に設定されていることは言うまでもない。次に、現像装置を駆動し始め、現像剤のエア搬送を開始する(S2)。現像剤のエア搬送が始まったら圧力計61を用いて現像剤搬送中のエア圧力Pをモニターする(S3)。エア圧力Pが所定の範囲かどうかを判断し(S4)、所定の範囲外のときは、後述するように現像剤の循環動作が異常と判断して現像装置の駆動を停止する(S5)。
実施例1は、エア吐出特性が経時で変化し難いエアポンプ60を用いた場合に有効な制御である。一方、実施例2は、エア吐出特性が経時で変化してしまうエアポンプ60では、下記に示す動作を加えて、エアポンプ60のエア吐出特性を更新していくことが望ましい。
実施例3は、実施例2のエア吐出特性が経時で変化してしまうエアポンプ60での制御で、複数の現像装置のエアポンプ60の吐出特性を取得するための流量情報を一つのエア流量計で検出するものである。
また、実施例1によれば、エア供給チューブ64中のエア圧力とエアポンプ60からエア供給チューブ64中に供給できるエア流量値との関係を記憶したエア供給特性記憶手段を設け、圧力計61により検知したエア圧力と、エア供給特性記憶手段に記憶されたエア圧力とエア流量値との関係に基づき、エア供給チューブ64中のエア流量値を求める。このようにして求めたエア流量は、エア流量計を用いて検出したエア流量に較べ、経時でも正確な値となっていることが後述する実験で確認された。エア流量制御手段は、求めたエア流量値に基づきエア供給チューブ64中に流れるエア流量が所定値になるようエアポンプ60を制御する。このため、エア流量制御手段による制御が正確に行え、攪拌部40から現像部10へ向けてエアの流れにより現像剤搬送経路内を搬送される現像剤量が安定する。これにより現像部10内の現像剤量の変化を良好に抑制できる。
また、実施例2によれば、エア供給チューブ64の途中から分岐し、下流端部が大気開放される分岐エアチューブ68と、エアの流れを排出部54または分岐エアチューブ68側の何れかに切替えるエア流路切り替え手段としての経路切替弁67と、分岐エアチューブ68内のエア流量を検知するエア流量検知手段としてのエア流量計65と、圧力計61の設置位置より下流側でエアの流れを遮断するエア遮断手段としての遮断弁66とを設ける。そして、エア流量制御手段は現像剤搬送を行わないタイミングでエアポンプ60のエア供給特性を取得するエア供給特性取得モードを有し、エア供給特性取得モードは遮断弁66により下流側を遮断して圧力計によりエア圧力の最大値を検知し、且つ、経路切替弁67によりエアの流れを分岐エアチューブ68側に切替えて分岐エアチューブ68の下流部が大気開放された状態で、エア流量計65によりエア流量を検知する。そして、検知したエア圧力の最大値と検知したエア流量とに基づきエア供給チューブ64中のエア圧力とエアポンプ60からエア供給チューブ64に供給できるエア流量値との関係を取得し、エア供給特性記憶手段に記憶する。このように、エア供給特性取得モードで、エア圧力とエアポンプ60からエア供給チューブ64に供給できるエア流量値との関係であるエアポンプ60のエア吐出特性を取得して、逐次更新していながら、上記制御を行うことにより、経時でもエアポンプ60の吐出特性が変化する場合でも、エア流量が安定し、現像部10への現像剤搬送量を一定にすることができる。
また、本実施形態によれば、圧力計61で検知したエア圧力が基準値より低い場合、エア流量制御手段はエアポンプ60のエア吐出量を減少させ、検知したエア圧力が基準値より高い場合、エア流量制御手段はエアポンプ60のエア吐出量を増加させるよう制御する。詳しくは、エア圧力が基準値より低い場合、搬送される現像剤の嵩密度が低く、現像剤搬送量が基準量より増加していることを意味するので、エアポンプ60の駆動モータ61の回転数を下げて、エア吐出量を減少させてエア供給量を減らし、搬送量を減らす。一方、エア圧力が基準値より低い場合、搬送される現像剤の嵩密度が高く、現像剤搬送量が基準量より減少していることを意味するので、エアポンプ60の駆動モータ61の回転数を上げて、エア吐出量を増加させてエア供給量を増やし、搬送量を増やす。これにより、搬送される現像剤量が変化を抑えら、現像部10内の現像剤量の変化を抑制できる。
また、本実施形態によれば、エア流量制御手段によるエア供給量の制御は、エアポンプ60を駆動するポンプ駆動モータ62の回転数を変化させることによりおこなう。このようにポンプ駆動モータ62の回転数を変化させる方法は、エア供給量の調整を簡単且つ正確に行うことができる。
また、本実施形態によれば、圧力計61で検知したエア圧力が、予め決められた範囲外となったとき、異常と判断し駆動を停止する。現像剤搬送チューブ31内に現像剤が詰まった場合、負荷が大きくなり、検知されるエア圧力が、現像剤の通常搬送時の2倍以上に上昇する。また、ロータリフィーダ50に現像剤が投入されすぎ、回転がロックした場合は、排出部54に現像剤が供給されないため、エアのみが供給され、検知されるエア圧力はほぼ0となる。このように、検知されたエア圧力が通常使用する範囲から大きく逸脱している場合は、不具合が発生していると推測される。さらに、そのままの状態で動かしつづけると現像部10または撹拌部40から現像剤があふれる恐れがある。そこで、通常搬送に使用する圧力の範囲を決めておき、圧力がその範囲内かどうかを判断し、範囲外のときは異常と判断して現像装置の駆動を停止することで、不具合が発生したまま動作が続けられることを防止できる。
また、本実施形態によれば、現像剤のトナー濃度検知手段63を設け、トナー濃度検知手段63の情報に基づき、圧力計61の誤検知を判定する。上記制御では、圧力計61が故障等で誤検知していると、誤った判断で現像装置を停止することになってしまう。そこで、トナー濃度検知手段63の検知情報に基づき、図6のトナー濃度と嵩密度の関係、図10の嵩密度と負荷圧力の関係を用いて、圧力計61が検知すべき圧力値を推定する。このトナー濃度検知手段63の検知情報に基づき推定した圧力推定値が、圧力計61の検知結果と大幅に異なる場合に、誤作動を防止できる。
また、本実施形態によれば、現像装置を複数備えた画像形成装置で、図19に示すように、一つのエア流量計65が複数の現像装置のエア流量計を兼ねることにより、4つのエア供給経路に4つの流量計を設置する必要がなくなり、コストの低減が図れる。
2Y、M、C、Bk 感光体ドラム
3 帯電手段
4 光書込ユニット
5 中間転写ベルト
6 二次転写ローラ
7 クリーニング手段
8 ベルトクリーニング装置
9Y、M、C、Bk 一次転写ローラ
10 現像部
11 現像ローラ
12 ドクタブレード
13 回収スクリュウ
14 供給スクリュウ
15 現像剤供給口
16 仕切り壁
18 レジストローラ
21 トナー補給管
22 トナーボトル
28 トナー補給用モータ
30 現像剤移送管
31 現像剤搬送チューブ
40 撹拌部
43 攪拌スクリュウ
44 回転羽根
45 攪拌用モータ
45a 回転軸
50 ロータリフィーダ
51 ロータ
54 排出部
55 ロータ用モータ
60 エアポンプ
62 ポンプ駆動モータ
63 トナー濃度検知手段
64 エア供給チューブ
65 エア流量計
66 遮断弁
67 経路切替弁
68 分岐エアチューブ
69 下流エアチューブ
70 バルブ
80 給紙カセット
90 定着装置
Claims (8)
- 像担持体近傍に配置され、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、該現像部の下方に配置され、現像剤を収容する現像剤収容部を備え、該現像部と該現像剤収容部との間で現像剤を循環させる現像装置であって、該現像剤収容部から該現像部に現像剤を搬送する現像剤搬送手段として、エアを吐出するエアポンプと、該現像剤収容部と該現像部とを連結する現像剤搬送経路と、該現像剤収容部内の現像剤を該現像剤搬送経路に排出する排出手段と、該エアポンプから吐出されたエアを、該現像剤搬送経路内の排出手段により現像剤が排出された位置から該現像部に向けて流すエア流路とを備えた現像装置において、
上記エア流路中のエア圧力を検知するエア圧力検知手段と、上記エア流路中のエア圧力と上記エアポンプから該エア流路中に供給できるエア流量値との関係を記憶したエア供給特性記憶手段と、上記エア圧力検知手段により検知したエア圧力と、該エア供給特性記憶手段に記憶されたエア圧力とエア流量値との関係に基づき、該エア流路中のエア流量値を求め、求めたエア流量値に基づき該エア流路に流れるエア流量が所定値になるよう上記エアポンプによるエア供給量を制御するエア流量制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、上記エア流路の途中から分岐し、下流端部が大気開放される分岐エア流路と、上記エアの流れを上記現像剤搬送経路側または該分岐エア流路側の何れかに切替えるエア流路切り替え手段と、該分岐エア流路内のエア流量を検知するエア流量検知手段と、上記エア圧力検知手段の設置位置より下流側でエアの流れを遮断するエア遮断手段とを設け、上記エア流量制御手段は現像剤搬送を行わないタイミングで、該エア遮断手段により下流側を遮断して該エア圧力検知手段によりエア圧力の最大値を検知し、且つ、該エア流路路切り替え手段によりエアの流れを該分岐エア流路側に切替えて該分岐エア流路の下流部が大気開放された状態で該エア流量計によりエア流量を検知し、検知したエア圧力の最大値と検知したエア流量とに基づき該エア流路中のエア圧力と該エアポンプから該エア流路に供給できるエア流量値との関係を取得するエア供給特性取得モードを有し、該エア供給特性取得モードで取得したエア供給特性を上記エア供給特性記憶手段に記憶することを特徴とする現像装置。
- 請求項1または2の現像装置において、上記エア圧力検知手段で検知したエア圧力が基準値より低い場合、上記エア流量制御手段は上記エアポンプのエア吐出量を減少させるように、検知したエア圧力が基準値より高い場合、上記エア流量制御手段は該エアポンプのエア吐出量を増加させるように制御することを特徴とする現像装置。
- 請求項1、2または3の何れかの現像装置において、上記エア流量制御手段によるエア供給量の制御は、上記エアポンプを駆動するモータの回転数を変化させることによりおこなうことを特徴とする現像装置。
- 請求項1、2、3または4の何れかの現像装置において、上記エア圧力検知手段で検知したエア圧力が、予め決められた範囲外となったとき、異常と判断し駆動を停止することを特徴とする現像装置。
- 請求項1、2、3、4または5の何れかの現像装置において、上記現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、前記トナー濃度検知手段の情報に基づき上記エア圧力検知手段の誤検知を判定することを特徴とする現像装置。
- 像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項1、2、3、4、5または6の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項7の画像形成装置において、上記現像装置を複数備え、一つのエア流量計が該複数の現像装置のエア流量計を兼ねることを特徴とする画像形成装置。
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