JP6071863B2 - 画像形成装置、現像装置のトナー補給方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態の画像形成装置100の概略構成について説明する。図1に示されるように、画像形成装置100は、画像読取部1、ADF(Automatic Document Feeder)2、画像形成部3、給紙部4、制御部5、及び操作表示部6などを備えている。操作表示部6は、制御部5からの制御指示に従って各種の情報を表示し、ユーザー操作に応じて制御部5に各種の情報を入力するタッチパネルなどである。ここで、図1(A)は、画像形成装置100の正面図であり、図1(B)は、画像読取部1の平面図である。なお、説明の便宜上、画像形成装置100が使用可能に設置された状態の鉛直方向を上下方向7と定義し、操作表示部6が設けられている側を手前側(正面)として前後方向8を定義し、操作表示部6を正面として左右方向9を定義する。また、画像形成装置100は、本発明の画像形成装置の一例に過ぎず、例えば、プリンター、FAX装置、複写機などであってもよい。
次に、図2乃至図5を参照しつつ、現像装置34について詳細に説明する。現像装置34は、少なくともトナーを含む現像剤を収容し、トナーを用いて現像する現像装置である。
図6に示されるように、用紙Sに形成されるトナー像に、搬送方向9Aに沿って延びる細長い領域ごとに濃淡がある場合、現像装置34内の現像剤の消費量が不均一になる。トナーは流動性を有する粉体であるが、流動性が低い。そのため、トナー量が不均一な状況が暫く維持される。トナー量が不均一な現像剤は、スクリューフィーダー64により循環搬送される。スクリューフィーダー64による現像装置34内で撹拌されながら搬送される現像剤が同じ位置に戻るまでの1周の時間が、感光体31が1回転する時間よりも十分遅い。例えば、現像装置34内の現像剤の移動速度は30mm/sであり、感光体31の回転速度は、300〜400mm/sである。そこで、現像装置34内で循環搬送される現像剤における複数の領域を、現像剤が現像装置34内で循環搬送される方向(矢印71)に対して、感光体31が1回転する時間内に現像剤が移動する距離よりも長く均等に分割する。図6に示される例では、現像剤における複数の領域は、現像剤貯留室63A,63Bそれぞれに対応する16領域に分割される。現像剤における複数の領域は、現像剤貯留室63全体に対応する32領域に分割される。これらの領域は、現像剤の循環搬送に伴って現像装置34内を移動する。これによって、現像剤の部分的なトナー消費量を複数の領域ごとに取り扱うことが容易になる。図6に示される例では、用紙Sに現像されたトナー像が、D4領域、D9領域、及びD14領域の順にトナー消費量が多く、これに対応して現像剤における領域4、領域9、及び領域14の順に現像剤に含まれるトナー量が少なくなる。スクリューフィーダー64によって循環搬送される現像剤の前記複数の領域が、補給口70が設けられた前記補給位置に到達したときに、コンテナスクリュー69によってトナーコンテナ39から前記複数の領域にトナーを補給することができる。コンテナスクリュー69によって、トナーコンテナ39から現像剤における領域4、領域9、及び領域14それぞれにトナー消費量に応じた量のトナーを補給することができる。
次に、現像剤の領域ごとのトナー帯電量を考慮したトナー量を補給した場合について説明する。ここでは、図6及び図7に示される例と同様に、現像装置34の現像剤における領域4、領域9、及び領域14のトナーが消費され、他の領域のトナーは消費されなかったものとして説明する。また、現像装置34からトナーを補給した、現像剤貯留室63Bに対応する16領域について説明する。なお、図8(A)は、領域ごとのトナー消費量を示すトナー濃度の値を示す図である。図8(B)は、領域ごとのトナー補給量を示す図である。図8(C)は、トナー補給後の領域ごとのトナー濃度を示す図である。図8(D)は、トナー補給後の領域ごとのトナー帯電量を示す図である。図8(E)は、トナー補給後の現像剤を用いて、一様な画像濃度の静電潜像に基づいて現像したトナー画像の濃度を示す図である。
制御部5は、画像形成装置100を統括制御するものである。図1に示されるように、制御部5は、CPU5A、ROM5B、RAM5C、EEPROM5D、及びDRIVER5Eなどを主な構成要素とするマイクロコンピュータとして構成されている。なお、制御部5は、集積回路(ASIC、DSP)などの電子回路で構成されたものであってもよい。
以下、図12を参照して、制御部5によって実行されるトナー補給処理の手順を説明する。図12のフローチャートにおいてステップS1、S2、・・・は処理手順(ステップ)番号を表している。なお、制御部5による前記トナー補給処理は、画像形成装置100の画像形成処理を実行するときに行われる。ここに、前記トナー補給処理を実行するときの制御部5が本発明に係る消費量算出部、及び補給制御部に相当する。
ステップS1において、制御部5は、画像形成装置100の画像形成指示が入力されたか否かを判定する。具体的には、ユーザーからコピーや印刷などの指示が入力されたか否かを判定する。制御部5は、画像形成指示が入力されるまで待つ(S1のNO側)。制御部5は、画像形成指示が入力されると処理をステップS2に移行する(S1のYES側)。
ステップS2において、制御部5は、現像装置34内の各ローラーを駆動させるステッピングモーター65を駆動させる。これにより、現像装置34内のスクリューフィーダー64A及びスクリューフィーダー64Bが駆動され、現像剤が撹拌されつつ循環搬送される。現像剤のトナーは、撹拌により現像に適した帯電量に帯電される。
ステップS3において、制御部5は、LSU33によって感光体31の表面に画像データに基づいて、静電潜像を形成する。ステップS4において、制御部5は、画像データに基づいて静電潜像を形成する際に、搬送方向9Aに長い領域ごとに、LSU33に光を照射させ又は照射させない時間を算出する。これによって、制御部5は、搬送方向9Aに長い領域ごとに、画像データに含まれるドット数に基づいて、所定面積当たりにおける画像の面積を示す印字率を算出する。ステップS5において、制御部5は、印字率に基づいて現像剤における複数の領域ごとの消費量を算出する。なお、搬送方向9Aに長い領域は、現像装置34の現像剤の各領域に対応したものとする。また、ステップS4及びステップS5を実行するときの制御部5は、本発明の消費量算出部の一例である。ステップS4及びステップS5は、本発明の現像装置のトナー補給方法における第1ステップに相当する。
ステップS6において、制御部5は、現像剤における複数の領域ごとのトナー消費量が閾値である前記第1消費量以上の領域があるか否かを判定する。これにより、制御部5は、トナー消費量に対応する第1補給量のトナーを補給しても現像性に問題を生じない前記第1領域と現像性に問題が生じる前記第2領域とを区分けする。前記第1消費量以上の領域がないと判定されると、制御部5は、処理をステップS8に移行する(S6のNO側)。この場合、制御部5は、前記複数の領域は全て前記第1領域であると判定した。そのため、制御部5が領域ごとのトナー消費量に対応したトナー量を補給しても、トナーの現像性に問題が生じない。一方、前記第1消費量以上の領域があると判定されると、制御部5は、処理をステップS7に移行する(S6のYES側)。この場合、制御部5は、第1消費量以上の前記第2領域があると判定した。そのため、制御部5が領域ごとのトナー消費量に対応したトナー量をコンテナスクリュー69によって補給させると、トナーの現像性に問題が生じる領域がある。なお、ステップS6は、本発明の現像装置のトナー補給方法における第2ステップに相当する。
ステップS7において、制御部5は、各領域へのトナー補給量を補正する。制御部5は、前記第2領域であると判定された領域に、トナー消費量よりも少ないトナー量をトナー補給量とする。これにより、制御部5は、前記第2領域で現像性に問題が生じることを防ぐことができる。また、制御部5は、前記第1領域であると判定された領域に、トナー消費量に対応する前記第1補給量をトナー補給量とする。さらに、制御部5は、前記第1領域に、前記第2領域に補充されなかった量のトナー量を、前記第1領域の数で均等に分割して前記第1領域に補充するトナー量に加算する。これにより、現像装置34全体としてトナーの補給不足が生じることを防止すると共に、トナーの帯電量を全体的に均一化することができる。
ステップS8において、制御部5は、前記第1領域又は前記第2領域の現像剤が前記補給位置に到達したときにコンテナスクリュー69によってトナーコンテナ39からトナーを補給させる。なお、ステップS6乃至ステップS8を実行するときの制御部5は、本発明の補給制御部の一例である。ステップS7及びステップS8は、本発明の現像装置のトナー補給方法における第3ステップ及び第4ステップに相当する。
ステップS9において、制御部5は、全ての現像が終了したか否かを判定する。全ての現像が終了していないと判定されると、制御部5は、処理をステップS3に移行する(S9のNO側)。制御部5は、現像が行われている間、トナー補給処理を繰り返し実行する。一方、全ての現像が終了したと判定されると、制御部5は、処理をステップS10に移行させる(S9のYES側)。
ステップS10において、制御部5は、現像装置34内の各ローラーを駆動させるステッピングモーター65を停止させて処理を終了する。
以上説明したように、本発明の画像形成装置100によれば、トナーの補給動作により生じる帯電量の不均一を是正することができる。これによって、現像時にトナーのかぶり現象が発生することを抑制することができる。また、画像形成装置100は、トナー補給量を減らした前記第2領域とは異なる前記第1領域に不足するトナーを補給することによって、現像装置34全体のトナー量を均一にすることもできる。
制御部5は、前記トナー補給処理において、前記第2領域の不足するトナー量を他の前記第1領域に補給したが、これに限るものではない。制御部5は、前記第2領域に前記第2補給量のトナーを補給した後に、補給口70が設けられた前記補給位置を再び前記第2領域が経由して循環搬送される際に、不足するトナー量を補給させるものでもよい。ここで、実施形態の変形例が前記実施形態と異なるところは、図13に示されたトナー補給処理であり、その他の部分は前記実施形態の構成及び処理と共通する。そのため、ここでは、異なる部分だけ説明して、共通する部分の説明は省略する。
ステップS5において、複数の領域ごとの消費量が算出されると、制御部5は、領域ごとに前記第1消費量以上の前記第2領域であるか否かを判定する。前記第1消費量以上の前記第2領域でないと判定されると、制御部5は、処理をステップS8に移行する(S16のNO側)。一方、前記第1消費量以上の前記第2領域があると判定されると、制御部5は、処理をステップS17に移行する(S16のYES側)。
ステップS17において、制御部5は、前記第2領域であると判定された領域に対してのみ、トナー補給量を修正して、処理をステップS8に移行する。制御部5は、前記第1領域のトナー補給量を維持する。このように、トナー帯電量に問題が生じ得る領域のみトナー補給量を変更する。
ステップS8において、各領域にトナーが補給された後に、ステップS21において、制御部5は、スクリューフィーダー64によって循環搬送される現像剤の前記第2領域が再び補給口70が設けられた前記補給位置を通過するか否かを判定する。制御部5は、前記第2領域が再び前記補給位置を通過するまで待つ(S21のNO側)。一方、制御部5は、前記第2領域が再び前記補給位置を通過する際に、処理をステップS22に移行する(S21のYES側)。
ステップS22において、制御部5は、前記第2領域に前回の補給時に減らしたトナー量を補給して、処理をステップS9に移行する。言い換えると、制御部5は、前記第2領域に、前記第2消費量から前記第3補給量を引いた量に対応する第3補給量のトナーを、トナーコンテナ39からコンテナスクリュー69によって補給させる。これによって、制御部5は、領域ごとの消費量に対応する消費量をその領域に補給させるとともに、トナー帯電量が不足することを防止することができる。
本実施形態の説明では、トナー濃度センサーを備えない画像形成装置100について説明したがこれに限るものではない。現像装置34の内部にトナー濃度センサーの検知面が設けられ、制御部5は、画像データに基づくトナー消費量の算出と、トナー濃度センサーの濃度検知によるトナー消費量の算出とを組み合わせて補給してもよい。例えば、制御部5は、前記第2領域が前記補給位置を通過する際に前記第2補給量のトナーを補給し、次に前記第2領域が前記補給位置を通過する際にトナー濃度に基づく補給をするものでもよい。
3:画像形成部
5:制御部
31:感光体
33:LSU
34:現像装置
39:トナーコンテナ
50:トナー補給部
51:走査制御部
52:消費量算出部
53:比較部
54:補給制御部
55:駆動制御部
61:現像ローラー
62:磁気ローラー
63A,63B:現像剤貯留室
64A,64B:スクリューフィーダー
Claims (9)
- 像担持体の表面に形成された画像データに基づく静電潜像にトナーを供給して、前記静電潜像をトナーで現像する現像部と、
前記現像部内に設けられ、少なくともトナーを含む現像剤を撹拌しながら循環搬送する撹拌搬送部と、
前記現像部に補給するためのトナーを収容する収容部と、
前記収容部に収容されたトナーを前記現像部に補給する補給部と、
前記現像部内で循環搬送される前記現像剤における複数の領域ごとにトナーの消費量を、前記画像データに基づいて算出する消費量算出部と、
前記消費量算出部によって算出された算出消費量が予め定められた第1消費量未満である第1領域に前記第1領域の前記算出消費量に対応する第1補給量のトナーを前記補給部によって前記収容部から補給させ、前記消費量算出部によって算出された前記算出消費量が前記第1消費量以上である第2領域に前記第2領域の前記算出消費量よりも少ない第2補給量のトナーを前記補給部によって前記収容部から補給させる補給制御部と、
を備え、
前記現像部は、前記像担持体に対向して配置され、一方向に長く形成されており、
前記攪拌搬送部は、前記現像部の長手方向に沿って前記現像剤を循環搬送させ、
前記複数の領域は、前記現像剤が前記現像部内で循環搬送される方向に対して、前記像担持体が1回転する時間内に前記現像剤が移動する距離よりも長く且つ均等に分割されている画像形成装置。 - 前記補給制御部は、前記第2領域がある場合には、前記算出消費量から前記第1消費量を引いた残りの第2消費量に対して1未満の係数を乗じた第3消費量と前記第1消費量とを加算した前記第2補給量のトナーを前記補給部によって前記第2領域に補給させる請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記補給制御部は、前記第2領域がある場合に、前記第2消費量から前記第3消費量を引いた量に対応する第3補給量を均等に分割して、前記第1領域に均等量のトナーを前記補給部によって補給させる請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記補給制御部は、前記第2領域がある場合に、前記第2消費量から前記第3消費量を引いた量に対応する第3補給量を1又は複数に分割した第4補給量のトナーを、前記第2領域に一又は複数回にわたって前記補給部によって補給させる請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記補給部によって前記第2領域に補給された前記第2補給量と、前記現像部による現像に用いられるまでに前記第2領域に補給されたトナーが前記撹拌搬送部によって撹拌されて帯電する帯電量との対応関係を記憶した記憶媒体を更に備え、
前記補給制御部は、前記記憶媒体に記憶された前記対応関係に基づいて、前記第2領域に前記第2補給量のトナーを前記補給部によって補給させる請求項1〜4の何れかに記載の画像形成装置。 - 前記消費量算出部は、現像の元になる前記画像データに含まれるドット数に基づいて、前記複数の領域ごとに所定面積当たりにおける画像の面積を示す印字率を算出して、前記複数の領域ごとに算出された前記印字率に応じた消費量を算出して前記算出消費量とする請求項1〜5の何れに記載の画像形成装置。
- 前記補給部は、前記収容部に収容されたトナーを前記現像部に設けられた補給口に補給
し、
前記撹拌搬送部は、前記補給口が設けられた補給位置を経由して前記現像剤を撹拌しながら循環搬送させ、
前記補給制御部は、前記撹拌搬送部によって循環搬送される前記第1領域又は前記第2領域の前記現像剤が前記補給位置に到達したときに、前記補給部によって前記収容部から前記補給口にトナーを補給させる請求項1〜6の何れかに記載の画像形成装置。 - 少なくともトナーを含む現像剤が像担持体に対向して配置され一方向に長く形成された現像部内で循環搬送される際に、前記現像剤が前記現像部内で前記現像部の長手方向に沿って循環搬送される方向に対して前記像担持体が1回転する時間内に前記現像剤が移動する距離よりも長く且つ均等に分割されている前記現像剤における複数の領域ごとの消費量を、前記現像部がトナーを供給して現像する静電潜像の画像データに基づいて算出する第1ステップと、
前記第1ステップによって算出された前記複数の領域ごとの算出消費量が予め定められた第1消費量未満である第1領域か、又は前記第1消費量以上である第2領域かを判定する第2ステップと、
前記第2ステップによって前記第1領域と判定された場合に、前記第1領域の前記算出消費量に対応する第1補給量のトナーを、トナーが収容された収容部から前記第1領域に補給させる第3ステップと、
前記第2ステップによって前記第2領域と判定された場合に、前記第2領域の前記算出消費量よりも少ない第2補給量のトナーを、前記収容部から前記第2領域に補給させる第4ステップと、
を含む現像装置のトナー補給方法。 - 画像形成装置を制御するコンピューターに、
少なくともトナーを含む現像剤が像担持体に対向して配置され一方向に長く形成された現像部内で循環搬送される際に、前記現像剤が前記現像部内で前記現像部の長手方向に沿って循環搬送される方向に対して前記像担持体が1回転する時間内に前記現像剤が移動する距離よりも長く且つ均等に分割されている前記現像剤における複数の領域ごとの消費量を、前記現像部がトナーを供給して現像する静電潜像の画像データに基づいて算出する第1ステップと、
前記第1ステップによって算出された前記複数の領域ごとの算出消費量が予め定められた第1消費量未満である第1領域か、又は前記第1消費量以上である第2領域かを判定する第2ステップと、
前記第2ステップによって前記第1領域と判定された場合に、前記第1領域の前記算出消費量に対応する第1補給量のトナーを、トナーが収容された収容部から前記第1領域に補給させる第3ステップと、
前記第2ステップによって前記第2領域と判定された場合に、前記第2領域の前記算出消費量よりも少ない第2補給量のトナーを、前記収容部から前記第2領域に補給させる第4ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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