JPH0651637A - 画像形成装置のトナー補給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プリンタ等の画像形成装置の新品設置時に空の
搬送パイプにトナーを満たす作業を自動化する。 【構成】装置が新品であると検出された時に、イエロー
色のトナーを充填するホッパー40から空の搬送パイプ44
に所定時間連続してトナーを補給して搬送パイプ44内を
大方トナーで満たした後、間欠的にトナーを補給する毎
に濃度センサ142 で現像器14Ａ内の現像剤中のトナー濃
度を検出して、濃度上昇があったことが検出された時に
トナーの補給を終了する。他の色についても同様の処理
を行う。これにより、該搬送パイプ44内がトナーで満た
されたことを自動的に検出して補給を終了させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナーとキャリアとを
混合した現像剤を使用するプリンタ等の画像形成装置
(電子写真装置) において、新品時にトナーを空状態の
搬送パイプに強制補給して満たす制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリアとを混合した現像剤を
使用する画像形成装置においては、トナーは画像形成に
よって消費されるのに対し、キャリアは回収して再使用
されるため、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出しつ
つトナー濃度の低下に応じて、トナーを充填したホッパ
ーから搬送用のスクリューを内蔵した搬送パイプを介し
て現像器にトナーを補給することにより現像に適したト
ナー濃度が得られるようにしている。

【０００３】ところで、装置 (本体) が新品の時には、
前記ホッパーにトナーを充填してもまだ、搬送パイプは
空のままであり、そのままで画像形成動作を開始する
と、トナーが搬送パイプを介して現像器内への補給が開
始されるまでの間は、現像器内のトナーが消費され続け
るため、トナー濃度が低下して良好な現像が行われず、
延いては画質が劣化する。

【０００４】このため、装置が新品のときには、画像形
成モードに入る前にホッパー内のトナーを補給して搬送
パイプ内を満たしておく必要がある。そうしないと、現
像器内の現像剤のトナーが補給されないまま消費されて
しまい、画質が劣化してしまうからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記新品時に
トナーを強制補給する場合、搬送パイプをトナーで満た
した上で更に過剰に補給がなされると、現像器内にトナ
ーが過剰に供給されて、今度はトナー濃度が過剰に上昇
して画像濃度が濃くなりすぎてしまう。そこで、複写機
等のリース製品では、サービスマンが透明な搬送パイプ
を覗きながら、該搬送パイプ内にトナーが略満たされた
ところで補給を終了するようにしている。

【０００６】しかしながら、コンピュータの端末機器と
して使用されるプリンタ等では、売り切り製品であるこ
とが一般的であり、その場合、リース製品とは異なり、
原則としてサービスマンによる定期点検は行わないから
ユーザー自らが前記監視を行いながら補給を行う必要が
あり、面倒で、かつ、慣れないユーザーでは補給時間が
短過ぎたり、長過ぎたりして、画質の低下を招くことが
あった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、装置の新品時に自動的に搬送パイプを
トナーで満たした後、補給を終了できる構成とした画像
形成装置のトナー補給制御装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため本発明に係る画
像形成装置のトナー補給制御装置は、図１に示すよう
に、装置の新品時にはホッパーと現像器とを結ぶ搬送パ
イプへのトナーの補給開始後、トナー濃度検出手段によ
って検出される現像器内のトナー濃度が上昇したか否か
を検出する濃度上昇検出手段と、該濃度上昇検出手段に
より現像器内のトナー濃度の上昇が検出された時にトナ
ーの補給を終了する補給制御手段と、を含んで構成し
た。

【０００９】また、搬送パイプがトナーで大方満たされ
るのに要する時間、連続してトナーを補給した後、間欠
的に少量ずつ補給する毎にトナー濃度の上昇検出を行っ
て補給終了に至るように構成してもよい。

【００１０】

【作用】かかる構成において、装置の新品時は補給され
るトナーが搬送パイプから現像器内に入ってくると、現
像器内のトナー濃度が上昇するため、濃度上昇検出手段
が該トナー濃度の上昇を検出した時点で、補給制御手段
がトナーの補給を終了する。

【００１１】また、搬送パイプが大方満たされるまでは
トナーが現像器に入らないので濃度上昇の検出を行うこ
となくトナーを連続して補給することにより補給時間を
短縮する。その後、現像器にトナーが入りだしてからは
濃度上昇が検出されるまでに時間遅れがあり連続補給を
続けると濃度上昇が検出された際にかなりのトナーが現
像器に入るおそれがあるが、その後間欠的に少量ずつ補
給する毎にトナー濃度の上昇検出を行って補給を終了す
る構成とすることにより、補給が停止している間に濃度
上昇の検出を行えるので、少量のトナーが現像器に入る
だけでトナー濃度の上昇を検出して補給を終了させるこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図２は、本発明に係る画像形成装置の一実施例とし
てレーザーカラープリンタの構成を示す。構成と作動の
概要を説明すると、ＯＰＣ感光層を表面に塗布した感光
体ドラム10は一方向 (図では時計回り方向) に駆動回転
され、ＰＣＬ (前帯電) 11による除電を行って前回プリ
ント時の帯電を除去された後、帯電器12により周面に対
し一様に帯電され、新たなプリントに備える。

【００１３】かかる一様帯電の後、像露光手段13により
画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段13は
図示しないレーザー光源から発光されるレーザー光をポ
リゴンミラー131 により回転走査され、ｆθレンズ132
等を経て反射ミラー133 により光路を曲げられ、予め前
記帯電がなされた感光体ドラム10の周面上に投射されド
ラム表面に潜像が形成される 感光体ドラム10の周縁にはイエロー (Ｙ) 、マゼンタ
(Ｍ) 、シアン (Ｃ) 、黒色 (Ｋ) 等のトナー (塗料)
とキャリア (磁性体) との混合剤で構成される現像剤を
夫々充填した現像器14が設けられている。各色の現像器
14Ａ〜14Ｄには夫々マグネットを内蔵し現像剤を保持し
つつ回転する現像スリーブ141 と、これに同期して回転
する複数本の攪拌スクリュー142 とが備えられ、これら
現像スリーブ141 及び攪拌スクリュー142 は、各色のも
の毎に切り換えられて回転駆動される。具体的には、図
３に示すように現像スリーブ141 及び攪拌スクリュー14
2 がギアトレインＧを介して回転駆動用の現像駆動モー
ターＭ１に連結され、かつ、現像制御モーターＭ２で特
定のギアと噛み合い自由に形成されたクラッチ機構Ｃの
回転位置を制御することにより所定のギアを選択的にク
ラッチ機構Ｃと噛み合わせて固定し、以て、現像駆動モ
ーターＭ１の回転駆動力を前記ギアトレインＧを介して
選択された色の現像スリーブ141 及び攪拌スクリュー14
2 を回転駆動させるようになっている。

【００１４】かかる現像器14により、現像がまず１色目
(例えばイエローＹ) の現像スリーブ141 によって行わ
れる。現像剤は、層形成棒によって現像スリーブ141 上
に所定の厚さに規制されて現像域へと搬送される。感光
体ドラム10と現像スリーブ141 との間にはＡＣバイアス
Ｖ_ACとＤＣバイアスＶ_DCとが重畳して印加される。ここ
で、感光体ドラム10の露光された部分の電位 (接地電
位) をＶ_L 、露光部分以外の帯電された感光層表面電位
をＶ_H とし、ＤＣバイアスの電位Ｖ_DCをＶ_H ＞Ｖ _DC＞Ｖ
_L が成立するように設定することにより、ＡＣバイアス
Ｖ_ACによってキャリアから離脱するきっかけを与えられ
たトナーはＶ_DCより電位の高いＶ_H の部分には付着せ
ず、Ｖ_DCより電位の低い電位Ｖ_L の露光部分に付着し、
顕像化され現像される。尚、現像器14には、各色の現像
剤におけるトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と
しての濃度センサ143 が設けられている。

【００１５】このようにして１色目の現像が終わった
後、２色目 (例えばマゼンタＭ) の画像形成行程に入
り、再び感光体ドラム10が一様帯電され、２色目の画像
データによる潜像が像露光手段13によって形成される。
３色目 (シアンＣ) 、４色目 (黒色ＢＫ) についても同
様の画像形成行程が行われ、感光体ドラム10周面上には
計４色の現像がなされる。

【００１６】一方、給紙カセット21により給紙機構22に
よって給送された記録紙Ｐは、転写ベルト31を張架した
転写ベルト装置30によって感光体ドラム10と転写ベルト
31との間に形成されるニップ部 (転写域) 35へと給送さ
れ、感光体ドラム10周面上の多色像が一括して記録紙Ｐ
に移される。ここで、転写ベルト31の上流側保持ローラ
32の軸32ａに対して高電圧が印加され、この軸32ａに転
写ベルト31を挟んで対向する位置に設置された導電性ブ
ラシ34は接地されており、給層されてきた記録紙はブラ
シ34と転写ベルト31との間に進入し、ブラシ34より記録
紙Ｐに注入される電荷により転写ベルト31に吸引されつ
つ転写域へ進入する。感光体ドラム10より分離した記録
紙Ｐは、転写ベルト31を張架する下流側の保持ローラ32
の軸32ｂを対向電極として除電されながら転写ベルト31
から分離する。転写ベルト31に付着したトナーはクリー
ニングブレード37により除去する。尚、転写ベルト31は
多色像形成中は下流側の保持ローラ33の軸33ａを回動中
心として感光体ドラム10より離間されている。

【００１７】転写ベルト装置30から分離した記録紙Ｐ
は、少なくとも一方のローラ内部にヒータを有する２本
の圧着ローラで構成される定着装置23へと搬送され、該
２本の圧着ローラ間で熱と圧力とを加えられることによ
り付着トナーは溶融し、記録紙Ｐ上に定着された後、装
置外へ搬出される。転写後の感光体ドラム10周面上に残
ったトナーは除電器15により除電を受けた後、クリーニ
ング装置16に至り、感光体ドラム10に当接したクリーニ
ングブレード16ａによってクリーニング装置16内に掻き
落とされ、スクリュー等により搬出後、回収ボックスへ
貯留される。クリーニング装置16により残留トナーを除
去された感光体ドラム10はＰＣＬ (前帯電露光) 11によ
る露光を受けた後、帯電器12によって一様帯電を受け、
次の画像形成サイクルに入る。また、前記転写ベルト31
から分離されず感光体ドラム10に巻きついて除電器15よ
り上方に進入すると前記クリーニングブレード16や電極
ワイヤの破損させたりすることがあるため、該記録紙Ｐ
の巻きつきを検出するＪＡＭセンサ36が前記除電器15の
近傍に装着されている。

【００１８】また、イエロー色，マゼンタ色，シアン
色，黒色の各トナーを各現像器に補給するため、各色の
トナーを充填するホッパー40〜43と、これら各ホッパー
40〜43内のトナーを内蔵の搬送スクリュー44ａ〜47ａの
回転駆動により各現像器に搬送する搬送パイプ44〜47が
装着されている (図４参照) 。そして、通常のプリント
モードで前記濃度センサ143 により各現像器14Ａ〜14Ｄ
内のトナー濃度を検出し、現像器内のトナー濃度が低下
してくると対応する色のトナーを充填したホッパーから
搬送パイプ内の搬送スクリューを駆動回転させることに
より搬送パイプを介して現像器にトナーを補給し、現像
に適したトナー濃度に制御するようになっている。ここ
で、トナー濃度の検出は現像中に行い、濃度の低下が検
出されると図３に示したトナー補給スイッチＳＤが自動
的にオン操作され、その時前記現像制御モーターＭ２に
より、現像中の色と同一色の搬送スクリューが駆動され
てトナーの補給が行われるようになっている。また、装
置の新品時は、空状態の搬送パイプにトナーを満たすた
めの本発明にかかる制御が行われる。

【００１９】前記新品時のトナー補給制御が図５のフロ
ーチャートに示すように行われる。ステップ (図ではＳ
と記す。以下同様) １では、初期化処理が行われる。ス
テップ２では、装置全体が新品である (ユーザーが新品
の装置を設置した状態) か否かを判定する。これは、例
えば、感光体ドラム10を主要部として含むドラム系，カ
ラー現像器系，黒色現像器系、転写系、定着装置系等
は、装置本体１に対して交換自由なユニットに形成され
ているので、これら各ユニットが全て新品であり、装置
本体１も新品であることを判別したときに、装置全体が
新品であると検出すればよい。そこで、例えば各ユニッ
トに装置本体１への装着により装置本体１の電源回路に
接続されるヒューズを接続し、このヒューズの電源回路
への接続点の電位がヒューズの接続時と非接続時とで大
きく相違するように予めセットしておき、ユニットの装
置本体１への装着時に前記ヒューズ接続点の電位を読み
込み、電位によって新品・中古の判別を行い、新品であ
る場合には、ユニット使用開始後のプリント枚数を計数
するカウンタをリセットする等の初期化処理を行った
後、ヒューズを溶断して次回の電源投入時は該ユニット
が中古であることを判別させればよい。また、装置本体
の新品の検出は装置本体に当該本体が新品である旨の記
憶をしておき、初期化処理を行った後、該記憶が解除さ
れるような構成とすることができる。そして、全ユニッ
トが新品で、かつ、装置本体１も新品であることが検出
されて装置全体が新品であることが判別されるとステッ
プ２以降へ進み、本発明に係る新品時のトナーの補給制
御が実行される。装置全体が新品ではないと判断された
場合は、トナーの補給制御を行うことなくステップ13へ
進んで定着装置23のヒーターが内蔵された圧着ローラの
ヒーターを通電過熱して定着が可能な所定温度まで立ち
上げる処理をおこなってプリントスタンバイとなる。

【００２０】ステップ３では、現像駆動モーターＭ２を
オンして駆動回転させる。ステップ４では、イエロー
(Ｙ) トナーの自動調整シーケンスを行う。このサブサ
ブルーチンを図６に基づいて説明する。まず、現像制御
モータＭ３の回転位置を制御して、イエロー色の現像器
14Ａを選択し、該現像器14Ａ内の攪拌スクリュー142 を
回転駆動する (ステップ21) 。

【００２１】そして、この状態を所定時間例えば160 秒
間維持する (ステップ22) 。次いで、前記トナー補給ス
イッチＳＤをオンしてトナーの補給を開始する (ステッ
プ23) 。かかる連続したトナーの補給を所定時間例えば
20秒間継続する (ステップ24)。ここで、該所定時間
は、イエロー色の搬送パイプ44の大方をトナーで満たす
のに要する時間に設定されている。この段階では、ま
だ、トナーは現像器14Ａには補給されない。

【００２２】前記所定時間の経過後、トナー補給スイッ
チＳＤがオフとされトナーの補給が停止される (ステッ
プ25) 。このようにして、計180 秒間現像器14Ａ内の現
像剤の攪拌を行いつつ、その途中で20秒間トナーが搬送
パイプ44内に連続して補給される。そして、新品時には
現像器内のトナーとキャリアとは略正確に一定の割合で
充填されているので、前記のようにして十分攪拌を行っ
た時のトナー濃度は一定となる。そこで、前記攪拌終了
時にトナー濃度に対する濃度センサ143 の出力値を記憶
しておき、該出力値を基準として該濃度センサ143 の出
力値に対するトナー濃度の検出値を調整する。これによ
り、濃度センサ143 の出力のバラツキを無くすことがで
き、以後のプリント時の濃度調整精度を高めることがで
きる。

【００２３】図５に戻ってステップ５ではイエロー色ト
ナーの間欠的に行われる強制補給動作を実行する。これ
を、図７に従って説明する。まず、イエロー色トナーの
間欠補給回数を計測するカウンタの値を０にリセットす
る (ステップ31) 。イエロー色の現像器14Ａの駆動が選
択され、現像剤の攪拌が開始され (ステップ32) 、トナ
ー補給スイッチＳＤをオン操作してトナーの補給が開始
される (ステップ33) 。

【００２４】この状態を、所定時間例えば380ms 継続し
た後トナーの補給を停止し (ステップ34, 35) 、現像剤
の攪拌のみを所定時間1320ms行った後、濃度センサ143
により検出されるトナー濃度を読み込む。ここで、前記
攪拌スクリュー142 がスパイラル状に形成されているた
め、検出される濃度がスパイラルの回転周期に合わせて
変動するので、所定時間例えば300ms の間に所定周期例
えば15ms毎に濃度センサ143 の出力を読み込み、計20個
の出力値の中で最大のものを読み込む。

【００２５】ステップ38では、前記ステップ37で検出さ
れるトナー濃度が前記新品時の現像剤のトナー濃度の基
準値に対して0.5 ％以上上昇したか否かを判定する。上
昇していなければ、ステップ39へ進み前記イエロー色の
強制補給カウンタの値をインクリメントする。ステップ
40では、前記カウンタの値が20に達したか否かを判定す
る。そして、達していない場合はステップ23に戻って再
度補給と濃度検出を繰り返す。

【００２６】そして、カウンタの値が最大20になるまで
の間、つまり前記間欠的な補給が最大20回行われるまで
の間にステップ38で0.5 ％以上の濃度上昇が検出された
場合は、トナーが現像器14Ａ内に入り込み、搬送パイプ
44はトナーで満たされていると判定してこのルーチンを
終了する。また、20回の間欠的なトナー補給を行っても
濃度上昇が検出されなかった場合は、濃度センサ143 や
攪拌機能に異常があるか、バラツキによるものとし、ト
ナーは搬送パイプ44に満たされていると判断してそれ以
上の補給を停止し、トナーが現像器14Ａに過剰に供給さ
れることを防止する。

【００２７】次に、図５に戻ってステップ６に進み、今
度は２色目のマゼンタ色のトナーについて、図６と同様
の自動調整シーケンスを行う。このサブルーチンを図８
に示す。イエロー色のトナーの場合と異なるのは、搬送
パイプ45の長さがイエロー色より短いため、ステップ44
でのトナーの連続補給時間を16秒に設定してあり、攪拌
開始から補給終了までの時間をイエロー色の場合と同一
条件となるように同一時間180 秒とするため、ステップ
42での補給開始までの時間を164 秒に設定してある。

【００２８】次いで、図５のステップ７でマゼンタ16ト
ナーの間欠的な補給を行う。このサブルーチンは図９に
示すとおりであり、図７に示したイエロー色の場合と全
く同一であるから説明を省略する。以下、同様にしてス
テップ８〜ステップ11 (図10〜図13にサブルーチンを示
す) でシアン色, 黒色のトナーについて順次自動調整シ
ーケンス、強制補給シーケンスが実行される。尚、自動
調整シーケンスにおいて、搬送パイプ46, 47はマゼンタ
色の搬送パイプ45に比較して更に順次短くなるので、連
続補給時間を順次短く設定してある。強制補給シーケン
スについては、全ての色で全く同一に行われる。

【００２９】ここで、ステップ３〜ステップ12までの機
能が補給制御手段を構成し、図７，図９，図11，図13の
ステップ38，58，78，98の機能が濃度上昇検出手段を構
成する。このようにして、全ての色のトナーについて搬
送パイプ44〜47がトナーで満たされていると判断された
後、ステップ12で現像駆動モーターＭ１の駆動を停止
し、ステップ13へ進んで前記定着装置23のウォーミング
アップ処理を行ってプリントスタンバイとなる。

【００３０】このようにすれば、ユーザーが搬送パイプ
を監視することなく、搬送パイプへのトナーの充填を装
置自身が検出してトナーの補給を終了でき、ユーザーへ
の負担を軽減できると共に、現像器へのトナーの流入を
最小限に留められるから、画質を良好に維持することが
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、新品の装置をユーザーが設置する際に空の搬送パイ
プをトナーで満たす処理を自動的に行えるので、ユーザ
ーの負担を軽減できると共に、プリント動作の初期から
良好な画質を維持できる。特に、搬送パイプが大方満た
されるまではトナーを連続補給し、その後は間欠的に補
給しながら濃度上昇の検出を行って補給終了させる構成
とすれば、現像器へのトナーの流入を最小限に留め、画
質をより良好に維持できるものである

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例に係るカラーレーザプリンタ
の全体構成を示す縦断面図。

【図３】同上プリンタの現像器駆動機構を示す斜視図。

【図４】同上プリンタの一部を示す横断図。

【図５】同上実施例の新品設置時の初期化メインルーチ
ンを示すフローチャート。

【図６】同上のイエロー色トナーの自動調整シーケンス
を示すフローチャート。

【図７】同上のイエロー色トナーの強制補給シーケンス
を示すフローチャート。

【図８】同上のマゼンタ色トナーの自動調整シーケンス
を示すフローチャート。

【図９】同上のマゼンタ色トナーの強制補給シーケンス
を示すフローチャート。

【図10】同上のシアン色トナーの自動調整シーケンスを
示すフローチャート。

【図11】同上のシアン色トナーの強制補給シーケンスを
示すフローチャート。

【図12】同上の黒色トナーの自動調整シーケンスを示す
フローチャート。

【図13】同上の黒色トナーの強制補給シーケンスを示す
フローチャート。

【符号の説明】

１ 装置本体 14 現像器 40〜43 ホッパー 44〜47 搬送パイプ 44ａ〜47ａ 搬送スクリュー 141 現像スリーブ 142 攪拌スクリュー 143 濃度センサ Ｃ クラッチ機構 Ｇ ギアトレイン Ｍ１ 現像駆動モーター Ｍ２ 現像制御モーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーとキャリアとを混合した現像剤を使
   用し、現像器内で攪拌される現像剤のトナー濃度を検出
   しつつトナー濃度の低下時にホッパーに充填されたトナ
   ーを搬送パイプを介して現像器に補給するトナー補給機
   構を備え、装置の新品時に空状態の搬送パイプにトナー
   を補給して満たす画像形成装置のトナー補給制御装置に
   おいて、前記装置の新品時に搬送パイプへのトナーの補
   給開始後、濃度検出手段によって検出される現像器内の
   トナー濃度が上昇したか否かを検出する濃度上昇検出手
   段と、該濃度上昇検出手段により現像器内のトナー濃度
   の上昇が検出された時にトナーの強制補給を終了する補
   給制御手段と、を含んで構成したことを特徴とする画像
   形成装置のトナー補給制御装置。
2. 【請求項２】搬送パイプがトナーで大方満たされるのに
   要する時間、連続してトナーを補給した後、間欠的に少
   量ずつ補給する毎にトナー濃度の上昇検出を行って補給
   終了に至るように構成したことを特徴とする請求項１に
   記載の画像形成装置のトナー補給制御装置。