JP2020086165A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像部においてトナー補給動作を適切なタイミングで行う画像形成装置を提供する。【解決手段】現像部52は、補給口67と、センサー64とを含む。補給口67は、消費部62の下流側において補給部69からトナーの補給を受ける。センサー64は、補給口67の下流側かつ消費部62の上流側において現像剤のトナー濃度を検知する。制御部100は、現像部52の状態をチェックする第1モードにおいて、補給口67からセンサー64の配設位置まで現像剤が移送される間に要する第1時間を測定し、第1時間に基づいて、センサー64の配設位置から消費部62を経て補給口67まで現像剤が移送される間に要する第2時間を予測する。制御部100は、画像を形成する第2モードにおいて、センサー64の検知結果がトナー濃度の減少を示した時刻から第2時間に相当する遅延時間の後に補給部69が動作を開始するように補給部69を制御する。【選択図】図2
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
特許文献1に記載の画像形成装置は、現像部と、補給部と、制御部とを備える。現像部は、トナーとキャリアとを含む2成分現像剤を用いて静電潜像をトナー像に現像する。補給部は、現像部へトナーを補給する。制御部は、センサーの検知結果がトナー濃度の減少を示した時刻から固定の遅延時間の後に補給部が動作を開始するように、補給部の動作を制御する。固定の遅延時間は、現像部においてセンサーの配設位置から補給口まで現像剤が移送される間に要する時間に相当する。
現像部においてセンサーの配設位置から補給口まで現像剤が移送される間に要する実際の時間は、温湿度を含む条件の変動に応じて変化する。ところが、従来は補給部の動作に関する遅延時間が固定されていたため、トナー補給動作のタイミングが必ずしも適切でなかった。
そこで、本発明は上記事情を考慮し、現像部においてトナー補給動作を適切なタイミングで行う画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の画像形成装置は、現像部と、補給部と、制御部とを備える。前記現像部は、トナーを含む現像剤を用いて静電潜像をトナー像に現像する。前記補給部は、前記現像部へトナーを補給する。前記制御部は、前記補給部の動作を制御する。前記現像部は、容器と、攪拌部材と、消費部と、補給口と、センサーとを含む。前記容器は、前記現像剤を収容する。前記攪拌部材は、前記容器の中で前記現像剤を攪拌しながら循環路に沿って移送する。前記消費部は、前記循環路において前記現像のためにトナーを消費する。前記補給口は、前記消費部の下流側において前記補給部からトナーの補給を受ける。前記センサーは、前記補給口の下流側かつ前記消費部の上流側において前記現像剤のトナー濃度を検知する。前記制御部は、前記現像部の状態をチェックする第1モードにおいて、前記補給口から前記センサーの配設位置まで前記現像剤が移送される間に要する第1時間を測定し、前記第1時間に基づいて、前記センサーの配設位置から前記消費部を経て前記補給口まで前記現像剤が移送される間に要する第2時間を予測する。前記制御部は、画像を形成する第2モードにおいて、前記センサーの検知結果が前記トナー濃度の減少を示した時刻から前記第2時間に相当する遅延時間の後に前記補給部が動作を開始するように前記補給部を制御する。
本発明によれば、現像部においてトナー補給動作を適切なタイミングで行う画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図1〜図6を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。本実施形態において、X軸、Y軸、及びZ軸は互いに直交し、X軸及びY軸は水平面に平行であり、Z軸は鉛直線に平行である。
まず、図1を参照して、実施形態に係る画像形成装置1について説明する。図1は、実施形態に係る画像形成装置1の一例を示す図である。本実施形態では、画像形成装置1はプリンターである。
図1に示すように、画像形成装置1は、給送部10、搬送部20、画像形成部30、トナー供給部80、排出部90、駆動源95、及び制御部100を備える。画像形成装置1では、2成分現像剤が用いられる。つまり、現像剤はトナーとキャリアとを含む。キャリアは、例えば磁性キャリアである。
制御部100は、給送部10、搬送部20、画像形成部30、トナー供給部80、排出部90、及び駆動源95のような画像形成装置1の各要素を制御する。例えば、制御部100は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサーと、記憶部とを含む。記憶部は、半導体メモリーのような主記憶装置と、半導体メモリー又はハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。
給送部10は、複数のシートPを収容するカセット11を含む。シートPは、例えば、紙製又は合成樹脂製のシートである。給送部10は、カセット11から搬送部20へシートPを給送する。搬送部20は、複数の搬送ローラーを含み、画像形成部30にシートPを搬送する。画像形成部30はシートPに画像(本実施形態では、カラー画像)を形成する。搬送部20は、画像の形成されたシートPを排出部90に搬送する。排出部90は画像形成装置1の外部にシートPを排出する。
画像形成部30は、露光ユニット31、Mユニット32M、Cユニット32C、Yユニット32Y、BKユニット32BK、中間転写ベルト33、2次転写ローラー34、及び定着ユニット35を含む。
露光ユニット31は、画像データに基づく光をMユニット32M〜BKユニット32BKの各々に照射し、Mユニット32M〜BKユニット32BKの各々に静電潜像を形成する。Mユニット32Mは、静電潜像に基づきマゼンタ色のトナー像を形成する。Cユニット32Cは、静電潜像に基づきシアン色のトナー像を形成する。Yユニット32Yは、静電潜像に基づきイエロー色のトナー像を形成する。BKユニット32BKは、静電潜像に基づきブラック色のトナー像を形成する。
中間転写ベルト33の外表面には、4色のトナー像が重畳して転写され、カラートナー像、つまり、カラー画像が形成される。2次転写ローラー34は、中間転写ベルト33の外表面に形成されたカラー画像をシートPに転写する。定着ユニット35はシートPを加熱及び加圧して、カラー画像をシートPに定着させる。
Mユニット32M〜BKユニット32BKの各々は、感光体ドラム50、帯電器51、現像部52、1次転写ローラー53、及びクリーナー54を含む。
感光体ドラム50は回転軸の回りに回転する。帯電器51は感光体ドラム50の周面を帯電させる。感光体ドラム50の周面には、露光ユニット31によって光が照射され、静電潜像が形成される。現像部52は、静電潜像にトナーを付着させて、静電潜像を現像し、感光体ドラム50の周面にトナー像を形成する。つまり、現像部52はトナーによって静電潜像を現像する。1次転写ローラー53は、感光体ドラム50の周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト33の外表面に転写する。クリーナー54は、感光体ドラム50の周面に残留しているトナーを除去する。
トナー供給部80は、トナーコンテナ80Mと、トナーコンテナ80Cと、トナーコンテナ80Yと、トナーコンテナ80BKとを含む。トナーコンテナ80Mは、Mユニット32Mの現像部52に補給するマゼンタ色のトナーを収容する。トナーコンテナ80Cは、Cユニット32Cの現像部52に補給するシアン色のトナーを収容する。トナーコンテナ80Yは、Yユニット32Yの現像部52に補給するイエロー色のトナーを収容する。トナーコンテナ80BKは、BKユニット32BKの現像部52に補給するブラック色のトナーを収容する。
駆動源95は、例えば、モーターであり、ギヤ列を介して、複数の被駆動部に連結される。複数の被駆動部は、感光体ドラム50、現像部52、1次転写ローラー53、中間転写ベルト33、2次転写ローラー34、定着ユニット35、給送部10、搬送部20、及び排出部90を含む。そして、駆動源95は、制御部100から出力される制御信号に基づいて、複数の被駆動部を駆動する。具体的には、各被駆動部は、回転体であるか又は回転体を含み、駆動源95の回転軸を回転させることによって、ギヤ列を介して各回転体が回転する。
次に、図1及び図2を参照して、現像部52について説明する。図2は、現像部52の内部構造の一例を示す図である。図2では、Mユニット32Mの現像部52が示される。なお、Cユニット32C〜BKユニット32BKの現像部52の構造は、Mユニット32Mの現像部52の構造と同じであり、説明を省略する。
図1に示すように、現像部52は、第1攪拌部材60、第2攪拌部材61、磁気ローラー62、及び現像ローラー63を含む。図2に示すように、現像部52は、センサー64及び容器65を更に含む。なお、図2では、図面の簡略化のため、現像ローラー63を省略している。
容器65は、第1攪拌部材60、第2攪拌部材61、磁気ローラー62、及び現像ローラー63を収容する。容器65は更に現像剤を収容する。容器65は仕切壁66を有する。容器65の内部は、仕切壁66によって第1攪拌室65aと第2攪拌室65bとに区画される。容器65の内部において、仕切壁66の両端には、通過路65c及び通過路65dが形成される。容器65には、第1攪拌室65a、通過路65c、第2攪拌室65b、及び通過路65dによって、現像剤の循環路75が形成される。
第1攪拌部材60は第1攪拌室65aに配置され、第2攪拌部材61は第2攪拌室65bに配置される。本実施形態では、第1攪拌部材60及び第2攪拌部材61の各々はスクリューである。第1攪拌部材60及び第2攪拌部材61の各々は、駆動源95によって駆動されて回転する。本実施形態では、第1攪拌部材60が1回転する時間(つまり、第1攪拌部材60の回転周期)と第2攪拌部材61が1回転する時間(つまり、第2攪拌部材61の回転周期)とは同一である。
第1攪拌部材60及び第2攪拌部材61は、容器65の中で現像剤を攪拌しながら循環路75に沿って移送する。循環方向D1〜循環方向D4において現像剤が移送される間に、現像剤のうちのトナーが帯電する。トナーは、第2攪拌部材61によってキャリアとともに磁気ローラー62に搬送される。トナーは、更に現像ローラー63を介して、感光体ドラム50の周面に付着される。その結果、感光体ドラム50の周面に形成された静電潜像が現像され、トナー像が形成される。磁気ローラー62及び現像ローラー63は、「消費部」の一例に相当する。
センサー64は、本実施形態では透磁率センサーである。透磁率センサーは、現像部52内の現像剤の透磁率を検知する。そして、透磁率に基づいて現像部52内に収容された現像剤のトナーとキャリアとの混合比、つまりトナー濃度Dが求められる。本実施形態では、センサー64は、第1攪拌室65aの長手方向の中央よりも第1攪拌室65aの循環方向D1の下流において、第1攪拌室65aを形成する底板の外側に配置される。
次に、図2を参照して、現像部52へのトナーの補給について説明する。現像部52はトナーの補給口67を有する。補給口67は、現像部52の容器65に形成される。補給口67は、第1攪拌室65aの長手方向の中央よりも第1攪拌室65aの循環方向D1の上流において、第1攪拌室65aの上方に配置される。つまり、補給口67は、消費部の一例である磁気ローラー62の下流側においてトナーの補給を受ける。一方、センサー64は、補給口67の下流側かつ磁気ローラー62の上流側において現像剤のトナー濃度を検知する。
画像形成装置1は、トナーコンテナ80M〜トナーコンテナ80BKの各々に対応して補給部69を更に備える。なお、図2では、トナーコンテナ80Mに対応する補給部69が示される。また、トナーコンテナ80C〜トナーコンテナ80BKの各々に対応する補給部69の構成は、トナーコンテナ80Mに対応する補給部69の構成と同じであり、説明を省略する。
補給部69は、補給口67を介してトナーを現像部52に補給する。具体的には、補給部69は補給モーター70及び搬送部材71を含む。制御部100は、補給部69の動作を制御する。補給モーター70は、制御部100から出力される制御信号に基づいて、搬送部材71を回転させる。本実施形態では、搬送部材71はスクリューである。搬送部材71の回転によって、トナーコンテナ80Mに収容されたトナーは、補給口67に向かって搬送され、補給口67から落下して循環路75に補給される。
制御部100に通信部96が接続されており、制御部100は、通信部96を介して画像形成指示を受ける。
次に、図2及び図3を参照して、循環路75の長さについて説明する。循環路75の長さは、循環路75の中心線に沿って測られる。図3は、循環路75を2つの区間に区分して示す図である。
図3に示すように、循環路75は、第1区間と第2区間とに区分される。第1区間は、補給口67からセンサー64までの区間である。第2区間は、センサー64から補給口67までの区間である。
現像剤は、第1時間T1をかけて長さL1の第1区間を移流する。第1時間T1は、補給口67からセンサー64の配設位置まで現像剤が移送される間に要する時間である。現像剤は、第2時間T2をかけて長さL2の第2区間を移流する。第2時間T2は、センサー64の配設位置から第2攪拌室65bを経て補給口67まで現像剤が移送される間に要する時間である。
現像剤は、時間Tをかけて長さLの循環路75を一周する。したがって、
L=L1+L2 (1)
T=T1+T2 (2)
である。第1区間のトナー移流速度と第2区間のトナー移流速度とが同一であるから、
L1/T1=L2/T2 (3)
が成り立つ。式(3)から、
T2=(L2/L1)T1 (4)
が成り立つ。また、式(1)及び式(4)から、
T2={(L−L1)/L1}T1 (5)
が成り立つ。
L=L1+L2 (1)
T=T1+T2 (2)
である。第1区間のトナー移流速度と第2区間のトナー移流速度とが同一であるから、
L1/T1=L2/T2 (3)
が成り立つ。式(3)から、
T2=(L2/L1)T1 (4)
が成り立つ。また、式(1)及び式(4)から、
T2={(L−L1)/L1}T1 (5)
が成り立つ。
循環路75の一周の長さL及び第1区間の長さL1は、現像部52が特定されれば既知であり、かつ不変である。したがって、第1時間T1の測定結果に基づいて、式(5)の計算によって第2時間T2を予測することができる。
L1=L2=L/2 (6)
が成り立つならば、式(5)及び式(6)から、
T1=T2=T/2 (7)
が成り立つ。第2時間T2は、第1時間T1と一致し、かつ現像剤の一周に要する時間Tの半分とも一致する。
が成り立つならば、式(5)及び式(6)から、
T1=T2=T/2 (7)
が成り立つ。第2時間T2は、第1時間T1と一致し、かつ現像剤の一周に要する時間Tの半分とも一致する。
次に、図1〜図5を参照して、制御部100の処理について説明する。図4は、制御部100の処理の一例を示すフローチャートである。図5は、図4中の現像部チェック処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS100:図4に示すように、制御部100は、通信部96を介して画像形成指示を受けたか否かを判定する。制御部100が画像形成指示を受けた場合(ステップS100でYES)、制御部100の処理がステップS102へ進む。この時点で、第1攪拌部材60及び第2攪拌部材61が回転を開始する。制御部100が画像形成指示を受けていない場合(ステップS100でNO)、制御部100の処理がステップS100に戻る。
ステップS102:制御部100は、図5に示す現像部チェック処理のサブルーチンをコールする。その結果、現像部52の状態をチェックする第1モードの処理が開始する。
ステップS200:図5に示すように、制御部100は、トナー濃度Dが均一であることをセンサー64の検知結果が示しているか否かを判定する。一定時間内のセンサー64の出力変化が微小であれば、トナー濃度Dが均一であると判定される。トナー濃度Dが均一である場合(ステップS200でYES)、制御部100の処理がステップS202へ進む。トナー濃度Dが均一でない場合(ステップS200でNO)、制御部100の処理がステップS200に戻る。
ステップS202:制御部100は、チェック用の少量のトナーを補給口67へ投入するように、補給部69を制御する。
ステップS204:制御部100は、センサー64により検知されるトナー濃度Dが最大値を示すまでの時間を第1時間T1として測定する。
ステップS206:制御部100は、式(5)を用いて、センサー64から補給口67までの現像剤の移送に要する第2時間T2を予測する。
ステップS208:制御部100は、第2時間T2をトナー補給制御の遅延時間DLとして設定する。ステップS208の処理が完了すると、制御部100の処理が図4のステップS104に戻る。その結果、画像を形成する第2モードの処理が開始する。
ステップS104:図4に示すように、制御部100は、画像形成を実行するように、給送部10、搬送部20、画像形成部30、トナー供給部80、排出部90、及び駆動源95のような画像形成装置1の各要素を制御する。
ステップS106:制御部100は、センサー64の検知結果がトナー濃度Dの減少を示しているか否かを判定する。一定時間内のセンサー64の出力変化が閾値よりも大きければ、トナー濃度Dが減少したと判定される。トナー濃度Dが減少した場合(ステップS106でYES)、制御部100の処理がステップS108へ進む。トナー濃度Dが減少していない場合(ステップS106でNO)、制御部100の処理がステップS106に戻る。
ステップS108:制御部100は、センサー64の検知結果がトナー濃度Dの減少を示した時刻からステップS208で決定された遅延時間DLの後に補給部69が動作を開始するように、補給部69を制御する。
ステップS110:制御部100は、画像形成が終了したか否かを判定する。画像形成が終了した場合(ステップS110でYES)、制御部100の処理が終了する。一定時間の後、第1攪拌部材60及び第2攪拌部材61が回転を停止する。画像形成が終了していない場合(ステップS110でNO)、制御部100の処理がステップS100に戻る。
最後に、図3、図6(a)、図6(b)、及び図6(c)を参照して、現像部チェック処理におけるトナー濃度Dの変化の様子を説明する。図6(a)、図6(b)、及び図6(c)は、それぞれ異なる時点のトナー濃度分布図である。横軸は、ある基準点から循環路75に沿って測った距離Eを示す。縦軸はトナー濃度Dを示す。
図6(a)は、トナー濃度Dが均一になった時点のトナー濃度分布図である。補給口67は距離E1の位置にあり、センサー64は距離E2の位置にある。距離E1と距離E2との差は、図3で説明した長さL1である。図6(a)では、距離Eのいずれの位置でもトナー濃度Dが一定値DSを示す。第1攪拌部材60及び第2攪拌部材61が一定時間回転することにより、均一なトナー濃度分布が実現する。
図6(b)は、チェック用の少量のトナーが補給口67へ投入された時点のトナー濃度分布図である。トナー濃度Dは、補給口67の位置で最大値DP1のピークを示す。なお、容器65の中のトナーの量は約20グラムであるのに対し、チェック用のトナーの量は例えば10数ミリグラムである。トナー濃度Dが均一になるのを待ってチェック用のトナーを補給口67へ投入することで、補給口67におけるトナー濃度Dの変化が際立つ。
図6(c)は、トナー濃度Dのピークがセンサー64の位置に到達した時点のトナー濃度分布図である。トナー濃度Dは、センサー64の位置で最大値DP2のピークを示す。図6(c)の最大値DP2は、図6(b)の最大値DP1よりも小さい。また、図6(c)のピークの幅ΔE2は、図6(b)のピークの幅ΔE1よりも大きい。現像剤の移流に伴う拡散の結果である。
本実施形態において測定される第1時間T1は、図6(b)の時点から図6(c)の時点までの時間に相当する。センサー64により検知されるトナー濃度Dが最大値を示す時点で第1時間T1の測定を終えることができるので、第1時間T1の正確な測定が可能になる。
本実施形態によれば、トナー補給動作の遅延時間DLが第1時間T1の測定結果に応じて変化するので、現像部52においてトナー補給動作が適切なタイミングで行われる。その結果、画像形成の実行により現像部52においてトナー濃度Dが部分的に減少しても、トナー濃度Dの均一な分布を速やかに回復することができる。
また、本実施形態によれば、制御部100は、画像形成指示を受けた後、第2モードにおいて画像形成の実行を開始する前に、現像部52の状態をチェックする第1モードの動作を実行する。その結果、画像形成の直前における現像剤の状態が、トナー補給動作のタイミングに正しく反映される。
上記した各実施形態の説明は、本発明における好適な実施形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。上記実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
(1)本実施形態では、画像形成装置1は、図1に示されるように、4色の現像剤を使用するカラープリンターであった。ただし、画像形成装置1は、4色以外の複数色の現像剤を使用するカラープリンターであってもよい。また、画像形成装置1は、単色の現像剤を使用するプリンターであってもよい。更に、画像形成装置1は、プリンターに限定されず、例えば、複写機、ファクシミリ、又は複合機である。
(2)本実施形態では、図4に示されるように、制御部100が画像形成指示を受ける都度、現像部チェック処理が実行されたが、これに限られない。画像形成指示を複数回受けるごとに、現像部チェック処理が1回実行されてもよい。
(3)本実施形態では、図4に示されるように、画像形成の実行前に現像部チェック処理が実行されたが、これに限られない。画像形成の実行後に、次の画像形成の準備として、現像部チェック処理が実行されてもよい。
本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。
1 画像形成装置
52 現像部
60 第1攪拌部材(攪拌部材)
61 第2攪拌部材(攪拌部材)
62 磁気ローラー(消費部)
63 現像ローラー(消費部)
64 センサー
65 容器
67 補給口
69 補給部
75 循環路
100 制御部
52 現像部
60 第1攪拌部材(攪拌部材)
61 第2攪拌部材(攪拌部材)
62 磁気ローラー(消費部)
63 現像ローラー(消費部)
64 センサー
65 容器
67 補給口
69 補給部
75 循環路
100 制御部
Claims (4)
- トナーを含む現像剤を用いて静電潜像をトナー像に現像する現像部と、
前記現像部へトナーを補給する補給部と、
前記補給部の動作を制御する制御部と
を備え、
前記現像部は、
前記現像剤を収容する容器と、
前記容器の中で前記現像剤を攪拌しながら循環路に沿って移送する攪拌部材と、
前記循環路において前記現像のためにトナーを消費する消費部と、
前記消費部の下流側において前記補給部からトナーの補給を受ける補給口と、
前記補給口の下流側かつ前記消費部の上流側において前記現像剤のトナー濃度を検知するセンサーと
を含み、
前記制御部は、前記現像部の状態をチェックする第1モードにおいて、前記補給口から前記センサーの配設位置まで前記現像剤が移送される間に要する第1時間を測定し、前記第1時間に基づいて、前記センサーの配設位置から前記消費部を経て前記補給口まで前記現像剤が移送される間に要する第2時間を予測し、
前記制御部は、画像を形成する第2モードにおいて、前記センサーの検知結果が前記トナー濃度の減少を示した時刻から前記第2時間に相当する遅延時間の後に前記補給部が動作を開始するように前記補給部を制御する、画像形成装置。 - 前記制御部は、前記容器の中の前記現像剤のトナー濃度が均一であることを前記センサーの検知結果が示している状態で前記第1時間の測定を実行する、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記補給部を制御してチェック用のトナーを前記補給口から補給させた後、前記センサーにより検知されるトナー濃度が最大値を示すまでの時間を前記第1時間として測定する、請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、画像形成をするようにとの指示を受けた後、前記第2モードにおいて画像形成の実行を開始する前に、前記現像部の状態をチェックする前記第1モードの動作を実行する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018221332A Pending JP2020086165A (ja) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2020086165A (ja) |
-
2018
- 2018-11-27 JP JP2018221332A patent/JP2020086165A/ja active Pending
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