JP2024072332A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像剤貯蔵部を交換した後における印刷画像の品質の低下を防ぐ。
【解決手段】画像形成装置(100)は、現像剤(D)を収容する現像剤収容部(40)と、現像剤貯蔵部(20)から現像剤収容部(40)内への現像剤(D)の補給動作を実行する補給部材(90)と、現像剤収容部(40)内において現像剤(D)の撹拌動作を実行する撹拌部材(44、45)と、補給部材駆動部(121)と、撹拌部材駆動部(122)と、現像剤貯蔵部(20)が交換されたことを検出する検出部(133)と、現像剤貯蔵部(20)が交換されたことが検出された後に、撹拌動作と補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間(S3)を間欠的に設け、撹拌補給期間(S3)の間に、撹拌動作が実行され補給動作が実行されない撹拌期間(S4)を設けるように、補給部材駆動部(121)と撹拌部材駆動部(122)とを制御する制御部(110)とを有する。
【選択図】図11
【解決手段】画像形成装置(100)は、現像剤(D)を収容する現像剤収容部(40)と、現像剤貯蔵部(20)から現像剤収容部(40)内への現像剤(D)の補給動作を実行する補給部材(90)と、現像剤収容部(40)内において現像剤(D)の撹拌動作を実行する撹拌部材(44、45)と、補給部材駆動部(121)と、撹拌部材駆動部(122)と、現像剤貯蔵部(20)が交換されたことを検出する検出部(133)と、現像剤貯蔵部(20)が交換されたことが検出された後に、撹拌動作と補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間(S3)を間欠的に設け、撹拌補給期間(S3)の間に、撹拌動作が実行され補給動作が実行されない撹拌期間(S4)を設けるように、補給部材駆動部(121)と撹拌部材駆動部(122)とを制御する制御部(110)とを有する。
【選択図】図11
Description
本開示は、画像形成装置及びその制御方法に関する。
電子写真方式を用いた画像形成装置では、帯電装置によって感光ドラムの表面が一様に帯電され、露光装置によって感光ドラムの表面に静電潜像が形成され、現像装置によって感光ドラムの表面上に現像剤像(トナー像)が形成され、転写装置によってトナー像が記録媒体上に転写される。現像装置は、現像剤(トナー)を収容する現像剤収容部(トナー収容部)を有し、トナー収容部の上部には現像剤貯蔵部(トナーカートリッジ)が装着される。また、現像装置は、トナーカートリッジの供給口を通してトナー収容部内にトナーを補給するための補給部材である回転シャッタ部材を有している。画像形成装置は、トナー収容部内のトナーの量が規定のロウレベル以下に低下したとき、又はトナーカートリッジを交換した直後に、回転シャッタ部材を回転させて、トナー収容部内のトナーの量が規定のレベル(例えば、トナーフル)になるまでトナーの補給動作を実行する。
しかしながら、上記従来の装置では、トナーカートリッジを交換した直後にトナー収容部内にトナーが補給されると、トナー収容部内に残っているトナー(すなわち、流動性が低下した劣化トナー)と補給されたトナー(すなわち、流動性が高い新品トナー)との特性差により、劣化トナーと新品トナーとが均一に混ざりにくく、印刷画像上に濃度ムラ(例えば、縦帯)が発生するという問題があった。
本開示は、現像剤貯蔵部を交換した後における印刷画像の品質の低下を防ぐことを目的とする。
本開示の画像形成装置は、像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御する間欠動作制御を実行する制御部と、を有することを特徴とする。
本開示の画像形成装置の制御方法は、像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、を有する画像形成装置によって実行される方法であって、前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御することを特徴とする。
本開示によれば、現像剤貯蔵部を交換した後における印刷画像の品質の低下を防ぐことができる。
以下に、実施の形態に係る画像形成装置及びその制御方法を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。
《画像形成装置の構成》
図1は、実施の形態に係る画像形成装置100の構成を示す概略断面図である。画像形成装置100は、現像剤としてのトナーを用いて画像を形成する装置であり、具体的には、電子写真方式によって画像を記録媒体上に形成する印刷装置である。画像形成装置100は、例えば、カラー印刷が可能なプリンタである。
図1は、実施の形態に係る画像形成装置100の構成を示す概略断面図である。画像形成装置100は、現像剤としてのトナーを用いて画像を形成する装置であり、具体的には、電子写真方式によって画像を記録媒体上に形成する印刷装置である。画像形成装置100は、例えば、カラー印刷が可能なプリンタである。
画像形成装置100は、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の画像をそれぞれ形成する画像形成ユニット1K、1Y、1M、1C(「画像形成ユニット1」とも表記する。)を有する。画像形成ユニット1K、1Y、1M、1Cは、それぞれ、プロセスユニット10K、10Y、10M、10C(「プロセスユニット10」とも表記する。)と、現像剤貯蔵部としてのトナーカートリッジ20K、20Y、20M、20C(「トナーカートリッジ20」とも表記する。)とを有する。
プロセスユニット10K、10Y、10M、10Cは、それぞれK、Y、M、C色のトナーを用いてトナー像を形成する。プロセスユニット10K、10Y、10M、10Cは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム11と、感光ドラム11上の静電潜像をトナーで現像する現像装置14とを含む。各プロセスユニットの感光ドラム11の上方には、ある一定の隙間を置いて静電潜像形成手段としての露光装置であるLED(Light Emitting Diode)ヘッド2が設置され、各感光ドラム11上の静電潜像は、対応するLEDヘッド2によって形成される。各プロセスユニット10は、例えば、画像形成装置100の本体に対して着脱可能に装着される。各現像装置14は、現像剤収容部としてトナー収容部(後述の図2における40)と、トナー収容部に装着されたトナーカートリッジとを含む。
トナーカートリッジ20K、20Y、20M、20Cは、K、Y、M、C色の新品のトナーをそれぞれ貯蔵する。トナーカートリッジ20K、20Y、20M、20Cは、プロセスユニット10K、10Y、10M、10Cの現像装置14のトナー収容部の上部にそれぞれ配置され、各トナーカートリッジに貯蔵された新品のトナーは、対応するプロセスユニットの現像装置14のトナー収容部内に補給される。各トナーカートリッジは、例えば、対応するプロセスユニットに対して着脱可能に装着される。
画像形成装置100は、用紙等の記録媒体Pを収容するトレイ3と、トレイ3内の記録媒体Pを1枚ずつ取り出す給紙ローラ4と、給紙ローラ4により取り出された記録媒体Pを画像形成ユニット1K、1Y、1M、1Cに向けて搬送する搬送ローラ5とを有する。記録媒体Pは、搬送路Wに沿って搬送される。
記録媒体Pの搬送方向における搬送ローラ5の下流側には、搬送路Wに沿って、画像形成ユニット1K、1Y、1M、1C、転写装置6、定着器7、排出ローラ8a、8b、及び排出部であるスタッカーカバー9が配置される。
転写装置6は、搬送路Wを挟んで画像形成ユニット1K、1Y、1M、1Cと対向して配置され、各画像形成ユニットにより形成されたトナー像を記録媒体P上に転写する。転写装置6は、搬送ローラ5からの記録媒体Pを画像形成ユニット1K、1Y、1M、1Cに沿って搬送する無端状の転写ベルト6aと、転写ベルト6aを張架して駆動する張架ローラである駆動ローラ6b及び従動ローラ6cと、各画像形成ユニットの感光ドラム11上に形成されたトナー像を転写ベルト6a上の記録媒体Pに転写する4つの転写手段である転写ローラ6dとを有する。
定着器7は、転写装置6の媒体搬送方向下流側に配置され、転写装置6により記録媒体P上に転写されたトナー像を定着する。定着器7は、加熱ローラ7a及び加圧ローラ7bを含み、これらのローラ間でトナーに熱及び圧力を付与し、記録媒体Pにトナーを定着する。
排出ローラ8a、8bは、定着器7によりトナー像が定着された記録媒体Pを装置外部に排出する。スタッカーカバー9は、排出ローラ8a、8bにより排出された記録媒体Pを保持する。
《画像形成ユニットの構成》
図2は、図1に示される画像形成ユニット1Kの構成を示す概略断面図である。以下、図2を参照して、画像形成ユニット1Kの構成を説明する。なお、画像形成ユニット1Y、1M、1Cの構成は、画像形成ユニット1Kの構成と同様である。
図2は、図1に示される画像形成ユニット1Kの構成を示す概略断面図である。以下、図2を参照して、画像形成ユニット1Kの構成を説明する。なお、画像形成ユニット1Y、1M、1Cの構成は、画像形成ユニット1Kの構成と同様である。
プロセスユニット10Kは、ケース19と、このケース19内に配置された感光ドラム11とを有する。感光ドラム11は、静電潜像を担持する部材であり、R11方向に回転する。帯電装置としての帯電ローラ12、現像剤担持体としての現像ローラ41、及びクリーニング装置15は、感光ドラム11の回転方向に沿って順に配置される。帯電ローラ12と現像ローラ41との間には、感光ドラム11と対向してLEDヘッド2が配置される。また、現像ローラ41とクリーニング装置15との間には、感光ドラム11と対向して転写ローラ6dが配置される。
帯電ローラ12は、感光ドラム11の表面を一様に帯電させるものであり、ここでは、感光ドラム11と当接して配置される帯電ローラである。LEDヘッド2は、レーザ等の光源を用いた露光装置であってもよい。現像ローラ41は、感光ドラム11上に形成された静電潜像をトナーDにより現像してトナー像を形成する。転写ローラ6dは、感光ドラム11上に形成されたトナー像を記録媒体P上に転写する。クリーニング装置15は、記録媒体Pに転写されずに感光ドラム11の表面に残留したトナーDを除去する。クリーニング装置15は、感光ドラム11に当接してトナーDを掻き取るクリーニングブレード15aと、クリーニングブレード15aで掻き取られたトナーDを排出するための廃トナー搬送部材15bとを有する。
現像装置14は、現像剤収容部としてのトナー収容部40、現像剤担持体としての現像ローラ41、現像剤供給部材としての供給ローラ42、現像剤規制部材としての規制ブレード43、撹拌部材44、45、及びトナー量検出部材46を有する。部材41~46は、それぞれ長手方向に長尺な部材であり、それぞれの長手方向が同一方向(図2の紙面に垂直な方向)を向くように配置される。
トナー収容部40は、トナーDを収容するトナー収容室40aと、トナー収容室40aの下部から側方に開口して感光ドラム11と対向する開口部40bと、トナー収容室40aの上方に開口する開口部40cとを有する。ここでは、トナー収容部40は、プロセスユニット10Kのケース19の一部として構成される。
現像ローラ41は、トナーDを担持し、感光ドラム11上の静電潜像にトナーDを供給し、静電潜像をトナーDで現像する部材である。具体的には、現像ローラ41は、トナー収容室40aの下部の開口部40bに感光ドラム11と当接して配置され、R41方向に回転する。
供給ローラ42は、現像ローラ41にトナーDを供給する部材である。具体的には、供給ローラ42は、トナー収容室40aの下部に現像ローラ41と当接して配置され、R42方向に回転する。
規制ブレード43は、現像ローラ41上のトナーDの量を規制する部材であり、供給ローラ42から現像ローラ41に供給されたトナーDを薄層化する。規制ブレード43は、現像ローラ41の回転方向R41における供給ローラ42の下流側且つ感光ドラム11の上流側で、現像ローラ41に当接して配置される。
撹拌部材44、45は、トナー収容部40内のトナーDを撹拌する部材である。 撹拌部材44、45は、クランク形状を有する部材であり、トナー収容部40に回転可能に支持される。撹拌部材44、45は、供給ローラ42の上方且つトナー量検出部材46の下方に配置され、それぞれR44方向、R45方向に回転する。ただし、撹拌部材の数は、2個に限定されず、1個であってもよく、3個以上であってもよい。
トナー量検出部材46は、トナー収容部40内のトナーDの量(すなわち、トナー残量)を検出するための部材である。トナー量検出部材46は、トナー収容部40に回転可能に支持される軸部と、この軸部から径方向の一方向に突出する平板部とを有する。
トナー収容部40の上部には、トナー収容部40の上部の開口部40cを覆うカバー60が配置される。このカバー60の上部には、トナーカートリッジ20Kを受け入れて支持するための凹部61が形成されている。カバー60は、プロセスユニット10Kを構成する部材であってもよい。
なお、図2において、現像ローラ41及び供給ローラ42は円形状で示されているが、実際には、両ローラは弾性変形して当接する。また、規制ブレード43及びクリーニングブレード15aは直線形状で示されているが、実際には、それぞれ弾性変形して現像ローラ41及び感光ドラム11に当接する。
以下、図2を参照して、トナー補給機構30の構成を説明する。トナー補給機構30は、以下のように、トナーカートリッジ20K、カバー60、及び補給部材としての回転シャッタ部材90を含む。
カバー60上には、トナーカートリッジ20Kが設置される。トナーカートリッジ20Kは、現像剤容器としてのトナーカートリッジ70と、トナーカートリッジ70内のトナーDを撹拌する撹拌羽根80とを有する。トナーカートリッジ70は、トナーDを貯蔵するトナー貯蔵室と、トナー貯蔵室内のトナーDをトナーカートリッジ70の外部に排出するための供給口である排出口72とを有する。排出口72は、具体的には、トナーカートリッジ70の下部に設けられ、トナー貯蔵室の下方に開口する開口部である。撹拌羽根80は、トナー貯蔵室内に回転可能に配置される。
本例では、トナーカートリッジ70は、アウター部材であるケース73と、ケース73の内部に配置されるインナー部材である供給口シャッタ74とで構成される。ケース73は、ケース73の下部に、開口部を有する。ケース73は、現像ローラ41の長手方向と平行な長手方向(図2の紙面に垂直な方向)に延び、開口部は、ケース73の長手方向における中央部分に設けられる。
カバー60には、トナーカートリッジ20Kの排出口72の下方に、排出口72と現像装置14のトナー収容部40内とを連通させる開口部であるトナー供給口が形成されている。トナー供給口は、排出口72と対向するように、カバー60の長手方向における中央部分に設けられる。
プロセスユニット10Kには、排出口72から排出されるトナーDをトナー収容部40内へ搬送する搬送部材である回転シャッタ部材90が設けられる。回転シャッタ部材90は、排出口72の下方に回転可能に配置される。図2の例では、回転シャッタ部材90は、回転軸周りに回転可能に配置され、撹拌羽根80と同じ回転方向R90に回転する。
回転シャッタ部材90は、外周部(具体的には回転軸の外周部)に周方向に沿って配置された複数の凹状の現像剤室であるトナー室を有する。各トナー室91は、上部に位置するときに排出口72からのトナーDを受け、回転シャッタ部材90の回転に伴ってトナーDを下方に搬送し、現像装置14のトナー収容部40内へ搬送する。回転シャッタ部材90が回転することによって、トナーは連続的に搬送される。
また、トナーカートリッジ20Kからトナー収容部40内へのトナー供給が行われない場合には、回転シャッタ部材90は、回転せず、トナーカートリッジ20Kからトナー収容部40内へのトナーの移動を阻止する役割を果たす。
《制御系の構成》
図3は、実施の形態に係る画像形成装置100の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。画像形成装置100は、制御部110、受信部131、トナー量検出部132、カートリッジ検出部133、駆動制御部120、補給部材駆動部121、ドラム駆動部122、ベルト駆動部123、定着制御部124、露光制御部125、電圧制御部126、定着器7、LEDヘッド2、帯電ローラ12、現像ローラ41、供給ローラ42、規制ブレード43、及び転写ローラ6dを有する。制御部110は、トナー補給制御部111と、トナー残量判定部112とを含む。また、駆動制御部120、定着制御部124、露光制御部125、及び電圧制御部126は、制御部110の一部であってもよい。制御部110は、例えば、半導体集積回路などの処理回路によって構成される。処理回路は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサと、このプロセッサによって実行されるソフトウエアであるプログラムを記憶する記憶装置としてのメモリとから構成されてもよい。
図3は、実施の形態に係る画像形成装置100の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。画像形成装置100は、制御部110、受信部131、トナー量検出部132、カートリッジ検出部133、駆動制御部120、補給部材駆動部121、ドラム駆動部122、ベルト駆動部123、定着制御部124、露光制御部125、電圧制御部126、定着器7、LEDヘッド2、帯電ローラ12、現像ローラ41、供給ローラ42、規制ブレード43、及び転写ローラ6dを有する。制御部110は、トナー補給制御部111と、トナー残量判定部112とを含む。また、駆動制御部120、定着制御部124、露光制御部125、及び電圧制御部126は、制御部110の一部であってもよい。制御部110は、例えば、半導体集積回路などの処理回路によって構成される。処理回路は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサと、このプロセッサによって実行されるソフトウエアであるプログラムを記憶する記憶装置としてのメモリとから構成されてもよい。
画像形成装置100は、図示されない上位装置より印刷指示を受信部131で受けると、印刷指示を制御部110へ送る。制御部110は、印刷指示を受けると印刷情報を駆動制御部120、定着制御部124、露光制御部125、及び電圧制御部126へ送り、印刷動作の指示を出す。駆動制御部120は、制御部110より指示を受けるとドラム駆動部122とベルト駆動部123を回転させることで、感光ドラム11と駆動ローラ6bを回転させる。電圧制御部126は、制御部110より指示を受けると、帯電ローラ12、現像ローラ41、供給ローラ42、規制ブレード43、及び転写ローラ6dへ印加する電圧を制御する。露光制御部125は、制御部110からの指示によりLEDヘッド2を発光させる。定着制御部124は、制御部110より指示を受けると、定着器7の温度を制御する。トナー残量判定部112は、トナー量検出部132の検出結果により、トナー収容部40内のトナー量が減っているかを判断する。トナー残量判定部112は、トナー量が減っていると判断した場合にトナー補給制御部111へ情報を送り、トナー補給制御部111は、駆動制御部120へトナー補給動作の指示を出す。駆動制御部120は、トナー補給動作の指示を受けると、補給部材駆動部121を駆動させ回転シャッタ部材90を回転させることでトナー収容部40内へトナーを供給する。カートリッジ検出部133は、トナー収容部40の上部のトナーカートリッジが交換されたことを検出する検出部である。
本実施の形態では、制御部110は、トナーカートリッジ20が交換されたことが検出された後(例えば、直後)に、撹拌部材44,45による撹拌動作と回転シャッタ部材90による補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間(例えば、S3)を間欠的に設け、隣り合う撹拌補給期間の間に、撹拌動作が実行され補給動作が実行されない撹拌期間(例えば、S4)を設けるように、補給部材駆動部121と撹拌部材駆動部とを制御する間欠動作制御を実行する。また、制御部110は、撹拌補給期間と撹拌期間とが交互に繰り返されるように、間欠動作制御を実行することが望ましい。また、制御部110は、1回あたりの撹拌補給期間(例えば、S3)を第1の時間に設定し、1回あたりの撹拌期間(例えば、S4)を第2の時間に設定し、第2の時間を第1の時間以上に設定することが望ましい。また、制御部110は、1回あたりの撹拌補給期間(例えば、S3)を第1の時間に設定し、トナーカートリッジ20が交換されたことが検出された直後以外における現像剤補給期間(例えば、S1)を第3の時間に設定し、第1の時間を第3の時間以下に設定することが望ましい。なお、制御部110は、トナーの残量がトナーカートリッジ20の交換が必要なレベルであるトナーエンプティレベルであり、且つトナーカートリッジ20が新品に交換されたことが検出された直後に、間欠動作制御を実行する制御方法を採用してもよい。
《動作》
印刷工程について説明する。電圧制御部126より帯電ローラ12に帯電電圧を印加して感光ドラム11の表面を一様に帯電させた後、露光制御部125からの指示に従いLEDヘッド2を発光させ、感光ドラム11の表面に静電潜像を形成する。そして、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ41に、電圧制御部126より現像電圧を印加して、感光ドラム11上の静電潜像を現像する。ここで、供給ローラ42と規制ブレード43には、現像ローラ41上のトナー薄層の層厚を均一に形成し、トナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするため、電圧制御部126より供給電圧と規制電圧が印加されている。
印刷工程について説明する。電圧制御部126より帯電ローラ12に帯電電圧を印加して感光ドラム11の表面を一様に帯電させた後、露光制御部125からの指示に従いLEDヘッド2を発光させ、感光ドラム11の表面に静電潜像を形成する。そして、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ41に、電圧制御部126より現像電圧を印加して、感光ドラム11上の静電潜像を現像する。ここで、供給ローラ42と規制ブレード43には、現像ローラ41上のトナー薄層の層厚を均一に形成し、トナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするため、電圧制御部126より供給電圧と規制電圧が印加されている。
次に、電圧制御部126より転写ローラ6dに転写電圧を印加して、感光ドラム11上のトナー像を記録媒体P上へ転写させた後、記録媒体P上のトナー像を定着器7により記録媒体Pに定着する。定着された記録媒体Pは、排出ローラ31にて装置外へ排出され印刷動作が完了する。転写されずに感光ドラム11上に残ったトナーは、クリーニング装置により除去される。また、感光ドラム11の表面電位は、除電光による露光によりリセットされる。
負帯電性トナーを用いて画像形成装置を常温常湿環境で動作させる場合、印加電圧設定は、例えば、帯電ローラ12の帯電電圧を-1050V、現像ローラ41の現像電圧を-200V、供給ローラ42の供給電圧を-300V、規制ブレード43のブレード電圧を-300Vとする。感光ドラム11の表面は、所定の値以上の帯電電圧を帯電ローラ12に印加すると帯電され、印加する帯電電圧に比例して表面電位が変化する。本実施の形態において帯電電圧を-1050V印加した場合、感光ドラム11の表面電位は、-500Vとなる。そして、LEDヘッド2の発光により形成された静電潜像の電位は、-50Vとなり、静電潜像に現像ローラ41からトナーが反転現像される。なお、トナーDが正帯電性トナーである場合は、各部の電圧の符号が逆になる。
図4(a)及び(b)は、トナー収容部40内におけるトナー量の検出動作を説明するための図である。図5は、トナー収容部40内におけるトナー量の検出動作を説明するためのタイムチャートである。初期状態(時刻t=0)において、トナー量検出部材46は、図4(a)に示す状態にあるものとする。図4(a)では、トナー量検出部材46(又はその重心)は、その回転軌跡の最下点に位置している。
トナー量検出部材46は、ドラム駆動部122からの駆動力を受けてR46方向に回転周期Tで回転する。ドラム駆動部122からの駆動力により、トナー量検出部材46は押し上げられるように回転させられ、時間T/2経過後(時刻t=T/2)に、図4(a)の一点鎖線のように、その回転軌跡の最上点に達する。そして、トナー量検出部材46は、自重で回転しながら落下する。このとき、図4(a)のように、トナー収容部40内のトナーDの量が少なく、トナー上面が低い位置H1にある状態(トナーロウ)では、トナー量検出部材46は、トナーDの圧力をあまり受けないため、図4(a)に実線で示されるように、最下点まで自重落下し、時刻t=T/2+Δt(0<Δt<T/2)において、最下点に到達する。このとき、トナー残量判定部112は、ハイレベルの信号を出力する。制御部110は、ハイレベルの信号を受けている期間の長さ(すなわちトナー量検出部材46の下部での滞在時間)T1を検知する。そして、制御部110は、図5のように、滞在時間T1が予め設定された設定時間Tlowより長いとき、トナーロウ(トナーが不足する状態)を検知する。
一方、トナー収容部40内のトナー上面が高い位置H2にある状態(トナーフル)では、トナー量検出部材46に対するトナーの圧力が大きいため、トナー量検出部材46は、自重落下することなく図示しない駆動部と同期して回転する。トナー残量判定部112により検知されるトナー量検出部材46の下部での滞在時間T1は、トナー収容部40内に堆積するトナー量が多いほど短く、設定時間Tlowより短い時、トナー残量判定部112は、トナーフル(トナーが十分に堆積した状態)と判定する。
トナー補給動作について説明する。トナー残量判定部112がトナーロウを検知すると、トナー補給制御部111は、駆動制御部120にトナー補給動作を指示し、駆動制御部120は、補給部材駆動部121を動作させる。これにより、回転シャッタ部材90が回転し、回転シャッタ部材90が回転している期間、トナーカートリッジ20内のトナーをトナー収容部40内へ連続的に供給する。この間、駆動制御部120は、ドラム駆動部122を動作させる。
トナー補給動作を継続したがトナーロウの判定を繰り返す場合は、制御部110は、トナーカートリッジ20が空になったと判定し、所定枚数印刷後にトナーの量がエンプティレベルであると判定し、トナーカートリッジ交換を促す。
本実施の形態において、トナー収容部40内のトナー量は、トナーフルの状態で35g、トナーロウの状態で33g、トナーエンプティの状態で29gとなるように設定している。また、回転シャッタ部材90の回転によるトナー供給量は、0.3g/秒である。ただし、これらの数値は、例示であり、他の値であってもよい。
図6は、通常時におけるトナー補給動作を説明するためのタイムチャートである。ここで、通常時とは、トナーカートリッジの交換の直後以外のときである。ドラム駆動部122の駆動中にトナー残量判定部112がトナーロウを判定すると、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、補給部材駆動部121を動作させて補給部材としての回転シャッタ部材90を回転させ、トナーカートリッジ20からトナー収容部40内へ新品のトナーを補給する。本実施の形態では、通常時におけるトナー補給動作では、トナーロウ状態からトナーフル状態にするためにトナー2g(=35g-33g)の補給が必要となるため、期間S1の間(例えば、7秒間)、補給部材駆動部121を駆動して、回転シャッタ部材90を回転させ、約2g(≒0.3g/秒×7秒)のトナーを補給する。ただし、トナー残量判定部112が期間S1の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部121を停止する。また、期間S1の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部121を駆動する。本実施の形態では、ドラム駆動部122は、感光ドラム11を回転させるが、撹拌部材44、45は感光ドラム11の回転に連動して動作する。ドラム駆動部122は、トナー補給動作の終了後、期間Qが経過した後に停止する。期間Qは、0秒以上の長さの時間に適宜設定可能である。期間Qは、例えば、1秒である。なお、通常時のトナー補給動作で説明した期間S1の長さは例示であり、他の値を用いてもよい。
図7は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行されるトナー補給及びトナー撹拌が、印刷画像に与える影響を縦帯の発生状況の評価を行った結果を表形式で示す図である。図7には、比較例C1、C2、C3及び実施例E1、E2の5種類のトナー補給及びトナー撹拌後における印刷画像の目視確認の結果が示されている。図7において、はっきりとした縦帯が発生したものは印刷品質不良を示す「×」印、わずかに縦帯が発生したものは印刷品質やや不良を示す「△」印、縦帯が発生しなかったものは印刷品質良好を示す「〇」印を記載している。
比較例C1は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作が、従来技術の動作である場合の例である。比較例C1のトナー補給撹拌動作は、後述の図8に示される。比較例C2の、トナーカートリッジ20の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作は、後述の図9に示される。比較例C3の、トナーカートリッジ20の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作は、後述の図10に示される。実施例E1は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作が本実施の形態の動作である場合の例である。実施例E1のトナー補給撹拌動作は、後述の図11に示される。実施例E2は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行されるトナー補給撹拌動作が本実施の形態の動作である場合の例である。実施例E2のトナー補給撹拌動作は、後述の図12に示される。
図8は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行される比較例C1のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー6g(=35g-29g)の補給が必要となるため、期間S2(例えば、20秒間)の間、補給部材駆動部121を駆動して、回転シャッタ部材90を回転させ、約6g(≒0.3g/秒×20秒)のトナーを補給する。ただし、トナー残量判定部112が期間S2の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部121を停止させる。また、期間S2の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部121を駆動する。比較例C1では、ドラム駆動部122は、感光ドラム11を回転させるが、撹拌部材44、45は感光ドラム11の回転に連動して動作する。ドラム駆動部122は、トナー補給動作の終了後、期間Qが経過した後に停止する。期間Qは、0秒以上の長さの時間に適宜設定可能であり、例えば、1秒である。図7の表に示されるように、比較例C1の場合には、印刷画像に、はっきりとした縦帯が発生した。これは、トナー収容部40内に残留しているトナーの流動性が低下しており、補給された新品のトナーの流動性が高いため、撹拌部材44、45の撹拌によってトナーが均一に混合されていないためであると考えられる。
図9は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行される比較例C2のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー6gの補給が必要となるため、期間S3(例えば、7秒間)の間、補給部材駆動部121を駆動して、回転シャッタ部材90を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を期間S4(S3>S4)中断させて予め決められた回数(例えば、3回)実行させ、約6g(≒0.3g/秒×7秒×3回)のトナーを補給する。トナー残量判定部112が期間S3の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部121を停止させる。また、3回の期間S3の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部121を駆動する。比較例C2では、ドラム駆動部122は、感光ドラム11を回転させるが、撹拌部材44、45は感光ドラム11の回転に連動して動作する。ドラム駆動部122は、トナー補給動作の終了後、期間Qが経過した後に停止する。図7の表に示されるように、比較例C2の場合には、印刷画像に、わずかに縦帯が発生した。これは、撹拌部材44、45による撹拌が行われる期間S4が短いため、流動性の異なるトナーが均一に混合されていないためであると考えられる。
図10は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行される比較例C3のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー6gの補給が必要となるため、期間S2(例えば、20秒間)の間、補給部材駆動部121を駆動して、回転シャッタ部材90を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を中断させて予め決められた期間(例えば、22秒)、1回実行させる。ただし、トナー残量判定部112が期間S2の間にトナーフルを検出した場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、その時点で、補給部材駆動部121を停止させる。また、期間S2の間にトナーフルを検出できない場合は、駆動制御部120は、制御部110からの指令に基づいて、再度、補給部材駆動部121を駆動する。比較例C3では、ドラム駆動部122は、感光ドラム11を回転させるが、撹拌部材44、45は感光ドラム11の回転に連動して動作する。ドラム駆動部122は、トナー補給動作の終了後、期間Qが経過した後に停止する。図7の表に示されるように、比較例C3の場合には、印刷画像に、わずかに縦帯が発生した。これは、撹拌部材44、45による撹拌が行われる期間S2を長くしても、1回のトナー補給動作によって大量の新品のトナーを補給した場合には、流動性の異なるトナーが均一に混合されないためであると考えられる。
図11は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行される実施例E1のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー6gの補給が必要となるため、期間S3(例えば、7秒間)の間、補給部材駆動部121を駆動して、回転シャッタ部材90を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を期間S4中断させて予め決められた回数(例えば、3回)実行させる。実施例E1では、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ20の交換直後に発生する縦帯を防止するため、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う期間と、撹拌のみを行う期間を交互に設けることとした。通常時のトナー補給動作における補給部材駆動部の動作期間をS1(図6に示される)とし、トナーカートリッジ20の交換後の補給部材駆動部121の動作期間をS3とし、補給部材駆動部121を停止しドラム駆動部122のみ駆動する期間をS4とした場合、実施例E1では、以下の関係(1)、(2)を満たすように制御する。
S3≦S1 …(1)
S3=S4 …(2)
S3≦S1 …(1)
S3=S4 …(2)
式(1)で示す通り、補給部材駆動部121の動作期間S3は、通常時のトナー補給動作期間S1以下とする。これは、劣化トナーと新品トナーの混ざり具合に問題がない期間S1を最長とすることで、劣化トナーと新品トナーの混ざりムラを防止するためである。また、式(2)で示す通り、図7の比較例C2の結果を参照し、補給部材駆動部121の動作期間S3は、ドラム駆動部122のみ駆動する期間S4と等しくする。図7の表に示されるように、実施例E1の場合には、印刷画像に縦帯が発生しない良好な品質の画像を得ることができた。
図12は、トナーカートリッジ20の交換直後に実行される実施例E2のトナー補給撹拌動作を示すタイムチャートである。トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするためには、トナー6gの補給が必要となるため、期間S3(例えば、7秒間)の間、補給部材駆動部121を駆動して、回転シャッタ部材90を回転させる補充撹拌動作を、撹拌動作を継続し補充動作を期間S4中断させて予め決められた回数(例えば、3回)実行させる。実施例E2では、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ20の交換直後に発生する縦帯を防止するため、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う期間と、撹拌のみを行う期間を交互に設けることとした。通常時のトナー補給動作における補給部材駆動部121の動作期間をS1とし、トナーカートリッジ20の交換後の補給部材駆動部121の動作期間をS3とし、補給部材駆動部121を停止しドラム駆動部122のみ駆動する期間をS4とした場合、実施例E2では、以下の関係(1)、(3)を満たすように制御する。
S3≦S1 …(1)
S3<S4 …(3)
S3≦S1 …(1)
S3<S4 …(3)
式(1)で示す通り、補給部材駆動部121の動作期間S3は、通常時のトナー補給動作期間S1以下とする。これは、劣化トナーと新品トナーの混ざり具合に問題がない期間S1を最長とすることで、劣化トナーと新品トナーの混ざりムラを防止するためである。また、式(3)式で示す通り、図7の比較例C2の結果を参照し、ドラム駆動部122のみ駆動する期間S4を補給部材駆動部121の動作期間S3より長くする。図7の表に示されるように、実施例E2の場合には、印刷画像に縦帯が発生しない良好な品質の画像を得ることができた。図8の結果を参照し、補給部材駆動部121の動作期間S3は、ドラム駆動部122のみ駆動する期間S4より短くする。図7の表に示されるように、実施例E2の場合には、合計駆動時間が長いが、印刷画像に縦帯が発生しない良好な品質の画像を得ることができた。
《効果》
以上のように、本実施の形態(例えば、実施例E1、E2)によれば、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う補給撹拌期間と、補給を停止して撹拌のみを行う撹拌期間とを交互に設けることとしたため、トナー収容部40内の劣化トナーとトナーカートリッジ20から補給される新品トナーの混ざりにムラが無くなるため、縦帯などの画像不良を防止することができる。
以上のように、本実施の形態(例えば、実施例E1、E2)によれば、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う補給撹拌期間と、補給を停止して撹拌のみを行う撹拌期間とを交互に設けることとしたため、トナー収容部40内の劣化トナーとトナーカートリッジ20から補給される新品トナーの混ざりにムラが無くなるため、縦帯などの画像不良を防止することができる。
また、近年、省エネルギー化を目的として、トナーの低融点化が進められているため、トナー収容部40内のトナーが劣化しやすくなっている。このため、トナー収容部40内の劣化トナーとトナーカートリッジ20内の新品トナーとの間で、トナーの流動性及び帯電特性に差が生じやすい。トナー収容部40内のトナーを撹拌部材44、45にて撹拌し、トナー収容部40内の劣化トナーとトナーカートリッジ20から補給される新品トナーを混ぜているが、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ20の交換時のように、トナー収容部40内のトナーが少なく、トナーカートリッジ20から補給される新品トナーの割合が多い場合に、撹拌部材44、45による撹拌で均一に混ぜることができず、トナー特性の差が印刷画像上に縦帯などの濃度ムラとして現れてしまう。本実施の形態では、トナーエンプティ後のトナーカートリッジ20の交換直後に発生する縦帯を防止するため、トナーエンプティ状態からトナーフル状態にするまでの期間において、トナー補給動作と撹拌動作の両方を行う期間と、撹拌のみを行う期間を交互に設けることとしたため、合計駆動時間の増加を抑制しつつ、画像不良の発生を防止することができる。
なお、本開示の画像形成装置がプリンタである場合について説明したが、複写機又は複合機などにも適用可能である。
1、1K、1Y、1M、1C 画像形成ユニット、 10、10K、10Y、10M、10C プロセスユニット、 11 感光ドラム(像担持体)、 20、20K、20Y、20M、20C トナーカートリッジ(現像剤貯蔵部)、 40 トナー収容部(現像剤収容部)、 44、45 撹拌部材、 90 回転シャッタ部材(補給部材)、 100 画像形成装置、 110 制御部、 121 補給部材駆動部、 122 ドラム駆動部(撹拌部材駆動部)、 132 トナー量検出部、 133 カートリッジ検出部、 D トナー(現像剤)、 S3 撹拌補給期間、 S4 撹拌期間。
Claims (7)
- 像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、
前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、
前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、
前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、
前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、
前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御する間欠動作制御を実行する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記撹拌補給期間と前記撹拌期間とが交互に繰り返されるように、前記間欠動作制御を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、1回あたりの前記撹拌補給期間を第1の時間に設定し、1回あたりの前記撹拌期間を第2の時間に設定し、前記第2の時間を前記第1の時間以上に設定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、1回あたりの前記撹拌補給期間を第1の時間に設定し、前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された直後以外における現像剤補給期間を第3の時間に設定し、前記第1の時間を前記第3の時間以下に設定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記補給部材は、前記現像剤収容部に回転可能に支持され、回転することで前記現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する回転シャッタ部材である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤収容部内の現像剤の量を検出する現像剤量検出部を更に有し、
前記制御部は、前記現像剤の量が前記現像剤貯蔵部の交換が必要なレベルであるエンプティレベルであり、且つ前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された直後に、前記間欠動作制御を実行する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 像担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部に装着されている現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部内への新品の現像剤の補給動作を実行する補給部材と、
前記現像剤収容部内において前記現像剤の撹拌動作を実行する撹拌部材と、
前記補給部材に前記補給動作を実行させる補給部材駆動部と、
前記撹拌部材に前記撹拌動作を実行させる撹拌部材駆動部と、
前記現像剤貯蔵部が交換されたことを検出する検出部と、
を有する画像形成装置によって実行される制御方法であって、
前記現像剤貯蔵部が交換されたことが検出された後に、前記撹拌動作と前記補給動作とが同時に実行される撹拌補給期間を間欠的に設け、前記撹拌補給期間の間に、前記撹拌動作が実行され前記補給動作が実行されない撹拌期間を設けるように、前記補給部材駆動部と前記撹拌部材駆動部とを制御する
ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
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