JP4713412B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
このトナーは感光体表面に当接されたクリーニングブレードやクリーニングブラシ等からなるクリーニング手段によって感光体上から除去され、搬送手段によって、廃トナーを収容する廃トナーボトルに回収される。そして廃トナーを廃トナーボトルに収容する際、最も安易である自由落下によって、下方に設置された廃トナーボトルの上部から廃トナーを落下させる装置が多い。
しかしながら、廃トナーの落下地点で廃トナーが山を形成してしまい、廃トナーボトルに十分な容量があっても、満杯であると検知されてしまう問題を有していた。また、廃トナーは転写されなかった残トナーであるため、1枚あたりの使用トナー量が多い高画像面積の画像を取られた場合は比例して廃トナー量も多くなってしまう。
また、感光体の劣化によって画像形成部以外にトナーが付着する、いわゆる地汚れと呼ばれる現象によって廃トナーは増加したり、さらに、感光体上に転写されることのないトナーを付着させて現像機内のトナー量の安定化を図る制御システムの影響などによっても廃トナーの量は変化することが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
また、特許文献2では、電源投入時や画像形成動作終了時に廃トナーボトル駆動装置の駆動指示が開始されると、駆動時間変数に前回駆動してからの経過時間に応じて異なる値を加算する。さらに駆動時間変数に前回廃トナーを回収してからの画像形成回数、前回廃トナーを回収してからの画像形成長、画像形成時の黒濃度に応じて異なる値を加算する。そして、駆動時間変数分廃トナーボトル駆動装置の駆動を開始し、同様に、駆動速度を変更し得る技術が開示されている。
また、カセットに収容された転写紙がなくならない限り揺動しないため、使用される枚数に対して廃トナー量が多くなる条件である1枚あたりに使用されるトナーが多い高画像面積の画像を使用された場合や、地汚れ等の他の変動に対して変化する廃トナーまでは検知できず、揺動する前に満杯検知が働く等、精度が劣るという問題もある。
さらに、特許文献2に開示の技術では、廃トナー量を各種検知手段による計算によって予測しているため、予測できない感光体劣化による地汚れには対応できず、かつシステムが複雑になり複数の手段を必要とするためコストアップに繋がる。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、廃トナーの量が画像面積や環境変動等で変化した場合においても、廃トナーボトルの容量を無駄なく使用し、かつ常に一定量の廃トナーを収容することが可能となる廃トナーボトルの揺動方法を見いだし、かつ複数の手段を必要とすることなく安価で容易に使用でき、従って、廃トナーボトルの廃トナー収容量を効率的にかつ効果的に行う画像形成装置を提供することにある。
また、請求項2に記載の発明は、前記廃トナータンク揺動駆動装置は、画像形成動作終了時に、前記廃トナータンク揺動手段を駆動し且つ前気配トナータンクを揺動させる請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、前気配トナータンク揺動駆動装置は、前記現像装置内の前記現像材料検知手段が現像剤なしを検知し、かつ、前記現像装置内に現像剤を補給する補給動作が開始されたことを検知した場合は、前記補給動作中に前記廃トナータンク揺動手段を駆動させ且つ前記廃トナータンクを揺動させる請求項1乃至3のいうずれか1つに記載の画像形成装置を特徴とする。
また、画像形成装置Aは、像担持体であるドラム状の感光体5、2つの書き込みデバイス(例えば、LEDアレイや液晶シャッタアレイなどを用いた光書き込みヘッド(LPH)等)6a、6bからなりかつ感光体5に潜像を形成する書き込み装置(潜像形成手段)6、現像剤担持体7a上の現像剤(例えば、乾式トナー等)で感光体5上の潜像を現像して顕像化する現像装置7を含んでいる。この現像装置7には、その内部の現像剤の残量有無を検知する現像剤残量検知手段(図示せず)が配置されている。
さらに、画像形成装置Aは、感光体5上のトナー画像を用紙に転写する転写部12、感光体5上の残留トナー等を除去するクリーニング装置13、定着ローラ14aと加圧ローラ14bからなる定着部14、排紙ローラ対15a、15b、廃トナータンク17を含んでいる。なお、感光体5の帯電手段や除電手段は図示を省略している。
画像形成装置Aの下部には、転写材であるロール状に巻かれた用紙8、第1の給紙ローラ対9a、9b、用紙をカットするカッター16、第2の給紙ローラ対10a、10b、レジストローラ対11a、11bを含んでいる。また、書き込み装置(潜像形成手段)6としては、光書き込み方式の他に、針状電極アレイ等を用いた静電記録方式を採用することもできる。
この静電潜像は現像装置7の現像剤(例えば、乾式トナー等)で現像されて顕像化される。一方、ロール状に巻かれた用紙8は、第1の給紙ローラ対9a、9bと第2の給紙ローラ対10a、10bにより給紙・搬送され、カッター16で所定の長さに切断されてレジストローラ対11a、11bへ送られる。
さらに、用紙8は、レジストローラ対11a、11bにより上記の作像動作にタイミングを合わせて転写部12へと搬送され、転写部12で感光体5上の画像と位置を合わせて用紙8に画像が転写される。画像が転写された用紙8は定着部14へ搬送される。
定着部14では、用紙8は、定着ローラ14aと加圧ローラ14bで挟持搬送されながら画像が定着され、排紙ローラ対15a、15bにより図示しないスタッカー等の排紙部に排出される。そして、画像転写後の感光体5の表面に残留したトナーはクリーニング装置13により除去され、図2で詳述する廃トナー搬送コイル17bで廃トナータンク17へと運ばれる。
廃トナータンク17近傍にはその内部の廃トナートナー量を検知する廃トナー検知センサ17a、廃トナータンク17に振動を与える廃トナータンク揺動カム17c、及びこの廃トナータンク揺動カム17cを揺動駆動させる廃トナーモータ17dが配置されている。
廃トナー搬送コイル17bから搬送された廃トナーは、廃トナータンク17に設置された廃トナー検知センサ17aに廃トナーが触れることで廃トナーの有り/無しを検知し、廃トナー有りが検知された場合に廃トナーモータ17dが作動し、廃トナー揺動カム17cが連動して動き、廃トナータンク17が揺動させられる。
また、廃トナーモータ17dは、現像装置7に設置された図示しないトナーボトル内に入っているトナーが空になったことを判断した後のトナーボトル交換動作時に連動して動作し、廃トナータンク17は揺動させられ、廃トナータンク17内に溜まっている廃トナーは平滑化される。
図2の廃トナー検知センサ17aは、廃トナーがこの廃トナー検知センサ17aの位置まで積もり、この廃トナー検知センサ17aに触れることで廃トナーの有り/無しを検知しているため、廃トナーを0.06〜0.84g/mの量にて積もり方を測定した結果、上記の範囲内では変化がないことを確認した。
図3の廃トナータンク17においては、廃トナー量450gにて廃トナー検知センサ位置まで廃トナーが積もっているが、廃トナータンク17の容量はまだ十分に余裕がある。ここで、廃トナータンク17を揺動させることによって廃トナーの平滑化を可能としている。
図4は廃トナー充填量450gでの各揺動時間における分布の結果を示す図である。図4では、廃トナータンク17を揺動時間10〜50秒に設定して揺動した結果を示している。
廃トナー検知センサ17a位置まで積載した廃トナーは、揺動時間10〜50秒では廃トナー検知センサ17a付近の廃トナーの山は崩れるものの、揺動時間に対する変動域に余り変化がないのが見て取れる。
揺動時間は長く揺動すれば効果があるものではなく、効率的に揺動させることで必要最低限の揺動でその効果を得ることができる。また、長時間揺動させることは、その間コピーを取ることができなくなり、生産性が劣るといった問題を有しているため、揺動時間は短くしなければならない。
図2及び図5において、1回目の揺動が450g、2回目の揺動が533g、3回目の揺動が584gで発生し、3回目の揺動後に廃トナー検知センサ17a(図2)がまだ廃トナーがあることを検知したため、廃トナータンク17は満杯となった。揺動していた回数は3回であり、揺動総時間は30秒であった。
廃トナーボトル揺動駆動装置(廃トナーモータ)17d(図2)が廃トナータンク揺動カム17cを駆動させ、廃トナータンク17を揺動した後、廃トナータンクに備えられた廃トナーを検知する廃トナー検知センサ17aが揺動後1秒以上廃トナー無しを検知しない場合は、画像形成動作を開始させないことで、廃トナーが積載され、積もった山が揺動によって崩れないほど蓄積されたことを判断することができる。
従って、廃トナータンク17が満杯になったことを検知することができ、廃トナーが満杯であることを通知でき、そして廃トナータンク17の蓄積量の限界まで廃トナーを収容できる。
揺動を多くすることで廃トナー検知センサ17a付近のトナー山は或る量までは平滑に推移していたが、揺動によって廃トナータンク17の奥まで移動させられた廃トナーは、廃トナータンク17の奥にて凝集させられ、凝固した。廃トナーは揺動するに従って、廃トナー揺動カム17c(図2)に一番近い場所に集められる。
その場所で凝固するために負荷が重くなり、廃トナー検知センサ位置まで揺動の振動が伝達できず、廃トナーの山を崩すことができなくなっていった。また、実施の形態と比較して、揺動回数で約35倍の駆動が掛かることになり、揺動モータ(廃トナーモータ)17d(図2)の部品耐久性が劣り、早期に交換する事態を導く。また、揺動時間は110倍となり、その間コピーすることができない結果を招いた。
本実施の形態によれば、廃トナータンク揺動駆動装置を駆動させ、廃トナータンク17を揺動する駆動時間は、任意の所定時間揺動することにより、揺動時間を任意に設定ができ、高温環境下においてトナーの流動性が悪化した時や長期間使用することが無かった環境にてトナーが凝固した状態においても柔軟に対応でき、かつトナーの物性そのものが変わった場合においてもシステムの変更を行うことがなく、汎用性が高い効果が得られる。
図7に示すように、揺動時の騒音の大きさが廃トナーの量によって異なる。図7の左側では、廃トナータンクが空の場合、コピー中の場合、及び廃トナー揺動カムのみの場合の騒音レベルを示している。
図7の右側では、廃トナー量に対する騒音レベルを示している。本実施の形態では、或る程度廃トナーが溜まってから、すなわち、図7では300g程度廃トナーが溜まってから揺動が行われるため、揺動音は小さい。それに対して比較例は廃トナーが空に近い状態でも揺動をさせているため、騒音が大きい。
一方、ステップ(S1)において、満杯通知中ならば、廃トナータンクを揺動させず、所定の廃トナー満杯手段にて動作する。その後、1秒以上廃トナー無しかどうか判断する(S6)。1秒以上廃トナー無しで無いならば、廃トナー満杯通知されたら、満杯通知を通知し、コピーを不可とする(S7)。1秒以上廃トナー無しならば、廃トナーほぼ満杯を通知又は満杯の通知を消去して終了し、コピー可能状態となる(S8)。
次に、トナーエンドリカバリ動作前開始前に、廃トナーほぼ満杯を通知中かどうか判断し(S9)、満杯通知中ならば、廃トナータンクを揺動させず、所定のリカバリ制御を行って終了する。満杯通知中でないならば、所定のリカバリ動作を開始し、これに連動して廃トナータンクをk秒間揺動し(S10)、動作を終了する。
印刷動作終了時に廃トナー検知を行ない、揺動を行うことで廃トナー量をリニア検知でき、かつ廃トナーが溢れる前にユーザに通知することが可能となる。また、廃トナー満杯後の廃トナータンク交換作業及び清掃作業を行った場合、作業者がリセットをすることなく、自動的に廃トナーの有り/無しを検知させるために、1秒以上の廃トナー無しを検知しないかぎり、動作を禁止させることで、廃トナーの溢れ防止と交換作業後のリセット性を両立させている。
また、揺動時間は任意に設定できることで、トナーの種類や状態が異なり、廃トナーの比重が異なる場合においてもその都度調整が可能となっている。このように、図2に示すように、廃トナータンク17に取り付けられた廃トナー検知センサである廃トナー検知手段17aにて、廃トナータンク17内の廃トナー量を検知しかつ廃トナータンク17を揺動させることで、無駄な揺動を抑えて騒音に対処でき、かつ必要最低限の揺動のみで廃トナータンク17に廃トナーを蓄積する効果が十分に発揮され、廃トナータンク17内で廃トナーの平滑化が効率的にできることを可能とし、騒音、部品耐久に関しても効果が得られる。
5 潜像担持体(感光体ドラム)
7 現像装置
7a 現像剤担持体(現像ローラ)
12 転写手段(転写部)
17 廃トナータンク
17a 廃トナー検知手段(廃トナー検知センサ)
17b 廃トナー搬送手段(廃トナー搬送コイル)
17c 廃トナータンク揺動手段(廃トナータンク揺動カム)
17d 廃トナータンク揺動駆動装置(廃トナーモータ)
Claims (5)
- 現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤を貯留しかつ前記現像剤を補給可能な現像装置と、
前記現像剤によって現像された潜像担持体上の画像を転写紙上に転写する転写手段と、
この転写手段による転写後に発生する前記潜像担持体上の廃トナーを回収するための廃トナータンクと、
この廃トナータンクに設けた廃トナーを検知する廃トナー検知手段と、
前記廃トナータンクを揺動し且つその内部の廃トナーを平滑化する廃トナータンク揺動手段と、廃トナータンク揺動駆動装置と、
を備える画像形成装置において、
前記廃トナータンク揺動駆動装置は、前記廃トナー検知手段が廃トナー有りを検知した場合に、前記廃トナータンク揺動手段を駆動して前記廃トナータンクを揺動させ、揺動させた後の所定時間にわたって前記廃トナー検知手段が廃トナー無しを検知しない場合、画像形成動作を禁止することを特徴とする画像形成装置。 - 前記廃トナータンク揺動駆動装置は、画像形成動作終了時に、前記廃トナータンク揺動手段を駆動し且つ前記廃トナータンクを揺動させることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記廃トナータンク揺動駆動装置は、前記廃トナータンク揺動手段を駆動させ且つ前記廃トナータンクを揺動させた後、前記廃トナータンクに備えられた前記廃トナー検知手段が揺動後所定の時間にわたって廃トナー無しを検知しない場合、画像形成動作を開始させないことを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 前記廃トナータンク揺動駆動装置を駆動しかつ前記廃トナータンクを揺動する揺動駆動時間は、任意の所定時間にすることができることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記廃トナータンク揺動駆動装置は、前記現像装置内の前記現像剤残量検知手段が現像剤なしを検知し、かつ前記現像装置内に現像剤を補給する補給動作が開始されたことを検知した場合は、前記補給動作中に前記廃トナータンク揺動手段を駆動させ且つ前記廃トナータンクを揺動させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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