JP6816371B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような画像形成装置においては、交換可能で容量の大きなトナーボトルを現像器の上方に設置し、サブホッパーを介して現像器にトナーを補給するトナー補給装置を備えているのが一般的である。
画像形成装置において、一番消費電流が大きい時期は、定着部の定着ローラーを所定の定着温度に上昇させるウォームアップ直後にプリント動作を開始させたときであると考えられる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、トナー補給時の最大消費電流が規定値を超えることなく、かつ、できるだけウォームアップ時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
また、前記設定手段は、前回の画像形成動作の終了時からの経過時間に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定するようにしてもよい。
また、定着部のヒーターの点灯を制御する点灯制御手段を備え、前記トナー補給手段は、前記点灯制御手段によりヒーターに電力が供給されていないときにトナー補給動作を実行するようにしてもよい。
また、前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、ウォームアップが完了したときには、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止することとしてもよい。
<プリンターの全体構成>
図1は、本実施の形態に係るプリンター10の概略構成を示す図である。
プリンター10は、画像形成部20、給紙部30、定着部40および制御部50を備えており、ネットワーク(例えばLAN)に接続されて、外部の端末装置(不図示)からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラック色からなるトナー像を形成し、これらを多重転写してカラーの画像形成を実行する。
画像形成部20は、現像色C〜Kのそれぞれに対応するイメージングユニット21C、21M、21Y、21K、および、露光走査部23、中間転写ベルト25などを備えている。
感光体ユニット24Kは、感光体ドラム22K、帯電器241K、クリーニングブレード242Kなどを備え、現像器26Kは、現像ローラー261K、供給スクリュー262K、攪拌スクリュー263Kなどを備える。
中間転写ベルト25は、無端状のベルトであり、駆動ローラー25aと従動ローラー25bに張架されて矢印A方向に回転駆動される。
感光体ドラム22C〜22Kは、帯電器241C〜241Kにより一定の電位に帯電される。
感光体ドラム22C〜22K上に形成された静電潜像は、現像器26C〜26Kにより現像されてC〜K色のトナー像となる。
このように各感光体ドラム22C〜22Kに形成された各色のトナー像が中間転写ベルト25上の同じ位置に重ね合わせて1次転写されるように、各静電潜像の形成はそれぞれタイミングをずらして実行される。
一方、給紙部30は、繰り出しローラー32、タイミングローラー対34などを備えており、中間転写ベルト25上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部30から記録シートSを2次転写位置Tに給送し、2次転写ローラー29により中間転写ベルト25上のトナー像が一括して記録シートS上に2次転写される。
定着ローラー41の内部には、ヒーターが内蔵されており(不図示)、制御部50は、サーミスタなどの温度検出器43により定着ローラー41の表面温度を検出し、この検出結果に基づき、定着ローラー41の温度が所望の温度となるようにヒーターへの電力供給を制御する。
なお、中間転写ベルト25の上方には、トナー補給装置28C〜28Kが並んで配設される。各トナー補給装置は、それぞれC、Y、M、K色のトナーを収容するトナーボトルを有しており、対応する現像器26C〜26Kにトナーを供給する。
<トナー補給装置の構成>
図2は、トナー補給装置28の構成を示す概略図である。
トナーボトル部100は、ホルダー107上に交換可能に載置されたトナーボトル101を回転させて、トナーボトル101内部のトナーを下方のサブホッパー部110に供給する。
トナーボトル101本体の内周面には螺旋状の突条部102が形成されており、トナーボトル101の回転に伴い、内部に収納されたトナーが徐々にネック部103に向けて搬送され、ネック部103の周面の一部に設けられた開口部103aが下側を向いたときにトナーが落下し、第1供給路108を介してサブホッパー部110に供給される。
上記構成のトナー補給装置28においては、後述するトナー補給禁止期間を除いて、一般的に次のようにしてトナー補給動作の制御が実行される。
このトナー濃度が一定の閾値以下になるとトナーを補給すべくサブホッパー部110の第2モーター112を駆動して、搬送スクリュー113を回転させ、サブホッパー111内のトナーを現像器26に供給し、この供給によりトナー濃度が一定の基準値まで復帰すると、第2モーター112の駆動を停止させる。
図3は、プリンター10の制御部50の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、制御部50は、主にCPU51と、通信部52、RAM53、ROM54、画像処理部55、画像メモリ56、EEPROM57とからなる。
通信部52は、LANカードやLANボードなどからなり、有線LANもしくは無線LANを介して外部のPC端末(不図示)に接続されており、当該PC端末からプリントジョブを受信する。
ROM54は、プリンター10が動作するために必要な各種のプログラムや、感光体ドラムの寿命の示す感光体膜厚の閾値などの情報が格納されている。
画像処理部55は、通信部52を介して受信したプリントジョブに含まれるRGBの画像データを、現像色であるC、M、Y、Kの現像色の画像データに変換したり、必要に応じてスムージング処理やエッジ強調処理、γ補正などの処理を施して画像メモリ56に格納させる。
電源回路130は、電源スイッチ(不図示)を介して商用電源から電力を供給され、制御部50や各種駆動部に電力を供給する。
また、電流検出部131としてカレントトランスなどが使用され、商用電源から電源回路130に到る電路に取り付けられて、プリンター10全体の消費電流を検出できるようになっている。
特に、画像形成部20に対する制御には、各現像器26C〜26Kにトナーを補給するためのトナー補給処理の制御が含まれる。
(1)トナー補給処理の概要
図4は、時間の経過に伴う、プリンター10の、例えば、モノクロのプリント動作時の実行状態の変化(図4(b))と、そのときのブラック色のトナー補給装置28Kにおけるサブホッパー111内のトナー量の変化(図4(a))の例を示す図である。
図4(b)に示すように、時刻t1にプリンター10に電源が投入されると(電源ON)、まず、制御部50を起動して待機状態にし(時刻t2)、その後、定着部40の定着ローラー41のヒーターへ電流を供給して定着ローラー41を所定の定着温度(例えば、180℃)まで加熱するウォームアップ処理(WUP)を実行する。このウォームアップ処理実行時には消費電力が13Aまで増加する。
特に、プリント動作の開始直後の時刻t3からt5までの間(初期期間tp)は、他のプリント動作中の消費電力に比べて消費電流が少し多くなっている(14.8A)。これは、プリント開始直後においては、まだ、現像器26内のトナーが凝集していて、現像器26内の攪拌スクリュー263、供給スクリュー264に対する回転負荷が大きく、それだけ、現像器26駆動用のモーターにかかる負荷トルクが大きくなること、および、定着ローラー41が定着温度に到達してウォームアップが完了しても、その段階では定着部40のその他の部分(押圧ローラー42や定着部40の筺体部分)が十分加熱されていないため、通紙しても定着温度を維持するためには、ヒーターに供給する電流を最大値で維持しておく時間が必要になることなどに起因する。
しかし、ヒーターの消費電力が押さえられるとウォームアップ時間の短縮化が図れないので、本実施の形態では、ヒーターの消費電力を小さくするのでなく、もし、初期期間tpに、サブホッパー111のトナー残量が下限レベルに達しても、当該初期期間tpの間だけは、サブホッパー111へのトナー補給動作を禁ずるようにして、ヒーター消費電力をできるだけ大きく取れるようにしている。
なお、本実施の形態では、初期期間中は、サブホッパー111から現像器26へのトナー補給動作も禁止するようにしている。このような初期期間tpは、実際のところそれほど長くはなく(最大でも1分程度)、このぐらいの時間は、トナー補給を禁止しても現像器26内にある程度の量のトナーが収納されているので、トナー濃度の低下によりすぐに画像が劣化することはない。
本実施の形態では、プリント動作が終了すると(時刻t8)、すぐに定着部40のヒーターへの電力供給を停止して、省エネルギーモードに移行するようになっている。この省エネルギーモードでは、まず、制御部50のみに電力を供給する待機モードに移行し、予め決定されている所定時間(例えば、5分間)、プリントジョブを受付けなければ、さらにスリープモードに移行する(時刻t9)。
(2)トナー補給処理のフローチャート
図5は、制御部50によって実行されるトナー補給処理の制御内容を示すフローチャートであり、プリンター10全体の動作を制御するメインフローチャート(不図示)のサブルーチンとして実行されるものである。
もし、トナー下限センサー116が、ONであれば(ステップS11でYES)、次に現在、トナー補給禁止期間中であるか否かの判定(トナー補給禁止期間判定処理)を行う(ステップS12)。
本実施の形態では、電流検出部131によりプリンター10が消費している電流をリアルタイムに検出することによって、トナー補給禁止期間であるか否かの判定を行うようにしている。
検知された現在の消費電流が、一定の閾値以上であれば(ステップS102でYES)、トナー補給禁止期間であると判断する(ステップS103)。具体的には、その旨を示すフラグ(補給禁止フラグ)を「1」に設定する。この補給禁止フラグは、例えばEEPROM57に保持される。
図5のステップS13では、上記トナー補給禁止期間判定処理で設定された補給禁止フラグの設定状態を参照して、現在トナー補給禁止期間中であるかの判定を行い。トナー補給禁止期間中でなければ(ステップS13でNO)、トナーボトル101からサブホッパー111へのトナー補給を実行し(ステップS14)、補給中フラグFを「1」に設定する(ステップS15)。
以上のように処理することにより、プリンター10が消費電流を最大に消費する可能性のある期間をトナー補給禁止期間に設定し、その期間内にはトナー補給をしないようにしているので、最大消費電流に余裕ができ、その分定着部40のヒーターの消費電力を上げることが可能となり、ウォームアップ時間の短縮化に資する。
その後、スリープモードに移行するか(ステップS16でYES)、トナー上限センサー115がONになるか(ステップS17でYES)、もしくはトナー補給禁止期間に突入する(ステップS13でYES)までトナー補給動作が継続される。
このようにトナー下限センサー116がONにならなくても装置に電源が投入された直後にトナー補給を実行することにより、トナー補給禁止期間中にトナーエンプティになる確率が少なくなり、トナー補給が必要にもかかわらずトナー補給を禁止するような事態を可及的に避けることができる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態における図6のトナー補給禁止期間判定処理に代えて、次のような変形例を実施することが可能である。
したがって、トナー補給禁止期間の長さは、プリント動作を休止している時間、言い換えれば、前回のプリント動作の終了時(前回のプリントジョブの完了時)から次にウォームアップするまでの経過時間の長さに依存すると考えられる。
図7(a)は、上記トナー補給禁止時間取得処理のフローチャートを示すものであって、装置全体を制御するメインフローチャート(不図示)のサブルーチンとして図5のフローチャートに先行して制御部50で実行される。
制御部50は、例えば、装置の電源投入後、メンテナンス用扉を閉じた後、もしくは、通信部52を介して外部の端末からプリントジョブを受信後にスリープモードを解除して、ウォームアップを開始するように制御する。
ウォームアップを開始する場合には(ステップS201でYES)、前回のプリント動作終了時からの経過時間を取得する(ステップS202)。制御部50のCPU51は、内部クロックにより、プリント動作が終了する毎に、その時刻をEEPROM57に更新して記憶するようになっており、当該記憶された時刻と現在の時刻に基づき、前回のプリント動作終了時からの経過時間を算出する。
まず、ステップS301において、上記図7(a)のステップS204でEEPROM57に記憶されたトナー補給禁止時間を読み出し、現在が、プリント動作開始からトナー補給禁止時間の経過前であるか否かを判定し(ステップS302)、もし、そうであれば(ステップS302でYES)、トナー補給禁止期間であると判断し(ステップS303)、そうでなければ(ステップS302でNO)、トナー補給非禁止期間として(ステップS304)、それぞれに対応した補給禁止フラグをEEPROM57に設定し、図5のフローチャートにリターンする。
ウォームアップ開始時の定着部40定着ローラー41の温度も、前回のプリント動作完了時からの経過時間と相関関係があり、トナー補給禁止時間を推定するためのパラメーターとなり得るからである。
図9(a)は、本変形例に係るトナー補給禁止時間取得処理のフローチャートを示すものであって、図7(a)の場合と同様、装置全体を制御するメインフローチャート(不図示)のサブルーチンとして図5のフローチャートに先行して制御部50で実行される。
制御部50が、ウォームアップを開始すると判定した場合には(ステップS401でYES)、定着部40内の温度状態を示す情報として、温度検出器43により検出された定着ローラー41の温度を取得する(ステップS402)。
ROM54には、図9(b)に示すように、ウォームアップ開始時の定着ローラー41の温度とトナー補給禁止時間との関係が、テーブルとして記憶されており、このテーブルを参照して、トナー補給禁止時間を求め(ステップS403)、その値をEEPROM57に更新して記憶し(ステップS404)、メインフローチャートにリターンする。
すなわち、図8のステップS301において、上記図9(a)のステップS404でEEPROM57に記憶されたトナー補給禁止時間を読出し、現在が、プリント動作開始からトナー補給禁止時間の経過前であるか否かを判定し(ステップS302)、もし、そうであれば(ステップS302でYES)、トナー補給禁止期間であると判断し(ステップS303)、そうでなければ(ステップS302でNO)、トナー補給非禁止期間として(ステップS304)、それぞれに対応した補給禁止フラグをEEPROM57に設定し、図5のフローチャートにリターンする。
(3)上記実施の形態における図5に示すトナー補給処理のフローチャートでは、トナー下限センサー116がONでなければ(ステップS11でNO)、トナー上限センサー115がONでなく(ステップS21でNO)、かつ、装置電源投入直後である場合に(ステップS22でYES)、ステップS12以下のステップにより、トナー補給を開始するように制御した(ステップS14)。
このような観点から、本変形例では、プリンター10のメンテナンス用扉を閉じたときや、プリント動作終了直後(すなわち、プリントジョブ終了直後)にもトナー補給するようにしている。
各メンテナンス用扉には、その開閉動作を検出するスイッチング素子が設けられており、メンテナンス用扉を開放したことが検出されると、電源回路130は、安全のためプリンター10の駆動系および定着部40のヒーターへの電源供給を遮断し、メンテナンス用
扉を閉じると電源が復旧して、ウォームアップが開始される構成なっているので、メンテナンス用扉が閉じられたら即座にトナー補給を開始することによって、少なくともウォームアップの完了までには、サブホッパー111内の残留トナーをある程度増やすことができ、トナー補給禁止期間中にトナー下限センサー116がONになる確率を少なくすることができる。
図10に、本変形例が適用される場合のトナー補給処理のフローチャートを部分的に示す。
ステップS22までは、図5と同じであり、ステップS22において、装置電源投入直後ではないと判定された場合には(ステップS22でNO)、次にステップS501に移り、メンテナンス用扉を閉じた直後であるか否かを判定する。
なお、上記ステップS22、S501、S502のそれぞれでYESと判定された場合に代えて、もしくはそれらに加えて、制御部50により定着部40のヒーターを点灯制御する必要のないときに、トナー補給を開始するようにしてもよい。
(7)上記実施の形態においては、本発明に係る画像形成装置をタンデム型のカラープリンターを例として説明したが、定着装置および現像装置を備える画像形成装置であれば、ファクシミリ装置や複写機にも適用でき、また、モノクロの画像形成装置であってもよい。
20 画像形成部
23 露光走査部
24C〜24K 感光体ユニット
25 中間転写ベルト
26C〜26K、26 現像器
28C〜28K、28 トナー補給装置
30 給紙部
40 定着部
41 定着ローラー
42 押圧ローラー
43 温度検出器
50 制御部
51 CPU
52 通信部
53 RAM
54 ROM
57 EEPROM
100 トナーボトル部
110 サブホッパー部
111 サブホッパー
115 トナー上限センサー
116 トナー下限センサー
130 電源回路
131 電流検出部
264 磁気センサー
Claims (9)
- トナーボトルからサブホッパーを経由して現像器へトナーを補給する画像形成装置において、
サブホッパー内のトナー量が、下限閾値に至ると、前記トナーボトルからトナーをサブホッパーに補給するトナー補給手段と、
前記トナー補給手段によるトナー補給動作を実行すると、装置全体の消費電流が、所定の上限値を超えるような期間を、トナー補給禁止期間として設定する設定手段と、
前記設定されたトナー補給禁止期間中における、トナー補給手段のトナー補給動作を禁止する禁止手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 現在の装置全体の消費電流を検出する消費電流検出手段を備え、
前記設定手段は、
前記検出された消費電流の値に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記設定手段は、
前回の画像形成動作の終了時からの経過時間に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定すること
を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 定着部内の温度状態を検出する温度検出手段を備え、
前記設定手段は、
前記温度検出手段によってウォームアップ開始時に検出された定着部内の温度状態に基づき、前記トナー補給禁止期間を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 定着部のヒーターの点灯を制御する点灯制御手段を備え、
前記トナー補給手段は、前記点灯制御手段によりヒーターに電力が供給されていないときにトナー補給動作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。 - 前記トナー補給手段は、
前記サブホッパー内のトナー量が前記下限閾値に至らなくても、当該トナー量が上限閾値よりも少なく、かつ、
(a)装置への電源投入直後、
(b)装置のメンテナンス用扉が閉じられた直後、
(c)画像形成動作の終了直後、
のうち少なくとも1つの条件に該当すれば、サブホッパーへのトナー補給動作を開始する
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、装置がスリープモードに移行する際には、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止する
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記トナー補給手段は、トナー補給動作の実行中に、ウォームアップが完了したときには、前記サブホッパー内のトナー量が前記上限閾値に到達していなくても前記トナー補給動作を停止する
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記トナー補給動作には、トナー濃度検出手段により現像器内のトナー/キャリア比を検出し、その比が基準値となるように、サブホッパーから現像器へトナーを補給する動作を含む
ことを特徴とする請求項2から8までのいずれかに記載の画像形成装置。
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