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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−2953
公開日 平成11年(1999)1月6日
出願番号 特願平9−156280
出願日 平成9年(1997)6月13日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】樺山 亨 (外1名)
発明者 長沼 佳子
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】キャリアとトナーとを含む2成分現像剤を収容し該2成分現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像器と、この現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像器内の2成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、このトナー濃度検出手段の検出結果と制御基準値に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第1のトナー補給制御手段とを有する画像形成装置において、前記現像器のトナー消費量を検出するトナー消費量検出手段と、このトナー消費量検出手段の検出結果に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第2のトナー補給制御手段と、前記現像器内の現像剤の状態に応じて前記第1のトナー補給制御手段と前記第2のトナー補給制御手段とを切り換えて動作させる切り換え手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】請求項1記載の画像形成装置において、前記切り換え手段は、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値の時には前記第1のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値よりずれて前回の画像形成動作終了時の前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度に比べて次回の画像形成動作開始時の前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が変化した時に前記第1のトナー補給制御手段を停止させて前記第2のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値に戻った時に前記第1のトナー補給制御手段を動作させることを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、一般に、ドラム状感光体などの像担持体上に静電潜像を形成し、キャリアとトナーとを含む2成分現像剤が収容されている現像器により像担持体上の静電潜像を2成分現像剤で現像してトナー像とし、このトナー像を転写紙、OHPシートなどの転写材へ転写する。現像器は、像担持体上の静電潜像を2成分現像剤で現像してトナー像とすることによりトナーを消費し、トナー補給装置からトナーが補給される。
【0003】現像器内の2成分現像剤のトナー濃度はトナー濃度センサにより検出され、トナー補給制御手段はトナー濃度センサの検出値と目標トナー濃度に対応した制御基準値とを比較してその比較結果に基づいてトナー補給装置を現像器内の2成分現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度に保たれるように制御する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記画像形成装置では、現像器内の現像剤は、長時間放置された場合には十分に撹拌された場合に比べて嵩が低くなっており(嵩密度が大きくなっており)、このため、トナー濃度センサの出力特性(現像器内の現像剤のトナー濃度とトナー濃度センサの出力値との関係)が現像器内の現像剤の状態により変わってしまう。
【0005】つまり、トナー濃度センサは、現像器内の現像剤のトナー濃度が同じであっても、長時間放置された現像剤のトナー濃度を、十分に撹拌された現像剤のトナー濃度に比べて低く検出してしまう。このため、長時間にわたって画像形成動作が休止した後にはトナー補給装置から現像器へトナーが過剰に供給されてしまう。
【0006】本発明は、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、キャリアとトナーとを含む2成分現像剤を収容し該2成分現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像器と、この現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像器内の2成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、このトナー濃度検出手段の検出結果と制御基準値に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第1のトナー補給制御手段とを有する画像形成装置において、前記現像器のトナー消費量を検出するトナー消費量検出手段と、このトナー消費量検出手段の検出結果に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第2のトナー補給制御手段と、前記現像器内の現像剤の状態に応じて前記第1のトナー補給制御手段と前記第2のトナー補給制御手段とを切り換えて動作させる切り換え手段とを備えたものであり、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる。
【0008】請求項2に係る発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記切り換え手段は、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値の時には前記第1のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値よりずれて前回の画像形成動作終了時の前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度に比べて次回の画像形成動作開始時の前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が変化した時に前記第1のトナー補給制御手段を停止させて前記第2のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値に戻った時に前記第1のトナー補給制御手段を動作させるものであり、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態を示す。この実施形態は、請求項1、2に係る発明の一実施形態であり、電子写真方式画像形成装置の一実施形態である。この画像形成装置1は、電子写真プロセスにより画像形成を行う画像形成装置であり、略中央部には図示しない回転駆動部により時計回りに一定の速度で回転駆動されるドラム状の感光体からなる像担持体2を有する。
【0010】感光体2の周辺には、感光体2の回転方向に沿って、感光体2の表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電部材3、感光体2に対して光照射により露光して静電潜像を形成する露光手段としての像露光装置4、感光体2上の静電潜像を現像剤で現像してトナー像とする現像装置5、転写紙、OHPシートなどの転写材に感光体2上のトナー像を転写させる転写手段としての転写部材6、感光体2の表面を清掃するクリーニング装置7が配置されている。帯電部材3は、接触帯電装置を構成するもので、高圧電源からバイアスが印加される。転写部材6は、接触転写装置を構成するもので、図示しない高圧電源からバイアスが印加される。
【0011】画像形成動作時には、図示しない画像読み取り装置は原稿台上の原稿を照明装置及び可動光学系の移動により走査しながら照明装置により照明して原稿台上の原稿をその反射光を画像信号に変換することで原稿画像を読み取り、その画像信号を画像処理部へ出力する。画像処理部は画像読み取り装置からの画像信号に対して所定の処理を行った後に像露光装置4へ出力する。
【0012】感光体2は回転駆動部により時計回りに一定の速度で回転駆動され、帯電部材3が感光体2の表面を均一に帯電する。像露光装置4は、画像処理部からの画像信号を光信号に変換して該光信号により感光体2を露光することで感光体2上に静電潜像を形成する。この感光体2上の静電潜像は現像装置5により現像してトナー像とし、この感光体2上のトナー像は図示しない給紙装置から搬送系を介して給送されてきた転写材へ転写部材6により転写される。
【0013】この転写材は定着装置8によりトナー像が定着されて外部へ排出され、感光体2はトナー像転写後にクリーニング装置7により清掃されて次の画像形成動作に備える。感光体2は、例えば円筒の表面にOPC(有機感光体)が塗布されたものからなる。現像装置5で使用される現像剤はキャリアとトナーとを含む2成分現像剤である。現像装置5は、主に現像器9と、その上方に配設されたトナー収容手段としてのトナーボトル10とから構成されている。
【0014】現像器9は、ケーシングにおける感光体2に向いた開口部に、図示しない磁石を内蔵した現像スリーブからなる現像剤担持体11が配置され、この現像スリーブ11は図示しない現像クラッチを介して現像用モータに連結されて該現像用モータにより矢印方向へ回転駆動される。また、現像器9は、現像スリーブ11の隣に現像剤搬送手段としてのスクリュー12が配置され、ケーシング底部の壁面にトナー濃度検出手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ13が配置されている。
【0015】現像器9は、スクリュー12によりケーシング内のトナーとキャリアを混合撹拌しながら現像スリーブ11上に補給するとともに透磁率センサ13で現像剤のトナー濃度を検出する。現像スリーブ11は、内部の磁石により現像剤を磁気的に吸引し、回転に伴って現像剤を搬送して感光体2と現像スリーブ11との間で感光体2上の静電潜像を現像剤により現像する。
【0016】トナーボトル10からその下部の現像器9へトナーを排出するトナー排出部分にはトナー補給ローラ14が配設されてトナーボトル10及びトナー補給ローラ14によりトナー補給装置が構成され、このトナー補給ローラ14がトナー補給用モータ15で回転駆動されることによりトナーボトル10から現像器9へトナーが補給される。トナー補給用モータ15はモータ駆動回路16により駆動されて回転する。
【0017】透磁率センサ13は図示しないA/D変換器を介して制御手段としてのマイクロコンピュータ21の入出力インターフェイス(I/O)17に接続されている。このマイクロコンピュータ21は、主にマイクロプロセッサ(CPU)18、読み出し専用メモリ(ROM)19、読み出し書き込みメモリ20及びI/O17からなり、I/O17を介してモータ駆動回路16に制御信号を出力する。
【0018】また、画像読み取り装置は照明装置の原稿照射開始位置にマイクロスイッチが設けられ、このマイクロスイッチは1複写動作毎に照明装置によりオンされて1複写動作を検出してデジタル信号を出力する。このマイクロスイッチからのデジタル信号はI/O17に入力される。RAM20には、I/O17から読み取った透磁率センサ13の出力値VTを一時格納するVTレジスタ、現像器9内の現像剤のトナー濃度の目標濃度値V0に対応した制御基準値VT0を記憶するVT0レジスタ等が設けられている。ROM19には、後述するトナー濃度制御のプログラム等が記憶されている。
【0019】次に、本実施形態のトナー濃度制御について説明する。本実施形態は、トナー補給制御を行うことによりトナー濃度制御を行うが、このトナー補給制御は画像形成動作毎(複写動作毎)に透磁率センサ13の出力値VTとトナー補給制御の目標値に対応した制御基準値VT0とを比較してトナー補給の要否を決定し、この結果によりトナー補給ローラ14の回転を制御してトナー補給を制御する。
【0020】図2は本実施形態の動作フローを示す。ステップS1で操作部のコピーボタンがオンされることによりステップS2で上述のように画像形成動作が行われる。マイクロコンピュータ21は、ステップS3で現像器9内のトナー濃度T1の現像剤に対する透磁率センサ13の出力値VT1を読み込んでステップS4で透磁率センサ13の出力値VT1をVT0レジスタ内の制御基準値VT0と比較し、透磁率センサ13の出力値VT1がVT0レジスタ内の制御基準値VT0より大きい(現像器9内の現像剤のトナー濃度が目標濃度値より小さくてVT1>VT0である)か否かを判断する。
【0021】マイクロコンピュータ21は、VT1>VT0であればステップS5でモータ駆動回路16にトナー補給用モータ15を回転させてトナー補給ローラ14を回転させることによりトナーボトル10から現像器9へトナーを補給させ、ステップS3に戻る。マイクロコンピュータ21は、VT1>VT0でなくなると、ステップS6で今回のVT1によりVTレジスタ内のVT1を更新する。
【0022】ここに、現像器9内の現像剤のトナー濃度と透磁率センサ13の出力値VTとの関係は図3に示すようになる。透磁率センサ13は所定のトナー濃度範囲ではトナー濃度が濃くなるほど出力値が小さくなるという特性を持つ。本実施形態は、その特性を利用して、透磁率センサ13の出力値VTがトナー補給制御の目標値に対応した制御基準値VT0より大きい場合にトナー補給ローラ14を回転させることによりトナーボトル10から現像器9へトナーを補給させる。このトナー補給制御は画像形成動作毎(複写動作毎)に行う。
【0023】マイクロコンピュータ21は、ステップS6よりステップS7進んで操作部のコピーボタンがオンされたか否かをチェックし、コピーボタンがオンされると、ステップS8で透磁率センサ13の出力値VT2を読み込む。ところで、長時間にわたって画像形成動作(複写動作)を休止した後にはトナー濃度に対する透磁率センサ13の出力特性が変化する場合があり、従来装置はその透磁率センサ13の出力特性の変化が原因となって現像器9内の現像剤のトナー濃度が適正なトナー濃度であるにも拘らず低下していると誤判断してしまって過剰にトナー補給を行ってしまっていた。
【0024】そこで、本実施形態においては、ステップS9で今回の透磁率センサ13の出力値VT2をVTレジスタ内のVT1(前回の透磁率センサ13の出力値)と比較して両者VT1、VT2が等しいか変化しているかを判断する。マイクロコンピュータ21は、VT1、VT2が等しいならばステップS2に戻り、上述のように透磁率センサ13の出力値に基づくトナー補給制御を行う。
【0025】マイクロコンピュータ21は、VT1、VT2が等しくなければ、現像剤の嵩が低下したと判定して上述のような透磁率センサ13の出力値に基づくトナー補給制御を停止し、ステップS10で上述のように画像形成動作が行われた時にステップS11でその画像の画像素子数をカウントし、つまり、上記画像処理部から像露光装置4へ出力される画像信号をカウントすることにより、形成画像の画素数をカウントし、ステップS12でそのカウント値に単位面積当りの感光体2上のトナー付着量を掛けて現像器9のトナー消費量を算出する。従って、マイクロコンピュータ21は、現像器9のトナー消費量を検出するトナー消費量検出手段を含むことになる。なお、単位面積当りの感光体2上のトナー付着量は予め実験にて求めておくのが望ましい。
【0026】次に、マイクロコンピュータ21は、ステップS13でその検出したトナー消費量の分だけモータ駆動回路16にトナー補給用モータ15を回転させてトナー補給ローラ14を回転させることによりトナーボトル10から現像器9へトナーを補給させ、ステップS7に戻る。その後、マイクロコンピュータ21は、透磁率センサ13の出力値が所定値に戻ってVT1、VT2が等しくなれば現像剤の嵩が標準状態に戻ったと判定し、ステップS9からステップS2に飛んで上述のように透磁率センサ13の出力値に基づくトナー補給制御を行う。
【0027】このように、画像形成動作(複写動作)の休止により現像剤の嵩が低下している時には透磁率センサ13の出力値に基づくトナー補給制御を行わず、現像剤の嵩が標準状態になってから透磁率センサ13の出力値に基づくトナー補給制御を行うことにより、現像剤の嵩の変化による透磁率センサ13の出力特性変化の影響を受けずに適切なトナー濃度制御を行うことができる。
【0028】この実施形態は、請求項1係る発明の一実施形態であって、キャリアとトナーとを含む2成分現像剤を収容し該2成分現像剤により像担持体としての感光体2上の静電潜像を現像する現像器9と、この現像器9へトナーを補給するトナーボトル10及びトナー補給ローラ14からなるトナー補給装置と、前記現像器9内の2成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサ13と、このトナー濃度検出手段13の検出結果と制御基準値に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第1のトナー補給制御手段としてのマイクロコンピュータ21とを有する画像形成装置において、前記現像器9のトナー消費量を検出するトナー消費量検出手段としてのマイクロコンピュータ21と、このトナー消費量検出手段21の検出結果に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第2のトナー補給制御手段としてのマイクロコンピュータ21と、前記現像器9内の現像剤の状態に応じて前記第1のトナー補給制御手段と前記第2のトナー補給制御手段とを切り換えて動作させる切り換え手段としてのマイクロコンピュータ21とを備えたので、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる。
【0029】また、この実施形態は、請求項2係る発明の一実施形態であって、請求項1記載の画像形成装置において、前記切り換え手段としてのマイクロコンピュータ21は、前記トナー濃度検出手段13の検出トナー濃度が所定値の時には前記第1のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段13の検出トナー濃度が所定値よりずれて前回の画像形成動作終了時の前記トナー濃度検出手段13の検出トナー濃度VT1に比べて次回の画像形成動作開始時の前記トナー濃度検出手段13の検出トナー濃度VT2が変化した時に前記第1のトナー補給制御手段を停止させて前記第2のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段13の検出トナー濃度が所定値に戻った時に前記第1のトナー補給制御手段を動作させるので、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる。
【0030】なお、各請求項に係る発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば上記実施形態以外の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置にも適用することができる。
【0031】
【発明の効果】以上のように請求項1に係る発明によれば、キャリアとトナーとを含む2成分現像剤を収容し該2成分現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像器と、この現像器へトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像器内の2成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、このトナー濃度検出手段の検出結果と制御基準値に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第1のトナー補給制御手段とを有する画像形成装置において、前記現像器のトナー消費量を検出するトナー消費量検出手段と、このトナー消費量検出手段の検出結果に基づいて前記トナー補給装置のトナー補給を制御する第2のトナー補給制御手段と、前記現像器内の現像剤の状態に応じて前記第1のトナー補給制御手段と前記第2のトナー補給制御手段とを切り換えて動作させる切り換え手段とを備えたので、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる。
【0032】請求項2に係る発明によれば、請求項1記載の画像形成装置において、前記切り換え手段は、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値の時には前記第1のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値よりずれて前回の画像形成動作終了時の前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度に比べて次回の画像形成動作開始時の前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が変化した時に前記第1のトナー補給制御手段を停止させて前記第2のトナー補給制御手段を動作させ、前記トナー濃度検出手段の検出トナー濃度が所定値に戻った時に前記第1のトナー補給制御手段を動作させるので、現像器内の現像剤の嵩の変化によるトナー濃度検出手段の出力特性変化の影響を受けずに現像器内の現像剤の状態に拘らずトナー濃度を適切に制御することができる。




 

 


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