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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2001−13773(P2001−13773A)
公開日 平成13年1月19日(2001.1.19)
出願番号 特願平11−186270
出願日 平成11年6月30日(1999.6.30)
代理人 【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
【テーマコード(参考)】
2H027
2H077
【Fターム(参考)】
2H027 DA32 DA46 DD07 EA06 EC06 EC10 ED30 EE09 EF09 HB01 HB13 ZA07 
2H077 AA03 AB02 AB14 AB15 AC02 AD13 AE06 DA10 DA16 DA22 DA42 DA52 DB02 DB25 EA03
発明者 水沢 浩 / 雨宮 賢 / 水石 治司 / 大堀 真由美 / 田中 勝 / 巽 謙三 / 碓井 則之 / 山口 俊隆 / 善波 英樹
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】潜像を担持する潜像担持体と、該潜像に画像形成物質を付着させて該潜像を現像する現像装置と、直接あるいは中間転写体を介して該潜像担持体上の現像済み像を記録部材に転写する転写手段と、該現像装置に画像形成物質を補給する補給手段と、該現像装置内の現像剤中の画像形成物質濃度に応じた値の信号を出力する濃度信号出力手段と、該濃度信号出力手段からの出力値に基づいて該補給手段の動作予定時間を決定し、該動作予定時間に基づいて該補給手段の補給動作を制御する補給制御手段とを備える画像形成装置において、複数の該記録部材に対する画像形成動作が連続して実施される連続画像形成動作中に、必要に応じて、該動作予定時間分の該補給動作が完了されるまで該画像形成動作を一旦中断させる中断制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】請求項1の画像形成装置において、上記出力値又はこれに基づく演算結果が所定値に達したときに、中断制御を実施させるように上記中断制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】請求項2の画像形成装置において、上記演算結果が上記所定値に達しても、上記連続画像形成動作中における画像形成動作回数が所定回数に達していない場合には、上記中断制御の実施を中止させるように上記中断制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項4】請求項3の画像形成装置において、入力された情報を記録する情報記録媒体と、該情報記録媒体に情報を入力する情報入力手段とを設け、上記所定回数に基づいて上記中断制御の中止を制御させるか、あるいは該中止を制御させないかを、該情報記録媒体に記録されている情報に基づいて決定させるように上記中断制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】請求項1、2、3又は4の画像形成装置において、上記中断制御の終了後に、中断されていた上記画像形成動作を自動的に再開させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】内部に収容した画像形成物質を上記補給手段に供給する収容器と、少なくとも上記出力値に基づいて該収容器内の画像形成物質の有無を判定する判定手段とを備える請求項1、2、3、4又は5の画像形成装置において、上記連続画像形成動作中における該有無の判定を、上記中断制御の終了後に行わせるように該判定手段を構成した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係り、詳しくは、トナー濃度センサ等の濃度信号出力手段からの出力値に基づいてトナー補給装置等の補給手段の動作予定時間を決定し、該動作予定時間に基づいて該補給手段の補給動作を制御する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁性キャリアと画像形成物質としてのトナーとからなる二成分現像剤を用いる画像形成装置においては、該二成分現像剤中の画像形成物質濃度であるトナー濃度が現像装置の現像能力を左右する主要因の一つとなる。従って、安定した濃度の画像を形成するためには、現像装置内の二成分現像剤中のトナー濃度を一定に保つことが望ましい。
【0003】このようにトナー濃度を一定に保つ機能を備える画像形成装置としては、濃度信号出力手段としてのトナー濃度センサと、現像装置内にトナーを補給する補給手段としてのトナー補給手段とを備え、このトナー濃度センサからの出力値に基づいて該トナー補給手段によるトナー補給実施時間を決定するものが従来より知られている(例えば、特開平10−198149号等に記載のもの)。
【0004】この種の画像形成装置においては、例えば、次のようにして上記トナー補給実施時間を決定している。即ち、まず、現像装置内の二成分現像剤をトナー濃度センサにより検知し、該トナー濃度センサからの出力VTの値を測定する。そして、この出力VTの値に基づいて現像装置内の二成分現像剤におけるトナー濃度の濃淡を判定し、この判定結果に基づいてトナー補給の要否を判定する。次いで、トナー補給を必要と判定した場合には、RAM、ROM等の情報記録媒体に予め記録されているデータベースや計算式などと、上記出力VTの値とに基づいて、トナー濃度を目標値まで上昇させ得る上記トナー補給実施時間を取得する。そして、取得したこのトナー補給実施時間分だけトナー補給手段を駆動して、必要量のトナーを現像装置内に補給する。この補給により、現像装置内の二成分現像剤のトナー濃度は概ね一定に維持されることになる。
【0005】このようにしてトナー濃度を制御する場合において、現像装置内に過剰な量のトナーを補給してしまうと、画像濃度を過多にするばかりでなく、帯電不良状態にある新たなトナーを過剰に補給したことに起因して、潜像担持体や記録紙の非画像領域にトナーを付着させるいわゆる地汚れを生ずるおそれがある。従って、トナー補給手段の一駆動あたりにおけるトナー補給量は、できるだけ少ない方が望ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このようにトナー補給量を少なくして連続プリントなどの連続画像形成動作を実施させると、該連続画像形成動作中で必要なトナー補給実施時間が確保されなくなる場合がある。連続画像形成動作中で画像形成動作一回あたりに確保され得るトナー補給実施時間の最大値は、画像形成速度に応じて制限されてしまうからである。例えば、30[枚/分]の連続プリントを実施し得るプリンタの場合には、記録紙1枚に対するプリント動作中に確保され得るトナー補給実施時間の最大値は2[秒]に制限されてしまう。
【0007】通常、このようにトナー補給実施時間の最大値が制限されても、文字原稿、あるいは絵図や写真等を一部に含む文字原稿などのように、低画像面積率あるいは中画像面積率の原稿がプリントされる場合には問題は生じ難い。
【0008】しかしながら、絵図や写真等のみで構成されるいわゆる画像原稿が連続プリントされる場合には、必要とされるトナー補給実施時間が上記最大値を上回り、プリント動作一回あたりのトナー補給量が不足する。そして、このことにより、連続プリント中においてトナー濃度が低下し続ける結果、形成画像の濃度が著しく低下してしまうという問題を生ずる。
【0009】一方、従来より、トナー濃度センサからの上記出力VTの値に基づいてトナー補給実施時間を取得する構成に加えて、該値に基づいてトナーカートリッジ等の収容器内におけるトナー不足状態を判定する構成を備える画像形成装置も知られている。
【0010】この種の画像形成装置においては、上記問題に加えて、連続プリントなどの連続画像形成動作中にトナー濃度が著しく低下することに起因して、上記出力VTの値がトナーニアエンドやトナーエンド等のトナー不足状態の判定基準に達し、該トナー不足状態が誤検知されてしまうという問題を生ずるおそれもある。
【0011】本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その第1の目的とするところは、連続画像形成動作中に生ずる画像濃度の低下を軽減することができる画像形成装置を提供することである。
【0012】また、その第2の目的とするところは、上記第1の目的に加えて、連続画像形成動作中に生ずる画像形成物質の不足状態の誤検知を低減することができる画像形成装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像に画像形成物質を付着させて該潜像を現像する現像装置と、直接あるいは中間転写体を介して該潜像担持体上の現像済み像を記録部材に転写する転写手段と、該現像装置に画像形成物質を補給する補給手段と、該現像装置内の現像剤中の画像形成物質濃度に応じた値の信号を出力する濃度信号出力手段と、該濃度信号出力手段からの出力値に基づいて該補給手段の動作予定時間を決定し、該動作予定時間に基づいて該補給手段の補給動作を制御する補給制御手段とを備える画像形成装置において、複数の該記録部材に対する画像形成動作が連続して実施される連続画像形成動作中に、必要に応じて、該動作予定時間分の該補給動作が完了されるまで該画像形成動作を一旦中断させる中断制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【0014】この画像形成装置においては、例えば、濃度信号出力手段からの出力値やこれに基づく演算結果が所定値に達した結果、現像剤の画像形成物質濃度が低下していると判断されるときなど、必要に応じて、連続画像形成動作を中断させる。そして、動作予定時間分の補給動作を補給手段に完了させることで、連続画像形成動作中に低下し続けていた画像形成物質濃度を回復させる。
【0015】また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記出力値又はこれに基づく演算結果が所定値に達したときに、中断制御を実施させるように上記中断制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【0016】この画像形成装置においては、濃度信号出力手段からの出力値又はこれに基づく演算結果が所定値に達したときに、中断制御を実施して現像剤の画像形成物質濃度を回復させる。濃度信号出力手段からの出力値や、該出力値に基づく演算結果(例えば出力値と出力目標値との差など)が所定値に達したときには、現像剤の画像形成物質濃度が所定濃度まで低下していることになる。よって、この画像形成装置は、現像剤の画像形成物質濃度が所定濃度まで低下したときに、中断制御を実施して現像剤の画像形成物質濃度を回復させることになる。このように画像形成物質濃度を回復させると、連続画像形成動作中における画像形成物質濃度を所定濃度以上に維持することができる。
【0017】また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記演算結果が上記所定値に達しても、上記連続画像形成動作中における画像形成動作回数が所定回数に達していない場合には、上記中断制御の実施を中止させるように上記中断制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【0018】この画像形成装置においては、濃度信号出力手段からの出力値やこれに基づく演算結果が所定値に達しても、連続画像形成動作中における画像形成動作回数が所定回数に達していないときには、中断制御を中止して連続画像形成動作を継続させる。このような構成においては、連続画像形成動作中に生ずる画像濃度の低下を確実に軽減しなくなる代わりに、中断制御の実施による連続画像形成速度の低下を軽減することができる。
【0019】また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、入力された情報を記録する情報記録媒体と、該情報記録媒体に情報を入力する情報入力手段とを設け、上記所定回数に基づいて上記中断制御の中止を制御させるか、あるいは該中止を制御させないかを、該情報記録媒体に記録されている情報に基づいて決定させるように上記中断制御手段を構成したことを特徴とするものである。
【0020】この画像形成装置においては、中断制御の実施により画像濃度を安定化させる画像濃度重視の連続画像形成動作を実施させるか、あるいは該中断制御の中止により連続画像形成速度の低下を軽減させる画像形成速度重視の連続画像形成動作を実施させるかを、情報入力手段への入力操作により選択することができる。
【0021】また、請求項5の発明は、請求項1、2、3又は4の画像形成装置において、上記中断制御の終了後に、中断されていた上記画像形成動作を自動的に再開させるようにしたことを特徴とするものである。
【0022】この画像形成装置においては、中断制御の実施により中断されていた画像形成動作を再開させるための操作が不要になる。
【0023】上記第2の目的を達成するために、請求項6の発明は、内部に収容した画像形成物質を上記補給手段に供給する収容器と、少なくとも上記出力値に基づいて該収容器内の画像形成物質の有無を判定する判定手段とを備える請求項1、2、3、4又は5の画像形成装置において、上記連続画像形成動作中における該有無の判定を、上記中断制御の終了後に行わせるように該判定手段を構成したことを特徴とするものである。
【0024】この画像形成装置では、連続画像形成動作中において、収容器内における画像形成物質の有無を判定手段に判定させる前に、中断制御を実施させる。このような構成において、収容器内に画像形成物質が収容されている場合には、中断制御の実施により現像剤の画像形成物質濃度を回復させてから該収容器内における画像形成物質の有無を判定手段に判定させることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のプリンタ(以下、プリンタという)に適用した一実施形態について説明する。
【0026】図1は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタには、静電潜像が形成される潜像担持体としての感光体ドラム1が回転可能に取り付けられており、図示しない駆動系により図中時計回りに回転駆動される。この感光体ドラム1の周囲には帯電装置としての帯電ローラ2、現像装置3、転写手段としての転写ローラ4、ドラムクリーニングユニット5等が配設されている。
【0027】感光体ドラム1の表面は、図中時計回りの回転駆動に伴い、まず、図示しない除電光発生手段から発せられる除電光6が照射されて除電される。この除電により、その表面電位は例えば0〜−150[V]の基準電位に平均化される。次に、感光体ドラム1の表面は、帯電ローラ2と当接して帯電を助長され、例えば−1100[V]程度に一様帯電する。そして、図示しない書き込み光発生手段から発せられる書き込み光7の照射により一部が露光される。この露光により静電潜像を担持した感光体ドラム1表面部分の表面電位は、例えば0〜−290[V]になる。この静電潜像は、感光体ドラム1の回転に伴って現像装置3との対向位置(現像位置)を通過する際に、画像形成物質としてのトナーが付着されてトナー像に現像される。
【0028】一方、図示しない給紙部からは、このトナー像が転写ローラ4との対向位置(転写位置)を通過するタイミングを見計らって、該転写位置に向けて記録部材としての転写紙8が排出される。このようにして排出された転写紙8は、上記転写位置において、感光体ドラム1上のトナー像と重ね合わされるように感光体ドラム1と転写ローラ4との間に挟まれる。転写ローラ4には図示しないバイアス印加手段により転写用バイアスが印加されており、上記転写位置には転写ローラ4と感光体ドラム1との電位差により生ずる転写電界が形成されている。感光体ドラム1上のトナー像は、上記転写位置において、この転写電界や圧力などの相乗作用を受けて転写紙8上に転写される。
【0029】トナー像が転写された転写紙8は、感光体ドラム1や図中反時計回りに回転する転写ローラ4の回転に伴って上記転写位置を通過した後、図示しない定着装置へ送られる。そして、この定着装置内で熱と圧力を付与され、これによりトナー像が融着して定着される。このようにしてトナー像が定着された転写紙8は、図示しない排出手段により装置外へと排出されて、プリントアウト紙となる。
【0030】上記転写位置を通過した後の感光体ドラム1の表面に残留している残留トナーは、ドラムクリーニングユニット5との対向位置まで搬送された際に、クリーニングブレード9により機械的に該表面から掻き落とされて、ドラムクリーニングユニット5のケーシング内に回収される。そして、このケーシング内に配設されたトナー搬送コイル10により集められた後、図示しないトナーリサイクルベルトによって現像装置3内に搬送される。このようにして、感光体ドラム1上の残留トナーは、最終的に現像装置3内まで搬送されてリサイクルされる。
【0031】ドラムクリーニングユニット5との対向位置を通過した感光体ドラム1の表面は、再び上述の除電光6が照射されて次の作像に備えられる。
【0032】現像装置3は、現像スリーブ11、搬送スクリュー12、13、ドクターブレード14、濃度信号出力手段としてのトナー濃度センサ(以下、Tセンサという)15等を備えている。また、後述のトナー補給装置20から送られてくるトナーを受け入れるためのトナー受入口16も備えている。
【0033】搬送スクリュー12、13は、それぞれ図中奥行き方向に延在するように平行配設され、図示しない駆動系により回転駆動されるようになっている。これら搬送スクリュー12と13との間には仕切り壁17が設けられ、この仕切り壁17により、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤(以下、現像剤という)を収容する現像剤収容スペースが両者の周りに個別に確保されている。但し、搬送スクリュー12、13の両端近傍(図中手前端近傍、及び奥端近傍)に対応する領域には、仕切り壁17が設けられておらず、2つの現像剤収容スペースは該両端近傍で連通するようになっている。
【0034】トナー受入口16から現像装置3内に受け入れられたトナーは、搬送スクリュー13が収容された現像剤収容スペースに落下し、この搬送スクリュー13の周りにある現像剤と接触する。そして、搬送スクリュー13の回転に伴い、現像剤と混合・攪拌されながら図中奥側へと搬送されて行く。この搬送の際、トナーは磁性キャリアや搬送スクリュー13などと摩擦されて例えばマイナス極性に帯電する。
【0035】搬送スクリュー13によって図中奥端まで搬送された現像剤は、搬送スクリュー12と13との間の連通空間を経由して搬送スクリュー12側の現像剤収容スペースに受け渡され、搬送スクリュー12の回転によって今度は図中手前側への搬送されてくる。この搬送により現像剤中のトナーは更に帯電が助長される。
【0036】搬送スクリュー12側の現像剤収容スペースには、搬送スクリュー12と平行になるようにローラ状の現像スリーブ11が配設されている。この現像スリーブ11は、例えば5つの磁極を有するマグネットローラ11aと、これを覆う筒状の非磁性パイプとで構成され、図示しない駆動系により該非磁性パイプのみが図中反時計回りに回転駆動されるようになっている。この非磁性パイプは、その回転に伴い、搬送スクリュー12により図中手前側に搬送されてくる現像剤をマグネットローラ11aの発する磁力によって汲み上げて担持する。このように担持された現像剤は、上記非磁性パイプの回転に伴ってドクターブレード14との対向位置を通過する際に、上記非磁性パイプ上における層厚が規制される。そして、更なる非磁性パイプの回転に伴って感光体ドラム1との対向位置である上述の現像位置まで搬送される。
【0037】現像スリーブ11には、図示しないバイアス印加手段により例えば−800[V]程度の現像バイアスが印加されており、これにより感光体ドラム1と現像スリーブ11(非磁性パイプ)との間には電位差が生じせしめられている。そして、この電位差により感光体ドラム1と現像スリーブ11(非磁性パイプ)との間には現像電界が形成されている。
【0038】上記非磁性パイプの回転により上記現像位置まで搬送されてきた現像剤は、感光体ドラム1上の静電潜像との対向位置で上記現像電界の影響を受けると、トナーと磁性キャリアとの静電的な付着状態を解放し、該トナーを感光体ドラム1上の静電潜像に付着させる。但し、感光体ドラム1上の非画像部と現像スリーブ11上の現像剤との間には有効な現像電界が作用しないので、該非画像部にはトナーが付着しない。このようにして静電潜像のみにトナーが付着することで、該静電潜像が現像されるのである。
【0039】なお、上述のドクターブレード14は、現像スリーブ11(非磁性パイプ)上における現像剤の層厚を規制することで、上記現像位置に搬送される現像剤の量を一定にして画像濃度を安定化させている。また、規制に伴う圧力付与により現像剤中のトナーの摩擦帯電を助長する役割も果たしている。
【0040】上記現像位置を通過した現像剤は、搬送スクリュー12の周りの現像剤に接触して回収される。このように現像済みの現像剤を回収しながら搬送スクリュー12により搬送される現像剤は、図中手前端まで搬送された後、搬送スクリュー12と13との間の連通空間を経由して搬送スクリュー13側の現像剤収容スペースに戻される。
【0041】搬送スクリュー13側の現像剤収容スペースに戻された現像剤は、現像に伴ってトナーが消費されているので、トナー濃度が通常よりも低下している状態になっている。このため、上述したトナー受入口16よりトナーを受け入れてトナー濃度を回復させるのである。
【0042】濃度信号出力手段としてのTセンサ15は、搬送スクリュー13側の現像剤収容スペースにおける現像剤を検知し、この現像剤中のトナー濃度に応じて出力電圧の値を変化させるように構成されている。
【0043】なお、図示のように、感光体ドラム1、帯電ローラ2、現像装置3、クリーニングユニット5は、一体に構成された作像部用ケーシングに収納されてプロセスカートリッジ18を形成している。
【0044】上述のトナー受入口16を介して現像装置内にトナーを供給するためのトナー補給装置20は、図中奥行き方向に移動可能な支持台24上に配設され、この支持台24の移動によって現像装置3に着脱するように構成されている。
【0045】図2はこのトナー補給装置20を示す斜視図であり、図3は、このトナー補給装置20の押し出し部27を示す斜視図である。以下、図1、図2及び図3を参照しながら、トナー補給装置20の構成について説明する。
【0046】図2に示すように、トナー補給装置20はプリンタ本体側板100に固定されたモータ21と、プリンタ本体側板100から図中G方向に突出する伸縮可能な支持台24と、この支持台の端に固定されたホッパ部25とを備えている。
【0047】駆動モータ21は、スプリング22、回転軸23等から構成され、図中G方向に伸縮可能なジョイント部を備えている。このジョイント部の端には、収容器としてのトナーボトル26が当接しており、伸縮可能な該ジョイント部がトナーボトル26をホッパ部25に向けて付勢している。トナーボトル26の頭部はホッパ部25内で回転可能に支持されており、トナーボトル26は上記ジョイント部と連れ回って図中E方向に回転する。
【0048】ホッパ部25の端には操作ハンドル28が取り付けられており、この操作ハンドル28が図中矢印F方向に操作されると、ホッパ部25内に位置する図示しないボトルキャップがトナーボトル26から離れてボトル開口部が開口される。また、この操作ハンドル28が図中手前側に引っ張られると、支持台24が図中矢印G方向に伸びて駆動モータ21の上記ジョイント部とトナーボトル26とが離れる。このように離れると、トナーボトル26のボトル頭部がホッパ部25内から取り出し可能となるので、トナーボトル26の交換が可能となる。
【0049】トナーボトル26の円周面にはボトル内部に突出するスクリュー状の突起26aが設けられている。トナーボトル26が図中E方向に回転駆動されると、その内部に収容されているトナーは、スクリュー状の突起26aによりホッパ部25内に位置する図示しないボトル開口部に向けて搬送されてくる。このボトル開口部の周囲には、図3に示すように、4つのトナー押し出し部材27aを有する押し出し部27が係合しており、これはトナーボトル26に連れ回って回転する。
【0050】図1の矢印Aに示したように、トナーボトル26の回転に伴ってボトル開口部26aからホッパ部25内に落下したトナーは、トナーボトル26とともに回転するトナー押し出し部材27aにより図中矢印B方向にすくい上げられる。そして、ホッパ部25に設けられた開口25aと補給量規制部材29の開口29aとを通過するように、トナー押し出し部材27aによって図中矢印C方向に押し出される。このようにして押し出されたトナーは、ホッパ部25に連結されたトナー導入器30内に落下した後、図中矢印Dで示すようにトナー受入口16を経由して現像装置3内に補給される。
【0051】図4はホッパ部25の開口部25aの外側に設けられた補給量規制部材29を示す斜視図である。図4において、この補給量規制部材29は、例えばPETフィルム等のマイラー部材により形成されており、現像装置3内へのトナー補給量を規制するための開口29aを備えている。トナー押し出し部材27aの一回の押し出し動作により押し出されるトナー量は、この開口29aの幅Wや長さLにより調整される。
【0052】次に、本プリンタのトナー補給制御について説明する。本プリンタは、補給制御手段、中断制御手段及び判定手段としての機能を有する図示しない制御部を備えている。また、RAM又はROM等で構成された情報記録媒体としての記憶部(図示せず)も備えている。この記憶部は、Tセンサ15の出力目標値である基準値VTrefや、後述のトナーエンド基準値Va、濃度低下基準値Vbを格納している。Tセンサ15からの出力電圧VTの値がこの基準値VTrefに近い状態であれば、現像装置3内の現像剤のトナー濃度は概ね目標の濃度に保たれている。
【0053】上記制御部は、プリント動作に伴って転写紙8が上記転写位置を通過した時点で、Tセンサ15からの出力電圧VTの値を測定する。そして、この値と、上記記憶部に格納されている基準値VTrefとに基づいて、両者の差であるΔVT(=VTref−VT)を演算する。
【0054】図5はTセンサ15の出力特性を示すグラフである。本プリンタにおけるTセンサ15は、透磁率を検知する透磁率センサ等で構成され、図示のように現像剤のトナー濃度TCの増加に伴ってその出力電圧VTの値を低下させる特性を有している。従って、「VTref−VT」の解であるΔVTの値が大きくなるほど、現像剤のトナー濃度が目標濃度よりも低くなっている状態にある。
【0055】上記制御部は、ΔVTの演算結果に基づいて、現像剤のトナー濃度について目標濃度よりも低いと判断した場合には、該演算結果に応じたトナー補給時間T(モータ21の回転駆動時間)を決定する。そして、決定したトナー補給時間Tに基づいてモータ21を回転駆動させて、必要量のトナーを現像装置3内に補給させている。
【0056】本プリンタにおいては、モータ21(トナーボトル26)が1回転すると、トナーが4つのトナー押し出し部材27aによってホッパ部25から4回押し出されることになる。ここで、例えば、本プリンタにおけるモータ21の回転速度を30[回転/分]と仮定すると、モーター21が4分の1回転すれば、トナーがホッパ部25から一回押し出されることになるので、基準補給時間t=0.5[秒]となる。更に、トナー押し出し部材27aの一回当たりのトナー押し出し量をm[g]と仮定すれば、基準補給時間t、2t、4t...に対するトナー補給量Mは、m、2m、4m...というようにコントロールされる。
【0057】このmの値が大きくなると、一補給あたりのトナー補給量が大きくなってトナー濃度の変動が大きくなる。そして、このようにトナー濃度の変動が大きくなると、画像濃度が変動したり、地汚れが生じたりするので、mの値については極力小さく設定することが望ましい。本プリンタにおいては、3枚分のA4紙に対して画像面積率6%(平均的な文字原稿)の画像を出力するために要するトナー量をmとしている。即ち、本プリンTにおいて、画像面積率6%の原稿をプリントアウトすれば、プリントアウト3枚毎にモータ21が0.5秒間回転駆動され、ホッパ部25からトナーが一回押し出されることになる。
【0058】次に示す表1は、本プリンタにおいて動作予定時間としてのトナー補給時間Tが決定される際に使用されるデータマトリクスを示すものである。このデータマトリクスは上記記憶部に格納されており、上記制御部はΔVTの演算結果とこのデータマトリクスとに基づいてトナー補給時間Tを決定する。
【表1】

【0059】表1において、V1、V2、V3、V4、V5、V6は、V1<V2<V3<V4<V5<V6という大小関係になっている。従って、上記制御部は、ΔVTの値が大きくなるほど、即ち、トナー濃度が低くなるほど、より長いトナー補給時間Tを決定して、より多くの量のトナーを現像装置3内に補給させていることになる。
【0060】このようにして必要量のトナーが現像装置3内に適宜補給されることで、現像装置3内の現像剤のトナー濃度は一定に保たれる。しかし、トナーボトル26内のトナーが無くなった場合、即ち、トナーエンドになった場合には、現像装置3内にトナーが補給されなくなるので、トナー濃度が著しく低下することになる。このため、出力電圧VT又はΔVTの値が判定基準値に達した場合には、トナーエンドである可能性が高い。そこで、上記制御部は、出力電圧VTの値が判定基準値であるトナーエンド基準値Vaよりも大きくなった場合には、トナーエンド処理の制御を実行するように構成されている。
【0061】このトナーエンド処理においては、次のような制御が実行される。即ち、まず、タッチパネル式液晶ディスプレイ等で構成される図示しない情報入力手段としての操作表示部に「トナーがもうすぐ無くなる」旨を表示させながら、プリント動作を継続させる。そして、所定枚数の転写紙8に対するプリント動作が終了した時点でプリント動作を中断させる。この所定枚数は、予めの試験により設定されたものであり、制御部10によりトナーエンドが検知されてから、著しい画像濃度の低下を生ずることなく出力可能な平均的なプリント回数を示すものである。次に、上記制御部は、上記操作表示部に「トナーボトルの交換が必要である」旨を表示させ、トナーボトル26が交換されるまで待機する。本プリンタは図示しないトナーボトルセンサを備えており、上記制御部はこのトナーボトルセンサからの出力によりトナーボトル26の交換の有無を検知する。
【0062】なお、出力電圧VTの値とトナーエンド基準値Vaとの比較ではなく、ΔVTの値とこれに対応するトナーエンド基準値ΔVaとの比較により、トナーエンドを検知させるように上記制御部を構成してもよい。
【0063】ところで、本プリンタのプリント速度はA4紙30枚/分であり、プリント動作一回あたりに確保され得るトナー補給実施時間Tの最大値は2[秒](4t)に制限されるので、A4紙一枚あたりのトナー補給量Mの最大量は4mとなる。表1に示したように、4mのトナー補給量で追従し得る画像面積率は72[%]である。
【0064】通常の文字原稿の画像面積率は10[%]以下であり、絵図や写真等を一部に含む文字原稿の画像面積率でも30〜60%程度であるので、これらの文字原稿が連続プリントされる場合には、連続プリント動作中において必要量のトナーが補給され得る。
【0065】しかし、画像面積率が72[%]を超えるようないわゆる画像原稿が連続プリントされる場合には、消費トナー量が補給トナー量を上回って現像装置3内の現像剤のトナー濃度が低下し続けることになる。そして、このようにトナー濃度が低下し続けると、連続プリント中において形成画像の濃度が著しく低下してしまうという問題を生ずる。また、上記出力電圧VTの値がトナーエンド基準値Vbを上回って、トナーエンドが誤検知されてしまうという問題も生ずる。更に、この誤検知を防止すべく連続プリント動作値におけるトナートナーエンド検知を実施させないようにすると、トナー濃度の著しい低下により、画像が形成されなくなるという問題も生じ得る。
【0066】これらの問題の発生を低減する対策としては、例えば、基準補給時間tを速めてトナー補給能力を増加させるべく、モータ21の回転速度を変化させる構成を設けることが考えられる。モータ21の回転速度を可変とし、高速に固定しない理由は、画像面積率の低い原稿をプリントアウトする際に、トナー補給量を過剰にしないようにするためである。しかしながら、このように回転速度を可変にするためには、微妙な受信信号の変化に応じて回転速度を正確に変化させ得る応答性に優れた高精度のモータを使用する必要があり、コストアップをもたらすという新たな問題が生ずる。
【0067】また例えば、特開平10−198149号に記載されているプリンタのように、トナー補給装置を2つ以上設けることも考えられる。このプリンタは、本来、複数の現像器のうち、現像位置にある現像器以外の現像器に対してもトナー補給を施してプリント速度を速めるべく第2のトナー補給装置を備えるものである。しかし、本実施形態のプリンタのように現像位置に固定されている現像装置や、複数の現像器のうちの現像位置にある現像器に対して、必要に応じて2つのトナー補給装置によりトナー補給を実施させれば、トナー補給能力を高めることができる。ところが、このようにトナー補給装置を複数設ける場合にも、トナー補給装置の増設によりコストアップをもたらすという新たな問題が生ずる。
【0068】また、上述した各問題のうち、「トナー濃度の著しい低下により画像が形成されなくなる」という問題の発生を低減し得る画像形成装置としては、特開平5−158293号に記載のものがある。この画像形成装置は、収容器としてのトナーカートリッジ内のトナー残量を検知するトナー残量センサを備え、該トナー残量が残り少なくなったときに、出力画像の濃度を低減するなどして画像を確実に形成せしめるものである。しかしながら、この画像形成装置においては、トナー残量が少なくなると画像濃度が不安定になるという問題を生ずる。
【0069】そこで、本実施形態のプリンタにおいては、上記制御部に次のような特徴的なトナー補給制御を実施させることで、高精度のモータを設けたり、トナー補給装置を増設したりすることなく連続プリント時に低下し続けるトナー濃度を回復させている。
【0070】以下、この特徴的なトナー補給制御について説明する。図6はトナー補給制御を示すフローチャートである。
【0071】図6に示すように、上記制御部は、プリント命令信号を受信すると、まず、一回分のプリント動作処理を行う(s1(ステップ1))。このプリント動作処理は、感光体ドラム1の回転を開始してから、上述のようなプロセスで感光体ドラム1上に形成されたトナー像を転写紙8に転写させるまでに必要となる処理であり、トナー補給時間Tに基づいてモータ21を駆動させる処理も含まれる。
【0072】次に、上記制御部は、転写紙8が上記転写位置を通過した時点で出力電圧VTの検出を行ってから(s2)、この出力電圧VTと濃度低下基準値Vbとの大小関係を判断する(s3)。そして、VTをこの濃度低下基準値Vbよりも小さい判断した場合、即ち、トナー濃度が閾値よりも上回っていると判断される場合には(s3でY)には、通常の制御フローを実行する。
【0073】具体的には、この通常の制御フローは次のように実施される。まず、出力電圧VTの値と基準値VTrefとに基づいてΔVTを演算した後(s4)、このΔVTと表1に示したデータマトリクスとに基づいて、適切なトナー補給レベル、即ち、適切なトナー補給時間Tを選択する(s5)。そして、予定数のプリント動作を終了したか否かを判断し(s6)、「終了していない」と判断した場合(s6でN)には制御を上述のs1にループさせて次のプリント動作を開始させる。また、「終了した」と判断した場合(s6でY)には、トナー補給動作処置を実行(s7)した後に制御を終了する。このトナー補給動作処理とは、モータ21の回転駆動時間をトナー補給時間Tまで確実に到達せしめるようにモータ21の回転駆動を実行させるための処理である。例えば、s5で8t以上のトナー補給時間Tが選択されていても、制御がs7(トナー補給動作処置)に到達した時点では、4t分のトナー補給動作しかなされていない。連続プリント動作を終了する直前にはトナー補給時間Tを十分に長く確保し得るので、このような場合には、残りのトナー補給動作を完了するまでトナー補給動作のみを継続させるのである。但し、連続プリント動作中においては、s6からs1と制御がループされるので、s5で8t以上のトナー補給時間Tが選択されていても、4t分のトナー補給時間しか確保されない。
【0074】上記制御部は、上記s3で出力電圧VTを濃度低下基準値Vb以上であると判断した場合、即ち、トナー濃度が閾値以下であると判断される場合には(s3でN)には、中断制御のフローを実行する。
【0075】具体的には、この中断制御は次のように実行される。まず、出力電圧VTの値と基準値VTrefとに基づいてΔVTを演算してから(s8)、このΔVTの値に応じたトナー補給時間Tを算定する(s9)。この算定は表1に示されるデータマトリクスに基づいて行われるのではなく、上記記憶部に格納されている補給時間算出用のアルゴリズムに基づいて行われる。このようなアルゴリズムに基づいたトナー補給時間Tの算定により、ΔVTの値が表1のトナー補給レベル7を超えるよう場合であっても、適切なトナー補給時間Tが算定される。次に、上記制御部は、上記s7と同様のトナー補給動作処理を実行する(s10)。このトナー補給動作処理の実行により、4tを超える分のトナー補給動作が実行されるので連続プリント動作は一旦中断されることになる。また、トナーボトル26内に十分量のトナーが収容されていれば、このトナー補給動作処理の実行により、トナー濃度はほぼ目標値まで回復する。トナー補給動作処置が終了すると、上記制御部10は、出力電圧VTの値を検出してから(s11)、この値と濃度低下基準値Vbとの大小関係を判断する(s12)。上述のように、トナーボトル26内に十分量のトナーが収容されていればトナー濃度はほぼ目標値まで回復しているので、このs12で「出力電圧VT<濃度低下基準値Vb」と判断され(s12でY)、上記s4へのループにより中断制御が終了される。このようにして上記s4にループした制御は、s4、s5、s6を経由して更にs1にループするので、中断されていた連続プリント動作が自動的に再開される。
【0076】トナーボトル26内のトナー収容量が残り少なくなってくると、上記s10のトナー補給動作処理で必要量のトナーが現像装置3内に補給され難くなり、上記s12の制御で「出力電圧VT≧濃度低下基準値Vb」と判断されるようになってくる(s12でN)。このような場合、制御部は、次に出力電圧VTとトナーエンド基準値Vaとの大小関係を判断する(s13)。そして、「出力電圧VT<トナーエンド基準値Va」であると判断した場合(s13でY)には、トナー濃度がまだトナーエンド判定基準濃度まで低下していないので、制御を上記s4にループさせて連続プリント動作を再開させる。一方、「出力電圧VT≧トナーエンド基準値Va」であると判断した場合(s13でN)には、トナー濃度がトナーエンド判定基準濃度まで達したことになるので、先に説明したようなトナーエンド処理を実行する(s14、s15)。そして、トナーボトル26が交換された後に(s15でY)、制御を上記s8にループさせて中断制御を再開する。
【0077】以上の構成のプリンタにおいては、連続プリント動作を中断させながら、連続プリント動作中に低下させ続けていたトナー濃度をほぼ目標値まで回復させる。
【0078】以上、本実施形態のプリンタによれば、連続プリント動作を中断させながら、連続プリント動作中に低下させ続けていたトナー濃度をほぼ目標値まで回復させるので、高精度のモータや第2のトナー補給装置を備えていなくても、連続プリント動作中に生ずる画像濃度の低下を軽減することができる。また、高精度のモータや第2のトナー補給装置を備えていなくても、連続プリント動作中に生ずる画像濃度の低下を軽減するので、該モータの設置や、トナー補給装置の増設によるコストアップを生ずることなく、該画像濃度の低下を軽減することができる。また、連続プリント動作中において、中断制御の実施によりトナー濃度を回復させてからトナーエンドを判定するので、連続プリント動作中に生ずるトナーエンドの誤検知を低減することができる。
【0079】なお、本実施形態において、ΔVTに応じてトナー補給時間Tを選択させるプリンタについて説明したが、出力電圧VTに応じてトナー補給時間Tを選択させるようにプリンタを構成してもよい。
【0080】また、中断制御を実施すべきか否かを出力電圧VTに応じて決定させる構成のプリンタについて説明したが、ΔVTや連続プリント動作中におけるプリント枚数などに応じて決定させるようにプリンタを構成してもよい。
【0081】次に、上記実施形態のプリンタに、より特徴的な構成を付加した実施例のプリンタについて説明する。
【0082】図7は上記制御部のトナー補給制御を示すフローチャートである。図示のように、上記制御部は、1回分のプリント動作処理を行う上記s1と、VTの検出を行う上記s2との間に、連続プリント回数PCa=PCa+1という演算を行っている(s1a)。この連続プリント回数PCaは、連続プリント動作中におけるプリント動作回数を示す変数であり、連続プリント動作中にプリント動作が行われる毎に1が加算されて行く。
【0083】また、上記制御部は、上記s3で「出力電圧VT≧基準値Vb」と判断して、中断制御を実行する場合には、ΔVTを演算する上記s8を実行する前に、まず、s3aを実行する。このs3aの制御では、連続プリント回数PCaと、これに対応する閾値である限界連続プリント回数PCbとの大小関係が判断され、連続プリント回数PCaが限界連続プリント回数PCbを以下である場合(s3aでY)には、制御が上記s4以降にループされて通常の制御フローに戻される。このため、s3aにおいて連続プリント回数PCaが限界連続プリント回数PCbを上回ったと判断されない限り(s3aでN)、中断制御は中止される。
【0084】また、上記制御部は、中断制御の終了後に制御を上記s13にループさせて通常のフローに戻る場合(s12でY)や、該フロー中の上記s6で予定数のプリント動作が終了されたと判断して制御を上記s7に進める場合には、これらに先立ってPCaをゼロにリセットしている(s12a、s6a)。このリセットにより以降の制御において、連続プリント回数PCaが新たにゼロからカウントされることになる。
【0085】以上の構成においては、連続プリント動作中に生ずる画像濃度の低下が確実に軽減されなくなる代わりに、中断制御の実施による連続プリント速度の低下が軽減される。このような構成においては、予め上記操作表示部への入力操作により、上記記憶部にモード選択情報を入力・記憶させておき、このモード選択情報に基づいて図6に示した制御フローを実行させるか、図7に示した制御フローを実行させるかを決定させるように上記制御部を構成することが望ましい。このように構成することにより、ユーザーは、中断制御の実施により画像濃度を安定化させる画像濃度重視の連続プリント動作を実施させるか、あるいは該中断制御の中止により連続プリント速度の低下を軽減させるプリント速度重視の連続プリント動作を実施させるかを選択することができる。そして、このことにより、ニーズに応じた連続プリント動作を実施させることができる。
【0086】以上、上記実施形態や実施例において、現像位置に現像装置3が固定されたプリンタについて説明したが、複数の現像器を該現像位置に適宜移動させながら画像を形成する構成の画像形成装置にも本発明の適用が可能である。
【0087】また、トナー濃度の低下に伴って出力電圧VTを増加させるTセンサ15を備えるプリンタについて説明したが、トナー濃度の低下に伴って出力電圧VTも低下させるTセンサを備える画像形成装置にも本発明の適用が可能である。
【0088】また、感光体ドラム1上のトナー像を転写紙に直接転写する構成のプリンタについて説明したが、中間転写体を介して転写するプリンタについても本発明の適用が可能である。
【0089】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、連続画像形成動作を中断させながら、該連続画像形成動作中に低下し続けていた画像形成物質濃度を回復させるので、該連続画像形成動作中に生ずる画像濃度の低下を軽減することができるという優れた効果がある。
【0090】請求項2の発明によれば、連続画像形成動作中における画像形成物質濃度を所定濃度以上に維持するので、該連続画像形成動作中に生ずる画像濃度の低下をより確実に軽減することができるという優れた効果がある。
【0091】請求項3の発明によれば、連続画像形成動作中に生ずる画像濃度の低下を確実に軽減しなくなる代わりに、中断制御の実施による連続画像形成速度の低下を軽減することができるという優れた効果がある。
【0092】請求項4の発明によれば、画像濃度重視の連続画像形成動作を実施させるか、あるいは画像形成速度重視の連続画像形成動作を実施させるかを、情報入力手段への入力操作により選択することができるので、ユーザーのニーズに応じた連続画像形成動作を実施させることができるという優れた効果がある。
【0093】請求項5の発明によれば、中断制御の実施により中断されていた画像形成動作を再開させるための操作が不要になるので、操作性を向上させることができるという優れた効果がある。
【0094】請求項6の発明によれば、連続画像形成動作中において、現像剤の画像形成物質濃度を回復させてから収容器内における画像形成物質の有無を判定手段に判定させることできるので、連続画像形成動作中に生ずる「画像形成物質エンド」の誤検知を低減することができるという優れた効果がある。




 

 


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