(57)【要約】  【課題】  無駄になるトナーを極力低減させるとともに、クリーニングブレードの劣化を防止し、更には、画像品質の低下を防止することのできる画像形成装置を提供する。  【解決手段】  現像機３内に充填された現像剤を攪拌する攪拌機構１３と、前記現像機３内にトナーを補給するトナー補給機構６を備えた電子写真方式の画像形成装置であって、プリント画像の印字量をカウントする印字カウンタ１０と、前記印字カウンタ１０によりカウントされる印字量に基づいて前記攪拌機構１３による攪拌の程度を制御する攪拌機構制御手段１６を備える。【選択図】  図１
2007233037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像機内に充填された現像剤を攪拌する攪拌機構と、前記現像機内にトナーを補給するトナー補給機構を備えた電子写真方式の画像形成装置であって、
プリント画像の印字量をカウントする印字カウンタと、前記カウントされる印字量に基づいて前記攪拌機構による攪拌の程度を制御する攪拌機構制御手段を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記カウントされる印字量に基づいて前記トナー補給機構を制御するトナー補給制御手段を備えている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサを備え、前記トナー補給制御手段が、前記トナー濃度検出センサによって検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給機構により補給されるトナー補給量を調整する請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像機内に充填された現像剤を攪拌する攪拌機構と、前記現像機内にトナーを補給するトナー補給機構を備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、現像機内にトナーとキャリアからなる現像剤を充填し、攪拌機構によって前記現像機内の現像剤を攪拌することで、前記トナーと前記キャリアとの摩擦により、前記トナーを帯電させている。そして、前記現像剤の攪拌は、画像形成中に常に実施され続けている。また、画像形成に伴って現像剤担持体から潜像担持体（感光体ドラム）にトナーが飛翔されることで、前記現像機内のトナーが減少すると、トナー補給機構によって前記現像機内に、帯電されていない新たなトナーが補給される。
【０００３】
しかし、画像形成を繰り返し行う際に、特に画像上の原稿印字率が低いときには、前記現像剤担持体から潜像担持体（感光体ドラム）に飛翔するトナー量も少なくなる。このとき、前記現像機内のトナーの入れ替わりが少なく、同一のトナーが繰り返し攪拌され続けるため、前記攪拌によりトナーが過剰に帯電され、またトナーが劣化することがある。逆に画像上の原稿印字率が高いときにはトナー補給が現像に間に合わず、帯電量が低下することがある。このような場合には、前記潜像担持体に飛翔するトナーが適正に制御されず、結果として、画像濃度の低下、像カブリ、ドット再現性の低下など画像品質の低下を招く虞があった。
【０００４】
このため、従来から、トナーの表面形状、材料、あるいは外添剤の適正化等により、トナーの帯電制御能力が安定するよう改良されてはいるが、場合によってはトナーの帯電が過剰となり、上述のような現象が生じやすくなることがあった。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、印字率が低いとき、すなわち、１枚の画像において印字ドットが少ないときには、画像形成後に、過剰に帯電される恐れのあるトナーを消費するために、現像剤担持部に電界の印加を行うことによって、一旦、潜像担持体へ前記トナーを飛翔させるリフレッシュ工程を設ける技術が提案されている。
【０００６】
また、電子写真方式の画像形成装置では、トナー像の転写を行った潜像担持体に残留するトナーを現像機に回収してリサイクルする技術が知られている。例えば、前記潜像担持体に残留するトナーをクリーニングブレードによってトナーの帯電を解消しながらクリーニングするクリーニングユニットから前記現像機へトナーを回収するトナー搬送経路を設けて、前記トナー搬送経路を介して前記クリーニングユニットからトナーを前記現像機に回収するようにしたものがある。
【０００７】
しかし、劣化したトナー、つまり、攪拌機構により過剰に繰り返し攪拌されたり、潜像担持体からクリーニングされるときにクリーニングブレードによって研磨されることでその粒形が小さくなったトナーは、その帯電量が異なってくるため、上述と同様に、画像カブリやドット再現性の低下などの画像品質の低下を招く恐れがあった。
【０００８】
このため、例えば、特許文献３に示すような手法によって、劣化したトナーを廃棄する技術が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３１０９０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５６０７号公報
【特許文献３】特開２００６−１７７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１や前記特許文献２のように、リフレッシュ工程を設けると、同一のトナーが繰り返しリサイクルされる可能性が高く、結果として、多くの劣化トナーを生成してしまうこととなる。また、トナーが過剰に帯電するまで不必要に長く現像剤を攪拌したときにも、多くの劣化トナーを生成してしまうことなる。そして、これらは、前記特許文献３に示されるように廃棄され、結果として、無駄なトナーが多く生成されることが問題となっている。
【００１１】
更に、前記特許文献１や前記特許文献２のように、リフレッシュ工程を設けると、クリーニングブレードがクリーニングを行うトナー量が多くなるため、クリーニングブレードの劣化も早まってしまうという問題もあった。
【００１２】
本発明は、従来欠点に鑑み、無駄になるトナーを極力低減させるとともに、クリーニングブレードの劣化を防止し、更には、画像品質の低下を防止することのできる画像形成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、現像機内に充填された現像剤を攪拌する攪拌機構と、前記現像機内にトナーを補給するトナー補給機構を備えた電子写真方式の画像形成装置であって、プリント画像の印字量をカウントする印字カウンタと、前記カウントされる印字量に基づいて前記攪拌機構による攪拌の程度を制御する攪拌機構制御手段を備えた点にある。
【００１４】
上述した構成によれば、攪拌機構制御手段が、前記カウントされる印字量に基づいて前記攪拌機構による攪拌の程度を制御することによりトナーの帯電量を適正に制御することができる。
【００１５】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記カウントされる印字量に基づいて前記トナー補給機構を制御するトナー補給制御手段を備えている点にある。
【００１６】
現像機内におけるトナーの帯電量は、攪拌機構による攪拌条件によって異なる。例えば、攪拌回転数を速くしたり、攪拌時間を長くすると、トナーの帯電量は著しく増加する。一方、攪拌回転数を遅くしたり、攪拌時間を短くするとトナーの帯電量は微増に抑制される。
【００１７】
つまり、上述の構成とすることにより、例えば、印字カウンタによりカウントされるプリント画像の印字量が少なく、トナー補給制御手段が、前記トナー補給機構を介して、前記現像機内に補給する未だ帯電されていないトナーを少しだけ補給したときには、攪拌機構制御手段が、前記攪拌機構をその攪拌回転数が遅くなるように、または、その攪拌時間が短くなるように制御すれば、前記トナーが過剰に帯電することを防止することができる。
【００１８】
一方、前記印字カウンタによりカウントされるプリント画像の印字量が多く、前記トナー補給制御手段が、前記トナー補給機構を介して、前記現像機内に補給する未だ帯電されていないトナーを大量に補給したときには、前記攪拌機構制御手段が、前記攪拌機構をその攪拌回転数が速くなるように、または、その攪拌時間が長くなるように制御すれば、速やかに前記トナーを帯電させることができる。
【００１９】
よって、前記現像機内におけるトナーの帯電量を適切に保つことができるため、前記リフレッシュ工程の必要性がなく、また、前記現像剤を必要以上に攪拌することもなくなるため、結果として、劣化トナーの発生を防止でき、無駄になるトナーを極力低減させることができるとともに、画像カブリやドット再現性の低下などの画像品質の低下を招くこともない。更に、クリーニングブレードの劣化を防止することもできる。
【００２０】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサを備え、前記トナー補給制御手段が、前記トナー濃度検出センサによって検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給機構により補給されるトナー補給量を調整する点にあり、前記トナー補給制御手段は、より精度よくトナーの減少量を検出することができるため、これに基づいてより精度よく前記トナー補給機構を介して、前記現像機内に新たなトナーを補給することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明した通り、本発明によれば、無駄になるトナーを極力低減させるとともに、クリーニングブレードの劣化を防止し、更には、画像品質の低下を防止することのできる画像形成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明による画像形成装置の実施の形態について説明する。前記画像形成装置は、電子写真方式により、入力されてきた画像データに基づいて記録用紙上にプリント画像を形成するもので、図１に示すように、入力されてくる画像データに基づいてプリント画像の印字量をカウントする印字カウンタ１０と、その表面に静電潜像が形成されるとともに前記静電潜像がトナーにより現像される潜像担持体２としての感光体ドラム２と、前記感光体ドラム２の表面を一様に帯電させる帯電機９と、一様に帯電された前記感光体ドラム２の表面を走査露光することで静電潜像を形成する露光装置としてのレーザユニット４と、前記感光体ドラム２に形成された静電潜像に対してトナーによって前記静電潜像を現像する現像機３と、前記感光体ドラム２の表面に現像されたトナー像が順次転写される転写ローラ７と、トナー像の転写を行った前記潜像担持体２に残留するトナーをクリーニングブレード１９によって前記現像機３に回収してリサイクルさせるクリーニングユニット８と、前記現像機３にトナーを補給するトナー補給機構６と、前記トナー補給機構６が前記現像機３に補給するトナーを予め収容しておくトナーコンテナ５と、前記各機能ブロックを統括制御する制御部１１等から構成されている。尚、前記制御部１１は、単一または複数のＣＰＵや、その動作プログラムが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアに使用されるＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータからなり、前記各機能ブロックを統括制御する。
【００２３】
前記現像機３は、その内部に充填された現像剤からトナーを前記感光体ドラム２に飛翔させる現像剤担持部としての作動ローラ１２と、前記現像剤を攪拌する攪拌機構１３としての攪拌ローラ１３を備えて構成されている。
【００２４】
前記攪拌ローラ１３は、トナーとキャリアからなる前記現像剤をその回転により攪拌することで、前記トナーと前記キャリアとを摩擦させて、前記トナーを帯電させるように構成されている。
【００２５】
また、前記作動ローラ１２は、前記攪拌ローラ１３により帯電されたトナーをその回転により前記感光体ドラム２の表面に繰り出すことで、帯電されている前記トナーと、帯電されている前記感光体ドラム２との吸引力によって、前記トナーを前記感光体ドラム２に飛翔させるように構成されている。
【００２６】
ここで、前記感光体ドラム２に現像されたトナー像が転写されて形成されるプリント画像において、その印字量が多いときには、前記感光体ドラム２に飛翔するトナー量は多くなる。一方、その印字量が少ないときには、前記感光体ドラム２に飛翔するトナー量も少なくなる。
【００２７】
前記トナー補給機構は、前記トナーコンテナ５に収容されているトナーを前記現像機３に補給するもので、前記現像機３の上下方向に移動可能なトナー補給ノズル１４と、前記トナーコンテナ５に収容されているトナーを前記トナー補給ノズル１４に搬送する搬送パイプ１５を備えて構成されている。
【００２８】
前記搬送パイプ１５は、その内部に、コイルスプリング（不図示）が配置され、図示しない駆動機構によって回転させられて、これによりトナーが当該搬送パイプ１５内を通って前記トナー補給ノズル１４に搬送されてくるように構成されている。
【００２９】
前記トナー補給ノズル１４は、先端が先細形状となっており、トナーの補給姿勢として下方に移動した際には、先端が前記現像機３に形成されたトナー補給部３ａを通って内部に進入可能な構成となっている。そして、前記トナー補給ノズル１４の内部には、トナー搬送用スクリュー（不図示）が回転可能に設置されている。
【００３０】
そして、前記トナー補給ノズル１４は、前記補給姿勢となったときにのみ開くシャッタ機構を備えている。具体的には、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、前記トナー補給ノズル１４は、内筒部２５１と外筒部２５２からなる二重構造で構成され、前記内筒部２５１及び前記外筒部２５２の先端部における円周方向の一部にそれぞれ内開口２５１ａ、外開口２５２ａが形成されている。前記外筒部２５２の外開口２５２ａは、前記内筒部２５１の内開口２５１ａよりも開口角度が小さくなっている。また、前記外筒部２５２は、外周面に突起が形成されており、前記突起が前記外筒部２５２の更に外周に配置され螺旋状ガイド溝２８ａが形成された回転カム２８に係合している。尚、図２（ｄ）では、便宜のため、回転カムを分解して示している。
【００３１】
つまり、前記トナー補給ノズル１４は、前記各トナー補給ノズル１４が非補給姿勢として上方に移動した際には、図２（ａ）に示すように、前記内筒部２５１の内開口２５１ａと前記外筒部２５２の外開口２５２ａとを一致させないようにすることで、内部のトナーが外部に漏れでないように、また、前記トナー補給ノズル１４が前記補給姿勢のときには、前記トナー補給ノズル２５が前記非補給姿勢から前記補給姿勢に切り替わる際に、前記外筒部２５２を前記突起と前記回転カム２８の螺旋状ガイド溝２８ａにより回転することで、図２（ｂ）に示すように、前記内筒部２５１の内開口２５１ａと前記外筒部２５２の外開口２５２ａとを一致させ、内部のトナーを前記内筒部２５１の内開口２５１ａと前記外筒部２５２の外開口２５２ａとを介して前記現像機３へ補給するように構成されている。
【００３２】
図１に戻り、前記印字カウンタ１０は、入力されてくる画像データに基づいて前記現像機３から飛翔される消費トナー量を予測するもので、前記予測した消費トナー量を前記プリント画像の印字量としてカウントするように構成されている。
【００３３】
具体的には、画像データにおける印字ドット数と各ドットにおける印字濃度に基づいて、前記画像データにおける合計印字濃度を導出し、それを前記画像データに基づいたプリント画像の印字量としてカウントするように構成されている。
【００３４】
前記制御部１１における前記トナーの帯電にかかる機能ブロック構成は、前記印字カウンタ１０によりカウントされる印字量に基づいて前記攪拌機構１３による攪拌の程度を制御する攪拌機構制御手段１６と、前記印字カウンタ１０によりカウントされる印字量に基づいて前記トナー補給機構を制御するトナー補給制御手段１７を備えて構成されている。
【００３５】
以下、前記制御部１１による前記トナーの帯電動作について、図３のフローチャートに基づいて説明する。前記画像形成装置が起動されると、前記攪拌機構制御手段１６は、前記攪拌機構１３としての攪拌ローラ１３を、予め設定されている第一の攪拌の程度、例えば、第一の回転数で第一の所定時間だけ回転させることにより、前記現像機３に充填されているトナーが所定の帯電量となるように帯電させる（ＳＡ１）。
【００３６】
換言すると、前記攪拌機構制御手段１６は、前記現像機３に充填されているトナーが所定の帯電量になると予測される前記第一の攪拌の程度が予め設定され、前記第一の攪拌の程度だけ、前記攪拌機構１３により前記現像剤を攪拌させると、その攪拌を停止させる。
【００３７】
前記トナー補給制御手段１７は、前記印字カウンタ１０によりカウントされる印字量の監視を開始する。
【００３８】
詳述すると、前記トナー補給制御手段１７は、前記印字カウンタをリセットし（ＳＡ２）、前記カウントされる印字量Ｐｍが所定の印字量閾値Ｐｔｈだけ増加する毎に、所定量のトナーが前記現像機３に供給されるように前記トナー補給機構６を制御する（ＳＡ３、ＳＡ４）。つまり、前記トナー補給ノズル１４が、所定時間だけ前記補給姿勢となるように制御する。
【００３９】
前記トナー補給制御手段１７により、前記トナー補給機構を介して前記現像機３に新たなトナーが補給されると、前記攪拌機構制御手段１６は、前記攪拌機構を、予め設定されている第二の攪拌の程度、例えば、第二の回転数で第二の所定時間だけ回転させることにより、新たなトナーが補給されることで帯電量が減少した前記現像機３内のトナーが、再び前記所定の帯電量となるように帯電させる（ＳＡ５）。そして、ステップＳＡ２に戻る。
【００４０】
つまり、前記画像形成装置は、当該画像形成装置の起動後において、画像形成を開始する前に、予め、前記現像機３内のトナーが所定の帯電量となるように帯電させておき、その後の画像形成に伴って前記現像機３のトナーが所定量消費される毎に、前記所定量の新たなトナーを前記現像機３に補給するとともに、新たなトナーが補給されることで帯電量が変化した前記現像機３のトナーが、再び前記所定の帯電量となるように、前記現像剤を攪拌する。そして、前記所定の帯電量となると予測される程度だけ、前記現像剤を攪拌させると、その攪拌を停止する。
【００４１】
また、換言すると、前記画像形成装置は、所定の単位時間内におけるトナーの補給回数が多いようなとき、つまり、所定の単位時間内に大量のトナーが消費されたときには、前記現像剤の攪拌時間が長くなるように、また、所定の単位時間内におけるトナーの補給回数が少ないようなとき、つまり、所定の単位時間内に少量のトナーが消費されたときには、前記現像剤の攪拌時間が短くなるように攪拌の程度の制御を行っている。
【００４２】
以下、別の実施形態について説明する。上述の実施形態では、前記トナー補給制御手段１７は、前記印字カウンタ１０によりカウントされる印字量Ｐｍが前記印字量閾値Ｐｔｈだけ増加する毎に、前記トナー補給機構６が、所定量の新たなトナーを前記現像機３に補給するように制御する構成について説明したが、前記トナー補給制御手段１７は、所定時間Ｔａ毎に、前記トナー補給機構６が、前記所定時間Ｔａの間に前記印字カウンタ１０によりカウントされる印字量Ｐｎに応じた量の新たなトナーを前記現像機３に補給するように制御する構成としてもよい。
【００４３】
具体的に、図４のフローチャートに基づいて説明する。前記画像形成装置が起動されると、前記攪拌機構制御手段１６は、前記攪拌機構１３としての攪拌ローラ１３を、予め設定されている第一の攪拌の程度、例えば、第一の回転数で第一の所定時間だけ回転させることにより、前記現像機３に充填されているトナーが所定の帯電量となるように帯電させる（ＳＢ１）。
【００４４】
つまり、前記攪拌機構制御手段１６は、前記現像機３に充填されているトナーが所定の帯電量になると予測される第一の攪拌の程度だけ、前記攪拌機構１３により前記現像剤を攪拌させると、その攪拌を停止させる。
【００４５】
前記トナー補給制御手段１７は、前記印字カウンタ１０をリセットするとともに（ＳＢ２）、内部カウンタにより前記所定時間Ｔａの計時を開始し（ＳＢ３）、前記所定時間Ｔａが経過すると（ＳＢ４）、前記所定時間Ｔａの間に前記印字カウンタ１０によりカウントされた印字量Ｐｎの確認を行う（ＳＢ５）。
【００４６】
そして、前記トナー補給制御手段１７は、予め記憶されている印字量とトナー補給量との関係テーブルに基づいて、前記印字カウンタ１０によりカウントされた印字量Ｐｎに応じた量のトナーが前記現像機３に補給されるように前記トナー補給機構６を制御する（ＳＢ６）。
【００４７】
前記トナー補給制御手段１７により、前記トナー補給機構を介して前記現像機３に新たなトナーが補給されると、前記攪拌機構制御手段１６は、予め記憶されている前記新たなトナーの補給量と前記攪拌の程度との関係テーブルに基づいて、前記新たに補給されたトナー量に応じた攪拌の程度となるように、前記攪拌機構を制御する（ＳＢ７）。つまり、新たなトナーが補給されることで帯電量が減少した前記現像機３内のトナーが、再び前記所定の帯電量となるように帯電させる。
【００４８】
具体的には、前記新たに補給されたトナー量が多いときには、前記攪拌機構１３による攪拌の程度として、その回転数を速く、または、その回転時間が長くなるように制御する。一方、前記新たに補給されたトナー量が少ないときには、前記攪拌機構１３による攪拌の程度として、その回転数を遅く、または、その回転時間が短くなるように制御する。
【００４９】
上述の実施形態に加え、前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出センサ１８を備え、前記トナー補給制御手段１７が、前記トナー濃度検出センサ１８によって検出されるトナー濃度に基づいて前記トナー補給機構６により補給されるトナー補給量を調整する構成としてもよい。前記トナー補給制御手段１７は、より精度よくトナーの減少量を検出することができることとなり、これに基づいてより精度よく前記トナー補給機構６を介して、前記現像機３内に新たなトナーを補給することができる。
【００５０】
上述した実施形態では、前記現像剤がトナーとキャリアからなる二成分現像剤に適用したものについて説明したが、絶縁性トナーのみからなる一成分現像剤に対しても本発明を適用できるものである。
【００５１】
上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、各機能ブロックの具体的な構成は本発明の作用効果を奏する範囲において適宜変更設計できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】画像形成装置の説明図
【図２】トナー補給ノズルにおけるシャッタ機構の説明図であり、（ａ）はトナー非補給時におけるトナー補給ノズルの横断面図、（ｂ）はトナー補給時におけるトナー補給ノズルの横断面図、（ｃ）はトナー補給時におけるトナー補給ノズルの正面図、（ｄ）トナー補給ノズルの斜視図位置関係の説明図
【図３】制御部によるトナーの帯電動作を説明するためのフローチャート
【図４】別実施形態における制御部によるトナーの帯電動作を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
【００５３】
２：感光体ドラム（潜像担持体）
３：現像機
５：トナーコンテナ
６：トナー補給機構
１０：印字カウンタ
１１：制御部
１２：作動ローラ（現像剤担持部）
１３：攪拌ローラ（攪拌機構）
１４：トナー補給ノズル
１５：搬送パイプ
１６：攪拌機構制御手段
１７：トナー補給制御手段
１９：クリーニングブレード
【図１】
2007233037.tif 000003
【図２】
2007233037.tif 000004
【図３】
2007233037.tif 000005
【図４】
2007233037.tif 000006