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技術 画像形成装置およびトナー補給方法

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 大西章介
出願日 2018年1月22日 (3年3ヶ月経過) 出願番号 2018-008271
公開日 2019年8月1日 (1年9ヶ月経過) 公開番号 2019-128390
状態 未査定
技術分野 電子写真における乾式現像 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 補給箇所 有限インパルス応答フィルター 中間ホッパー 略箱型形状 FIRフィルター デジタルフィルター スパイラルローラ 補給単位
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重要な関連分野

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図面 (9)

課題

トナーによって静電潜像現像する現像装置に対して適切にトナーを補給する。

解決手段

制御装置は、1枚の媒体印字動作に対応する単位印字期間二成分現像剤搬送路上を搬送される距離ごとに、搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、単位領域がトナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域に対するトナー補給量を決定する。トナー補給装置は、決定されたトナー補給量のトナーを単位領域内の二成分現像剤へ補給する。

概要

背景

電子写真方式画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像トナー供給によって現像する現像装置と、現像装置に対して補給されるトナーを収容するトナーコンテナと、を有している。

特許文献1では、現像装置内においてトナー(現像剤)が循環するように搬送されながら攪拌される。トナー消費領域トナー補給位置に到達するタイミングがトナーの搬送速度に基づいて計算され、計算されたタイミングに応じてトナーが現像装置に補給される。

概要

トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給する。制御装置は、1枚の媒体印字動作に対応する単位印字期間二成分現像剤搬送路上を搬送される距離ごとに、搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、単位領域がトナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域に対するトナー補給量を決定する。トナー補給装置は、決定されたトナー補給量のトナーを単位領域内の二成分現像剤へ補給する。

目的

本発明は、トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

表面に静電潜像が形成される像担持体と、二成分現像剤搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置であって、前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、前記制御装置は、1枚の媒体印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定し、前記トナー補給装置は、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給する、ことを特徴とする画像形成装置。

請求項2

前記制御装置は、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している間に印字された媒体の枚数次数とする有限インパルス応答フィルターを、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費された前記トナー消費量に対して適用して、前記単位領域に対する前記トナー補給量を決定する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記搬送路上の前記二成分現像剤のトナー濃度を測定するトナー濃度センサーをさらに備え、前記制御装置は、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値以上である場合には前記トナー消費量に基づいて前記トナー補給量を決定し、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値未満である場合には、前記トナー消費量と前記トナー濃度とに基づいて前記トナー補給量を決定する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。

請求項4

画像情報に対応する光ビームを前記像担持体へ照射して前記静電潜像を形成する潜像形成装置をさらに備え、前記制御装置は、前記画像情報に基づき前記単位領域に対応する前記トナー消費量を算定する、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項5

表面に静電潜像が形成される像担持体と、二成分現像剤を搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置におけるトナー補給方法であって、前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、1枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定することと、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給することとを備える、ことを特徴とするトナー補給方法。

技術分野

0001

本発明は、トナーによって静電潜像現像する現像装置を備えた画像形成装置およびトナー補給方法に関する。

背景技術

0002

電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像をトナー供給によって現像する現像装置と、現像装置に対して補給されるトナーを収容するトナーコンテナと、を有している。

0003

特許文献1では、現像装置内においてトナー(現像剤)が循環するように搬送されながら攪拌される。トナー消費領域トナー補給位置に到達するタイミングがトナーの搬送速度に基づいて計算され、計算されたタイミングに応じてトナーが現像装置に補給される。

先行技術

0004

特開2009−205125号公報

発明が解決しようとする課題

0005

現像装置内のトナーが搬送される速度は、温度や湿度等の環境要因に影響されるため一定ではない。したがって、特許文献1に開示された技術のように、計算上の搬送速度に基づいたタイミングでトナーを補給したとしても、実際にトナーが消費された箇所に満遍なくトナーが補給されるとは必ずしも言えない。

0006

トナーの補給精度を向上させるには、トナーの搬送速度を計算する頻度を高めるべきである。しかしながら、実際にトナー消費領域を生成して搬送速度を計算する特許文献1の構成においては、計算頻度を高めるとトナー消費量も増大してしまう。

0007

以上の事情を考慮して、本発明は、トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、二成分現像剤搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える。前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、前記制御装置は、1枚の媒体印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定し、前記トナー補給装置は、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給する。

0009

好適には、前記制御装置は、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している間に印字された媒体の枚数次数とする有限インパルス応答フィルターを、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費された前記トナー消費量に対して適用して、前記単位領域に対する前記トナー補給量を決定する。

0010

好適には、画像形成装置が、前記搬送路上の前記二成分現像剤のトナー濃度を測定するトナー濃度センサーをさらに備え、前記制御装置は、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値以上である場合には前記トナー消費量に基づいて前記トナー補給量を決定し、前記トナー濃度センサーに測定された前記トナー濃度が閾値未満である場合には、前記トナー消費量と前記トナー濃度とに基づいて前記トナー補給量を決定する。

0011

好適には、画像形成装置が、画像情報に対応する光ビームを前記像担持体へ照射して前記静電潜像を形成する潜像形成装置をさらに備え、前記制御装置は、前記画像情報に基づき前記単位領域に対応する前記トナー消費量を算定する。

0012

また、本発明に係るトナー補給方法は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、二成分現像剤を搬送路に沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置と、前記搬送路上のトナー補給位置にて前記二成分現像剤へ前記トナーを補給するトナー補給装置と、前記トナー補給装置による前記トナーの補給動作を制御する制御装置と、を備える画像形成装置におけるトナー補給方法であって、前記現像装置の前記搬送路上にあるトナー消費位置において、前記像担持体に対し前記トナーが供給されて消費され、1枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に前記二成分現像剤が前記搬送路上を搬送される距離ごとに、前記搬送路上を搬送される仮想的な領域である単位領域を設定し、前記単位領域が前記トナー消費位置を通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、前記単位領域に対するトナー補給量を決定することと、決定された前記トナー補給量の前記トナーを前記単位領域内の前記二成分現像剤へ補給することとを備える。

発明の効果

0013

本発明によれば、トナーによって静電潜像を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することが可能である。

図面の簡単な説明

0014

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の平面断面図である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の模式図である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置における、トナー消費量に基づいたトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置における、トナー消費量およびトナー濃度に基づいたトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装置の模式図である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置におけるトナー消費量とトナー補給量との関係性を示す表である。

実施例

0015

1.画像形成装置の全体構成
まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の全体的な構成について図1を参照しながら説明する。画像形成装置1は、例えば、プリント機能コピー機能およびファックス機能等を複合的に備える複合機である。本実施形態の画像形成装置1は、磁性を有する粉末キャリアとしてトナーと共に用いる二成分現像方式を採用するものとする。

0016

以下、説明の便宜上、図1紙面手前側を画像形成装置1の前側とする。各図に適宜付される矢印L、R、U、Lo、Fr、およびRrは、それぞれ画像形成装置1の左側、右側、上側、下側、前側、および後側を示す。また、以下の説明において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している場合がある。

0017

画像形成装置1は、略箱型形状の装置本体2を備える。装置本体2の下部には印刷紙等の媒体を収納する給紙カセットが設けられ、装置本体2の上部には排紙トレイが設けられる。装置本体2の上面には、排紙トレイの側方に上カバー3が開閉可能に取り付けられる。上カバー3の下方にはトナーコンテナ42が収納される。上カバー3を開くことにより装置本体2内のトナーコンテナ42の収納空間露出し、装置本体2に対してトナーコンテナ42が着脱可能となる。

0018

装置本体2の上部にはレーザースキャニングユニット(LSU)で構成される露光器5(潜像形成装置)が排紙トレイの下方に配置される。露光器5の下方には画像形成部6が設けられる。画像形成部6は回転可能な感光体ドラム7(像担持体)を有する。感光体ドラム7の周囲には、帯電部8と、トナーコンテナ42に接続される現像装置41と、転写ローラーと、クリーニング部とが、感光体ドラム7の回転方向に沿って配置される。

0019

装置本体2の内部には媒体搬送経路10が設けられる。媒体搬送経路10の上流端には給紙部が給紙カセットの近傍に設けられる。媒体搬送経路10の中流部には、感光体ドラム7および転写ローラーを有する転写部が設けられる。媒体搬送経路10の下流部には定着装置が設けられる。媒体搬送経路10の下流端には排紙部が排紙トレイの近傍に設けられる。

0020

装置本体2は、画像形成装置1の各部を制御する制御装置15を内部に備える。また、装置本体2は、画像形成装置1の状態を表示する表示部17を上面または側面に備える。表示部17は、タッチパネルディスプレイ等で構成される。表示部17は、スタートキーストップクリアキーテンキー等の画像形成装置1を操作する操作キーを備えてもよい。

0021

2.画像形成装置の動作概略
次いで、前述した構成を備える画像形成装置1が実行する画像形成動作について概略的に説明する。画像形成装置1の制御装置15は、外部のコンピューター等から画像データ(画像情報)が入力され印刷開始が指示されると、画像形成動作を実行するように画像形成装置1の各部を制御する。より具体的に説明すると、画像形成動作において、まず、画像形成部6の帯電部8が感光体ドラム7の表面を帯電させた後、画像データに対応する光ビーム(レーザー光)が露光器5から感光体ドラム7に対して照射され、感光体ドラム7の表面に静電潜像が形成される。そして、画像形成部6の現像装置41が、二成分現像剤に含まれるトナーによって上記の静電潜像をトナー像に現像する。

0022

一方で、給紙カセットに収納された媒体が給紙部によって取り出され媒体搬送経路10上を搬送される。媒体搬送経路10上の媒体は、所定のタイミングで転写部へと搬送され、転写部によって感光体ドラム7上のトナー像が媒体に転写される。トナー像が転写された媒体は定着装置へと搬送され、定着装置によってトナー像が媒体に定着する。トナー像が定着した媒体は排紙部から排紙トレイに排出される。

0023

3.現像装置
次いで、現像装置41について説明する。図2は、現像装置41の平面断面図である。現像装置41は、前後方向に長い略箱型形状に形成されており、トナーおよびキャリアを含む二成分現像剤を内部に収容している。

0024

現像装置41は、略平行に配置される2本のスパイラルローラー41a、41bを内部に備える。スパイラルローラー41a、41bの各々は前後方向に長い回転軸を中心に巻回されるブレードを備え、現像装置41の筐体に対して回転可能に設けられる。2本のスパイラルローラー41a、41bの各々が回転駆動されることによって、各々の回転軸方向に現像装置41内の二成分現像剤が搬送される。スパイラルローラー41a、41bの回転は制御装置15によって制御される。

0025

図2に示す通り、スパイラルローラー41aとスパイラルローラー41bとは反対方向に二成分現像剤を搬送するように構成される。結果として、現像装置41の内部に二成分現像剤の搬送路Pが形成される。二成分現像剤は、スパイラルローラー41aとスパイラルローラー41bとが回転することによって、搬送路Pに沿って循環するように図示の搬送方向へ搬送されながら撹拌される。

0026

また、現像装置41は、その円周の一部が開口部において感光体ドラム7側に露出される現像ローラー41cを備える。現像ローラー41cは、例えば磁気ローラーによって構成され、開口部を介して感光体ドラム7と対向するように配置される。現像ローラー41cは、前後方向に長い回転軸を有しており、現像装置41の筐体に対して回転可能に設けられる。現像ローラー41cの回転は、制御装置15によって制御される。

0027

現像ローラー41cが回転することにより、現像装置41内の二成分現像剤のうちトナーのみが感光体ドラム7に供給される。現像ローラー41cに付着したキャリアおよび感光体ドラム7に付着しなかったトナーは、現像ローラー41cの回転に伴って現像装置41の内部に回収される。

0028

トナーコンテナ42(図1参照)は、現像装置41に補給されるトナーを収容する要素であり、トナー補給装置43を介して現像装置41に連通する。トナーコンテナ42は、収容されているトナーを撹拌する攪拌部材(不図示)を備える。攪拌部材は、例えば、前後方向に長い回転軸と、回転軸の外周面に形成される螺旋状の攪拌羽根とを有する攪拌スクリューとして構成される。攪拌羽根が回転することによってトナーが攪拌される。

0029

トナー補給装置43は、現像装置41の側方に補給口を介して接続される。トナー補給装置43は、トナーコンテナ42に収容されているトナーを、現像装置41内の搬送路P上のトナー補給位置Sにて二成分現像剤へ補給する。トナー補給装置43は、内部に備える搬送部材を駆動することによって、トナーコンテナ42内のトナーを現像装置41のトナー補給位置Sに補給する。なお、トナー補給装置43は、中間ホッパーからトナーを補給してもよい。後に詳述されるように、上記したトナー補給装置43によるトナーの補給動作は制御装置15によって制御される。

0030

現像装置41の搬送路P上にトナー濃度センサー44が設けられている。トナー濃度センサー44は、搬送路P上の二成分現像剤のトナー濃度(トナーとキャリアとの比値(T/C))を測定することが可能である。測定されたトナー濃度を示す信号は、制御装置15に対して出力される。

0031

4.制御装置
次いで、制御装置15について説明する。図3は、制御装置15の電気的な構成を示すブロック図である。制御装置15は、CPU等で構成され、ROMやRAM等によって構成される記憶装置16に接続される。また、制御装置15は、2本のスパイラルローラー41a、41b、現像ローラー41c、トナーコンテナ42、トナー補給装置43、およびトナー濃度センサー44等の画像形成装置1の各部に電気的に接続されている。

0032

制御装置15は、記憶装置16に格納されている制御プログラム制御用データ、センサー出力等に基づいて、制御装置15に接続された各部を制御する。例えば、制御装置15は、外部のコンピューター等から受信した画像データに基づいて露光器5を制御し、画像データに対応する光ビームを感光体ドラム7へ照射させる。結果として、感光体ドラム7上には画像データに対応する静電潜像が形成される。

0033

制御装置15は、上記した画像データに基づいて、その画像データを元に印字動作を実行する際に消費されるトナーの量(トナー消費量)を算定できる。トナー消費量は、感光体ドラム7上に形成される静電潜像の面積に基づいて算定することが可能である。制御装置15は、算定したトナー消費量等に基づいてトナー補給量を決定し、トナー補給装置43を制御してトナーを補給させる。トナー補給動作の詳細は後述される。

0034

また、制御装置15は、二成分現像剤の搬送速度(トナー搬送速度)を算定できる。例えば、制御装置15は、記憶装置16に予め記憶されている速度測定パターン読み出して、速度測定パターンに対応する静電潜像を感光体ドラム7上に形成するように露光器5を制御する。次いで、制御装置15は、現像装置41から感光体ドラム7にトナーを供給し、速度測定パターンが現像されるように現像装置41を制御する。

0035

上記した速度測定パターンの現像に伴い現像装置41内のトナーの一部が消費され、搬送路P上にトナー消費領域が形成される。トナー消費領域は、スパイラルローラー41a、41bによる二成分現像剤の流れに乗ってトナー濃度センサー44の検出領域に搬送される。結果として、速度測定パターンが現像されてからある程度時間が経過した後に、トナー濃度の減少を示す信号がトナー濃度センサー44から制御装置15に供給される。

0036

速度測定パターンは予め記憶されている既知パターンであるので、制御装置15は、現像装置41の内部においてトナー消費領域が形成される箇所を知ることが可能である。したがって、制御装置15は、速度測定パターンの現像によってトナー消費領域が形成された箇所からトナー濃度センサー44までの距離と、速度測定パターンの現像からトナー濃度の減少を示す信号がトナー濃度センサー44から入力されるまでの時間とに基づいてトナー搬送速度を算定することができる。

0037

以上のように、制御装置15は、トナー消費領域を推定することが可能である。しかしながら、トナーの搬送速度は温度や湿度等の環境要因や現像剤の劣化、使用される媒体の種別等に影響され実際には一定しない。したがって、トナー消費領域と推定された箇所にのみトナーを補給しても、実際にトナーが消費された箇所にトナーを補給できるとは限らない。トナーの補給箇所がずれると、現像装置41にトナー濃度ムラが発生してしまう。以上の課題を解決するために、本実施形態では、以下に説明するような構成によってトナー補給動作を制御する。

0038

5.トナー補給量の決定処理およびトナー補給動作
図4から図8を参照して、本実施形態によるトナー補給量の決定処理およびトナー補給動作を説明する。要約して示すと、画像形成装置1の制御装置15は、1枚の媒体の印字動作(すなわち、1つの印刷ジョブ)に対応する単位印字期間に二成分現像剤が搬送路P上を搬送される距離Dごとに、搬送路P上を搬送される仮想的な領域である単位領域Uを設定し、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、その単位領域Uに対するトナー補給量を決定する。そして、トナー補給装置43によって、決定された量のトナーが対応する単位領域Uの二成分現像剤に補給される。

0039

図4は、現像装置41の模式図であり、トナー補給制御の説明のために図2の構成を概念化したものである。トナーの補給単位となる仮想的な領域である単位領域Uが、現像装置41の搬送路P上に制御装置15によって設定されている。単位領域Uは、二成分現像剤と共に(すなわち、同速度かつ同方向に)移動するように設定される。

0040

単位領域Uは、いくつかのパラメーター(例えば、搬送路P上の所定箇所(例えば、トナー補給位置S)を基準とする相対座標および搬送路P方向の長さ(上記した距離Dと等値))によって表現することが可能である。制御装置15は、以上のパラメーター(すなわち、単位領域Uの位置)を適時に更新し、記憶装置16に記憶すると好適である。

0041

トナー消費位置Cは、二成分現像剤に含まれるトナーが、現像ローラー41cを介して感光体ドラム7に対して供給されて消費される位置である。図4に示す通り、トナー消費位置Cは現像装置41の搬送路P上に存在する。より詳細には、現像装置41の感光体ドラム7側にあるスパイラルローラー41a上の現像ローラー41cに対向する箇所にトナー消費位置Cが存在する。

0042

制御装置15は、デジタルフィルター一種であるFIR(Finite Impulse Response,有限インパルス応答フィルターをトナー消費量に対して適用し、単位領域Uに対するトナー補給量を決定する。より詳細には、制御装置15は、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している間に印字された媒体の枚数を次数とするFIRフィルターを、その単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量(複数のトナー消費量値)に対して適用して、その単位領域Uに対するトナー補給量を決定する。なお、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している間に印字された媒体の枚数が整数でない場合は、枚数の小数部切り捨ててまたは切り上げて、整数部のみをFIRフィルターの次数とすると好適である。

0043

図5は、本実施形態によるトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置15は、トナー補給の対象である単位領域Uについて、印刷情報を取得する(ステップS100)。印刷情報には、例えば、単位領域Uに対応する印字動作の対象である媒体種別の情報や、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量に関する情報が含まれる。

0044

媒体種別が前回の補給量決定処理時と異なる場合(ステップS110:NO)、制御装置15は、今回の媒体種別に適合したFIRフィルターを以降の補給量決定に使用するように設定する(ステップS120)。他方、媒体種別が前回の補給量決定処理時と同じ場合(ステップS110:YES)、制御装置15は、前回と同じFIRフィルターを以降の補給量決定に使用するように設定する(ステップS130)。

0045

次いで、制御装置15は、対象の単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量を取得し(ステップS140)、取得された複数のトナー消費量について先に設定したFIRフィルターを適用して(ステップS150)、単位領域Uに対するトナー補給量を決定する(ステップS160)。以上のトナー補給量決定の詳細については、具体的な数値例と共に図7および図8を参照して後述する。

0046

上記したトナー補給量の決定処理が完了すると、制御装置15は、決定された単位領域Uに対するトナー補給量のトナーを、その単位領域U内の二成分現像剤へ補給するようにトナー補給装置43を制御する。すなわち、制御装置15は、その単位領域Uがトナー補給位置Sに到来したタイミングで、決定されたトナー補給量のトナーを補給するようにトナー補給装置43を制御する。

0047

図6は、トナー消費量に加えてトナー濃度も利用したトナー補給量決定処理の一例を示すフローチャートである。図6の例では、トナー濃度センサー44を用いたフィードバック制御によるトナー補給量決定が加えられている。

0048

まず、制御装置15は、トナー濃度センサー44からの出力に基づいて現像装置41内のトナー濃度を確認する(ステップS200)。トナー濃度が所定の閾値以上である場合(ステップS210:YES)、制御装置15は、図5を参照して説明したトナー消費量に基づくトナー補給量の決定処理を実行し(ステップS220)、単位領域Uへ補給するトナー補給量を確定する(ステップS230)。

0049

他方、トナー濃度が所定の閾値未満である場合(ステップS210:NO)、制御装置15は、トナー濃度に基づくトナー補給量の決定処理(ステップS240)を実行した後に、図5を参照して説明したトナー消費量に基づくトナー補給量の決定処理を実行し(ステップS250)、トナー濃度に基づくトナー補給量とトナー消費量に基づくトナー補給量とを合計して単位領域Uへ補給するトナー補給量を確定する(ステップS260)。ステップS240においては、目標トナー濃度(好適には、上記した所定の閾値より高い値に設定される)からの偏差を低減させるようにトナー補給量が決定されると好適である。

0050

上記したトナー補給量の決定処理が完了すると、制御装置15は、決定された単位領域Uに対するトナー補給量のトナーを、その単位領域U内の二成分現像剤へ補給するようにトナー補給装置43を制御する。すなわち、制御装置15は、その単位領域Uがトナー補給位置Sに到来したタイミングで、決定されたトナー補給量のトナーを補給するようにトナー補給装置43を制御する。

0051

図6のフローチャートによる構成、特にトナー濃度の閾値を設定してトナー補給量を決定する構成によれば、実験的または理論的決定可能な好適値以上に現像装置41内のトナー濃度が維持されるので、印字品質を高く保つことが可能である。逆に、トナー濃度が以上の好適値を下回ると、印字不良が生じる可能性がある。

0052

図7および図8を参照して、トナー消費量に基づくトナー補給量の決定処理の具体例を説明する。図7は本例における現像装置41の模式図であり、図8は本例におけるトナー消費量とトナー補給量との関係性を示す表である。

0053

本例では、二成分現像剤の搬送速度(単位領域Uの移動速度)が40mm/秒であり、トナー消費位置Cの長さが300mmであるとき、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過するのに要する時間は300/40=7.5秒である。媒体の搬送速度が120mm/秒であるとすると、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過するのに要する時間(7.5秒)で搬送可能な長さは120×7.5=900mmである。

0054

このケースにおいて、A4ヨコ媒体(媒体長さ210mm)を媒体間15mmで印刷すると、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過するのに要する時間(7.5秒)内に印刷される媒体の枚数は900/(210+15)=4枚である。したがって、図7のトナー消費位置Cに含まれる単位領域Uの数は4であり、トナー補給量の算定に用いられるFIRフィルターの次数も4である。また、媒体1枚を印刷するのに要する時間(前述の単位印字期間)は7.5/4=1.875秒である。以上の算定式が、具体的な数値が変わっても適用可能な一般式であることは当然に理解される。

0055

図8では、1つの印刷ジョブが1枚の媒体に対応している。ジョブ番号1について、対応する画像データによる印字面積に基づいて制御装置15によって算定されるトナー消費量は0.5gである。しかしながら、トナー消費位置Cには4つの単位領域U(U1〜U4)が含まれるので、ジョブ番号1による印字動作における単位領域U1つ当たりのトナー消費量は0.125gである。1つの単位領域Uに0.5gを補給するとトナー補給量がトナー消費量に比べて過剰となり、トナー濃度(T/C)が局所的に高くなってしまうので、ジョブ番号1による印字動作時にトナー消費位置Cに存在した4つの単位領域U(U1〜U4)に、ジョブ番号1によるトナー消費量を按分する。

0056

ジョブ番号1に次ぐジョブ番号2についても同様に、トナー消費量0.2gを、ジョブ番号2による印字動作時にトナー消費位置Cに存在した4つの単位領域U(U2〜U5)に、ジョブ番号1によるトナー消費量を按分する。以下、ジョブ番号3からジョブ番号8についても、単位領域Uを1つずつずらしながら同様にトナー消費量を按分する。結果として、図8のようにトナー消費量を移動平均した値がトナー補給量として算定される。以上のトナー消費量の移動平均は、本実施形態のFIRフィルターによって実現される。

0057

6. 本実施形態の技術的効果
本実施形態によれば、上述のように、画像形成装置1が、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム7と、二成分現像剤を搬送路Pに沿って循環するように搬送しながら撹拌すると共に、感光体ドラム7上に形成された静電潜像を二成分現像剤に含まれるトナーによって現像する現像装置41と、搬送路P上のトナー補給位置Sにて二成分現像剤へトナーを補給するトナー補給装置43と、トナー補給装置43によるトナーの補給動作を制御する制御装置15とを備える。また、現像装置41の搬送路P上にあるトナー消費位置Cにおいて、感光体ドラム7に対しトナーが供給されて消費される。制御装置15は、1枚の媒体の印字動作に対応する単位印字期間に二成分現像剤が搬送路P上を搬送される距離Dごとに、搬送路P上を搬送される仮想的な領域である単位領域Uを設定し、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域Uに対するトナー補給量を決定する。トナー補給装置43は、決定されたトナー補給量のトナーを単位領域U内の二成分現像剤へ補給する。

0058

以上の構成によれば、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量に基づいて、単位領域Uに対するトナー補給量が決定されるので、従来のトナー補給量の算定方法よりも簡便にトナー補給量が決定される。また、実際にトナーが消費された可能性の高い領域に幅広くトナーが補給されるので、二成分現像剤の搬送速度の変動による影響を抑制できる。

0059

また、制御装置15は、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している間に印字された媒体の枚数を次数とするFIRフィルター(例えば、移動平均処理)を、単位領域Uがトナー消費位置Cを通過している際に消費されたトナー消費量に対して適用して、単位領域Uに対するトナー補給量を決定する。以上の構成によれば、トナーが消費された二成分現像剤に対して幅広くトナーを補給できるため、トナー濃度が局所的に高くなることを抑制できる。

0060

また、画像形成装置1は、搬送路P上の二成分現像剤のトナー濃度(T/C)を測定するトナー濃度センサー44をさらに備え、制御装置15は、トナー濃度センサー44に測定されたトナー濃度が閾値以上である場合にはトナー消費量に基づいてトナー補給量を決定し、トナー濃度センサー44に測定されたトナー濃度が閾値未満である場合には、トナー消費量とトナー濃度とに基づいてトナー補給量を決定する。以上の構成によれば、トナー濃度が低い場合には、トナー消費量に基づくトナー補給量がトナー濃度に応じて補正されるので、現像装置41内のトナー濃度をより安定させること(特に、印字不良の原因となる所定値以上のトナー濃度差の発生を抑制すること)が可能である。

0061

また、画像形成装置1は、画像データに対応する光ビームを感光体ドラム7へ照射して静電潜像を形成する露光器5をさらに備え、制御装置15は、画像データに基づき単位領域Uに対応するトナー消費量を算定する。以上の構成によれば、画像データに基づいてより適切にトナー消費量が算定され、ひいてはより精度良くトナー補給量が決定される。

0062

また、上記した実施形態によれば、上述の画像形成装置1におけるトナー補給方法が実現される。

0063

7. 変形例
本実施形態では、モノクロの画像形成装置1に本発明の構成を適用する場合について説明しているが、他の異なる実施形態では、カラープリンター複写機ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

0064

1画像形成装置
5露光器(潜像形成装置)
7感光体ドラム(像担持体)
9現像装置
15制御装置
16記憶装置
41 現像装置
43トナー補給装置
44トナー濃度センサー
Cトナー消費位置
P搬送路
Sトナー補給位置
U 単位領域

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