JP2811657B2

JP2811657B2 - 作像装置

Info

Publication number: JP2811657B2
Application number: JP62322247A
Authority: JP
Inventors: 知明横山
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JPH01161384A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子写真プロセスを用いた作像装置（例え
ば、複写機、レーザプリンタ）に関し、詳しくは、トナ
ーの補給の改良に関する。［従来の技術］例えば、電子写真複写機において、静電潜像を現像す
る現像装置に収納される現像剤中のトナー濃度には、一
定の適正範囲があり、例えばトナー濃度が低下し過ぎる
と画像濃度が低下してしまう。そこで、従来トナー濃度
や画像濃度を検出し、この検出トナー濃度が常に適正な
トナー濃度範囲に収まるようにトナー補給を行なってい
る。例えば、現像装置内に磁気センサを設け、トナー濃度
の変化に伴う現像剤の透磁率の変化を検知して、あるい
は、感光体上に基準パターンの潜像を形成し、これを現
像して感光体上に形成されたトナー画像の濃度を光セン
サにより検出し、トナー濃度を検出し、このトナー濃度
が基準値よりも低いか否かを周期のタイミングで判定す
る。そして、トナー濃度が基準値よりも低いとき、一定
量のトナー補給を行なっている。又、通常、上記トナー濃度の判断及び補給のタイミン
グは原稿の種類やコピーのとられ方にかわらず一定であ
る。［発明が解決しようとする問題点］ところで、上記トナー補給を一定周期のタイミングで
一定量ごとに行なうのは、一定量のトナー補給に即応し
てリアルタイムに現像装置内のトナー濃度がアップし、
均一化しないことが１つの原因である。そこで、トナー
を１回補給した後、所定時間経過後、現像剤を撹拌した
後であった方がより正確なトナー濃度検出に基づくトナ
ー補給を行ないうる。しかし、トナーの撹拌を一定時間をある程度行なった
上でトナー補給がなされるよう上記トナー補給タイミン
グを定めた場合、急速なトナー消費の条件では、トナー
消費が急速に進行中であるのにトナー補給が遅れたり、
基準トナー濃度より相当低くなってからトナー補給がか
かり、結果的にトナー濃度の変動幅が大きくなってしま
う場合がある。本発明は、上記事情に鑑みて案出されたものであり、
例えば、急速なトナー消費の下においても、トナー濃度
の変動幅が小さい作像装置を提供するものである。［問題点を解決するための手段］そこで、本発明に係る作像装置は、帯電した感光体上に静電潜像を形成し、該形成された
静電潜像を現像装置によりトナーで現像し、これを用紙
上に転写、定着させることにより作像する作像装置にお
いて、前記作像手段の作像条件を入力するための入力手段
と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を所定周期で検
出するトナー濃度検出手段と、前記現像装置内にトナーを補給するためのトナー補給
手段と、前記トナー濃度検出手段により検出されたトナー濃度
が基準値以下の場合、所定量のトナーを現像装置に補給
するトナー補給手段と、前記入力手段により入力された作像条件が急速なトナ
ー消費が予測される条件に相当するか否かを判別する判
別手段と、前記入力手段により入力された作像条件が急速なトナ
ー消費が予測される条件であると判別された場合は、前
記トナー濃度検出手段でトナー濃度を検出する所定周期
を短く設定する制御手段と、を有することを特徴とする。［実施例］以下、作像装置が複写機である場合を例にとって、本
発明の一実施例を図を参照しつつ説明する。第１図は、本実施例に係る複写機の概略を示す。複写
機本体の略中央部には反時計回り方向にメインモータM1
により回転駆動可能な感光体ドラム１が配設され、その
周囲にはメインイレーサランプ32、サブ帯電チャージャ
33、サブイレーサランプ34、メイン帯電チャージャ35、
像間イレーサ36、現像装置２、転写チャージャ37、複写
紙の分離チャージャ38、ブレード方式のクリーニング装
置39が配設されている。感光体ドラム１は表面に感光体
層を設けたもので、この感光体は前記イレーサランプ3
2、34及び帯電チャージャ33、35を通過することにより
一様に帯電され、光学系10から画像露光を受ける。光学系10は原稿ガラス16の下方から、原稿を走査可能
に設置したもので、光源Ｌと、可動ミラー41、42、43
と、レンズ44と、ミラー45とから構成されている。前記
光源Ｌ及び可動ミラー41は感光体ドラム１の周速度（等
倍・変倍に拘らず一定、ここでは、150mm/sec）ｖに対
してv/m（但し、m:複写倍率）の速度で左方に移動し、
可動ミラー42、43はv/2mの速度で左方に移動するよう
に、DCモータM3で駆動される。かかる光学系の原稿像の
走査により、上記感光体ドラム１は、画像露光を受け、
静電潜像を形成する。又、該静電潜像には、上記現像装
置２において、トナーが付着される。又、上記像間イレーサ36は、感光体ドラム１の軸方向
に多数のLED素子を配列して構成したもので光照射によ
り感光体ドラム１上の有効画像形成領域外の電荷を除去
し、トナーの無駄な消費を防止する。一方、複写機本体の左側には、それぞれ給紙ローラ5
1、53を備えた給紙部50、52が設置され、ローラ対54、5
5、タイミングローラ対56、搬送ベルト57、定着装置5
8、排出ローラ対59にて複写紙の搬送路が構成される。上記タイミングローラ対56は、感光体ドラム１上に形
成されたトナー画像形成領域と先端を合わせて給紙部か
ら給紙された複写紙を感光体ドラム１側へ送り出す。該
送り出された複写用紙は、転写チャージャ37により、ト
ナー画像を転写され、分離チャージャ38により、感光体
ドラム１表面から引き剥されて、搬送ベルト57を経て、
定着装置58にて、トナーを溶融定着された後、排出ロー
ラ対59にて、機外に排出される。第２図は、上記現像装置及びトナー補給手段を示す一
部断面模式図である。第２図に示すように、この現像装置２は、感光体ドラ
ム１に遠い方から順に配設された第１スクリュー羽根16
と、バケットローラ11と、現像スリーブ６と、を主構成
部材としており、これらはケーシング３とカバー４とか
らなる空間内に保持されている。又、トナー補給手段で
あるトナー補給槽60が、第１スクリュー16の一端上部に
あたる位置に配設されている。第３図は、上記第１スクリュー羽根16とバケットロー
ラ11を示す透視斜視図である。第３図に示すように第１スクリュー羽根16は半らせん
状をしており、図中手前において図示しないトナー補給
槽60から補給されたトナーを、反時計方向に回転するこ
とにより図中手前から奥へと現像剤と混合、撹拌しつ
つ、搬送するものである。尚、本実施例において、現像
剤はトナーと磁性キャリアから成る二成分現像剤を用い
ている。バケットローラ11は、第２図に示すように、軸心部に
第２スクリュー羽根13を有し、外周部にＬ字型の羽根14
を半径方向に放射状に配設してある。第２スクリュー羽
根13とＬ字羽根14とは、軸方向の両端において固定さ
れ、時計方向に一体的に回転する。尚、上記第１スクリ
ュー羽根16、バケットローラ11、現像スリーブ６はメイ
ンモータM1により駆動回転される構成となっている。上記Ｌ字羽根14は回転することによってＬ字部分です
くい上げたトナーを現像スリーブ６上部まで搬送し、現
像スリーブ６に内蔵された磁気ローラ７（後述する）の
上部の磁極（S₃、N₃）間において現像剤の穂高を作るこ
とを可能ならしめる。又、上記バケットローラは上部に
おいて搬送を行なうだけでなく、下部において現像剤の
撹拌をも行なう。又、第２スクリュー羽根13の回転によ
り、現像剤は図中奥から手前へと搬送される。又、バケ
ットローラ11の下部にあたるケーシング３には磁性キャ
リア中のトナー濃度を検知するために、現像剤の透磁率
を検出する磁気センサ15が配設されている。又、上記第１スクリュー羽根16とバケットローラ11と
の間には、仕切り板５が配設してあり、この仕切り板５
には、バケットローラ11の軸方向の両端に対応する位置
に切欠きが形成されている。そして、この仕切り板５の
両端の切欠きを介して、第１スクリュー羽根16と、バケ
ットローラ11の第２スクリュー羽根13とによって現像剤
の循環搬送経路が形成されている。即ち、トナー補給槽60からトナーが第１スクリュー羽
根16の図中手前の一端に補給される。一方、第２スクリ
ュー羽根13の回転により、現像剤が図中手前まで搬送さ
れ、仕切り板５の手前側の切欠きから第１スクリュー羽
根16に供給される。このバケットローラ11から第１スクリュー羽根16に供
給される現像剤は、バケットローラ11において、軸方向
を搬送される間、感光体ドラム１において消費されるト
ナーを供給しており、そのトナー濃度は低いものとなっ
ている。そこで、第１スクリュー羽根16において、このトナー
濃度が低い現像剤と、新たに補給されたトナーが混合、
撹拌されつつ、第１スクリュー羽根16の奥まで搬送され
る。次に、第１スクリュー羽根16の奥まで搬送された現像
剤は仕切り板５の奥側の切欠きから、バケットローラ11
の図中の奥へと搬送される。以上のようにして、現像剤
の循環、撹拌経路が形成されている。現像スリーブ６は、外周部に磁極を設けた磁気ローラ
７を内蔵し、磁気ローラの磁力によって外周面上に現像
剤を保持し、バケットローラ11から供給された現像剤を
感光体ドラム１と対向する現像領域（Ａ）に搬送し、感
光体ドラム１に形成された静電潜像と接触させて現像す
るものである。この現像スリーブ６は、非磁性導電材
（例えば、アルミニウム）を円筒形に形成したもので、
表面にはサンドブラスト処理にて微小凹凸が形成され、
感光体ドラム１に現像ギャップ:Ds＝0.6mmの間隔をもっ
て対向し、時計方向に回転数143.64rpmで回転駆動可能
としてある。なお、現像スリーブ６の下部は、ケーシング３とギャ
ップ:D＝1.0mmの間隔が保持されている。磁気ローラ７は、外径24.5mmを有し、外周部に磁極
（N₁〜N₃）、（S₁〜S₄）を交互に、かつ、現像領域
（Ａ）の背面側で、前記バケットローラ11と最も近接す
る部分の上下には、同極の磁極（S₂），（S₃）が隣接し
て設けてあり、磁極（N₁）は900G、その他の磁極（N₂,N
₃,S₁〜S₄）は500〜600Gとしてある。このため、磁極（S₂）と（S₃）との間では磁力は零と
なり、現像剤を現像スリーブ６上に保持することができ
ず、現像スリーブ６上の現像剤は、バケットローラ11下
部の現像剤と入れ替る。また、ケーシング３の上部には穂高規制部材８が形成
されており、この穂高規制部材８は、現像スリーブ６と
穂高規制ギャップDb＝0.5mmの間隔をもって、磁極
（S₃、N₃）の中間部で現像スリーブ６と対向し、現像ス
リーブ６によって搬送される現像剤を穂切りすることに
よって、現像剤搬送量を規制するようにしてある。さらに９は、噴煙防止マイラで、この噴煙防止マイラ
９は、ポリエチレンフィルム（厚み0.1mm）からなり、
ケーシング３の感光体ドラム１との対向部上部に取り付
けてあり、現像スリーブ６の回りから、発生する噴煙ト
ナーが上方に飛散するのを防止する。トナー補給槽60は、現像装置２にトナーを補給するも
のであり、中央部やや下にトナーの架橋現象、ブロッキ
ング等を防止するための撹拌棒61が回転可能に設置さ
れ、底部にトナー補給槽60内に収容されたトナーを落下
させる補給部62が設けられている。この補給部62には支
軸にスパイラル状の羽根63bを設けた回転可能なトナー
補給ローラ63を有し、羽根63bは中央部を堺に手前側と
奥側とでねじり方向を逆として、トナーを中央部に集め
る様に構成されている。そして、この中央部の下には、
トナー補給口62aが形成されている。トナー補給ローラ6
3と前記撹拌棒61とは図示しないトナー補給モータに同
期して回転駆動され、回転量に応じた量のトナーが、ト
ナー補給口62aから落下して、第１スクリュー羽根16に
トナー補給される。上記複写機の上部には、第４図に示す操作パネル100
が装備されており、この操作パネル100には、複写開始
を指令するプリントスタートスイッチ101、複写開始直
後又はマルチコピー（同一原稿に基づく複数枚の連続複
写）の途中で複写を中止させるとともに、設定された複
写枚数をクリアして標準モード「１」に戻すクリア・ス
トップスイッチ（c/sキー）102、割込みコピー用スイッ
チ103、同一画像の複写枚数を置数するためのテンキー1
04、複写倍率を設定するアップスイッチ105及びダウン
スイッチ106、現像トナー濃度を指定するための濃度ダ
ウンスイッチ107、濃度アップスイッチ108、濃度オート
調整スイッチ109、上給紙部50又は下給紙部52のいずれ
かを選択する給紙部選択スイッチ111、選択された給紙
部の用紙サイズを表示する給紙部サイズ表示LED112〜11
5等が配設されている。本実施例では、上記操作パネル100上にて、オペレー
タが操作したスイッチにより形成された複写条件から、
急速なトナー消費が生じるか否かを判定するものであ
る。尚、複写条件は、操作パネル以外、例えば載置され
た原稿を自動的に原稿ガラス上に給紙して複写終了後、
自動的に排出する原稿自動給紙装置等からの指令等によ
っても形成される。以下、トナーの急速な消費が行なわれる複写条件につ
いて説明する。（１）連続コピー同一の原稿であれば１枚当りのトナー消費量はほぼ同
じである。しかし、連続コピーの場合、単位時間当りの
トナー消費量は大きくなる。又、通常の複写機等では、
１枚当りのコピー時間よりも現像器の駆動時間（上記メ
インモータM1のオン時間）を長くし、現像剤の撹拌を十
分行なっている。一方、コピーが連続して行なわれる場合には、現像器
の駆動時間は、コピー時間と略対応するため、例えば10
0枚のコピーを１枚ずつとるのと、連続してとるのとで
は、現像剤の撹拌程度に大きな差がでてくる。特に、ト
ナー消費量の多い条件の場合、トナー補給は頻繁にな
り、撹拌程度の差はより顕著になる。（２）大サイズの紙を指定第１表に示すように、紙サイズが大きくなればトナー
消費量も多くなる。（３）濃度調整を“濃い”へかえる濃度調整を“濃い”へかえると、同じ原稿でも１枚当
りのトナー消費量は多くなる。（４）拡大コピー第１表に示すように、例えばA4をB4やA3へ拡大しコピ
ーを行なうとトナー消費量は多くなる。（５）上記組合わせ特に、大サイズの複写紙で、かつ“濃い”モードで、
かつ連続では、トナーは急速に消費され、トナー補給も
頻繁になる。第５図は、上記複写機の制御回路の概略を示す構成図
である。第５図に示すように、この制御回路は、CPU200
を主体として構成され、上記磁気センサ15の出力信号、
操作パネル100上のキー操作信号、その他複写機各部に
配設されたセンサ及びスイッチ等の信号は、CPUの入力
ポートに入力される。又、その出力ポートからは、トナ
ー補給モータのドライバ、その他の制御装置に対し制御
信号を出力する。第６図は、上記CPU200のメインルーチンを示すフロー
チャートである。第６図に示すように、例えば、電源の
投入等の各種レジスタ、複写モード等を初期状態に設定
する（ステップS1）。次に、１ルーチンの長さを一定に
するための内部タイマをスタートさせ（ステップS3）、
後述するコピー制御用サブルーチン（ステップS5）、そ
の他の処理用サブルーチン（ステップS7）を順次実行し
て、内部タイマの終了を待って（ステップS9）ステップ
S3に戻る。第７図は、上記コピー制御用サブルーチンの詳細を示
すフローチャートである。第７図に示すように、まず、
プリントキー101のオンエッジがあったか否かを判定し
（ステップS10）、オンエッジがあった場合には、後述
するトナー消費予測を行ない（ステップS12）、コピー
開始フラグを“1"にセットする（ステップS14）。次に、ステップS16において、コピー開始フラグが
“1"であるか否かを判定し（ステップS16）、“1"であ
る場合には、順次、給紙及び搬送制御（ステップS1
8）、光学系制御（ステップS20）、感光体ドラム廻り制
御（ステップS22）、トナー補給制御（ステップS24）を
行ない、コピー終了でコピー開始フラグを“0"にして
（ステップS28）メインルーチンにリターンする。第８図は、トナー消費予測のサブルーチンの詳細を示
すフローチャートである。第８図に示すように、ステッ
プS100で、フラグＡが“1"であるか否かを判定し、フラ
グＡが“1"であれば、フラグＡを“0"とする（ステップ
S102）。一方、フラグＡが“0"であれば、ステップS10
にスキップする。尚、このフラグＡは、急速なトナー消
費が予測されるときに“1"となるフラグである。ステップS104からステップS110において、マルチコピ
ー枚数がα枚以上であるとき、トナー濃度が“濃い”モ
ードであるとき、転写紙（給紙される複写紙）がA3であ
るとき、拡大コピーのいずれかであるときには、ステッ
プS112に進んで、フラグＡを“1"にセットし、いずれで
もないときには、そのままリターンする。尚、マルチコ
ピー枚数がα枚以上である場合とは、マルチコピーとし
て当初設定された枚数を問題とするものでなく、現在、
未複写のコピー枚数を問題とするものである。第９図は、トナー補給制御のサブルーチンを示すフロ
ーチャートである。第９図に示すように、フラグＡが
“1"であるか否かを判定し（ステップS201）、フラグＡ
が“1"のときは、トナー補給タイミング周期を短縮する
（ステップS203）。本実施例では、１コピー時間におい
て、通常、トナー補給タイミングが１回であるのを２回
とする。即ち、フラグＡが“1"の場合には、フラグＡが
“0"の場合に比し、その周期は半分である。尚、この周
期には、現像装置の構成、特に現像剤搬送機構や使用す
る現像剤の帯電特性等に応じて任意に設定しうる。次に、ステップS205でトナー補給タイミングであるか
否かを判定し、トナー補給タイミングのときは、トナー
濃度Tcが基準濃度Tcaより小さいか否か判定する（ステ
ップS207）。一方トナー補給タイミングでなければステ
ップS213にスキップする。トナー濃度が基準濃度より小
さいときは、トナー補給モータをオンし、このオン状態
を規定するタイマTM1をセットする（ステップS209、S21
1）。又、トナー濃度が基準濃度以上であるときは、そ
のままリターンする。ステップS213において、タイマTM1が終了すると、ト
ナー補給モータをオフする（ステップS213、S215）。第10図は、トナーが急速消費する場合において、トナ
ー補給タイミングが１コピー時間に１回の場合のトナー
濃度Tcの変化を示すグラフであり、第11図は、トナーが
急速消費する場合において、トナー補給タイミングが１
コピー時間に２回の場合のトナー濃度Tcの変化を示すグ
ラフである。図中Ａは、トナー補給後最もTcが高くなる
場合で、Ｂはトナー補給前最もTcが低くなる場合であ
る。従ってＡラインの最高TcとＢラインの最低Tcがトナ
ー濃度Tcの変動巾となる。又、第10図、第11図のトナー
消費速度は同一である。第10、第11図から明らかなよう
に、トナーが急速消費する場合においてはトナー補給タ
イミングの周期が短かい方がトナー濃度Tcの変動幅は小
さい。［発明の効果］上述した構成により、急激なトナー消費が予測される
作像が行われる際には、通常の場合よりも、短い周期で
トナー濃度検出がされるため、この濃度検出結果に基づ
いてトナー補給が行われると、トナー消費に対応するト
ナー補給の追随性が高くなり、トナー濃度の基準値に対
する変動幅が小さくなる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の一実施例に係る複写機を示す断面模
式図、第２図は、実施例に係る現像装置及びトナー補給
手段を示す断面模式図、第３図は、第１スクリュー羽根
16とバケットローラ11の透視斜視図、第４図は、上記複
写機の操作パネル100の平面図、第５図は、上記複写機
の制御回路の概略構成図、第６、第７、第８、第９図は
制御回路のCPUにおけるプログラムを示すフローチャー
ト、第10図、第11図はトナー補給タイミングとオナー濃
度の変動巾を示すグラフである。１……感光体ドラム６……現像スリーブ 11……バッケトローラ 16……スクリュー羽根 60……トナー補給槽。

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．帯電した感光体上に静電潜像を形成し、該形成され
た静電潜像を現像装置によりトナーで現像し、これを用
紙上に転写、定着させることにより作像する作像装置に
おいて、前記作像手段の作像条件を入力するための入力手段と、前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を所定周期で検出
するトナー濃度検出手段と、前記現像装置内にトナーを補給するためのトナー補給手
段と、前記トナー濃度検出手段により検出されたトナー濃度が
基準値以下の場合、所定量のトナーを現像装置に補給す
るトナー補給手段と、前記入力手段により入力された作像条件が急速なトナー
消費が予測される条件に相当するか否かを判別する判別
手段と、前記入力手段により入力された作像条件が急速なトナー
消費が予測される条件であると判別された場合は、前記
トナー濃度検出手段でトナー濃度を検出する所定周期を
短く設定する制御手段と、を有することを特徴とする作像装置。２．前記急速なトナー消費が予測される条件は、所定枚
数以上の用紙に対する連続作像、大サイズ用紙への作
像、用紙上の画像濃度「濃」の入力、拡大複写の少なく
とも１つの条件であることを特徴とした請求項１に記載
の作像装置。