JPH04136964A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産　土の１　　甲 本発明は、電子写真方式等を利用した画像形成装置に関
し、特に像担持体上に形成した静電潜像を二成分現像剤
を用いた現像装置により現像する画像形成装置に関する
。

藍米旦韮ｌ 電子写真方式を利用した画像形成装置においては、帯電
系と光学系とにより感光体等の像担持体上に静電潜像を
形成して、その静電潜像を現像装置により現像剤を用い
て現像し、静電）替像をトナー像として可視化すること
を行なっている。

上記の現像装置には、用いられる現像方式により種々も
のがあるが、色１［のトナーに多様なものを使えるとい
う点で、トナーとキャリアと混合した二成分現像剤を用
いる現像装置が、古くから使用されて来ている。

二成分現像剤を用いる現像装置は、第７図に示すように
、内部を太き（分けて、トナーを収容した収容室２３と
、トナーとキャリヤを混合した二成分現像剤を収容した
現像剤収容室２４とに区分されている。ｌ・ナー収容室
２３内に収容されたトナーは、現像剤中のトナーの比率
を制御するＡＲＴと称すトナー比率制御手段２５（ＡＴ
Ｒの方式は様々）により現像剤収容室２４へ供給され、
現像剤収容室２４内に供給されたトナーは、そこでスク
リュー等の撹拌部材３ｏの回転により現像剤と撹拌され
ながら一部が現像スリーブ２６に運ばれる。

現像スリーブ２６は、アルミニウムやＳＵＳで形成した
円筒体からなり、内に磁界発生手段２６ａを内包してな
っている。現像スリーブ２６に運ばれた現像剤は、磁界
発生手段２６ａの磁力で現像スリーブ２６」二に担持さ
れ、少なくとも現像スリーブ２６が回転することにより
、現像剤が像担持体の感光体９と最接近した現像部へと
搬送される。そして現像部で感光体９上に形成されてい
る静電潜像に現像剤が供給されて現像され、静電潜像が
トナー像として可視化される。

が　　しようとする　題 さて、現像装置に要求される重要なことの一つに、現像
により濃度が一定の画像を得ることができなければなら
ないということがある。このため二成分現像剤を使用し
た現像装置では、現像剤中のトナーの比率を一定に保つ
と共に、トナーの電荷量（トリボポ）を一定に保つこと
が要点になる。

前者については、上述のｊ：うに、トナー比率制御手段
２５　（ＡＴＲ）によりこれを制御し、トナーの消費量
に応じて適宜トナー収容室２３からトナーを現像剤収容
室２４へ供給し、現像剤収容室２４内の現像剤のトナー
比率を一定に維持している。

しかし、後者についてはこれを一定に維持することが仲
々困難である。それは、トナーのトリボは、トナーとキ
ャリアの撹拌による摩擦、トナーと現像スリーブ２６と
の摩擦により付与されるので、そのキャリアとの撹拌状
態、現像スリーブ２６との摩擦状態に大きく左右される
ためである。

例えば画像比率の高い原稿を複写する場合、現像に伴な
うトナーの消費が多い分法々と新たなトナーが現像剤収
容室２４内の現像剤中に供給されるから、これらの新た
なトナーがキャリアと撹拌され、十分なトリボを持つに
は相応の時間を要する。

一方、画像比率の低い原稿を複写する場合は、現像に伴
なうトナーの消費量は少ないから新たな１−ナーの供給
は少な（、現像剤収容室２４内の現像剤が撹拌されすぎ
て、そのｌ・ナーのトリボが高くなりすぎる。

以上のようにして、トナーのトリボが不十分であると、
画像濃度が低かったつカブリを生じ、又トナーのトリボ
が高すぎても、画像濃度は低下する。

このように、従来は、様々な原稿に対しトナーのトリボ
が著しく左右され、それ故に画像濃度、画像品位が不安
定になるという問題があった。

従って本発明の目的は、原稿の画像比率の高低に拘らず
、二成分現像剤中のトナーの１−リボを安定化すること
により、現像により濃度、品位が安定した画像を容易に
得ることを可能とした画像形成装置を提供することであ
る。

題を　　するための 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

要約すれば本発明は、光学系による原稿の露光により像
担持体上に形成された静電潜像を、前記像担持体と対向
した現像部で現像するための二成分現像剤を収容した現
像剤収容室内に、トナー収容室から補給されたトナーを
前記現像剤と撹拌するための回動する撹拌部材と、前記
現像剤を担持して回動することにより前記現像部へと搬
送するための現像剤担持体とを設けた現像装置を備える
画像形成装置おいて、前記現像装置に回動制御手段を設
置して、前記回動制御手段により１ｔｆｆ記原稿の露光
から前記静電潜像の現像までの画像形成時以外の非画像
形成時の前記現像剤担持体の回動を、前記原稿の画像比
率に応じて制御させることを特徴とする画像形成装置で
ある。

本発明によれば、前記回動制御手段により更に前記非画
像形成時の前記撹拌部材の回動を、前記原稿の画像比率
に応じて制御することができ、又前記回動制御手段によ
る回動の制御に、前記原稿の画像比率に加えて前記現像
剤収容室への前記トナーの補給の有無を加味させること
ができる。又前記光学系が前記原稿の画像比率を読み取
る画像情報読み取り手段を備えることができる。

丸血り 以下、本発明の実施例について詳述する。

第１図は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す全体
構成図、第２図は、第１図の画像形成装置に設けられた
現像装置を示す正面図である。

画像形成装置は、第１図に示すように、像担持体の感光
体９の周囲に、−様帯電を行なう一次帯電器１１、現像
装置１３．１４、転写帯電器１５、分離帯電器１６、ク
リーニング装置１７が設けられ、光学系の光源４で原稿
カバー１下の原稿２を照射して得られた原稿２からの光
像は、光学系のレンズ５ａ、５ｂ、５Ｃからレンズ６を
通り、更にレンズ５ｄ、５ｅ、５ｆを経て感光体９上に
投影され、感光体９上に原稿２の画像に対応した静電潜
像が形成される。

感光体９上に形成された静電）替像は、現像装置１３又
は１４で現像してトナー像として可視化され、そのトナ
ー像が転写材搬送路２０を通って感光体９へ搬送された
紙等の転写材２１上へ、転写帯電器１５の作用で転写さ
れる。トナー像が転写された転写材２１は、分離帯電器
１６で分離しただのち搬送路１８を通って定着装置１９
へ送られ、そこでトナー像の定着が行なわれた後、画像
形成装置の機外に排出さＪ″′Ｌる。

感光体９の周囲にはこの他、前露光器１０、ブランク露
光器７等が設けられているが、これらを含めた作像プロ
セスは周知であるので、これ以上の説明は省略する。

上記現像装置Ｊ３．１４のうち、現像装置１４は、磁性
−成分トナーの黒色トナーを使用してジャンピング現像
法により現像を行なうようになっており、本発明では対
象外の現像装置で、現像装置１４は本発明に必須のもの
ではない。

一方、現像装置１３の方は、黒以外の赤、青等の色材で
ある色トナーを有する二成分現像剤を使用して現像を行
なうようになっており、本発明によれば現像装置１３は
、第２図に示すように、電磁クラッチ３２を設りること
によって現像スリーブ２６及び撹拌部材３０の回転が制
御可能とされている。

現像装置１３の基本構成は、先の第７図に示すのと同一
構成とされ、内部を大きく分けて、トナーを収容した収
容室２３と、トナーとキャリヤを混合した二成分現像剤
を収容した現像剤収容室２４とに区分され、トナー収容
室２３内に収容されたトナーは、現像剤中のトナーの比
率を制御するＡＲＴからなるトナー比率制御手段２５に
より現像剤収容室２４へ供給され、現像剤収容室２４内
に供給されたトナーが、そこでスクリュー等の撹拌部材
３０の回転により現像剤と撹拌されながら一部が現像ス
リーブ２６に運ばれるようになっている。

又現像スリーブ２６は、アルミニウムやＳＵＳで形成し
た円筒体からなり、内に磁界発生手段２６ａを内包して
なっている。現像スリーブ２６に運ばれた現像剤は、磁
界発生手段２６ａの磁力で現像スリーブ２６上に担持さ
れ、少なくとも現像スリーブ２６が回転することにより
、現像剤が像担持体の感光体９と最接近した現像部へと
搬送される。そして現像部で感光体９上に形成されてい
る静電潜像に現像剤が供給されて現像され、静電潜像が
トナー像として可視化されるようになっている。

さて、現像スリーブ２６は、第２図に示すように、ベア
リング２７ａ、２７ｂを介して枠体２８内に回転自在に
支持されており、現像スリーブ２６の一端にはこれを回
転するギア２９が取付けられている。このギア２９には
、外部からの駆動力を入力するギア３１と、第２図に示
したスクリュー等の撹拌部材３０を回転させる第３図の
紙面奥側のギア列（図示せず）とが連結している。

本発明によれば、上記ギア３１の軸上には、」二連した
電磁クラッチ３２が設けられている。電磁クラッチ３２
は、ＣＰＵからのコントロール信号により０Ｎ−ＯＦＦ
して、ギア３Ｉの軸の他端に取付けられたギア３４のメ
インモータからの駆動軸のギア３３への連結及びその逆
の連結の解除を行なうようになっている。これにより電
磁クラッチ３２は回転制御手段を構成して、現像スリー
ブ２６及び撹拌部材３０の回転、非回転の回転制御を行
なうようになっている。

尚、画像形成装置は、２つの現像装置１３．１４を有す
ることにより複写画像のカラー化が可能となっており、
このような機種の複写機が近年、数多く公表されている
。

本画像形成装置の光学系について説明する。

光学系には、上記の光源４、レンズ５ａ〜５ｆ、６の他
に、画像情報読み取り手段２２が設けられている。第３
図は、この光学系を上方から見た平面図である。尚、第
３図では、光源４及びミラー５ａ（移動ミラー）を省略
しである。

画像情報読み取り手段２２は、第３図に示すように、感
光体９へ光像を導くレンズ５ｃ、５ｄ、６で形成される
光路の側方向に設けられ、結像光学系レンズ３５、光束
分割プリズム３６及びＣＣＤ等の線状撮像素子３７とか
ら構成されている。

原稿２からの反射光像の一部は、ミラー５ａ、５ｂ、５
ｃを通って画像情報読み取り手段２２に投影され、線状
撮像素子３７により原稿２の画像情報の画像比率及び画
像濃度が読み取られる。

第４図は、上記の画像情報読み取り手段２２の拡大縦断
面図である。読み取り手段２２の光束分割プリズム３６
は、中央にアルミニウム蒸着によ１す る反射面を有し、上下に分割された２個のガラスブロッ
クからなり、上のブロックの射出光側には赤フイルタ−
４０が、下のブロックの射出光側には青フイルタ−４１
が配設されている。

このような構成において、原稿２からの反射光像の光束
は、ミラー５ｂ、５ｃを経て、図に示すように、赤外カ
ットフィルター３８、結像光学系３５を通過して光束分
割プリズム３６に至る。プリズム３６に至った光束の半
分は、その反射面３９で反射されて赤フイルタ−４０を
通り、撮像素子３７に結像しくこれを像Ａとする）、残
りの半分はプリズム３６中をそのまま通過して青フイル
タ−４１を通り、撮像素子３７の別の場所に結像する（
これを像Ｂとする）。

このようにして原稿２の反射光像は像Ａ、Ｂに分割され
、各色のフィルター４０．４１を通った色情報として撮
像素子３７から出力されるので、これを演算素子（ＣＰ
Ｕ）４２に送って両者を比較することにより、原稿２の
色情報を得ることができる。例えば各々の出力をＡ、Ｂ
とし、スレショールドＳ、、Ｓ２．Ｓ、を設けておき、
八−Ｂ＞Ｓ、ならば赤、Ａ−Ｂ＜３２ならば青、ＢくＳ
３ならば黒、それ以外ならば白とすれば、原稿２の各場
所毎の色が認識できる。

さて、このような画像形成装置において、現像に現像装
置１３を用いて画像形成を行なう際の動作について、第
５図に示す画像形成シーケンスを用いて説明する。

使用者が原稿２を画像形成装置にセットして、複写条件
を２枚連続複写に決め、コピーボタンを押すと、画像形
成装置のメインモーターが駆動して（メインモータＯＮ
）、感光体９が回転し、ブランク露光器７、前露光器１
０等の露光系も点灯する。帯電器１１．１５．１６の帯
電系もこれに同期するか遅れて立上がる（帯電系ＯＮ）
。しばらくして露光系が動作を開始しく露光系ＯＮ）、
画像形成が行なわれる。この間は露光系が原稿２を走査
して原稿２の反射光像を感光体９」二に投影すると同時
に、画像情報読み取り手段２２により原稿２の画像情報
が読み込まれる。

反射光像の投影により感光体９上に静電潜像を形成し、
その静電潜像を現像装置１３で現像してｌ・ナー像とし
て可視化して、１回目の画像形成が終了すると、露光系
が０ＦＦＬ、しばらくの後に再びＯＮＬで２回目の画像
形成が行なわれる。同様にして２回目の画像形成が終わ
ると露光系がＯＦＦした後、トナー像が転写された転写
材２１の排出が行なわれ、感光体９表面のクリーニング
を待ってメインモータが停止し、一連の動作が終了する
。

上記において、１回目の画像形成が始まるまでを前回転
、１回目、２回目の画像形成の間を紙間、２回目の画像
形成の終了後一連の動作が終了するまでの間を後回転と
呼ぶ。ここで、現像装置】３は、既述のように、電磁ク
ラッチ３２の０ＮＯＦＦに連動して現像スリーブ２６及
び撹拌部材３０が回転、非回転するが、少な（とも各画
像形成よりも少し前にはクラッチ３２がＯＮＬ、現像ス
リーブ２６等が回転を始め、画像形成中持続して感光体
９上の静電潜像にトナーを供給し、現像する。画像形成
が終了すると、現像スリーブ２６等の回転が停止するが
、このタイミングを原稿２の画像情報を読み取った画像
情報読み取り手段２２からの信号に応じて変えるのが本
発明の骨子である。

既述のよう・に、画像形成中に撮像素子３７により原稿
２の画像情報が取り込まれ、撮像素子３７からの出力値
は演算素子４２に送られ、ここで画像比率が算出される
。この画像比率に対して基準値を１個設けておき、算出
された画像比率が基準値よりも低い場合は、第７図のシ
ーケンス中に実線で示すように、クラッチ３２を露光系
のＯＦＦから１．．１３後に０ＦＦＬ、て、現像スリー
ブ２６等の回転を停止し、高い場合は、点線で示すよう
に、更にｔ２、ｔ４秒達ってからＯＦＦして、現像スリ
ーブ２６等の回転を停止する。

このようにすると、画像比率の高い原稿を複写する場合
に、トナーの消費量が多い分トナーが現像装置１３のト
ナー収容室２３から現像剤収容室２４へ多く供給される
が、非画像形成中（紙間、後回転中）にも現像スリーブ
２６や撹拌部材３０が長く回転するので、十分適度に撹
拌されてトナーのトリボが増加し、このため次の複写時
に画像の濃度が薄（なったり、カブリを生じたりするよ
うなことがない。又画像比率の低い画像を複写する際は
、トナーの消費量が少な（新たなトナーの補給は少ない
が、非画像形成時に直ちに現像スリーブ２６や撹拌部材
３０が回転を停止するため、必要以上にトナーのトリボ
が上昇することはなく、次の複写時にも画像の濃度が薄
くなることはない。

このように、原稿２の画像比率に応じて、現像装置１３
の現像スリーブ２６、撹拌部材３０の非画像形成時の回
転時間を変えることで、原稿２の画像比率の如何に依ら
ずに、現像剤中のトナーのトリボを安定化することがで
き、従って複写画像の濃度、品位を均質化することがで
きる。

因に本発明者が確認したところによると、上記のシーケ
ンスにおいて、原稿２の画像比率の基準値＝２０％、ｔ
＋　、ｔ３＝０．５秒、ｔ２．ｔ４２秒として複写を行
なった場合に、得られた複写画像の濃度の変化を±０．
２秒の範囲内に抑えることができた。

以上の実施例では、原稿２の画像比率のみに応じて現像
装置１３の非画像形成時に現像スリーブ２６及び撹拌部
材３０の回転時間を制御したが、必ずしも毎回複写時に
トナー収容室２３からトナーが現像剤収容室２４へ供給
されるわけではない。

原稿２の画像比率が高くともトナーが供給されない場合
は、現像スリーブ２６等の回転時間が長いと、やはりト
ナーのトリボが上昇し、画像が濃度薄になるし、画像比
率が低い画像を連続的に複写する場合、トナー比率制御
手段２５からのトナー補給信号によりトナーが補給され
るケースもある。この場合、現像スリーブ２６等の回転
時間が短いと、やはりトナー補給後の数枚、特に１枚目
の複写画像にカブリが生じる。

そこで画像比率を判断した上で、トナー補給の有無によ
り現像スリーブ２６及び撹拌部材３０の回転を制御する
のがよい。このような場合のフロチャートを第６図に示
す。

第６図は、本発明の画像形成装置の伯の実施例における
回転制御を示すフローチャートである。

本実施例は、コピースタート後に画像比率を算出し、ス
レーショールド値と比較するところまでは従来と同じで
あるが、この後画像形成時にトナー補給の有無により場
合分けを行ない、それぞれの場合の現像スリーブ２６等
の回転時間を制御するようになっている。

例えば画像比率が低く且つトナー補給がなかった場合の
画像形成の後は、現像スリーブ２６及び撹拌部材３０の
後回転を１．秒だけの後回転とし、トナー補給があった
ときの画像形成の後は更にｔ６秒だけ長く回転させる。

画像比率の高い場合も同様にして行ない、トナー補給が
なかった場合の画像形成の後のｔ＋＋ｔ６秒の後回転に
対し、トナー補給があった場合には更に長いｔ＋＋ｔ？
秒の後回転をさせる。尚、現像スリーブ２６等の回転時
間は、ｔ　５＜　ｔ　６＜　ｔ　７の大小関係を持つ。

このような現像スリーブ２６等の非画像形成時の回転制
御を行なうことにより、画像比率だけでなくトナー補結
の有無を加味して、トナーのトリボを一層きめ細かく制
御することができ、現像により得られる画像の濃度薄や
カブリの防止をより確実にすることができる。

因に本発明者が確認したところによると、スレーショー
ルドＳ、＝１０％、ｔ＋＝０．３秒、ｔ６＝０．５秒、
ｔ６＝１秒、ｔｔ＝１．５秒として、種々の画像の複写
を行なった場合に、得られた複写画像の濃度の変化を±
１．５の範囲内に抑え、且つカブリを許容し得るレベル
に抑えることができた。

以上の実施例ではスレーショールドを１個だけ設けたが
、これを複数個設けてそれぞれのスレーショールドに対
応する時間制御を行なえば、更に緻密な制御ができるこ
とは言うまでもない。

免胛立ガ】 以上説明したように、本発明の画像形成装置では、トナ
ーとキャリアを混合した２成分現像剤を用いた現像装置
により現像して、画像形成を行なうに際し、原稿の画像
比率を読み取って、その画像比率に応じて現像装置の非
画像形成時の現像剤担持体等の回転を制御しているので
、原稿の画像比率の大小に拘らず、現像剤中のトナーの
トリボを安定化させることができ、従って現像により濃
度薄やカブリのない安定した画像を得ることができる。

更にトナーの補給の有無を加味して、現像装置の非画像
形成時の回転の一層きめ細かい制御を行なうことにより
、画像の安定性をより向上させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す全体
構成図である。 第２図は、第１図の画像形成装置に設けられた現像装置
を示す正面図である。 第３図は、第１図の画像形成装置に設けられた光学系を
上方から見た平面図である。 第４図は、第３図の光学系に設けられた画像情報読み取
り手段を示す拡大縦断面図である。 第５図は、第１図の画像形成装置における画像形成シー
ケンスを示すシーケンス図である。 第６図は、本発明の画像形成装置の他の実施例における
回転制御の流れを示すフローチャートである。 第７図は、従来の画像形成装置に設けられた現像装置を
示す縦断面図である。 ：感光体 ：現像装置 ：画像情報読み取り手段 現像剤収容室 ：トナー比率制御手段 ：現像スリーブ 撹拌手段 、電磁クラッチ ：光束分割プリズム ３７：線状撮像素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光学系による原稿の露光により像担持体上に形成さ
   れた静電潜像を、前記像担持体と対向した現像部で現像
   するための二成分現像剤を収容した現像剤収容室内に、
   トナー収容室から補給されたトナーを前記現像剤と撹拌
   するための回動する撹拌部材と、前記現像剤を担持して
   回動することにより前記現像部へと搬送するための現像
   剤担持体とを設けた現像装置を備える画像形成装置おい
   て、前記現像装置に回動制御手段を設置して、前記回動
   制御手段により前記原稿の露光から前記静電潜像の現像
   までの画像形成時以外の非画像形成時の前記現像剤担持
   体の回動を、前記原稿の画像比率に応じて制御させるこ
   とを特徴とする画像形成装置。 ２）前記回動制御手段により更に前記非画像形成時の前
   記撹拌部材の回動を、前記原稿の画像比率に応じて制御
   させる請求項１記載の画像形成装置。 ３）前記回動制御手段による回動の制御に、前記原稿の
   画像比率に加えて前記現像剤収容室への前記トナーの補
   給の有無を加味させる請求項１又は２記載の画像形成装
   置。 ４）前記光学系が前記原稿の画像比率を読み取る画像情
   報読み取り手段を備える請求項１、２又は３記載の画像
   形成装置。