JPH04177278A - 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】 の１ 本発明は、電子写真式或は静電記録式などの画像形成装
置に関するものであり、特に潜像担持体上に形成された
静電潜像を現像剤によって現像する現像装置を有する画
像形成装置に関するものである。

１迷Ｊとｌ迷 従来、例えば、電子写真感光体のような潜像担持体表面
に静電潜像を形成し、該潜像を現像剤で現像し、顕像化
する工程を含む電子写真プロセスを利用した周知の画像
形成装置は、現像剤として磁性トナーを使用するもの、
或いは、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を使
用するものなどが、広（実用化されている。

このような画像形成装置では、潜像を顕像化する現像装
置は、トナーを有する現像剤を収容した現像剤収納部を
有し、一般に、該現像剤収納部内には撹拌部材が配設さ
れており、外部より現像剤収納部内にトナーが供給され
た後、この撹拌部材によって、現像剤が現像剤担持体側
へと搬送される構成とされる。

特に、二成分現像剤を使用する従来の現像装置において
は、上記攪拌部材によって現像剤を撹拌し、磁性キャリ
ア中にトナーを均一に分散させるようになっている。従
って、トナーは、上記の撹拌によって磁性キャリアとの
間に摩擦を生じ所望の電荷量に帯電される。

しかしながら、上記従来の画像形成装置における現像装
置の撹拌動作は、現像動作の継続中、゛連続的酸いは断
続的に行われており、従って、例えばトナー消費が極端
に少ない原稿を複写し続けるような場合には、トナー供
給がなされず撹拌過多状態となってしまう場合があった
。

斯界では周知のことであるが、このように現像剤が撹拌
過多状態となった場合には、所謂トナーのチャージアッ
プによる画像濃度薄という現象が発生し、現像画質が悪
化するという問題が生じた。

従って、本出願人は、上述画像濃度溝に伴う問題点を解
決するために、現像装置内に設けた現像剤量検知手段か
らのトナー補給信号が、予め設定された時間内に所定の
回数だけ発生していないと判定した場合には、潜像担持
体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像すること
によって、チャージアップしたトナーを現像剤担持体か
ら離脱させ、現像剤担持体上のトナーの入れ替わりを促
進することにより現像剤担持体上のトナーの帯電量が常
時所望の値となる現像装置を提案した。

又、トナー補給信号発生回数がトナー補給量を正確に反
映しているとは限らないことを考慮して、原稿画像の濃
度を検知し、ある所定時間内に一度もある基準値以上の
濃度の原稿を複写しない場合に、上述したトナーの入れ
替え作業を行って、現像剤担持体上のトナーの帯電量が
常時所望の値となる現像装置も提案されている。

日が　ゞ　しよ　とする“ 上述した、原稿画像濃度を検知してチャージアップした
トナーの入れ換えを行う制御方式は、トナーの消費量が
元原稿画像の濃度と使用者により設定された形成画像の
濃度の双方によって定まるので、トナーの消費量が元原
稿画像の濃度を正確に反映しているとは必ずしも言えず
、この点からより正確にトナーの帯電量を制御するため
には不十分な面がある。

従って、使用者が極端に濃（、或は薄く形成画像の画像
濃度を設定している場合には、上記従来例の現像剤担持
体上のチャージアップトナーを入れ換えるという制御シ
ーケンスは、正確な動作をしないという問題点があった
。

従って、本発明の目的は、設定画像濃度値ｖＩ）！■を
、使用者が設定する形成画像の画像濃度設定値に応じて
連続的或は段階的に変化せしめることにより、現像剤担
持体上のチャージアップした現像剤を入れ換える制御シ
ーケンスを正確に作動させ、それによって、常に高品質
の画像を得ることのできる画像形成装置を提供すること
である。

・　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、潜像担持体と、該潜像担持体に静
電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、現像剤を現像
剤担持体上に担持し、該静電潜像を現像する現像装置と
、原稿画像濃度或は画像面積率を、前記静電潜像形成前
に或は静電潜像形成時に検知する原稿画像濃度検知手段
と、使用者が形成画像の画像濃度を設定する濃度設定手
段とを有し、前記原稿画像濃度検知手段により検知され
そして出力された濃度信号値が、予め設定された画像濃
度設定基準値ｖ１１０．よりも低い状態が所定時間の間
持続した場合には、前記潜像担持体上に前記静電潜像形
成手段により所定形状の潜像を形成しそして該潜像を前
記現像装置にて現像する画像形成装置において、前記画
像濃度設定基準値ｖ０．．は、使用者の設定する形成画
像の画像濃度設定値に応じて連続的に或は段階的に変化
するようにしたことを特徴とする画像形成装置である。

好ましくは、前記画像濃度設定基準値■。ｔＮｇは、更
に、温度或は湿度、又は温度と湿度の双方にも連動して
変化するように構成される。これによって、環境の変化
に伴う現像剤、即ち、トナーのチャージアップ状態の変
化にも対応して、チャージアップトナーを入れ換える頻
度を変化させ、常にトナーの帯電量が適正範囲内に制御
できるように構成される。

支１１ 以下、本発明に係る画像形成装置を添付図面に基づいて
更に詳しく説明する。

第１図には１本発明の一実施例を示す電子写真複写装置
が図示される。本実施例にて、ドラム状の電子写真感光
体とされる潜像担持体９が回転自在に担持され、その上
方に、光学露光手段が配置される。

つまり、潜像担持体、即ち感光ドラム９の上方に原稿台
ガラス３が配置され、該原稿台ガラス３上に原稿（写真
原稿、或は写真と文字から成る複合原稿など）２を載置
した後原稿圧板１で押圧する。なお、原稿圧板１の、原
稿台ガラス３と接触する面は白色とされる。

原稿２は、例えばハロゲンランプなどのような原稿照明
ランプ（ランプ）４、ミラー５ａ〜５ｃからなる、当業
者には周知の走査光学系にて走査され、光学レンズ６、
ミラー５ｄ〜５ｅを介して一定速度で回転する感光ドラ
ム９に結像する。

原稿画像濃度検知手段、即ち、原稿濃度検知センサー２
２が光学レンズ６の側面にとりつけられる。原稿画像濃
度検知は、複写過程に入る前に、予めランプ４で原稿画
像を走査し、原稿画像からの反射光をセンサー２２に入
射させることによって行う。

本実施例によると、半導体レーザー、ポリゴンミラー、
結像レンズ、スキャナモータ等から構成されるレーザー
光源部７が設けられ、コントローラ１２から出力される
露光データに基づいてレーザービームを発射し、折り返
しミラー８を介して感光ドラム９上を露光する。

感光ドラム９の周囲には、電子写真プロセスのための画
像形成手段が配置される。つまり、画像形成プロセスに
備えて感光ドラム９の残留電荷を除電する除電ランプ１
０、感光ドラム９を一様に帯電する一次帯電器１１．上
記露光手段などの静電潜像形成手段、更に、例えば赤色
の現像剤を収容し、感光ドラム９に形成された静電潜像
を赤色に現像する第１の現像装置１３、例えば黒色の現
像剤を収容し５感光ドラム９に形成された静電潜像を黒
色に現像する第２の現像装置１４が配置される。

なお、第１の現像装置１３と第２の現像装置１４は、コ
ントローラ１２からの現像制御信号に応じて、どちらか
一方の現像装置が感光ドラム９に対して接近して配置さ
れ、他方の現像装置は感光ドラム９に対して退避位置に
配置される。

感光ドラム９上の現像像、即ち、トナー像は、搬送ガイ
ド２０を介して搬送され、−旦レジストローラ位置で停
止しそして感光ドラム９上に形成されたトナー像先端と
の同期が取られた後再給紙される記録紙２１上に、転写
帯電器１５の作用により転写される。記録紙２１は、分
離帯電器１６にて感光ドラム９から分離された後、搬送
ベルト１８で定着器１９へと搬送される。定着器１９は
、記録紙２１に転写されたトナー像を、熱ローラ及び圧
力ローラにより加圧し、記録紙２１に熱定着させる。

一方、感光ドラム９に残留するトナーはクリーナー１７
で回収する。

第２図は、現像装置１３の断面図である。現像装置１３
は、その内部が隔壁３５によりトナーを収納したトナー
収納部りと、磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収
納する現像剤収納部Ｃとに区画されている。なお、トナ
ー収納部り内の収納トナー及び現像剤収納部Ｃ内の現像
剤は、図を明瞭にするために省略した。

現像剤収納部Ｃは、隔壁３４により現像剤撹拌部Ｃ１と
、現像剤担持体３１への現像剤供給部Ｃ２に区画されて
いる。現像剤撹拌部Ｃ１及び現像剤供給部Ｃ２には、そ
れぞれスクリュー３３及び３２が設けられている。詳し
くは後述する。

トナー収納部り内の収納トナーは、トナー搬送部材３９
が回転駆動されることによりトナー補給口３６から現像
剤収納部Ｃ内に補給される。補給口３６のうち、スクリ
ュー３３の最下流側に位置する補給口（第３図参照）か
ら補給されたトナーは、数秒以内に現像剤担持体３１上
に搬送され始める。従って、補給されたトナーは、現像
剤担持体３１に達した時に、現像剤と十分に撹拌、混合
された状態でなければならない。

そこで、本実施例では第３図に示したように、スクリュ
ー３３の最下流側に配設されたトナー補給口３６と、現
像剤撹拌部Ｃ１から現像剤担持体３１及び現像剤供給部
Ｃ２への現像剤量は渡し部′　である開口３４ｂとの間
のスクリュー３３上に、ヒレ状部材３３ｂが配設されて
いる。

上記のような構成によれば、ヒレ状部材３３ｂが配設さ
れた位置で、現像剤の一時的な乱流による滞留状態が生
じ、その乱流状態において現像剤と供給されたトナーと
が十分に撹拌、混合されて、その後、受は渡し部３４ｂ
に搬送される。

現像剤担持体３１は、現像剤収納部Ｃ内に配設され、マ
グネットロール３１ｂを内蔵した非磁性材料で形成され
た現像スリーブ３１ａを有している。図中のＮ、、Ｎ２
．Ｎ、、Ｓ、、Ｓ、、Ｓ。

は、マグネットロール３１ｂの着磁位置を示している。

マグネットロール３１ｂは両端部を固定支持されている
ため回転せず、その外側に配設された現像スリーブ３１
ａがマグネットロール３１ｂの周りを所定の周速で図中
の矢印方向に回転駆動される。

上記スクリュー３２．３３はそれぞれ現像スリーブ３１
にほぼ平行に配設された現像剤撹拌、搬送手段として作
用し、この二つのスクリュー３２．３３の現像剤の搬送
方向は、互いに逆方向になるように設定されている。本
実施例においては、第３図の矢印方向に現像剤を搬送す
るように設定されている。□ 現像剤収納部Ｃ内に設けられた隔壁３４は、第３図に示
すように、その両端部に開口３４ａ及び３４ｂが形成さ
れており、スクリュー３２．３３によって搬送された現
像剤は、開口３４ａ及び３４ｂにより現像剤の受は渡し
が行われる。スクリュー３２及び３３には、上述したよ
うに、現像剤の受は渡しが速やかになされるように、ヒ
レ状部材３２ａ、３２ｂ及び３３ａ、３３ｂが図中に示
した位置に取り付けられている。

さらに、現像装置１３の現像剤収納部Ｃには、現像スリ
ーブ３１ａの周面上の現像剤の循環領域を指定するため
の現像剤量規制部材４１及び４５が設けられている。

現像スリーブ３１ａの周面上の現像剤は、現偉剤掻き落
とし部材４３によりその一部が掻き落とされ、他は現像
部の方向に搬送される。掻き落とし部材４３によって掻
き落とされた現像剤は、現像剤搬送スクリュー３２によ
り搬送される現像剤と混合されながら搬送される。また
、搬送スクリュー３２によって搬送される現像剤の一部
は、開口４７を通って現像スリーブ３１ａ方向に搬送さ
れる。現像スリーブ３１ａの回転に伴って、感光ドラム
９と対向した現像部方向に搬送される現像剤は、現像剤
循環規制部材４１と現像スリーブ３１ａの間隙に押し込
まれ、密な状態で、且つ速やかに搬送される。現像剤は
、更に、ドクターブレード４６によって現像剤のブラシ
の高さが規制され、現像装置１３の外部側へと搬送され
る。

また、現像剤量規制部材４１の現像スリーブ３１ａに対
向する面と同一面内の所定の位置には、現像剤濃度検知
手段としての現像剤量検知部材４２が配設されている。

現像剤量検知部材４２が上記の位置に配設されたことに
より、トナー濃度制御に必要な現像剤量検知部材４２へ
の現像剤の迅速な搬送、現像剤量検知部材４２における
適正な現像剤の撹拌、混合状態、及び現像剤量検知部材
４２において検知に必要な所定の現像　　−列置とその
密度の一様性という条件が満足される。

特に、現像剤量検知部材４２の検知面が現像スリーブ対
向面と同一面内に配設されているため、検知領域と、検
知領域外の現像剤の流れが同等になり、現像剤量検知部
材４２を現像スリーブ３１ａに近接して配設した場合の
弊害を除去することができる。

第４図には、現像剤量検知部材４２の拡大断面図が示さ
れている。

本実施例において、現像剤量検知部材４２は、現像剤中
のトナー量を測定するための発光体としてのランプ４２
ａと、それぞれランプからの光の現像剤による反射光の
光量及びランプの直接光の光量を検知するセンサー４２
ｂ及び４２ｃとを具備する。また、ハウジング４８は、
遮光性の部材により形成されており、透光性の部材で形
成された検知窓４４は、現像剤量規制部材４１の現像ス
リーブ３１ａと対向した面と同一面内の所定の位置に配
設されている。センサー４２ｂ及び４２ｃに入射する光
量は、後述する所定の回路により電圧に変換される。

センサー４２ｂ、４２ｃによる電圧をそれぞれ■。、■
ｏとし、現像剤が所定の濃度になるような基準値を■。

とする場合、■わけトナー濃度の増減に対応して増減す
る。今、Ｖゎ＝Ｖ０となるように、トナー補給のオン、
オフの信号を供給するトナー濃度制御回路（図示せず）
を調整すると、トナー濃度制御回路は、ｖｃが常に一定
であるため、ｖＩｌ≧■ｏのときはトナー濃度が高い状
態であり、トナー濃度が適正な状態であると判断し、ト
ナー補給をオフにするための信号を、トナー搬送部材３
９及び４０を駆動させるコントローラ（図示せず）に供
給する。また、■５〈■。のときには、トナー濃度制御
回路はトナー補給信号をコントローラに供給し、コント
ローラは、例えば第８図に示すような補給パターンをも
つトナー補給信号をトナー補給制御部に供給する。トナ
ー補給制御部は、補給パターン信号に同調してトナー搬
送部材３９．４０を駆動し、現像剤収納部Ｃにトナーを
供給することによって、現像剤のトナー濃度が所定の値
となるように制御する。

又、本実施例では、基準値■。のほかに、第二基準値Ｖ
　Ｃｌが設定されており、この■。、と、濃度溝限界ト
ナー濃度の電位ｖ１□。及び基準値■。とは以下の条件
、 ｖ、Ｉ、くＶＣｌくｖｃ を満たすように予め設定されている。

第５図及び第６図は、トナー濃度検知信号が、電位で出
力された場合の例を示したもので、第５図は画像比率が
少ない原稿の場合、第６図は、画像比率が多い場合のコ
ピー枚数（または時間）とセンサー電位（トナー濃度）
の関係がそれぞれ示されている。

図を参照すると明らかなように、センサー電位Ｖ、の挙
動は、画像比率の少ない原稿を複写している際にはなだ
らかに減少し、画像比率の多い原稿を複写している際に
は、急激に減少する。従って、上記のように第二基準値
Ｖ　Ｃｌを設けた場合、例えば、第二基準値をトナー補
給量が消費に追いつかなくなる点に設定すると、トナー
消費量に応じたトナー補給が行われる場合は、常に、Ｖ
ｂ＞Ｖ　ｃ　ｌであり、またトナー消費量にトナー補給
が追いつかなくなる場合にはｖｌ、＜ｖｃ１となる。従
って、例えば第９図のフローチャートに示されるように
、 ■■ｏ≦■５のとき、トナー補給オフ（同図中、ステッ
プ８０）、 ■■。、≦Ｖ、＜ＶＣのとき、コピー状態で且つトナー
補給オン（同図中、ステップ８２）、■■。＜　Ｖ　ｃ
＋のとき、コピーを一時停止しトナー補給オン（同図中
、ステップ８４及び８６）、という制御を行うと、第７
図に示すように画像比率の多い原稿を複写し続けた際に
もセンサ電位ｖＩ、を■１、とＶ　ｓ＋ａｘの間になる
ように、トナー濃度を制御することができる。

更に、本実施例においては、非常に消費の少ない原稿を
複写し続けた場合に、トナーが消費されずに撹拌のみが
行われ続けたときに生ずる、所謂、トナーのチャージア
ップによる濃度溝を解決するため、トナー濃度制御回路
には、原稿濃度検知センサー２２の信号出力■を予め定
められた基準値ＤＩ、Ｅ１と比較する比較回路と、計数
手段としての計数回路とが設けられている。

前記比較回路は、原稿濃度検知センサー２２の出力信号
■が、予め定められた基準濃度の時の出力基準値■。Ｅ
Ｎｆｉより高い時、即ち、濃度が濃い時に濃度高信号を
出力する。

前記計数回路は、所定時間内に濃度高信号が所定の回数
以下の場合、潜像担持体としての感光ドラム９に静電潜
像を形成させるための潜像形成部及び現像スリーブ３１
ａ等を制御して感光ドラム９の表面に所定幅のベタ潜像
を形成させ且つ該潜像を現像するように設定されている
。

又、本発明によれば、上記基準濃度の時の出力基準値ｖ
ｏＥｘｓが、使用者の設定する形成画像の画像濃度設定
値に応じて連続的或は段階的に変化するように設定され
ている。

つまり、基準濃度の時の出力基準値ＶＤＩ！Ｎｌと形成
画像の画像濃度設定値との関係は、画像濃度設定値が濃
い程基準値■。、、を低くし、画像濃度設定が薄い程基
準値■、□を高くするように設定する。例えば、第１０
図に示すような複写原稿の画像濃度変化があった場合に
、画像濃度設定が薄い場合には、Ｖｏい、；Ｖｌ、標準
の場合にはＶｏｔ□＝ｖ２、濃い場合にはＶ。！Ｎ５＝
ｖａとすると、ＶＯＷ□の高さの違いによりベタ潜像の
形成及び現像の行われる頻度が違ってくることが分かる
。第１０図に示す実施例おいては、濃度高信号が１回も
所定時間内に発生しない場合に、ベタ潜像の形成及び現
像を行うという制御シーケンスを想定している。

このような制御方法を採用することにより、形成画像の
画像濃度設定の違いによるトナー消費量の違いを補正し
、適正なタイミングでベタ現像を行って、チャージアッ
プトナーの入れ換えを行うことが可能となる。

なお、上記のように形成されたベタ現像の像は、本実施
例では転写紙上に転写せず、そのままクリーニング部材
により除去するように構成されている。必要に応じて、
ベタ現像の像を記録紙上に転写させる構成とすることも
できる。更に、本実施例においては、−様なベタ潜像を
形成させたが、ベタ潜像は、例えば予め定められたパタ
ーンをもつものでもよい。

上記第１の実施例においては、トナー濃度検知手段に光
検知方式を用いたが、トナー濃度検知手段はこれに限る
ものではなく、例えば、体積検知、透磁率検知、誘電率
検知などの他の方法を用いてもよい。又、画像形成装置
の構成も第１実施例の電子写真複写装置に限定されるも
のではない。

原稿画像濃度の検知は、現像動作以前に行うことに限る
ものではなく、現像動作時に同時に検知することもでき
、又、現像動作終了後に行うこともできる。

上記第１実施例においては、磁性キャリアとトナーを有
する現像剤、即ち、二成分系の現像剤を用いたが、本発
明はこれに限るものではなく、本発明の他の実施例によ
ると、撹拌過多状態の場合に、帯電量が適正範囲内から
外れてしまう一成分系現像剤を用いてもよい。また、帯
電量が、適正範囲の上限をこえる場合に限るものでもな
（、下限を越えてしまう場合に用いてもよい。

更に、上記第１実施例においては、トナーの帯電量が撹
拌過多状態となった場合を例として説明したが１本発明
はこれに限るものではなく、現像剤特性の一つが撹拌過
多状態になった場合に適正値から外れてしまう場合にお
いて、本発明の原理は有効に採用し得るもので゛ある。

更に、本発明の他の好ましい態様によると、前記画像濃
度設定基準値ＶＤｔ□は、更に、温度或は湿度、又は温
度と湿度の双方にも連動して変化するように構成するこ
ともでき、これによって、環境の変化に伴うトナーのチ
ャージアップ状態の変化にも対応して、チャージアップ
トナーを入れ換える頻度を変化させ、常にトナーの帯電
量が適正範囲内に制御できる６ １豆二皇１ 以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、設
定画像濃度値Ｖ。ｏ３を、使用者が設定する形成画像の
画像濃度設定値に応じて連続的或は段階的に変化せしめ
ることにより、例え使用者が非常に濃く或は薄く形成画
像の画像濃度を設定している場合でも、現像剤担持体上
のチャージアップした現像剤を入れ換える制御シーケン
スを正確に作動させ、それによって、現像剤のチャージ
アップ現象を防止することができ、常に高品質の画像を
得ることができるという作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の断面
図である。 第２図は、現像装置の断面図である。 第３図は、現像装置の上面断面図である。 第４図は、現像剤濃度検知部の断面図である。 第５図〜第７図は、現像剤濃度検知センサの出力例を示
す図である。 第８図は、トナー補給パターンの一例を示す図である。 第９図は、本発明の詳細な説明するためのフローチャー
トである。 第１０図は、本発明による所定形状画像の形成及び現像
のパターンの一例を示す図である。 ９：潜像担持体 １１ニ一次帯電器 １３．１４：現像装置 ２２：原稿画像濃度検知手段 ４２：現像剤濃度検知手段 ゝ−一一／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）潜像担持体と、該潜像担持体に静電潜像を形成させ
   る静電潜像形成手段と、現像剤を現像剤担持体上に担持
   し、該静電潜像を現像する現像装置と、原稿画像濃度或
   は画像面積率を、前記静電潜像形成前に或は静電潜像形
   成時に検知する原稿画像濃度検知手段と、使用者が形成
   画像の画像濃度を設定する濃度設定手段とを有し、前記
   原稿画像濃度検知手段により検知されそして出力された
   濃度信号値が、予め設定された画像濃度設定基準値Ｖ＿
   Ｄ＿Ｅ＿Ｎ＿Ｓよりも低い状態が所定時間の間持続した
   場合には、前記潜像担持体上に前記静電潜像形成手段に
   より所定形状の潜像を形成しそして該潜像を前記現像装
   置にて現像する画像形成装置において、前記画像濃度設
   定基準値Ｖ＿Ｄ＿Ｅ＿Ｎ＿Ｓは、使用者の設定する形成
   画像の画像濃度設定値に応じて連続的に或は段階的に変
   化するようにしたことを特徴とする画像形成装置。