JPH0497183A - トナー濃度制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、静電記録方式の複写機等の記録装置において
使用される、二成分現像剤を用いた交換自在の現像装置
におけるトナー濃度制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

静電記録方式の記録装置において、感光体表面に記録す
べき像に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像に現
像装置のトナーを吸着させて可視像を形成する。

この現像装置として、樹脂コーティングされた鉄粉（以
下、現像剤という）と粉体トナー（以下、トナーという
）とからなる乾式二成分現像剤を使用する場合には、ト
ナーを感光体と逆特性に帯電させるように、現像剤と摩
擦させて、感光体の形成された静電潜像に吸着させてい
る。

現像動作により、トナーが消費され、現像装置内の現像
剤とトナーとの割合、すなわち現像剤におけるトナー濃
度が低下すると、トナー補給タンクからトナーを補給し
て、現像剤のトナー濃度が一定になるように制御してい
る。

この制御方式として、原稿読取面の端部に基準濃度パタ
ーンを設け、該パターンを原稿と共にスキャナで読み取
り、読み取った像に対応する静電潜像を感光体上に形成
し、この静電潜像を現像して可視像とする。

この基準濃度パターンの可視像の光反射率と、感光体表
面（非画像部）の光反射率とを、反射型光学センサで検
出し、両者の光反射率の比率に応じて、トナーの補給制
御及びトナーの有無の判定を行う制御方式を採用してい
る。

近年、現像装置を小型化する共に、現像部、トナーカー
トリッジ部を一体にした、トナーエンドによる交換可能
な使い捨て化の現像ユニットの使用が採用され、そのよ
うな現像ユニットにおいては、現像ユニット内に収容さ
れる現像剤の量が少なくなり、このため、現像剤に対し
て補給されるトナーの量の比率が高くなり、したがって
、従来のトナー濃度制御方式では、現像ローラ上には、
撹拌不足の未帯電のトナーが増加し、地汚れやトナー飛
散等の不具合が発生し易くなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、交換可能な小型の現像ユニットの使用に適合
するトナー濃度制御方法を提供することを目的とし、現
像ユニット内に収容される現像剤の量が少なく、現像剤
に対して補給されるトナーの量の比率が高くなる現像ユ
ニットにおけるトナー濃度制御方法を提供し、感光体表
面に生じる地汚れやトナー飛散等を簡単に防止すること
ができる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するために、感光体に原稿像
を露光して潜像を形成し、該潜像を現像装置において現
像し、トナー像を転写紙に転写してなる記録装置におけ
る、前記現像装置としてトナーエンド時に交換される現
像ユニットを使用する形式のトナー濃度制御方法におい
て、現像ユニットには未使用状態を検出しうる検知部材
を備え、現像ユニットの使用開始と共に動作するトナー
補給を時間として累積カウントする制御手段を設け、未
使用状態から使用開始の一定時間、累積カウントされた
時間に応じて、トナー補給時間を変更することを特徴と
するものであり、また、前記トナー補給時間の変更は、
使用開始の一定時間後に所定のトナー補給時間になるよ
うに、使用開始から一定時間後の間で徐々に増加するこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の構成により、トナーエンド時に交換される現像
ユニットのトナー濃度制御として、その現像ユニットの
使用開始において、検知部材の信号でトナーの補給量が
安定する所定時間上、トナー補給時間を短縮し、徐々に
増やして所定のトナー補給時間となるように制御し、現
像ユニットの使用開始の際におけるトナーの供給過多に
よる未帯電トナーの発生や、この発生に起因する感光体
ドラム表面の地汚れを防止し、交換できる小型の現像ユ
ニットのトナー濃度制御として好適である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の交換できる小型の現像ユニットを適
用できる一形式の複写機の概略断面を示す。

この複写機において、原稿を載置しうるコンタクトガラ
スｌの下方には、露光ランプ、反射ミラ、レンズからな
る走査光学系２が配置され、コンタクトガラス１下面の
左端位置には、基準濃度パターン３が設けられ、これは
予め定めた光反射率を有する黒色のパターンを形成した
シートからなっている。

感光体ドラム４の周囲には、帯電用チャージャ５、現像
ユニット６、転写・分離チャージャ７、クリーニングユ
ニット８が配置され、転写・分離チャージャ７とクリー
ニングユニット８との間には、反射型フォトセンサ９が
感光体ドラム４に向かって設けられており、クリーニン
グユニット８の後方には、除電ランプ１３が設けられ、
１４はメインモータとしての本体駆動モータである。

往復動する走査光学系２の露光ランプからの光は、原稿
面で反射し、走査光学系２の光学系を介して、感光体ド
ラム４上に結像される。

感光体ドラム４に形成された静電潜像は、その電位分布
に応して、現像ユニット６内のトナーにより顔像化され
る。この顔像化された原稿に対応する可視像は、給紙部
１０からの転写紙に転写・分離チャージャ７の転写位置
で転写され、可視像を転写した転写紙は感光体ドラム４
から分離され、定着装置１１でトナーを熱定着し、排紙
部１２に排出される。

現像ユニット６内のトナー濃度を制御する手段ついて説
明する。

基準濃度パターン３は、走査光学系２の露光ランプから
の光により、感光体ドラム４に潜像を形成し、現像ユニ
ット６のトナーで顔像化され、そのトナー像は、反射型
フォトセンサ９により読み込まれる。

反射型フォトセンサ９は、第２図の回路の示されるよう
に、発光ダイオードとフォトトランジスタで構成されて
おり、発光ダイオードの光量は可変抵抗器ＶＲにより調
節することができ、発光ダイオードは主制御ボードＣＰ
Ｕにより、点灯をオン・オフ制御される。

発光ダイオードがオンした際、感光体ドラム上でトナー
が付着していない部分（非画像部）の濃度はフォトトラ
ンジスタの出力信号が４■になるように調整され、ＣＰ
ＵのＡ／Ｄコンバータを介してｃｐｕに取り込まれる。

この感光体ドラム上の非画像部の光反射率である濃度（
Ｖｏ）は、感光体ドラムの表面状態と関係しており、使
用の初期においては、使用により発生する傷や細い線が
なく、４Ｖであるが、いわゆる暴走モードと呼ばれる、
トナー濃度に無関係にトナー補給が連続して行われる状
態において、トナー飛散等により、この値は４■から３
．５■と低下する傾向を示す。

同様に、基準濃度パターンによるトナー像も、反射型フ
ォトセンサ９の動作により、フォトトランジスタの出力
信号として、ＣＰＵのＡ／Ｄコンバータを介してＣＰＵ
に取り込まれる。この基準濃度パターンによるトナー像
の光反射率である濃度をＶｌで表す。

感光体ドラム上のトナーの付着していない部分による光
反射率である濃度（Ｖｏ）と、感光体ドラム上の基準濃
度パターン部分によるトナー濃度による光反射率である
濃度（Ｖ、）とを比較することにより、トナー補給を制
御している。

すなわち、■。≦Ｖ、ｘ８　　（Ｖ０＝４ｙの時、■、
≦０．５Ｖ）の時、トナー補給用ソレノイドを所定時間
付勢して、第３図に示す、現像ユニット６において、ト
ナーホッパ部１６内のトナーが現像カートリッジケース
部１５内に補給される。

Ｖｏ＞Ｖ、ｘ３の時、トナー補給用ソレノイドは付勢さ
れることなく、トナーの補給動作は行われない。

このように従来のトナー濃度制御手段としては、感光体
ドラム表面の光反射率と感光体ドラム上の形成される基
準濃度パターンのトナー像の光反射率とを、２値的に判
別して、トナーの補給をオン・オフ制御している。

また、感光体ドラム上のトナーの付着していない部分の
センサ出力は、実際に４■になるように設定されていて
も、トナー補給時、未帯電トナーが現像ローラに回り込
んだ場合には、２．５〜３．５Ｖ位に落ち込み、このた
め、トナーを補給してもトナー濃度が上がることなく、
トナー補給モードがオフとならず、暴走状態になること
がある。

このような感光体ドラム表面の光反射率と感光体ドラム
上の形成される基準濃度パターンのトナー像の光反射率
を判別した後、感光体ドラム上の基準濃度パターンのト
ナー像は、クリーニングユニット８のブレードにより掻
き落とされ、その電荷は除電ランプ１３により除電され
、感光体ドラム４は次の複写プロセスのために帯電され
る。

このトナー濃度制御動作は、１回１５コピーの間隔で行
われ、トナー補給クラッチのオンモードはコピー毎に所
定時間オンしている。

本発明に用いられる交換可能な小型の現像ユニット６に
ついて第３図により説明する。

現像ユニット６は、現像カートリッジケース部１５とト
ナーホッパ部１６とを一体化した構成からなっており、
トナーエンド時には、現像ユニット毎に交換する形式の
ものである。

現像カートリッジケース部１５内には、感光体ドラム上
の潜像を顕像化する固定碓石群を内蔵した現像ローラ１
７、該ケース部１５内の現像剤を撹拌する現像剤撹拌用
のパドル１８、現像ローラ１７の表面に汲み上げられる
現像剤の量を規制するドクター１９、ドクター１９によ
り規制された現像剤をパドル側に戻すためのセパレータ
２０とを備えている。現像剤は、現像カートリッジケー
ス部１５内に２００ｇ充填されている。

トナーホ・７パ一部１６は、該トナーホッパ一部内のト
ナーを撹拌し、現像カートリッジケース部１５にトナー
を補給するアジテータ２１と、現像カートリッジケース
部へのトナー補給量を規制する小孔付マイラー２２とを
備え、トナーはトナーホッパ一部内に３００ｇ充填され
ている。

アジテータ２１の駆動は、トナー補給クラッチのオン・
オフ制御により作動される。

次いで、トナーホッパ一部１６内のトナー残量とトナー
補給量との関係については、第４図に示されているよう
に、トナーホッパ一部内のトナーか満杯（３００ｇ）に
近いときは、トナー補給量は、約２０　ｇ　／ｍｉｎと
多（、その後、トナーエンドに近くなるまで、１２〜１
４ｇ／ｍｉｎと安定している。

又、現像ユニットは交換自在であり、交換した直後では
、帯電量を立ち上げる必要から、現像カートリ、ジケー
ス部１５内の現像剤を所定時間撹拌することを要する。

このため、現像ユニットの使用状態、すなわち未使用の
現像ユニットであるか否かを知ることができる検知部材
が、現像ユニットに設けられている。

第５図は、その検知部材の構成を示すものである。すな
わち、現像カートリッジケース部１５内の現像剤を撹拌
するパドル１８の軸に、ギヤ２３ａ、２３ｂで連動する
軸部２４にネジ部２４ａを形成し、このネジ部２４ａに
螺合する保合部２５ａを有する遮光部材２５が取付けら
れている。遮光部材２５の先端２５部すは、第５図（ａ
ｌに示すように、現像ユニットの使用前、現像カートリ
ッジケース部に支持された初期ユニットセンサ２６を遮
光する位置に配置されている。

したがって、現像ユニットの初期状態においては、遮光
部材２３の先端２３ｂは初期ユニットセンサ２４を遮光
し、該センサ出力は“Ｈ”の信号となる。そして、現像
ユニットの使用に伴い、現像カートリッジケース部内の
現像剤は撹拌されることにより、遮光部材２３は、第５
図（ｂｌに示されるように、軸部２２上を右側に移動し
、遮光部材２３の先端２３ｂは初期ユニットセンサ２４
位置から離れ、センサ出力は“Ｌ”となる。

この遮光部材２３と初期ユニットセンサ２４とによる初
期現像検知信号によって、現像ユニットの使用開始時に
おけるトナー濃度制御に関する本発明のフローチャート
が、第６図に示されている。

未使用の現像ユニットを複写機本体にセットした後、電
源をオン状態にする。

電源がオンすると、読み書きメモリＲＡＭのクリア、各
種モード設定の初期化、５ｍｓ内部割込千ドのセ・ノド
等の予め決められた処理を実行した後、現像ユニットか
らの初期現像検知の出方をチエツクする。

この出力信号が“Ｈ”であると、未使用の現像ユニット
（初期現像ユニット）が挿入されたとして、第２図に示
される不揮発ＲＡＭに格納される現像トナー補給タイマ
ーをクリアし、装置がコピー可の状態（ウオームアツプ
）になると、メインモータをオンし、現像ユニットのパ
ドルは１分間のアイドリングを行い、現像剤の電荷の立
ち上げを行う。

基準濃度パターンを用いたトナー濃度制御の検知動作は
、この実施例の場合も、５コピーに一回の間隔で行われ
る。

コピー可の状態で、スタートキーが押圧されると、メイ
ンモータが駆動され、トナーセンサ検知カウンタを作動
し、５回のコピープロセスに１回の割合で、反射型フォ
トセンサの発光ダイオード（トナーセンサＬＥＤ）をオ
ンにする。

前記反射型フォトセンサの出力が２．５Ｖ（％光体表面
の光反射率と基準濃度パターンのトナー像の光反射率と
の中間的なレベル値）以下である場合、そのセンサの出
力を５ｍｓおきに、１６回読み込み、後半の８回を平均
した値を、感光体ドラム上の基準濃度パターンのトナー
像の光反射率に対応する平均値ＤＢＶ、、としてレジス
タに格納する。

次に、トナーセンサの出力が２．５Ｖ以上になると、前
記の検知の場合と同様に、５ｍｓおきに、１６回読み込
み、後半の８回を平均した値を、感光体表面の光反射率
に対応する平均値ＤＢＶＳＧとしてレジスタに格納する
。

そして、Ｖ、（ＤＢＶＳＰ）Ｘ８＞Ｖｏ　（ＤＢＶＳＧ
）である場合、トナー補給要求フラグＦを“１”にセッ
トする。

トナー補給タイミングにおいて、トナー補給クラッチを
所定時間オンにし、アジテータの作動により、トナーを
現像カートリッジケース部に所定量供給するが、本発明
において、現像ユニ・ノドが初めて使用開始されるもの
であって、トナー量・ツバ内に１００％のトナーが収容
されているため、トナー補給タイマーの値をチエツクし
、現像ユニ・ットの使用開始からトナーの供給量が安定
する迄の一定時間の間、トナーの供給量を調整する。

この実施例においては、トナー補給タイマーが１２０ｓ
ｅｃ以下のとき、トナー補給クラッチの接続時間となる
トナー補給時間を１　ｓｅｃとし、１２０〜２４０ｓｅ
ｃのとき、トナー補給時間を１．５　ｓｅｃ、２４０ｓ
ｅｃ以上のとき、通常のトナー補給時間である２　ｓｅ
ｃとしている。

既に、使用開始から２４０ｓｅｃ以上経過した現像ユニ
ットが、コピー動作を開始し、トナー補給要求フラグＦ
を“１”にセントした場合、トナー補給時間は通常の２
　ｓｅｃオン状態となる。

したがって、現像ユニットが新たに複写機に装着された
場合において、現像剤は予め撹拌されて充分な電荷を与
え、使用開始からトナー供給が安定する暫くの間、トナ
ーホッパ部内からのトナーの供給量は、定常のトナー補
給時間よりも短くして、徐々に増加させて調整している
。

よって、現像ユニットの交換に伴う、使用開始時のトナ
ー補給量の変動に起因して発生するトナーの飛散、感光
体ドラムの地汚れ等を防止することができる。

また、Ｖｌ　　（ＤＢＶＳＰ）Ｘ８≦Ｖｏ　　（ＤＢＶ
ｓｃ）のときには、トナー補給要求フラグＦを“０”に
リセットし、次のトナー検知タイミングまで、トナー補
給クラッチはオフ状態を維持し、トナーの補給は行われ
ない。

〔効果〕

本発明の構成により、トナーエンド時に交換される現像
ユニットのトナー濃度制御方法として、その現像ユニッ
トの使用開始におけるトナーの供給過多による未帯電ト
ナーの発生や、この発生に起因する感光体ドラム表面の
地汚れを防止し、交換できる小型の現像ユニットのトナ
ー濃度制御として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用することができる複写機の一例
を示す断面図、 第２図は、トナー濃度制御に係わる回路を示すブロック
図、 第３図は、本発明に使用される現像ユニットの概略断面
図、 第４図は、小型の現像ユニットにおけるホンパ内のトナ
ー量とトナー補給量との関係を示すグラフ、 第５図（ａ）、（ｂ）は、現像ユニットの使用・未使用
の状態を検知する検知手段の一実施例を示す概略断面図
、 第６図は、本発明のトナー濃度制御方法を示すフローチ
ャートである。 ■・・・コンタクトガラス、２・・・走査光学系、３・
・・トナー濃度制御用パターン、４・・・感光体ドラム
、５・・・帯電用チャージャ、６・・・現像ユニット、
７・・・転写・分離チャージャ、８・・・クリーニング
ユニット、９・・・反射型フォトセンサ、１０・・・給
紙部、１１・・・定着装置、１２・・・排紙部、１３・
・・除電ランプ、１４・・・メインモータ、１５・・・
現像カートリッジケース部、１６・・・トナーホッパ部
、１７・・・現像ローラ、１８・・・パドル、１９・・
・ドクター　２０・・・セパレータ、２１・・・アジテ
ータ、２２・・・小孔付マイラ２３ａ、２３ｂ・・・ギ
ヤ、２４・・・遮光部材案内軸部、２４ａ・・・ネジ部
、２５・・・遮光部材、２５ａ・・・係合部、２５ｂ・
・・遮光部材先端部、２６・・・初期ユニットセンサ。 （Ｇ） 第 第 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体に原稿像を露光して潜像を形成し、該潜像
   を現像装置において現像し、トナー像を転写紙に転写し
   てなる記録装置における、前記現像装置としてトナーエ
   ンド時に交換される現像ユニットを使用する形式のトナ
   ー濃度制御方法において、現像ユニットには未使用状態
   を検出しうる検知部材を備え、現像ユニットの使用開始
   と共に動作するトナー補給を時間として累積カウントす
   る制御手段を設け、未使用状態から使用開始の一定時間
   の間、累積カウントされた時間に応じて、トナー補給時
   間を変更することを特徴とするトナー濃度制御方法。
2. （２）前記トナー補給時間の変更は、使用開始の一定時
   間後に所定のトナー補給時間になるように、使用開始か
   ら一定時間後の間で徐々に増加することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のトナー濃度制御方法。