JPH0812498B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子複写機等の、画像形成装置に関し、更
に詳しくは、着脱可能な現像装置を有する場合におい
て、現像剤のトナー濃度を正確に制御することのできる
画像形成装置に関する。

（発明の背景） 電子複写機は、帯電された感光体（以下感光ドラムを
例にとり説明する）に原稿情報に応じた露光を行って静
電潜像を形成させ、これをトナーにより可視像化し、こ
のトナー可視像を転写紙に転写させ定着させる装置であ
る。近年、この種の電子複写機は、産業界のあらゆる分
野で用いられている。

第５図は、この種の電子複写機の構成の一例を示す構
成図である。操作者がコピーボタン（図示せず）を押す
と、図に示す装置はコピーブロセスを開始する。即ち矢
印方向に回転している感光ドラム１は、クリーニング部
２でドラム上の残余トナーがブレードによって削除され
た後、帯電極３により電荷がその表面に帯電させられ
る。

次に、帯電消去部４によって感光ドラム１上の不要部
分の電荷が消去される。そして、感光ドラム１の帯電領
域は原稿６での反射光により露光され、ドラム表面には
静電潜像が形成される。即ち、図に示す矢印方向に移動
可能な露光部５から原稿６に光が照射され、原稿情報を
含んだ反射光がミラーM1〜M3及びレンズ係L1を介して、
感光ドムム１に到達して、ドラム表面を露光してドラム
表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像部７
で、トナーの吸着が行われて可視像に変換される。その
後、ドラム表面のトナー可視像は転写部８で転写紙（コ
ピー用紙）に転写される。転写後の転写紙は感光ドラム
１から分離され、搬送機構９によって定着ローラ10に送
られる。そしてこの定着ローラ10で転写紙は加熱され、
トナーが転写紙に融着し、コピープロセスが終了する。

前記露光部５及びミラーM1,M2,M3とで構成される部分
（破線で囲まれた部分）が光学ユニット20を成してお
り、移動機構（図示せず）により図の矢印方向に移動で
きるようになっている。ここで、第１のミラーM1と露光
部５は、光路長を常に一定に保つため、第２、第３のミ
ラーM2、M3の２倍の速度で移動するようになっている。
ここで、露光装置５内の光源21は例えば紙面と垂直な棒
状の螢光灯若しくはハロゲンランプで構成されているの
で、光学ユニット20は、原稿６の全面を走査することが
できる。

ところで、この種の電子複写機に用いられている現像
装置には、トナーとキャリアから成る２成分現像剤が用
いられている。この２成分現像剤の耐久性はトナー濃度
が一定値以下になると急激に劣化する。例えば、トナー
濃度を５％に保った場合と２％に保った場合では、耐久
性が後者は前者の半分になることもある。この為、トナ
ー濃度が一定値以下にならないようにトナーの補給を制
御する必要が生じる。又、画像品質を安定に保つ上で
も、トナー濃度を略所定値に保つ必要がある。

２成分現像剤を用いた現像装置内のトナー濃度を検出
するものとして、インダクタンスを用いたトナー量検知
方式がある。これは、現像剤に含まれるキャリアが磁性
体であることを利用し、現像剤中にコイルを有するイン
ダクタンスセンサを配置してトナー濃度を検出するもの
で、具体的には、トナー濃度が変動するとトナーとキャ
リアの混合比が変わり透磁率が変動することに着目し、
現像剤の透磁率を測定してトナー濃度を求めるものであ
る。

そして、このインダクタンスセンサの出力電圧と基準
電圧とが比較され、インダクタンスセンサの出力電圧が
基準電圧と等しくなるようにトナー補給を行い、この結
果、トナー濃度が一定になるように制御される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記インダクタンスセンサの出力電圧に
は、基準濃度のトナーを測定した場合でもばらつきがあ
り、上記トナー濃度制御方法でトナー濃度を一定に保つ
には、基準濃度のトナーを測定したときの各インダクタ
ンスセンサの出力電圧が一定値になるように、各インダ
クタンスセンサを調整する必要がある。

しかし、それぞれ異なる色のトナーの入った複数の現
像装置を交換して使用するような場合は、現像装置を交
換する毎に、上記インダクタンスセンサの調整を行わね
ばならず、この作業が煩雑であり現像装置の交換時の取
扱が非常に面倒になる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、異なる色のトナーをそれぞれ有する
複数の現像装置を交換して使用する場合において、所定
色の現像装置の使用時には、トナー濃度を正確に保つこ
とができ、所定色以外の現象装置の使用時には、現像装
置の交換時の取扱が簡単になる画像形成装置を実現する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決する本発明は、感光体上に静電潜像
を形成させる静電潜像形成手段と、トナーを有する現像
剤により静電潜像を可視像化する現像手段と、この現像
手段により可視像化された像を転写紙に転写する転写手
段と、転写された像を定着させる定着手段と、現像手段
内の現像剤のトナー濃度を検出するため現像手段に設け
られたトナー濃度センサと、不揮発性メモリと、基準と
なる現像剤のトナー濃度を示す信号を基準値として上記
不揮発性メモリに書込む書込手段と、画像形成時に上記
トナー濃度センサで検出される現像剤のトナー濃度が上
記基準値に等しくなるようにトナー補給を行わせて現像
剤のトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段とを備え
た画像形成装置であって、上記現像手段を成す現像装置
は、画像形成装置に着脱可能であり、所定色のトナーを
有する現像剤を用いる現像装置に設けられたトナー濃度
センサは、トナー濃度に応じたリニアな信号を出力し、
所定色以外のトナーを有する現像剤を用いる現像装置に
設けられたトナー濃度センサは、高濃度或いは低濃度を
示す２値信号を出力するよう構成すると共に、所定色の
トナーを有する現像剤の基準となるトナー濃度をトナー
濃度センサにより検出し、このトナー濃度を示す信号を
基準値として不揮発性メモリに書込み、所定色及び所定
色以外の何れのトナーを用いて画像を形成する場合で
も、画像形成装置に装着されている現像装置のトナー濃
度センサで検出されたトナー濃度を示す信号と不揮発性
メモリに記憶されている上記基準値とを比較し、両者の
差に応じてトナー補給を行い、現像剤のトナー濃度を制
御するようにしたことを特徴とするものである。

（作用） 初めに基準となる所定色の現像剤を有する現像装置の
トナー濃度を検出し不揮発性メモリに基準値として書込
む。所定色及び所定色以外の何れのトナーを用いて画像
を形成する場合でも、トナー濃度センサで検出されたト
ナー濃度を示す信号と不揮発性メモリに記憶されている
上記基準値とを比較し、両者の差に応じてトナー補給を
行う。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の１実施例の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

図において、30は画像形成装置の各部を制御するCP
U、31は操作者が各種指示を入力するための操作入力
部、32は上記入力を確認するため、及びCPU30からのメ
ッセージを表示するための表示部、33は現像装置７内に
設けられ、トナーの残量を検出するトナー残量センサ、
34は現像剤の透磁率を測定してトナー濃度に応じた電圧
を出力するインダクタンスセンサ、35は現像装置７内に
設けられ、トナーの補給を行うトナー補給手段、36はイ
ンダクタンスセンサ34で検出されたトナー濃度に応じた
電圧値をディジタル値に変換するA/D変換器、37は上記A
/D変換器36でディジタル値に変換されたトナー濃度がCP
U30の書き込み指示により書き込まれ、読み出し指示に
より読み出される不揮発性メモリ、38は不揮発性メモリ
37から読み出されたディジタル値のトナー濃度のデータ
をアナログ値に変換するD/A変換器、39は画像形成時に
インダクタンスセンサ34から与えられるトナー濃度に応
じた電圧値と、不揮発性メモリ37に記憶されている基準
トナー濃度に応じた電圧値とを比較し、これら２つの入
力の差に応じた電圧を出力する比較器、40は比較器39の
出力電圧に応じてトナー補給手段35にトナー補給の指示
を与えるトナー補給指示手段である。

第２図は現像装置７の構成を感光ドラム１と共に示す
断面図である。この図において、第１図と同じものにつ
いては同一番号を付し、詳しい説明は省略する。１は感
光ドラム、７は現像装置、33はトナー補給時の震動から
トナー残量を検出するトナー残量センサ、34は現像剤中
のトナー濃度を検出するインダクタンスセンサ、35はト
ナー補給手段、35a及び35bはトナー補給を行うときに駆
動されるローラ、35cはローラ35a、35bにより駆動され
るベルト、35dはベルト35cに取り付けられ、トナー補給
を行うキャリッジ、41はトナー補給口、42はトナー補給
手段のキャリッジ35dにより補給されたトナーを送り出
す補助ローラ、43はトナー及びキャリアから成る現像剤
を攪拌するための主攪拌部、44は同じく攪拌するための
副攪拌部、45は感光ドラム上の静電潜像にトナーを付着
させて現像を行うための現像スリーブ、46はスリーブ45
上の現像剤の穂の高さを規制する穂立ち規制板である。

先ず、現像装置７の動作について説明する。トナー補
給口から供給されたトナーは、トナー補給指示があると
きはトナー補給手段35のキャリッジ35dにより補助ロー
ラ42へ移される。このとき、キャリッジ35dがトナーを
運ぶときに発生する震動で、トナー残量センサ33はトナ
ーの残量を検知する。補助ローラ42の回転により、トナ
ーは下方へ落とされる。そして、既に現像装置内にある
現像剤（トナーとキャリア）と上記トナーとが主攪拌部
43と副攪拌部44とで攪拌される。ここでインダクタンス
センサ34は、この現像剤の透磁率を測定してトナー濃度
を検出している。現像スリーブ上には現像剤の穂が形成
されている。穂立ち規制板46により現像剤の穂の高さが
規制され、ここを通過した現像剤によって感光ドラム１
上の潜像が現像され、トナー像となる。

尚、この現像装置７は、複写機本体と容易に着脱可能
である。そして、現像装置を複写本体に装着したときに
結合状態になるコネクタを介して、各センサの検出出力
はCUP30に供給される。この為、異なる色のトナーの入
った現像装置に交換することで、簡単にカラーコピーに
対応することができる。また、現像装置側のコネクタの
任意の２つの端子間を、トナーの色に応じて接続若しく
は開放することで、複写機本体側から何色の現像装置が
装着されているかを区別することができる。

以下、第１図及び第２図を用いて本実施例の動作を説
明する。

先ず、初期時、若しくは交換可能な現像装置を交換した
後に、以下の初期設定動作を行うようにする。

操作入力部31から初期設定の指示があると、CPU30は
現像装置７の主攪拌部43及び副攪拌部44に、一定時間
（現像剤のトナー及びキャリアがよく混じり合うまで、
例えば90秒間）現像剤の攪拌を指示する。初期時には、
基準濃度の現像剤（例えばトナー濃度４％）が現像装置
内に注入されている。攪拌終了後、インダクタンスセン
サ34で測定された基準濃度の現像剤のトナー濃度に応じ
た電圧は、A/D変換機36でディジタル値に変換されて、C
OU30の指示により不揮発性メモリ37に書き込まれる。不
揮発性メモリ37への書き込みが完了すると、初期設定動
作は終了する。

また、複数の交換可能な現像装置にそれぞれ異なる色
のトナーを入れておき、使用状況に応じて現像装置を使
い分ける場合がある。この様な場合であっても、最も頻
繁に使われるのは黒である。そして、黒トナー以外の場
合は、トナー濃度に対するラチチュードが広く、ある程
度のトナー濃度のずれは許容することができる。このた
め、不揮発性メモリ37には黒トナーの基準濃度のデータ
だけを書き込めば十分である。そこで、黒以外の現像装
置が装着された場合は、不揮発性メモリ37への書き込み
動作を行わないようにする。すなわち、CPU30は装着さ
れる現像装置の種類を監視しており、黒以外の現像装置
が装着されたときは、CPU30は不揮発性メモリ37に書き
込み制御信号を与えないようにする。

第３図は黒トナーが注入された現像装置のインダクタ
ンスセンサの特性図である。この図に示すように、同種
のセンサであっても、A,B,Cのように特性が異なってお
り、同一の濃度に対する出力電圧（V_AV_BV_C）は異なって
いる。この為、上記不揮発性メモリ37に書き込まれた値
は、使用されるセンサにより微妙に異なっている。

第４図は、着脱可能な現像装置の種類を判別するため
の構成の一例を示す構成図 である。現像装置７側には
コネクタ50が、複写機本体側にはコネクタ51がそれぞれ
設けられており、現像装置７を複写機本体に装着したと
きには、コネクタ50の端子50a,50b,50c,50dとコネクタ5
1の端子51a,51b,51c,51dとがそれぞれ接続されるように
構成されている。このようなコネクタにおいて、例え
ば、黒トナーの入った現像装置の場合は端子50c及び50d
を短絡しておき、黒以外のトナーの入った現像装置の場
合は端子50c及び50dを開放しておく。そして、端子51c,
51dをCPU30に接続し、両端子間を監視することにより黒
トナーの現像装置かそれ以外の現像装置かを判別するこ
とができる。この例では、CPU30から見て端子51c,51dが
導通状態にあるときのみ、不揮発性メモリへの書き込み
を行うようにする。

次に、画像形成（複写）時のトナー濃度制御動作につ
いて説明する。

操作入力部31に複写の指示が与えられると、CPU30は
各部に複写の指示を与える。これにより、感光ドラムの
帯電，露光による潜像形成，この潜像にトナーを吸着さ
せる現像，転写紙への転写，そして定着といった処理
（コピープロセス）が行われる。このとき、現像剤中の
トナーは消費されており、トナー濃度は徐々に低下して
いる。従って、現像剤中にトナーを補給する必要が生じ
る。

ここで、インダクタンスセンサ34の検出出力は比較器
39の一方の入力端子に印加されている。また、比較器39
の他方の入力端子には、不揮発性メモリ37に書き込まれ
た基準トナー濃度時のセンサの検出電圧が印加されてい
る。比較器39は両入力端子に印加された電圧を比較し、
両者の差に応じた電圧を出力している。この比較器39の
出力に基づき、トナー補給指示手段40は現像装置７内の
トナー補給手段35に、トナー補給を行うか否かの指示を
与える。トナー補給手段35は上記指示に基づき、現像剤
へのトナー補給を行っている。これにより、現像剤中の
トナー濃度は上昇し、トナー濃度が基準値と一致するま
でトナー補給が行われる。

尚、黒トナーの入った現像装置のインダクタンスセン
サの出力電圧は、第３図に示した通りであるが、カラー
トナーの入った現像装置のインダクタンスセンサの出力
特性は、第５図のようにカラートナーの基準トナー濃度
（例えば５％）を境にしてハイレベルとローレベルを出
力するようにしておく。ここでハイレベルは上述した初
期時に不揮発性メモリ37に書き込まれた値（基準値）よ
り大きく、ローレベルは上述の基準値より小さくなるよ
うに設定しておく。上記基準値は、第３図に示したよう
に、多少のばらつきがあるので、余裕をもってハイ／ロ
ーレベルを設定しておく必要がある。

第６図は、カラートナーが注入されている現像装置の
インダクタンスセンサ52の構成の一例を示すブロック図
である。インダクタンスセンサ52は、インダクタンスセ
ンサ７と同様に画像形成装置本体に着脱可能である。イ
ンダクタンス検出器52bはコイル52aのインダクタンス変
化によりトナー濃度に応じた電圧を出力する。このトナ
ー濃度に応じた電圧は、２値化回路52dにより上記した
ハイレベルとローレベルの電圧に変換される。出力レベ
ルがどのトナー濃度の時点で切り替わるかは、可変抵抗
器52cによって調整される。

カラートナーの現像装置の場合に上記特性のインダク
タンスセンサ52を用いているが、インダクタンスセンサ
52以外の構成は、現像剤を除き、黒トナーの場合と何等
変わりはない。カラートナーの現像装置の場合、各カラ
ートナーの基準濃度において各インダクタンスセンサ52
の出力電圧を黒トナーの場合の値に一致させる調整は行
わない。このため、カラートナーの現像装置への交換時
の作業が簡単であり取扱が容易になる。

カラートナーの現像装置の場合も、画像形成時には、
インダクタンスセンサ52の出力電圧と不揮発性メモリに
記憶された電圧値（基準値；黒トナーのもの）とを比較
することによってトナー補給を行うことになる。しか
し、インダクタンスセンサ52が高濃度或いは低濃度を示
す２値信号を出力するものであるため、カラートナーの
現像装置内のトナー濃度は、インダクタンスセンサ52の
出力レベルが高濃度と低濃度との間で切り替わる濃度
（境界濃度）と一致するように制御される。すなわち、
インダクタンスセンサ52が高濃度或いは低濃度を示す２
値信号を出力するので、比較器（39）の出力信号も２値
信号となり、トナー濃度はいわゆるオン／オフ制御さ
れ、上記境界濃度に落ち着くことになる。よって、カラ
ートナーの現像装置内のトナー濃度は、不揮発性メモリ
に記憶された電圧値（基準値）とは無関係に定まる。上
記境界濃度は、現像装置の出荷時等に、現像剤の製造単
位毎に設定しておけばよい。

尚、上記実施例では初期設定時に、黒トナーの基準濃
度を不揮発性メモリに書込み、これに基づいて各色のト
ナー濃度を制御するものとして説明してきたが、これに
限定されるものではない。例えば、他の色のトナーの基
準濃度を不揮発性メモリに書込んでからトナー濃度の制
御を行っても良い。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、所定色
（例えば黒）のトナーを有する現像剤を用いる現像装置
に設けられたトナー濃度センサは、トナー濃度に応じた
リニアな信号を出力し、所定色以外のトナーを有する現
像剤を用いる現像装置に設けられたトナー濃度センサ
は、高濃度或いは低濃度を示す２値信号を出力するよう
構成すると共に、所定色のトナーを有する現像剤の基準
となるトナー濃度をトナー濃度センサにより検出し、こ
のトナー濃度を示す信号を基準値として不揮発性メモリ
に書込み、所定色及び所定色以外の何れのトナーを用い
て画像を形成する場合でも、画像形成装置に装着されて
いる現像装置のトナー濃度センサで検出されたトナー濃
度を示す信号と不揮発性メモリに記憶されている上記基
準値とを比較し、両者の差に応じてトナー補給を行い、
現像剤のトナー濃度を制御するようにしたので、異なる
色のトナーをそれぞれ有する複数の現像装置を交換して
使用する場合において、所定色の現像装置の使用時に
は、トナー濃度を正確に保ことができ、所定色以外の現
像装置の使用時には、現像装置の交換時の取扱が簡単に
なる画像形成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は現像装置の構成を示す断面図、第３図はインダク
タンスセンサの特性図、第４図はコネクタの構成図、第
５図はインダクタンスセンサの出力特性図、第６図はイ
ンダクタンスセンサの構成の一例を示すブロック図、第
７図は従来の電子複写機の構成図である。 １……感光ドラム ７……現像装置 30……CPU 31……操作入力部 32……表示部 33……トナー残量センサ 34……インダクタンスセンサ 35……トナー補給手段 36……A/D変換器 37……不揮発性メモリ 38……D/A変換器 39……比較器 40……トナー補給指示手段 41……トナー補給口 42……補助ローラ 43……主攪拌部 44……副攪拌部 45……現像スリーブ 46……穂立ち規制板 50……コネクタ 50a〜50d……端子 51……コネクタ 51a〜51d……端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−201277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−69666（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−22051（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体上に静電潜像を形成させる静電潜像
   形成手段と、トナーを有する現像剤により静電潜像を可
   視像化する現像手段と、この現像手段により可視像化さ
   れた像を転写紙に転写する転写手段と、転写された像を
   定着させる定着手段と、現像手段内の現像剤のトナー濃
   度を検出するため現像手段に設けられたトナー濃度セン
   サと、不揮発性メモリと、基準となる現像剤のトナー濃
   度を示す信号を基準値として上記不揮発性メモリに書込
   む書込手段と、画像形成時に上記トナー濃度センサで検
   出される現像剤のトナー濃度が上記基準値に等しくなる
   ようにトナー補給を行わせて現像剤のトナー濃度を制御
   するトナー濃度制御手段とを備えた画像形成装置であっ
   て、 上記現像手段を成す現像装置は、画像形成装置に着脱可
   能であり、所定色のトナーを有する現像剤を用いる現像
   装置に設けられたトナー濃度センサは、トナー濃度に応
   じたリニアな信号を出力し、所定色以外のトナーを有す
   る現像剤を用いる現像装置に設けられたトナー濃度セン
   サは、高濃度或いは低濃度を示す２値信号を出力するよ
   う構成すると共に、 所定色のトナーを有する現像剤の基準となるトナー濃度
   をトナー濃度センサにより検出し、このトナー濃度を示
   す信号を基準値として不揮発性メモリに書込み、所定色
   及び所定色以外の何れのトナーを用いて画像を形成する
   場合でも、画像形成装置に装着されている現像装置のト
   ナー濃度センサで検出されたトナー濃度を示す信号と不
   揮発性メモリに記憶されている上記基準値とを比較し、
   両者の差に応じてトナー補給を行い、現像剤のトナー濃
   度を制御するようにしたことを特徴とする画像形成装
   置。