JPH09160364A

JPH09160364A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09160364A
Application number: JP7322995A
Authority: JP
Inventors: Akio Kutsuwada; 昭夫轡田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-12-12
Filing date: 1995-12-12
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー濃度検知用のセンサを用いずにトナー消
費量を推定し、これに対応してトナー補給を行うことが
でき、部品点数の削減、低コスト化を図れる画像形成装
置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、現像スリーブ１
１及びこれに近接する第２撹拌部材４５の、書き込み光
学系による感光体７への書き込み幅Ｌに対応する幅を、
Ｎ個のブロックに分割し、このＬ／Ｎ幅毎の書き込み画
素数を、現像剤の現像スリーブ軸線方向の移動速度ｖ_z
と対応させつつ積算記憶する手段と、各ブロック毎に幅
Ｌ内で積算された画素数Ｐに、１画素当たりのトナー付
着量Ｄをかけ、各ブロック毎に消費されたトナー量を算
出する演算手段を制御部に有し、その算出結果から、ト
ナー消費量に対応したトナー量を前記Ｌ／Ｎ幅に補給す
る手段７５を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関
し、特に、像担持体に形成された静電潜像を、トナーと
キャリアからなる二成分系現像剤を用いた現像装置によ
りトナー像として可視像化する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体である感光体を帯電装置で一様
に帯電した後、感光体上に露光装置で原稿像を露光する
か、あるいはレーザ光を用いた書き込み光学系により画
像を書き込み、静電潜像を形成し、この静電潜像を現像
装置により現像してトナー像として可視像化し、該トナ
ー像を転写部で転写材に転写し、トナー像転写後の転写
材を定着装置に搬送して、定着装置でトナー像を転写材
に固着して記録画像を得る電子写真方式の画像形成装置
が知られており、複写機、プリンター、ファクシミリ等
に応用されている。

【０００３】このような画像形成装置において、現像剤
にトナーとキャリアからなる二成分系現像剤を用いる場
合には、画像形成によってトナーのみが消費されるた
め、現像装置内のトナー濃度を適正に保つ必要がある。
このため、二成分系現像剤を用いる画像形成装置には、
通常、現像剤のトナー濃度を検知するセンサやあるいは
感光体上に形成したトナー像の濃度を検知するセンサ等
と、該センサによってトナー濃度が基準値以下になった
ことが検知されると、その検知信号に基づいてトナー容
器から現像装置内にトナーを補給するトナー補給機構が
設けられている。一例としては、現像剤中のキャリア成
分を透磁率測定センサで検知し、現像剤中のキャリア成
分を一定にするようにトナー補給を制御し、これにより
トナー濃度をコントロールしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の二成分系現像剤
を用いる画像形成装置では、通常、現像剤中のトナー濃
度を直接あるいは間接的にセンサで検知し、トナー容器
から現像装置内へのトナー補給の制御を行っていたが、
トナー濃度検知用のセンサを用いることでコスト高であ
り、センサやその取付部材、配線、検知回路等、構成部
品数も増加している。

【０００５】そこで本発明では、トナー濃度センサ等の
検知センサを用いずに、デジタル機の機能を生かし、書
き込み画素数を検出してトナー消費量を推定し、これに
対応してトナー補給を行うことができる画像形成装置を
提供し、部品点数の削減、コストの低減を図ることを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、レー
ザ光により１ドットの点（画素）で前記像担持体上に静
電潜像を作る書き込み光学系と、現像スリーブに担持さ
れたトナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を用い
て前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として
可視像化する現像装置を具備し、該現像装置として、現
像スリーブ軸線と平行に第１，第２の撹拌部材が配さ
れ、現像剤は各撹拌部材によりループ状に循環し、現像
スリーブに近接する第２撹拌部材は速度ｖ_z で現像剤を
現像スリーブ軸線方向に搬送する構成の現像装置を備え
た画像形成装置において、前記現像スリーブ及びこれに
近接する第２撹拌部材の、前記書き込み光学系による書
き込み幅Ｌに対応する幅を、Ｎ個のブロックに分割し、
このＬ／Ｎ幅毎の書き込み画素数を、現像剤の移動速度
ｖ_z と対応させつつ積算記憶する手段と、各ブロック毎
に幅Ｌ内で積算された画素数Ｐに、１画素当たりのトナ
ー付着量Ｄをかけ、各ブロック毎に消費されたトナー量
を算出する演算手段を有し、その算出結果から、トナー
消費量に対応したトナー量を前記Ｌ／Ｎ幅に補給する手
段を設けた構成とした。これにより、従来のトナー濃度
検知用のセンサを廃止することができる。

【０００７】さらに、本発明では、像担持体に対するト
ナー付着量に関して、環境（湿度）により変動すること
に着目し、前記現像装置近傍に湿度センサを配置し、こ
の湿度センサで検知された湿度に対応したトナー付着量
Ｄが、先のトナー消費量を算出する演算手段へフィード
バックされる制御手段を備えた構成とした。これによ
り、環境毎に付着量を設定できるようになり、トナー消
費量の算出精度が高められる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。まず本発明が実施される画
像形成装置の作像系の構成及び動作の一例について述べ
る。図３は図示していない画像形成装置本体に装着され
た作像ユニットの垂直断面図、図４はその作像ユニット
の外観斜視図である。この作像ユニット１は、画像形成
装置本体に着脱可能に装着され、本例では作像ユニット
を図４に矢印Ａで示す方向に画像形成装置本体に押し込
むことによって、その作像ユニット１を図３に示した画
像形成装置本体内の所定の位置に装填セットし、矢印Ａ
と反対方向に作像ユニット１を引き出すことによって、
その作像ユニット１を画像形成装置本体から取り出すこ
とができる。画像形成装置は、例えば複写機、プリンタ
ー、ファクシミリまたはその複合機などとして構成され
る。

【０００９】図３及び図４に示すように、作像ユニット
１は、ユニットケース２と、これに組込まれた後述する
各種の作像要素を有し、図に一例として示したユニット
ケース２は、ケース本体と、その上部に取り付けられた
ケースカバー４と、後述する現像装置の上部を構成する
現像ケースカバー５と、同じく後述するトナーリサイク
ル装置のトナー搬送路の上壁及び現像装置の上壁の一部
を構成する上カバー６とを有していて、ケースカバー
４、現像ケースカバー５、及び上カバー６は、ケース本
体３に対してスナップフィット（所謂パッチン止め）に
よって着脱自在に係止されている。現像ケースカバー５
に形成された開口１０２（図４）は、図４には示してい
ない剤カートリッジ８１（図３）によって閉鎖されてい
る。

【００１０】図５は、図３及び図４に示したケースカバ
ー４、現像ケースカバー５、及び上カバー６をケース本
体３から外したときの様子を示す外観斜視図であり、図
６は図５と同じ状態での部分断面平面図である。ユニッ
トケース２には、その内部に、静電潜像の形成される像
担持体の一例であるドラム状の感光体７と、帯電装置の
一例である帯電ローラ８がそれぞれ回転自在に組付けら
れ、帯電ローラ８は感光体７に対して平行に延びてい
る。尚、図５においては、帯電ローラ８を感光体７から
離間した状態で示してある。

【００１１】画像形成動作時に、感光体７は図示してい
ない駆動装置によって図３における時計方向に回転駆動
され、このとき、画像形成装置本体に支持された図示し
ていない除電装置からの除電光Ｌ１が、ケースカバー４
に形成された開口３４を通してユニットケース２内に入
射し、感光体７の表面を照射する。これにより、感光体
７は、その表面電位が例えば０乃至−１５０Ｖの基準電
位に平均化される。一方、帯電ローラ８は、感光体７の
表面に圧接し、その感光体７の回転によって従動回転し
ながら、感光体７を、その表面電位が例えば−１１００
Ｖ前後となるように一様に帯電する。このとき、帯電ロ
ーラ８には、図示していない電源によって所定の電圧が
印加される。

【００１２】上述のように所定の極性に帯電された感光
体７の表面部分には、露光部９において、光変調された
レーザ光Ｌ２が照射される。このレーザ光Ｌ２は、画像
形成装置本体に支持された、図示していない書き込み光
学系から出射し、ケースカバー４に形成された開口３５
を通してユニットケース２に入射する。そしてレーザ光
により１ドットの点（画素）単位で感光体上に静電潜像
が作られ、画像が書き込まれる。例えば、レーザ光Ｌ２
の照射された感光体部分（画像部）は、その表面電位が
０乃至−２９０Ｖとなり、レーザ光Ｌ２の照射されない
感光体部分（地肌部）の表面電位は、前述の−１１００
Ｖ前後をほぼ維持する。

【００１３】一方、ユニットケース２には、図３及び図
６に示したように現像装置１０の現像スリーブ１１（図
５には示さず）が回転自在に支持され、この現像スリー
ブ１１は画像形成動作時に図３における反時計方向に回
転駆動される。また、ユニットケース２におけるケース
本体３の一部と、その上部を覆う前述の現像ケースカバ
ー５とによって現像装置１０の現像ケース１２が構成さ
れ、その内部に現像剤室９０が区画されている。かかる
現像ケース１２の現像剤室９０には、トナーとキャリア
を有する粉体状の二成分系現像剤１０１（図３）が収容
され、現像スリーブ１１の内部には、全体を符号１３で
示した複数の磁石が不動に配置されている。

【００１４】現像スリーブ１１が前述のように回転する
ことによって、現像ケース１２内の現像剤１０１は、磁
石１３の磁力で現像スリーブ１１上に担持されつつ搬送
され、ドクタブレード１４より成る剤規制部材によっ
て、搬送される現像剤の量が規制される。規制後の現像
剤は、現像スリーブ１１と感光体７との間の現像領域へ
運ばれ、このとき、現像スリーブ１１には例えば−８０
０Ｖ前後の現像バイアス電圧が印加されているため、現
像領域に搬送された現像剤中のトナーが、感光体７上の
画像部に静電的に移行して付着し、感光体７上に所定の
トナー像が形成される。すなわち感光体７に形成された
静電潜像がトナー像として可視像化されるのである。

【００１５】このように、現像装置１０は、感光体７よ
り成る像担持体に形成された静電潜像を、トナーとキャ
リアを有する二成分系現像剤１０１を用いてトナー像と
して可視像化する用をなし、現像スリーブ１１は、現像
に供される二成分系現像剤１０１を担持して搬送する現
像剤担持搬送部材の一例を構成する。

【００１６】一方、画像形成装置本体には、図３に示す
ように、転写装置の一例である転写ローラ１５が感光体
７に対向して回転自在に支持されている。また画像形成
装置本体側には図示していない給紙装置が設けられ、こ
の給紙装置から、転写材の一例である転写紙１００が図
３に矢印Ｂで示すように、上下のガイド部２３，２４及
び最大用紙巾の位置に設けられた左右のガイド２７に案
内されて、感光体７と転写ローラ１５との間の転写部２
２へ向けて搬送される。かかる転写紙１００は、その先
端と感光体７上に形成されたトナー像の先端とが合致し
た状態で、感光体７と転写ローラ１５との間の転写部２
２を通過する。このとき、転写ローラ１５は、転写紙１
００を介して感光体７に当接しながら図３における反時
計方向に回転し、しかもこの転写ローラ１５には転写バ
イアス電圧が印加されているので、感光体７上のトナー
像が転写紙１００に転写される。

【００１７】感光体７を離れた転写紙１００は、図３に
矢印Ｂ１で示したように、図示していない定着装置へと
搬送され、ここで熱と圧力の作用により、トナー像が転
写紙１００上に融着されて定着される。転写紙１００の
搬送方向における転写部２２の下流側には、画像形成装
置本体に支持された除電針１６が配置されている。この
除電針１６は、感光体７と平行に延びる薄い金属板より
成り、感光体７を向いた側の除電針１６の部分は鋸歯状
に形成され、その各歯の先端は鋭角にとがっている。か
かる除電針１６には、図示していない電源により電圧が
印加され、これによって転写紙１００を除電し、転写紙
１００を感光体７から分離しやすくしている。

【００１８】尚、転写材として中間転写部材を用い、感
光体上のトナー像をその中間転写部材に一次転写し、し
かる後、そのトナー像を最終転写材である転写紙に二次
転写するように構成することもできる。

【００１９】トナー像転写後に感光体７上に付着してい
る残留トナーは、図３に示したクリーニング装置１７の
クリーニングブレード１８によって感光体７の表面から
掻き落される。このようにして感光体７の表面が清掃さ
れ、再び次の画像形成動作に移る。クリーニング装置１
７は、ユニットケース２におけるケース本体３の一部に
よって構成されたクリーニングケース１９を有し、クリ
ーニングブレード１８によって掻き取られたトナーは、
クリーニングケース１９内に配置されたトナー搬送部材
２０の回転によってクリーニング装置１７外に排出さ
れ、後述するように現像装置１０において再使用され
る。トナー搬送部材２０は、例えばトナー搬送スクリュ
ーまたはトナー搬送コイルなどの適宜な形態で構成され
る。クリーニングブレード１８は、感光体７の表面に残
留するトナーを当該表面から除去してその表面を清掃す
るクリーニング部材の一例をなすものであって、ケース
本体３に固定保持されている。

【００２０】以上のように、図示した画像形成装置は、
感光体７より成る像担持体に形成されたトナー像を、そ
の像担持体に向けて搬送された転写紙１００に転写して
記録画像を得るように構成されており、また画像形成装
置本体に着脱可能に装着された作像ユニット１は、上述
の像担持体を含む作像要素の少なくとも１つをユニット
ケースに組付けたものであって、図示した例では感光体
７、帯電ローラ８、現像装置１０及びクリーニング装置
１７の各構成要素がユニットケース２に組付けられて作
像ユニット１が構成されている。

【００２１】次に、作像ユニットの各構成要素について
説明する。像担持体である感光体７としては、例えばＳ
ｅ等の無機光導電体、あるいは有機物を用いた有機光導
電体（ＯＰＣ）をドラム状の導電性基板上に形成したも
のが用いられる。ここでは一例として、感光体７は積層
型のＯＰＣ感光体よりなり、積層型ＯＰＣ感光体は、そ
の導電性基板上に０．１乃至１μｍの厚みを有する電荷
発生層（ＣＧＬ）と、１０乃至３０μｍの厚みを有する
電荷移動層（ＣＴＬ）が順次積層されたものであり、か
かる電荷発生層と電荷移動層とが感光層を構成してい
る。

【００２２】次に、図３及び図５に示した帯電ローラ８
は、像担持体たる感光体７に静電潜像を形成すべく、そ
の感光体７を帯電する帯電装置の一例を構成するもので
あり、かかる帯電ローラ８は、金属性の芯金の外周面に
導電性ゴムを巻き付けた構成となっていて、感光体７を
帯電するときのみ感光体７の表面に接触する。かかる帯
電ローラ８は、その長手方向各端部が、一方だけを図５
に示した軸受３３ａにそれぞれ回転自在に支持され、そ
の各軸受３３ａは、帯電ローラ８に対して平行に延びる
帯電ローラケース３３の長手方向各端部に、帯電ローラ
８と共に、感光体７に対して接近又は離隔する方向に所
定の範囲を移動可能に支持されている。また帯電ローラ
ケース３３の帯電ローラ８に対向した面には、その帯電
ローラ８に沿って長く延びた帯電ローラ清掃部材の一例
であるクリーニングパッド３２が貼着されている。

【００２３】上述した各軸受３３ａと、帯電ローラケー
ス３３の長手方向各端部との間には、図示していない第
１の圧縮スプリングが圧接され、これによって各軸受３
３ａが感光体７に対して接近する向きに加圧され、帯電
ローラ８が感光体７の表面に圧接することができる。ま
た、帯電ローラケース３３も、感光体７の表面に対して
所定の範囲を接近又は離間する方向に移動可能に、該ケ
ース３３の長手方向各端部がユニットケース２のケース
本体３に形成された各切欠３６（図５に一方だけを示
す）に組付けられている。かかる帯電ローラケース３３
は、ケースカバー４（図３，図４）によってケース本体
３からの抜け出しが阻止されている。さらに、ケース本
体３と、帯電ローラケース３３の長手方向各端部との間
にも、上述した第１の圧縮スプリングとは別の第２の圧
縮スプリング３７（図５に一方だけを示す）が圧装さ
れ、これによって帯電ローラケース３３が感光体７の表
面から離間する方向に付勢されている。

【００２４】ケースカバー４は、感光体７及び帯電ロー
ラ８などに人の手が触れないようにする保護カバーの働
きをなすものであるが、その他、上述のように、第２の
圧縮スプリング３７によって付勢された帯電ローラケー
ス３３が、ケース本体３から外れないようにするストッ
パとしての働きもなしている。これにより、帯電ローラ
ケース３３用の独立したストッパ部材を設ける必要がな
く、構成の簡素化を達成できる。

【００２５】一方、図３に示すように、画像形成装置本
体には、カム３８を回転制御する電磁クラッチ３９が設
けられ、カム３８は電磁クラッチ３９の回転軸に固定さ
れていて、電磁クラッチ３９は１回の動作で１２０°回
転するように構成されている。またこのカム３８には、
枢ピン４０を介して画像形成装置本体に揺動可能に支持
された揺動アーム４１の一端４１ａが図示していないば
ねの作用で圧接し、このアーム４１の他端４１ｂは、ケ
ースカバー４の開口３４を通して帯電ローラケース３３
の上面に当接している。帯電ローラケース３３の上面
は、前述の第２の圧縮スプリング３７の加圧作用によっ
て、揺動アーム４１の他端４１ｂに圧接する。

【００２６】カム３８が図３に示した回転位置を占めて
いて、符号ａ₁ で示したカム面部分が揺動アーム４１の
一端４１ａに当っているとき、帯電ローラケース３３も
図３に示した位置を占めているが、このとき帯電ローラ
８は、前述の第１の圧縮スプリングの押圧作用によって
感光体７の表面に圧接し、その帯電ローラ８の芯金に印
加された電圧により、前述の如く感光体７を所定の極性
に帯電する。

【００２７】上述のように帯電ローラ８は、感光体７を
帯電する帯電動作時に、感光体７の表面に接触し続けて
いるので、感光体７に付着した微小トナーによって帯電
ローラ８が汚されてしまい、感光体７に帯電むらが発生
するおそれがある。このため、本例の画像形成装置で
は、帯電ローラ８による帯電動作時以外の適時に、電磁
クラッチ３９が作動してカム３８が１２０°回転し、図
３に符号ａ₂ で示したカム面部分が揺動アーム４１の一
端４１ａに圧接する。これにより、揺動アーム４１の他
端４１ｂは、帯電ローラケース３３を感光体７の表面に
接近する向きに加圧して移動させる。このとき帯電ロー
ラ８は感光体７の表面に圧接したままであり、従ってク
リーニングパッド３２が帯電ローラ８の周面に圧接す
る。その際、帯電ローラ８は感光体７の回転に従動して
回転し、クリーニングパッド３２が帯電ローラ８の周面
を清掃する。このようにして、帯電ローラ８がトナーに
よって汚されたまま、感光体７への帯電動作を行うこと
が阻止され、感光体７の帯電ムラ発生を防止することが
できるのである。

【００２８】また画像形成装置の作動を停止するとき、
電磁クラッチ３９の作動により、カム３８は図３に符号
ａ₃ で示した面が揺動アーム４１の一端４１ａに圧接す
る。これにより揺動アーム４１の他端４１ｂは図３に示
した状態よりも上方に持ち上がり、帯電ローラケース３
３は、前述の第２の圧縮スプリング３７の作用で感光体
７から離間する方向に移動する。これによって帯電ロー
ラ８も感光体７の表面から離れる。画像形成装置の作動
停止状態で、長時間、帯電ローラ８が感光体７に当接し
たままであると、感光体７が汚染され、異常画像が発生
するおそれがあるが、本例の画像形成装置においては、
上述のように、その作動停止時に、帯電ローラ８を感光
体７から離間させ、画像形成動作時に異常画像が発生す
ることを阻止しているのである。

【００２９】尚、帯電ローラ８に代え、コロナ放電器よ
り成る帯電装置を用いることもでき、この場合には、コ
ロナ放電器は感光体と非接触に設置されるから、前述の
帯電ローラの接離機構は不要となり部品点数の削減を図
れる。しかし、コロナ放電器の場合、オゾン発生の問題
があり、本例のように帯電ローラ８を採用すると、コロ
ナ放電器を用いた場合のオゾン発生量を１／１００乃至
１／１０００に抑えることが可能となり、これによって
画像形成装置本体にオゾン処理部材を付設する必要がな
くなる。

【００３０】帯電ローラ８による帯電の制御方式として
は、定電圧制御方式と定電流制御方式のいずれかの方式
を採用することができる。本例では、帯電ローラ８の抵
抗変動に対する印加電圧補正を必要とするが、定電圧制
御方式を採用している。そして、帯電ローラ８の温度検
出手段として、図３に示すように、ケースカバー４に装
着されたサーミスタ４３が使用されている。このサーミ
スタ４３は、帯電ローラ８の表面温度を検知し、その帯
電ローラ８が温度変化してその電気抵抗が変化した分の
印加電圧補正を行うための回路へ信号を送っている。か
かるサーミスタ４３は、帯電ローラ８が感光体７の表面
から離間したとき、その帯電ローラ８に接触する位置に
設けられている。

【００３１】次に、現像装置１０について説明する。図
３、図５及び図６を参照して先に説明したように、現像
ケース１２には、例えば小さな鉄球より成るキャリアと
トナーとを有する二成分系現像剤１０１が収容され、こ
の現像剤１０１は、後に詳しく説明する第１及び第２の
撹拌部材４４，４５によって現像ケース１２の現像室９
０内をループ状に循環搬送されつつ撹拌され、現像スリ
ーブ１１に供給される。現像スリーブ１１に供給された
現像剤は、前述のように、その現像スリーブ１１の周辺
に設けられたドクタブレード１４によって層厚を規制さ
れる。現像スリーブ１１の周面のうち、感光体７に対向
する部分は、現像ケース１２から外部に露呈している。

【００３２】ここで、現像スリーブ１１は、その外径が
例えば１６乃至２０mmのアルミニウムより成る非磁性円
筒体より成り、その周面は円滑に形成されるか、または
現像剤の搬送性を高めるため、現像スリーブ１１の外周
面に例えばＶ溝などの凹凸が形成されている。

【００３３】図６に示すように、現像スリーブ１１の内
部には軸４６が貫通し、この軸４６に前述の磁石１３が
固定されている。軸４６の手前側の端部４６ａは、ユニ
ットケース２のケース本体３に対して後述するように固
定支持され、奥側の端部４６ｂは、現像スリーブ１１の
奥側端に嵌着固定されたスリーブ端部材４７に軸受を介
して相対回転可能に嵌合している。またこのスリーブ端
部材４７の軸部４７ａは、ユニットケースのケース本体
３に後述するように回転自在に支持されている。現像ス
リーブ１１の手前側の端部は、軸受を介して軸４６に回
転自在に支持されている。尚、ここで言う「奥側」と
「手前側」は、画像形成装置本体に対する作像ユニット
１の着脱方向を基準としたものである。

【００３４】上述のように、軸４６は、磁石１３と共に
ユニットケース２に対して不動に支持され、かかる軸４
６に現像スリーブ１１が回転自在に支持されている。そ
してスリーブ端部材４７が、これに付設されたカップリ
ング４８とこれに係合する画像形成装置本体側のカップ
リング４９（図４）とを介して回転駆動されることによ
り、現像スリーブ１１が図３における反時計方向に回転
駆動される。現像スリーブ１１へのバイアス電圧は、上
述したカップリング４８，４９を介して、画像形成装置
本体側から印加される。

【００３５】図７は、現像スリーブ１１と、その内部に
回転不能に配置された磁石１３と、感光体７との関係を
示す説明図である。ここに示したように、磁石１３の個
々の磁石、すなわち第１乃至第５の磁石１３ａ乃至１３
ｅは、現像スリーブ１１の周方向に配列されてそれぞれ
軸４６に不動に固定され、そのスリーブ１１の長手方向
に延びている。そして、これらの磁石１３ａ乃至１３ｅ
によって現像スリーブ１１の周方向に、その法線方向の
磁力分布Ｐ₁乃至Ｐ₆が形成される。

【００３６】第１の磁石１３ａは感光体７にほぼ対向
し、その磁力分布は、感光体７と現像スリーブ１１の中
心間を結ぶ線よりもθ＝３°乃至１０°だけ上側にピー
クを有している。そのピーク磁束密度は、８０〜１００
（ｍＴ(ミリテスラ)）である。ピーク磁束密度が小さす
ぎると、現像剤のキャリアを現像スリーブ１１に保持で
きず現像剤が飛散する。逆に大きすぎると、感光体７上
に現像されたトナーの周方向への穂跡が発生しやすくな
り、しかも感光体７の低電位部に付着したトナーが、再
度現像スリーブ１１に回収されることがある。また、角
度θを大きくしすぎると、現像能力が低下する。

【００３７】第２の磁石１３ｂによる磁力分布Ｐ₂ は、
現像ケース１２の開口部近傍に５０〜８０（ｍＴ）のピ
ーク磁束密度をもつ。この磁力は、現像ケース１２内に
現像剤を搬送すると共に、現像ケース１２の下側近傍の
空気を現像ケース１２内へ運ぶ機能を有している。これ
により、現像ケース１２外へのトナー飛散を防ぐことが
できる。空気の搬送性の効率を上げるために、ピーク磁
束密度部に対応する現像ケース部分１２ａの形状を現像
スリーブ１１から離れる向きに少し膨らませるとよい。
これにより現像剤の穂をスムーズに形成することができ
る。

【００３８】第３の磁石１３ｃは、磁力分布Ｐ₃ を形成
し、その磁力によって現像ケース１２内へ現像剤を搬送
すると共に、第４の磁石１３ｄと協働して、磁力分布Ｐ
₄（磁束密度１０ｍＴ以下）を形成する。これによって
現像に供された後の現像剤が現像スリーブ１１より離さ
れる。

【００３９】第４の磁石１３ｄの磁力は、後に詳しく説
明する第２の撹拌部材４５（図６）により供給された現
像剤を、現像スリーブ１１に保持させる用をなす。ドク
タブレード１４の領域では磁束密度を小さくし、現像剤
を現像スリーブ１１に密着させた状態で通過させること
により、現像剤の層厚を安定して規制することができ
る。

【００４０】第５の磁石１３ｅは、磁力分布Ｐ₆ を形成
し、第４の磁石１３ｄの磁力によって保持された現像剤
を第１の磁石１３ａの領域へ運ぶが、現像剤を安定させ
ると共に、現像スリーブ１１の周辺の空気流を制御する
ため、後述する入口シール５０と現像剤が接触するよう
に、その磁力分布Ｐ₆ のピーク磁束密度が設定されてい
る。

【００４１】現像スリーブ１１と感光体７の間隙Ｇp
は、現像スリーブ１１とドクタブレード１４の間隙Ｇd
との関係により決まり、Ｇp＝Ｇd×（０．８〜１．０），Ｇp−Ｇd＝（０〜０．
１５）mm を満たす値となる。

【００４２】現像スリーブ１１の周速をｖs（mm／se
c）、感光体７の周速をｖp（mm／sec）とすると、両者
の関係は以下の通りである。ｖs＝（１〜２．５）×ｖp

【００４３】図６及び図８に示すように、現像スリーブ
１１の奥側端部から突出するスリーブ端部材４７の軸部
４７ａは、奥側支持部材５７に回転自在に嵌合し、軸４
６の手前側端部４６ａは手前側支持部材５８に相対回転
不能に嵌合している。これらの支持部材５７，５８は、
図８に示すように、これらに形成された長孔に挿通され
てドクタブレード１４にねじ込まれたねじ５９によっ
て、ドクタブレード１４に連結されている。従って、こ
れらのねじ５９を緩めれば、ドクタブレード１４を現像
スリーブ１１に対してその略法線方向に位置調整するこ
とができる。その調整後、ねじ５９を締め付けてドクタ
ブレード１４を現像スリーブ１１に対して固定する。ド
クタブレード１４を現像スリーブ１１に対して上述のよ
うに動かした値と、その両者の間の隙間は一対一で対応
する。また、このような調整作業は、ドクタブレード１
４と現像スリーブ１１を現像装置から外した状態で楽に
遂行することができる。

【００４４】図５及び図６に示すように、ユニットケー
ス２のケース本体３には、その手前側に手前側外板５１
と、手前側内板５２を有し、その奥側に奥側外板５３と
奥側内板５４を有している。ケース本体３の各内板５
２，５４の上端縁には、現像ケースカバー５（図３，図
４）の前後の側板の下端縁がそれぞれ当接し、その前後
の側板と、ケース本体３の前後の内板５２，５４とによ
って、現像ケース１２の全体の前後の側板が構成されて
いる。このように、二成分系現像剤を収容した現像ケー
ス１２は、ユニットケース２の一部によって構成されて
いる。現像ケースカバー５の前後の側板については、そ
の奥側だけ、図３に符号５ａを付して示してある。

【００４５】感光体７は、その長手方向各端部に固定さ
れたフランジ部材８６，８７が、手前側の位置決め板５
５と奥側位置決め板５６を介して、ケース本体の手前側
内板５２と奥側外板５３とにそれぞれ回転自在に支持さ
れている。また軸４６の手前側端部４６ａに嵌合した手
前側支持部材５８も、手前側位置決め板５５を介してユ
ニットケース２の手前側内板５２に回転不能に支持され
ている。さらに、スリーブ端部材４７の軸部４７ａも奥
側位置決め板５６を介してユニットケース２の奥側外板
５３に回転自在に支持されている。奥側の支持部材５７
は、奥側内板５４の凹溝に着脱可能に嵌合する。

【００４６】上述のように、感光体７と現像スリーブ１
１は、その手前側と奥側がそれぞれ共通の位置決め板５
５，５６を介してユニットケースに支持され、これによ
って現像スリーブ１１と感光体７の中心間距離が一定に
保たれ、両者の間隙Ｇp が常に一定に維持される。

【００４７】また、図８に示したように、奥側と手前側
の各支持部材５７，５８には、入口シールカバー６０が
係止され、このカバー６０には、図３及び図７にも示す
ように、前述の入口シール５０が貼着されている。入口
シールカバー６０は図３に示すように、現像スリーブ１
１と感光体７との間の現像領域の上流側に位置して、現
像スリーブ１１の上部を覆い、現像スリーブ上の現像剤
を規制すると共に、空気の流れを規制する。入口シール
５０は、例えばＰＥＴ又はＰＵＲなどの薄い樹脂から成
り、現像装置１０外へのトナーの飛散を防止している。

【００４８】また、図８に示す如く、奥側と手前側の各
支持部材５７，５８には薄い樹脂などから成るサイドシ
ール６１，６２がそれぞれ貼着され、これらのサイドシ
ール６１，６２は現像スリーブ１１の長手方向各端部の
周面に対向し、その各端部からトナーとキャリアが飛散
することを防止している。

【００４９】次に、前述の第１及び第２の撹拌部材４
４，４５は、図６に示すように、軸６３，６４と、その
各軸６３，６４に固着された複数の楕円板６５，６６か
ら構成されている。図５においては、図を判りやすくす
るため、楕円板に関しての図示を省略してあるが、各楕
円板６５，６６は、楕円を一部切り欠いた形状に形成さ
れている。尚、楕円板に代え、スクリューを各軸６３，
６４に固定して各撹拌部材４４，４５を構成することも
できる。

【００５０】第１の撹拌部材４４は、その軸６３の長手
方向各端部が、ユニットケース２のケース本体３におけ
る手前側の支持壁６７と奥側内板５４にそれぞれ回転自
在に支持され、また第２の撹拌部材４５の軸６４は、そ
の長手方向各端部がユニットケース２の手前側内板５２
と奥側内板５４とに軸受を介してそれぞれ回転自在に支
持されている。また、これらの撹拌部材４４，４５の各
軸６３，６４の奥側端部には、駆動ギア６８，６９が、
その各軸に対して相対回転不能に支持され、また、スリ
ーブ端部材４７にも駆動ギア７０が固定されている。こ
れらのギア７０，６９，６８は図示していない中間ギア
を介して互いに噛み合っている。

【００５１】また、現像ケース１２を構成するケース本
体３には、第１及び第２の撹拌部材４４，４５の間の領
域に、これらの撹拌部材４４，４５と平行に延びる仕切
壁７１が立設され、その仕切壁７１の手前側と奥側は切
り欠かれていて、通路７１ａ，７１ｂがそれぞれ形成さ
れている。

【００５２】前述のようにスリーブ端部材４７が画像形
成装置本体側の駆動装置によって回転駆動されると、現
像スリーブ１１が回転すると共に、そのスリーブ端部材
４７の回転が駆動ギア７０，６９，６８と中間ギアを介
して第１及び第２の撹拌部材４４，４５に伝えられ、こ
れらの部材がそれぞれ所定の方向に回転駆動される。こ
れにより、現像ケース１２内の現像剤室９０に収容され
た現像剤が、矢印Ｘ方向に撹拌されながら搬送され、そ
の現像剤は仕切壁７１によって案内されつつ、その両端
側の通路７１ａ，７１ｂを通して循環する。これによ
り、現像剤のトナーとキャリアが互いに異極性に摩擦帯
電される。かかる現像剤が現像スリーブ１１に供給さ
れ、また現像スリーブ１１からの現像剤が撹拌部材の側
に戻される。各楕円板６５，６６は、楕円の一部を切り
欠いた形状を有しているので、その切欠部の縁に現像剤
が当ることにより、現像剤の撹拌効果が高められる。

【００５３】ここで、各撹拌部材４４，４５における楕
円板６５，６６のピッチをＰ、その楕円形の短径をＹと
したとき、Ｐ＝（１／３〜４／５）×Ｙを満たしていることが望ましい。ピッチＰがこれよりも
小さいと、現像剤の搬送力が低下するため、撹拌部材４
４，４５の回転数が高くなり、現像剤が劣化しやすくな
る。またピッチＰが上式よりも大きくなると、現像剤に
対する撹拌性能が低下する。

【００５４】第１及び第２の撹拌部材４４，４５の回転
数は互いに等しく、その各楕円板６５，６６の外径Ｙと
ピッチＰも互いに等しい。また、その各楕円板６５，６
６の短径部における周速ｖと、現像スリーブ１１の周速
ｖs との関係は、ｖs＝（１．１〜１．５）×ｖを満たすことが望ましい。

【００５５】楕円板６５，６６の周速ｖが上記式で表わ
されるよりも高速であると、現像剤へのストレスが大き
くなり、また逆に低速であると現像スリーブ１１上の現
像剤の交換に時間が多くかかり、感光体７上に形成され
るトナー像に濃度むらが発生する。

【００５６】各撹拌部材４４，４５の楕円板６５，６６
と、仕切壁７１又は現像ケース壁との間の隙間は、０．
５〜２mmとすることが望ましい。この隙間がこの値より
も大きいと、現像剤を確実に搬送できなくなり、滞留す
る現像剤を生じ、また、この隙間が上記の値よりも狭い
と、現像剤が仕切壁７１や現像ケース壁に過度に強く摺
擦され、早期に劣化するおそれがある。

【００５７】また、第２の撹拌部材４５の楕円板６６と
現像スリーブ１１との間の隙間を、１．５〜３mmに設定
すると、現像剤を現像スリーブ１１にスムーズに供給で
き、また、現像スリーブ１１から現像剤をスムーズに回
収することができる。両者間の隙間が大きすぎると、現
像スリーブ１１に対する現像剤の供給と回収が充分に行
われず、逆に小さすぎると、現像剤のストレスによる劣
化が早まり、またトナーの供給むらが発生する。

【００５８】図３及び図６に示す構成例では、現像ケー
ス１２には、現像剤１０１のトナー濃度を検知するセン
サ、例えば透磁率測定センサ７２が設けられている例を
示しているが、本発明では後述の実施例で説明するよう
に、トナー濃度センサ等の検知センサを用いずに、デジ
タル機の機能を生かし、書き込み画素数を検出してトナ
ー消費量を推定し、これに対応してトナー補給を行う手
段を設けるものであるが、ここでは本発明との比較のた
め、通常のトナー濃度センサからの検知信号に基づいた
トナー補給動作の例について説明しておく。

【００５９】画像形成装置本体には、図３及び図４に示
したようにトナー補給用のトナーボトル７３が着脱自在
に装着されている。現像ケース１２内の現像剤室９０に
収容された現像剤１０１のトナー濃度が基準値以下にな
ったことが、センサ７２によって検知されると、その検
知信号に基づくトナー補給信号によりトナーボトル７３
がその駆動軸７４を介して回転駆動され、これによって
そのトナーボトル７３の補給口７３ａから、トナーが、
上カバー６の上壁に形成された開口６ａ（図４）を通し
て、ケース本体３によって形成されたトナー補給部７５
（図５、図６）に供給される。

【００６０】補給トナーを収容したトナーボトル７３
は、その内壁面にスパイラル状の突起が形成され、その
回転によって内部のトナーが順次奥側から手前側の補給
口７３ａに送られ、トナー補給部７５に補給される。そ
の際、トナーボトル７３とトナー補給部７５との間に
は、補給トナーを案内するホッパ（図示せず）が設けら
れ、これによってトナーボトル７３からのトナーが飛散
せずにトナー補給部７５に供給される。トナーボトル７
３を回転する駆動軸７４には、図示していない電磁クラ
ッチが設けられ、トナー補給信号が出力されると、その
電磁クラッチがオンされ、トナーボトル用の駆動軸７４
が回転する。

【００６１】図５及び図６に示すように、トナー補給部
７５と、二成分現像剤の収容された現像剤室９０との間
には、多数の小孔が形成された薄い樹脂シートより成る
遮蔽板７６が配置され、またトナー補給部７５には、軸
７７に基端部を固定された薄い樹脂シートより成るトナ
ー送り出し部材７８が配置され、その軸７７に固定され
たギア７９は、第１の撹拌部材４４の軸６３に固定され
たギア８０に噛み合っている。遮蔽板７６に形成された
小孔の直径は例えば０．５〜１mm程の大きさである。軸
７７はケース本体３に回転自在に支持されている。

【００６２】前述のように第１の撹拌部材４４が回転す
ると、その回転はギア８０，７９を介して軸７７に伝え
られ、トナー送り出し部材７８が回転し、その先端部が
遮蔽板７６に摺接する。これによってトナー補給部７５
のトナーが、遮蔽板７６の小孔を通して、第１の撹拌部
材４４の設けられた現像剤室９０へ送り込まれる。

【００６３】上述のように、トナーボトル７３からのト
ナーを一旦トナー補給部７５に蓄積し、遮蔽板７６の小
孔を通して少量ずつ現像剤室９０へ送り出すので、トナ
ーボトル７３からトナーが一定量ずつ排出されなくと
も、現像剤室９０には一定量ずつトナーが補給されるこ
とになる。現像剤室９０へ補給されたトナーは、撹拌部
材４４，４５によって、ここに存する二成分系現像剤に
撹拌混合される。

【００６４】上述したトナー補給動作を行っても、セン
サ７２がトナー濃度低下を検知し続けたときは、トナー
ボトル７３内のトナーが無くなったものとして、画像形
成装置の制御部（図示せず）はトナーエンドが近いこと
を操作パネル上の表示部（図示せず）に表示し、その旨
をユーザに報せる。このような表示がなされたにも関わ
らず、トナーボトルが交換されないときは、その表示
後、Ａ４サイズの転写紙に対して５０枚の画像形成動作
を行ったとき、画像形成装置の作動を停止する。

【００６５】画像形成装置の制御部は、トナーボトル７
３の交換動作を、画像形成装置本体の前ドア（図示せ
ず）の開閉時間により判断し、トナーボトル７３の交換
後、一定時間トナー補給動作を行い、センサ７２の検知
電圧が一定値に達したことを確認後、画像形成装置の動
作禁止を解除する。

【００６６】図４に示したように、現像ケースカバー５
には開口１０２が形成され、この開口１０２には図３に
示した現像剤カートリッジ８１が装着されている。新品
の作像ユニット１が製造工場や販売店から出荷されると
き、現像剤カートリッジ８１の下部開口は図示していな
い可橈性のシール部材によって覆われ、そのカートリッ
ジ８１の内部にトナーとキャリアを有する二成分系現像
剤が収容されている。このとき現像剤室９０には現像剤
は存在しない。

【００６７】作像ユニット１がユーザの元に納品された
とき、図示していないローラを回転することによって、
そのローラに上記シール部材を巻き取り、現像剤カート
リッジ８１の開口を開放する。これにより、その内部の
現像剤が現像ケース１２内の現像剤室９０に落下する。
このように、作像ユニット１がユーザの元に届けられる
まで、現像剤カートリッジ８１内に現像剤をシールして
収納しておくので、作像ユニット１の保管中に吸湿によ
る現像剤の劣化を防止でき、また現像剤が現像装置から
漏出することも阻止できる。

【００６８】次に、転写装置について説明する。図３に
示した転写ローラ１５は、金属の芯金に導電性樹脂を巻
きつけたもので、ここには図示されない圧縮スプリング
により軸受ごと感光体方向へ押しつけられている。この
転写ローラ１５に定電流を流し、感光体上のトナーを転
写紙へ転写させる。この転写ローラ１５も帯電ローラ８
と同様の接離機構で、感光体７との接離を行うことが可
能である。

【００６９】次に、図３に示したクリーニング装置１７
について説明する。クリーニング装置１７のクリーニン
グブレード１８は、平板状のポリウレタンゴム等の弾性
体より成り、金属製のブレードホルダ８２に接着剤又は
両面テープで固定されている。ブレードホルダ８２は、
図５にも示すように、ケース本体３に形成された傾斜面
８４に設けられた２本の位置決めピン８３により、傾斜
面８４に対して平行な方向の位置が規制され、感光体７
の回転方向に対向する、いわゆるカウンター方向でケー
ス本体３にビス８５で固定されている。このビス８５
は、クリーニングブレード１８の貼り付け面と同じ方向
で、かつケース本体３に形成された傾斜面８４に、ブレ
ードホルダ８２を完全に密着させ、かつその傾斜面８４
にならうようにし、傾斜面８４に対して垂直な方向のク
リーニングブレード１８の位置を規制する。

【００７０】上記のようにして、感光体７に対するクリ
ーニングブレード１８の当接角と押圧が完全に保証さ
れ、クリーニング不良や異音発生等の不具合を防止して
いる。またケース本体３にブレードホルダ８２を固定す
るビス８５のスラスト方向位置は、感光体７のフランジ
部材８６，８７を含めた両端よりさらに外側に設定する
こともでき、このようにすれば、感光体７を外すことな
く、クリーニングブレードのみ交換が可能となる利点が
得られる。

【００７１】次に、トナーリサイクル装置について説明
する。図３及び図５に示したクリーニング装置１７のク
リーニングブレード１８によって感光体７から掻き落さ
れたトナーは、トナー搬送部材２０によってクリーニン
グケース１９内を手前側へ搬送され、そのケース１９に
一体に突設されたパイプ８８を通して外部に排出され
る。トナー搬送部材２０の奥側端部には、図示していな
いギアが固定され、このギアは、感光体７の奥側のフラ
ンジ部材８７に一体に形成されたギアと噛み合い、感光
体７の回転がトナー搬送部材２０に伝えられ、そのトナ
ー搬送部材２０が回転駆動される。

【００７２】図５、図９、図１０に示すように、クリー
ニングケース１９外に突出したトナー搬送部材２０の手
前側端部には、ローラ部９１と、これに突設された一対
のピン８９が設けられ、このローラ部９１にはトナーリ
サイクルベルト９２が巻き掛けられている。このベルト
９２には、その周方向に沿って等ピッチで等しい長さの
多数の長孔９３が形成され、上述した各ピン８９がいず
れかの各長孔９３に入り込んでいる。トナーリサイクル
ベルト９２は、図５に示す如くケース本体３の一部によ
り形成された樋状部９４内のトナー搬送路に位置し、こ
のトナー搬送路の上部は前述のように上カバー６（図４
も参照）によって覆われている。

【００７３】図５及び図１０に示すように、樋状部９４
には従動ローラ９５が回転自在に支持され、このローラ
９５に上述のトナーリサイクルベルト９２が巻き掛けら
れている。トナー搬送部材２０が前述のように回転駆動
されると、これと一体のローラ部９１が回転し、このと
き各ピン８９がトナーリサイクルベルト９２の長孔９３
に次々と係合してゆき、これによってトナーリサイクル
ベルト９２が図１０に矢印で示した方向に駆動される。
また、トナーリサイクルベルト９２の外面には、その周
方向に配列された多数の弾性フィン９６が突設され、ト
ナーリサイクルベルト９２の駆動時に、各弾性フィン９
６は樋状部９４と上カバー６の内壁面に摺接する。

【００７４】トナー搬送部材２０によって、クリーニン
グ装置１７のクリーニングケース１９外に排出されたト
ナーは、トナーリサクルベルト９２との受け渡し部付近
で不安定に動いているうちに、そのベルト９２の長孔９
３を通過し、樋状部９４の内壁面上に落下する。そし
て、駆動されるトナーリサクルベルト９２の弾性フィン
９６によってトナー搬送路中を搬送され、現像装置１０
の現像剤室９０に送り込まれる。このとき、弾性フィン
９６は、樋状部９４の内壁面に圧接するので、トナーは
残らず現像装置１０へ向けて搬送され、しかもトナーに
対して過大なストレスが及ぼされる不具合を阻止でき
る。

【００７５】また、従動ローラ９５の近傍の樋状部９４
の内壁面部分には突部によって傾斜面９４ａが形成さ
れ、この傾斜面９４ａを各弾性フィン９６が摺擦すると
き、その弾性フィン９６は弾性曲げ変形し、傾斜面９４
ａを通過したところで、その各弾性フィン９６は自然状
態に勢いよく弾性復帰する。このため、弾性フィン９６
により搬送されたトナーは、図６に示した第１の撹拌部
材４４へと飛ばされる。このようにして確実にトナーを
現像剤室９０に搬送することができる。現像剤室９０に
搬送されたトナーは、ここに存する現像剤１０１に撹拌
混合され、再使用される。

【００７６】図９に示すように、トナーリサイクルベル
ト９２の厚さをｔ₁ 、これと一体の各弾性フィン９６の
厚さをｔ₂ としたとき、ｔ₁＜ｔ₂に設定されている。こ
れにより、弾性フィン９６の腰の強さが、トナーリサイ
クルベルト９２の腰の強さよりも強くなり、かかる弾性
フィン９６が図１０に示すように樋状部９４の内壁面に
圧接してトナーを搬送するとき、その弾性フィン９６自
体が大きく曲げ変形することはない。そして、この弾性
フィン９６が傾斜面９４ａに接し始めると、その弾性フ
ィン９６が大きく曲げ変形し、次いでこれが弾性復帰す
るとき、勢いよくトナーを飛ばす。

【００７７】上述の如きトナーリサイクル装置を用いる
ことにより、感光体７から回収したトナーを収容する廃
トナータンクを廃止でき、その回収トナーを現像装置１
０において効率よく再利用することができる。

【００７８】また、トナー搬送路を構成する樋状部９４
は、ケース本体３の一部によって構成されているので、
この樋状部９４と、その他のケース本体部分とを別体と
して構成した場合のように、その間の隙間からトナーが
漏れ出る不具合を阻止でき、しかもそのトナー漏出防止
用のスポンジなどのシール材を設ける必要もない。また
樋状部９４とその他のケース本体部分が一体化されてい
るので、作像ユニット１の組付性が向上する。

【００７９】以上、本発明に係る画像形成装置の作像系
の構成及び動作の一例について説明したが、本発明で
は、図３、図６に示されているトナー濃度検知用のセン
サ７２を用いずに、デジタル機の機能を生かし、書き込
み画素数を検出してトナー消費量を推定し、これに対応
してトナー補給を行うことができる画像形成装置を提供
するものである。

【００８０】すなわち本発明では、図３乃至図１０に示
した構成の画像形成装置において、トナー濃度センサ等
の信号に基づいてトナー補給を行う構成に代えて、現像
スリーブ１１及びこれに近接する第２撹拌部材４５の、
書き込み光学系による書き込み幅Ｌに対応する幅を、Ｎ
個のブロックに分割し、このＬ／Ｎ幅毎の書き込み画素
数を、現像剤の現像スリーブ軸線方向の移動速度ｖ_z と
対応させつつ積算記憶する手段と、各ブロック毎に幅Ｌ
内で積算された画素数Ｐに、１画素当たりのトナー付着
量Ｄをかけ、各ブロック毎に消費されたトナー量を算出
する演算手段を有し、その算出結果から、トナー消費量
に対応したトナー量を前記Ｌ／Ｎ幅に補給する手段を設
けた構成とする。これにより、図３、図６に示したトナ
ー濃度検知用のセンサ７２を廃止することができる。

【００８１】さらに本発明では、感光体７に対するトナ
ー付着量に関して、環境（湿度）により変動することに
着目し、作像ユニット１の現像装置１０近傍に湿度セン
サを配置し、この湿度センサで検知された湿度に対応し
たトナー付着量Ｄが、先のトナー消費量を算出する演算
手段へフィードバックされる制御手段を備えた構成とす
る。

【００８２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例を示す図であっ
て、画像形成装置の作像ユニットの部分断面平面図であ
り、前述の図６に相当する図である。本実施例の作像ユ
ニット１の構成及び動作は、図３、図６に示したトナー
濃度検知用のセンサ７２及びセンサ部分をカバーするケ
ースが省かれている以外は、図３乃至図１０に示した作
像ユニットの構成、動作と同様であり、先に説明した通
りである。

【００８３】本発明の画像形成装置で特に重要な構成要
素は書き込み系と現像装置であり、書き込み系として、
レーザ光により１ドットの点（画素）で感光体７上に静
電潜像を作る書き込み系を用いることである。このよう
な書き込み系としては、図示を省略するが、半導体レー
ザ光源と回転多面鏡等の偏向器及びｆθレンズ等の等速
走査結像光学系を組み合わせた光書き込み光学系などが
用いられ、感光体７上にレーザビームを微小なスポット
として照射し、感光体７の軸線方向に最大書き込み幅Ｌ
の範囲で等速走査しながら画像信号に応じて光変調する
ことにより、１ドットの点（画素）単位で感光体７上に
静電潜像を形成していき、画像を書き込む。現像装置１
０については、図１に示すように、現像スリーブ１１の
軸線と平行に第１，第２の撹拌部材４４，４５が配さ
れ、トナーとキャリアより構成される二成分系現像剤
は、図中の矢印Ｘで示すように現像剤室９０内を反時計
回りにループ状に循環し、第２の撹拌部材４５は、現像
剤を図の上側（作像ユニットの奥側）から下側（作像ユ
ニットの手前側）に搬送し、第１の撹拌部材４４へ現像
剤を受け渡す所７１ａで、前述したトナー補給（トナー
補給部７５からの新トナーの補給、又はトナー補給部７
５とトナーリサイクル装置による新トナー＋リサイクル
トナーの補給）が行われる。

【００８４】本発明では、図１に示す構成の作像ユニッ
ト１において、前述したように、現像スリーブ１１及
び、これに近接する第２撹拌部材４５の一定区間の、最
大書き込み幅（図中のＬ）通過後のトナー消費量を、こ
の一定区間で書き込まれる画素数を、現像剤の移動速度
ｖ_z と対応させつつ、画像書き込み幅Ｌの全域での積算
値として算出し、この値Ｐに、一画素当りのレーザビー
ムスポット径に対するトナー付着量Ｄをかけることで推
定し、このトナー消費量に応じたトナー量を、前記トナ
ー消費した一定区間にトナーが供給されるタイミングで
補給するようにする。すなわち本発明の画像形成装置で
は、上記構成で、画素を時系列で記憶し、画像書き込み
幅Ｌ通過後のトータル画素数に、１画素当りのトナー付
着量をかけ、一定区間でのトナー消費量を演算する手段
と、このトナー消費量に対応したトナー量を、前記一定
区間に補給する手段を備えている。

【００８５】尚、上記の画素数のカウントや記憶、トナ
ー消費量の演算、トナー消費量に対応したトナー補給の
制御等は、具体的には画像形成装置本体の制御部によっ
て行われる。この制御部については図示しないが、制御
部は、周知のマイクロコンピュータ、メモリ（ＲＡＭ，
ＲＯＭ）、カウンタ回路、クロック回路、各種制御回路
等から構成されており、操作部からの入力情報及び各種
センサからの信号に応じて作像ユニット等の画像形成装
置の各構成要素を制御し、作像プロセスや上記トナー補
給の制御、各種演算処理を行うものである。

【００８６】ここでトナー消費量の算出方法とトナー補
給方法についてさらに詳しく説明すると、図２に示すよ
うに、前記の最大書き込み幅Ｌに対応する現像幅（Ｌ）
を、Ｎ個のブロックに分割する。このＬ／Ｎ幅毎の書き
込み画素数を、現像剤の移動速度ｖ_z と対応させつつ、
画像書き込み幅Ｌ全域での積算値として算出する。より
具体的には、画素数の算出は、レーザ光源の駆動回路に
送られる画像信号を制御部でモニターし、Ｌ／Ｎ幅毎の
書き込み画素数を、現像剤の移動速度ｖ_z と対応させつ
つメモリに取り込み、演算用のプロセッサで画像書き込
み幅Ｌ全域での積算値として算出する。

【００８７】今、スタートからｔ秒後の各ブロック毎の
書き込み画素をカウントする、書き込み時間の範囲は、
図２でＬ幅の右側のブロック１について、αｔ秒からα
ｔ＋β秒の間で、ｎ番目のブロックｎは、αｔ＋(ｎ−
１)×β秒から、αｔ＋ｎ×β秒の間ということにな
る。ここで、α＝ｖ_z／ｖ_L（ｖ_z：現像剤の搬送速度、
ｖ_L：レーザ書き込み速度），β＝Ｌ／Ｎである。この
ようにしながら、時間ｔの経過にともなう、各ブロック
位置の移動位置毎の書き込み画素をカウントし、各々記
憶手段（メモリ）に時系列的に記憶し、Ｌ幅分のトータ
ル画素数Ｐを積算する。あとは前記したように、このト
ータル画素数Ｐに１画素当りのトナー付着量Ｄ（予め実
験的に求められている値であり、メモリに記憶されてい
る）をかけて、トナー消費量すなわちトナー補給量Ｖ_H
を算出する。Ｖ_H＝Ｐ×Ｄそして制御部は、この算出されたトナー補給量Ｖ_H に応
じて、現像剤の各々の領域毎に実際消費されたトナー量
をトナー補給部７５から供給するように制御する。尚、
トナー補給部７５によるトナー補給動作は前述した通り
である。

【００８８】以上のような構成とすることにより、現像
装置１０内の現像剤の各々の領域毎に実際消費されたト
ナー量を供給することが可能となるので、トナー濃度セ
ンサ等が廃止でき、部品点数が削減でき、コスト低減が
図れる。さらに、各ブロック毎のトナー消費量を検出で
きるので、画像比率の偏った原稿（片側の画像比率が高
い等の原稿）をコピーされても、多くトナーを消費した
所に多くトナーが供給できるので、現像剤濃度を均一に
でき、トナー補給過多による地汚れ等の発生や、逆にト
ナー補給不足による画像濃度低下が防止できる。

【００８９】尚、トナーエンド検知制御に関しては、ト
ナーボトルの内容量を予めメモリに記憶しておき、新し
いトナーボトルのセット時に、不揮発性メモリ中に記憶
されている総トナー消費量がリセットされるようにし、
新トナーボトルのセット時からのトナー消費量（前述の
方法で求められる）を積算して不揮発性メモリに記憶す
るようにする。そして、総トナー消費量が予め規定され
た消費量に達した時点で、操作部の表示パネル上にトナ
ーエンドが近いことを表示し、総トナー消費量がトナー
ボトルの内容量に達した時点で機械動作を停止して、操
作部の表示パネル上にトナーエンドを表示するように制
御する。

【００９０】ところで、上記の方式ではトナーリサイク
ルに関しては考慮していなかったが、図１に示す実施例
の作像ユニット１には前述したトナーリサイクルシステ
ムが装備されている。このような場合には、リサイクル
トナー量を算出し、トナー消費量からリサイクルトナー
量を引いた値をトナー補給部７５からのトナー補給量と
すればよい。

【００９１】まず、リサイクルトナー量の算出方法とし
ては、Ｌ幅の画素数を、ある一定時間（Ｔsec ）カウン
トし、この間のトータル画素数をＳとし、単位時間当り
の平均リサイクルトナー量をＶ_R とすると、Ｖ_R＝Ｓ×Ｄ×(１−転写率／１００)／Ｔ（ｇ／sec）の式で、リサイクルトナー量Ｖ_R が求まる。このよう
に、本発明の画像形成装置では、上記において、Ｌ幅の
画素数をＴ時間の間カウントし記憶する手段と、この結
果から、単位時間当りの平均リサイクルトナー量を演算
処理して算出する手段を制御部に備えている。

【００９２】前記した通り、本例では、一定時間画素数
をカウントし、これを時間で割って平均化しているの
で、平均的なリサイクルトナー量Ｖ_R が算出される。そ
して、制御部は、この値Ｖ_R を、前述のトナー補給量Ｖ
_H＝Ｐ×Ｄを単位時間当りの補給量に直した値、Ｐ×Ｄ／（Ｌ／Ｎｖ_z）（ｇ／sec）より引いた量を、トナー補給部７５から補給するように
制御する。すなわち、Ｖ_H'＝Ｐ×Ｄ／（Ｌ／Ｎｖ_z）−Ｖ_R の量のトナーを補給することで、Ｌ／Ｎ区間で消費され
たトナー量に対し、リサイクルトナー量と合計して同じ
量となり、過剰なトナー補給が防止でき、地汚れ等の問
題も防止できる。このように、本発明の画像形成装置で
は、上記した適正トナー補給量を算出する演算処理手段
を制御部に備えている。

【００９３】さらに、前記した１画素当りのトナー付着
量は、環境により変動し、特に湿度に依存する。すなわ
ち、低湿では少なく、高湿では多くなる。従って、本発
明では、画像形成装置の現像装置１０近傍に湿度センサ
（図示せず）を設置し、さらに湿度毎の付着量テーブル
を記憶手段（制御部のメモリ）に記憶しておく。そして
制御部は、湿度センサにより湿度を検知し、その湿度に
対応する付着量Ｄを前記テーブルから求め、湿度に対応
したトナー付着量を、先のトナー消費量を算出する演算
手段へフィードバックするように制御する。そして前記
したトナー消費量（トナー補給量）の算出式のＤに代入
することにより適正なトナー補給量が算出され、湿度に
影響されることなく適正なトナー補給を行うことができ
る。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の画
像形成装置においては、デジタル機の機能を生かし、書
き込み画素数を検出してトナー消費量を推定し、これに
対応してトナー補給を行うことができるので、トナー濃
度センサ等の検知センサを廃止することができ、部品点
数の削減、コストの低減を図ることができる。

【００９５】また、請求項２記載の画像形成装置では、
現像装置近傍に湿度センサが配置され、この湿度センサ
で検知された湿度に対応したトナー付着量が、先のトナ
ー消費量を算出する演算手段へフィードバックされる制
御手段を備えたことにより、湿度の変化でトナー付着量
が変動した場合にも、それに対応した付着量でトナー消
費量が算出されるので、環境によってトナー濃度が過剰
になったり、不足気味になったりすることなく、一定の
値を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図であって、画像形成
装置の作像ユニットの部分断面平面図である。

【図２】本発明による書き込み画素数の積算方法の説明
図である。

【図３】本発明が実施される画像形成装置の構成例を示
す図であって、画像形成装置本体に装着された作像ユニ
ットの垂直断面図である。

【図４】図３に示す画像形成装置の、現像剤カートリッ
ジの装着されていない作像ユニットとトナーボトルを示
す概略外観斜視図である。

【図５】図３に示す画像形成装置の、ケースカバー、現
像ケースカバー、及び上カバーを取り外した状態の作像
ユニットを示す斜視図である。

【図６】図５と同じ状態の作像ユニットの部分断面平面
図である。

【図７】図３乃至図６に示す作像ユニットの、現像装置
と感光体の関係を説明するための断面図である。

【図８】図３乃至図６に示す作像ユニットの、ドクター
ブレード、現像スリーブ、支持部材及び入口シールカバ
ーの分解斜視図である。

【図９】図３乃至図６に示す作像ユニットの、トナーリ
サイクルベルトの拡大斜視図である。

【図１０】図３乃至図６に示す作像ユニットの、トナー
リサイクルベルトの垂直断面図である。

【符号の説明】

１作像ユニット２ユニットケース３ケース本体７感光体（像担持体）１０現像装置１１現像スリーブ４４第１の撹拌部材４５第２の撹拌部材７５トナー補給部９０現像剤室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される像担持体と、レーザ
光により１ドットの点（画素）で前記像担持体上に静電
潜像を作る書き込み光学系と、現像スリーブに担持され
たトナーとキャリアとからなる二成分系現像剤を用いて
前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像として可
視像化する現像装置を具備し、該現像装置として、現像
スリーブ軸線と平行に第１，第２の撹拌部材が配され、
現像剤は各撹拌部材によりループ状に循環し、現像スリ
ーブに近接する第２撹拌部材は速度ｖ_z で現像剤を現像
スリーブ軸線方向に搬送する構成の現像装置を備えた画
像形成装置において、前記現像スリーブ及びこれに近接する第２撹拌部材の、
前記書き込み光学系による書き込み幅Ｌに対応する幅
を、Ｎ個のブロックに分割し、このＬ／Ｎ幅毎の書き込
み画素数を、現像剤の移動速度ｖ_z と対応させつつ積算
記憶する手段と、各ブロック毎に幅Ｌ内で積算された画
素数Ｐに、１画素当たりのトナー付着量Ｄをかけ、各ブ
ロック毎に消費されたトナー量を算出する演算手段を有
し、その算出結果から、トナー消費量に対応したトナー
量を前記Ｌ／Ｎ幅に補給する手段を設けたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、前
記現像装置近傍に湿度センサが配置され、この湿度セン
サで検知された湿度に対応したトナー付着量Ｄが、先の
トナー消費量を算出する演算手段へフィードバックされ
る制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。