JPH09211952A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH09211952A
JPH09211952A JP8021149A JP2114996A JPH09211952A JP H09211952 A JPH09211952 A JP H09211952A JP 8021149 A JP8021149 A JP 8021149A JP 2114996 A JP2114996 A JP 2114996A JP H09211952 A JPH09211952 A JP H09211952A
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hopper
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container
image forming
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JP8021149A
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Kunihiko Kitayama
邦彦 北山
Hiroya Hirayama
泰也 平山
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置外からのトナー補給の際に、トナーのこ
ぼれ、あふれ、現像器への流入を防止する。 【解決手段】 現像器に補給するトナーを貯蔵するホッ
パーを現像器側から第1、第2の2段階とし、外部から
トナーが補給される第2ホッパー内のトナーが不足とな
った時、第2ホッパーから第1ホッパーにトナーを補給
して第1ホッパーでのトナーの抵抗力を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
された静電像にトナーを付着させて可視像化する電子写
真方式や静電記録方式などの複写機、プリンタ等の画像
形成装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来現像器内の2成分現像剤中のトナー濃
度を所定量に保つためにトナー補給容器としてのホッパ
から現像器内へのトナー補給を制御する現像剤濃度制御
装置(ATR)が知られている。トナー補給制御のため
に例えば現像器内のトナーに光を照射してその反射光量
を検知することにより現像器内のトナー濃度を検知する
方法が知られている。
【0003】また、現像器内のトナーが光を反射しにく
い場合には、現像器内のトナー濃度を測定するために所
定濃度に対応した基準トナー像としてのトナーパッチを
像担持体等に形成し、このトナーパッチの濃度をセンサ
で光学的に検知することが知られている。
【0004】その他様々な制御方法が知られているが、
いずれの場合においても、トナーホッパーより現像器へ
の補給量の精度が高いことがトナー濃度の安定のために
強く望まれている。
【0005】このホッパーから現像器へのトナー補給量
の補給精度を向上させるために、現像器にトナーを補給
する第1のホッパーと、この第1のホッパーにトナーを
補給する第2のホッパーを設けることが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】第2のホッパー内のト
ナーが所定量以下に減少すると操作者による第2のホッ
パーへの外部からのトナー補給が行なわれる。
【0007】この操作者によるトナー補給の際に次の問
題が発生する場合がある。
【0008】すなわち、トナーボトルよりホッパーにト
ナーを補充するに際し、トナーが固まっていて流動性が
悪いとトナーがトナーボトルより排出されないため、例
えばトナーボトルを振る等の方法でトナーの流動性を良
くした状態でホッパーに対しトナーを補充することが一
般に行なわれている。この時、ホッパ内下部のトナー
が、上方より供給される流動性の良い状態のトナーを外
部、つまり、ホッパー出口より漏洩するのを防止する働
きをしている。しかしながら、ホッパー内の残留トナー
のしまり具合や補充するトナーの流動性の状態により、
まれにトナーの流れをくい止めることができず、第2ホ
ッパー出口より第1ホッパーを介して接続している現像
器に対しトナーが流入し、その後の画像形成時にカブリ
画像を発生させたり、流入量が多い場合は、現像器より
現像剤があふれ出すという問題が発生することがある。
【0009】これは、通常の単一槽のホッパーにおいて
も前述した2段構成のホッパーにおいても同じ現象(問
題)が生じている。
【0010】この問題の対策として、第2ホッパーのト
ナー残量検知センサの位置を高くすることにより検知時
の残留トナー量を増やす方法が考えられるが、ホッパー
の高さ方向の寸法が同じならば、その分、検知面より上
方の空間が減少し、つまり、外部より補充可能なトナー
の量が減じるという欠点がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、像担持体と、像担持体上の静電像を現像する現像
器と、この現像器にトナーを補給する第1のトナー補給
容器と、この第1のトナー補給容器内のトナー量を検知
する第1の検知部材と、第1のトナー補給容器にトナー
を補給する第2のトナー補給容器と、第1の検知部材の
出力に応じて第2のトナー補給容器からのトナーの補給
を制御する制御手段と、第2のトナー補給容器内のトナ
ー量を検知する第2の検知部材と、を有する画像形成装
置において、前記第2の検知部材がトナー不足を検知し
た際に、制御手段は第2のトナー補給容器から第1のト
ナー補給容器にトナーを補給することを特徴とする画像
形成装置。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照して詳細に説明する。
【0013】まず、図4を参照して本発明による画像形
成装置の一実施形態の全体構成について説明する。本実
施形態では4ドラム方式のディジタルフルカラー複写機
を示すが、本発明がモノクロ等の電子写真方式や静電記
録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できるこ
とは言うまでもない。
【0014】このカラー画像形成装置は、装置本体内に
例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色
の可視画像(トナー像)を形成することができる第1〜
第4の4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが直
線的に配列された構成を有し、各画像形成部Pa〜Pd
は像担持体としての専用の感光体ドラム1a、1b、1
c及び1dをそれぞれ含む。各感光体ドラム1a〜1d
は図示矢印方向に回転駆動され、その周囲にはそれぞれ
専用の画像形成プロセス手段である、例えば帯電手段2
a、2b、2c、2d、レーザスキャナ等の像露光手段
3a、3b、3c、3d、現像手段4a、4b、4c、
4d、及びクリーニング手段5a、5b、5c、5d等
が配設されている。
【0015】また、各画像形成部Pa〜Pdの感光体ド
ラム1a〜1dの下部には、記録材担持手段、本例では
無端移動する記録材担持ベルト8が周知の態様で複数の
ローラ間に架張されており、その内部には転写帯電手段
6a、6b、6c、6dがそれぞれ配設されている。ま
た、記録材担持ベルト8の図において右方には給紙部
が、その反対側、即ち図において左方には定着手段7が
それぞれ配置されている。さらに、給紙部と記録材担持
ベルト8との間にはタイミングを取って記録材Pを送給
するための一対のレジストローラ13が配置されてお
り、記録材Pは給紙部からレジストローラ13を介して
記録材担持ベルト8上に送給、保持され、このベルト8
の図示矢印方向への移動に伴なって各画像形成部Pa〜
Pdの転写領域に順次に搬送される。
【0016】上述の構成において、給紙部より送り出さ
れた記録材Pはレジストローラ13にその先端を僅かに
挟まれたところでいったん停止し、第1の画像形成部P
aの画像形成プロセスとタイミングを合わせられて送り
出され、記録材担持ベルト8上に給紙される。この第1
の画像形成部Paでは帯電手段2aによって一様に帯電
された感光体ドラム1aに対してレーザビーム等により
原稿画像におけるイエロー成分色の画像情報を走査して
イエロー成分色の静電潜像が形成される。この静電潜像
は現像手段4aにてイエロートナーが付着されてイエロ
ーの可視画像となる。
【0017】一方、記録材Pは記録材担持ベルト8上に
担持されて搬送され、第1の画像形成部Paの感光体ド
ラム1aの下側の転写領域において転写帯電手段6aの
作用により感光体ドラム1a上に形成されたイエローの
可視画像、即ちトナー像が記録材P上に転写される。こ
のようにイエロートナー像が記録材P上に転写されてい
る間に、第2の画像形成部Pbではマゼンタ成分色の静
電潜像が形成され、この静電潜像が現像手段4bでマゼ
ンタトナー像とされ、記録材Pが第2の画像形成部Pb
の感光体ドラム1bの下側の転写領域に搬送されるとき
にはこのマゼンタトナー像が転写領域に移動し、転写帯
電手段6bの作用により記録材P上のイエロートナー像
の上に重なった状態で転写される。
【0018】以下、第3、第4の画像形成部Pc、Pd
にても第1及び第2の画像形成部Pa、Pbと同様にシ
アン色、ブラック色の各トナー像が順次に形成され、記
録材担持ベルト8によって搬送される記録材P上に順次
にこれらのトナー像が多重転写される。
【0019】かかる画像形成プロセスが終了すると、記
録材Pは記録材担持ベルト8より分離されて定着手段7
に送られ、ここで一括定着されることによって所望のフ
ルカラー画像が得られる。また、転写が終了した各画像
形成部Pa〜Pdの感光体ドラム1a〜1dはクリーニ
ング手段5a〜5dで残留トナーが除去され、引き続き
行なわれる次の潜像形成に備える。
【0020】イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)、ブラック(Bk)の各色ともトナーとキャリア
とを備える2成分現像方式をとり、トナーとキャリアの
混合比を所定の比に保つための現像剤濃度制御装置(A
TR)を有する。
【0021】Y、M、Cの画像形成ステーションでは、
潜像の現像により現像器4a、4b、4c内の変化した
トナー濃度を補正するために光ATRセンサ9a、9
b、9cが各色の現像器に設けられ、その検知信号にも
とづき不図示のトナーホッパより現像器へトナーが補給
される。
【0022】Y、M、Cは上述したように、光ATR方
式をとり、現像器内に濃度検知センサ(以下ATRセン
サ)を有している。光ATR方式は、赤外光に対しトナ
ーが光を反射、キャリアが光を吸収する性質を利用し、
光照射による反射光量を検知している。Bkはコストメ
リットの高いカーボントナーを用いている。カーボント
ナーは赤外光を吸収するため、この光ATR方式を現像
器内で使用するのは適さない。
【0023】従って、BKは光ATR方式と異なる方式
をとるのが良い。BKのATR方式を以下に説明する。
図3は潜像を形成するための画像処理部と第4画像形成
ステーション(Bk)をトナーホッパーも含めて示した
図である。(第1〜3ステーションは図より省略してあ
る。)図を用いて潜像形成について詳述する。まず、原
稿80の画像がCCD81により読み取られ、得られた
アナログ画像信号は増幅器82で所定のレベルまで増幅
され、アナログ−ディジタル変換器(A/D変換器)8
3により例えば8ビット(0〜255階調)のディジタ
ル画像信号に変換される。次に、このディジタル画像信
号はγ変換器(本例では256バイトのRAMで構成さ
れ、ルックアップテーブル方式で濃度変換を行なう変換
器)84に供給されてγ補正された後、ディジタル−ア
ナログ変換器(D/A変換器)85に入力される。ここ
でディジタル画像信号は再びアナログ画像信号に変換さ
れてコンパレータ87の一方の入力に供給される。コン
パレータ87の他方の入力には三角波発生回路86から
発生される所定周期の三角波信号が供給されており、上
記コンパレータ87の一方の入力に供給されたアナログ
画像信号はこの三角波信号と比較されてパルス幅変調さ
れる。このパルス幅変調された2値化画像信号はレーザ
駆動回路88にそのまま入力され、レーザダイオード8
9の発光のオン・オフ制御用信号として使用される。レ
ーザダイオード89から放射されたレーザ光は周知のポ
リゴンミラー90により主走査方向に走査され、f/θ
レンズ91、及び反射ミラー92を経て矢印方向に回転
している像担持体たる感光体ドラム1d上に照射され、
静電潜像を形成することになる。
【0024】さらに、潜像の現像により現像器4d内の
変化したトナー濃度を補正するために、ビデオカウント
方式の現像剤濃度制御装置が設けられており、画素毎の
ディジタル画像信号の出力レベルを積算し、トナーを予
測補給している。即ち、アナログーディジタル変換器8
3によりディジタル信号に変換された画像信号を画素毎
にその出力レベルを積算し、これをビデオカウンタ93
でビデオカウント数に変換してCPU94に送る。CP
U94はビデオカウント数を補給量に換算し、対応した
時間だけモータ104を駆動し、トナーTを収容するト
ナー補給槽101内のトナー搬送スクリュー102を回
転駆動し、トナー補給槽101より現像器4d内に適量
のトナーを補給し、現像器4d内のトナー濃度を一定に
保つようにしている。
【0025】しかしながら、上記したビデオカウント方
式は、予測補給であるため、ホッパー内のトナーの流動
性の変化などが原因でホッパーよりのトナー補給量が想
定した予測値よりずれると、現像器内の現像剤のトナー
濃度が初期設定値よりずれてしまう。
【0026】この現像剤のトナー濃度のずれを補正する
ことを目的として、第2の現像剤濃度制御装置を設け、
上記ビデオカウント方式の第1の現像剤濃度制御装置と
併用している。この第2の現像剤濃度制御装置は、所定
のタイミングで作動されて感光体ドラム1d上にレーザ
露光、現像を行ない、パッチ状の参照画像を形成し、こ
のパッチ状の参照画像のトナー濃度を光学的な検知手段
10で検出してトナーが過補給であったのか、補給不足
であったのかを判断し、この判断に基づいてビデオカウ
ンタ93からの次のビデオカウント数を補正し、CPU
94からのトナー補給信号の補正を行っている。
【0027】検知手段10は、トナー汚れ防止のために
転写位置よりも感光ドラム1dの移動方向下流側に設け
るのが好ましいが、転写位置よりもドラム1dの移動方
向上流側に設けることも可能である。
【0028】感光ドラム上に参照画像を形成するタイミ
ングは転写材上に参照画像が転写されないタイミングで
ある。通常、装置へ1回の画像形成開始信号が入力する
(例えばコピーボタンを1回押す)ことによって連続的
に複数の画像形成を行なう。連続複写時には、1枚目の
画像形成が始まる前や最終枚目の画像形成の終了後に、
あるいは紙間(転写材と転写材の間)において参照画像
を形成するのが良い。しかし、転写ベルトを使用する系
では、紙間における参照画像形成に問題がある。つま
り、参照画像であるトナーの一部がベルトに転移し、ベ
ルトが一周した際に、次の転写材の裏汚れを引き起こす
という問題である。この問題を回避するために、参照画
像形成時(転写ニップ通過時)は、一度、感光ドラムと
転写ベルトを離間させるのが好ましい。離間動作は転写
ベルトを下げることにより行なわれる。この間は、Bk
だけでなく他の色の転写行程も行えなくなるため、連続
複写時においても画像形成は一時中断されることにな
る。
【0029】このように上述のパッチ検ATRは、画像
形成動作の中断をともなうため、ひんぱんに行うことは
好ましくない。本実施形態では、連続コピー時転写材の
100枚の間隔毎にパツチ検ATRを行うように設定し
ている。このように、パッチ検ATRにより濃度補正を
行う機構としているが、連続コピー時、パッチ検動作の
入らない100枚分については、現像剤濃度の安定性は
ビデオカウント方式による予測補給の性能にのみ依存す
ることになり、結果として、トナーホッパーよりのトナ
ー補給量が高精度であることが求められる。
【0030】ここで、具体的にどの程度の精度が要求さ
れるかについて説明する。最も補給精度が要求されるの
は最もトナー消費量(補給量)が多い場合である。つま
り、原稿画像がベタ画像(約1g/枚)でかつ設定可能
な最大連続複写枚数分複写を行なう場合が最も厳しい条
件となる。また、トナー濃度の許容範囲が狭いほど補給
精度が厳しく要求される。最大連続複写枚数をパッチ検
間隔である100枚とし、トナー濃度の許容範囲を±1
重量%とし、さらに現像器内の現像剤量を500gとす
ると、トナー補給精度は±5%程度要求されることにな
る。
【0031】このため、トナーホッパーを直列2段構成
にし、下ホッパーの粉面高さを所定範囲内に制御するこ
とにより、トナーのかさ密度変化(流動性変動)を抑制
し補給精度の向上を計っている。
【0032】発明者の行なった実験では、従来のトナー
ホッパー(単一のトナー槽を有するホッパー)の補給精
度が±20〜30%程度であるのに対し、本トナーホッ
パーは±5%程度となり飛躍的に精度が向上している。
【0033】次に図2、図3を用いてトナーホッパーの
構成および動作説明を行なう。
【0034】第1のトナー補給装置Aは、トナーTを収
容する第1のトナー容器101と、この容器内のトナー
Tを現像器4dへ搬送する第1の搬送スクリュー102
と、容器内のトナーTの粉面(レベル面)を検知する粉
面検知センサ103等により構成されている。また、第
2のトナー補給装置Bは、トナーTを貯蔵、収容するた
めに第1のトナー容器101よりもトナー容量の大きい
第2のトナー容器111と、この容器内のトナーを第1
のトナー補給装置Aに搬送する第2の搬送スクリュー1
12と、容器内のトナーの残量が少なくなったことを検
知する残量検知センサ(第2センサ)113と、容器内
のトナーをほぐす攪拌部材114等により構成されてい
る。図2に示すように攪拌部材114は、直径1.4m
mの線状で軸116に回転可能に設けられる。また、軸
116にはセンサ113の検知の面を清掃するワイパー
117が回転可能に設けられる。
【0035】次に、本実施例の動作について説明する。
複写行程が始まると、前述したようにビデオカウント数
に基づいてトナー補給時間が算出され、算出した時間の
間だけ第1のモータ104が駆動され、駆動伝達部材を
介して第1の搬送スクリュー102が回転駆動され、第
1のトナー容器101内に収容されたトナーTの一部が
現像器4dへ搬送、補給される。
【0036】現像器44へトナーの補給を行なうことに
より第1のトナー容器101内のトナーTの粉面は低下
する。それ故、粉面検知センサ(第1センサ)103が
粉面を検知したら、第2のトナー補給装置Bよりトナー
を所定量補給させる。例えば、粉面検知センサ103の
検知出力をCPUに供給し、この制御回路から第2のモ
ータ115に駆動信号を送って第2のモータ115を所
定時間駆動し、第2の搬送スクリュー112を所定時間
回転駆動し、第2のトナー容器111内に収容されたト
ナーTの所定量(少量)を第1のトナー補給装置Aのト
ナー容器101内へ搬送、補給する。
【0037】この動作を行なうことにより、第1のトナ
ー補給装置Aのトナー容器101内のトナーTの粉面の
高さをおおよそ一定に恒常的に保つことができる。
【0038】これにより、第1のトナー容器101内の
下部のトナーが受ける圧力の変動が小さくなり、かさ密
度の変動も小さなものとなる。従って、高精度のトナー
補給が行なえる。
【0039】次に、第2のトナー補給装置Bの残量検知
センサ113のトナー無し検知に関連した動作について
説明する。
【0040】図1は連続コピー時の2つのスクリューの
動作を示すシーケンスチャート図である。まず、図1
(a)を用いて、連続コピー中に残検センサ113が検
知しない場合について説明する。
【0041】なお、転写材としての紙はA3サイズであ
り15CPM(4secで1cycle)としている。
また、画像は補給量の最も多いベタ画像(画像形成可能
領域の全面にトナーを付着させる画像)を形成している
場合を想定して説明する。
【0042】図1(a)にて、ビデオカウント量にもと
ずき第1スクリュー102は1sec回り約1gトナー
を補給する。第1センサ103は画像形成開始より1s
ec後に所定量のトナーがあるかないかを検知し、トナ
ー無しと検知すれば第2スクリュー112を所定時間回
す。所定時間は1secとしている。第2スクリュー1
12のトナー搬送能力は第1スクリュー102の1.5
倍としており、1secで約1.5gトナーが第1ホッ
パー101に補給される。第1スクリュー102が3回
(3sec)回り、第2スクリュー112が2回(2s
ec)回るとともに3g補給することになり、第1ホッ
パー101の出入り量がつり合う。このため第1センサ
103によりトナー有無判定は、時系列で、2回無1回
有を繰返すことを基調とする。実際には補給量にはバラ
ツキが生じるので、第1センサ103によるトナー無が
連続する回数は1〜4回。トナー有は1〜2回程度にな
ることが実験的に確認されている。
【0043】次に図1(b)を用いて、連続コピー中に
残検センサ113がトナー無しを検知した場合の動作を
説明する。ドラム部での画像形成中は図1(a)の動作
と同じ動作を行う。そして、ドラム部での画像形成が終
了して装置の動作が終了する間(以下、後回転)は、第
2スクリュー112を駆動するという動作を行う。第2
スクリュー112を所定時間、駆動することにより第2
ホッパより第1ホッパへトナーを補給し、第1ホッパ上
部の空間V(トナーセンサよりも上の空間)をトナーで
充満させる。
【0044】例えば空間Vが10cc程度であるなら
ば、トナーのかさ密度が約0.45g/ccであるの
で、4.5gトナーを補給すればよい。本例では、第2
スクリューの搬送能力が1.5g/secとしているの
で3sec駆動すればよい。
【0045】このように第2ホッパーから第1ホッパー
にトナーを補給して第1ホッパーが満杯になった後で装
置操作部にトナー無し表示を出し、操作者にトナーボト
ルによる第2ホッパーに対するトナー補給を促す。
【0046】第1ホッパ上部の空間をトナーで埋めるこ
とにより、今までホッパ内に残留していたトナーが第1
ホッパと第2ホッパとに分断されていたのが、連結する
ことになる。これによりトナーの粉面高さが高くなった
ので同様の効果が得られ、トナーボトルより流入する流
動性の良い状態のトナーの流れをくい止める抵抗力が増
し、ホッパ出口部よりのトナーの漏洩が防止されるもの
である。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第2ホッ
パーの大型化もしくは補充トナー量の現象をすることな
く、トナーボトルよりホッパーへのトナー補給時に発生
しうるホッパー出口よりのトナー漏洩および現像器から
の現像剤のあふれ等の不具合を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するタイミングチャー
ト図
【図2】第1及び第2ホッパの拡大図。
【図3】潜像形成および第4画像形成ステーションを示
す模式図
【図4】画像形成装置の断面図
【符号の説明】
A 第1のトナー補給装置 B 第2のトナー補給装置 102 第1スクリュー 112 第2スクリュー 103 第1トナーセンサ 113 第2トナーセンサ 4d Bk現像器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体と、像担持体上の静電像を現像
    する現像器と、この現像器にトナーを補給する第1のト
    ナー補給容器と、この第1のトナー補給容器内のトナー
    量を検知する第1の検知部材と、第1のトナー補給容器
    にトナーを補給する第2のトナー補給容器と、第1の検
    知部材の出力に応じて第2のトナー補給容器からのトナ
    ーの補給を制御する制御手段と、第2のトナー補給容器
    内のトナー量を検知する第2の検知部材と、を有する画
    像形成装置において、 前記第2の検知部材がトナー不足を検知した際に、制御
    手段は第2のトナー補給容器から第1のトナー補給容器
    にトナーを補給することを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 第2の検知部材がトナー不足を検知した
    際の第1のトナー補給容器へのトナーの補給は画像形成
    終了後に行なわれることを特徴とする請求項1の画像形
    成装置。
  3. 【請求項3】 第2の検知部材がトナー不足を検知した
    際、制御手段は第1のトナー補給容器が実質的に満杯と
    なるように第2のトナー補給容器からトナーを補給させ
    ることを特徴とする請求項1もしくは2の画像形成装
    置。
  4. 【請求項4】 前記装置は更に、操作者に第2のトナー
    補給容器へのトナーの補給の指示を行なう補給指示手段
    を有し、第2の検知部材がトナー不足を検知し第2のト
    ナー補給容器から第1のトナー補給容器へのトナー補給
    後にトナー補給の指示が行なわれることを特徴とする請
    求項1から3の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は第1の検知部材の出力に
    基づき第1のトナー補給容器内のトナー量が所定量とな
    るようにトナー補給を制御することを特徴とする請求項
    1から4の画像形成装置。
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