JPS63223760A - 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】 本発明は、一般に、画像形成装置に関し、特に例えば、
黒色トナーのごとき二成分系現像剤を収納している現像
器と、前記現像器以外に主としてカラートナーとキャリ
アとから成る二成分系現像剤を収納している現像器を少
なくとも１（［１以上具＊したカラー画像形成装置に関
する。

黒色の現像剤を収納している現像器とともに、黒色以外
の色の現像剤（以下「カラー現像剤」という）を収納し
ている現像器を少なくとも１個以上備えた画像形成装置
にあっては、一般に、後者の現像器内に収納されるカラ
ー現像剤には色相を重視するためにカラートナーとキャ
リアを有した二成分系現像剤が採用される。このような
二成分系現像剤の色相を所望に応じて調整する／ロセス
としては、現像器内のカラートナーとキャリアとの混合
比を何らかの技術的手段によって検知するとともに、こ
の検知した値に基づいて現像器内に補給されるカラート
ナーの量を制御することが行なわれている。ところで、
上述した現像器内のカラートナーとキャリアとの混合比
を検知する方法として早くから提案されていたのが、現
像器中の現像剤の透磁率を検知する方法であったが、該
方法によれば、現像器内の被検知部位における現像剤の
量や密度が一定でなく、特に周辺の雰囲気の湿度によっ
ては現像剤の密度が大きく変化することがあったりして
高精度な混合比検知を行なうことが困難であった。そこ
で、このような事実に鑑みて、現像器内部の現像剤に対
して光を照射する光源を設け、該光源から照射され現像
器内部の現像剤に当って反射する光信号を受けてトナー
とキャリアとの混合比に応じて可変する反射光量に応じ
た電気信号を出力するフォトダイオードのごとき受光素
子手段を設け、該受光素子手段から出力された電気信号
に所定の信号処理を施す信号処理手段を設けて該信号処
理手段からの出力信号に応じて現像器内に補給されるカ
ラートナーの量を自動的に制御する現像剤濃度自動制御
装置なるものを備えた画像形成装置が提案された。

しかしながら、上述した現像剤濃度自動制御装置にあっ
ても、現像器内に゛収納されているカラートナーとキャ
リアとの混合比の可変に応じた二成分系現像剤からの反
射光量の変化率がかなり小さいので５カラートナーとキ
ャリアとの混合比の可変による反射光量の変化率の検知
が前述した光源の経時劣化に起因する光源からの照射光
量の変化や温度特性の影響によって高精度に行なうこと
ができず、ために良好で高品質な複写画像が得られない
という問題点があった。

従って本発明は、上述したごとき問題点を改善するため
に創案されたものであって、その目的は、二成分系現像
剤を収納している現像器を少なくとも１個以上具備する
画像形−或装置において。

該現像器内におけるカラートナーとキャリアとの混合比
の変化をより高精度に検知することによって良好で高品
質な複写画像を得ることが可能な画像形成装置を提供す
ることである。

ジ　　　　　　　　　　　　　た　　　　　段上記目的
は、本発明に係る画像形成装置によって達成される。要
約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体上に形
成された静電潜像を顕画像化するためのカラートナーと
キャリアを有した二成分系現像剤を収納した少なくとも
１個以上の現像手段と、前記現像手段内に向けて光を照
射する光源と、前記現像手段内に収納されている二成分
系現像剤のカラートナーとキャリアとの混合比を前記光
源から照射され前記現像剤に当って反射した反射光を受
光することによって検知する現像剤濃度検知手段と、前
記光源から照射された光量を検知する光量検知手段と、
予め設定されている現像剤濃度基準値及び光量基準値と
前記両検知手段から夫々出力された信号とに基づいて前
記光源の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴
とする画像形成装置である。

支１１ 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は１本発明の一実施例に従う画像形成装置を示し
たものである０本発明の一実施例に従う画像形成装置は
、カールソン電子写真法を用いた画像形成装置を例にと
って説明することとしたので、その全体構成は既に周知
であるために本発明に従う像担持体たる感光体ドラムと
、該感光体ドラムの外縁部近傍に設けられている現像手
段即ち現像器等について詳細に図示したものであり、カ
ールソンプロセスにおける一次帯電手段、露光手段、ク
リーニング手段等の図示は省略した。

第１図において、像担持体即ち感光体ドラム１１は、矢
印ａ方向（即ち第１図時計方向）に回転自在に軸手段（
図示しない）によって軸支されており、該感光体ドラム
１１の外縁部近傍には該感光体ドラム１１の回転方向上
流側に現像１１１２が、又下流側に現像器１３が夫々配
設されている。前記感光体ドラムｌｌ上の感光体には、
例えばＯＰＣ等の公知のものが使用されており、前記感
光体上には、既に公知となっている帯電手段及び画像露
光手段によって静電潜像が形成されるようになっている
。前記現像器１２には１通常黒色以外の色の現像剤が収
納されるようになっており、該現像器１２は、現像器本
体上部に対して着脱自在なホッパ１４と、該現像器本体
の前記ホッパ１４の挿着位置の略直下に配設され、前記
ホッパ１４より流入するカラートナーと該現像器本体内
に滞留しているキャリアとを攪拌するための一端側が回
転自在に軸支された撹拌棒１５と、該現像器本体の前記
感光体ドラム１１の外周面と対向している部位に形成さ
れている該現像器本体の開口部に、臨まされている現像
ローラ１６とを具備している。前記現像器１３には１通
常頻繁に使用される画像複写モードである黒色コピーの
ために黒色トナーのみから成る黒色の一成分系現像剤が
収納されるようになっており、そのため前記現像器１２
よりも全体的に大容量に形成されている。

該現像器１３は、−側が前記感光体ドラム１１の外周面
と対向するように配設された現像部１７と、該現像部１
７の上方に該現像Ｉ！１１７と一体的に形成され該現像
部１７と連通するとともに大量の黒色トナーの収納が可
能なホッパ部１８とから成っている。前述したホッパ部
１８には、その略中央部にホッパ部りａ内に収納されて
いる黒色トナーを攪拌するための一端側が回転自在に軸
支された撹拌棒１９と、前記現像ｌｌ１７と連通する部
位に配設され駆動されることによってホッパ部１８内に
収納されている黒色トナーを現像部１７内へと落し込む
第１図時計方向に回転自在なマグネットローラ２０とが
具備されている。前記現像部１７には、前記マグネット
ローラ２０を介して前記ホッパ部１８から流入してくる
黒色トナーを攪拌するために一端側が回転自在に軸支さ
れている撹拌棒２１．２２と、該現像部１７の前記感光
体ドラム１１の外周面と対向している部位に形成されて
いる開口部に臨まされている現像ローラ２３とが具備さ
れている。

第２図は１本発明の一実施例に従う画像形成装置に使用
される反射濃度検出器ユニットの構成を示す０本発明の
一実施例に従う画像形成装置に使用される反射濃度検出
器ユニット３１は、前記第１図にて図示した現像器１２
内に収納されているトナーとキャリアとの混合比を検知
するもので、第２図を参照して明らかなように、検出器
ユニット本体内−側に取り付けられている光源即ち光源
ランプ３２と、該光源テンプ３２から照射される光の光
量を測定する光量測定センサ３３と、前記光源ランプ３
２から照射された光が検出器ユニツ）３１外へと通過可
能に形成された検出窓３５を介して前記現像１１１２内
の現像剤から反射された光を受ける反射濃度測定センサ
３４とから成っている。なお、前記現像器１２内には、
該現像器１２・内に収納されている主としてカラートナ
ーとキャリアとから成る二成分系現像剤な攪拌するため
にスクリュー３Ｂが配設されている。

第２図にて図示したごとき構成の反射濃度検出器ユニッ
ト３１を現像器１２偏にのみ設けることとした理由は、
現像器１３内に収納されている現像剤が黒色トナーのみ
から成る一成分系現像剤であるために前記ユニッ）３１
ｔ−備えて現像剤濃度を自動的に調整してやる必要が生
じないのに対して、現像器１２内に収納される現像剤に
は色相を重視する観点からカラートナーとキャリアを有
した二成分系現像剤を使用することが必要とされており
、然も色相を所望に応じて調整するには、カラートナー
とキャリアとの混合比を検知して該混合比を適宜な値に
調整しなければならないためである。

第３図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置に使用
されている現像剤濃度自動制御装置の回路構成を示す０
本発明の一実施例に従う画像形成装置に使用される現像
剤濃度自動制御装置の概要は、第３図を参照して明らか
なように、第２図にて図示した反射濃度検出器ユニット
３１を形成している光源ランプ３２から照射された光信
号を受ける入力系工と、入力系工から与えられた信号を
受けて演算処理動作を行なう制御系■と、制御系■から
与えられた駆動指令信号に従って駆動する駆動系ｍとか
ら成るものである。前述した入力系■は、現像剤濃度検
知手段即ち光／電変換・電流／電圧変換器４３、光量検
知手段即ち光／電変換・電流／電圧変換器４４例えば現
像器１２のホッパ１“４側と現像器本体側とを連通する
連通口付近を通過するカラートナーを検知可能に設けら
れたフォトインタラプタＱ７とから成り、制御系■は、
Ａ／Ｄ変換器４１．４２制御手段即ちマイクロコンピュ
ータＱｌから成り、又駆動系■は、ドライバＱ３、Ｑ４
、クラッチＣ見１、モータドライシく４５から成る。前
記光／電変換・電流／電圧変換器４３は、オペレーショ
カレアンプ（以下「オペアンプ」という）Ｑ５と、該オ
ペアンプＱ５に接続された負帰還抵抗Ｒ１と、該オペア
ンプＱ５の反転入力端子、非反転入力端子及びアースに
夫々接続されている反射濃度測定センサたるフォトダイ
オードのごとき受光素子センサ３４とを具備しており、
該受光素子センサ３４が前記光源ランプ３２から出力さ
れ前記検出窓３５を介して現像器１２内の現像剤によっ
て反射された光信号を受けて光／電変換すると、オペア
ンプＱ５と負帰還抵抗Ｒ１とにより電流／電圧変換して
該電圧信号をＡ／Ｄ変換器４１に出力するようになって
いる。前記光／電変換・電流／電圧変換器４４は、オペ
アンプＱ６と、該オペアンプＱ６の負帰還回路に接続さ
れた可変抵抗ＶＲＩと、該オペアンプＱ６の反転入力端
子、非反転入力端子及びアースに夫々接続されている光
量測定センサたるフォトダイオードのごとき受光素子セ
ンサ３３とを具備しており、該受光素子センサ３３が前
記光源ランプ３２から出力された光信号を受けて光／電
変換すると、オペアンプＱ６と該オペアンプＱ６の負帰
還回路に接続された可変抵抗ＴＲＩとにより電流／電圧
変換して該電圧信号をＡ／Ｄ変換器４２に出力するよう
になっている。

前記マイクロコンピュータＱｌは、算術演算及び論理演
算を行なう中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）、制
御プログラム等を内蔵し又必要データを記憶するメモリ
等を具備している。前記メモリには、例えば、Ａ／Ｄ変
換器４１を介して前記光／電変換・電流／電圧変換器４
３より入力される現像剤の反射濃度の上限、下限を設定
するための上／下限値データ、前記光／電変換・電流／
電圧変換器４４より入力される光源ランプ３２から照射
される光量の上限、下限を設定するための上／下限値デ
ータ等が予め記憶されている。ＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換器
４１を介して前記光／電変換・電流／電圧変換器４３か
ら与えられた現像剤濃度値を採り込んで、前記メモリに
記憶されている現像剤の反射濃度の上限値、下限値デー
タと比較して検出濃度値が予め設定された範囲内にある
か否かを判断するとともに、Ａ／Ｄ変換器４２を介して
前記光／電変換φ電流／電圧変換器４４から与えられた
光量測定値を採り込んで、前記メモリに記憶されている
光源ランプ３２から照射される光量の上限値、下限値デ
ータと比較して検出光量値が予め設定された範囲内にあ
るか否かを判断するようになっている。ＣＰＵは、上述
した検出光量値メ光量の上／下限値データとの間の比較
演算の結果に基づいてＤ／Ａ変換器Ｑ２を介してドライ
バＱ３に出力する駆動指令信号を可変調整することによ
って、光源ランプ３２から照射される光量を前記メモリ
に記憶されている光量の上限値データと下限値データと
によって決まる範囲内に制御するものである。更に、Ｃ
ＰＵは、Ａ／Ｄ変換器４１を介して光／電ｉ換・電流／
電圧変換器４３から与えられる信号値とＡ／Ｄ変換器４
２を介して光／電変換・電流／電圧変換＠４４から与え
られる信号値とを比較演算し、前者が後者よりも小さい
と判断したときには、像露光手段等の往動中に、前記第
１図にて図示したホッパ１４内に収納されているカラー
トナーを現像器１２本体下部へと流入させるべくドライ
バＱ４に対して駆動指令信号を出力し、クラッチＣｊＬ
ｌを駆動することによって現像器１２内のカラートナー
とキャリアとの混合比の制御を行なうものである。更に
、ＣＰＵは、前記ドライバＱ４に対して駆動指令信号を
出力するとフォトインタラプタＱ７から出力される信号
を内部カウンタによってカウントすることでホッパ１４
から現像器１２本体下部に対して補給されたトナー量を
算出し、該算出したトナー補給量に基づいてモータドラ
イバ４５に対して出力する駆動指令信号を調整して像露
光手段の復動速度を適宜な値に制御することにより、現
像器１２内でのカラートナーとキャリアとの攪拌が充分
に行なわれる時間を確保するようになっている。

次に、上述した構成の制御動作を主に第４図にて図示す
るフローチャートを併用して説明する。

まず、前述した現像剤濃度上／下限値データ、光量上／
下限値データを夫々前記メモリのＲＡＭ部に記憶させ（
ステップ５１．５３）、次いでステップ５３にて前記Ｒ
ＡＭ部に記憶させた光量上／下限値データを前記ＲＡＭ
部から読み出しくステップ５５）、Ａ／Ｄ変換器４２を
介して前記光／電変換器・電流／電圧変換器４４から出
力された光量検出値を前記ＲＡＭ部に記憶させた後（ス
テップ５７）、該光量検出値とステップ５５にて前記Ｒ
ＡＭＩＩＡから読み出した光量上／下限値データとを比
較する（ステップ５９）、ステップ５９において、光量
検出値の方が光量下限値よりも太きいと判断され、且つ
該光量検出値の方が前記光量上限値よりも小さいと認識
されたときには（ステップ６１）、ステップ６３に移行
する。ＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換器４１を介して前記光／電
変換・電流／電圧変換器４３から出力された現像剤反射
濃度検出値を前記ＲＡＭ部に記憶させた後（ステップ６
３）、該反射濃度検出値とステップ５１で前記ＲＡＭ部
に記憶させた現像剤反射濃度の下限値データとを比較演
算し、前記反射濃度検出値が前記反射濃度の下限値より
も大きいと認識したときには（ステップ６５）、前記反
射濃度検出値とステップ５１で前記ＲＡＭ部に記憶させ
た現像剤反射濃度の上限値データとを比較演算すること
となる（ステップ６７）、ステップ６７で反射濃度検出
値が反射濃度の上限値よりも小さいと認識したときには
、ステップ５７でＲＡＭ部に記憶させた光量検出値とス
テップ６３でＲＡＭ部に記憶させた反射濃度検出値とを
比較し、光量検出値が反射濃度値よりも小さいと判断し
たときには（ステップ６９）、前記ドライバＱ４に対し
て駆動指令信号を出力する（ステップ７１）、ステップ
７１にて前記ドライバＱ４を介して前記クラッチＣＪＬ
１を駆動せしめた後、像露光手段等光学系が往動中か否
かを何らかの方法によって確認し、光学系が往動中であ
ることを認識すると（ステップ７３）、内部カウンタを
躯勤せしめて該カウンタが前記フォトインタラプタＱ７
から出力される信号を計数することによって現像器１２
に挿着されているホッパ１４から現像器１２本体内に供
給されるトナーの補給量を算出しくステップ７５）、ス
テップ７７゛に移行する。ステップ７３にて往動した光
学系が復動中であることを何らかの手段によって認識す
ると（ステップ７７）、ＣＰＵは、現像１！１２内での
カラートナーとキャリアとの攪拌が充分に行なわれる時
間を確保するために、内部カウンタにより算出されたト
ナー補給量に応じて前記光学系の復動速度を適宜な値に
制御する（ステップ７９）、これによって現像器１２内
にてカラートナーとキャリアとの攪拌が不充分なために
複写画像に生ずる所謂カブリを未然に防止するものであ
る。ステップ５９において予め設定された光場下限値の
方が光量検出値よりも大きいと認識したときには、前記
ＲＡＭ部内の前記光量下限値データが記憶されているア
ドレスの内容をインクリメントしくステップ８１）、該
インクリメントしたアドレスの内容が満杯となったこと
を認識すると（ステップ８３）、例えば画像形成装置本
体に設けられている表示部等に対して異常表示すべき旨
の駆動指令信号を出力する（ステップ８５）、ステップ
８３にて前記アドレスの内容が満杯になっていないこと
を認識したときには、ステップ５５に移行する。ステッ
プ６５において、前記反射濃度のｒ限値の方が前記反射
濃度検出値よりも大きいと認識したときにも、ＣＰＵは
上述したプロセスと同一の処理動作を実行する。ステッ
プ６１において前記光量検出値の方が前記光量上限イ４
よりも太さいと認識されたときには、前記ＲＡＭ部内の
前記光量上限値データが記憶されているアドレスの内容
をディクリメントしくステップ８７）、該ディクリメン
トしたアドレスの内容がＯとなったことを認識すると（
ステップ８９）、ステップ８５におけると同一の表示部
に対して異常表示すべき旨の駆動指令信号を出力する（
ステップ９１）、ステップ８９にて前記アドレスの内容
がＯになっていないことを認識したときには、ステップ
５５に移行する。ステップ６９において、光量検出値が
反射濃度値よりも小さいと認識したときには、前記ドラ
イバＱ４に対する駆動指令信号の出力を停止しくステッ
プ９３）、内部カウンタによるフォトインタラプタＱ７
からの出力信号のカウントを停止せしめ（ステップ９５
）、ステップ７７に移行する。ステップ７３において、
光学系が往動中でないことを認識したときには、ステッ
プ９５を介してステップ７７に移行する。ステップ７７
において、光学系が復動中でないことを認識したときに
は、前記光学系がホームポジションにあるか否かを判定
し、光学系がホームポジションにあると認識すれば（ス
テップ９７）、前記内部カウンタのカウント内容をリセ
ットした後ステップ６９に移行する。一方、ステップ９
７において、光学系がホームポジションにないと認識し
たときには、直ちにステップ６９に移行することとなる
。

ｌ乱立差】 以゛上説明したように、本発明によれば、二成分系現像
剤を収納している現像器を少なくとも１個以上具備する
画像形成装置において、該現像器内におけるカラートナ
ーとキャリアとの混合比の変化をより高精度に検知する
ことによって良好で高品質な複写画像を得ることが可能
な画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置の要部
縦断面図である。 第２図は１本発明の一実施例に従う画像形成装置に適用
される反射濃度検出器ユニットの構造図である。 第３図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置に適用
される現像剤濃度自動制御装置の構成を示すブロック図
である。 第４図は、前記第３図にて図示した構成の装置の制御力
作を示すフローチャートである。 １１：感光体ドラム １２：現（を器 ３２：光源ランプ ４３．４４：光／電変換・電流／電圧変換器Ｑ１：マイ
クロコンピュータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像
   を顕画像化するためのカラートナーとキャリアを有する
   二成分系現像剤を収納した少なくとも１個以上の現像手
   段と、前記現像手段内に向けて光を照射する光源と、前
   記現像手段内に収納されている二成分系現像剤のカラー
   トナーとキャリアとの混合比を前記光源から照射され前
   記現像剤に当つて反射した反射光を受光することによつ
   て検知する現像剤濃度検知手段と、前記光源から照射さ
   れた光量を検知する光量検知手段と、予め設定されてい
   る現像剤濃度基準値及び光量基準値と前記両検知手段か
   ら夫々出力された信号とに基づいて前記光源の駆動を制
   御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装
   置。 ２）前記現像剤濃度基準値及び光量基準値は、夫々前記
   制御手段に設定されており、前記現像剤濃度基準値及び
   光量基準値は、夫々上／下限値から成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。 ３）前記制御手段の制御下で駆動する表示手段を設け、
   該表示手段は、前記制御手段が、前記光量の上／下限値
   によつて決まる光量基準値外にある光量検出値が前記光
   量検知手段から出力された回数が予め設定された回数に
   達したことによつて光源に異常ありと判定したときには
   、異常表示を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の画像形成装置。 ４）前記表示手段は、前記制御手段が、前記現像剤濃度
   の上／下限値によつて決まる現像剤濃度基準値外にある
   現像剤濃度検出値が前記現像剤濃度検知手段から出力さ
   れた回数が予め設定された回数に達したことによつて現
   像手段内に異常ありと判定したときには、異常表示を行
   なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項の
   いずれかの項に記載の画像形成装置。