JP2000066502A

JP2000066502A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000066502A
Application number: JP24444598A
Authority: JP
Inventors: Michio Kawase; 道夫川瀬; Kazuyoshi Suzuki; 一可鈴木; Toshihiko Otsubo; 俊彦大坪; Jun Yamaguchi; 純山口; Tetsuo Fukusaka; 哲郎福坂; Takahiro Watabe; 高廣渡部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】現像器に設置したトナー濃度を検知する磁気
センサ出力から、出力の減衰等を生じることなく時定数
が大きい出力変動分を除去して、トナー濃度を正確に検
知し、安定したトナー濃度制御をすることである。【解決手段】磁気センサ４３の検知出力ＶS から比較
的高周波数のノイズ成分をＬＰＦ６０で除去し、ピーク
検出器６１でセンサ信号Ｌ６０が極小値をとるとき、所
定時間だけＨｉｇｈとなる極小信号Ｌ６１を出力し、ピ
ーク検出器６３でセンサ信号Ｌ６０が極大値をとると
き、所定時間だけＨｉｇｈとなる極大信号Ｌ６３を出力
し、それぞれＳ／Ｈ回路６２、６４を経てＬ６２、Ｌ６
４としてアナログ加算器６５に入力し、Ｌ６２とＬ６４
を加算し、ゲイン１／２の増幅器６６で平均値信号Ｌ６
６を生成し、Ｓ／Ｈ回路６８を経てセンサ信号Ｌ６８と
してＡ／Ｄ変換器６９に入力し、ＣＰＵバスＬ６９によ
りＣＰＵ部７０に読み込み、トナーの補給制御に使用す
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、感光ドラム等の像
担持体上に静電潜像を形成し、潜像を現像して画像を得
る、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装
置に関し、特に現像に２成分現像剤を用いる画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置として、たとえば電子写真
方式のカラー画像形成装置が知られている。この画像形
成装置で画像形成を行うには、まず、像担持体としての
感光ドラムの表面を帯電装置により均一に帯電し、像露
光を行って、静電潜像を形成する。つぎにこの潜像を現
像器を用いて現像剤により現像し、トナー画像として可
視化し、このトナー画像を紙等の記録材に転写する。こ
れをマゼンタシアン、イエロー、ブラックの４色につい
て行い、記録材に４色のトナー画像を重ね合わせて転写
し、ついで熱によってトナー画像を転写材に定着するこ
とにより、記録材にカラー画像が得られる。

【０００３】このような画像形成装置の現像器には、ト
ナーと磁性キャリアで構成される磁性現像剤の２成分現
像剤が広く用いられている。画像の濃度制御方式として
は、現像方式や画像形成装置構成上の様々な制約を考慮
して、種々のものが提案されているが、一般には、画像
の現像により２成分現像剤からトナーが消費され、現像
剤のトナー濃度が徐々に低下するので、現像剤のトナー
濃度を検知して、所定濃度を維持するように、現像器に
トナーを補給制御することにより、画像濃度を制御する
ことが行われる。

【０００４】上記のトナー補給制御を行う濃度制御装置
は、トナー濃度検知方式により、大別して光検知方式と
透磁率検知方式の２種が知られている。

【０００５】光検知方式は２つある。その１つは、現像
器内の現像スリーブ上の現像剤のトナー濃度を反射式光
センサにより光学的に検知して、トナー補給を行う現像
剤直接検知方式である。この方式では、現像スリーブに
近接して光センサを配置するが、その光センサ部に設け
た透明窓にトナーが付着すると、正常にトナー濃度検知
ができないことがある。また現像スリーブ上現像剤のト
ナー濃度を検知できるためには、トナーとキャリアの光
反射特性に十分な差があることが必要であるが、ブラッ
ク現像剤のようにトナーとキャリアの光反射特性に明確
な相違がない場合は、直接検知方式は適用できないこと
が多い。

【０００６】光検知方式の２番目のものはパッチ検方式
で、感光ドラム上に濃度検知用の画像（パッチ画像）を
形成し、感光ドラムに近接配置した反射式光センサによ
りそのパッチ画像のトナー濃度を検知して、トナー補給
を行うものである。このパッチ検方式では、ブラック現
像剤のトナー濃度に応じたパッチ画像のトナー濃度を検
知するので、現像器の現像特性、感光ドラムのドラム特
性、ドラム表面性など種々の要因により、実際のトナー
濃度との誤差を生じることがある。

【０００７】さらに、感光ドラム近傍に光センサを配置
することによる装置の大型化やセンサ部の透明窓の汚れ
補正などのセンサ調節の煩雑さ、さらには装置のコスト
上昇、濃度検知の実行による画像形成装置のプリント生
産性の低下などがあり、必ずしも最良の方式とは言えな
い。また、近年、画像形成装置の低コスト化、小型化が
要求されているが、装置を小型化すると、特にカラーの
画像形成装置では、光センサを配置するスペースがなく
なる問題もある。

【０００８】これに対し、上記の透磁率検知方式は非光
学式であるため、上記２つの光学検知方式のような問題
点はない。この透磁率検知方式としては、検知手段の検
知部として、現像剤の近くに検知コイルを配置し、現像
剤の影響を受けない位置に基準コイルを配置して、これ
ら２つのコイル（磁気センサ）を交流駆動し、両コイル
の作動出力に基づき現像剤のトナー濃度を検知する作動
トランス方式が知られている。現像剤のトナー濃度が変
化すると、現像剤の透磁率μが変化して、現像剤の近く
に配置された検知コイルのインダクタンスを変化させる
ので、基準コイルと検知コイル間の作動出力が変化し、
作動出力の変化を検出すれば現像剤のトナー濃度が検知
できる。

【０００９】透磁率検知方式は、非光学式のため、ブラ
ック現像剤のトナー濃度についても検知できるばかり
か、パッチ検知方式のような現像特性、感光ドラム特性
などの変化による影響も、直接検知方式のような光セン
サ部の窓の汚れになどによる影響もなく、信頼性の高い
トナー濃度検知を行うことができ、低濃度部から高濃度
部まで高画質の画像再現のために必要とされるトナー濃
度制御をおこうなうのに適した方法である。また検知コ
イルを現像器内に配置できるので、画像形成装置の小型
化が可能で、コストも低い。従って、透磁率検知方式は
有力な方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透磁率
検知方式は、磁性キャリアの透磁率により現像剤の透磁
率を検知する、すなわち現像剤のみかけの透磁率を検知
していることになるので、現像剤のかさ密度が変化する
と現像剤の透磁率も変化し、検知出力が変化する。つま
り、現像器内の現像剤のトナーとキャリアの比率が同一
（現像剤のトナー濃度が同一）でも、現像剤のかさ密度
が変化すると、現像剤一定体積内のキャリア量が変わっ
てしまうため、現像剤の透磁率も変化する。

【００１１】このように、透磁率検知方式は、現像剤の
トナー濃度が一定であっても、検知誤差を引き起こすこ
とがあり、その結果、所望のトナー濃度制御を行えない
ことになり、ひいては目的の画像濃度を維持できない不
具合を招くことになる。

【００１２】たとえば、現像剤のトナー量が減っていな
いのにトナー濃度の低下を示す検知出力が出れば、トナ
ーを所定の濃度以上に過補給してしまい、その結果、画
像濃度が濃くなったり、トナー量増加による現像剤量の
増加により、現像剤が現像器からあふれたり、トナー量
増加によるトナーの帯電量低下により、現像器からのト
ナー飛散が起こる等の問題が生じる。

【００１３】現像剤のトナー量が減っているのにトナー
濃度の低下を示さない検知出力が出された場合は、トナ
ーを補給せずに済ましてしまい、その結果、トナー量減
少による画像の濃度薄や、トナー量減少によるトナーの
帯電量増加での濃度薄などの問題が起こる。さらに複数
色のトナー画像を重ねて再現するカラー画像の場合に
は、その濃度薄が１色のトナー画像にでもあると、カラ
ー画像の色味の変化につながるので、直ちにカラー画像
の高画質な再現ができなくなる問題を引き起こす。

【００１４】このように、所望のトナー濃度制御が行え
ない状態で現像を続けると、現像剤の劣化を引き起こし
たり、トナー飛散、キャリア飛散、現像器駆動の負荷増
大などの不具合を生じ、現像剤の交換等のメンテナンス
が必要となって、ランニングコストの上昇、装置の不本
意な非稼働時間（ダウンタイム）の発生といった問題が
生じる。

【００１５】このように、透磁率検知方式では、現像剤
のかさ密度変化があると、トナー濃度検知を正確に行う
ことができない。さらに説明する。本発明者らが検討し
たところによれば、上記の現像剤のかさ密度変化は、主
としてつぎの要因により起こることが分かった。

【００１６】第一に、一般的に使用されている粉砕トナ
ーは、トナーの粒子形状が凹凸状で、トナー粒子個々に
異なる。このため、磁性キャリアに粉砕トナーを混合し
た現像剤は、現像剤の静止状態、流動状態および放置状
態の間でかさ密度変化を起こしやすく、長期間使用後
も、トナー粒子の形状変化が引き起こすかさ密度変化が
大きい。

【００１７】第二に、現像器における現像剤の撹拌・搬
送工程および現像工程で、現像剤が磁気的および機械的
圧縮を受け、これによりトナーの形状が変化したり、ト
ナー表面への外添剤の埋め込みが生じ、このため現像剤
のかさ密度変化が生じる。

【００１８】第三に、現像器構成が、現像剤の撹拌・搬
送工程および現像工程で現像剤同士の摩擦力を増大する
ものであったり、現像剤の特性が、トナーの帯電量を急
激に増加させるようなものであったりする場合、トナー
帯電量の使用初期の帯電量に対する変化が著しく大きく
なる。トナー帯電量が大きいほど現像剤同士の反発力が
大きくなり、現像剤のかさ密度が減少する。このように
トナー帯電量の変化が大きいと、現像剤のかさ密度の変
化が大きい。

【００１９】この対策として、球形トナーを用いたり、
現像剤の撹拌・搬送工程、現像工程での圧縮を低減する
ような現像器構成に改善するなどの方法がある。これら
の措置を講じることにより、トナーの凹凸形状や形状変
化、帯電量変化に起因する現像剤のかさ密度変化をある
程度抑えることができ、かさ密度変化による透磁率検知
手段（検知コイル）の検知出力の変化をなくすことがで
きる。

【００２０】しかしながら、透磁率検知手段の磁気セン
サ近傍では、現像剤の撹拌・搬送にともなう現像剤のか
さ密度変化の問題が残る。すなわち、現像器内では、ス
クリュー部材等を用いて現像剤を撹拌・搬送することが
多いが、トナー消費もトナー補給も全く行わず、現像剤
のトナーとキャリアの比率が変わらないでも、撹拌・搬
送部材による現像剤の撹拌・搬送動作にともない、磁気
センサ近傍に現像剤のかさ密度変化が引き起こされるこ
とがある。その結果、検知出力が変動してしまう。

【００２１】透磁率検知手段では、上記の磁気センサ
（検知コイル）の検知出力をＡ／Ｄ変換器（アナログ／
デジタル変換器）でデジタルデータに変換して、このデ
ジタルデータをＣＰＵで読み取っているので、検知出力
の変動分も含めて読み取られてしまう。

【００２２】検知出力変動を除去するには、ローパスフ
ィルタにより出力変動の周波数成分を除去する方法があ
るが、出力変動の周波数成分は一般に低周波であること
から、検知回路素子の時定数を大きくする必要があり、
このため検知出力が減衰したり、プロセス速度を変更す
る際に回路素子の時定数を切り替える必要が生じる。

【００２３】また、一般に画像形成装置では、多数のセ
ンサ類を設置して装置の各種状況を把握しているが、セ
ンサ数が多いために、検知信号のＡ／Ｄ変換のサンプリ
ング周期を十分に短くできない。たとえば典型的なカラ
ー画像形成装置では、４色の現像剤のトナー濃度をモニ
タしており、このほかにも４色の補給用トナーの残量、
定着ローラ温度、用紙幅、装置本体内環境の温度および
湿度などをモニタするなどで、合計１２個ものセンサが
設置され、これらがＡ／Ｄ変換器に選択的に接続されて
いる。

【００２４】透磁率検知手段の磁気センサ検知信号のＡ
／Ｄ変換のサンプリングは、これら多数のセンサ類の信
号をモニタする一連の動作の一環として行われており、
所定周期での割り込み処理により、Ａ／Ｄ変換での変換
データをＣＰＵに読み込むために、実際には粗い周期で
のサンプリングしかできず、正確にトナー濃度を読み取
ることができなかった。

【００２５】本発明の目的は、以上を鑑み、透磁率検知
方式のトナー濃度検知手段の現像器に設置した磁気セン
サの出力から、時定数が極めて大きい出力変動分を出力
の減衰等を生じることなく除去して、現像器内現像剤の
トナー濃度を正確に検知することにより、安定したトナ
ー濃度制御を行うことを可能とし、またプロセス速度の
変更に際しても、コストアップなしに安価な構成で、安
定したトナー濃度制御を実現可能とした画像形成装置を
提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上に形成された潜像をトナーとキャリアを混合
した２成分現像剤を用いて現像する、前記現像剤を収容
した現像器と、現像器内の現像剤のトナー濃度を検知す
る濃度検知手段と、現像器にトナーを補給する補給手段
とを有し、前記濃度検知手段は現像器に設置された磁気
検知部を有し、磁気検知部により現像器内の現像剤の透
磁率を検出して、現像剤のトナー濃度を検知する画像形
成装置において、前記磁気検知部の検出出力の極大値お
よび極小値を判定する判定手段を有し、前記判定手段に
より判定された検出出力によるトナー濃度の極大値およ
び極小値の結果に基づき、前記補給手段によるトナー補
給を行うことを特徴とする画像形成装置である。

【００２７】本発明によれば、前記トナー濃度の極大値
および極小値からトナー濃度の平均値を求め、そのトナ
ー濃度の平均値に基づき、前記補給手段によるトナー補
給を行うことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２９】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略図
である。本実施例は、４ドラムのカラー画像形成装置に
形成され、カラーリーダ部とカラープリンタ部とから構
成されている。

【００３０】カラーリーダ部について説明する。図１に
おいて、符号１０１はＣＣＤで、カラーリーダ部はＣＣ
Ｄ１０１を備える。このＣＣＤ１０１は基板３１１に実
装されている。また、デジタル画像処理部３１２を備
え、この画像処理部３１２は、図２からＣＣＤ１０１を
除いた部分と、図３の２値変換部２０１および遅延部２
０２〜２０５の部分とを備えて構成されている。原稿台
ガラス（プラテン）３０１と、その上に原稿給紙装置
（ＤＦ）３０２とが設置され、この原稿給紙装置３０２
の代わりに鏡面圧板を設置することもできる。

【００３１】また、原稿を照明する光源（ハロゲンラン
プまたは蛍光灯）３０３および３０４と、この光源３０
３、３０４の光を原稿に集光する反射傘３０５および３
０６と、原稿からの反射光または投影光を導くミラー３
０７〜３０９と、ミラー３０７〜３０９からの光をＣＣ
Ｄ１０１上に集光するレンズ３１０とを備える。ハロゲ
ンランプ３０３、３０４と反射傘３０５、３０６とはキ
ャリッジ３１４に収容され、ミラー３０８、３０９はキ
ャリッジ３１５に収容されている。符号３１３は他のＩ
ＰＵ（Image Processing Unit 。パソコンから送られ
る文字／画像のデータを処理するコントローラ）等との
インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部である。

【００３２】なお、キャリッジ３１４は速度Ｖで、キャ
リッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１の電気的走
査（主走査）方向に対して垂直方向に機械的に移動する
ことによって、原稿の全面を走査（副走査）する。

【００３３】図２は、デジタル画像処理部３１２の詳細
な構成を示すブロック図である。

【００３４】原稿台ガラス３０１上の原稿は、光源３０
３、３０４からの光を反射し、その反射光はＣＣＤ１０
１に導かれて電気信号に変換される。ＣＣＤ１０１は、
カラーセンサの場合、ＲＧＢのカラーフィルターが１ラ
インのＣＣＤ上にＲＧＢ順にインラインに乗ったもの
で、３ラインＣＣＤで、それぞれＲフィルタ・Ｇフィル
タ・ＢフィルタをそれぞれのＣＣＤごとに並べたもので
も構わないし、フィルタがオンチップ化またはフィルタ
がＣＣＤと別構成になったものでも構わない。

【００３５】ＣＣＤ１０１の変換で得られた電気信号
（アナログ画像信号）は、画像処理部３１２に入力さ
れ、クランプ＆Ａｍｐ．＆Ｓ／Ｈ＆Ａ／Ｄ部１０２でサ
ンプルホールド（Ｓ／Ｈ）され、アナログ画像信号のダ
ークレベルを基準にクランプして、所定量に増幅され
（こられの処理順はクランプ＆Ａｍｐ．＆Ｓ／Ｈ＆Ａ／
Ｄ部１０２の表記順とは限らない）、Ａ／Ｄ変換され
て、たとえばＲＧＢ各８ビットのデジタル信号に変換さ
れる。

【００３６】このＲＧＢ信号は、シェーディング部１０
３でシェーディング補正および黒補正が施された後、つ
なぎ＆ＭＴＦ補正＆原稿検知部１０４でラインごとの遅
延量調整等の処理を行う。すなわち、ＣＣＤ１０１が３
ラインＣＣＤの場合、つなぎ処理は、ライン間の読み取
り位置が異なるため、読み取り速度に応じてラインごと
の遅延量を調整し、３ラインの読み取り位置が同じにな
るように信号タイミングを補正し、ＭＴＦ補正は、読み
取り速度や変倍率によって読み取りのＭＴＦが変わるた
め、その変化を補正し、原稿検知は、原稿台ガラス上の
原稿を走査することにより原稿サイズを認識する。

【００３７】読み取り位置タイミングが補正されたデジ
タル信号は、入力マスキング部１０５によってＣＣＤ１
０１の分光特性、光源３０３、３０４および反射傘３０
５、３０６の分光特性を補正する。入力マスキング１０
５の出力は、外部Ｉ／Ｆ部１１４を介して外部Ｉ／Ｆ信
号との切り換え可能なセレクタ１０６に入力される。セ
レクタ１０６から出力された信号は、色空間圧縮＆下地
除去＆ＬＯＧ変換部１０７と下地除去部１１５に入力さ
れる。

【００３８】下地除去部１１５に入力された信号は、下
地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判
定する黒文字判定部１１６に入力され、原稿から黒文字
信号を生成する。また、もう一つのセレクタ１０６の出
力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部１
０７では、色空間圧縮は、読み取った画像信号がプリン
タで再現できる範囲に入っているかどうかを判断し、入
っている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号
をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そ
して、下地処理を行い、ＬＯＧ変換でＲＧＢ信号からＣ
ＭＹ信号に変換する。空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ１０
７の出力信号は、黒文字判定部１１６で生成された信号
とタイミングを補正するため、色遅延１０８でタイミン
グ調整される。

【００３９】この２種類の信号は、モワレ除去部１０９
でモワレが除去され、変倍処理部１１０で主走査方向に
変倍処理される。変倍処理部１１０で処理された信号
は、ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１でＣＭＹ
信号に補正されるとともに、黒文字判定部１１６で生成
された判定信号がＣＭＹＫ信号にフィードバックされ
る。ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部１１１で処理さ
れた信号は、γ補正部１１２で濃度調整された後、フィ
ルタ部１１３でスムージングまたはエッジ処理される。
以上処理された信号は、図３の２値変換部２０１で８ビ
ットの多値信号から２値信号に変換される（変換方法は
ディザ法、誤差拡散法などでも良い）。

【００４０】カラープリンタ部について説明する。図１
において、符号３１７はカラープリンタ部のＭ画像形成
部、３１８はＣ画像形成部、３１９はＹ画像形成部、３
２０はＫ画像形成部で、それぞれ感光ドラム３４２、３
４３、３４４、３４５、帯電器３２１、３２４、３２
７、３３０、ＬＥＤアレー２１０、２１１、２１２、２
１３、現像器３２２、３２５、３２８、３３１、転写帯
電器３２３、３２６、３２９、３３２を備え、現像器３
２２、３２５、３２８、３３１は、それぞれ現像スリー
ブ３４５、３４６、３４７、３４８を有する。

【００４１】それぞれの構成は同一なので、Ｍ画像形成
部３１７について詳細に説明し、他の画像形成部の説明
は省略する。

【００４２】Ｍ画像形成部３１７において、感光ドラム
３４２は、１５０ｍｍ／秒の速度で回転され、帯電器３
２１がその表面を所定の電位に帯電し、潜像形成の準備
をする。感光ドラム３４２は、ＬＥＤアレー２１０から
の光によって、その表面に潜像が形成される。

【００４３】帯電器３２１は、図４に示すように、低抵
抗のフェライトキャリア５０２を担持したスリーブ５０
１を備え、スリーブ５０１内のマグネット５０３により
フェライトキャリア５０２に誘電ブラシを形成させて、
感光ドラム３４２の表面に接触せるともに、スリーブ５
０１を２５５ｍｍ／秒の速度で矢印ｃ方向に回転させる
ことにより、感光ドラム３４２の表面の帯電を行う。

【００４４】感光ドラム３４２上に形成された潜像は、
現像器３２２で現像してトナー画像として可視化する。
現像器３２２は、２成分現像剤を担持して感光ドラム３
４２に搬送する現像スリーブ３４５を有し、現像時、高
圧電源５０４から現像スリーブ３４５に現像バイアスを
印加する。

【００４５】感光ドラム３４２上に形成されたトナー画
像は、転写ベルト３３３の背面で転写帯電器３２３に放
電させることにより、転写ベルト３３３上の記録紙など
へ転写する。この転写後、感光ドラム３４２上に残留し
たトナー５０３を帯電器３２１に一旦取り込み、トナー
５０３の静電的特性を変化させて、再び感光ドラム３４
２上に戻し、これを現像器３２２で回収し再利用する。

【００４６】記録紙への画像の形成手順について説明す
る。カセット３４０、３４１に格納された記録紙は、ピ
ックアップローラ３３８、３３９により１枚づつ取り出
して給紙ローラ３３６、３３７に搬送され、給紙ローラ
３３６、３３７により１５０ｍｍ／秒で移動する転写ベ
ルト３３３上に給紙される。給紙された記録紙は、吸着
帯電器３４６と転写ベルトローラ３４８とにより帯電し
て、転写ベルト３３３に吸着させられる。転写ベルトロ
ーラ３４８は、転写ベルト３３３を駆動するとともに、
吸着帯電器３４６と対をなして記録紙帯電の対向極とな
る。

【００４７】転写ベルト３３３に吸着された記録紙の先
端は、紙先端センサ３４７により検知される。紙先端セ
ンサ３４７の検知信号はプリンタ部からカラーリーダ部
へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ信
号を送る際の副走査同期信号として用いられる。

【００４８】上記の記録紙は転写ベルト３３３によって
搬送され、画像形成部３１７、３１８、３１９、３２０
を順々に通過して、記録紙の表面にＭ（マゼンタ）、Ｃ
（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の順にト
ナー画像が形成される。

【００４９】Ｋ画像形成部３２０を通過した記録紙は、
転写ベルト３３３からの分離を容易にするために除電帯
電器３４９で除電した後、転写ベルト３３から分離す
る。この分離の際、剥離放電により画像乱れが生じるこ
とがあるので、それを剥離放電器３５０で防止する。分
離された記録紙は、画像乱れをさらに防止するために、
定着前帯電器３５１、３５２で帯電してトナーの吸着力
を補った後、定着器３３４でトナー画像を熱定着し、そ
の後排紙トレー３３５に排出する。また転写ベルト３３
３は、内外除電器３５３によって除電される。

【００５０】ＬＥＤ画像記録について説明する。図２お
よび３の画像処理部で生成された２値のＣＭＹＫの画像
信号は、紙先端センサ３４７からの紙先端信号を基に、
それぞれ遅延部２０２〜２０５によって紙先端センサと
それぞれの画像形成部との距離の違いを調整することに
より、４色のトナー画像を所定の位置に形成することが
可能となる。図３のＬＥＤ駆動２０６〜２０９は。ＬＥ
Ｄ２１０〜２１３を駆動するための信号を生成する。

【００５１】つぎに、感光ドラム上に対し画像の形成中
か否かを検知する方法について説明する。図５におい
て、画像形成時、感光ドラム３４２は１５０ｍｍ／秒の
速度で矢印方向に回転駆動され、画像先端に対応する感
光ドラム上の点Ａは、位置ａで帯電器３２１によって所
定の表面電位に帯電され、位置ｂでＬＥＤアレー２１０
によって潜像が形成され、位置ｃへ移動して現像器３４
５によって現像が開始される。ここで、画像先端に対応
する点Ａの現像開始と同時に、制御ＣＰＵによってバッ
クアップＲＡＭ上に割り当てられた現像中フラグをセッ
トする。つづいて位置ｃで形成された現像画像は、位置
ｄにおいて転写帯電器３２３により同じく１５０ｍｍ／
秒の速度で移動する記録紙に転写される。

【００５２】これら一連の画像形成動作が画像先端から
画像後端に至るまで行われ、画像後端に対応する現像画
像が位置ｄにおいて転写された時点で、制御ＣＰＵによ
り現像中フラグをリセットする。以上の処理により、感
光ドラム上に現像画像が存在する場合には、現像フラグ
はセットされた状態にあり、現像画像が存在しない場合
には、現像中フラグはリセットされた状態にある。

【００５３】現像器３２２について説明する。現像器３
２２の主要構成例を図６および図７に示す。現像器３２
２は現像器本体３２を有し、本体３２内の約下半分は隔
壁４４により現像室Ｒ１と撹拌室Ｒ２とに区画されてい
る。現像器本体３２の現像室Ｒ１側の開口部には現像ス
リーブ３８が配置され、現像室Ｒ１、撹拌室Ｒ２には現
像スリーブ３８と平行な現像剤撹拌・搬送スクリュー３
６、３７がそれぞれ配置され、これら現像スリーブ３
８、スクリュー３６、３７は、現像モータ２０を駆動す
ることにより回転駆動される。

【００５４】撹拌室Ｒ２には現像剤撹拌・搬送スクリュ
ー３７の近傍に、磁気センサ４３が配置され、現像剤の
トナー濃度を検出する。現像剤はスクリュー３６、３７
の回転により、現像器本体３２内を図７の矢印ＡＢ、矢
印ＣＤの向きに搬送され、現像器内を循環する。画像形
成中、トナー補給時には、現像モータ２０の駆動がＯＮ
される。

【００５５】現像器本体３２内の撹拌室Ｒ２の上方には
トナーホッパー部Ｒ３が配置されている。このホッパー
部Ｒ３内のトナー３３は、図示しないトナー補給モータ
を所定時間駆動することによりトナー補給スクリュー３
４が回転し、現像器本体３２内のスクリュー３７側の室
域Ｒ２に補給される。

【００５６】現像剤撹拌スクリュー３６、３７は、現像
スリーブ３８の回転駆動に同期して回転するように、駆
動モータ２０の駆動が伝達される。同一駆動手段から駆
動を接続される。一例として、スクリューのピッチを２
０ｍｍ、回転速度を２４０ｒｐｍとする。このときスク
リューは、１回転２５０ｍＳ（マイクロ秒）で現像剤を
撹拌することになる。

【００５７】現像剤の撹拌・搬送時には、スクリューピ
ッチ間の現像剤が、磁気センサ４３の近傍を２５０ｍＳ
の周期で搬送されることになる。従って、磁気センサ４
３近傍で現像剤は必ずしも均一ではない。このため、磁
気センサ出力はスクリュー搬送周期に関係した変動を生
ずる。

【００５８】図８は、トナー消費がない場合に、現像剤
撹拌・搬送動作を行ったときの磁気センサ４３の出力波
形である。図８に見られるように、現像剤撹拌・搬送ス
クリュー３７のピッチと、回転速度から現像剤が撹拌・
搬送される際の周期的変動に合わせて、磁気センサ４３
の出力も周期的に変動している。これは、スクリュー３
７の動作により現像剤自体がわずかながらかさ密度変動
を生じているためである。スクリュー３７が２５０ｍＳ
に１回転する間に、磁気センサ４３近傍を搬送される現
像剤がスクリューピッチ分の２０ｍｍの距離だけ移送さ
れる際に、周期Ｔｍ＝２５０ｍＳでかさ密度変動を生じ
ていることを示す。磁気センサ出力は、最大値ＶHP1 、
最小値ＶLP1 で変動し、磁気センサ出力の平均値ＶAV1
であるとする。

【００５９】図９に、本実施例によるセンサ出力の処理
回路のブロック図を、図１０に、トナー消費時の磁気セ
ンサ出力の例を示す。

【００６０】図９において、磁気センサ４３の出力ＶS
（図１０にＶVSとして示す）は、ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）６０に入力され、現像剤撹拌・搬送時の磁気セン
サ出力と比べて、比較的高い周波数のノイズ成分が除去
される。これは、装置内で発生する高い周波数のノイズ
成分が磁気センサ出力中にライン誘起されて、センサ出
力を検出してトナー濃度を検知する際に、誤った値のト
ナー濃度を与えないようにするためで、比較的時定数の
小さな回路素子で実現できる。

【００６１】ＬＰＦ６０でノイズ除去されたセンサ信号
Ｌ６０は、ピーク検出器６１、６３とサンプルホールド
回路６２、６４に入力される。ピーク検出器６１では、
センサ信号Ｌ６０が減少から増大に向かう極小値をとる
とき、所定時間だけＨｉｇｈとなるような極小信号Ｌ６
１を出力し（図１０のＶL61 ）、サンプルホールド回路
６２においてセンサ信号Ｌ６０の値がホールドされ、Ｌ
６２としてアナログ加算器６５に入力される。同様にし
て、センサ信号Ｌ６０が増大から減少に向かう極大値を
とるとき、所定時間だけＨｉｇｈとなるような極大信号
Ｌ６３を出力し（図１０のＶL63 ）、サンプルホールド
回路６４においてセンサ信号Ｌ６０の値がホールドさ
れ、Ｌ６４としてアナログ加算器６５に入力される。

【００６２】極小信号Ｌ６２と極大信号Ｌ６４とは、ア
ナログ加算器６５で加算され、ゲイン１／２の増幅器６
６で平均値信号Ｌ６６が生成される。極大信号Ｌ６４
は、遅延回路６７で所定時間遅延され、ディレイ信号Ｌ
６７（図１０のＶL67 ）、サンプルホールド回路６８に
送られ、磁気センサ出力の平均値信号Ｌ６６の値がホー
ルドされ、センサ信号Ｌ６８としてＡ／Ｄ変換器６９に
入力される（図１０のＶL68 ）。ＣＰＵ部７０のＣＰＵ
バスＬ６９により、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータと
して、磁気センサ４３の平均値がＣＰＵ部７０に読み込
まれる。

【００６３】図１１に、トナー補給シーケンスの例を示
す。コピーキーが押され、装置がコピー動作を開始する
と（ステップＳ１）、磁気センサの平均出力信号Ｌ６８
がＡ／Ｄ変換され、センサ出力値ＶDSとしてＣＰＵ部７
０に読み込まれ、所定の基準値ＶR1との差分Ｙを求める
（Ｓ２）。現像剤のトナー濃度が所定値以下であると
き、キャリアに対するトナーの割合が少なく、現像剤の
見かけの透磁率が増すことになり、磁気センサ４３の出
力が増加する。従って、所定トナー濃度における磁気セ
ンサ出力の基準値ＶR1に比べて、磁気センサ出力値ＶDS
の方が大きくなる。差分Ｙが負の値をとるかどうかをＣ
ＰＵ部７０において判定し（Ｓ３）、差分Ｙが負の値を
とるとき、差分Ｙに応じたトナー補給動作時間Ｔx を求
める（Ｓ４）。たとえば、差分Ｙを入力としてトナー補
給動作時間Ｔx を出力するような、ルックアップテーブ
ル（ランダムアクセスメモリからなる）を用いてもよ
い。

【００６４】図示しないトナー補給モータを時間Ｔx の
間、動作させることにより、トナーホッパー部Ｒ３から
トナー３３が現像で消費されたトナーに見合う量で撹拌
室Ｒ２内に落下補給され、現像剤のトナー濃度が適切に
制御される。

【００６５】以上のように、本発明によれば、現像器内
現像剤のトナー濃度を検知した磁気センサの出力の極大
値と極小値を検出し、その平均値を求めるようにしたの
で、検知出力に現像剤の撹拌・搬送にともなう現像剤の
かさ密度変化に起因する時定数が極めて大きい出力変動
があっても、検知出力を減衰することなく出力変動分を
除去して、現像剤のトナー濃度を正確に検知することが
でき、安定したトナー濃度制御を行うことができる。

【００６６】また、近年の画像形成装置では、転写材と
しての記録紙に厚さの異なるものを用いたり、転写材と
してＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクタ）用の透過性
樹脂フィルムを用いるなど、種々の転写材が使用され
る。このような種々の転写材に対して最適な画像再現を
行うためには、転写材の種類に応じて、画像形成のプロ
セス速度を変更するなどの措置がとられる。

【００６７】たとえば厚い記録紙を用いたときには、感
光ドラムの回転速度、帯電スリーブ、現像スリーブ、現
像剤撹拌・搬送スクリューの回転速度を半分にするなど
によって、画像形成のプロセス速度を遅くし、さらには
記録紙が定着ローラを通過する速度も半分にして、定着
性を向上させ、画像品位の向上を図る。このとき、現像
剤撹拌・搬送スクリュー３６、３７の回転速度が半分に
なるので、磁気センサ４３の出力の変動周期も２倍に長
くなる。

【００６８】また上記の転写材の種類による変更とは別
に、再生画像の光沢制御の目的で、プロセス速度を若干
高め、定着ローラ速度も同様に高めにすることが提案さ
れている。このときは、現像剤撹拌・搬送スクリュー３
６、３７の回転速度も速く設定されるため、通常の画像
形成動作時よりも、磁気センサ４３の出力の変動周期も
短くなる。

【００６９】以上のように、プロセス速度の変更があっ
ても、本発明では、磁気センサの検知出力の極大値と極
小値を検出し、その平均値を求めるようにしたので、検
知出力の減衰等を生じることなく時定数が極めて大きい
出力変動分を除去して、現像剤のトナー濃度を正確に検
知し、安定したトナー濃度制御を行うことができ、その
ために特に時定数回路の大幅な変更を要することもな
く、簡易な構成で実現できる。

【００７０】実施例２本実施例の構成を図１２および図１３に示す。

【００７１】本実施例では、図１２に示すように、現像
剤撹拌・搬送スクリュー３７の軸に取り付けた検出部材
５０、５２と、スクリュー３７の周囲に設けた位相検出
用センサ５１、５２とからなる回転位相検出手段を設置
した。実施例１と同様に、駆動モータ２０を動作させる
ことにより、現像剤撹拌・搬送スクリュー３７が回転
し、これに取り付けた検出部材５０、５２が回転する。

【００７２】位相検出センサ５１は、スクリュー３７に
より現像剤が撹拌・搬送される際に、見かけの透磁率が
極小となり、磁気センサ４３の出力が極小となるような
スクリュー軸の回転位相に対応した位置に配置する。同
様に、位相検出センサ５３は、見かけの透磁率が極大と
なり、磁気センサ４３の出力が極大となるようなスクリ
ュー軸の回転位相に対応した位置に配置する。

【００７３】位相検出センサ５１は、磁気センサ４３の
出力が極小となるスクリュー軸回転位相で検出部材５０
の通過を検出して、センサ５１からの検出信号ＳＮ５１
はＨｉｇｈを出力する。ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５
４で予め磁気センサ出力ＶSから高周波ノイズ成分を除
去された後の磁気センサ信号Ｌ５４は、位相検出信号Ｓ
Ｎ５１＝Ｈｉｇｈのときの、磁気センサ信号Ｌ５４の値
をサンプルホールド回路５５によりサンプルホールド
し、Ｌ５５としてアナログ加算器６５に送られる。

【００７４】現像剤撹拌・搬送スクリュー３７がさらに
回転すると、つぎにスクリュー軸回転位相が磁気センサ
出力が極大となる位相に達し、位置検出センサ５３が検
出部材５２の通過を検出してＨｉｇｈを出力する。位相
検出信号ＳＮ５３＝Ｈｉｇｈのときの、磁気センサ信号
Ｌ５４の値をサンプルホールド回路５６によりサンプル
ホールドし、Ｌ５６としてアナログ加算器６５により、
信号Ｌ５５と加算される。

【００７５】加算結果はゲイン１／２の増幅器６６を通
され、平均値Ｌ６６が生成される。位相検出信号Ｌ５４
を遅延回路６７により所定時間遅延された信号Ｌ６７＝
Ｈｉｇｈのとき、平均値Ｌ６６の値がサンプルホールド
回路６８でホールドされ、Ａ／Ｄ変換器６９でデジタル
データに変換され、ＣＰＵ部７０に読み取られる。

【００７６】このようにして読み取られた磁気センサ出
力に応じて、トナー補給制御を行うことにより、適切な
トナー濃度制御を行える。

【００７７】本実施例によれば、実施例１の効果に加え
て、現像剤撹拌・搬送機構に特有な磁気センサ出力の変
動の極小値と極大値を、安価なセンサでタイミング生成
することにより、プロセス速度の変更に際しても、簡易
な回路構成でＣＰＵに負担をかけずに、平均値処理を行
える利点がある。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像器内に設置した透磁率検知手段の磁気センサの出力
につき、その極大値と極小値を用いて平均化処理を施す
ようにしたので、時定数の極めて大きな磁気センサの出
力変動を容易に除去して、現像器内現像剤のトナー濃度
を正確に検知でき、安定したトナー濃度制御を行うこと
ができる。またプロセス速度の変更に際しても、コスト
アップなしに、安価な構成で安定したトナー濃度制御を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略断
面図である。

【図２】図１の画像形成装置のデジタル画像処理部の主
要部を示すブロック図である。

【図３】デジタル画像処理部のＬＥＤ駆動部を示すブロ
ック図である。

【図４】図１の画像形成装置の帯電器を示す概略断面図
である。

【図５】図１の画像形成装置の感光ドラム上に対し画像
の形成中か否かの検知方法を示す説明図である。

【図６】図１の画像形成装置の現像器を示す断面図であ
る。

【図７】図６の現像器の水平断面図である。

【図８】図６の現像器のスクリューにより現像剤撹拌・
搬送動作を行ったときの、トナー消費がない場合のトナ
ー濃度の磁気センサの出力波形図である。

【図９】図１の画像形成装置における磁気センサ出力の
処理回路を示すブロック図である。

【図１０】図９の処理回路における各部の信号を示す波
形図である。

【図１１】図１の画像形成装置におけるトナーの補給シ
ーケンスを示すフローチャートである。

【図１２】本発明の他の実施例において設置した現像剤
撹拌・搬送スクリューの軸の回転位相検出手段を示す水
平断面図である。

【図１３】図１２の実施例におけるトナー濃度の磁気セ
ンサ出力の処理回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

３２現像器本体３６、３７現像剤撹拌・搬送スクリュー４３磁気センサ５０、５２検出部材５１、５３回転位相検出用センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大坪俊彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者山口純東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者福坂哲郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者渡部高廣東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H077 AB02 AC02 AD36 DA10 DA51 DA54 DA80 DA81 DA86 DB01 DB14 EA03 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された潜像をトナーと
キャリアを混合した２成分現像剤を用いて現像する、前
記現像剤を収容した現像器と、現像器内の現像剤のトナ
ー濃度を検知する濃度検知手段と、現像器にトナーを補
給する補給手段とを有し、前記濃度検知手段は現像器に
設置された磁気検知部を有し、磁気検知部により現像器
内の現像剤の透磁率を検出して、現像剤のトナー濃度を
検知する画像形成装置において、前記磁気検知部の検出
出力の極大値および極小値を判定する判定手段を有し、
前記判定手段により判定された検出出力によるトナー濃
度の極大値および極小値の結果に基づき、前記補給手段
によるトナー補給を行うことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記トナー濃度の極大値および極小値か
らトナー濃度の平均値を求め、そのトナー濃度の平均値
に基づき、前記補給手段によるトナー補給を行う請求項
１の画像形成装置。