JP2509262B2

JP2509262B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2509262B2
Application number: JP62313561A
Authority: JP
Inventors: 行雄岡本; 智渡邊
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPH01154180A

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、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配置されたトナー濃度セン
サと、不揮発生メモリと、基準となる現像剤のトナー濃
度を上記不揮発生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濃度を制御
するトナー濃度制御手段と、現像装置内のトナー残量を
検出するトナー残量センサと、上記トナー残量センサで
検出されるトナー残量が一定値以下になると、トナー残
量低下の表示を行う表示手段とを有し、トナー濃度を一
定に保つ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６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プロセスを開始する。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及びレンズ系L1を介して、
感光ドラム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から分等され、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。
又、露光装置５内の光源21は例えば紙面と垂直な棒状の
蛍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。このため、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
行う必要が生じる。

２成分現像剤を用いた現像装置内のトナー濃度を検出
する方法として、例えば、インダクタンスを用いたトナ
ー濃度検出方法がある。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。

トナー濃度の制御は、このインダクタンスセンサの出
力電圧を基準電圧と比較し、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う
ことによりなされる。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、コピープロセスを続けていくと、トナーが
消費されて、現像装置内の補給用のトナーの残量が少な
くなってくる。この時は、トナー残量センサでトナー残
量が少なくなったことが検知され、その旨の表示がなさ
れる。通常は、この様な場合、操作者によってトナーの
供給がなされる。

ところが、操作者によっては、トナー残量が少なくな
ったにもかかわらず、トナーを供給しないことがある。
このような場合に複写が続けられると、現像剤中に補給
されるべきトナーがなくなり、現像剤のトナー濃度が低
下してゆく。２成分現像剤の場合、トナー濃度が低下す
ると、画質が低下するだけでなく、現像剤中のキャリア
同士がぶつかりあうことにより現像剤の寿命が短くな
る。又、感光ドラムを傷付ける恐れもある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、現像剤のトナー濃度を低下させる恐れがなく、
又、操作者の利便性を最大限確保できる画像形成装置を
簡単な構成で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
内の現像内のトナー濃度を検出するため現像手段に配置
さ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
うにトナー濃度を制御するトナー濃度制御手段と、現像
装置内のトナー残量を検出するトナー残量センサと、上
記トナー残量センサで検出されるトナー残量が一定値以
下になると、トナー残量低下の表示を行う表示手段と、
上記トナー残量センサで検出されるトナー残量が一定値
以下になった後、トナー補給を行わずに複写が続けられ
た場合には、上記トナー濃度センサで検出されるトナー
濃度を監視して、トナー残量が一定値以下になった後の
複写枚数を制限するために画像形成を中止させる制御手
段とを備えたことを特徴とするものである。

（作用）初めに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、この検出された値を不揮発性メモリに書込
む。そして、画像形成時には、上記トナー濃度センサで
検出されるトナー濃度が上記基準値に等しくなるように
トナー濃度を制御する。又、現像装置内のトナー残量を
監視し、一定値以下に低下すると、まずトナー残量低下
の表示を行う。更に、トナー残量が一定値以下になった
後、トナー補給を行わずに複写が続けられた場合、トナ
ー濃度センサで検出されるトナー濃度を監視し、トナー
濃度が一定値以下になると複写を中止させる。

（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（トナー濃度セン
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変器器36でディジタル値に
変換されたトナー濃度がCPU30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れ不揮発性メ
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
撹拌するための主撹拌部、44は同じく撹拌するための副
撹拌部、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
選ぶときに発生する震動で、トナー残量センサ33はトナ
ー残量を検知する。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撹拌部43
と副撹拌部44とで撹拌される。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
れており、穂立ち規制板46により現像剤の穂の高さが規
制されている。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、現像装置を複写機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CPU30に供給される。このため、異なる色のトナー
の入った現像装置に交換することで、簡単にカラーコビ
ーに対応することができる。又、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。

本実施例では、初期時若しくは現像装置の交換後に、
以下の初期設定動作を行う。

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の主撹拌部43及び副撹拌部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）現像剤の撹拌を指示する。この初期設定
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。撹拌終了後、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変換器36でディジタル値に変換
されて、CPU30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。

尚、第３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（VA,VB,VC）は異なっている。このため、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51
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現
像装置の種類を判別することができる。この例では、CP
U30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
各部に複写動作開始の指示を与える。これにより、感光
ドラムの帯電、露光による静電潜像形成，この静電潜像
にトナーを吸着させる現像，転写紙への転写，そして定
着といった一連の処理（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、トナー濃度は
徐々に低下していく。従って、現像中にトナーを補給す
る必要がある。

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。インダクタンス
センサ34の出力電圧は第３図に示したようにトナー濃度
とほぼリニアな関係にある。又、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
制御を行っている。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。

以上のように、本装置では、初期設定時に基準現像剤
のトナー濃度を不揮発性メモリに書き込み、画像形成時
のトナー濃度とメモリから読み出された基準トナー濃度
とを比較し、両者が等しくなるようにトナー補給を行う
ので、トナー濃度を正確にかつ常に一定に保つことがで
きる。

ところで、コピープロセスを繰り返していくと、トナ
ー補給手段35によりトナーが現像剤中に補給されてしま
うため、トナー残量は次第に少なくなる。このトナー残
量が一定値以下になると、トナー残量センサ33でトナー
の残量が少なくなったことが検知され、CPU30はこのト
ナー残量センサ33の検出結果に基づき、表示部32にトナ
ー残量低下の表示を行う。

表示部32にトナー残量低下の表示がなされたにもかか
わらず、操作者がトナーを供給しない場合、いずれトナ
ー残量がなくなり、トナー補給手段35はトナーを補給で
きなくなる。トナーの補給がなければ、現像剤中のトナ
ー濃度の低下が始まる。そこで、CPU30はインダクタン
スセンサ34の出力電圧（トナー濃度）を監視し、この出
力電圧が一定値以下になるとその後の複写ができないよ
うにする。

上記動作をフローチャートで示すと第５図ようにな
る。すなわち、トナー残量を検出し（ステップ）、ト
ナー残量が一定値以上あれば（ステップ）コピープロ
セスを実行し（ステップ）、これを繰り返す（ステッ
プ）。若し、トナー残量が一定値以下でコピープロセ
スを実行する場合（ステップ）は、CPU30はトナー濃
度を監視し（ステップ及び）、これが一定値以下に
なると、それ以降は各部に複写のための指示を与えない
ようにし、これと同時にエラー表示を行う（ステップ
）。このエラー表示後は、トナーを供給しないかぎり
複写を傾けることはできない。

上記構成によれば、トナー残量不足の警告が表示され
た後に複写を続行しても、画質の劣化を招くレベルまで
トナー濃度値が低下することはないので、複写の画質劣
化は生じない。

又、トナー濃度が許容できるぎりぎりの値に低下する
まで複写を行えるので、トナー残量不足の警告が表示さ
れた後の画像形成を最大限続行でき、操作者の利便性を
最大限確保できる。

更に、既存のトナー濃度センサの出力信号から複写の
禁止信号を得ているので、禁止信号を得るに際して、新
たなトナー濃度センサを用いる必要はなく、簡単な構成
で上記システムを実現できる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明では、トナー残量
センサで検出されるトナー残量が一定値以下になった
後、トナー補給を行わずに画像形成が続けられた場合に
は、トナー濃度センサで検出されるトナー濃度を監視し
て、トナー残量が一定値以下になると画像形成を中止さ
せる。

このため、トナー残量不足の警告が表示された後に画
像形成を続行しても、画質の劣化を招くレベルまでトナ
ー濃度値が低下することはないので、画像形成に際して
画質の劣化は生じない。又、トナー濃度が許容できるぎ
りぎりの値に低下するまで画像形成を行えるので、トナ
ー残量不足の警告が表示された後の画像形成を最大限続
行でき、操作者の利便性を最大限確保できる。更に、既
在のトナー濃度センサの出力信号から画像形成の禁止信
号を得ているので、画像形成の禁止信号を得るに際し
て、新たなトナー濃度センサを用いる必要はなく、簡単
な構成で上記システムを実現できる。即ち、本発明によ
れば、現像剤のトナー濃度を低下させる恐れがなく、
又、操作者の利便性を最大限確保できる画像形成装置を
簡単な構成で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図は本発明装置の動作を示すフローチャート、第６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……主撹拌部 44……副撹拌部 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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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
段に配置さ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濃
度を制御するトナー濃度制御手段と、現像装置内のトナー残量を検出するトナー残量センサ
と、上記トナー残量センサで検出されるトナー残量が一定値
以下になると、トナー残量低下の表示を行う表示手段
と、上記トナー残量センサで検出されるトナー残量が一定値
以下になった後、トナー補給を行わずに複写が続けられ
た場合には、上記トナー濃度センサで検出されるトナー
濃度を監視して、トナー残量が一定値以下になった後の
複写枚数を制限するために画像形成を中止させる制御手
段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。