JP2893826B2 - 画像形成装置におけるトナー増量制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像形成装置におけるトナー増量制御方式
に関するものである。

［従来の技術］ 複写機においては、画像が潜像担持体上に静電画像と
して形成され、この静電画像が現像機によって可視像化
されるようになっている。その場合、現像機が可視像化
するために、一般にトナー用いられている。

コピーされた画像が薄い場合コピー濃度を上げる必要
があるが、従来コピー濃度を上げる方法として次の二つ
の方法が行われている。一つはコントロールパネル上の
濃度選択ボタンによる方法であり、他の一つは複写機本
体に設けられているトナー増量ボタンによる方法であ
る。

濃度選択ボタンによる方法とは、露光量、あるいは現
像機における現像バイアス電圧を調整する方法であり、
原稿の濃度が薄い場合には、露光量を減らすか、あるい
はバイアス電圧を下げて対応する。その場合、現像剤の
濃度（T.C）は一定に保持される。また、トナー増量ボ
タンによる方法は、トナー量を増加することにより現像
剤の濃度（T.C）を上げる方法であり、トナー量が少な
くなってきて通常の濃度の原稿でもコピー濃度が薄くな
ってしまい、濃度選択ボタンによる方法では対処するこ
とができない場合等に用いられる。トナー増量は、一例
としてユーザーがトナー増量を感じる濃度増加量である
T.C0.25％だけアップするようにしている。

一方、近年複写機等においてはより一層の小型・高速
化に向けて開発研究がされており、そのために、小型の
現像機が要求されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように現像機を小型にすると現像
剤のサンプ量が少なくなるばかりでなく、プロセススピ
ードが高速であるため、前述のような濃度を維持するた
めにはディスペンス量およびディスペンス時間を多くし
なければならなくなる。例えばエリアカーバレッジ20％
のチャート（A3）の濃度を維持するためには、第11図か
らディスペンス量は120mg/sec必要となる。そして、小
型現像機における現像剤のサンプ量を例えば800gである
とすると、トナー増量の効果を出すためにトナー濃度T.
Cを0.25％アップさせようとした場合、必要なトナー量
（TN量）は2.0g（＝800×0.25÷100）となる。トナー量
を2.0g増量させるためにはディスペンス時間が約17sec
（2.0×1000÷120）となる。ディスペンス効率が100％
でないので安全を見てディスペンス時間は20sec必要と
なる。第12図から明らかなようにこの20secのディスペ
ンス時間ではかぶりグレードはほぼ４となる。

このため、20sec間ディスペンスを行った後、ディス
ペンスを停止して現像機のみを駆動した場合には、第13
図に示すように、かぶりグレード１にするためにTotal
60 secの時間が必要であった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、コピー上のトナーかぶりを防止する
ことができ、しかも小型・高速化に確実に対応すること
ができる画像形成装置におけるトナー増量制御方式を提
供することである。

［課題を解決するための手段およびその作用］ 前述の課題を解決するために、請求項１記載の発明
は、画像形成装置本体にトナー増量操作手段を設け、こ
のトナー増量操作手段を操作することにより補給量が所
定量となるまでトナー増量を間欠的に行うようにしてい
る。その場合、現像機は連続的に駆動するようにしてい
る。更に、前記トナー増量操作手段の１回の操作による
トナー増量の１回の工程が終了しないうちに、再び前記
トナー増量操作手段の操作が行われたときは、そのトナ
ー増量操作手段の操作時点から新たにトナー増量の１回
の工程を行うようにしている。

このように構成することにより、トナーかぶりが発生
することなく、従来に比べて短い時間で所定量のトナー
増量が行われるようになる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例について説明す
る。ここでは、ドラム１回転で、BlackとColorとの２色
を現像、転写する例を示すが、従来の、ドラム１回転で
１色の現像、転写を行う場合も全く同様である。その場
合、Blackの現像剤は、一成分でも、二成分でも可であ
る。

第２図は本発明の一実施例が適用される複写機の一例
を示す斜視図、第３図はその複写機の概略断面図であ
る。

第２図及び第３図に示すように、複写機１は、本体２
と、この本体２の上面側に設けられ、図示しない原稿が
載置されるプラテン３と、このプラテン３の下方に設け
られ、原稿の画像情報を読み取る画像情報読取部４と、
この画像情報読取部４からの信号を受けて所定の画像を
形成する画像形成装置５と、この画像形成装置５に形成
された画像を転写媒体である用紙６に転写する転写部７
と、用紙６を供給及び搬送する用紙供給部８及び用紙搬
送部９とから構成されている。

前記用紙供給部８は、サイズに応じた用紙６をそれぞ
れ収容する３つの用紙トレイ81,82,83、大容量トレイ8
4、両面トレイ85及び手差しトレイ86により構成されて
いる。また、用紙搬送部９は、用紙反転シュート91、各
トレイ81〜86から送り出される用紙６を画像形成装置５
へ搬送する第１用紙搬送路92及び複写済みの用紙６を再
度画像形成装置５へ搬送する第２用紙搬送路93とにより
構成されている。

また、画像形成装置５によりトナー像が転写された用
紙６は、排出側搬送路94を通って定着器10へ送られ、定
着器10の加圧ロール101及び加熱ロール102によりトナー
像の定着が行われた後、排出トレイ87へ搬送されるよう
になっている。

第４図に示すように、画像形成装置５は、感光ドラム
51と、この感光ドラム51の外周に沿って順次配設される
帯電器52、第１潜像形成手段53、第１現像手段54、第２
潜像形成手段55、第２現像手段56及び転写前帯電器57と
から構成されている。前記感光ドラム51に形成された顕
画像が転写部７において用紙６に転写されるようになっ
ている。

このように構成された画像形成装置５においては、カ
ラー画像を記録するにあたり、本体２のコンソールパネ
ル21のモードをカラーモードに切換操作すると、第５図
（ａ）に示すように帯電器52により感光ドラム51上が一
様に帯電されて感光ドラム51の表面電位が一方の極性に
帯電された状態となる。この状態において、同図（ｂ）
に示すように第１潜像形成手段53により感光ドラム51上
に第１潜像が形成された後、同図（ｃ）に示すように第
１現像手段54に所定の現像バイアス電圧が印加されるこ
とにより、第１トナー像が反転現象により形成される。
次に、同図（ｄ）に示すように第２潜像形成手段55によ
り感光ドラム51上に第２潜像が形成され、第２現像手段
56に所定の現像バイアス電圧が印加されることにより、
同図（ｅ）に示すように感光ドラム51上にトナー像が正
規現像により形成される。そして、同図（ｆ）に示すよ
うに転写前帯電器57により両トナー像の極性が揃えられ
た後、転写部７により用紙６上に両トナー像が一括転写
されることにより、カラー画像の記録が行われるように
なっている。

この場合、前記第１及び第２潜像形成手段53,55は、
レーザーダイオードにより形成されており、画像情報読
取部４からの信号を受けて所定の潜像を感光ドラム51上
に書き込むようになっている。なお、第１潜像形成手段
53は画像部を書き込む方式となっており、また第２潜像
形成手段55は背景部を書き込む方式となっている。しか
し、これら第１及び第２潜像形成手段53,55は必ずしも
これらの方式である必要はなく、逆に第１潜像形成手段
53が背景部を書き込む方式であり、第２潜像形成手段55
が画像部を書き込む方式であってもよく、また両潜像形
成手段53,55は共画像部あるいは背景部を書き込む方式
であってもよい。

第１現像手段54は、カラー（赤）用の二成分系現像剤
を有するもので、感光ドラム51側に配設された現像ロー
ル541と、この現像ロール541の背面側において仕切り54
2を介して併設される第１オーガ543a及び第２オーガ543
bと、これらオーガ543a,543bの上方側において受板544
を介して設けられる第３オーガ543cと、ハウジング54a
の開口部の上流側に装着されて感光ドラム51に接触する
フィルム上のシール部材545と、現像ロール541により搬
送されるトナーを掻き取るブレード546と、ハウジング5
4aの背面側に取り付けられるトナーボックス547内に配
設されるトナー搬送用コイルオーガ547a及びトナー搬送
用オーガ547bとにより構成されている。この場合、前記
現像ロール541は、例えばアルミニウム合金やステンレ
ス鋼等の非磁性導電性部材により形成されている。

前記第２現像手段56は、黒の二成分系現像剤を有する
現像器であり、FXマイクロトーニング方式の磁気ブラシ
現像法により感光ドラム51上に形成された第２潜像を現
像するものである。第６図に示すように、この第２現像
手段56は、ハウジング1001内の一端に配設された開口部
から外周面の一部をハウジング1001外に露出させた現像
ロール1002（現像剤担持体）と、現像ロール1002の背面
側のハウジング1001内に配設された現像剤撹拌手段1003
と、現像ロール1002の上方のハウジング1001天板に取り
付けられ、現像ロール1002上に形成された現像剤の磁気
ブラシの穂立高さを規制するトリマープレート1004（ト
リマー）とから構成されている。また、その他に、FXマ
イクロトーニング方式を実施するにあたって必要とされ
る各種補機類が取り付けられている。

また、現像ロール1002は、固定支持されたほぼ円柱形
状のマグネット部材（マグロール）1005の外周を覆うよ
うにして同心状に回動可能な円筒状スリーブ1006を配設
したものであり、マグロール1005の磁力によりスリーブ
1006上に現像剤の磁気ブラシが形成されると共に、スリ
ーブ1006の回動に伴い磁気ブラシを感光ドラム51に面し
た現像領域へ搬送するようになっている。マグロール10
05には、剥離極N1、吸着極N2、搬送極S3,N3及び現像主
極S1,S2の複数の磁極が反時計回りにこれらの順に設け
られており、これらは例えば焼結系フェライト製の強磁
性体材をロール本体に埋め込むことにより形成されてい
る。

そして、このような磁極配置を有する現像ロール1002
においては、異なる磁性の磁極が交互に連続する吸着極
N2→搬送極S3→搬送極N3→現像主極S1,S2→吸着極N1の
間で現像剤がスリーブ1006表面に保持される一方、同磁
性の磁極が隣接配置された剥離極N1→吸着極N2の間では
現像剤がスリーブ1006から剥離するようになっている。

ところで、このような現像ロール1002においては、現
像主極S1,S2の間に磁力の落込み部が形成され、この磁
力の落込み部により、現像主極S1→S2の間には発磁界が
形成される。この反発磁界ではS1,S2の磁力が所定の角
度で拡開して作用するようになっていて、これら両磁極
S1,S2間では現像剤に作用する磁力が一時的に弱まる。
このため、この反発磁界の中では、キャリヤが現像ロー
ル1002から飛び出して撹乱されるようになるので、現像
剤を高効率で感光ドラム51に摺擦することができるよう
になる。これにより、現像性が向上する。

これらの両現像手段54,56は、それぞれに対応して配
設されたリトラクト機構58により、感光ドラム51に対し
て接離する方向に移動されるようになっている。これら
のリトラクト機構58は図示しない駆動源により作動され
るようになっている。

現像ロール1002の両端外側にはトラッキングロール
（不図示）が回動自在に設けられており、このトラッキ
ングロールが感光ドラム51に当接することにより現像ロ
ール1002と感光ドラム51との間隙が維持されるようにな
っている。

一方、撹拌手段1003は、現像ロール1002と軸方向を一
致させて配設された第１オーガ1007及び第２オーガ1008
と、これらの２本のオーガ間を隔てるようにハウジング
1001に立設された仕切板1009とから構成されている。第
１オーガ1007及び第２オーガ1008は現像剤搬送方向が相
反するようにそれぞれの回動方向が決定されている。ま
た、仕切板1009の両端には第１オーガ1007が配設された
領域（以下第１撹拌路1010という）と第２オーガ1008が
配設された領域（以下第２撹拌路1011という）とを連通
する開口部が設けられており、これによって第１撹拌路
1010→第２撹拌路1011→第１撹拌路1010のように現像剤
が循環されるようになっている。

更に、現像ロール1002と撹拌手段1003との間には、軸
方向に平行な複数の羽根を1012aを備えたパドルホイー
ル1012が設けられている。このパドルホイール1012の回
動に伴い、現像ロール1002から剥離された現像剤を強制
的に撹拌手段1003の方へ搬送すると共に撹拌手段1003に
よって混合撹拌された現像剤を連続的に現像ロール1002
へ供給するようになっている。

更に、現像ロール1002の背面側でパドルホイール1012
の上方に位置してハウジング1001の天板から背面板1013
が設けられている。この背面板1013はトリマー1004と一
体に形成され、ハウジング1001に固定されている。この
背面板1013により、吸着領域（パドルホイール1012に搬
送されてきた現像剤が現像ロール1002に吸着する領域）
の上方へ補助吸着領域が形成され、トリマー1004により
現像ロール1002から掻き取られた現像剤がこの補助吸着
領域に充填され、時計回りに流動するようになってい
る。これにより、現像剤の現像ロール1002への吸着を均
一となるようにしている。

更に、ハウジング1001の底部形状は、流動性の悪い現
像剤が搬送されずに停滞することのないような形状とさ
れている。すなわち、現像ロール1002からパドルホイー
ル1012にかけての底部は、現像ロール1002に吸着された
現像剤を剥離領域まで案内する案内面1017と、剥離した
現像剤をパドルホイール1012に導く誘導面1018とが形成
されている。この案内面1017と誘導面1018との交わる位
置を剥離極N1及び吸着極N2の関係から定めることによ
り、現像ロール1002から剥離した後の現像剤の流動が促
進されるようになる。

ハウジング1001内の第１オーガ1007の上方には、トナ
ー供給装置1020が配設されている。このトナー供給装置
1020は、トナーが充填されるカートリッジを本体２に装
着したままで使用するカートリッジ置き去りタイプのト
ナー供給装置である。

転写部７は、感光ドラム51側に向かって開口する断面
コ字状のシェル71内にワイヤ電極72を張設した転写コロ
トロン73と、この転写コロトロン73の下流側に配設され
ると共に感光ドラム51に向かって開口する断面コ字状の
シェル74内に２本のワイヤ電極75,76を互いに平行に張
設した剥離コロトロン76とから構成されている。

転写部７の下流側には転写後に感光ドラム51に付着す
る用紙６を感光ドラム51から剥離するための剥離爪200
が配設されている。更に剥離爪200の下流側には感光ド
ラム51に付着した残留トナーを除去するためのクリーニ
ング装置300が配設されている。この場合、クリーニン
グ装置300は、感光ドラム51に付着するトナーを掻き取
るクリーニングブレード301と、このクリーニングブレ
ード301の上流側に設けられる回転ブラシロール302と、
この回転ブラシロール302の上流側に設けられるトナー
受け302と、このトナー受け303の感光ドラム51側に取り
付けられてその感光ドラム51に接触するトナー飛散防止
用フィルムシール304とから構成されている。

ところで、本発明では複写機にトナー量が少なくなっ
てきて、通常の濃度の原稿をコピーした場合でもコピー
濃度が薄くなってきたときに、トナー増量ボタンを操作
してトナーを増量することにより、コピー濃度を上げる
ことができるようにしている。第２図に示すように、こ
のトナー増量ボタン200は本体２に設けられている。ま
た本体２にはトナー増量ボタン200に隣接してディスペ
ンス時間調整ボタン201が設けられており、このボタン2
01によりディスペンス時間を任意に調整することができ
るようにしている。これらのボタン200,201は、通常は
カバー202により覆われて外から見えないようにされて
おり、必要時にカバー202を開いて増量ボタン200および
調整ボタン201を操作することができるようにしてい
る。その場合、このディスペンス時間の調整はユーザが
行うのではなく、基本的にはサービスマンが行うように
なっている。

次に、トナー増量を行うための方法について説明す
る。まず、カバー202を開いてトナー増量ボタン200を操
作して、トナー増量を行う。その場合、トナー増量ボタ
ン200の１回の操作により１回のトナー増量工程が行わ
れるとともに、トナー増量工程におけるトナー増量は第
１図に示すように間欠的に行われる。すなわち、第７図
（ａ）に示すように増量ボタン200のON後最初の10sec間
はディスペンスモータが駆動してディスペンスが行わ
れ、次の10sec間はディスペンスモータが停止してディ
スペンスは行われない。次に、再び10sec間ディスペン
スモータが駆動してディスペンスが行われ、その後10se
c間ディスペンスモータが停止してディスペンスが行わ
れないように、トナー増量制御が行われる。そして、ト
ータルのトナーディスペンス量が所望量になる（すなわ
ち所定トータルディスペンス時間20sec）まで、ディス
ペンスと非ディスペンスとを等間隔（10sec）に２回繰
り返し行うことにより、増量ボタンの１回の操作におけ
る１回のトナー増量工程が終了するようにしている。こ
のトナー増量工程において、非ディスペンス時にはディ
スペンスモータを停止するだけで、現像機は駆動したま
まにする。そして、マグロール及びパドル等が動作し
て、トナーとキャリヤとのミキシング（Mixing）が行わ
れる。

また、第７図（ｂ）に示すように、１回目の増量ボタ
ン200操作により、ディスペンスモータが駆動して１回
目のトナー増量が行われているときに、２回目の増量ボ
タン200の操作が行われた場合は、２回目の増量ボタン2
00のON後から新たに１回のトナー増量工程が行われるよ
うにしている。

この実施例におけるトナー増量制御では、徐々に時間
をかけてトナー増量が行われるようになる。したがっ
て、第１図から明らかなようにかぶりグレードが上昇す
る前にディスペンスを中止するようになるので、かぶり
グレードはディスペンス時間（すなわち増量ボタン200
のON後の経過時間）が多くなっても１となる。

また、ディスペンス時間調整ボタン201を操作するこ
とにより、ディスペンス時間は所望の時間に設定され
る。

第８図は本発明の他の実施例を示す図である。

第８図に示す実施例では、トータルのトナーディスペ
ンス量が所望量（所定トータルディスペンス時間20se
c）になるまで、ディスペンスと非ディスペンスとを5se
c毎の等間隔に４回繰り返し行うことにより、１回のト
ナー増量工程が終了するようにしている。この実施例の
場合にも、非ディスペンス時にはディスペンスモータを
停止するが、現像機は駆動したままにする。

この実施例におけるトナー増量制御でも、第８図から
明らかなようにかぶりグレードが上昇する前にディスペ
ンスを中止するので、かぶりグレードはディスペンス時
間が多くなっても前述の実施例と同様に１となる。

第９図は本発明の更に他の実施例を示す図である。

第９図に示す実施例では、増量ボタン200の操作後15s
ec間１回目のディスペンスを行い、その後15sec間ディ
スペンスを中止する。次に、5sec間２回目のディスペン
スを行い、その後5sec間ディスペンスを中止することに
より、１回のトナー増量工程が終了するようにしてい
る。同様にこの実施例の場合にも、非ディスペンス時に
はディスペンスモータを停止するが、現像機は駆動した
ままにする。

この実施例では、１回目のディスペンス時間と２回目
のディスペンス時間とが異なるように設定されている
が、所定トータルディスペンス時間は前述の二実施例と
同じように20secとなる。

この実施例におけるトナー増量制御では、第９図から
明らかなように１回目のディスペンスによりかぶりグレ
ードが２に上昇し、その後の１回目の非ディスペンスに
よりかぶりグレードが約1.6に低下する。更に、２回目
のディスペンスによりかぶりグレードが約1.8に上昇
し、その後の２回目の非ディスペンスによりかぶりグレ
ードが低下して最終的にほぼ1.5となる。このように、
この実施例では増量ボタン200の１回の操作により、か
ぶりグレードは1.5に上昇する。

第10図は前述の３つの実施例および第13図に示す現行
例における、１回のトナー増量工程（Total 40 sec;そ
のうち20secがTotal Dispense時間の場合）によるかぶ
りグレードを比較対照した図である。

第10図から明らかなように、最初の二つの実施例，
ではかぶりグレードが１であり、３番目の実施例で
はかぶりグレードが1.5である。したがって、３つのい
ずれの実施例でも、かぶりグレードは現行例におけるか
ぶりグレード2.0よりも小さくなり、トナーかぶりがほ
とんど生じることはないことがわかる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装
置におけるトナー増量制御方式によれば、補給量が所定
量となるまでトナー増量を間欠的に行うとともに、１回
のトナー増量操作によるトナー増量の１回の工程が終了
しないうちに、再びトナー増量操作が行われたときは、
そのトナー増量操作時点から新たにトナー増量の１回の
工程を行うようにしているので、トナーかぶりを発生さ
せることなく、従来に比べて短い時間で所定量のトナー
増量を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる画像形成装置におけるトナー増
量制御方式の一実施例を示す図、第２図はその一実施例
が適用される複写機の一例を示す斜視図、第３図はこの
複写機の概略断面図、第４図はこの複写機の画像形成装
置の拡大断面図、第５図はこの画像形成装置における画
像形成プロセスを説明する図、第６図は現像手段の拡大
断面図、第７図はトナー増量ボタン、ディスペンスモー
タおよび現像機間のタイミングを示す図、第８図は本発
明の他の実施例を示す図、第９図は本発明の更に他の実
施例を示す図、第10図は３つの実施例および現行例にお
けるトナーかぶりを比較する図、第11図はディスペンス
量とエリアカバーレッジとの関係を示す図、第12図はデ
ィスペンス時間とトナーかぶりとの関係を示す図、第13
図は現行例におけるディスペンス時間とトナーかぶりと
の関係を示す図である。 １……複写機、５……画像形成装置、51……感光ドラ
ム、54……第１現像手段、56……第２現像手段、200…
…トナー増量手段、201……ディスペンス時間調整手
段、202……本体カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−76775（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−67344（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/09 G03G 15/00 303

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体上の潜像を現像し可視像化する
   画像形成装置におけるトナー増量制御方式において、 トナー増量操作手段を画像形成装置本体に設け、このト
   ナー増量操作手段を操作することにより補給量が所定値
   となるまでトナー増量を間欠的に行うとともに、前記画
   像形成装置の現像機を連続的に駆動し、 前記トナー増量操作手段の１回の操作によるトナー増量
   の１回の工程が終了しないうちに、再び前記トナー増量
   操作手段の操作が行われたときは、そのトナー増量操作
   手段の操作時点から新たにトナー増量の１回の工程を行
   うことを特徴とする画像形成装置におけるトナー増量制
   御方式。