JP2966506B2

JP2966506B2 - 画像形成装置における現像装置

Info

Publication number: JP2966506B2
Application number: JP2298183A
Authority: JP
Inventors: 勝弘青木; 貴之丸田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH04171469A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複写機等の画像形成装置における現像装置に
関し、さらに詳しくは、トナーの補給制御装置に関す
る。

（従来の技術）周知のように、複写機やプリンタ等の画像形成装置に
あっては、感光体上に形成された静電潜像を、例えばト
ナーとキャリアとを混合した２成分系現像剤によって可
視像処理し、この可視像を複写紙上に複写した後に定着
することで複写物を得るようになっている。

上述した画像形成装置の一つに、同一の複写紙上に異
なる色の画像を重ねあわせてカラー画像を得るカラー複
写機があり、いま、第５図によってその概略構成を説明
すると次ぎの通りである。

すなわち、このカラー複写機は、原稿読み取りのため
のスキャナー部21と、このスキャナー部21よりデジタル
信号として出力される画像信号を電気的に処理する画像
処理部22と、画像処理部22よりの各色の画像記録情報に
基づいて画像を複写紙上に形成するプリンタ部23とを備
えている。

上述したスキャナー部21は、原稿載置台24上に載置さ
れた原稿を走査方向に移動しながら照明するランプ25
と、このランプ25により照明された原稿からの反射光の
光路を設定するミラー26、27、28と、この光路中に配置
されていてダイクロックプリズム30に結像させる結像レ
ンズ29と、原稿からの反射光を色分解して各波長毎に受
光する受光器31とを備えている。上述したスキャナー部
21においては、ダイクロックプリズム30において、例え
ば、レッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの３種類の色が分
解された原稿からの反射光、つまり画像光が、各波長の
色を受光する受光器、つまり、レッド用CCD31R、グリー
ン要CCD31G、ブルー用CCD31Bにそれぞれ入射されて受光
器内でデジタル信号に変換される。

上述したデジタル信号は、画像処理部22に出力され、
同処理部22において後述する画像形成用露光に必要な処
理が施されて各色の記録情報、例えば、ブラック（以
下、Bkと略称する）、イエロー（同、Ｙ）、マゼンタ
（同、Ｍ）、シアン（同、Ｃ）の各色の記録形成用の信
号に変換される。

第５図には、上述したBk、Ｙ、Ｍ、Ｃの４色を形成す
る場合が示されているが、色の数はこれに限らないこと
勿論である。

一方、画像処理部22からの信号は、プリンタ部23に入
力され、それぞれの色に応じた画像露光用レーザー光出
射装置32Bk、32C、32M、32Yの作動制御に用いられる。

上述したプリンタ部23は、原稿からの画像光を感光体
上に露光して、この露光により形成された静電潜像を現
像剤によって可視像処理したうえで複写紙上に複写する
ための部分である。

すなわち、プリンタ部23には、図示の場合、４組の記
録装置33Bk、33C、33M、33Yが並べて設けてある。

上述した各記録装置はそれぞれ同じ構成であるので、
説明を簡単にするため、いま、Ｃ（シアン）用の記録装
置に付いて説明し、他の色については説明を省略する。
なお、各色用について同じ機能を持つ構成部品について
は、同符号とし、各色の構成を区別するするために符号
には各色を示す添字を示す。

すなわち、Ｃ（シアン）用の記録装置33Cは、レーザ
ー光出射装置32Cからの光路中にドラム上の感光体34Cを
配置されており、感光体34Cの周囲には、回転方向に沿
って画像形成処理を実行するための帯電装置35C、現像
装置36C、転写装置37C等が公知の複写機と同様に設けて
ある。

そして、帯電装置35Cにより一様帯電された感光体34C
は、レーザー光出射装置32Cによる露光によってシアン
画像の潜像が形成され、現像装置36Cによって、その潜
像が可視像処理される。

一方、プリンタ部23には、複写紙の給紙部が設けてあ
り、この給紙部からは、給紙コロ38により、例えば２種
類のサイズのうちのいずれかを選択された複写紙が給送
され、この複写紙がその先端をレジストローラ40によっ
て画像先端との位置合わせをされた上で感光体34Cの転
写位置を通過する搬送ベルト41向け搬送される。

そして、搬送ベルト41上に担持されて感光体34Cの転
写位置に搬送される複写紙は、それぞれ可視像処理され
ている感光体34Bk、34C、34M、34Yに向け順次搬送さ
れ、各感光体に対向して設けてある転写装置37の作用に
よって、各色の可視画像を静電転写された後、搬送ベル
ト41から定着ローラ42に向け搬送されて定着を受け、排
紙ローラ43によって機外に排出される。上述した転写ベ
ルト41は、担持する複写紙を静電的に吸着することで、
位置ずれなく同ベルトの移動速度によって搬送するよう
になっている。

ところで、上述した現像装置においては、例えば、樹
脂製トナーと鉄粉等の磁性キャリアとを混合した２成分
系現像剤を用いた場合、消費されるトナーの量に見合う
量のトナーを補給し、一定濃度を維持することが必要と
されている。

このため、従来では、感光体上で基準濃度パターンを
現像し、このパターンの濃度と感光体地肌部の濃度との
比を算出し、この比が一定となるように現像装置側での
トナーの定量補給を行なうようにした構造（例えば、特
開昭63−210873号公報、特開昭63−27868号公報）や、
現段階での感光体上の画像濃度を測定し、その濃度が所
定濃度にない場合には、その濃度を補正するようにトナ
ー補給部での補給部材の動作状態、例えば補給ローラの
回転数や回転速度を制御する構造（例えば、特開昭60−
56542号公報、特開昭60−165465号公報、特開昭63−101
970号公報）、あるいは、感光体の画像濃度と基準濃度
との差により補給部材へ印加するバイアスの制御を行な
うようにしたり、これに加えて上述した補給部材の動作
状態の制御を行なうようにした構造（例えば、特開昭57
−221798号公報、特開昭63−146081号公報）がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述したトナーの補給制御において
は、トナーの補給を、感光体の現像中に行なう場合もあ
り、このような場合には、補給された時点から画像濃度
が高くなり、現像された画像中で濃度むらが発生して複
写物としての画像特性がきわめて悪くなることがある。

また、現像剤の環境変動（チャージアップ）により、
トナーの補給不良や補給過多になることがあった。

このため、例えば、８枚毎のように所定回数の複写が
行われる中で何回補給されたかを計数して、予め決めら
れた標準の補給ポテンシャル、つまり、現像スリーブへ
印加されるバイアス（V_B）と標準補給バイアス（V_HO）
との差を中心として、補給回数に応じて下表の如く補給
ポテンシャルを変化させて画像濃度を安定化させる方法
が提案されている（例えば、本出願人の出願に係る特願
平２−78244号）。

しかしながら、上述した補給制御によって現像剤を補
給する場合、現像剤を使用していく過程において、第６
図に示すように、同じ補給ポテンシャルであっても、補
給量が少なくなってしまい、補給ポテンシャルの振動が
起こり、画像濃度が不安定になることがある。なお、第
６図において複数表示されている線は、現像スリーブ軸
方向の複数箇所で検出した結果をそれぞれ表しており、
また、第６図中、符号（Ａ）で示す線図は、新規な現像
剤を使用した場合を、そして、符号（Ｂ）で示す線図
は、何回か回収されて再度補給される現像剤を使用した
場合をそれぞれ示している。

この原因は、主に、現像剤劣化に伴いキャリアのアク
セプタンスが小さくなることと現像スリーブ上にトナー
の付着が起きることでスリーブが汚損されやすくなり、
十分な補給ポテンシャルが得られなくなったためと考え
られる。

また、上述したトナーの補給量が少なくなる別の原因
としては、現像スリーブにトナーが付着した場合、バイ
アス効果が減少して現像スリーブと補給ローラ間での電
界が弱められてしまい、補給ローラから現像スリーブへ
のトナーの移動が行われにくくなることで、補給ローラ
でのトナーの消費量が減少してしまうことである。

そこで、このような補給ローラから現像スリーブへの
トナーの補給が行われずに、換言すれば、補給ローラ上
でのトナーの消費量が減少するのを防ぐために、感光体
上に画像とは別に形成したトナー濃度検出用の顕像パタ
ーンの濃度を検出することで、一定濃度になるように、
現像スリーブ側への現像バイアスに関するダイナミック
レンジを変化させるようになっているが、上述した補給
ローラから現像スリーブへのトナーの補給量が減少して
しまうと、上記ダイナミックレンジを変えることで補給
ポテンシャルが得られなくなった場合に現像ポテンシャ
ルを上げることが実行されているが、このような方法を
取ったとしても、トナーの補給量が減少すると、現像ポ
テンシャルを上げても実際の効果が得られない場合があ
る。

そこで、本発明の目的は、上述したトナーの補給制御
における問題に鑑み、特に、補給ローラから現像スリー
ブへのトナーの移動を容易にしてトナーの補給量の減少
を抑えるとともに、現像中に補給が開始されても画像濃
度を均一化して安定化できる補給が可能な現像装置を得
ることにある。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するため、本発明は、補給槽から供給
手段を介して磁気ブラシ現像スリーブにトナーを供給す
る補給手段と該トナー補給手段およびこの補給手段に向
けトナーを供給するための供給手段にバイアスを印加す
る手段とを備えた現像装置において、上記トナー補給手
段の移動方向上流側と下流側とに配置され、上記現像ス
リーブへのトナーの供給状態を検知する光学検知素子
と、上記補給トナーのバイアス設定回路を出力側に接続
され、入力側には感光体上に形成された濃度基準パター
ンからの反射濃度を検知する光学検知素子および上記ト
ナー補給手段側のトナーの供給状態を検知する光学素子
とがそれぞれ接続されている制御部を有するトナー補給
装置を備え、上記制御部は、上記トナー補給手段側での
光学素子からのトナーの供給状態検知によりトナーの消
費量が減少したと判断したときに上記供給手段側へのバ
イアスを調整すると共に、所定枚数の複写が行われた際
にその枚数内でのトナーの補給回数を計数し、その回数
に応じて目標補給回数になるように現像スリーブに印加
されるバイアス（V_B）と上記トナー補給手段へ印加され
る標準補給バイアス（V_H0）の差（V_B−V_H0）を中心値と
して補給手段へ印加されるバイアスを選択して上記バイ
アス設定回路に出力し、さらに、補給回数に応じて上記
差（V_B−V_H0）の中心値を補正することを特徴としてい
る。

（作用）本発明によれば、補給手段上でのトナーの消費量が減
少したと判断した場合には、供給手段へのバイアスを変
化させて補給ローラへのトナーの移動を促進させるとと
もに、予め設定した複写枚数内でのトナーの補給が行な
われた回数に基づいて、補給回数が多い傾向にある場合
には、トナー補給手段へ印加するバイアスと現像バイア
スとの差を大きくする方向にバイアス電位を設定し、ま
た、これとは逆に補給回数が少ない傾向にある場合に
は、トナー補給手段へ印加するバイアスと現像バイアス
との差を小さくする方向にバイアス電位を設定してトナ
ーの補給量の安定化を図ることができる。

（実施例）以下、第１図乃至第４図において、本発明実施例の詳
細を説明する。

第１図は本発明実施例による現像装置の全体構成を示
す模式的な断面図である。

すなわち、第１図において現像装置１は、内部に現像
スリーブ２を備えた現像槽３と、補給トナーを収容して
いる補給槽４とを備えている。

上述した現像槽３は、感光体５に対向する位置に開口
を有し、この開口から現像スリーブ２の周面の一部が露
出している。そして、現像スリーブ２は、感光体５と接
線方向において同方向へ移動できるように回転方向が設
定されており、内部において感光体５と対向する位置に
設けてある現像主極を初めとする固定磁石群６により、
表面に磁気ブラシを形成されて感光体５へその磁気ブラ
シを対応させようになっている。

一方、補給槽４における補給トナーの出口には、供給
ローラ７が位置し、この供給ローラ７は、現像スリーブ
２に近接している補給ローラ８に当接している。そし
て、補給ローラ８には、供給ローラ７とともにブレード
９が当接させてあり、供給ローラ７によって擦り付けら
れて供給される補給トナーをブレード９により薄層化さ
れて表面に担持し、塩像スリーブ２に向け搬送するよう
になっている。

また、この補給ローラ８は、後述する制御部を介して
駆動されるクラッチ10を備えており、トナーの補給時に
クラッチ10をオンされることで現像スリーブ２に向けて
のトナーの補給が可能な方向に回転できるようになって
いる。なお、第１図中、符号11は現像剤回収用スクリュ
ーを、また符号12は回収された現像剤を再度現像スリー
ブ２に向け降りかける供給スクリューを、そして、符号
13はシール板をそれぞれ示している。

上述した現像スリーブ２、供給ローラ７、補給ローラ
８およびブレード９には、それぞれバイアス回路14、15
が接続してあり、この各バイアス回路14、15は、そのう
ち、補給槽４内の供給ローラ７、補給ローラ８およびブ
レード９に対するバイアス回路15は、後述するトナー補
給制御部６によって作動制御される。

すなわち、トナー補給制御部16は、第２図に示すよう
に、例えば、マイクロコンピュータ16Aを主要部として
備えており、このマイクロコンピュータ16Aは、演算制
御処理に必要な基礎プログラムおよび基礎データを記憶
しているROM16B、データを取り込むためのRAM16をそれ
ぞれ備え、上述したバイアス回路15および補給ローラ用
クラッチ10等の外部機器とは入出力装置（I/Oインター
フェイス）16Dを介して信号の授受が行なわれる。

上述した入出力装置16Dの入力ポートには、複写開始
スイッチ17、複写枚数を設定するためのテンキー18、そ
して、感光体５上に形成される基準濃度パターン5A（第
１図参照）の濃度を検知するフォトセンサ19およびトナ
ー補給ローラ８の回転方向において、現像スリーブ２と
の対向位置をはさんで上流側と下流側とに近接配置され
たフォトセンサ52、53がそれぞれ接続してある。

また、入出力装置16Dの出力ポートには、クラッチ10
の駆動回路10Aおよび上述したバイアス回路15が接続し
てある。

このトナー補給制御吹16は、所定枚数の複写（本実施
例の場合は過去８枚）におけるトナーの補給回数に応じ
てトナーの補給量を補正するためのトナー補給ローラ８
および供給ローラ７へのバイアス電位を設定するために
設けてあり、具体的には、第３図に示すように、目標と
する画像濃度における帯電量との差を無くす方向の極性
および電位を設定するようになっている。

つまり、トナー補給ローラ８に対峙しているフォトセ
ンサ52、53からの出力の差が一定値であれば、トナー補
給ローラ８から現像スリーブ２へのトナーの転移が生じ
て、所謂、トナーの補給が行われ、結果としてトナー補
給ローラ８上でのトナーが消費されたと判断できるの
で、上述したフォトセンサ52、53からの出力（V₅₂、
V₅₃）の差が一定値になるように供給ローラ７へのバイ
アスを可変制御してトナー補給ローラ８へのトナーの転
移を促進させるようになっている。

一方、上述した補給回数の計数は、例えば、感光体５
上に形成された基準濃度パターン5Aからの反射光出力
（V_SP）と感光体５の地肌面からの反射光出力（V_SG）と
の比（V_SP/V_SG）が目標画像濃度に相当する基準値と比
較して大きい場合、つまり、反射光量が多い場合を補給
される時として計数するようになっている。

つまり、本実施例の場合、トナーの帯電極性を（−）
とした場合、「表１」に示すように、過去８枚分の補給
回数を計数し、補給回数が４回（/8枚）になるように補
給ポテンシャルの変更量ΔV_HBと補給ポテンシャルの
中心値の変更量ΔV_HBを選択して補給ローラ８に印加
するバイアスを設定するようになっている。ここで、補
給ポテンシャルの中心値がV_B−V_HO（但し、V_B:現像バイ
アス、V_HO:標準補給バイアス）で、補給回数が、例え
ば、８枚中、１回だとすると、補給ローラ８に印加され
るバイアス電位（V_H）は、 V_H＝V_HO＋ΔV_HB＋ΔV_HB として表される。従って、補給回数（４回/8枚）を中心
として補給回数が少ない場合には１回の補給量が多いの
でこれに応じて補給ポテンシャルを小さくし、補給回数
が多い場合には１回の補給量が少ないので補給ポテンシ
ャルを大きくするようにしている。

但し、中心値（V_B−V_HO）の初期値としては、 B_K、M:50V Ｙ、C:100Vに設定されている。（但し、V_B:現像バイ
アス、V_HO:標準補給バイアス）本実施例は以上のような構造であるから、以下、第３
図に示したトナー補給制御部16の動作を説明するための
フローチャートに基づいてその作用を説明する。

すなわち、複写開始スイッチ17がオンされるとトナー
補給制御部16での制御処理が開始され、トナー補給制御
部16では、過去７枚に関する補給データを写し変え、そ
して、トナー補給ローラ８に対峙しているフォトセンサ
52、53からの検知出力が取り込まれ、この検出出力の差
が一定値にあるかを判別し、一定値にない場合には、供
給ローラ７へのバイアス電位をフォトセンサ52、53の出
力（V₅₂、V₅₃）の差が一定値になるように、例えば、上
記表１に基づいて選択してバイアス回路15に出力する。
なお、このバイアスの補正は、上記表１により選択する
ことに限らず、独自のシフト量を設定するようにしても
良いことは勿論である。

一方、上述した過去７枚に関する補給データが写し変
えられると、フォトセンサ19からの信号により補給の有
無を判別して補給回数の総和を求めて、この総和から補
給バイアス電位を上記表１に基づいて選択してバイアス
回路15に出力する。

従って、トナー補給ローラ８上のトナーが消費されず
に、換言すれば、現像スリーブ２へのトナーの転移が行
われていない場合には、供給ローラ７でのバイアス電位
のシフトによりトナーの転移が促進され、そして、供給
ローラ７からトナー補給ローラ８に補給されたトナー
は、バイアス回路15からのバイアス設定によって現像ス
リーブ２に向け補給される。

（発明の効果）以上、本発明によれば、トナー補給ローラ上でのトナ
ーの消費量の減少を検知することで供給ローラに対する
バイアス電位を可変制御すことでトナー補給ローラへの
トナーの補給を容易にし、かつ、所定回数の複写におい
てトナーを補給された回数を計数し、補給ポテンシャル
の変更および補給ポテンシャルの中心値の変更を行うよ
うにしたので、あらゆる画像面積に対応させて画像濃度
の安定化ができる。

また、本発明によれば、上述したような変更を行える
ことで現像剤劣化に伴う補給不良およびスリーブ汚れに
よる補給不良に対処することができ、しかも、環境変化
に伴う補給過剰、補給不良にも対処できることで、画像
濃度を安定化させるための補給制御を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による現像装置の全体構成を示す
概略的な断面図、第２図は第１図に示した現像装置の要
部を説明するためのブロック図、第３図は第２図に示し
た要部の特性を説明するための線図、第４図は第２図に
示した要部の作用を説明するためのフローチャート、第
５図は画像形成装置の一例を示す配置図、第６図は従来
構造における不具合を説明するための線図である。１……現像装置、２……現像スリーブ、３……現像槽、
４……補給槽、５……感光体、７……供給ローラ、８…
…補給ローラ、９……ブレード、15……バイアス回路、
16……制御部、17……複写開始スイッチ、18……テンキ
ー、19……フォトセンサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】補給槽から供給手段を介して磁気ブラシ現
像スリーブにトナーを供給する補給手段と該トナー補給
手段およびこの補給手段に向けトナーを供給するための
供給手段にバイアスを印加する手段とを備えた現像装置
において、上記トナー補給手段の移動方向上流側と下流側とに配置
され、上記現像スリーブへのトナーの供給状態を検知す
る光学検知素子と、上記補給トナーのバイアス設定回路を出力側に接続さ
れ、入力側には感光体上に形成された濃度基準パターン
からの反射濃度を検知する光学検知素子および上記トナ
ー補給手段側のトナーの供給状態を検知する光学素子と
がそれぞれ接続されている制御部を有するトナー補給装
置を備え、上記制御部は、上記トナー補給手段側での光学素子から
のトナーの供給状態検知によりトナーの消費量が減少し
たと判断したときに上記供給手段側へのバイアスを調整
すると共に、所定枚数の複写が行われた際にその枚数内
でのトナーの補給回数を計数し、その回数に応じて目標
補給回数になるように現像スリーブに印加されるバイア
ス（V_B）と上記トナー補給手段へ印加される標準補給バ
イアス（V_H0）の差（V_B−V_H0）を中心値として補給手段
へ印加されるバイアスを選択して上記バイアス設定回路
に出力し、さらに、補給回数に応じて上記差（V_B−
V_H0）の中心値を補正することを特徴とする画像形成装
置における現像装置。