JP3316659B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置、更に詳し
くはトナーの補給を行うに際して、画像形成時にトナー
の濃度を検出し、検出濃度に応じてトナーの補給を行う
電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置に関して、トナー濃
度の検出と、検出濃度に応じてトナーの補給を行う方式
としては、作像されたパッチ画像の濃度を検出して、検
出濃度を設定した基準濃度レベルと比較し、パッチ画像
の濃度が基準濃度レベルよりも薄いと判断した際にトナ
ー補給を行うパッチ検知方式と、トナーとキャリアの混
合比をセンサーで検知して、基準混合比と比較し、トナ
ーの割合が基準混合比に対して低いと判断した際にトナ
ー補給を行うＬ検知方式が知られていた。しかしなが
ら、トナーの補給から実際に画像にその効果が現れるま
でには、現像剤の摩擦帯電、現像剤の搬送等に時間が必
要であり、パッチ検知方式では適正なトナー濃度での現
像が行われるまで、また、Ｌ検知方式では適正なトナー
濃度の現像剤がセンサー位置を通過するまではトナー濃
度が低い状態であると誤判断してしまっていた。このよ
うな誤判断をすると、トナー補給によって現像剤の濃度
が適正値に達したとしても引き続きトナー補給を行いつ
づけてしまい、トナーの補給が不要なレベルに達したと
判断されるまでに、トナーを過剰補給するという問題が
あった。

【０００３】この問題を解決するために、特開昭５２−
１２５３３６号公報に記載のトナー濃度制御装置が知ら
れている。特開昭５２−１２５３３６号公報に記載のト
ナー濃度制御装置は、補給されたトナーが攪拌され、ト
ナー濃度として検出回路に値として現れるのに時間を要
する現像器においてもきめの細かいトナー濃度制御が行
えるように、補給されたトナーが攪拌され、検出回路に
値として現れるまでの現像回数を確認し、その現像回数
だけ一度トナー補給が行われるとトナー補給を休止する
構成を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５２−１２５３３６号公報に記載のトナー濃度制御装置
は、トナーの攪拌速度の遅い現像器でのトナーの過剰補
給を防止するには適しているものの、最近の高速化した
複写機で大量コピーを行うためには、休止時間を設定す
ることが難しいという問題がある。

【０００５】また、前記トナー濃度制御装置とは別に、
転写紙のサイズに応じてトナー補給量を変更する技術も
知られている。

【０００６】さらに別に、電子写真装置ではトナーを過
剰補給してしまうと、現像状態が安定せずに画像が劣化
するという問題が生じる。

【０００７】そこで本発明は、前述のような誤判断に基
づくトナーの過剰補給を無くして、安定した画像形成が
可能で、トナー消費量の少ない、機内汚れも低減した電
子写真装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は下記の構成
要件によって達成することができる。像担持体にトナー
像を現像する現像手段と、前記現像手段でのトナー消費
量に関連するトナー消費量指標からトナー消費量を推定
するトナー消費量推定手段と、前記現像手段でトナーを
消費すると前記現像手段にトナーを補給するトナー補給
手段と、前記現像手段に充填されたトナーの濃度をパッ
チ検知方式によって検出するトナー濃度センサと、前記
トナー補給手段により補給されたトナー補給量を検出す
るトナー補給量検出手段と、前記トナー補給量が過剰と
判断されるまではトナー補給動作を停止することなくト
ナー補給を行う指令を発する制御手段を有し、 前記制御
手段は、前記トナー補給量検出手段により検出されるト
ナー補給量のデータと、前記トナー消費量推定手段によ
るトナー消費量の推定量のデータから、現像手段に充填
されたトナーが過剰であるか否かを判断し、前記トナー
消費量の推定量に対して前記トナー補給量が過剰である
と判断すると、前記トナー濃度センサがトナー補給が必
要な状態であることを検出しても誤検出と判断し、トナ
ー補給動作の実行を中止するように制御する事を特徴と
する電子写真装置。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、トナー消費量指標から電
子写真法による画像形成時に消費されるトナー消費量を
推定する一方で、トナー補給量検出手段によって、補給
されたトナー補給量を検出し、前記トナー消費量に対し
て前記トナー補給量が過剰であるか否かが判断できるの
で、トナー補給量が過剰であるときは過剰に補給された
トナーが消費されたと制御手段が判断するまで、トナー
補給手段による補給を中止する事が可能となった。この
ため、従来の如く、誤判断に基づくトナーのさらなる過
剰補給を無くして、安定した画像形成が可能となり、ト
ナー消費量を減少させ、機内汚れも低減させることが可
能となった。

【００１０】なお、本発明にかかわるトナー消費量指標
とは、電子写真法による画像形成時に消費されるトナー
の消費量に関するパラメータである。

【００１１】例えば、トナー消費量指標の１つとして転
写材である複写紙のサイズが考えられる。即ち、複写紙
サイズとは複写紙の面積のことであり、単位面積当たり
のトナー消費量が平均的にある一定の量であるとすれ
ば、複写紙の面積が大きければそれだけトナー消費量も
増加するものと推定しうるのでトナー消費量指標として
採用した。

【００１２】また、トナー消費量指標として原稿濃度が
考えられる。即ち、原稿濃度とは原稿の平均的な濃度を
指し、トナー消費量は原稿の平均的な濃度が高ければト
ナー消費量も増加し、逆に、平均的な濃度が低ければト
ナー消費量は少なくなると推定しうるので、トナー消費
量指標として採用した。

【００１３】さらに、現像バイアスに関しては、例えば
電子写真法として正規現像方式を採用していれば、現像
バイアスの絶対値を低くすると、感光体ドラム上に吸引
されるトナーが増加してトナー像の濃度が高くなり、反
対に現像バイアスの絶対値を高くすると、トナー像の濃
度が低くなるので、現像バイアスの絶対値をトナー消費
量を推定するトナー消費量指標として採用した。

【００１４】そして本発明では、原稿濃度、現像バイア
ス、転写紙サイズ以外であっても、電子写真法による画
像形成時に消費するトナー消費量を示すパラメータであ
ればトナー消費量指標として採用しうる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１から図５に基
づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る電子写真装置の一実
施例である複写機の全体構成図である。まず、基本的な
構成及び動作を説明すると、原稿Ｐはプラテンガラス１
上に置かれ、原稿カバー２を閉じ、複写開始スイッチ３
を押すと、露光ユニット４が主走査方向に移動する。露
光ユニット４にはランプ５及び第１ミラー６が一体に装
着されており、主走査方向の移動により原稿Ｐの記録面
がプラテンガラス１を介して照明され、その反射光が走
査方向に直交する副走査方向に長いスリットを介して第
１ミラー６に導かれ、該第１ミラー６により主走査方向
に向けて反射される。

【００１７】露光ユニット４の主走査方向には、可動ミ
ラーユニット７が備えられる。該可動ミラーユニット７
は上下に第２ミラー８及び第３ミラー９が線対称状に装
着されており、露光ユニット４と同一方向で１／２の速
度で移動しつつ、前記露光ユニット４の第１ミラー６か
らの反射光を第２ミラー８，第３ミラー９が順次反射し
てレンズユニット (光学系) 10へ導く。

【００１８】レンズユニット10で集光された原稿Ｐの光
像は、レンズユニット10後方に配設された第４ミラー1
1，第５ミラー12，第６ミラー13に順次反射した後、回
転する感光体ドラム14に導かれる。

【００１９】該感光体ドラム14の外周面には光導電層が
設けられ、前記光学系からの像が導かれる前に、帯電器
32によって直流高電圧が印加されて例えば正に一様に帯
電されており、この状態から前記光学系の露光走査によ
り光像を受けると、受光された部分の帯電電荷はドラム
14の金属面に放出され、受光されない残りの部分が正に
帯電されたままとなる。これにより、光導電層の面に原
稿の画像に対応した静電画像が形成される。

【００２０】感光体ドラム14が更に回転すると、前記正
の電荷が帯電している部分に現像装置15から負電荷を有
するトナーが静電力で吸引され、トナー像が形成され
る。

【００２１】ところで、最近の複写機にはＡＰＳ（ＡＵ
ＴＯ ＰＡＰＥＲ ＳＥＬＥＣＴ自動給紙サイズ選択）
機能を持つものもある。つまり、給紙カセット部に複数
のトレイが設置されている場合、原稿のサイズに応じて
最適な複写紙の入っているトレイを選択し、自動給紙す
るものである。複写紙サイズ検知手段に係わる複写紙サ
イズセンサー１６ａについて説明する。

【００２２】給紙ユニット16は給紙カセットを有し、図
１の実施例では４個のカセットを有する複写機を示して
いるが、この給紙ユニット16の数に制限はない。複写紙
サイズセンサー１６ａは各給紙ユニット16に装填されて
いる複写紙のサイズを自動的に検出するセンサである。
該複写紙サイズセンサー１６ａとしては、例えばフォト
センサ（ＰＳ）が用いられる。図では、１個設けられて
いるように示してあるが、実際は２次元で用紙サイズを
検出する必要から複数設けられている。

【００２３】複写紙は、給紙ユニット16内の選択された
給紙カセットから給紙ローラ17を介して供給され、該複
写紙に直流高圧が印加された転写極18によって前記トナ
ー像が転写される。トナー像を転写された複写紙は交流
電圧が印加された分離極19により感光体ドラム14から分
離され、更に定着器20へ搬送されトナー像が定着され、
その後排紙ローラ21によって所定の受皿22に送り出され
る。

【００２４】次に、露光量調整装置について図２と図３
に基づいて詳細に説明する。なお図２は露光量調整装置
の側面断面図であり、図３は露光量調整装置の出力処理
回路の回路図である。

【００２５】図２において、レンズユニット10の外側に
位置して、原稿濃度を検出する原稿濃度センサ31が装着
されている。該原稿濃度センサ31は請求項３の原稿濃度
検出手段に係り、原稿Ｐからの反射光を第１ミラー６，
第２ミラー８及び第３ミラー９を介して入射し、入射光
量を検出することによって原稿Ｐの平均的な濃度を検出
するものであり、該原稿濃度に応じて記録濃度を自動調
整するため備えられている。

【００２６】一方、該原稿濃度センサ31は、図３に示す
ように、光電変換素子41、電流電圧変換回路42、アンプ
回路43を備えて構成される。そして原稿の明部で反射し
て原稿濃度センサ31に入射した入射光は入射光量に応じ
た検出信号を電圧信号として出力する。更に、原稿濃度
センサ31からの検出信号はＡ／Ｄ変換されたのちに原稿
濃度データとしてＣＰＵ１００に読み込まれる。

【００２７】次に図４を用いて、実施例の現像装置、ト
ナー補給装置、バイアス電圧調整装置の説明を行う。

【００２８】図４は実施例の複写機の主要部断面図であ
り、更に詳しくは、該複写機の現像装置、トナー補給装
置、バイアス電圧調整装置の配設部周辺の断面図であ
る。

【００２９】現像手段に係わる現像装置15の基本的な構
成について説明する。トナーと磁性体キャリアを充填し
た現像器１５１内に複数の攪拌部材１５２と現像剤担持
体１５３とを備えて構成されている。現像剤担持体１５
３は固定された環状磁石１５３ａの外側に回転自由な担
持スリーブ１５３ｂを備えてなり、前記担持スリーブ１
５３ｂにはバイアス電圧調整装置として、抵抗１５４を
介して交流電源１５５、直流電源１５６及び現像バイア
ス電圧制御回路１５７が接続され、担持スリーブ１５３
ｂと感光体ドラム14との間に現像バイアス電圧Ｖｓが印
加される。

【００３０】そして、担持スリーブ１５３ｂの外表面に
は攪拌部材１５２によって攪拌されたトナーと磁性体キ
ャリアとからなる現像剤層が形成され、この現像剤層を
環状磁石１５３ａから担持スリーブ１５３ｂに与えられ
る交番磁界により下層側と表層側との間で攪拌しつつ、
前記現像バイアス電圧の印加によって感光体ドラム14と
は逆特性の電荷を与え且つ交流電源１５６により発生す
る交番電界により振動を与えて現像剤を感光体ドラム14
に形成された静電潜像に飛翔させて現像する。

【００３１】ここで、本発明の制御手段に係るＣＰＵ１
００（図５参照）は、原稿濃度センサ31によって得た原
稿濃度データに基づいて現像バイアス電圧Ｖｓを現像バ
イアス電圧制御回路１５７によって可変に制御する。即
ち、現像バイアス検知手段に係る現像バイアス電圧制御
回路１５７は、原稿濃度データに基づいて、原稿濃度が
高いとＣＰＵ１００が判断した場合は、バイアス電圧を
下げて感光体ドラム14に加えられる逆向きの電荷量を減
少させることにより、担持スリーブ１５３ａから感光体
ドラム14へのトナーの付着量を減少させ、以て現像濃度
を薄くして、複写紙上に得られる画像の濃度を一定範囲
内に調整する。或いは現像前の感光体ドラム14の帯電量
を減少させることによって感光体14へのトナーの付着量
を減少させたり、環状磁石１５３ａを電磁石で構成し、
通電量を減少させて担持スリーブ１５３ｂへの付着量を
減少させることによって感光体14へのトナーの付着量を
減少させて現像濃度を薄くするようにしてもよい。

【００３２】トナー補給装置１５８は本発明のトナー補
給手段に係り、現像器１５１のトナーが現像によって感
光体ドラム14に付着したため現像器１５１内のトナー濃
度が低下した際に、トナーホッパー１５８ａに貯溜して
おいたトナーを現像器１５１に補給する。

【００３３】補給ローラー１５９はスクリュウ状の部材
で、トナー補給ローラドライバ１５９ａに駆動力を付与
されてトナー補給経路内で回転し、トナーホッパー１５
８ａから現像器１５１にトナーを移送する。補給ローラ
１５９の回転動作は、その回転動作のパターンをロータ
リーエンコーダーによって検出して、本発明のトナー補
給量検出手段に係るトナー補給パターンカウンタ１５９
ｂでカウントしている。スクリュウ状の補給ローラ１５
９による一回転当たりに繰り出すトナーの体積は一定で
あるから、トナー補給パターンカウンタ１５９ｂで前記
回転動作のパターンをカウントすることで、実際にトナ
ーホッパー１５８ａから現像器１５１に補給されたトナ
ー補給量を求めることが出来る。

【００３４】次に実施例の複写機の制御ブロックを示す
ブロック図である図５を用いて、実施例の複写機の制御
を説明する。

【００３５】実施例の複写機では、パッチ検知方式を採
用したので複写動作に先立って感光体ドラム14には、テ
スト画像に対応したパッチトナー像が形成される。トナ
ー濃度センサ１０２ａは図１に示す発光素子１０２ｂが
照射し、前記パッチトナー像で反射した反射光を受光し
て、その受光量に応じた電気信号をＡ／Ｄ変換してトナ
ー濃度データとする。ＣＰＵ１００はトナー濃度データ
を読み込む。

【００３６】続いて、ＣＰＵ１００はトナー濃度データ
に基づいて現像バイアス電圧Ｖｓを設定し、次いで、露
光ユニット４による原稿の露光と、給紙ユニット16から
の複写紙Ｐの給紙を開始するとともに、感光体ドラム14
へのトナー像の形成を開始する。この際、原稿濃度セン
サ31と複写紙サイズセンサー１６ａは、それぞれ検出値
をＡ／Ｄ変換して、原稿濃度データＰａ１と複写紙サイ
ズデータＰａ２を出力する。ＣＰＵ１００は原稿濃度デ
ータＰａ１と複写紙サイズデータＰａ２を読み込み、ま
た、前述の如く、前記原稿濃度データＰａ１に基づいて
現像バイアス電圧Ｖｓを所定の電圧に制御する。換言す
れば、ＣＰＵ１００は現像バイアス電圧制御回路１５７
から現像バイアスデータＰａ３も既に読み込んでいる。

【００３７】ＣＰＵ１００は、原稿濃度データＰａ１、
複写紙サイズデータＰａ２、現像バイアスデータＰａ３
を本発明のトナー消費量推定手段に係わるトナー消費量
推定演算部１０１に転送し、トナー消費量推定演算部１
０１が算出したトナー消費量の推定量のデータを読み込
む。

【００３８】以上のトナー消費量の推定量の読み込み
は、毎回の複写動作毎に実行するようにした。

【００３９】一方、毎回の複写動作毎にトナー濃度セン
サ１０２ａは現像器１５１に充填されたトナーの濃度を
パッチ検知方式によって検出していて、トナー濃度セン
サ１０２ａによって、現像器１５１に充填されたトナー
が補給の必要な状態であることが検出されると、ＣＰＵ
１００はトナー補給ローラドライバ１５９ａに対してト
ナー補給動作を実行すべく指令を発する。このさいのト
ナー補給パターンはトナー補給パターンカウンタ１５９
ｂによってＣＰＵ１００にフィトーバックされる。

【００４０】ＣＰＵ１００はトナー補給パターンカウン
タ１５９ｂで得たトナー補給パターンとトナー消費量推
定演算部１０１が算出したトナー消費量の推定量のデー
タから、現像器１５１に充填されたトナーが過剰な濃度
にあると判断すると、該判断以後の複写動作では、トナ
ー濃度センサ１０２ａがトナー補給が必要な状態である
ことを検出しても、これは誤検出と判断し、トナー消費
量の推定量のデータに基づいて所定回数の複写動作が終
了するまで、トナー補給動作の実行を中止する。即ち本
実施例の複写機ではトナー補給量が過剰と判断されるま
では、トナー補給動作を一旦停止したりする事無くトナ
ー補給を行うので、高速化しても画像生産性（単位時間
当たりの複写回数）が低下することがない。また、トナ
ー補給動作の中止中に実行される複写動作の回数は、個
々の複写機が搭載する現像装置15、トナー濃度センサ１
０２ａ等の特性に応じて設定する必要がある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかわる
電子写真装置によれば、トナーの過剰補給を無くして、
安定した画像形成が可能となり、トナー消費量を減少さ
せ、機内汚れも低減させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子写真装置の実施例である複写
機の全体構成図

【図２】露光量調整装置の側面断面図

【図３】露光量調整装置の出力処理回路の回路図

【図４】実施例の複写機の主要部断面図

【図５】実施例の複写機の制御系を示すブロック図

【符号の説明】

１４ 感光体ドラム １５ 現像装置 １６ａ 複写紙サイズセンサー ３１ 原稿濃度センサ １００ ＣＰＵ １０１ トナー消費量推定演算部 １０２ａ トナー濃度センサ １５１ 現像器 １５７ 現像バイアス電圧制御回路 １５８ａ トナーホッパー １５９ 補給ローラ １５９ａ トナー補給ローラドライバ １５９ｂ トナー補給パターンカウンタ Ｐａ１ 原稿濃度データ Ｐａ２ 複写紙サイズデータ Ｐａ３ 現像バイアスデータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体にトナー像を現像する現像手段
   と、 前記現像手段でのトナー消費量に関連するトナー消費量
   指標からトナー消費量を推定するトナー消費量推定手段
   と、 前記現像手段でトナーを消費すると前記現像手段にトナ
   ーを補給するトナー補給手段と、前記現像手段に充填されたトナーの濃度をパッチ検知方
   式によって検出するトナー濃度センサと、 前記トナー補給手段により補給されたトナー補給量を検
   出するトナー補給量検出手段と、前記トナー補給量が過剰と判断されるまではトナー補給
   動作を停止することなくトナー補給を行う指令を発する
   制御手段を有し、 前記制御手段は、前記トナー補給量検出手段により検出
   されるトナー補給量のデータと、前記トナー消費量推定
   手段によるトナー消費量の推定量のデータから、現像手
   段に充填されたトナーが過剰であるか否かを判断し、前
   記トナー消費量の推定量に対して前記トナー補給量が過
   剰であると判断すると、前記トナー濃度センサがトナー
   補給が必要な状態であることを検出しても誤検出と判断
   し、トナー補給動作の実行を中止するように制御 する事
   を特徴とする電子写真装置。