JP3327069B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電記録式の画像
形成装置に係り、さらに詳しくは、トナーとキャリアを
含む二成分系の現像剤を用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電記録式の画像形成装置においては、
感光体ドラム等の像担持体の表面を帯電器で一様に帯電
し、レーザ光で露光することにより、光電効果を利用し
て形成すべき画像に対応した潜像を帯電した表面上に書
き込み、この潜像に現像器からトナーを転移させて顕像
化する。そして、このトナー像を直接的または間接的
に、紙等の画像形成対象に転写する。

【０００３】現像器で使用される現像剤には、ほぼトナ
ーのみからなる一成分系の現像剤と、非磁性のトナーと
キャリアとを含む二成分系の現像剤とがある。二成分系
の現像剤のトナーは、たとえばポリエステル樹脂をベー
スとして染料または顔料を含み、キャリアは磁性粉から
なる。現像器は、トナー補給用の着脱式のトナー補給容
器と、キャリアを内蔵すると共にトナーとキャリアを攪
拌して混合させると共にトナーに電荷を与える現像剤室
と、マグネットロールを主体とした現像ロールとを有す
る。そして、キャリアの磁性を利用して現像剤室内の現
像剤を現像ロールに付着させると共に、現像ロールを回
転させて、現像剤中のトナーのみを静電的に像担持体の
潜像に付着させる。

【０００４】従来の画像形成装置では、特開昭６１−９
５３７０号公報に開示されているように、現像剤室にト
ナーを補給する前に、トナー補給容器内のトナーを一
旦、大きなトナー量調整室（トナー室）に大量に蓄積す
るのが一般的であった。このトナー量調整室と現像器と
の間には、シャッター板が設けられ、パッチの濃度に応
じて、シャッター板の開度を調節し、トナー量調整室か
ら現像器内部へトナーを自由落下させて補給していた。

【０００５】ここで、トナー量調整室に大量のトナーを
蓄積しておく目的は、トナー補給量を調節し画像の濃度
を制御することであり、他の目的は、トナー補給容器が
空になっても、急激な画像濃度の低下を防ぐために、ト
ナー量調整室からある程度のトナーを供給することにあ
る。また、この種のトナー量調整室に、圧電素子等を用
いたトナー量検出装置を設け、これによりトナーの不足
を検知することもすでに提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな大型のトナー量調整室を配置する十分なスペースを
確保すると、画像形成装置の小型化の要請に応えること
ができない。特に、複数の現像器を有するカラー画像形
成装置では、小型化の際のネックになっている。たとえ
ば、特開昭６１−２６１７６０号公報に開示された現像
装置においては、補給容器からそのままトナーを現像剤
室へ補給し、トナー量調整室（トナー貯蔵部）を設けな
い構成となっているが、この公報に記載の通り、この技
術は一成分系の現像剤についてのみ有効であり、もし二
成分系現像剤に適用したとしても、安定した画像濃度を
得ることは困難である。二成分系現像剤では、トナーの
補給量により画像濃度の調整を行うからである。

【０００７】また、カラー複写機には、回転軸の周囲に
現像器等を複数配置した回転式の現像装置を使用するも
のがあるが、この場合には、現像装置全体を回転させる
と、各トナー量調整室内部および補給容器内部では、ト
ナーが攪拌されて分散されてしまう。像担持体にトナー
を供給する現像器では、現像剤室へ直ちにトナーを補給
できるように、トナー量調整室の出口付近にトナーが多
く存在していると好ましい。しかし、トナーが分散して
しまうと、次にその現像器から像担持体へのトナーの供
給を開始後、現像剤室内で急激にトナーが減少するのに
対して、トナー量調整室からのトナーの補給が間に合わ
ず、所望の濃度の画像が得られないことがある。

【０００８】さらに、前記のような回転式の現像装置で
は、現像装置の回転に伴い、トナーが分散することによ
り、圧電素子を利用したトナー量検出装置を用いたとし
ても、実際のトナー補給容器内の残存トナー量に対応し
ない検出結果になってしまうことも考えられる。この場
合には、検出結果を利用して、トナーの補給量を調整
し、画像濃度を制御しようとしても、安定した画像濃度
を得ることが困難なこともありうる。

【０００９】本発明は前記の課題を考慮してなされたも
のであり、トナー量調整室を小型にしながらも画像濃度
の安定化を図ることのできる二成分系の現像剤を使用す
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る画像形成装置にあっては、回転軸の周
囲に設けられるとともに、画像形成時にはトナー像を担
持する像担持体に対し、前記回転軸の回転によって隣接
した位置関係となる現像器と、第１の駆動手段と、第２
の駆動手段とを具備し、前記現像器は、トナーを吐出す
る補給口と内蔵したトナーを前記補給口に移動させるア
ジテータとが設けられたトナー補給容器と、前記回転軸
とほぼ平行な筒状に形成され、前記補給口からトナーが
流入する入口と、この入口から軸線方向に離間しトナー
が流出する出口とが、その側面に設けられたトナー量調
整室と、前記トナー量調整室の軸線方向に沿って、前記
トナー量調整室のトナーを搬送する搬送手段と、キャリ
アを内蔵すると共に、前記トナー量調整室の出口からト
ナーを流入させ、内部でこのトナーとキャリアを攪拌す
る現像剤室と、前記現像剤室のトナーとキャリアを、隣
接した位置関係にある像担持体に供給する供給手段とを
含み、前記第１の駆動手段は、前記位置関係にある現像
器のアジテータおよび供給手段を駆動し、前記第２の駆
動手段は、前記位置関係にある現像器の搬送手段を駆動
することを特徴としている。この場合には、トナー補給
容器内のトナーは、一旦トナー量調整室に流入し、第２
の駆動手段に駆動された搬送手段に搬送されて、現像剤
室に流入する。トナー量調整室は、ほぼ筒状であり、そ
の側面にトナーの入口と出口が離間して設けられている
から、上流側に相当するトナー補給容器から流入するト
ナーが一定量以上である限り、トナー量調整室内にトナ
ーが堆積する。したがって、現像剤室へ供給されるトナ
ーの量は、搬送手段の駆動（たとえば駆動時間や駆動速
度）によって制御されて、一義的に定まる。これにより
供給手段から像担持体に供給されるトナーの量、ひいて
は形成すべき画像の濃度が制御される。そして、搬送手
段を駆動する第２の駆動手段は、供給手段を駆動する第
１の駆動手段とは、別個に設けられているから、第２の
駆動手段を独立して駆動させ、画像濃度を制御するのが
容易になっている。この構成によれば、トナー量調整室
から、所望の画像濃度に応じたトナーの補給が容易に行
われ、画像濃度の安定化を図ることができるから、この
トナー量調整室を大型にする必要はない。したがって、
画像形成装置の小型化の要請に応えることができ、特に
現像器を複数備えたカラー画像形成装置にとって有利で
ある。また、回転式の現像装置で、現像装置を回転させ
ることにより、たとえトナー量調整室内部のトナー分布
が変更したとしても、搬送手段を駆動することによりト
ナー量調整室内のトナーを直ちに、現像剤室に搬送する
ことができ、トナーの補給が遅れることはない。

【００１１】上記構成において、前記像担持体上のトナ
ー像の濃度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出
結果に基づいて、前記第２の駆動手段を制御する制御手
段とを具備するとさらに好ましい。これにより、現像器
の内部のトナーの量ではなく、画像濃度を直接検出した
結果を基準として、第２の駆動手段を制御し、現像剤室
へトナーを補給することができる。したがって、その時
の画像濃度に応じて、画像濃度を的確に制御することが
できる。

【００１２】また、上記構成において、前記像担持体上
のトナー像の濃度を検出する検出手段と、前記検出手段
の検出結果に基づいて、前記位置関係にある現像器のト
ナー補給容器内のトナーが不足しているか否かを判断す
る判断手段とを具備すると好ましい。これにより、現像
器の内部のトナーの量ではなく、画像濃度を直接検出し
た結果を基準として、トナー不足か否かを的確に判断す
ることが可能である。

【００１３】さらに、形成しようとする画像が記録され
た原稿を読み取り、入力信号を出力する読取手段と、前
記入力信号に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する
潜像形成手段と、前記潜像形成手段による静電潜像形成
動作を制御する潜像制御手段とを備え、前記判断手段が
前記トナー補給容器内のトナーが不足していると判断し
た後、前記潜像制御手段が前記検出手段の検出結果に基
づいて、前記潜像の電位を前記入力信号に基づいた本来
の電位よりも増幅すると好ましい。これによれば、トナ
ー補給容器内のトナー不足のために、像担持体上のトナ
ー像の濃度が薄くなり、検出手段の検出結果では、画像
濃度の制御ができなくなったときには、検出手段の検出
結果に基づいて潜像の電位を読取手段からの入力信号に
基づいた本来の電位よりも増幅する。この結果、像担持
体へのトナーの供給不足のため、本来の潜像の電位では
像担持体上のトナー像が薄くなる場合であっても、増幅
された電位の潜像のために、像担持体上に静電的に付着
するトナーの量が多くなされ、形成されるトナー像の濃
度は、原稿に対応したものとすることができる。なお、
トナーが不足し過ぎて、画像濃度制御が不可能になった
ときに備え、その旨を使用者に知らせる表示手段、およ
び画像形成をさせない手段を設ければさらによい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。 Ａ．現像装置全体の構成 図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現像装
置１を示す正面図である。現像装置１は、ほぼ円柱状で
あり、その中心に回転軸２を備えている。

【００１５】図２は、この現像装置１の断面図である。
同図に示すように、回転軸２の周囲には、中心支持部３
が固定され、この中心支持部３には、９０゜ずつの角間
隔をおいて、四つの現像器４のピン５が支持されてい
る。各現像器４は、ハウジング６と、その外面に突設さ
れたピン５と、ハウジング６の内部の現像剤室６ａに配
設された二つの攪拌スクリュー７，８と、現像ロール９
（供給手段）とを有する。

【００１６】この画像形成装置では、ポリエステル樹脂
をベースとして染料または顔料を含むトナーと、磁性粉
からなるキャリアとからなる二成分現像剤が使用され
る。ハウジング６の内部の現像剤室６ａには、あらかじ
めキャリアが収容されており、さらに後述するトナー補
給容器１０からトナーが補給されるようになっている。
攪拌スクリュー７，８は、感光体ドラム１２に最も接近
した位置にあるとき、図中矢印で示す方向に回転され、
現像剤室６ａでその現像剤を攪拌する。

【００１７】図中、符号１５は、ハウジング６の内部に
設けられた隔壁を示す。隔壁１５は、ハウジング６の内
部空間を、攪拌スクリュー７が設けられた第１の現像剤
室１６と、攪拌スクリュー８が設けられた第２の現像剤
室１７とに区分する。攪拌スクリュー７，８は、図の矢
印方向に回転されて、攪拌スクリュー７は紙面の奥側に
向けて現像剤を搬送し、攪拌スクリュー８は紙面の手前
側に向けて現像剤を搬送する。隔壁１５には、図示しな
い開口が両端に形成され、攪拌スクリュー７に搬送され
た現像剤が第２の現像剤室１７に移動し、かつ攪拌スク
リュー８に搬送された現像剤が第１の現像剤室１６に移
動するようになされている。このようにして、現像剤中
のトナーとキャリアとが混合されると共に、トナーが帯
電する。

【００１８】図３は、一つの現像器４中の回転する部材
を示す展開図である。同図において、上側が図２の紙面
奥側、下側が図２の紙面手前側であり、実線の円弧状の
矢印が部材の回転方向、破線の矢印が現像剤の移動方向
を示す。同図にも、前記のような、ハウジング６内の現
像剤の移動状態が示されている。なお、図２は、図３の
III-III線を矢視している。

【００１９】図２に戻り、現像ロール９は、ハウジング
６に形成された供給出口１１に配設されており、感光体
ドラム１２に隣接した位置にあるとき、図中矢印で示す
方向に回転され、ハウジング６内のトナーを感光体ドラ
ム１２に供給する。現像ロール９は、たとえばマグネッ
トロールの周囲に回転可能にスリーブを配設した構成で
あり、キャリアと異なる極性のマグネットにより、キャ
リアとトナーが混合された現像剤を表面に引き付けて、
感光体ドラム１２（像担持体）に搬送するようになって
いる。

【００２０】感光体ドラム１２は、現像装置１に隣接し
て支持されており、図中矢印Ａで示す方向に回転可能に
なされている。図４に示すように、感光体ドラム１２の
周囲には、帯電器４０および露光装置４１が配置されて
おり、感光体ドラム１２の回転に伴って、感光体ドラム
１２の表面が帯電器４０により一様に帯電され、次に露
光装置４１から照射されミラー４１ａで反射したレーザ
光により帯電面が露光される。このようにして、光電効
果により、形成しようとする画像に対応した潜像が、感
光体ドラム１２の表面に形成される。そして、前記のよ
うにして現像ロール９に付着した現像剤が、感光体ドラ
ム１２に到達すると、現像剤中のトナーが感光体ドラム
１２上の潜像に静電的に引き付けられて付着する。その
一方、キャリアは、現像ロール９に付着したまま搬送さ
れ、その後、現像ロール９中のキャリアと同極性のマグ
ネットの反発力により、ハウジング６内で現像ロール９
から離れる。

【００２１】本実施形態では、回転軸２が駆動されるこ
とにより、現像装置１が矢印Ｂで示す方向に回転され
る。そして、いずれかの現像器４の現像ロール９を感光
体ドラム１２に隣接させ、この時に、現像ロール９から
トナーを感光体ドラム１２に付着させる。現像器４は、
それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナ
ーを感光体ドラム１２に供給するようになっており、感
光体ドラム１２の１ないし２回転ごとに、前記のトナー
のうち１色が感光体ドラム１２上に付着させられて、像
を形成する。そして、そのトナーの像が形成された後、
現像装置１が回転させられて、他の現像器４の現像ロー
ル９が感光体ドラム１２に隣接させられる。

【００２２】感光体ドラム１２上に形成されたトナー像
は、感光体ドラム１２の回転に伴って、図示しない転写
コロトロンに到達し、転写コロトロンの発生する電界に
より、紙等のシート状の画像形成対象に転写される。な
お、画像形成対象は、回転する転写用のドラムに巻き付
けられて回転させられ、この画像形成対象上に１色ずつ
トナー像の形成が繰り返されることにより、ブラック、
イエロー、マゼンタ、シアンのトナーが画像形成対象上
に積層され、カラーのトナー像が形成される。その後、
画像形成対象は、転写用のドラムから剥離されて、加熱
定着器に搬送され、加熱定着器内で熱および圧力を受け
ることにより、トナーが画像形成対象に定着する。

【００２３】図１に示すように、現像装置１の中心支持
部３には、中心角９０゜のほぼ扇形の保持部材２３が四
つ、取り付けられている。各保持部材２３の半径方向外
側付近には、ほぼ円形の保持孔１４が形成されており、
これにより隣接する保持孔１４の間に、９０゜の角間隔
がおかれている。

【００２４】各保持孔１４には、ほぼ円筒状のトナー補
給容器１０が挿入され、着脱自在に保持されている。ま
た、図示はしないが、現像装置１の背面には、トナー補
給容器１０を支持する部材が設けられている。トナー補
給容器１０は、それぞれブラック、イエロー、マゼン
タ、シアンのトナーを内蔵しており、トナーを外部に吐
出する補給口１８がトナー補給容器１０に形成されてい
る。なお、トナー補給容器１０は、補給口１８のみが開
口され、他の部分は密閉されて、トナーが漏れ出さない
ようになっている。

【００２５】図２に示すように、トナー補給容器１０と
現像器４との間には、トナー受け部１９が配設されてい
る。このトナー受け部１９は、保持部材２３に一体に成
形されている。図３に示すように、トナー受け部１９
は、筒状に形成されており、その側面には、補給口１８
に連通する入口１９ａと、現像剤室６ａに連通する出口
１９ｂとが形成されている。入口１９ａと出口１９ｂと
は、トナー受け部１９の軸線方向の両端に形成され、こ
れにより両者の間には間隔がおかれている。

【００２６】トナー受け部１９は、その内部にトナー量
調整室２０を有しており、補給口１８と入口１９ａを通
じて、ここにトナー補給容器１０からトナーが流入す
る。また、トナー量調整室２０の出口１９ｂは、図３お
よび図５に示すように、現像器４のハウジング６の取入
口２１に連通しており、出口１９ｂからトナーが落下し
て、現像剤室６ａに供給されるようになっている。

【００２７】図２に示すように、取入口２１の付近にお
いて、ハウジング６内には、薄板状のカバー２２が回動
自在に懸垂されている。このカバー２２は、対応するト
ナー補給容器１０が図中の左側にあるときには、取入口
２１を開いているが、対応するトナー補給容器１０が図
中の右側にあるときには、取入口２１を閉じ、現像器４
からトナー受け部１９へのトナーの逆流、およびキャリ
アのトナー受け部１９への流入を防止する。

【００２８】Ｂ．現像器等の駆動系統および画像形成時
の動作 さて、図２に示すように、各トナー補給容器１０の内部
には、トナーアジテータ２５が配設されている。トナー
アジテータ２５は、線径１ないし２ｍｍ程度の金属線材
を巻径４０ｍｍ程度、ピッチ４０ｍｍ程度の螺旋形に形
成したものである。なお、トナー補給容器１０の内径は
４５ｍｍ程度にされている。また、各トナー受け部１９
の内部には、トナーオーガ（搬送手段）２６が配設され
ている。トナーオーガ２６は、樹脂を外径１２ｍｍ程
度、ピッチ１０ｍｍ程度のスクリュー状に形成したもの
である。なお、トナー受け部１９の内径は１３ｍｍ程度
にされている。

【００２９】図３において、符号２７は、伝達クラッチ
を示す。この伝達クラッチ２７には、図示しない第１の
駆動モータ（第１の駆動手段）からタイミングベルトに
よって駆動力を伝達されるようになっており、これによ
り現像ロール９、攪拌スクリュー７，８およびトナーア
ジテータ２５が回転される。伝達クラッチ２７は、画像
形成装置の本体キャビネットに固定されており、その回
転軸には１方向クラッチを介して歯車２８が固定されて
いる。また、現像ロール９の軸には、歯車２９，３０が
固定されている。そして、現像ロール９が感光体ドラム
１２に隣接した時（図２参照）、歯車２８が歯車２９に
噛み合うようになっている。また、攪拌スクリュー７，
８およびトナーアジテータ２５の軸には、それぞれ歯車
３３，３２，３５が固定されている。そして、常時、歯
車３０がアイドラ歯車３１に噛み合い、アイドラ歯車３
１が歯車３２に、歯車３２が歯車３３に噛み合ってい
る。また、歯車３５は、歯車列３４を介して、アイドラ
歯車３１に噛み合い、連動するようになっている。

【００３０】したがって、伝達クラッチ２７が駆動され
て、現像ロール９が回転させられてトナーを感光体ドラ
ム１２に供給する時には、攪拌スクリュー７，８、トナ
ーアジテータ２５も連動して回転させられる。この場合
の攪拌スクリュー７，８の回転方向は前記の通りであ
る。また、この場合、トナーアジテータ２５は、図２お
よび図３の矢印で示す方向に回転させられる。これによ
り、トナー補給容器１０内のトナーには、図中の破線の
矢印で示すように、正面側つまり補給口１８側への搬送
力が与えられ、トナーはトナー補給容器１０からトナー
量調整室２０内へと搬送される。

【００３１】一方、トナー量調整室２０内にあるトナー
オーガ２６の軸２６ａは、現像ロール９等を駆動する第
１の駆動モータ２７とは別個の第２の駆動モータ４２
（図４参照）により駆動されるようになっている。対応
する現像ロール９が回転してトナーを感光体ドラム１２
に供給する時には、トナーオーガ２６は矢印Ｃで示す方
向に回転され、トナーを図３の破線の矢印で示す方向に
搬送し、出口１９ｂを通じて、現像器４のハウジング６
内に落下させる。

【００３２】このようにして、現像ロール９が回転して
トナーを感光体ドラム１２に供給する時には、対応する
トナーアジテータ２５が、必ずトナー補給容器１０から
現像器４へとトナーを搬送し、感光体ドラム１２上でト
ナー濃度不足にならないようになっている。ただし、ト
ナーオーガ２６を駆動する第２の駆動モータ４２は、図
４に示して後述するように、制御装置のトナー補給量演
算部５３で制御され、トナーオーガ２６を間欠的に駆動
するようになっている。制御装置は、感光体ドラム１２
上に形成されるパッチの濃度に応じて、トナーオーガ２
６の駆動時間を調整する。ここで、パッチとは、実際に
必要な画像を形成する事前に、濃度テスト用に感光体ド
ラム１２上に形成するトナー像である。

【００３３】前記のように、トナー量調整室２０の入口
１９ａと出口１９ｂは、軸線方向に離間しており、トナ
ーが抵抗なくトナー量調整室２０内を通過することは不
可能になっている。このため、上流側に相当するトナー
アジテータ２５から一定量以上のトナーが搬送されてい
る限り、トナー量調整室２０内にはトナーが堆積する。
そして、対応する現像ロール９が駆動される時には、必
ずこれと同期してトナーアジテータ２５が駆動されて、
補給口１８に向けトナーを搬送することにより、トナー
量調整室２０内には、トナー補給容器１０から必ずトナ
ーが供給され続け、途中でトナー量調整室２０内のトナ
ーが不足し、次いでハウジング６内のトナーが不足し、
画像の濃度不足を引き起こすことが低減される。

【００３４】したがって、現像剤室６ａへ供給されるト
ナーの量は、トナーオーガ２６の駆動（たとえば駆動時
間や駆動速度）によって制御されて、一義的に定まる。
これにより現像ロール９から感光体ドラム１２に供給さ
れるトナーの量、ひいては形成すべき画像の濃度が制御
される。そして、トナーオーガ２６を駆動する第２の駆
動モータ４２は、現像ロール９等を駆動する第１の駆動
モータや伝達クラッチ２７とは、別個に設けられている
から、第２の駆動モータ４２を独立して駆動させ、画像
濃度を制御するのが容易になっている。

【００３５】なお、トナーアジテータ２５は、ピッチが
かなり長く、しかもトナー補給容器１０の内径に比べ
て、線径が極めて細い。このため、前記のようにトナー
量調整室２０内でトナーが堆積するために、補給口１８
でトナーが停滞した時には、トナーアジテータ２５が回
転しても、トナーアジテータ２５はトナー補給容器１０
内のトナーに対して滑り、これに圧縮力を与えない。し
たがって、トナーがトナー補給容器１０内で固着するの
が防止される。

【００３６】そして、他の現像器４から感光体ドラム１
２にトナーを供給するために、現像装置１を図２の矢印
Ｂ方向に回転させると、歯車２８と歯車２９との間の噛
み合いが断たれ、現像ロール９、攪拌スクリュー７，８
およびトナーアジテータ２５へは駆動力が与えられなく
なる。また、現像装置１の回転時には、駆動モータによ
りトナーオーガ２６が駆動されることはない。

【００３７】Ｃ．現像装置の回転中のトナーの状態 さて、現像ロール９が感光体ドラム１２に隣接した時の
対応する現像器４における各構成要素の動作は、前記の
通りであるから省略し、現像装置１の回転中のトナー量
調整室２０およびトナー補給容器１０でのトナーの状態
について説明する。前記のように、一つの現像器４で感
光体ドラム１２にトナーを供給した後、他の現像器４で
感光体ドラム１２にトナーを供給するためには、現像装
置１を図２の矢印Ｂ方向に回転させる。すると、図３に
示す歯車２８と歯車２９との間の噛み合いが断たれ、現
像ロール９、攪拌スクリュー７，８およびトナーアジテ
ータ２５へは駆動力が与えられなくなる。また、トナー
オーガ２６への駆動力供給も停止される。

【００３８】ところが、現像装置１の回転は、個々の現
像器４にとっては、公転運動に相当する。したがって、
トナー補給容器１０およびトナー受け部１９において
は、現像器４を図２の矢印Ｂ方向に公転させると、トナ
ーアジテータ２５およびトナーオーガー２６が静止した
状態であっても、トナーアジテータ２５およびトナーオ
ーガー２６の螺旋に沿ってトナーが移動する。

【００３９】このうち、トナーアジテータ２５の螺旋の
向きは、図２の矢印の方向に回転すると、トナーを補給
口１８に移動させる向きである。その矢印の方向は、時
計方向であり、矢印Ｂと同様である。したがって、現像
器４を図２の矢印Ｂ方向に公転させると、トナー補給容
器１０ではトナーアジテータ２５の螺旋に沿って、トナ
ーが補給口１８に向けて移動させられる。このため、次
に対応する現像器４でトナーを供給する時に、迅速にト
ナー室２０内にトナーが流入し好都合である。

【００４０】もし、このようなトナーアジテータ２５が
ない場合には、現像装置１が回転軸２を中心に回転する
と、トナー補給容器１０内のトナーが補給口１８付近か
ら分散しようとする傾向があり、このまま放置すると、
特にトナー補給容器１０内のトナーが少量になったとき
には、トナーアジテータ２５からトナー室２０へのトナ
ーの搬送量が不十分になる懸念もある。しかし、トナー
アジテータ２５により、トナー補給容器１０内のトナー
が補給口１８に向かって移動するようにすれば、トナー
の搬送量が不十分になることを防止でき、形成される画
像の濃度不足の発生を遅らせることができる。

【００４１】また、トナーオーガ２６の螺旋の向きは、
図２の矢印Ｃの方向に回転すると、トナーを供給口２１
に移動させる向きである。矢印Ｃの方向は、反時計方向
であり、矢印Ｂと逆である。したがって、現像器４を図
２の矢印Ｂ方向に公転させると、トナー量調整室２０で
はトナーオーガ２６の螺旋に沿って、トナーが入口１９
ａ側に移動させられる。

【００４２】仮に、このようなトナー量調整室２０もト
ナーオーガ２６も設けない場合には、現像装置１の回転
時に、前記のトナーアジテータ２５によるトナーの移動
に伴い、トナー補給容器１０から直接ハウジング６内部
にトナーが流入するおそれがある。これでは、次にその
現像器４でトナーの供給を開始すると、トナー供給量が
過大になり、制御しようとする濃度よりも画像が濃くな
ってしまう。

【００４３】しかし、本実施形態では、現像装置１の回
転時には、トナーオーガ２６の螺旋に沿って、トナーに
は、仮想線で示す方向、すなわち入口１９ａ側への搬送
力が与えられる。これにより、前記のような不具合を回
避することができる。なお、トナーアジテータ２５とト
ナーオーガ２６の両方により、補給口１８付近にはトナ
ーが集中するが、トナーアジテータ２５は、ピッチがか
なり長く、しかもトナー補給容器１０の内径に比べて、
線径が極めて細いため、補給口１８では、トナーアジテ
ータ２５が回転しても、トナーアジテータ２５はトナー
補給容器１０内のトナーに対して滑り、これに圧縮力を
与えない。したがって、トナーがトナー補給容器１０内
で固着するのが防止される。

【００４４】Ｄ．画像入力系統および画像濃度制御系統
の構成および動作 図４は、本実施形態の画像形成装置の画像入力系統およ
び画像濃度制御系統を示す概略図である。同図におい
て、符号４５は、形成すべき画像が記録された原稿を示
す。原稿４５の画像は、ＣＣＤ（読取手段）４６により
読み取られ、ＣＣＤ４６は入力信号を出力する。入力信
号は、増幅器４６ａで増幅されて、アナログ−デジタル
変換器（Ａ／Ｄ変換器）４７に入力される。Ａ／Ｄ変換
器４７は、増幅された入力信号をたとえば８ビットのデ
ジタル信号に変換する。このデジタル信号は、γ変換器
４８によってγ補正された後、デジタル−アナログ変換
器（Ｄ／Ａ変換器）４９に入力される。

【００４５】Ｄ／Ａ変換器４９は、入力されたデジタル
信号をアナログ信号に変換して出力する。このアナログ
信号は、コンパレータ５０の一方の入力部に供給され
る。コンパレータ５０の他方の入力部には、三角波発生
回路５１から所定周期の三角波信号が供給され、コンパ
レータ５０は、三角波信号とアナログ信号とを比較し
て、パルス幅変調された２値化信号を出力する。この２
値化信号は、露光装置４１に入力され、これに基づいて
露光装置４１はレーザ光を照射する。前記のように、こ
のレーザ光により、感光体ドラム１２の表面には潜像が
形成される。このように、露光装置４１、Ａ／Ｄ変換器
４７、γ変換器４８、Ｄ／Ａ変換器４９、コンパレータ
５０および三角波発生回路５１は、潜像形成手段を構成
する。

【００４６】また、この潜像形成と並行して、Ａ／Ｄ変
換器４７の出力したデジタル画像信号は、画像量演算部
５２に入力される。画像量演算部５２は、画素ごとの出
力レベルを演算して、ビデオカウント数に変換する。こ
のビデオカウント数は、制御装置のＣＰＵにあるトナー
補給量演算部（制御手段、判断手段）５３に入力され
る。

【００４７】また、感光体ドラム１２の近傍には、フォ
トセンサ（検出手段）５４が配置されている。フォトセ
ンサ５４には、図示しないＬＥＤが付設されており、こ
のＬＥＤ感光体ドラム１２の表面に向けて光を照射す
る。フォトセンサ５４は、感光体ドラム１２の表面から
の反射光を読み取り、これに基づいた検出信号を出力す
る。この検出信号は、増幅器５４ａで増幅されて、検出
濃度演算部５５に入力される。

【００４８】感光体ドラム１２上には、実際のトナー像
の現像を行わない時に、現像器４により基準濃度のトナ
ー像（パッチ）を現像しておくものとし、検出濃度演算
部５５は、増幅された検出信号に基づいて、パッチの濃
度を算出し、その結果に応じた算出信号を出力する。

【００４９】トナー補給量演算部５３は、検出濃度演算
部５５の算出信号（すなわちパッチの濃度検出結果）
と、図示しないメモリーに記憶された基準値とを比較
し、濃度検出結果が許容範囲よりも高ければ、濃度検出
結果が許容範囲内になるまで、第２の駆動モータ４２の
駆動を停止し、トナーオーガ２６によるトナーの補給を
停止する。逆に、濃度検出結果が許容範囲よりも低けれ
ば、濃度検出結果が許容範囲内になるまで、第２の駆動
モータ４２を駆動し、トナーオーガ２６により現像剤室
６ａにトナーを多く補給する。このようにして、通常の
場合、トナー像（パッチ）の濃度の検出結果に基づい
て、第２の駆動モータ４２の駆動を制御し、画像の濃度
を調整する。なお、このような検出および調整は、短時
間内に所定数繰り返し、もしそれでも画像濃度の検出結
果が、許容範囲にならなければ、トナー補給量演算部５
３は、増幅器５４ａのゲインを調整する。以上の処理か
らなる画像濃度制御動作は、所定枚数の画像形成が終了
するたびに、画像形成を行っていない時に行う。

【００５０】このように、本実施形態では、現像器４の
内部のトナーの量ではなく、画像濃度（パッチ）を直接
検出した結果を基準として、第２の駆動モータ４２を制
御し、現像剤室６ａへトナーを補給することができる。
したがって、その時の画像濃度に応じて、画像濃度を的
確に制御することができる。

【００５１】また、画像濃度検出結果である検出濃度演
算部５５の算出信号のレベルが低すぎて、前記の処理で
は、許容範囲にならないとき、あるいは所定の値よりも
低いときには、トナー補給量演算部５３は、トナー補給
容器１０内のトナー不足と判断し、前記の算出信号レベ
ルに応じて画像濃度を濃くするための画像量補正信号を
出力する。この画像量補正信号は、画像量補正部（潜像
制御手段）５６に入力される。画像量補正部５６には、
またＡ／Ｄ変換器４７からのデジタル信号が入力されて
おり、画像量補正信号に応じて、画像量補正部５６は、
このデジタル信号を補正してγ変換器４８に出力する。

【００５２】また、画像量補正部５６は、Ａ／Ｄ変換器
４７からのデジタル信号を遮断する信号を出力し、これ
によりγ変換器４８は、画像量補正部５６で補正された
デジタル信号をγ補正して、Ｄ／Ａ変換器４９に出力す
る。したがって、露光装置４１に入力される２値化信号
は、通常の画像形成時の原稿の濃度に対応するものでは
なく、その原稿の濃度を全体的に濃くしたものの濃度に
対応する。そして、露光装置４１は、本来の原稿よりも
濃い原稿に対応した強いレーザ光を感光体ドラム１２に
照射する。

【００５３】さて、トナー補給容器１０のトナー不足の
場合には、トナー補給量演算部５３がトナーオーガ２６
を駆動したとしても、現像ロール９から感光体ドラム１
２へのトナーの供給量は、不足してしまう。しかし、上
記のように、露光装置４１が強いレーザ光を感光体ドラ
ム１２に照射することにより、感光体ドラム１２上の潜
像の電位が増幅される。このように増幅された電位の潜
像のために、感光体ドラム１２上に静電的に付着するト
ナーの量が多くなされ、感光体ドラム１２上に形成され
るトナー像の濃度は、原稿４５に対応したものとなる。

【００５４】また、トナー補給容器１０のトナー不足を
検出する際、現像器４の内部のトナーの量を検出するの
ではなく、パッチの検出結果を基準としている。したが
って、トナー不足の検出結果の信頼性が高い。本実施形
態のような回転式の現像装置１では、現像装置１の回転
中は、現像器４内のトナーが転動するが、これとは無関
係にトナー不足を検出することができ、特に有利であ
る。このようにして、さらに信頼性の高い画像濃度制御
が可能になる。

【００５５】なお、検出濃度演算部５５の算出信号のレ
ベルがさらに低下し、所定の最低値よりも低くなったと
きには、トナーが不足し過ぎて、画像濃度制御が不可能
になる。したがって、トナー補給量演算部５３は、所定
の信号を出力する。これにより、図示しない表示手段で
その旨が表示されると共に、使用者が画像形成指令を行
っても、装置では画像形成を行わなくなる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
画像形成装置によれば、トナー量調整室から、所望の画
像濃度に応じたトナーの補給が容易に行われ、画像濃度
の安定化を図ることができるから、このトナー量調整室
を大型にする必要はない。したがって、画像形成装置の
小型化の要請に応えることができ、特に現像器を複数備
えたカラー画像形成装置にとって有利である。

【００５７】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
現像器の内部のトナーの量ではなく、画像濃度を直接検
出した結果を基準として、第２の駆動手段を制御し、現
像剤室へトナーを補給することができる。したがって、
その時の画像濃度に応じて、画像濃度を的確に制御する
ことができる。請求項３に記載の画像形成装置によれ
ば、現像器の内部のトナーの量ではなく、画像濃度を直
接検出した結果を基準として、トナー不足か否かを的確
に判断することが可能である。請求項４に記載の画像形
成装置によれば、像担持体へのトナーの供給不足のた
め、本来の潜像の電位では像担持体上のトナー像が薄く
なる場合であっても、増幅された電位の潜像のために、
像担持体上に静電的に付着するトナーの量が多くなさ
れ、形成されるトナー像の濃度は、原稿に対応したもの
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の現
像装置を示す正面図である。

【図２】 同現像装置の断面図である。

【図３】 同現像装置の一つの現像器中の回転する部材
とその駆動系統を示す展開図である。

【図４】 同画像形成装置の画像入力系統および画像濃
度制御系統を示す概略図である。

【図５】 図２とは別の断面をとり、同現像装置の一つ
の現像器を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 現像装置、２ 回転軸、４ 現像器、６ ハウジン
グ、６ａ 現像剤室、７，８ 攪拌スクリュー、９ 現
像ロール（供給手段）、１０ トナー補給容器、１１
現像剤室の供給出口、１２ 感光体ドラム（像担持
体）、１６ 第１の現像剤室、１７ 第２の現像剤室、
１８ トナー補給容器の補給口、１９ トナー受け部、
１９ａ トナー量調整室の入口、１９ｂ トナー量調整
室の出口、２０ トナー量調整室、２１ 現像剤室の取
入口、２５ トナーアジテータ、２６トナーオーガ（搬
送手段）、２７ 伝達クラッチ、４１ 露光装置（潜像
形成手段）、４２ 第２の駆動モータ（第２の駆動手
段）、４５ 原稿、４６ ＣＣＤ（読取手段）、４７
Ａ／Ｄ変換器４７（潜像形成手段）、４８ γ変換器
（潜像形成手段）、４９ Ｄ／Ａ変換器（潜像形成手
段）、５０ コンパレータ（潜像形成手段）、５１ 三
角波発生回路（潜像形成手段）、５２ 画像量演算部
（画像量演算手段）、５３ トナー補給量演算部（制御
手段、判断手段）、５４フォトセンサ（検出手段）、５
５ 検出濃度演算部、５６ 画像量補正部（潜像制御手
段）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の周囲に設けられるとともに、画
   像形成時にはトナー像を担持する像担持体に対し、前記
   回転軸の回転によって隣接した位置関係となる現像器
   と、 第１の駆動手段と、 第２の駆動手段とを具備し、 前記現像器は、 トナーを 吐出する補給口と内蔵したトナーを前記補給口
   に移動させるアジテータとが設けられたトナー補給容器
   と、前記回転軸とほぼ平行な 筒状に形成され、前記補給口か
   らトナーが流入する入口と、この入口から軸線方向に離
   間しトナーが流出する出口とが、その側面に設けられた
   トナー量調整室と、 前記トナー量調整室の軸線方向に沿って、前記トナー量
   調整室のトナーを搬送する搬送手段と、 キャリアを内蔵すると共に、前記トナー量調整室の出口
   からトナーを流入させ、内部でこのトナーとキャリアを
   攪拌する現像剤室と、 前記現像剤室のトナーとキャリアを、隣接した位置関係
   にある像担持体に供給する供給手段とを含み、 前記第１の駆動手段は、前記位置関係にある現像器のア
   ジテータおよび 供給手段を駆動し、 前記第２の駆動手段は、前記位置関係にある現像器の 搬
   送手段を駆動することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記像担持体上のトナー像の濃度を検出
   する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記第２の駆動手
   段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする請
   求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記像担持体上のトナー像の濃度を検出
   する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記位置関係にあ
   る現像器のトナー補給容器内のトナーが不足しているか
   否かを判断する判断手段とを具備することを特徴とする
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 形成しようとする画像が記録された原稿
   を読み取り、入力信号を出力する読取手段と、 前記入力信号に基づいて像担持体上に静電潜像を形成す
   る潜像形成手段と、 前記潜像形成手段による静電潜像形成動作を制御する潜
   像制御手段とを備え、 前記判断手段が前記トナー補給容器内のトナーが不足し
   ていると判断した後、 前記潜像制御手段が前記検出手段の検出結果に基づい
   て、前記潜像の電位を前記入力信号に基づいた本来の電
   位よりも増幅するようにしたことを特徴とする請求項３
   に記載の画像形成装置。