JP3425003B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンター、
ファクシミリ等、乾式２成分現像剤を用いた電子写真方
式の画像形成装置に関し、特に現像装置の現像剤交換時
のトナー供給動作に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現像装置の現像剤にトナーとキャリアか
らなる乾式２成分現像剤を用い、トナー濃度センサによ
って前記現像剤中のトナー濃度を検出し、トナー補給動
作のｏｎ／ｏｆｆ制御へフィードバックする画像形成装
置においては、使用する現像剤の嵩密度や透磁率、トナ
ー濃度センサの取り付けばらつき等によって、トナー濃
度とトナー濃度センサの検出出力との相関特性がばらつ
くため、一般には現像剤の交換時に初期現像剤設定動
作、すなわち現像剤を撹拌しトナーの帯電量を立ち上げ
た後にトナー濃度センサの校正を行なっている。

【０００３】ところで、工場での出荷検査やユーザー先
への機械納品時には、現像装置の現像器内に現像剤及び
トナーが全くない状態にあるので、初期現像剤を現像器
に充填し上記のような初期設定を実行する際に、現像器
のトナー充填部（トナーボトル）からトナー補給部（ト
ナーホッパ）へのトナー供給動作も自動的に実施するよ
うにして作業の容易性、効率化を図っている。また、現
像剤中のトナー濃度が適正化されるようにするために、
「トナー強制補給」動作を実施することが行なわれてい
る。

【０００４】ここで、「トナー強制補給」動作について
説明する。手動または自動制御によるトナー強制補給信
号が入力されると、現像器内の現像剤撹拌動作及びトナ
ーホッパから現像器内へのトナー補給動作を開始する。
トナー補給はトナーホッパ内のアジテータ及び補給ロー
ラの回転によって行なわれる。上記トナー補給動作開始
後にトナー濃度センサにて定期的にトナー濃度を検出
し、この検出値が目標値となったときにトナー強制補給
動作を終了させる。この他、トナー濃度センサを用い
ず、一定時間経過後にトナー強制補給動作を終了させる
方式もある。尚、上記のトナー補給によるトナーホッパ
内のトナー減少分を補うため、トナーボトルからトナー
ホッパへのトナー供給動作も同時に実施している。

【０００５】近年、メンテナンス性、交換の容易性など
を考慮してトナーボトルの配置は機械の手前側にしてお
り、トナーホッパへのトナー供給部もトナーホッパの手
前側、すなわちトナーホッパの長さ方向の端部となって
いる。従ってトナーホッパ内のトナーの状態を均一に保
つためにトナーボトルからトナーホッパへのトナー供給
動作を実行すると同時に、トナーホッパ内に供給された
トナーを手前側から奥側へ搬送する必要がある。前記の
トナーホッパ内のアジテータには、トナーボトルから供
給されたトナーを、トナー供給口（手前側）から奥側へ
と搬送するトナー搬送機能を持たせており、このアジテ
ータの駆動によりトナーの補給、撹拌、搬送を行なって
いる。

【０００６】従来は初期現像剤設定動作後にトナーボト
ルからトナーホッパへのトナー供給を上記のような「ト
ナー強制補給」動作の実行にて実施しているものがあ
る。これにより、前記のように一連の動作終了後にはト
ナーホッパ内にはトナーが満たされており、動作終了直
後のコピーから安定したトナー補給を行なうことができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた一連の初期
現像剤設定動作は現像装置が新品の時には簡便かつ有効
な方法である。ところが、すでに使用中である現像器の
現像剤交換を実施した後に上記のような初期現像剤設定
動作を実行すると、トナーホッパ内にはトナーが存在し
ているにも関わらずトナー強制補給動作を実行してしま
い、現像剤交換直後の地肌汚れ、トナー飛散等の不具合
が発生してしまっていた。

【０００８】これらの不具合を解消する手段としてトナ
ーホッパ内に設置したトナーエンドセンサ（トナー残量
検知センサ）の出力に応じてトナー強制補給動作の実行
可否を判断する方法があるが、前記トナーエンドセンサ
の検知面の清掃を兼ねたアジテータの位置によって前記
トナーエンドセンサの出力値が変化するため、誤検知の
恐れがあり、その検知精度が要求される。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、工場での出荷検査や市場での機械納品時の初期現
像剤設定を実行する際に、トナーボトルからトナーホッ
パへのトナー供給動作も自動的に実施するようにして作
業の容易性、高効率化を図ると共に、使用中の現像剤交
換時にトナーホッパ内にトナーが満たされていても、地
肌汚れやトナー飛散等を発生させることがないように、
初期現像剤設定動作を実行するに当たり、トナーホッパ
内にトナーが満たされているか否かの検出を精度良く確
実に行なうことができ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】上記目的を達成するた
め、本発明の乾式２成分現像剤を用いる画像形成装置で
は、前記現像装置は、現像剤を担持する現像スリーブと
現像剤を攪拌する攪拌部材と現像剤中のトナー濃度を検
出するトナー濃度センサを備え前記現像スリーブで担持
した現像剤のトナーにより前記像担持体上に形成された
静電潜像を現像する現像器と、トナーを一時的に蓄える
トナーホッパと該トナーホッパ内のトナーを前記現像器
に補給するトナー補給ローラと前記トナーホッパの一端
部に設けられたトナー供給口の近傍に設置されトナーの
有無を検出するトナーエンドセンサと前記トナーホッパ
内で回転駆動し該トナーホッパの端部に供給されたトナ
ーを奥側に搬送しながら攪拌する機能を有すると同時に
前記トナーエンドセンサの検知面を摺擦して清掃する機
能を有するアジテータを備え前記トナー濃度センサの検
出出力に応じて現像器にトナーを補給するトナー補給部
と、前記トナーホッパのトナー供給口にセットされるト
ナーボトルと該トナーボトル内のトナーを前記トナー供
給口からトナーホッパ内に供給する供給機構を備え前記
トナーエンドセンサの検出出力に応じてトナーホッパに
トナーを供給するトナー供給部とを具備した構成であ
り、未使用の現像剤を現像装置の現像器へ充填した際
に、トナーホッパのトナー供給口近傍に設置したトナー
エンドセンサの検出値に応じて所定のトナー供給動作及
び現像剤撹拌動作を行なう初期現像剤設定モードの実行
時においては、前記トナーエンドセンサの検出出力を複
数回検出し、その複数回の検出結果からトナー有りの信
号またはトナー無しの信号のうち、データ数の多い方を
トナーエンドセンサの検出値とし、その検出値よりトナ
ーホッパ内のトナー有無状態を検出して前記トナー供給
動作の実行可否を判断することを特徴としている（請求
項１）。

【００１１】また、前記複数のトナーエンドセンサ検出
値のうち、少なくとも１つ以上をトナーホッパ内を回転
駆動するアジテータの駆動中に検出することを特徴とし
ている（請求項２）。

【００１２】さらに、複数のトナーエンドセンサ検出値
のうち、前記アジテータが前記トナーエンドセンサ検知
面を通過した時のトナーエンドセンサ出力を判別してこ
れを除外した残りの検出値に基づいて算出したトナーエ
ンドセンサ検出値を、前記トナーホッパ内のトナー有無
状態の検出に用いることを特徴としている（請求項
３）。

【００１３】また、前記アジテータの駆動時間を、前記
トナーエンドセンサ検知面を通過する時間の２倍以上か
つアジテータの１回転分の時間以下とすることを特徴と
している（請求項４）。

【００１４】

【作用】本発明の画像形成装置においては、未使用の現
像剤を現像装置の現像器へ充填した際に、トナーホッパ
のトナー供給口近傍に設置したトナーエンドセンサの検
出値に応じて所定のトナー供給動作及び現像剤撹拌動作
を行なう初期現像剤設定モードの実行時においては、前
記トナーエンドセンサの検出出力を複数回検出し、その
複数回の検出結果からトナー有りの信号またはトナー無
しの信号のうち、データ数の多い方をトナーエンドセン
サの検出値とし、その検出値よりトナーホッパ内のトナ
ー有無状態を検出して前記トナー供給動作の実行可否を
判断しているので、アジテータの停止位置による誤検知
やその他のノイズ等による突発的な異常値の発生に対す
る余裕度が向上し、精度良く確実にトナー有無状態の検
出を行なうことが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明による画像形成装置は、原稿画像の露光あ
るいは、レーザやＬＥＤ光を用いた光書き込みにより感
光体上に静電潜像を形成し、この潜像を乾式２成分現像
剤を用いた現像装置のトナーにより現像して可視像化
し、このトナー像を転写紙に転写した後、定着装置で定
着して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であ
り、基本的な構成及び画像形成動作は公知のものである
ので、これらの説明はここでは省略する。

【００１６】本発明は、画像形成装置の現像装置におけ
る初期現像剤の設定動作に特徴を有するものであり、ま
ず、この「初期現像剤設定動作」について説明する。図
１乃至図４は本発明を実施する現像装置の概略構成を示
す図であり、図１は現像装置全体の概略構成を示す図、
図２はトナー供給部の構造を示す図、図３はトナーボト
ル供給機構の説明図、図４はトナーホッパのトナー搬送
機構の説明図である。尚、ここでいう現像装置とは、大
きく分けて次の３つの部分を指す。 （１）現像器：トナーホッパ（２）から補給されたトナ
ーと現像剤を現像アジテータ（６）と撹拌ローラ（５）
で撹拌、環流させてトナー濃度を一定に保持し、現像剤
を現像スリーブ（４）に担持してトナーにより感光体
（１４）上の静電潜像を現像して感光体（１４）上に可
視像を作像する部分。 （２）トナーホッパ：一時的に蓄えたトナーをトナー濃
度センサ（１５）の検出出力に応じて、適宜現像器
（１）内へトナー補給する部分。 （３）トナーボトル：トナーホッパ（２）内のトナー残
量（トナーエンドセンサ（１１）の検出出力）に応じ
て、トナーホッパ（２）内へ適宜トナーを供給する部
分。トナーエンド検出時にこのトナーボトル（３）を新
品に交換するだけでコピー動作を継続することができ
る。

【００１７】画像形成装置の納品時等、新品の現像装置
を使用する場合、通常は現像器（１）へ初期現像剤を充
填し、空のトナーホッパ（２）とトナーが充填されたト
ナーボトル（３）を現像装置にセットし、「初期現像剤
設定」動作を手動入力により実行する。この初期現像剤
設定の動作例を図５のフローチャートに示す。

【００１８】初期現像剤設定動作が開始されると、ま
ず、図示しないメインモータｏｎにより感光体（１４）
を回転させ、現像モータ（１２）ｏｎにて現像器（１）
内の現像スリーブ（４）、撹拌ローラ（５）、現像アジ
テータ（６）、搬送スクリュー（７）を回転させて現像
器（１）内の現像剤を撹拌する。この時、感光体（１
４）上への無用なトナー付着を避けるため、感光体（１
４）表面電位は約０Ｖとなるように図示しないイレーサ
を点灯させ、現像スリーブ（４）には通常のコピー時と
同等の現像バイアス電圧を印加する（Ｓ１〜Ｓ３）。上
記の現像剤撹拌動作は所定の時間経過後に終了するが
（Ｓ４）、次のトナー濃度センサ（１５）の初期設定動
作を実行するために各種ユニットはｏｎ状態を維持させ
る。

【００１９】次に、トナー濃度センサ（Ｔセンサ）初期
設定（Ｓ５）にて、トナー濃度が一定である初期現像剤
でトナー濃度センサ（１５）の校正を行ない、現像剤の
透磁率や嵩密度、組み付け寸法等のばらつきを補正して
いる。

【００２０】そして、最後にトナーボトル（３）からト
ナーホッパ（２）へのトナー供給を行なうが、新品のト
ナーホッパ（２）は中が空の状態であるため、トナーホ
ッパ（２）のトナー供給口近傍に設けたトナーエンドセ
ンサ（Ｔ．Ｅセンサ）（１１）にてトナー不足と検知す
る。このセンサ検知信号に基づいて図２，３に示すトナ
ーボトルモータ（１０）が駆動し、トナーボトル（３）
が回転する。トナーボトル（３）内にはスパイラル溝が
設けてあるので、トナーボトル（３）内のトナーはスパ
イラル溝に沿って端部のトナー供給口方向へ移動し、ト
ナーホッパ（２）へ供給される（Ｓ６〜Ｓ７）。

【００２１】トナーホッパ２内では、上記のごとくトナ
ーホッパ（２）の端部に供給されたトナーを奥へ搬送す
るためアジテータ（８）を回転させる。図４に示すよう
に、アジテータ（８）にはトナーホッパ（２）の内壁に
接するように可撓性のＰＥＴフィルム（１６）が設置さ
れており、そのフィルム形状は現像器（１）内へのトナ
ー補給部に対応する範囲でアジテータ（８）の回転軸と
平行であり、トナー撹拌機能を有する。また、トナーボ
トル（３）からのトナー供給部近傍では、ＰＥＴフィル
ム（１６）はアジテータ（８）の軸に対して螺旋状に設
置されており、トナー供給部からトナーホッパ（２）奥
側へのトナー搬送機能を有していると同時にトナーエン
ドセンサ（１１）検知面を摺擦することで清掃してい
る。尚、図４に示すように、上記のアジテータ（８）は
トナー補給ローラ（９）と連動しているため、現像モー
タ（１２）の駆動時にトナー補給クラッチ（１３）の連
結によって回転する（Ｓ８）。

【００２２】このようにして徐々にトナーホッパ（２）
内にトナーが供給されてゆき、常時作動しているトナー
エンドセンサ（１１）にてトナー有りと検知された時に
「トナー強制補給」動作を終了し、ｏｎ状態である各種
ユニットをｏｆｆ状態にして「初期現像剤設定」動作を
終了する（Ｓ６→Ｓ９〜Ｓ１３）。

【００２３】一方、使用中の現像装置の現像剤交換時に
は、トナーホッパ（２）内にはトナーが供給された状態
になっているので、図５のＳ６の判定で、前記トナーエ
ンドセンサ（１１）にてトナー有りと検知し、直ちにＳ
９〜Ｓ１３の動作に移行するため、トナーボトル（３）
からトナーホッパ（２）へのトナー供給は行なわれな
い。

【００２４】次に本発明について説明する。前記のよう
にトナーホッパ（２）内のトナー補給口近傍に設置され
たトナーエンドセンサ（１１）は、その検知面にトナー
が満たされた状態の時は信号１を、トナーが無い状態で
は信号０を発信する。ところが、トナーが無い状態で
も、前記アジテータ（８）に取り付けられたＰＥＴフィ
ルム（１６）がトナーエンドセンサ（１１）の検知面上
にある状態では周波数変化を検知することにより、誤っ
て信号１を発信する場合がある。また、アジテータ
（８）のＰＥＴフィルム（１６）がトナーエンドセンサ
（１１）の検知面を通過した直後に検出が行なわれた場
合には、検知面上のトナーが清掃された直後であり、ト
ナーホッパ（２）内にトナーがあるにも拘らず信号０を
発信してしまう場合もある。本発明はこのようなトナー
エンドセンサの誤検知を防止するものである。

【００２５】以下、実施例に基づいて本発明の動作につ
いて説明する。図６にトナーホッパ（２）のトナー供給
口近傍の断面図を示す。アジテータ（８）は、駆動信号
を受けて１０８rpm の等速で半径１７mmのトナーホッパ
（２）内壁をＰＥＴフィルム（１６）で摺擦しながら回
転する。トナーエンドセンサ（１１）の検知面は直径１
１mmであることからＰＥＴフィルム（１６）がトナーエ
ンドセンサ（１１）検知面を通過する時間は約５７msec
であり、この間で誤検知する可能性がある。従って上記
時間を考慮してアジテータ（８）駆動時間及びトナーエ
ンドセンサ（１１）検出時間を設定する必要がある。

【００２６】本発明では上記誤検知の問題を防止するた
め、トナーエンドセンサ（１１）の複数回の検出値より
トナーホッパ内のトナー有無状態を検出してトナー供給
動作の実行可否を判断する。より具体的には、アジテー
タ（８）を所定時間回転駆動させた状態でトナーエンド
センサ（１１）の検出出力を多数サンプリングし、信号
０または信号１のうち、データ数の多い方をトナーエン
ドセンサ（１１）の検出値とする。すなわち、アジテー
タ（８）一回転の所要時間に対してトナーエンドセンサ
（１１）検知面を通過する時間は約１／１０であるか
ら、多数決により誤検知データを除外できる。これによ
り、トナーホッパ（２）内にトナーが無い状態では、ア
ジテータ（８）がトナーエンドセンサ（１１）検知面を
通過した時のトナーエンドセンサ出力を判別してこれを
除外した残りの検出値に基づいて算出したトナーエンド
センサ検出値を、トナーホッパ（２）内のトナー有無状
態の検出に用いることができ、確実にトナーの有無を検
出することができる。

【００２７】本発明におけるトナーエンドセンサ（１
１）検出データのサンプリングのためのアジテータ
（８）駆動時間は、アジテータ（８）の駆動による現像
器１への無用なトナー補給を避けるため最小限に抑える
必要がある。そこでアジテータ（８）駆動時間を、誤検
知の可能性がある前記のＰＥＴフィルム（１６）がトナ
ーエンドセンサ（１１）検知面を通過する時間、約５７
msecに対して、図７に示すように３倍の１７１msecに設
定することで、最悪の場合でも誤検知データに対して正
しいデータが２倍となり、トナー供給口近傍のトナー有
無を確実に検出することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の画像形
成装置においては、未使用の現像剤を現像装置の現像器
へ充填した際に、トナーホッパのトナー供給口近傍に設
置したトナーエンドセンサの検出値に応じて所定のトナ
ー供給動作及び現像剤撹拌動作を行なう初期現像剤設定
モードの実行時においては、前記トナーエンドセンサの
検出出力を複数回検出し、その複数回の検出結果からト
ナー有りの信号またはトナー無しの信号のうち、データ
数の多い方をトナーエンドセンサの検出値とし、その検
出値よりトナーホッパ内のトナー有無状態を検出して前
記トナー供給動作の実行可否を判断しているので、アジ
テータの停止位置による誤検知やその他のノイズ等によ
る突発的な異常値の発生に対する余裕度が向上し、精度
良く確実にトナーホッパ内のトナー有無状態を検出する
ことができる。従って、現像剤の交換時等においても適
切なトナー供給動作を行なうことができる。

【００２９】請求項２の画像形成装置では、複数のトナ
ーエンドセンサ検出値のうち、少なくとも１つ以上をト
ナーホッパ内を回転駆動するアジテータの駆動中に検出
しているので、アジテータの停止位置による誤検知を避
けることができる。

【００３０】請求項３の画像形成装置では、複数のトナ
ーエンドセンサ検出値のうち、アジテータが前記トナー
エンドセンサ検知面を通過した時のトナーエンドセンサ
出力を判別してこれを除外した残りの検出値に基づいて
算出したトナーエンドセンサ検出値を前記トナーホッパ
内のトナー有無状態の検出に用いているので、精度良く
確実にトナー有無状態を検出することができる。

【００３１】請求項４の画像形成装置では、前記アジテ
ータの駆動時間を、前記トナーエンドセンサ検知面を通
過する時間の２倍以上かつアジテータの１回転分の時間
以下としているので、アジテータの駆動による現像器へ
の無用なトナー補給を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する現像装置の概略構成を示す図
である。

【図２】図１に示す現像装置のトナー供給部の構造を示
す図である。

【図３】図１に示す現像装置のトナーボトル供給機構の
説明図である。

【図４】図１に示す現像装置のトナーホッパのトナー搬
送機構の説明図である。

【図５】図１〜４に示す構成の現像装置における初期現
像剤設定の動作例を示すフローチャートである。

【図６】本発明の実施例を説明するための図であって、
トナーホッパのトナー供給口近傍の断面図である。

【図７】本発明におけるトナーエンドセンサ検出データ
のサンプリングのためのアジテータ駆動時間の説明図で
ある。

【符号の説明】

１：現像器 ２：トナーホッパ ３：トナーボトル ４：現像スリーブ ５：撹拌ローラ ６：現像アジテータ ７：搬送スクリュー ８：アジテータ ９：トナー補給ローラ １０：ボトルモータ １１：トナーエンドセンサ １２：現像モータ １３：トナー補給クラッチ １４：感光体 １５：トナー濃度センサ １６：ＰＥＴフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 114 G03G 15/08 110 G03G 15/08 115

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体上に形成された静電潜像を、乾式
   ２成分現像剤を用いた現像装置のトナーにより現像して
   可視像化する画像形成装置であって、 前記現像装置は、 現像剤を担持する現像スリーブと現像剤を攪拌する攪拌
   部材と現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度セン
   サを備え前記現像スリーブで担持した現像剤のトナーに
   より前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する現
   像器と、 トナーを一時的に蓄えるトナーホッパと該トナーホッパ
   内のトナーを前記現像器に補給するトナー補給ローラと
   前記トナーホッパの一端部に設けられたトナー供給口の
   近傍に設置されトナーの有無を検出するトナーエンドセ
   ンサと前記トナーホッパ内で回転駆動し該トナーホッパ
   の端部に供給されたトナーを奥側に搬送しながら攪拌す
   る機能を有すると同時に前記トナーエンドセンサの検知
   面を摺擦して清掃する機能を有するアジテータを備え前
   記トナー濃度センサの検出出力に応じて現像器にトナー
   を補給するトナー補給部と、 前記トナーホッパのトナー供給口にセットされるトナー
   ボトルと該トナーボトル内のトナーを前記トナー供給口
   からトナーホッパ内に供給する供給機構を備え前記トナ
   ーエンドセンサの検出出力に応じてトナーホッパにトナ
   ーを供給するトナー供給部とを具備した構成である画像
   形成装置において、 未使用の現像剤を現像装置の現像器へ充填した際に、ト
   ナーホッパのトナー供給口近傍に設置したトナーエンド
   センサの検出値に応じて所定のトナー供給動作及び現像
   剤撹拌動作を行なう初期現像剤設定モードの実行時にお
   いては、前記トナーエンドセンサの検出出力を複数回検
   出し、その複数回の検出結果からトナー有りの信号また
   はトナー無しの信号のうち、データ数の多い方をトナー
   エンドセンサの検出値とし、その検出値よりトナーホッ
   パ内のトナー有無状態を検出して前記トナー供給動作の
   実行可否を判断することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、複
   数のトナーエンドセンサ検出値のうち、少なくとも１つ
   以上をトナーホッパ内を回転駆動するアジテータの駆動
   中に検出することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の画像形成装置にお
   いて、複数のトナーエンドセンサ検出値のうち、前記ア
   ジテータが前記トナーエンドセンサ検知面を通過した時
   のトナーエンドセンサ出力を判別してこれを除外した残
   りの検出値に基づいて算出したトナーエンドセンサ検出
   値を、前記トナーホッパ内のトナー有無状態の検出に用
   いることを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像
   形成装置において、前記アジテータの駆動時間を、前記
   トナーエンドセンサ検知面を通過する時間の２倍以上か
   つアジテータの１回転分の時間以下とすることを特徴と
   する画像形成装置。