JPH01314271A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機等の電子写真装置に関し、特に、その
現像装置のトナー補給動作の制御に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、二成分現像剤を使用する電子写真装置の現像
装置においては、現像剤におけるトナーとキャリアとの
混合比、即ち、トナー濃度を所定値に制御して、記録紙
上に形成される画像濃度の適正化がなされている。この
ため、現像剤中のトナー濃度を検出する検出センサを設
け、この検出センサからの検出信号に基づいてトナーの
補給を行っている。

現像剤中のトナー濃度を検知するセンサとしては、現像
剤の透磁率（現像剤中の磁性キャリアの量に応じて変化
する）を検出してトナー濃度を検知する方式のものが多
く、例えば、永久磁石の磁場中にポール素子を備え、漏
洩磁束を検出するもの（特開昭５１−１１７０４７号）
等が提案されている。しかし、ホール素子は検出感度は
高いものの、温度変化により特性が変化しやすいという
問題があった。

そこで、従来より検出コイルを用い、現像剤で検出コイ
ルの一部を構成させ、検出コイルのインダクタンスの変
化としてトナー濃度を検出する方式が広く採用されてい
る（特開昭５３−４９４３７号、特開昭６１１５１５７
９号）。

第２図は上記した検出コイルを用いてトナー濃度を検知
する検知センサの原理説明図、第３図は第２図の動作を
説明するための説明図である。

図において、１は検知センサであり、この検知センサ１
は基準波形を入力する一次側コイル２を［１１！ｉえ、
一方、二次側コイルとしては、現像剤３中の磁性キャリ
アにより磁気回路の一部を構成する検出コイル４と、フ
ェライトコアラにより磁気回路の一部を構成するコイル
６とを有している。そして、現像剤３中の磁性キャリア
の量に応じて変化する検出コイル４のインダクタンスＭ
１とコイル６のインダクタンスＭ２との違いによる、検
出波形ＡとＢの位相差を測定することにより、トナー濃
度を検知する。このため、１次側の基準波形Ｃと、ブリ
ッジ結合により合成された２次側の波形Ａ＋Ｂとを位相
検波器７により比較し、第３図に示すように、基準波形
Ｃに対して検出波形の位相ずれが大となるほど、比較後
の１８号にてデータ１即ち高電位を示す時間（Ａ＋Ｂ側
の入力が高電位で、基準波形Ｃ１１ｌ！Ｉの入力が低電
位のとき）が長くなるため、これを積分して、直流電圧
信号の変化として取り出し可能な構成となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、現像剤の透磁率を検知する第２図の場合
にも、温度によって検知効率は変化する特性がある。

第４図は第２図のセンサにおける、トナー濃度に対する
センサ出力を示すグラフであり、装置動作中（約５０℃
）の場合と、装置停止中（約２０℃）の場合を示してい
る。このグラフより、約３０°Ｃの温度差がある場合に
は約０．３Ｖの電位差があることがわかる。即ち、検知
コイル１の出力は１０°Ｃの温度上昇に対して０．１■
程度上昇する。

従って、仮にトナー濃度を３％に保つ制御を行う場合に
、０．ＩＶの出力上昇があると、３％のトナー濃度を２
．９％とみなすこととなり、トナー供給槽にトナーの補
給を行ってしまう。

また、一般に、熱定着方式の定着装置を使用する装置で
は内部温度が５０℃程度になり、一方、冬期における装
置停止時には内部温度が１０°Ｃ程度に下がるので、４
０℃程度の温度変化が起こりうる。この場合には、トナ
ー濃度の検出信号が０．４■程度高く出力されることと
なる。このため、電源投入時にトナーの補給が繰り返さ
れて、トナー濃度が必要以上に高くなり、形成される画
像の背景の白地部分等にトナーが付着して画像が汚れる
カブリが発生する問題が生じていた。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたものので、その目的とするところは
、環境温度に応じたトナー補給を行い適正な濃度の画像
を形成できる電子写真装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電子写真装置は像担持体と、トナーとキャ
リアとを有する二成分現像剤を収容し、上記像担持体上
にトナーを供給するトナー供給手段と、上記トナー供給
手段にトナーを補給するトナー補給手段と、上記トナー
供給手段に収容されているトナーの濃度を検知するトナ
ー濃度検知手段と、上記像担持体上のトナーを転写材に
転写させる手段と、ヒータと、上記ヒータの熱により転
写材上のトナーを定着させる定着手段と、上記定着手段
の温度を検知する温度検知手段と、上記トナー濃度検知
手段の検知濃度に基づくトナー補給手段の動作を制御す
る制御手段とを有する電子写真装置において、上記制御
手段が、装置電源投入後に上記温度検知手段の検知温度
が設定温度以上になる時間を検出し、この検出された時
間が所定値以上のときには、上記トナー濃度検知手段の
検知濃度に基づくトナー補給動作を停止させ、上記検出
された時間が所定値より短いときには、上記トナー濃度
検知手段の検知濃度に基づくトナー補給動作を実行させ
る制御を行うことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明においては、定着手段は、ヒータの熱により転写
材上のトナーを定着させる。そして、定着手段の温度（
例えば、定着ローラを有するものの場合には、ローラ表
面温度）は温度検知手段により検知され、この検知温度
に基づいて定着手段の温度を適正値に制御している。

本発明においては、装置電源投入後に定着手段用の温度
検知手段の検知温度が設定温度以上になるまでの時間を
検出している。この検出された時間が所定値以上のとき
には、環境温度が低い場合であるとみなせ、環境温度が
低い場合には、温度検知手段の検知温度が設定温度以上
になっても、装置内部（現像装置部分）はいまだ十分に
暖まっていないことが予測される。この場合、トナー濃
度検知手段の検知濃度は正確ではなく、実際より低い値
を指示しているもの考えられるので、トナー濃度検知手
段の検知結果に基づくトナー補給動作を停止させる。

逆に、定着手段の温度検知手段の検知温度が設定温度以
上になるまでの時間が所定値より短いときには環境温度
が高い場合であるとみなせ、装置内部（現像装置部分）
は十分に暖まっていることが予測される。この場合、ト
ナー濃度検知手段の検知濃度は正しい値を示しているも
の考えられるので、トナー濃度検知手段の検知結果に基
づく通常のトナー補給動作を行う。

〔実施例〕

以下に、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る電子写真装置の一実施例を示すブ
ロック図、第５図は本実施例の概略構成図、第６図は第
５図の現像装置の概略構成図である。

先ず、本実施例の電子写真装置（ここでは、ＬＥＤプリ
ンタ装置を示す）の構成を第５図に基づいて説明する。

同図において、１１は矢印Ｒ方向に回転する円筒状の感
光体ドラム（像担持体）、１２は感光体ドラム１１の表
面に電荷を付与する帯電器、１３はＬＥＤ素子を感光体
ドラム１１の軸方向に配列したＬＥＤヘッド、１４はＬ
ＥＤヘッド１３の駆動を制御する印字制御部、１５は感
光体ドラム１１の表面にトナーを転移させ静電潜像を可
視像化する現像装置である。

また、１６は転写紙Ｐを収容する給紙カセット、１７は
給紙カセット１６から転写紙Ｐを１枚ずつ取り出す給紙
ロール、１８は転写紙Ｐの搬送タイミングを調整するレ
ジストロール、１９は感光体ドラムｌｌ上のトナーを転
写紙Ｐに転写させる転写帯電器、２０は転写紙Ｐを感光
体ドラム１１から分離する分離除電器、２１は定着器で
ある。

尚、２２は感光体ドラム１１の不要となった静電潜像を
消去する除電ランプ、２３はクリーニング部である。

上記構成を有する電子写真装置は次のように動作する。

先ず、感光体ドラム１１は矢印Ｒ方向に回転し、帯電器
１２によって、その表面に一様に帯電が施される。−様
帯電された感光体ドラム１１はＬＥＤヘッド１３の前を
通過する際に、印字制御部１４からの画像信号に基づい
て発光するＬＥＤ索子により画像を露光され、表面に静
電Ｗｉ像が形成される。この静電潜像は現像装置１５に
対向する位置に至り、ここでトナーを付着されて現像が
行われる。その後、感光体ドラム１１上に形成されたト
ナー像は転写帯電器１９に対向する位置に至る。

一方、レジストロール１８は、このトナー１象の移動に
タイミングを合わせて、転写紙Ｐを感光体ドラム１１と
転写帯電器１９との間に搬送し、転写帯電器１９の作用
により、感光体ドラム１１上のトナー像を転写紙Ｐ上に
転写させる。

トナー像を転写された転写紙Ｐは分離除電器２０により
感光体ドラム１１から分離され、定着器２１に搬送され
る。定着器２１では定着用ヒータＨで一定温度に保持さ
れた定着ローラにより、転写紙Ｐにトナー像を熱定着さ
せ、この後、転写紙Ｐは機外に排出される。

尚、感光体ドラム１１表面の不要トなった電荷は除電ラ
ンプ２２により消去され、転写紙Ｐに転写されず感光体
ドラム１１上に残留したトナーはクリーニング部２３に
より除去される。そして、感光体ドラム１１は、この後
、再び次の画像露光に備えて帯電器１２による一様帯電
を受け、次の画像形成プロセスに移る。

次に、上記現像装置１５の構成について第６図に基づい
て説明する。

同図に示すように、現像装置１５はトナーとキャリアと
からなる現像剤を収容し、トナーを感光体ドラム１１に
供給するトナー供給部（トナー供給手段）３０と、トナ
ー供給部３０にトナーを補給するトナー補給部（トナー
補給手段）４０とを有する。

トナー供給部３０は、トナーとキャリアとを収容する収
容槽３１と、収容槽３１のトナーを感光体ドラム１１に
搬送するためのスリーブ３２と、スリーブ３２の中に備
えられたマグネットロール３３と、スリーブ３２の近傍
に配設されスリーブ上に保持される現像剤の厚さを規制
する規制部材（ブレード）３４と、収容槽３１のトナー
とキャリアとをかく拌するかく拌ロール３５と、収容槽
３１内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ（トナ
ー濃度検知手段）３６とを有する。

トナー補給部４０は、トナー供給部３０の上側に配置さ
れ、トナー補給カートリジ４２を収容するトナー補給槽
４１と、トナー補給槽４１のトナーをトナー供給部３０
に補給する補給ローラ４３とを有する。

上記トナー供給部３０において、収容槽３１の内部のト
ナーが消費されると、補給ローラ４３が回転して補給槽
４１からトナーが補給される。収容槽３１に補給された
トナーは、かく拌ロール３５によりキャリアと混合され
る。

スリーブ３２はアルミ等の非磁性体の円筒で構成され、
図中Ｑ方向に回転する。スリーブ３２内部には多極固定
磁石よりなるマグネットロール３３が配設され非磁性ス
リーブ３２表面に現像剤を吸着させている。現像剤中の
キャリアとしては粒径２０〜２００μｍの磁性体を主成
分として樹脂をコーティングしたもの等が使用され、ト
ナーとしては樹脂を主成分としたものが使用さる。

次に、上記現像装置１５の動作について説明する。

現像装置１５では、かく拌ローラ３５がトナーとキャリ
アとをかく拌し、トナーは摩擦により感光体ドラム１１
表面の静電潜像と逆極性に帯電される。現像剤はスリー
ブ３２上を搬送され規制部材３４との間隙を通過するこ
とにより、一定の高さの穂状に形成され、感光体ドラム
１１との対向部へ送られる。そして、現像剤の穂を感光
体ドラム１１の表面に接触させ、感光体ドラム１１の表
面の静電潜像とトナーの電荷との静電引力によりトナー
の一部を感光体ドラム１１表面に転移させて静電潜像に
トナーを付着させる。

上記のように現像剤は規制部材３４により一定の穂高に
規制されるが、規制部材３４に当たって取り除かれた現
像剤は、マグネットロール３３の磁界の影響を受けない
位置に達するとくずれ落ちて収容槽３１の下部に回収さ
れる。そして、回収後の現像剤は、トナー補給ロール４
３の回転により補給されたトナーと共に、かく拌ローラ
３５によって混合かく拌され、その後、再びスリーブ３
２上に吸着されて現像に供される。また現像剤がかく拌
ローラ３５とトナー濃度センサ３６との間隙を通過する
時に、トナー濃度センサ３６によって現像剤中のトナー
濃度を検出する。検出されたトナー濃度によって後述の
トナー濃度制御回路はトナー補給ロール４３によりトナ
ーの所定量の補給動作を行う。

次に、本発明の特徴部分である装置電源投入直後の制御
動作について第１図に基づいて説明する。

同図において、画像形成負荷１０は感光ドラム１１、帯
電器１２、現像装置１５、転写帯電器１９、クリーニン
グ部２３等を総括して示す部分である。また、２１は定
着器、２４は定着器２１の温度を検出するサーミスタ（
温度検知手段）、２５はサーミスタ２４の検出値に基づ
いて定着器２１のヒータ１４の動作を制御する温度制御
回路である。さらに、４４はトナー補給クラッチであり
、トナー補給クラッチ４４はトナー補給ロール４３と駆
動モータ（図示せず）との連結、解除を選択でき、連結
状態でトナーを供給槽３１に供給する機能を持つ、即ち
、クラッチがオンのときにはトナー補給ロール２０に動
力が伝達され、トナー２２がオフのときにはｌ・ナー補
給ロール２０は停止する。

さらにまた、５０はマイクロコンピュータ（以下、ＭＰ
Ｕという）、５１はクロック、５２はインタフェース部
、５３は外部機器である。ここで、ＭＰＵ５０は、内部
にタイマ、カウンタ、及びフラグメモリ等の機能を備え
たＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。

上記構成において、サーミスタ２４の出力信号は定着温
度制御回路２５に出力され、定着温度制御回路２５はこ
の信号に基づいて、ヒータＩ］のオン、オフを制御する
。また、サーミスタ２４の出力信号は定着温度制御回路
２５を介してＭＰＵ５０に入力される。

ＭＰＵ５０は電子写真装置の画像形成動作を行う画像形
成負荷１０のシーケンス制御を行う、また、ホストコン
ピュータ等の外部機器５３からインタフェース部５２を
介して、送信される、印字データは印字制御部１４で画
像信号に変換され、ＬＥＤヘッド１３により静電潜像を
感光体ドラム上に形成する。

ＭＰＵ５０は装置内部の状態を監視し印字可能であるな
らば、定着温度制御回路に対してヒータオン信号を送出
する。このとき、定着器２１が定着可能温度になるまで
の時間Ｔ１を計測するタイマをスタートさせる。そして
、ＭＰＵ５０が定着温度制御回路２５より定着可能を示
す信号が出力されたときに、計測された時間Ｔ１を基準
時間ＴＳと比較して、Ｔ１＞Ｔ、ならば環境温度が低い
ため電源断によって装置内部温度が低下していると判断
する。環境温度が低い場合には、サーミスタの検知温度
が設定温度以上になっても、装置内部（現像装置部分）
はいまだ十分に暖まっていないことが予測される。この
場合、トナー濃度センサ３６の検知濃度は実際より低い
値を指示しているもの考えられるので、トナー濃度セン
サ３６の出力信号を予備動作状態（現像器かく押動作）
中は無視するようにして、余分なトナー補給を行わない
ように制御する。

また、ＭＰＵ５０が定着温度制御回路２５より定着可能
を示す信号が出力されたときに、計測された時間Ｔ１を
基準時間ＴＳと比較して、Ｔ１≦Ｔ、ならば環境温度が
高いので電源断によって装置内部温度があまり低下して
いないと判断できる。

環境温度が高い場合には、装置内部（現像装置部分）は
十分に暖まっていることが予測される。この場合、トナ
ー濃度検知手段の検知濃度は正しい値を示しているもの
考えられるので、トナー濃度センサ３６の出力信号に基
づき、予備動作状態中においてもトナー補給を行うよう
に制御する。

以上のように制御することにより、トナー瀾度センサの
検知効率が温度によって変化し、低温環境では正確な濃
度検知が出来ない場合であっても不必要なトナー補給を
させないことができる。このため、トナー濃度が高くな
りすぎることが無く、適正な濃度に維持できるので、カ
ブリのない良好な画１象を形成することができる。また
、本実施例は従来の構成に新たな構成をなんら追加する
ものではなく、定着器２１のヒータ温度を検知するサー
ミスタ２４の信号を利用しているのでコストの面で有利
である。

尚、第７図は定着器２１の起動処理を示ずフローチャー
ト、第８図は第７図の処理の後に実行される予備動作起
動処理のフローチャートである。

第７図に基づいて、定着器２１の起動処理について説明
すると、先ず、ステップ１において、プリンク内部に用
紙ジャム等の印刷不可能要因が存在するかどうかを調べ
る。ステップ２で、印刷不可能要因が存在しない場合、
即ち、異常なしのときには、ステップ４に移り定着温度
制御回路へヒータオン信号を出力する。この後、ステッ
プ５に移り、定着可能温度に到達する時間を監視するな
めのタイマを起動させる。また、ステップ２で、印刷不
可能要因が存在する場合、即ち、異常ありのときには、
ステップ３に移り、定着可能温度に到達する時間を監視
するためのタイマを起動を実行しない。

第８図に基づいて、定着器２１の起動後の処理について
説明すると、先ず、ステップ１１でＴ１とＴ　とを比較
し、Ｔ１＞Ｔ、ならばステップ１２に移る。ステップ１
２では、センサ出力を無視するフラグＦ１をセットし、
ステップ１３で予備動作起動する。また、ステップ１１
でＴ１≦Ｔ、ならば、フラグＦ１をセットさぜないでス
テップ１３に移る。尚、フラグＦ１は予備動作起動が終
了し装置が印刷可能となった後にリセットされる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、定着器の温度
が定着可能温度に達するまでの時間よって装置内部温度
を推測し、温度が低い場合には、トナー濃度センサの検
知結果に基づくトナー補給をさせず、正確に濃度検知で
きる温度環境にある場合にのみ、トナー漂度センサの検
知結果に基づいたトナー補給を実行する。よって、適正
なトナー濃度を維持でき、カブリのない良好な画像を形
成することができる。

また、本発明は従来の構成に新たな構成をなんら追加す
るものではなく、従来から備えられている定着器の温度
検知手段の１８号を利用して制御内容を変えるだけで達
成できるのでコストの面において極めて有利であるとい
う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子写真装置の一実施例を示すブ
ロック図、 第２図は透磁率によりトナー濃度を検知する検知センサ
の原理説明図、 第３図は第２図の動作を説明するための説明図、第４図
はトナー濃度に対するセンサ出力の特性を示すグラフ、 第５図は本実施例の電子写真装置の概略構成図、第６図
は第５図の現像装置の概略構成図、第７図は定着器起動
処理のフローチャート、第８図は予備動作処理のフロー
チャートである。′１１・・・感光体ドラム（像担持体
）、１５・・・現像装置（現像手段）、 ２１・・・定着器（定着手段）、 Ｈ・・・ヒータ、 ２４・・・サーミスタ（温度検知手段）、３０・・・ト
ナー供給部（トナー供給手段）、３６・・・トナー濃度
センサ（トナー濃度検知手段）４０・・・トナー補給部
（トナー補給手段）、５０・・・マイクロコンピュータ
（制御手段）。 特許出願人　　沖電気工業株式会社 代理人　弁理士　　前　１）　　　実 Ｐ ＊ｋ（３°Ｉ＝−＋ｉ畷處入回 第５０ 凭１←スｔイ已＾）０−ケヤート 第７図 提県某置糺胤終パベニ 第６図 乏てす、ズａトトフ０−÷１−Ｙ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 像担持体と、 トナーとキャリアとを有する二成分現像剤を収容し、上
   記像担持体上にトナーを供給するトナー供給手段と、 上記トナー供給手段にトナーを補給するトナー補給手段
   と、 上記トナー供給手段に収容されているトナーの濃度を検
   知するトナー濃度検知手段と、 上記像担持体上のトナーを転写材に転写させる手段と、 ヒータと、 上記ヒータの熱により転写材上のトナーを定着させる定
   着手段と、 上記定着手段の温度を検知する温度検知手段と、上記ト
   ナー濃度検知手段の検知濃度に基づくトナー補給手段の
   動作を制御する制御手段とを有する電子写真装置におい
   て、 上記制御手段が、 装置電源投入後に上記温度検知手段の検知温度が設定温
   度以上になる時間を検出し、 この検出された時間が所定値以上のときには、上記トナ
   ー濃度検知手段の検知濃度に基づくトナー補給動作を停
   止させ、 上記検出された時間が所定値より短いときには、上記ト
   ナー濃度検知手段の検知濃度に基づくトナー補給動作を
   実行させる制御を行うことを特徴とする電子写真装置。