JPH03284772A - 画像形成装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は電子写真方式による画像形成装置の改良に関
し、更に詳しくは封筒紙印刷、あるいは普通紙印刷等の
被画像形成媒体の種類や、画像キャラクタ、画像形成率
等の画像データにより、現像装置内へ補給する現像剤量
を調節し、「かぶり」がなく、画像濃度の一定した画像
を提供する画像形成装置に関する。

（従来の技術） 電子写真方式による画像装置は、画像記録すべき原稿の
情報記録面を光ビームで走査し、走査した原稿の露光面
から反射される光を、帯電された感光性像担持体の外周
面に集光し、原稿の情報記録面の光像に対応し集光部分
の帯電電荷を消失させて静電潜像を形成し、その後さら
に当該静電潜像に現像剤を付着させて顕像化するもので
ある。

このように、感光性像担持体の外周面に形成された静電
潜像を顕像化する現像法として、着色した熱可塑性のト
ナー粒子と強磁性体位のような粗いキャリア粒子を混合
した二成分現像剤を静電潜像に付着させる方法と、キャ
リア粒子及びトナー粒子が一体化した粒子から成る一成
分現像剤を用いる方法がある。耐環境性（温度や湿度に
対する画像濃度）の点では二成分現像剤を用いる方法が
優れており、保守性の点では一成分現像剤を用いる方法
が優れているが、総合的な見地からすれば両者間に優劣
はつけ難い。

しかし、二成分現像剤を用いると、画像濃度を一定に保
つために、キャリア粒子とトナー粒子の混合比を一定に
保持することが必要である。このために、二成分現像剤
を使用するには現像剤中のトナー濃度を検知し、トナー
濃度が薄いときは検知器の発するトナー補給信号により
、トナーを補給するオートトナ一方式が採用されている
。

この方式によるオート・トナーセンサー（１〇−１）は
図示しない現像装置内に、第２１図に示すように構成さ
れており、その検知部（１０−２）が二成分現像剤りと
接触すると、二成分現像剤りの成分混合比に応じたトナ
ー・キャリヤ比の出力電圧を発生する。トナー濃度（ｔ
ｏｎｅｒ　１ｎｔｅｎｓｉｔｙ）とセンサー出力電圧の
間には、下記表−１のような関係をもっている。

表−１ さらに、前記検知部（１０−２）は、第２２図に示すよ
うな等価回路で構成されている。すなわち、発振器（１
０−３）が、互いに逆相に巻かれたコイルＬａｌとＬｂ
ｌにより接続されており、二成分現像剤りが一次トラン
スＴａ側を流れると、その透磁率が変化し、二次コイル
Ｌａ２の出力が変化する。−次トランスＴａの設置位置
は第１９図の検知部（１０−２）である。他方、二次ト
ランスＴｂは、調整ネジ（１０−４）の調整位置により
透磁率を制御できる構成になっている。二成分現像剤り
の成分混合比、つまりトナー濃度が、所定の値のとき、
二次コイルＬｂ２とＬａ２の出力電圧の絶対値は相等し
く、位相が反対になるように制御できる。

二成分現像剤りの成分混合比と、検知部（１０−２）の
二次コイルＬａ２とＬｂ２の出力の関係を示せば、第２
４図に示すようになる。ただし、第２４図中の第１欄は
、成分混合比、つまりトナー濃度（Ｄ４ｏは基準濃度を
表わす）、第２欄及び第３欄は各トナー濃度の二成分混
合現像剤りに接したときの二次コイル発生する出力、第
４欄は第２欄及び第３欄に示す二次コイルに発生する電
圧の差動コイル電圧、第５欄はパルス波形変換トナセン
サー出力波形を示す。

第２４図第４欄に示すように、二次コイルＬａ２及びＬ
ｂ２の差動出力はトナーセンサー（１〇−１）内の次段
の回路へ送られ、第５欄に示すようなパルス幅に変換さ
れ、第２５図に示すような抵抗とコンデンサーからなる
フィルター回路５を通り、その出力はトナー濃度に応じ
たパルス幅出力からアナログ波形Ｓに変換され（第２６
図参照のこと）　、Ａ−Ｄコンバータ６に入力される。

オート・トナーセンサー（１０−１）の検知部（１０−
２）に接触する二成分現像剤Ｄ（第２１図参照）のトナ
ー濃度が変化すると検知部（１〇−２）の二次コイルＬ
ａ２．Ｌｂ２側に発生する出力の出力パルス幅が変化し
、第２３図のようにトナー・キャリヤ比変化に応じた出
力電圧がＡＤコンバータ６に入力され、トナー濃度が低
いときはトナー補給が行われる。

ところが、オート・トナ一方式による画像形成装置では
、二成分現像剤中のトナーは感光性像担持体外周面に形
成される静電潜像に対して適当な電荷を得るように選択
される。しかし、この二成分現像剤は上述した静電潜像
の現像時に、静電潜像に付着してトナー像を作るために
消費され、そのトナー像は転写後は転写用紙へ転写する
から、現像装置内の二成分現像剤中のトナー成分は現像
を行う毎に減少する。

そこで従来の画像形成装置は、このようなトナー成分の
消費量を少なくするために感光性像担持体上の廃トナー
、つまり静電潜像を顕像化し得られるトナー像の転写後
に感光性像担持体上に残留しているトナーを回収しても
との現像装置内へ戻し、現像装置内へ新しいトナー剤を
補給し再利用するリサイクル方式を採り入れている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述したリサイクル形の画像形成装置におい
て、被画像形成濃度の低い画像を何枚もプリントすると
、感光性像担持体上の未転写トナー粒子が回収され、現
像装置に戻って再利用されることになる。例えば封筒に
印字した原稿の複写の場合は、画像形成率は１〜２％程
度で低く、トナー粒子は何回も再利用される。普通紙の
画像形成率は５％程度であるが、封筒の場合は通常、宛
名だけが印字されるため、画像形成率は低い。

したがって、現像装置内では、上述したトナー粒子が何
度も回収され、攪拌される結果、次第に粉砕され細分化
する。

細分化されたトナー粒子は、小径のトナー粒子の集合体
となり、全体の質量は同じでも体積が増え、オート・ト
ナーセンサー（１０−１）の検知部（１０−２）に接す
る二成分現像剤量か増え、オート・トナーセンサー（１
０−１）の出力は増大する。このような出力の増大は、
現像装置内収容の二成分現像剤中のトナー濃度低下と同
じ結果をもたらし、現像装置内へ新トナーを補給するた
め、現像装置内の実際のトナー濃度が異常に高くなる。

その結果、形成画像のバックグランドは黒くなり、かぶ
った画像が形成されるという具合の悪い点があった。

第２７図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ初期トナー粒子
系と長時間攪拌後の粒子系を模式的に示した説明図で、
第２７図（ａ）は初期トナー粒子系の模式図、（ｂ）は
長時間攪拌後のトナー粒子系の状態を示す模式図である
。第２５図（ａ）。

（ｂ）から明らかなように攪拌後の粒子系は小さくなり
、占有体積は大きい。

第２８図は、封筒のように画像形成率の低い原稿を複写
し続けた場合の平均トナー粒子径の減少傾向を示す特性
図であり、最初的１１μｍのトナ粒子が、１５，０００
枚プリント後の粒子径は、約２０％減の９μ閣になる。

そして、トナー粒子の平均粒子径の減少とは逆に、現象
装置内のトナ一体積は増大し、オート・トナーセンサー
の出力は上昇し、上述した不具合な画像が形成されると
いう欠点があった。

そして、−度、現像装置内のトナー濃度が高くなると、
高い画像形成率の画像を記録しない限りこのような不具
合は解消することができない。

そこでこの発明の画像形成装置は封筒紙印字の様に画像
形成率の低いプリントを行なっても、「かぶり」を生じ
ない画像形成装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 以上の課題を達成するために、この発明の画像形成装置
は、像担持体上に形成された像を現像剤により顕像化す
る現像手段と、この現像手段内に現像剤を補給すること
により現像剤の濃度を調節する現像剤濃度制御手段と、
前記現像手段により像担持体上に顕像化された像が転写
される被画像形成材を供給する供給手段とを備えた画像
形成装置において、 前記現像剤濃度制御手段は、原稿から反射される光を検
知して原稿の画像濃度を求める画像濃度検出部と、この
検出部により検出された画像濃度と、前記供給手段より
供給される被画像形成材の供給枚数に応して前記現像手
段内に補給する現像剤量を調節する制御部とにより構成
することを特徴とするものである。

（作用） したがって、原稿から反射される光を検知して求めた原
稿の画像濃度と、供給手段より供給される被画像形成材
の供給枚数に応して、現像手段内に補給する現像剤量を
調節するから、現像手段内の現像剤濃度は長期間にわた
って、はぼ一定に維持され、形成される画像濃度も一定
する。

（実施例） 以下、図面を用いて、この発明の画像装置の代表的な実
施例について説明する。

第１図は、実施例の電子写真方式による画像形成装置の
外観斜視図であり、第２図、第３図および第４図は第１
図に示す画像形成装置２００の装置本体の構成を示す要
部断面図である。第１図中、（１−１）（第２図では（
２−１））は装置本体を表わし、装置本体（１−１）に
は二種類の被画像形成媒体をそれぞれ供給する封筒給紙
装！（１−２）および普通紙給紙装置（１−３）を備え
ている。

また、装置本体（１−１）第２図（２−１）に示すよう
に、封筒給紙装置（２−２）および普通紙給紙装置（２
−４）が設けられ、装置本体（２−１）の下部ハウジン
グ（２−３）には予備の普通紙給紙カセット（２−５）
、（２−６）を収容している。

この画像形成装置２００は、電子計算機、ワードプロセ
ッサなどの外部出力装置であるホストシステム（非図示
）とインターフェース回路等の伝送コントローラを介し
て結合している。そして、ホストシステムより、画像形
成開始信号（例えば印字開始）を受けると、画像記録を
開始し、被画像形成媒体としての用紙に記録するように
なっている。

この画像形成装置２００の構成について述べると、第１
図に示すごとく装置本体（１−１）の中央部に主制御基
板２が配置されている、そして、主制御基板２の後方（
第３図の右側方向）には、画像を形成するための電子写
真プロセスユニット３が配置されており、前方下部には
複数枚の機能追加用制御板４を複数枚収容する制御板収
容部４ａが、また前方上部には排紙部６ａが設けられて
いる。

前記機能追加用制御板４は、機能追加（たとえば所帯、
漢字等の種類を増設するなど）の程度に応じて最大３枚
まで装着できるようになっており、さらに、最下段に位
置する機能追加用制御板４の前端縁部に配設された３個
所のＩＣカード用コネクタ１６に機能追加用ＩＣカード
１７を挿入することによりさらに機能を追加できるよう
になっている。また、最下段に位置する機能ついかよう
制御板４の左端面部には、２つのインターフェース（図
示しない）が配設されており、これらインターフェース
は装置本体（１−１）の左側面部に形成された開口部に
対向するようになっている。

また、装置本体（１−１）の部は、給紙カセット７を収
容するカセット収容部８になっている。

排紙部６ａは、第１図、第２図および第３図に示すよう
に装置本体（１−１）の前部上面に形成された凹所に設
けられ、その前端縁部には、排紙部６に折重ねたり、回
動自在に展開てきる排紙トレイ９が設けられており、排
紙トレイ９の前端中央部には第２図および第３図に示す
ように展開できるコ字状の補助排紙トレイ１ｏが設けら
れ、排紙される被画像形成体Ｐの寸法に応して排紙部６
ａの大きさを調節できるようになっている。

さらに、排紙部６ａの左側に位置する装置本体（１−１
）の後面側には、手差しトレイ（１−２）（第２図（２
−２）参照）が装着されている。

次に、帯電、露光、現像、転写、剥離、清掃、および定
着等の電子写真プロセスを行う電子写真プロセスユニッ
ト３について説明する。

電子写真プロセスユニット３は、第３図および第４図に
示すように、ユニット収容部のほぼ中央部に位置して、
像担持体としてのドラム錠感光体（２−８）が配置され
ている。そしてこの感光体（２−８）の周囲に、その回
転方向（矢印で示す）に沿って帯電器２１、帯電した感
光体（２−８）上に静電潜像形成するための露光ユニッ
ト２２の露光部２２ａ、現像工程と清掃（クリーニング
）工程とを同時に行なう磁気ブラシ式の現像ユニット２
３．転写器２４．ブラシ部材からなるメモリー除去手段
２５．および前露光ランプ２６が順次配設されている。

また、装置本体（１−１）内には、封筒給紙カセット（
２−４）から給紙手段２７を介して給紙された普通紙Ｐ
および封筒紙給紙装置！　（２−２）から給紙された封
筒紙給紙装置を前記感光体（２−８）と転写器２４との
間の画像転写部２８（第４図参照）を経て装置本体（１
−１）の上面側に設けられた排紙部６ａに導く搬送路り
が形成されている。

また、この搬送路りの画像転写部２８の上流側には、搬
送ローラ対３０．アライニングローラ対３１および搬送
ローラ対３２が配置され、下流側１：＝　ハ定着ユニッ
ト３３および排紙ローラユニット３４が配置されている
。

さらに、搬送ローラ対３２の配設位置上方に、冷却ファ
ンユニット３５が設けられ、アライニングローラ対３１
の近傍にはラアイニングスイッチ３６が設けられ、画像
転写部２８の近傍には搬送ガイド３７が設けられている
。

しかして、ホストシステムにより画像形成開始信号を受
けると感光体（２−８）は回転し、この感光体（２−８
）が帯電器２１により帯電される。

この状態で。ホストシステムよりのドツトイメージデー
タを受けて変調された光ビームを露光ユニット２２を用
いて上記感光体（２−８）上に走査露光し、感光体（２
−８）上に画像信号に対応した静電潜像を形成する。こ
の感光体（２−８）上の静電潜像は、現像ユニット２３
の現像剤磁気ブラシＤ゛中のトナーｔによって現像され
顕像化される。

一方、このトナー像の形成動作と同期して普通給紙装置
（２−４）から取出されたり、封筒氏給紙装置（２−２
）から供給された被画像形成媒体Ｐがアライニングロー
ラ３１を介して送り込まれ、感光体（２−８）上に形成
されたトナー像か転写手段２４の働きにより媒体Ｐに転
写される。ついで、媒体Ｐて搬送ガイド３７による案内
で用紙搬送路２９を通過して定着ユニット３３に送り込
まれ、前記トナー像は媒体Ｐに溶融定着される。そして
、この後、排紙ローラユニット３４を介して排紙部６ａ
に排出される。

なお、被画像形成媒体Ｐ上にトナー像を転写した後、感
光体（２−８）上に残った残留トナーは、メモリ除去手
段２５により除去されてメモリ除去されることになる。

また、定着ユニット３３は、第４図に示すようにヒート
ローラ４１と、このヒートローラ４１に圧接された加圧
ローラ４２を備え、ローラ４１４２間を被画像形成媒体
Ｐが通過することによりトナー像が被画像形成媒体Ｐに
溶融定着されるようになっている。

また、ヒートローラ４１および加圧ローラ４２は下部ケ
ーシング４３および上部ケーシング４４により囲繞され
、外部に極力熱が逃げないような構造にして定着に必要
な良好な温度雰囲気を確保している。

上記ヒートローラ４１には、クリーナ４５が接した状態
となっており、常に良好な定着が行なえるように正常な
状態になっており、かつサーミスタ４６により定着に必
要な温度を保つように温度制御がなされている。

また、上部ケーシング４４内でかつヒートロラ４１と加
圧ローラ４２との接触部４７の上流側近傍には、用紙ガ
イド４８が配置され、定着ユニット３３に導かれ被画像
形成媒体Ｐの先端を確実にヒートローラ４１と加圧ロー
ラ４２との間に案内するようになっている。なお、定着
ユニット３３の出口側には、下部ケーシング４３と一体
に用紙ガイド４９が設けられていて、定着済の被画像形
成媒体Ｐを排紙ローラユニット３４に導くようになって
いる。

また、前記排紙ローラユニット３４は、下部ローラ５０
と上部ローラ５１とからなり、その搬送方向には被画像
形成媒体Ｐの被画像形成面側に接触する除電ブラシ５２
が設けられた状態となっている。

装置本体（１−１）の上面には開閉可能にトップカバー
６０が設けられ、このトップカバー６０の内面に前記転
写器２４．搬送ガイド３７．および除電ブラシ５２を含
んて前記排紙ローラユニット３４の上部ローラ５１が取
付けられている。このトップカバー６０は、装置本体（
１−１）の後端側上部に設けられた支軸６１を回動支点
として上方に最大１２０’程度にまで回動し得るように
なっている。

現像ユニット２３は、電子写真方式のプロセスの簡素化
を行なうために、反転現像法を採用し、かつ、転写残り
トナーｔの除去を現像と同時に行なう方法を採用してい
る。この現像ユニット２３は、第４図および第５図に示
すように現像剤収容部１２０を有したケーシング１２１
内に、感光体（２−８）およびこれに対向して現像ロー
ラ１２２が設けられているとともに、現像剤収容部１２
０には、トナー（着色粉）ｔとキャリヤ（自製側）Ｃと
からなる二成分現像剤りが収容されている。

また、前記現像ローラ１２２の表面に形成された現像剤
磁気ブラシＤ−の感光体２０との摺接部、すなわち現像
位置１２３よりも感光体（２−８）の回転方向の上流側
には現像剤磁気ブラシＤ−の厚みを規制するドクタ１２
４が設けられた状態となっている。さらに、現像剤収容
部１２−には、第１．第２の現像剤攪拌体１２５，１２
６が収容されている。

また、現像ユニット２３には、トナー補給装置としての
トナーカットリッジが装着されていて、現像剤収容部１
２０にトナーｔを適宜補給するようになっている。

また、現像ローラ１２２は、３つ磁極部１２７゜１２８
．１２９を有した磁気ロール１３０と、この磁気ロール
１３０に外嵌され図中時計方向に回転する非磁性のスリ
ーブ１３１とから構成されている。磁気ローラ１３０の
３つの磁極部１２７゜１２８．１２９の内、現像装置１
２３に対向する磁極部１２８はＮ極であり、他の磁極部
１２７゜１２８はＳ極となっている。また、磁極部１２
７と磁極部１２８との間の角度θＩ　（第４図参照）は
１５０°、磁極部１２８と磁極部１２９との間の角度θ
２　（第４図参照）は１２０°に設定されている。

そして、二成分現像剤りを使用する磁気ブラシ現像によ
る機械的な掻き取り力と反転現像によるところの帯電電
位と磁気ブラシＤ′に印加される現像バイアスの電位差
により、感光体（２−８）上の静電潜像の現像と同時に
機械的電気的に残留トナーｔを回収するようになってい
る。

さらに、現像手段２３には、感光体（２−８）。

帯電器２１．メモリ除去手段２５等が一体に組込まれ、
これによりプロセスカートリッジ８５が構成され、この
プロセスカートリッジ８５の一端側にはカートリッジ挿
脱用把手１３２（第７図および第８図参照）を介して装
置本体１内に出し入れできるようになっている。また、
他端側には現像バイアス給電部１４０．メモリ除去手段
給電手１４１、給電ピン７３からなる帯電手段給電部１
４２が突設されており、このプロセスカートリッジ８５
を装置本体１内の所定位置に押込んだとき、これら給電
部１４０，１４１，１４２が装置本体（１−１）内に設
けられた給電コネクタに挿入されるようになっている。

また、プロセスカートリッジ８５の状面側には持ち運び
用折畳式把手１４３が設けられているとともにアライニ
ングローラ対３１の下側ローラ３１ａを清掃するクリー
ニングブラシ１４４が取付けられた状態となっている。

さらに、現像装置２３の他端側には、第６図および第９
図に示すように前記現像フリーブ１３１、第１．第２の
現像剤攪拌体、および感光体保護シートを巻取るめたの
巻取軸１４６（第５図参照）等と連結状態にあり、互い
に連動する歯車群１４７が設けられた状態となっている
。そして、歯車１４７ａが装置本体（１−１）側に設け
られた図示しない駆動歯車と噛合し、この歯車１４７が
駆動されることにより前記各回転部材がそれぞれ所定方
向に所定のスピードで回転駆動されるようになっている
。なお、巻取軸１４６に巻取られた感光体保護シート１
４５は巻取１３１が同電位となるようになっている。

容され外部に端部か突出するようなことがない。

また、第７図に示すように、感光体（２−８）の一端側
には、オートトナーセンサリング１６０が設けられてお
り、この部分で現像剤のトナー濃度を検知し得る構成と
なっている。このオートトナーセンサ１６０は第１１図
に示すようにリン青銅等の導電性板ばね１６１を介して
ドクタ１２４に、さらに導電性板ばね１６２を介して現
像スリーブ１３１に接続されており、前記オートトナー
センサリング６０．ドクタ１２４．および現像スリーブ
１３１が同電位となるようになっている。

換言すればオートトナーセンサリング１６０への給電を
専用の給電手段を用いることなく行なえるようになって
いる。

また、第１１図に示すように、感光体（２−８）の一端
には、一部が前記オートトナーセンサリング１６０とな
るメツキされた金属製のキャップ１７０、このキャップ
１７０内に嵌入された軸受部材１７１．この軸受部材１
７１の端面に固定部材１７２・・・を介して取付けられ
た板ばね部材からなる係合部材１７３を備えたフランジ
１７４が取付けられており、プロセスカートリッジ８５
を装置本体１内に組込んだとき、フランジ１７４の軸挿
通孔１７４ａ内に装置本体１側に設けた感光体駆動軸１
７５が挿入するようになっている。そして、このとき前
記係合部材１７３に形成され背面側を軸受部材１７１に
突設された支持突起（図示しない）により支持された係
止舌片部１７３ａ、・、が感光体駆動軸１７５の軸方向
に沿って形成されたローレットからなる非係合溝１７６
・・・に係合し、感光体駆動軸１７５の駆動力が感光体
（２−８）に伝達されるようになっている。

なお、感光体（２−８）の他端側も、キャップおよび軸
受部材から構成されるフランジ（図示しない）が嵌着さ
れていて、前記感光体ドラム固定゛用ピン１５３により
軸支されるようになっている。

第１図は、本実施例の画像形成装置２０の中央制御部（
３−２）と、被画像形成媒体である封筒の給紙装置制御
部（３−１８）、普通紙給紙装置制御部（３−９）と、
封筒給紙装置制御部（３−１８）及び普通紙給紙装置制
御部（３−９）に接続している各給紙の紙サイズＢ　（
３−１０）、Ｃ（３−１１）；紙種類Ｂ　（３−１２）
　、Ｃ（３〜１３）；紙の有／無検知Ｂ　（３−１４）
　、Ｃ（３１５）；給紙モータＢ　（３−１６）、Ｃ（
３−１７）の接続関係を示す図である。

中央制御部（３−２）は、外部ホスト機器（３−２３）
及びキー操作や表示の操作部（３−３）にも接続されて
いる。

本実施例の画像形成装Ｍ２Ｏ０は、電子写真方式により
、感光体上に形成した静電潜像を現像剤により顕像化し
、被画像形成媒体上に転写することにより行う。静電潜
像の顕像化に用いる現像剤は、トナーとキャリヤからな
る二成分現像剤を用い、トナー濃度（重量濃度）は画像
濃度を一定にするために、二成分現像剤中のトナー濃度
を一定に保持するよう制御する必要がある。第２図中の
２３は現像装置であり、現像装置の内部には、トナー濃
度を検知するためのオート・トナーセンサーが設けられ
ている。このオート・トナーセンサは既述した第１９図
、第２０図及び第２３図に示すと同様の回路で構成され
ており、検知部（１０２）を現像剤りに接触させてトナ
ー濃度を検知する。

第１２図に示す中央制御部（３−２）では、オド・トナ
ーセンサー（第１９図参照）からの出力信号は現像装置
（３−２４）から制御部（３２）に入力され、トナー濃
度が薄いときは制御部（３−２）から１トナ一モータオ
ン信号」がドライバー（３−２７）に出力され、トナー
モータ（３−５）が「オン」し、現像装置（３−２４）
にトナーが補給される。

第１２図の（３−２６）はリサイクルモータであり、感
光体ドラム（２−８）（第２図参照のこと）に顕像化さ
れたトナー像が、被画像形成媒体（例えば印刷用封筒紙
、印刷用普通紙）に転写された後も未転写状態のまま感
光体上に残留している未転写トナー粒子を回収して現像
装置２３（第２図参照のこと）に戻すためのモーターで
あり、第５図の制御部（３−２）によって制御されてい
る。

第１３図は本実施例の画像形成装置２００のトナー濃度
制御部（４−１）のトナー制御機構を示したものであり
、現像剤カートリッジ（−４１８）ら出力されたオート
トナー信号（４−１１）が制御部（４−１）に入力し、
その電圧レベルガ、初期電圧レベルよりも高いときは、
現像剤カートリッジ（４−８）内のトナー濃度は低いと
判断して、ドライバー（４−２）（第１２図の（３−２
７）に同じ）を介してトナーモーター（４−３）を「オ
ン」にし、トナーカートリッジ（４−４）内のトナーを
現像剤カートリッジ（４−８）内へ補給する。

シャッター（４−５）は、使用者がトナーカートリッジ
（４−４）交換時に、トナーがこぼれて汚れることのな
いように閉じるためで、複写動作時は開状態になってい
る。このシャッター（４−５）の開閉は、リサイクルモ
ーター（４−７）によって行われる。

リサイクルモーター（４−７）は、シャッター（４−５
）の開閉の他、感光体２−８上の未転写トナーを現像剤
カートリッジ（４−８）に戻スための動作をし、リサイ
クルモーター（４−７）が時計回り方向に回転すると、
ワンウェイクラッチが回転して、ドラムクリーナーカー
トリッジ（４−１０）内の未転写トナーをトナーリカバ
リーメカニズム（４−９）を介して現像剤カートリッジ
（４−８）に戻す。

未転写トナーを現像剤装置へ戻す方式をリサイクル方式
といい、既述した従来１装置の説明中に述べたように、
被画像形成媒体として普通紙を使用した場合、その画像
濃度、つまり、（画像面積／被画像形成媒体面積）は５
％以上あり、未転写トナーの割合は低い。

第１４図は、被画像形成媒体プリント枚数と現像装置内
二成分現像剤の出力特性つまりトナー平均粒子径及び被
画像形成媒体のプリント枚数とオート・トナーセンサー
出力電圧の関係を示したもので、普通紙プリント時の場
合である。画像形成率が高く、リサイクル方式によって
再循環される未転写トナーが少なく、現像器内のトナー
粒子径はプリント枚数に対してほぼ一定している。した
がって現像器内のトナ一体積もほぼ一定となり、オート
トナー出力電圧もほぼ一定している。

第１５図は封筒紙プリント時のプリント枚数対トナー粒
子径およびオート・トナーセンサの出力電圧の関係を示
すグラフである。従来例で説明したように、封筒プリン
トは画像形成率が１〜２％程度と低く被画像形成媒体に
転写されずにドラム上に残るトナーが多くなり、ドラム
と現像装置間をリサイクル方式によって反復循環し、攪
拌されるため、トナーは小径となり、そのトナー平均粒
子径は１５０００枚プリント後は、初期より約２０％（
初期１１μｍ、１５，０００枚プリント後９μｍ）小さ
くなる。一方、この小径化されたトナーの体積は増え、
オートトナー出力電圧は初期より高くなる（初期２．Ｏ
Ｖ→１５，０００枚プリント後３．ＯＶ）。従来は、現
像装置にトナー補給すべきかどうかを判断するために、
まず初期のオートトナー出力電圧を制御部内の記憶部（
非図示）に記憶させておき（第１５図、第１４図の例だ
と初期２．ＯＶ）、　この記憶部に記憶させておいた初
期のオートトナー出力電圧よりもこれよリオー、トトナ
ー出力電圧が高いときにはトナーモーターを「オンｊに
し、トナーを補給していた。

第１５図の封筒紙プリントの場合時は、現像装置内のト
ナー濃度が一定にもががゎらず、再循環トナーの小径化
により、オートトナー出方電圧が高くなり、初期のオー
トトナー出力電圧との比較によりトナー補給するとトナ
ー濃度が高くなってしまう。

そこで、本発明者は次のような方法を採用した。

すなわち、下記のトナー補給レベル計算式に従って、ト
ナー濃度３，５％時の普通紙プリント枚数Ｃ１とオート
・トナーセンサーの出力電圧’／ｐｓ封筒プリント枚数
ＣＥとオート・トナーセンサー出力電圧ｙＥから普通紙
と封筒紙の混合プリントの場合のプリント枚数に対する
オート・トナーセンサーの出力電圧ｙを求め、それに対
する実際のオート・トナーセンサー出力電圧が高い場合
に、トナー補給するように制御することとした。

すなわち、具体的に、本実施例の画像形成装置では、制
御部内に、下記の表−２及び表−３に示すトナー補給レ
ベル計算用データテーブルを備えておき、 表−２ 表−３ この表−２１表−３のデーターを用いて、計算式０式％ に従ってｙ値を計算し、トナー補給の要があるか、どう
かを制御部で判断する構成にした。（ただし、上記表−
２は普通紙プリントの場合のデータであり、表−３は封
筒紙プリントの場合のデータである。） 普通紙のみプリントした場合、封筒紙プリント枚数ＣＰ
、−Ｏでへる、から、・η−ｙ、となり、制御部は第１
４図および表−３のデータを用いたのと同じく、トナー
補給レベルを判断することができる。同様に、封筒のみ
プリントした場合、普通紙プリント枚数Ｃｐ＝０である
から、Ｙ−Ｙｐ−となり、制御部は第１５図および表−
２を用いたのと同じく、トナー補給レベルを判断するこ
とができる。

普通紙と封筒を混ぜてプリントした場合は、プリント枚
数の多さによって、第１４図の特性曲線に近い制御は、
第１５図に近い特性曲線をもつ制御となる。第１６図は
普通紙と封筒を半々ずつ、たとえば普通紙２００枚プリ
ント後、封筒紙２００枚プリントを続けていった場合の
特性曲線（プリント枚数とトナー平均粒子径およびオー
トトナ出力電圧）である。ここで、表−２１表−３のデ
ーターテーブルを１００枚間隔で作ったのは、数１０枚
程度の封筒紙プリントではトナー平均粒子径の変化は小
さいためである。また、もう一つの理由は制御部内の不
揮発性メモリー容量をできるだけ少なくするためである
。例えばオートトナーデーターを１バイト単位（０〜５
Ｖ範囲で８ビツトの分解能）で持つと、現像装置の使用
寿命（４０，０００枚）まで各１００枚単位に持つとし
て、約８００バイト（普通紙と封筒）必要になる。これ
を各１０枚単位で持てば、１０倍の約８０００バイト必
要になり、制御部内メモリー容量が大となってしまう（
制御部がＩＣＨＩＰ　　ＣＰＵで構成されているとすれ
ば、不揮発性メモリー容量は１６にバイトが普通で、８
０００バイトはその半分に相当する）。

以上のような構成することにより、現像装置内の二成分
現像剤に対するトナー補給による「かぶり」等の問題を
解決できる。

一方、初期状態でのオートトナー出力電圧は現像装置ご
とに相違し、その出力値がバラツクことが多い。トナー
濃度が３．５％としても、オートトナー出力は第１４図
、第１５図、第１６図のように２Ｖではなく、１〜３Ｖ
の範囲でバラツク。

そのプリント枚数に対する変化は初期オートトナ出力電
圧が１ｖなら、その後も第１４図〜第１６図ではＩＶ分
分収ベルダウンたと同じに変化する。初期オートトナー
出力電圧が高い場合は逆にレベルアップする。したがっ
て、本発明の画像形成装置も、初期のオートトナー出力
電圧によってレベルシフトして制御し、表−２１表−３
のデーターテーブルが例えば初期１．５Ｖの場合各プリ
ント枚数ごとに０，５ｖだけレベルダウンした電圧を用
いて制御する。逆に初期２．７Ｖの場合０゜７Ｖだけレ
ベルアップした電圧を用いて制御する。

トナー補給制御のための普通紙プリント枚数、封筒紙プ
リント枚数は第１５図に示す給紙モーターＡ　（３−７
）、給紙モーターＢ（’３−１６）。

給紙モーターＣ（３−１７）によって給紙された被画像
形成媒体の枚数を普通紙プリント枚数とし、給紙モータ
ー（３−２２）によって給紙された被画像形成媒体の枚
数を封筒紙プリント枚数として制御部内に記憶されてい
る。これらの制御部内に記憶されたプリント枚数は、現
像装置が新しい場合はクリアされ、新たにプリント枚数
のカウントが開始される。

また、画像形成装置は現像装置に収容の二成分現像剤の
成分混合比（例えばトナー濃度）を、使用中、一定に維
持するため、トナーカットリ、ツジから、現像装置内へ
不足分のトナーを補給する構成のものの他に、一定の成
分比の二成分現像剤を収容した現像装置を予め、複数個
準備しておき、使用している−の現像装置のトナー濃度
が低下したときは、別の新品の現像装置に切換えてプリ
ント作業を継続できるように構成したものがある。

このようなタイプの画像形成装置において、現像非装置
が新しいか、旧いかを判定するのに、この実施例では、
第１７図に示すように、現像装置（８−１）中に配設し
た新旧判定用ヒユーズ（８−２）と寿命用ヒユーズ寿命
用ヒユーズ（８−３）の二種類のヒユーズに接続した新
旧判定回路により行っている。現像装置が新しい場合は
新旧判定用ヒユーズ（８−２）と寿命用ヒユーズ（８−
３）が共に接続されており、使用中現像装置の場合は新
旧判定用ヒユーズ（８−２）と寿命用ヒユーズ（８−３
）が切断されている。ヒユーズの切断は、トランジスタ
（８−５）、（８−６）及び（８−７）により行われ、
ヒユーズ（８−２）及び（８−３）がつながっているか
、どうかの判定は、トランジスタ（８−６）、（８−７
）とバ・ソファ（８−８）、（８−９）を利用して行わ
れる。

この新旧判定回路は、制御部内に配設されており、ヒユ
ーズの接続及び切断の判定は、マイクロプロセッサ−（
８−４）により行われる。すなわち、現像装置（８−１
）内に、新旧判定用ヒユーズ（８−２）と寿命用ヒユー
ズ（８−３）がつながっているときは、現像装置は新品
と判定し、制御部内の普通紙プリント枚数、封筒紙プリ
ント枚数カウントはクリアされる。一方、新旧判定用ヒ
ユーズ（８−２）のみが切断されているときは、その枚
数カウントは継続する。さらに、新旧判定用ヒユーズ（
８−２）及び寿命ヒユーズ（８−３）が共に切れている
ときはカウント枚数は保存されるが、プリント動作は行
なわれない。

本実施例の画像形成装置では、通常普通紙プリント枚数
と封筒紙プリント枚数が制御部内に記憶されるが、この
ような構成に限らず現像装置内に不揮発メモリーを使用
すれば、使用中の現像装置を任意の画像形成装置に挿入
して、プリント作業を行っても、個々の現像装置に記憶
されているプリント枚数（普通紙と封筒）に応じてトナ
ー補給レベルをシフトさせて濃度制御することができる
。

さらに、現像装置内に設けたメモリーに初期オートトナ
ー出力電圧を記憶させておけば、プリント枚数に対する
トナー補給レベルを初期オートナー電圧を基準にしてレ
ベルトフトさせて濃度制御することができる。第１８図
が現像装置内に普通紙枚数カウンターと封筒枚数カウン
ターおよび初期オートトナー出力電圧記憶部を有する現
像装置のブロック構成図である。

ところで、現像装置内のトナー濃度が低い場合はトナー
補給すれば良いが、トナー濃度が濃い場合は、トナーを
消費する必要がある。

従来の画像形成装置のうち、複写機は、使用者が濃い原
稿（例、全面ベタ黒）をコピーすることにより、現像装
置内のトナーを消費させ、現像剤のトナー濃度を下げる
ようにしていた。プリンターでは使用者がホストコンピ
ューターから画像の濃度の濃いデーターを送ってプリン
トさせるか、プリンターが内蔵しているテストパターン
（例、全面ベタ黒又は半分ベタ黒）をプリントさせるこ
とによりトナー消費させた。しかしこの方法では何枚プ
リントすれば適正な濃さの現像剤になるかわからず、使
用者が目視て画像の濃さをチエツクしなければならない
。本発明の画像形成装置ではオートトナー電圧が、前述
したトナー補給レベル計算式から得られるｙの５０％以
下になったとき、第１図（１−４）の操作部内の表示パ
ネルにトナー濃度が高いという表示（例、０ＶＥＲＴＯ
ＮＥＲ）をし、自動的に内蔵しているベタ黒パターンを
、トナー濃度が計算式（１）のｙ値の８０％以上になる
まで行なう。本実施例の画像形成装置２００はリサイク
ル方式を取っているため、ベタ黒プリントを行うが、廃
トナ一方式を取っている画像形成装置では感光体上に形
成した静電潜像を現像し、現像されたトナー像を転写し
た後感光体の表面をクリ一二ングして廃トナーを回収す
るというプロセスを経てトナー濃度を下げることができ
、紙にプリントする必要は無い。以上のように（リサイ
クル方式でも廃トナ一方式でも）自動的にトナー濃度を
適正な濃度まで下げることができる。ここで上記の５０
％、８０％という数値は個々の機種ごとに、実験により
最適値を選定することができる。また、本実施例では自
動的にベタ黒プリントによりトナー濃度を下げたが、操
作部に表示し、使用者がこの動作をｒＹＥｓＪとしたと
きのみ（キー操作により）手動的に行なわせることもて
きる。すなわち使用者が濃い濃度のパターンをホストか
らプリンターへ送って取ろうとしている場合はこのプリ
ントによってトナー濃度を下げることができるので、ベ
タ黒プリントを用いる必要がない。

以上説明したように本実施例の画像形成装置は封筒紙プ
リントのように画像形成率が低く、廃トナーの回収・再
循環によりトナー粒子が細分化し径が小さくなり、体積
が増大して、オート・トナーセンサー出力電圧か適性に
出力されない場合ても、普通紙と封筒紙のプリント枚数
からオート・トナーセンサー出力の変化を予測し、適切
なトナー濃度にコントロールすることができる。

また、現像剤寿命を普通紙の場合は４０，０００枚、封
筒紙のみを供給した場合は第１５図のようにトナー平均
粒子系が初期より２０％小さくなった１５，０００枚と
いうように、被画像形成媒体の種類によって変えること
ができるから、適切な画質が維持できる間だけ印刷する
ことができる。

普通紙及び封筒紙混合印刷の場合は、既述した計算式（
１） ％式％ から類推できるトナー粒子系によって寿命を設定できる
。

また、第１９図に示すブロック図のような回路構成を制
御部内に設ければ、直接、被画像形成媒体に印刷される
ドツトイメージデータをカウントし、画像形成率を高め
ることができる。したがって、これによってトナー粒子
径を求めれば、どの被画像形成媒体供給装置から給紙さ
れたかによって画像形成率を推測する必要がなくなり、
封筒給紙装置を普通紙給紙にも使えるようになる。また
、これにより現像装置寿命も変えることができる。

第１９図の回路は、外部ホスト機器（１１−１）から送
られてきた画像データーは制御部（１１−２）内の入力
バッファ（１１−３）にいったんた（わえられ、その後
ドツトイメージ変換部（１１−４）に送られて、画像デ
ーターからドツトイメージデーターへ変換される。これ
らのデーターはスキャンバッファ（１１−５）へ送られ
、画像形成装置ｆ（１１−６）を駆動するために送り出
される。これは、１０１０・・・の２値信号であり、こ
れのレベル１信号のみをカウンター（１１−７）でカウ
ントし、カウント値がある値に達すると割り込み信号（
１１−８）がマイクロプロセッサ−ユニット（１１−９
）に入力される。このある値は被画像形成媒体のサイズ
ごとにマイクロプロセッサユニットによって設定された
、画像形成率に相当するデーターである。マイクロプロ
セッサユニットは、この割り込みが入った場合画像形成
率が高いと判断し、前述したトナー補給レベル計算式に
より普通紙として計算する。割り込み信号が入らない場
合は、封筒同様に処理する。

また、光走査影画像形成装置の場合は、第２０１図（ａ
）のように構成され、原稿の画像面（１２−２）を光ビ
ームスキャナ（１２−２０）により走査し、画像面（１
２−２）からの反射光の一部ヲハーフミラー（１２−３
８）により、感光体（２−８）に集光する反射光ビーム
の一部をフォトダイオード（１２−５）により受光し、
そのときフォトダイオード（１２−５）に発生する出力
をサンプルホールドすることにより画像形成率を求める
。このようにすると第１９図と同様にどの給紙装置から
給紙されたかによって、画像形成率を推測する必要がな
くなり、封筒給紙装置を普通紙給紙にも使えるようにな
る。また、これにより現像装置寿命も可変することかで
きる。

まず、第２０図（ａ）について説明する。

露光ランプ（１２−１）から放射された光は原稿の画像
面（１２−２）で反射され、ミラー（１２−３）、（１
２−３）、（１２−３）、レンズ（１２−４）を通って
、ハーフミラ−（１２−３８）に達し、感光体（２−８
）に集光される。ただし、ハーフミラ−（１２−３ａ）
に達した光の一部は、ミラーを透過しフォトダイオード
（１２−５）に入射する。

そして、制御部では、第２０図（ｂ）に示すごとく、フ
ォトダイオード（１２−５）の光電流は差動増幅器（１
２−６）で電圧に変換され、さらにバッファ（１２−７
）、スイッチングトランジスタ（１２−８）を通ってコ
ンデンサー（１２−９）を充電する。

そして、画像形成率が高い場合は、コンデンサー（１２
−９）の充電電圧は高くなり、コンパレータ（１２−１
１）からＬレベル信号がマイクロプロセッサ−（１２−
１２）に入力する。Ｌレベル信号が入った場合は、画像
形成率が高いと判断され、計算式（１） ％式％ に従って、普通紙として計算される。

また、Ｈレベル信号が入った場合は、封筒紙として計算
される。なお、第２０図（ｂ）中の符号（１２−１０）
は放電用スイッチである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、この発明にかかる画像
形成装置は、像担持体上に形成された像を現像剤により
顕像化する現像手段内に現像剤を補給することにより現
像剤濃度を調節する現像剤濃度制御手段と、この現像手
段により像担持体上に顕像化された像が転写される被画
像形成材を供給する供給手段とを備えた画像形成装置に
おいて、前記現像剤濃度制御手段は、原稿から反射され
る光を検知して原稿の画像濃度を検出する画像濃度検出
部と、この画像濃度検出部により検出された画像形成率
と前記供給手段より供給される被画像形成材の供給枚数
に応じて前記現像手段内に補給する現像剤量を調節する
制御部で構成しているから、現像手段内の現像剤濃度は
長期間はぼ一定に維持される。したがって形成される画
像にはかぶりがなく、画像濃度の一定した良質の画像が
形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる画像形成装置の一実施例の画
像形成装置の斜視図、第２図は第１図に示す画像形成装
置の縦断面図、第３図は第２図に示す画像形成装置の要
部拡大断面図、第４図は第３図の要部拡大図、第５図は
現像剤カートリッジの概略断面図、第６図は第５図の斜
視図、第７図は同じく概略平面図、第８図は同じく一端
側側面図、第９図と同じく現像手段部のみの他端側側面
図、第１０図は感光体の駆動力伝達側付近の断面図、第
１１図はオートトナーリングへの給電状態を模式的に示
す図、第１２図は第１図に示す画像形成装置の制御部の
構成を示すブロック図、第１３図は第１図に示す画像形
成装置のトナー濃度制御の構成を示すブロック図、第１
４図は普通紙を被画像形成媒体に用いたときのプリント
枚数とトナー平均粒径及びオート・トナーセンサ出力電
圧の関係を示す特性図、第１５図は封筒紙を被画像形成
媒体に用いたときのプリント枚数対トナー平均粒径及び
オート・トナーセンサ出力電圧の関係を示す特性図、第
１６図は普通紙−封筒混合の被画像形成媒体を用いたと
きのプリント枚数とトナー平均粒径及びオート・トナー
センサ出力電圧の関係を示す特性図、第１７図は第１図
に示す画像形成装置の現像装置の新旧判定回路図、第１
８図は第１図に示す画像形成装置の現像装置の他の実施
例の記憶装置付き現像装置の回路図、第１９図は第１図
に示す画像形成装置の現像装置の他の実施例の回路構成
ブロック図、第２０図（ａ）。 （ｂ）は何れも第１図に示す画像形成装置の現像装置の
さらに他の実施例の回路構成ブロック図、第２１図は従
来の画像形成装置の現像装置に用いていたオート・トナ
ーセンサの概略構成を示す斜視図、第２２図は第２１図
に示すオート・トナーセンサの検知部の等価回路図、第
２３図は第２２図に示すオート・トナーセンサの検知部
における二成分現像剤検知時のトナー・キャリア比対出
力電圧特性図、第２４図は第２２図に示す検知部におけ
るトナー濃度対二次コイル側出力電圧の関係を示す出力
波形図、第２５図は第２０図に示すオート・トナーセン
サの検知部の次段の回路構成のブロック図、第２６図は
第２５図に示す回路におけるフィルター回路より変換さ
れて出力されるアナログ波形の態様を示す説明図、第２
７図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ現像装置内の初期トナ
ー粒子の形状と長時間撹拌後のトナー粒子の形状および
体積変化の態様を示す説明図、第２８図は従来の画像形
成装置における被画像形成媒体のプリント枚数対現像装
置内二成分現像剤中のトナー粒子の粒径の関係を示す特
性図である。 １−１．２−１・・・装置本体 １−２．２−２・・・封筒給紙装置 １−３．２−３・・・普通紙給紙装置 ２−４．２−５．２−６・・・予備の普通紙給紙カセッ
ト ２−８・・・感光体ドラム ２−７．４−８・・・現像装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 像担持体上に形成された像を現像剤により顕像化する現
   像手段と、この現像手段内に現像剤を補給することによ
   り現像剤の濃度を調節する現像剤濃度制御手段と、前記
   現像手段により像担持体上に顕像化された像が転写され
   る被画像形成材を供給する供給手段とを備えた画像形成
   装置において、 前記現像剤濃度制御手段は、原稿から反射される光を検
   知して原稿の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、こ
   の画像濃度検出部により検出された原稿現像画像濃度と
   前記供給手段より供給される被画像形成材の供給枚数に
   応じて前記現像手段内に補給する現像剤量を調節する制
   御部とにより構成することを特徴とする画像形成装置。