JPH03284777A

JPH03284777A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH03284777A
Application number: JP2085655A
Authority: JP
Inventors: Masami Itsukida; 五木田　正美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-31
Filing date: 1990-03-31
Publication date: 1991-12-16

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粉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（１０−１）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２１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（Ｄ＋。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ーセ
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（１０−１）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２４
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
る二成分現像剤量が増え、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２７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、最初約１１μ霞のトナー粒子が、１５，００
０枚プリント後の粒子径は、約２０％減の９μＭ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Ｊ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で顕像化
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制御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を有する画像
形成装置において、前記現像剤濃度制御手段は前記供給手段から供給される
被画像形成材の累計枚数と、現像剤のトナー粒子径との
相関関係を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されて
いる被画像形成材の累計枚数と現像剤のトナー粒子径の
相関関係に応じて、前記現像手段内へ補給する現像剤の
量を調節する制御部とにより構成したことを特徴とする
ものである。

（作用）以上のように１．像担持体上に形成された像を現像剤で
顕像化する現像手段内現像剤のトナー濃度を制御する現
像剤濃度制御手段が、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
段から供給される被画像形成材の累計枚数と現像手段内
現像剤のトナーの粒子径との相関関係を記憶する記憶部
と、この記憶部に記憶されている被画像形成材の累計枚
数と現像剤のトナー粒子径の相関関係に応じて、前記現
像手段内へ補給する現像剤の量を調節する制御部とによ
り構成しているから、被画像形成材に形成される像の画
像濃度は一定しており、「かぶり」のない良質の画像が
形成される。

（実施例）以下、図面を参照しながらこの発明にかかる一実施例の
説明をする。

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
装置（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（２１）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ｔＣ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６ａに折重ねたり、
回動自在に展開できる排紙トレイ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１０が設け
られ、排紙される被画像形成体Ｐの寸法に応じて排紙部
６ａ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、下流側には定着ユニット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
れたトナー像が転写手段２４の働きにより媒体Ｐに転写
される。ついで、媒体Ｐで搬送ガイド３７による案内で
用紙搬送路り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４１゜４２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内でかつヒートローラ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、定着液の被画像
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
んで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、現像位置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θ１　（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内に出し入れて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、給電ビン７３からなる帯電手段給電部
１４２が突設されており、このプロセスカートリッジ８
５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の上面側には持ち運び
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スリーブ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は現像スリーブ１３１に同電位となるように接続さ
れ外部に端部が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１２図は、本実施例の画像形成装置２００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（３−１５）、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置２００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。このオート争トナーセンサーは既述した第２１
図、第２２図及び第２７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、オート・ト
ナーセンサー（第２１図参照）からの出力信号は現像装
置（３−２４）から制御部（３−２）に入力され、トナ
ー濃度が薄いときは制御部（３−２）から「トナーモー
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（３−２
４）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（４−８）ら出力されたオートト
ナー信号（４−１ｉ）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（３−２７
）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。

３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）に戻すための動作をし、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゜
Ｏｖ→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りオートトナ
ー出力電圧が高いときにはトナーモーターを「オン」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かかわらず、再循環トナーの小径化
により、オートトナー出力電圧が高くなり、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ｃｐとオート
・トナーセンサーの出力電圧Ｙｐ、封筒プリント枚数Ｃ
２とオート・トナーセンサー出力電圧ＶＥ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、Ｙｐ　　ＸＣＰ　　＋　ｙＥ　　Ｃ２表−２表−３この表２、表３のデーターを用いて、計算式に従って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ＣＥ
−Ｏであるから、３／＝Ｙｐとなり、制御部は第１４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−ＶＥ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
トトナー出力電圧）である。ここで、表−２９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〜
５ｖ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枚単単位持つと
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ｊ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か多い。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ー出力
電圧が１ｖなら、その後も第１４図〜第１６図では１ｖ
分レベルダウンし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、トナーカットリッジから、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
）とバッファ（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ドトナー
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
ルにトナ濃度が高いという表示（例、０ＶＥＲＴＯＮＥ
Ｒ）をし、自動的に内蔵しているベタ黒パターンを、ト
ナ濃度が計算式（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
光体の表面をクリーニングして廃トナーを回収するとい
うプロセスを紅でトナー濃度を下げることかでき、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かできる。ここで上記の５０％、８
０％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濃度を下げたが、操作部に表
示し、使用者かこの動作を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できる。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・トナセンサー出力電圧が適性に出
力されない場合でも、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、第１９図に示すブロック図の回路は、スキャナー
を有する画像形成装置の場合で、原稿画像からの反射光
をフォトダイオードで受光し、その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回路である。

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できる。先ず第２
０図（ａ）を説明する。露光ランプ（１２１）の光は原
稿（１２−２）で反射し、ミラー（１２−３）、レンズ
（１２−４）を通ってフォトダイオード（１２−５）に
入射する。また第２０図（ｂ）は制御部内の回路でフォ
トダイオード（１２−５）の光電流はオペアンプ（１２
−６）で電圧に変換され、バッファ（１２−７）スイッ
チ用トランジスタ（１２−８）を通ってコンデンサー（
１２−９）を充電する。画像形成率が高い場合、コンデ
ンサー（１２−９）の充電電圧は高くなり、コンパレー
ター（１２−１１）からＬレベル信号がマイクロプロセ
ッサ−（１２−１２）に入力される。Ｌレベル信号が来
た場合、画像形成率が高いと判断し前述した計算式（１
）％式％て普通紙として計算する。Ｈレベル信号の場合は封筒同
様に処理する。なお、第２２図（ｂ）中の（１２−１０
）は放電用スイッチである。

［発明の効果コ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で顕像
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制御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か
形成される被画像形成材を供給する供給手段を有する画
像形成装置において、前記現像剤濃度制御手段は、前記供給手段から供給され
る被画像形成材の累計枚数と、現像剤のトナーの粒子径
との相関関係を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶さ
れる前記供給手段から供給される被画像形成材の累計枚
数と現像剤のトナー粒子径の相関関係に応じて、前記現
像手段内へ補給する現像剤の量を調節する制御部とで構
成されているから、被画像形成材に形成されるトナー像
は常に、一定の濃度で形成され、「かぶり」のない良質
の画像を形成することができる。

【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
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攪拌後のトナー粒子の形状および
体積変化の状態を示す説明図、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

【特許請求の範囲】像担持体上に形成された像を現像剤で顕像化する現像手
段と、この現像手段に内現像剤を補給することにより現
像剤の濃度を制御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有する画像形成装置
において、前記現像剤濃度制御手段は、前記供給手段から供給され
る被画像形成材の累計枚数と、現像剤のトナーの粒子径
とを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶される被画像
形成材の累計枚数と現像剤のトナー粒子径の相関関係に
応じて、前記現像手段内へ補給する現像剤の量を調節す
る制御部とにより構成したことを特徴とする画像形成装
置。