JPH04191868A - 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】 区にＬΔ±」し玉野 本発明は、電子写真式或は静電記録式などの画像形成装
置に関するものであり、特に潜像担持体上に形成された
静電潜像を現像剤によって現像する現像装置を有する画
像形成装置に関するものである。

１遼Ｊ口支迷 従来、例えば、電子写真感光体のような潜像担持体表面
に潜像を形成し、該潜像を現像剤で現像し、顕像化する
工程を含む電子写真プロセスを利用した周知の画像形成
装置は、現像剤として、例えばトナーと磁性キャリアを
含む二成分系現像剤を使用するものが広く実用化されて
いる。

このような二成分系現像剤を使用する画像形成装置では
、現像作業を継続すると現像剤中のトナー量が減少し、
画像濃度が低下する。従って、常時トナー濃度を検知し
、これが低下したときには、トナーを補給することが必
要となる。

このような二成分系現像剤を使用する従来の画像形成装
置における現像装置は、一般に、現像剤収納部内には撹
拌部材が配設されており、トナーが供給されたのち、こ
の撹拌部材によって現ＰｊＩ剤を撹拌して磁性キャリア
中にトナーを均一に分散させるようになっている。従っ
て、トナーは、撹拌部材による撹拌によって磁性キャリ
アとの間に摩擦を生じ、所望の電荷量に帯電される。

又、従来の画像形成装置における現像装置の撹拌動作は
、現像剤の循環を行なわせるためのものであり、トナー
補給とは無関係に現像動作の継続中、連続的に或は断続
的に行なわれていた。従って、トナーの帯電量が撹拌時
間に比例して徐々に大きくなる系においては、例えばト
ナー消費が極端に少ない原稿を複写し続けるような場合
には、トナー供給がなされず、撹拌過多状態となるため
、トナーの帯電量が非常に大きくなり、所謂、トナーの
チャージアップによる画像濃度薄という現象が発生した
。

従って、本出願人は、上記問題を解決するために、トナ
ー量検知手段からのトナー補給信号が予め設定された時
間内に所定の回数だけ発生していないと判定した場合に
は、潜像担持体の表面に所定の静電潜像を形成し、この
静電潜像を現像し、これによりチャージアップしたトナ
ーを現像剤担持体から離脱させ　現像剤担持体上のトナ
ーの入れ替わりを促進することにより、現像剤担持体上
のトナーの帯電量が、常時、所望の値となる現像装置を
提案した。

Ｂが　゛しよ　とする′ しかしながら、特に、原稿の領域を指定し、該指定部分
のみの画像を形成するように構成された画像形成装置に
おいては、上記従来の現像装置の構成では解決し得ない
問題点が発生した。

つまり、特に、指定された原稿画像形成領域の面積が予
め設定された画像領域面積以下である場合に、斯る画像
を連続して複数枚画像形成した時には、現像剤担持体上
に、現像に供されることがな（チャージアップしたトナ
ーが滞留することとなり、より大きな面積の画像形成を
行なう際に、トナーのチャージアップによる画像濃度薄
部分が発生すると言った問題が生じた。

従って、本発明の目的は、画像領域指定手段により指定
された原稿画像領域面積が予め設定された画像領域面積
以下である場合には、潜像担持体上の画像形成領域以外
の部分に静電潜像を形成し、現像することにより、チャ
ージアップした現像剤を入れ換えるための制御シーケン
スを行ない、常に高品質の画像を得ることのできる画像
形成装置を提供することである。

゛　るための 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成
手段と、現像剤を現像剤担持体に担持し、前記潜像担持
体上の潜像を現像する現像装置と、原稿の領域を指定し
、該指定領域のみの静電潜像を形成することのできる画
像領域指定手段とを有する画像形成装置において、前記
画像領域指定手段にて指定された領域の面積が予め設定
された画像領域面積以下である場合には、前記層像担持
体の原稿画イ象形成領域以外の部分に、前記潜像形成手
段にて所定形状の静ｉｔ漕像を形成し、前記現像装置に
て現像することを特徴とする画像形成装置である。

又、好ましくは、前記画像領域指定手段にて指定された
領域の面積に応じて、前記潜像担持体の原稿画像形成領
域以外の部分に形成される静Ｎ層像の面積は段階的に或
は連続的に切り換λられる。これによって、現像剤のチ
ャージアップの仕方に応じて、現像剤の入れ換え量を可
変させ、常に現像剤の帯電量が適正範囲内に制御できる
。

１立ｌ 以下、本発明に係る画像形成装置を添付図面に基づいて
更に詳しく説明する。

第１図（Ａ）には、本発明の一実施例を示す電子写真複
写装置が図示される。本実施例にて、ドラム状の電子写
真感光体とされる潜像担持体９が回転自在に担持され、
その上方に、光学露光手段が配置される。

つまり、潜像担持体９の上方に原稿台ガラス３が配置さ
れ、該原稿台ガラス３上に原稿（写真原載、或は写真と
文字から成る複合原稿など）２を載置した後原稿圧板１
で押圧する。又、本実施例によると、第１図（Ｂ）をも
参照するとより良く理解されるように、原稿圧板１の表
側は原稿の領域を指定する画像領域指定手段としての座
標入力装置１ａが配されている。座標入力装置１ａの内
部には感圧抵抗体が設けられており、座標入力装置１ａ
の表面をペン等の先端のとがったもので押圧して、任意
の領域を指定することにより、原稿の画像領域を指定す
る電気信号情報が発生する。この領域情報は、演算部２
２に送られ、ここで指定された領域の面積Ｓ等を演算し
た後、レーザコントローラ１２に信号を送信する。

一方、原稿２は、例えばハロゲンランプなどのような原
稿照明ランプ（ランプ）４、ミラー５ａ〜５ｃからなる
、当業者には周知の走査光学系にて走査され、光学レン
ズ６、ミラー５ｄ〜５ｅを介して一定速度で回転する感
光ドラム９に結像する。

本実施例によると、半導体レーザー、ポリゴンミラー、
Ａ！宜レンズ、スキャ六モータ等か’３１１成されるレ
ーザー光源部７が設けられ、前記コントローラ１２から
出力される指定された領域に応じた露光データに基づい
てレーザービームを発射し、折り返しミラー８を介して
感光ドラム９上を露光する。

感光ドラム９の周囲には、電子写真プロセスのための画
像形成手段が配置される。つまり、画像形成プロセスに
備えて感光ドラム９の残留電荷を除電する除電ランプ１
０、感光ドラム９を一様に帯電する一次帯電器１１など
の潜像形成手段、更に、例えば赤色の現像剤を収容し、
感光ドラム９に形成された静電潜像を赤色に現像する第
１の現像装置１３、例久ば黒色の現像剤を収容し、感光
ドラム９に形成された静電潜像を黒色に現像する第２の
現像装置１４が配置される。

なお、第１の現像装置１３と第２の現像装置１４は、コ
ントローラ１２がらの現像制御信号に応じて、どちらか
一方の現像装置が感光ドラム９に対して接近して配置さ
れ、他方の現像装置は感光ドラム９に対して退避位置に
配置される。

感光ドラム９上の現像像、即ち、トナー像は、搬送ガイ
ド２０を介して搬送され、−旦レジストローラ位置で停
止し、感光ドラム９上に形成されたトナー像先端との同
期が取られた後再給紙される記録紙２１上に、転写帯電
器１５の作用により転写される。記録紙２１は、分離帯
電器１６にて感光ドラム９がら分離された後、搬送ベル
トＪ８で定着器１９へと搬送される。定着器１９は、記
録紙２１に転写されたトナー像を、熱ローラ及び圧力ロ
ーラにより加圧し、記録紙２１に熱定着させる。

一方、感光ドラム９に残留するトナーはクリーナー１７
で回収する。

第２図は、現像装置１３の断面図である。現像装置１３
は、その内部が隔壁３５によりトナーを収納したトナー
収納部りと、磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収
納・する現像剤収納部Ｃとに区画されている。なお、ト
ナー収納部り内の収納トナー及び現像剤収納部Ｃ内の現
像剤は、図を明瞭にするために省略した。

現像剤収納部Ｃは、隔壁３４により現像剤撹拌部Ｃ３と
、現像剤担持体３１への現像剤供給部Ｃ２に区画されて
いる。現像剤撹拌部Ｃ３及び現像剤供給部Ｃ２には、そ
れぞれスクリュー３３及び３２が設けられている。詳し
くは後述する。

トナー収納部り内の収納トナーは、トナー搬送部材３９
が回転駆動されることによりトナー補給口３６から現像
剤収納部Ｃ内に補給される。補給口３６のうち、スクリ
ュー３３の最下流側に位置する補給口（第３図参照）か
ら補給されたトナーは、数秒以内に現像剤担持体３１上
に搬送されはじめる。従って、補給されたトナーは、現
像剤担持体３１に達した時に、現像剤と十分に撹拌、混
合された状態でなければならない。

そこで、本実施例では第３図に示したように、スクリュ
ー３３の最下流側に配設されたトナー補給口３６と、現
像剤撹拌部Ｃ４から現像剤担持体３１及び現像剤供給部
Ｃ２への現像剤受は渡し部である開口３４ｂとの間のス
クリュー３３上に、ヒレ状部材３３ｂが配設されている
。

上記のような構成によれば、ヒレ状部材３３ｂが配設さ
れた位置で、現像剤の一時的な乱流による滞留状態が生
じ、その乱流状態において現像剤と供給されたトナーと
が十分に撹拌、混合されて、その後、受は渡し部３４ｂ
に搬送される。

現像剤担持体３１は、現像剤収納部Ｃ内に配設され、マ
グネットロール３１ｂを内蔵した非磁性物質の現像スリ
ーブ３１ａを有している。図中のＮ１．Ｎ＊、Ｎ−、Ｓ
ａｔ　ｓ！、Ｓｓは１、マグネットロール３１ｂの着磁
位置を示している。マグネットロール３１ｂは両端部を
固定支持されているため回転せず、その外側に配設され
た現像スリーブ３１ａがマグネットロール３１ｂの周り
を所定の周速で図中の矢印方向に回転駆動される。

上記スクリュー３２．３３はそれぞれ現像スリーブ３１
にほぼ平行に配設された現像剤撹拌、搬送手段として作
用し、この二つのスクリュー３２．３３の現像剤の搬送
方向は、互いに逆方向になるように設定されている。本
実施例においてば、第３図の矢印方向に現像剤を搬送す
るように設定されている。

現像剤収納部Ｃ内に設けられた隔壁３４は、第３図に示
すように、その両端部に開口３４ａ及び３４ｂが形成さ
れており、スクリュ−３２，３３によって搬送された現
像剤は、開口３４ａ及び３４ｂにより現像剤の受は渡し
が行われる。スクリュー３２及び３３には、上述したよ
うに、現像剤の受は渡しが速やかになされるように、ヒ
レ状部材３２ａ、３２ｂ及び３３ａ、３３ｂが図中に示
した位置に取り付けられている。

さらに、現像装置１３の現像剤収納部Ｃには、現像スリ
ーブ３１ａの周面上の現像剤の循環領域を指定するため
の現像剤量規制部材４１及び４５が設けられている。

現像スリーブ３１ａの周面上の現像剤は、現像剤掻き落
とし部材４３によりその一部が掻き落とされ、他は現像
部の方向に搬送される。掻き落とし部材４３によって掻
き落とされた現像剤は、現像剤搬送スクリュー３２によ
り搬送される現像剤と混合されながら搬送される。また
、搬送スクリュー３２によって搬送される現像剤の一部
は、開口４７を通って現像スリーブ３１ａ方向に搬送さ
れる。現像スリーブ３１ａの回転に伴って、感光ドラム
９と対向した現像部方向に搬送される現像剤は、現像剤
循環規制部材４１と現像スリーブ３１ａの間隙に押し込
まれ、密な状態で、且つ速やかに搬送される。現像剤は
、更に、ドクターブレード４６によって現像剤のブラシ
の高さが規制され、現像装置１３の外部側へと搬送され
る。

また、現像剤量規制部材４１の現像スリーブ３１ａに対
向する面と同一面内の所定の位置には、現像剤濃度検知
手段としての現像剤量検知部材４２が配設されている。

現像剤量検知部材４２が上記の位置に配設されたことに
より、トナー濃度制御に必要な現像剤量検知部材４２へ
の現像剤の迅速な搬送、現像剤量検知部材４２における
適正な現像剤の撹拌、混合状態、及び現像剤量検知部材
４２において検知に必要な所定の現像剤量とその密度の
一様性という条件が満足される。

特に、現像剤量検知部材４２の検知面が現像スリーブ対
向面と同一面内に配設されているため、検知領域と、検
知領域外の現像剤の流れが同等になり、現像剤量検知部
材４２を現像スリーブ３１ａに近接して配設した場合の
弊害を除去することができる。

第４図には、現像剤量検知部材４２の拡大断面図が示さ
れている。

本実施例において、現像剤量検知部材４２は、現像剤中
のトナー量を測定するための発光体としてのランプ４２
ａと、それぞれランプからの光の現像剤による反射光の
光量及びランプの直接光の光量を検知するセンサー４２
ｂ及び４２ｃとを具備する。また、ハウジング４８は、
遮光性の部材により形成されており、透光性の部材で形
成された検知窓４４ば、現像剤量規制部材４１の現像ス
リーブ３１ａと対向した面と同一面内の所定の位置に配
設されている。センサー４２ｂ及び４２ｃに入射する光
量は、所定の回路により電圧に変換される。

センサー４２ｂ、４２ｃによる電圧をそれぞれＶ、、Ｖ
Ｃとし、現像剤が所定の濃度になるような基準値をＶＣ
とする場合、Ｖ５はトナー濃度の増減に対応して増減す
る。今、Ｖア＝ｖ０となるように、トナー補給のオン、
オフの信号を供給するトナー濃度制御回路（図示せず）
を調整すると、トナー濃度制御回路は、ＶＣが常に一定
であるため、■。≧■ｏのときはトナー濃度が高い状態
であり、トナー濃度が適正な状態であると判断し、トナ
ー補給をオフにするための信号を、トナー搬送部材３９
及び４０を駆動させるコントローラ（図示せず）に供給
する。また、Ｖ１〈Ｖｅのときには、トナー濃度制御回
路はトナー補給信号をコントローラに供給し、コントロ
ーラは、例えば第１０図に示すような補給パターンをも
つトナー補給信号をトナー補給制御部に供給する。トナ
ー補給制御部は、補給パターン信号に同調してトナー搬
送部材３９．４０を駆動し、現像剤収納部Ｃにトナーを
供給することによって、現像剤のトナー濃度が所定の値
となるよう番こ１ｌｌｌｌａする。

又、本実施例では、基準値ＶＣのは力）＆こ、第二基準
値Ｖ　ｃ　＋が設定されており、このＶ　ｃ　＋と、濃
度溝限界トナー濃度の電位■１．。及び基準値■。とは
以下の条件、 ■１ｏ＜ｖｃｌ〈■。

を満たすように予め設定されている。

第５図及び第６図は、トナー濃度検知信号力５、電位で
出力された場合の例を示したもので、第５図は画像比率
が少ない原稿の場合、第６図番よ、画像比率が多い場合
のコピー枚数（またｉ士時間）とセンサー電位（トナー
濃度）の関係力≦それぞれ示されている。

図を参照すると明らかなように、センサー電位■、の挙
動は、画像比率の少ない原稿を複写している際にはなだ
らかに減少し、画像比率の多し）原稿を複写している際
には、急激に減少する。従って、上記のように第二基準
値ｖｃＩを設けた場合、例えば、第二基準値をトナー補
給量が消費量こ追し）つかなくなる点に設定すると、ト
ナー消費量に応じたトナー補給が行われる場合は、常に
、Ｖ、＞Ｖ　ｅ　ｌであり、またトナー消費量にトナー
補給が追いつかなくなる場合には■。＜ｖｃＩとなる。

従って、例えば第１１図のフローチャートに示されるよ
うに、 ■Ｖ０≦■、のとき、トナー補給オフ（同図中、ステッ
プ８０）、 ■Ｖ　ｃ＋≦■ゎ＜　Ｖ　ｃのとき、コピー状態で且つ
トナー補給オン（同図中、ステップ８２）、■ｖ　−＜
　Ｖ　−＋のとき、コピーを一時停止しトナー補給オン
（同図中、ステップ８４及び８６）、という制御を行う
と、第７図に示すように画像比率の多い原稿を複写し続
けた際にもセンサ電位Ｖ、５をＶ　＠　ｌ　ｎとＶ□８
の間になるように、トナー濃度を制御することができる
。

更に、本実施例においては非常に消費の少ない原稿を複
写し続けた場合に、トナーが消費されずに攪拌のみが行
われ続けたときに生ずる、所謂、トナーのチャージアッ
プによる濃度溝を解決するため、トナー１度制御回路に
は、演算部２２で演算された原稿画像指定領域面積Ｓと
、予め設定された基準面積値Ｓ。とを比較する比較回路
と、コピー枚数計数手段としての計数回路とが設けられ
ている。

前記比較回路により、指定された原稿画像指定領域面積
Ｓが予め設定された基準面積値Ｓ６より大きいと判定さ
れた場合に、前記計数回路により所定コピー枚数ｎ、以
上連続複写したことが計数されると、感光ドラム９に静
電潜像を形成させるための潜像形成部及び該静電潜像を
現像する現像スリーブ３１などを制御して、感光ドラム
９の表面に所定幅のベタ潜像の形成及び現像をなす制御
シーケンスが実行される。

第８図（Ａ）に示すように、トナー収納部り内のトナー
量に応じて、単位時間当たりの補給トナー量は、■の領
域では、適正トナー補給量より多くなり、■の領域では
、適正トナー量よりも少なくなる。図のＭｉｎの量の時
点で、トナー無し信号がトナー濃度制御回路より出力さ
れる。

従って、第８図（Ｄ）に示すように、図中Ａの時点から
基準面積値Ｓ。よりも小さい原稿画像領域が指定され、
トナー消費の非常に少ない原稿を複写し続けると、トナ
ー濃度は、殆ど変化しないため、第８図（Ａ）に示すよ
うに、■、■の場合は、Ｖ　ｂ　＞　Ｖ。という状態が
続き、トナーが補給されずに撹拌のみが行なわれる。こ
の時のトナーの帯電量は、第８図（Ｃ）の領域Ｉ、■で
示されているように、Ａの時点から徐々に高くなり、Ｂ
１．ＢＨの時点で帯電量の高めの適正限度値Ｑ１１．を
越える。

また、第８図（Ａ）の領域ｍの場合には、第８図（Ｂ）
に示すように、Ｖゎｒｖｃという状態となり、トナー補
給信号は出力されるのだが、単位時間当たりのトナー補
給量が少ないために、撹拌のみが、行なわれている状態
と等しくなる。

従って第８図（Ｃ）に示すように、ＢＩＩＴの時点で、
トナーの帯電量は、高めの適正限度値Ｑ３１、を越える
。

従ッテ、第８図（Ｃ）　のＢ　Ｉ、ＢＩＩ、Ｂｒｆｌ以
降の画像は、適正トナー濃度にもかかわらず、トナーの
チャージアップ現象により濃度薄となる。

従って、本発明の装置では、第１２図のフローチャート
に示したように、所定コピー枚数ｎ１以上、原稿圧板ｌ
により指定されろ面積Ｓが基準値Ｓｏより小さい原稿画
像を連続複写する時、篤９図（Ａ）に示すように、図中
Ｐでベタ現像が行なわれる。これによって、トナーの帯
電量Ｑ　ｍａｎイを越える前にＶゎ〈ｖｅとなり新しい
トナーが補給される。従って、トナーの帯電量変化は、
第９図（Ｂ）に示されているように、常に適正範囲内、
即ち、Ｑ　ａ　ｌｎ以上、Ｑ　ａ　ａ　ｘ以下の間に制
御される。

上記連続複写枚数ｎｐ、ベタ現像の現像幅、そして指定
領域基準値Ｓ０は、現像剤の特性と現像装置の構成によ
るが、本実施例においては、■ｎＦ　ｚ数枚から数十枚
の間、 ■ペタ幅現像：現像スリーブ３１の周方向−周分以上、 ■Ｓ０　：原稿画像指定領域の面積比率が、出力画像面
積の数％から数十％の間の時の出力値、に設定すること
によって良好な結果が得られた。

なお、上記のように形成されたベタ現像の像は、本実施
例では記録紙上に転写せずそのまま、クリーニング部材
により除去するように構成されている。又、場合によっ
ては、ベタ現像の像を記録紙上に転写させる構成とする
こともできる。更に、第１実施例においては、−様なベ
タ潜像を形成させたが、ベタ潜像は、例えば予め定めら
れたパターンをもつものでもよい。

上記第１実施例においては、磁性キャリアとトナーを有
する現像剤、即ち、二成分系の現像剤を用いたが、本発
明はこれに限るものではなく、本発明の他の実施例によ
ると、撹拌過多状態の場合に、帯電量が適正範囲内から
外れてしまう一成分系現像剤を用いてもよい。また、帯
電量が、適正範囲の上限をこえる場合に限るものでもな
く、下限を越えてしまう場合に用いてもよい。

更に、上記第１実施例においては、トナーの帯電量が撹
拌過多状態となった場合を例として説明したが、本発明
はこれに限るものではなく、現像剤特性の一つが攪拌過
多状態になった場合に適正値から外れてしまう場合にお
いて１本発明の原理は有効に採用し得るものである。

又、本発明に従えば、好ましくは、前記画像領域指定手
段にて指定された領域の面積に応じて、前記潜像担持体
の原稿画像形成領域以外の部分に形成される静電潜像の
面積は段階的に或は連続的に切り換えるように構成する
ことも可能である。

４豆立旦１ 以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、画
像領域指定手段が極端に少ないものを多数画像形成する
場合に問題となる現像剤担持体上のチャージアップした
現像剤を、極めて好適に入れ換えることができ、現像剤
のチャージアップに起因した弊害を防止し、常に高品質
の画像を得ることができるという作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、本発明に係る画像形成装置の一実施例
の断面図である。 第１図ＣＢ）は、座標人力装置を備えた原稿圧板の斜視
図である。 第２図は、現像装置の断面図である。 第３図は、現像装置の上面断面図である。 第４図は、現像剤濃度検知部の断面図である。 第５図〜第７図は、現像剤濃度検知センサの出力例を示
す図である。 第８図（Ａ）は、トナー補給量と収納部内トナー量との
相関図である。 第８図（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、原稿画像濃度の低
い原稿を複写し続けた場合の現像剤濃度検知センサの出
力例、トナー帯電量の時間依存性、及び原稿画像指定領
域面積と基準値との関係を示した図である。 第９図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明を実施した場合の現像
剤濃度検知センサの出力例及びトナー帯電量の時間依存
性の説明図である。 第１０図は、トナー補給パターンの一例を示す図である
。 第１１図及び第１２図は、本発明の詳細な説明するため
のフローチャートである。 ９：潜像担持体 １１ニ一次帯電器 １３．１４：現像装置 ２２：指定領域面積演算部 ４２：現像剤濃度検知手段 代理人　　弁理士　　倉　橋　　　暎　　ツ斗゛・：２
゜ センサー電位　　　　　　　　　第５図第６図 ｄ 時間 手続補正書（方式） 平成　３年　３月１８日 平成２年特許願第３２４０３６号 発明の名称 画像形成装置 補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名　称　
（１００）キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像
   形成手段と、現像剤を現像剤担持体に担持し、前記潜像
   担持体上の潜像を現像する現像装置と、原稿の領域を指
   定し、該指定領域のみの静電潜像を形成することのでき
   る画像領域指定手段とを有する画像形成装置において、
   前記画像領域指定手段にて指定された領域の面積が予め
   設定された画像領域面積以下である場合には、前記潜像
   担持体の原稿画像形成領域以外の部分に、前記潜像形成
   手段にて所定形状の静電潜像を形成し、前記現像装置に
   て現像することを特徴とする画像形成装置。