JPH04204468A - トナー補給装置 - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、画像形成装置の現像槽にトナーを補給する
トナー補給装置に関する。

（ｂ）従来の技術 原稿読取装置が原稿を読み取り、その読み取ったデータ
を記憶装置に記憶したのち、そのデータに基づいて画像
形成を行う画像形成装置には、たとえばデジタル複写機
、レーザプリンタやＬＥＤプリンタなどがある。

以上のような画像形成装置では、−Ｇの画像形成装置同
様トナーを主成分とする現像剤を用いるものが多く、現
像槽内のトナー濃度を検出し、その検出されたトナー濃
度が所定値まで低下するとトナー補給を開始し、常に一
定のトナー濃度を保つようにしている。また補給の際中
に現像剤を撹拌してトナーが現像剤中に均一に混合され
かつ充分に帯電するようにしている。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、デジタル複写機、レーザブリン夕や、ｌ
：：ＥＤプリンタなどでは、グラフィックなと高印字士
の原稿（通常の文字原稿の印字率は３〜１０％）を扱う
ことが多い。一方、トナー補給はトナー濃度センサが低
下して所定値を検出するまで開始されない。そこで高い
印字率の画像形成が連続するとトナー補給が追いつがず
トナー濃度が下がってしまい、画像形成枚数とともに印
字濃度の低下、かすみ、キャリアの付着などの問題が生
してくる。

さらに、高印字率の画像形成が連続することにより、ト
ナー補給が連続し短時間内に現像剤へのトナー補給量が
多くなり、現像剤の撹拌をトナー補給中のみ行うのでは
、均一に混合されに＜＜トナーの帯電も充分になされな
い。その結果、トナー飛散、画像濃度の低下、地かふり
の増大などの画質欠陥の発生という問題が生しる。

そこで、これら発明の目的は、高印字率の画像形成が連
続した場合にトナー濃度の低下を来きすことのない、さ
らに短時間に大量のトナーを補給してもトナーを現像剤
中に均一に混合することができ、充分にトナーに帯電を
施すことのできるトナー補給装置を擾供することにある
。

（ｄ）課題を解決するための手段 この出願に係る第１の発明のトナー補給装置では、原稿
を読み取る原稿読取装置と、前記原稿読取装置に読み取
らｎたデータに基づいて原稿の印字率を算出する演算手
段と、前記演算手段により算出された印字率に応じてト
ナー補給開始のトナー濃度レベルを切り換える補給制御
手段と、を設けたことを特徴とする。

この出願に係る第２の発明のトナー補給装置では、トナ
ーを含む現像剤を用いるとともに、前記トナーの濃度に
応じて現像槽に１−ナーを補給する画像形゛成装置にお
いて、 前記トナーの補給量を検出する補給量検出手段と、前記
補給量検出手段により検出された補給量に応じて現像剤
の撹拌継続時間を設定する撹拌時間制御手段と、を設け
たことを特徴とする。

（ｅ）作用 この出願に係る第１の発明では、画像形成装置の原稿読
取装置が読み取ったデータが記憶装置Ｓこ記憶され、そ
のデータに基づいてトナー補給装置の演算手段が印字率
を算出する。この算出された印字率に基づいて補給制御
手段がトナー補給部の補給開始タイミングの制御を行う
。すなわち、トナー補給を開始するトナー濃度レベルを
切り換え、たとえば高印字率（トナー消費量大）では、
通常の印字率のときよりトナー濃度のレベルが高いとき
に補給開始する。

この出願に係る第２の発明では、トナー補給装置の補給
量検出手段がトナー補給部補給量を検出する。検出は、
たとえばトナー補給用のモータの稼働時間、ギアの稼働
時間、トナー濃度センサの補給要請時間など、また印字
率に応じてトナー補給量を増加させる画像形成装置では
印字率から換算できる。補給量検出手段の検出結果に基
づいて、撹拌時間制御手段が現像槽のＷｌ拌継続時間を
制御する。すなわち補給量の増加に従って撹拌継続時間
を長く設定する。

（ｆ）実施例 第５図は、この出願に係る第１と第２の発明の実施例で
あるトナー補給装置を適用したデジタル複写機の概略構
成凹である。

デジタル複写機本体１の中央部には感光体ドラム７が設
けられており、その周囲には現像装置２０などの画像形
成プロセスの各ユニットが配設されている。現像装置２
０は、現像剤２２を容する現像槽２３、マグネ、トロー
ラ２１、トナー補給装置１０などより構成されている。

さらにトナー補給装置１０は、トナー濃度センサ１１、
トナー補給ローラ１２、撹拌ローラ１３、トナー１５を
貯えるトナーホッパ１４などにより構成されている。

デジタル複写機本体１の上面には原稿台２、前記原稿台
２の下方にはランプ、ミラー、結合レンスナどの光学装
置３０、イメージセンサであるＣＣＤ、３１が位置し、
その下方には回転多面鏡３２、レーザ発光器３３が配設
されている。本体１の右側下部には給紙部４が配設され
、感光体ドラム７の左側には定着ユニット５が、その左
側には排紙部６が配設されている。

次に、このデジタル複写機における画像形成プロセスを
説明する。

先ず図示せぬプリントスイッチを押すと原稿台２が移動
して原稿台上の原稿が光学装置３０を介してＣＣＤ３ｉ
により１ラインずつ読み取られる。ＣＣＤ３１で読み取
られた画像信号はデジタル量に変換されて後述の制御部
ＣＰＵに入力され、データとして記憶される。ＣＰＵは
このデータに基づいて印字率を演算し、後述のように印
字率に応じてトナー補給開始のトナー掘度センサの出力
レベルおよび撹拌時間を制御する。次にＣＰＵの出力信
号に応じてレーザ発光器３３によりレーザ光を回転多面
鏡３２などを介して感光体ドラム７上に走査させる。感
光体ドラム７上には静電潜像が形成され、現像装置２０
によってトナーが付着される。このとき画像形成の印字
率が高い場合は、上述のようにトナー補給開始のトナー
濃度センサの出力レベルを高くし撹拌！続時間を長くし
ているため、トナー補給が不足することなく、またトナ
ーを充分に帯電させることができる。形成されたトナー
像は給紙部４より給紙されてきた用紙に転写され、定着
部５で定着され排紙部６に排紙される。

第１図は、同デジタル複写機の制御部の一部のブロック
図である。ＣＰＵ３０にはＲＯＭ５ＬとＲＭ５２が接続
さるとともに１１０５３を介してＣＣＤ３１、トナー補
給モータ５５を駆動するトナー補給モータ駆動回路５４
、撹拌ローラ用モータ５７を駆動する撹拌ローラ用モー
タ駆動回路５６、トナー濃度センザ１１等が接続されて
いる。

ＣＰＵ５０はデジタル複写機全体の制御を行う。ＲＯＭ
５１にはその制御プログラムが予め書き込まれ、ＲＡ　
Ｍ　５２にはメモリ５２ａ、図示せぬタイマなどのワー
キングエリアの領域が割り当てられている。ＣＣＤ３１
の画像信号はｌ１０５３を介してＣＰＵ５０に入力され
る。ＣＰＵ５０はこのデータをＲＡＭ５２のメモリ５２
ａに記憶するとともに、それに基づいて印字率を演算す
る。

一方、現像槽に設けられているトナー濃度センサ１１の
出力がＩ　／　０５３を介してＣＰＵ５０に入ると、そ
のセンサ出力に応じてトナー補給開始／停止を判断して
、トナー補給ローラ１２を回転／停止させるためにトナ
ー補給モータ駆動回路５４に駆動開始／停止信号を出力
する。

本実施例では、トナー濃度センサのトナー補給を開始す
る出力レベルは、第２図に示すように、印字率により２
段階に切り換え、衛印字率ではトナー濃度の低下を防く
ためにトナー補給開始の出力レベルを富＜シである。第
２図では、縦軸にトナー濃度センサの出力を、横軸にト
ナー濃度をとり、直線は感度を表している。トナー濃度
センナ出力ＬＨは、後述の印字率Ｈ，％以上の場合のト
ナー補給開始の出力し・・ルてあり、トナー濃度センサ
出力ＬＬは印字率Ｈ，％未溝の場合のトナー補給開始の
出力レベルである。なお、Ｌ、は印字率に関係なくトナ
ー補給を停止する出力レベルである。

さらに、ＣＰＵ５０は割り出した印字率に基づいて撹拌
ローラ１３の撹拌ｍ続時間を制御する。

すなわち、印字率によりトナー補給量を検知し、補給量
が高いほどトナー消費が激しく、トナー補給量が増加す
るので、撹拌をｔｉｌｌａより長くして充分に混合、帯
電させる。

第３図は、印字率と撹拌継続時間との関係を表す図で、
縦軸に撹拌継続時間（秒）を、横軸に印字率（％）をと
っている。本実施例では印字率を５段階（〜ｈｌ、〜Ｈ
２、〜Ｈ３、〜Ｈ，、Ｈ４以上）に分けて撹拌！続時間
の設定を段階的に切り換えるようにしである（Ｔ、　、
Ｔ、、Ｔ、　、Ｔ３　　、Ｔ４）。

第４図は、同デジタル複写機のトナー補給の制御動作の
フローチャートである。

プリントスイッチが押されると（ｎｌ）、ＣＣＤにより
原稿が読み取られる（Ｈ２）。ＣＣＤで読み取られた画
像信号はデジタル化されてＣＰＵに入力される（Ｈ３）
。入力されたデータに基づいてＣＰＵが印字率を演算す
る（Ｈ４）、印字率がＨ２より低いときは（Ｈ５）ｌナ
ー濃度センサの補給開始の出力レベルは通常のＬＬのま
まで、出力がＬｔになると（ｎ６）トナーの補給を開始
し、同時に現像槽の撹拌を開始し、タイマＴをリセット
・スタートさせる（ｎ７）。トナーの補給が進みトナー
濃度センサの出力がり、になると（ｎ８）補給を停止す
る（ｎ９）。通常の撹拌時間ＴＯをタイマＴがタイムア
ツプすると（ｎｌＯ）撹拌を停止する（ｎ３９）。

ｎ５で印字率がＨ１以上であればｎｉｌに進みトナー濃
度センサの補給開始の出力レベルをＬイに切り換える（
ｎ１４）。つぎに印字率が８２以上か否かを判定し、Ｈ
２より低いときは（ｎ１２）撹拌継続時間をＴ、に切り
換える（ｎＬ３）。

トナー濃度センサの出力がＬ具になると（ｎ１４）トナ
ーの補給を開始し、同時に撹拌を開始して、タイマＴを
リセット・スタートさせる（ｎ１５）。センサの出力が
り、になると（ｎ、１６）補給を停止する（ｎ１７）、
そしてタイマＴが撹拌継続時間Ｔ、をタイムアツプする
と（ｎ１８）撹拌を停止する（ｎ３９）。

ｎ１２で印字率が８２以上であれば、さらに印字率がＨ
３以上か否かを判断しくｎ１９）Ｈ３より低ければ撹拌
Ｗ！続待時間Ｔ２に切り換える（ｎ２０）。トナー濃度
センザの出力がり、になると（ｎ、２’ｉ）トナーの補
給を開始し、同時に撹拌を開始して、タイマＴをリセッ
ト・スタートさせる（ｎ２２）。センサの出力がり、に
なると（ｎ２３）補給を停止する（ｎ２４）。そしてタ
イマＴが撹拌″ａ続待時間２をタイムアツプすると（ｎ
２５）撹拌を停止する（ｎ３９）。

ｎ１９で印字率がＨ８以上であれば、さらに印字率がＨ
４以上か否かを判断しくｎ２６）Ｈ，より低ければ撹拌
ｗＥ続待時間Ｔ、に切り換える（ｎ２７）。トナー掘度
センサの出力がＬ８になると（ｎ２８））ナーの補給を
開始し、同時に撹拌を開始して、タイマＴをリセット・
スタートさせる（ｎ２９）。センサの出力がり、になる
と（ｎ３０）補給を停止する（ｎ３１）。そしてタイマ
Ｔが撹拌継続時間Ｔ３をタイムアンプすると（ｎ３２）
撹拌を停止する（ｎ３９）。

ｎ２６で印字率がＨ４以上であれば、ｎ３３に進み撹拌
継続時間をＴ４に切り換える。センサの出力がり、にな
ると（ｎ３４））ナーの補給を開始し、同時に撹拌を開
始し、タイマＴをリセット・スタートさせる（ｎ３５）
。トナーの補給が進みトナー濃度センサの出力がり、に
なると（ｎ３６）補給を停止する（ｎ３７）。印字率Ｈ
４に対応する撹拌時間Ｔ４をタイマＴがタイムア・ツブ
すると（ｎ３８）撹拌を停止する（ｒｉ３９）。

以上の構成のうち、ｎ４が演算手段（同時に補給量検出
手段）、ｎ５、ｎ６、ｎｉｌが補給制御手段であり、ｎ
５、ｎｉ２、ｎｉ３、ｎ１９、ｎ２０、ｎ２６、ｎ２７
、ｎ３３が撹拌時間制御手段に対応する。

なお、以上のような撹拌継続時間の延長は、シングルコ
ピーのときはコピー終了後の空転時間の延長、マルチコ
ピーのときは各現像・転写プロセス間の空転時間を長く
することにより実現できる本実施例では、印字率に応じ
てトナー補給開始出力レベルを２段階に分けたが、印字
率に応じてさらに細かい段階に分けたり、比例的にかえ
ていくこともできる。同様に、印字率と撹拌継続時間の
切り換えを段階的にしたが、第６図のように比例的に変
化させるでも差し支えない。

次にこの出願に係る第２の発明の他の実施例であるトナ
ー補結装置を適用したデジタル複写機の説明をする。こ
のトナー補給装置ではトナーの補給量をトナー補紹モー
タの稼働時間により検出する。その概略構成は第５図の
デジタル複写機と同様であるので説明を省略する。制御
動作は異なるが、制御部の一部のブロック図は第１図と
同様であるので、第１図を用いて異なる部分についての
み説明する。

ＣＰＵ５０は、ＲＡ　Ｍ　５２のタイマによりトナー補
給ローラ用のモータ５５の稼働時間を監視し、トナー補
給時間よりトナー補給量を検知する。

ＲＯＭ５１には予めモータ５５の稼働時間に応じた撹拌
継続時間が書き込まれていて、これに基づいてＣＰＵ５
０は撹拌ローラ１３を回転させるモータ５７の駆動回路
５６に駆動開始信号と停止信号を出力する。

第７図は、トナー補給時間に適した撹拌ｗＥ続待時間表
すグラフである。縦軸に撹拌継続時間、横軸にトナー補
給時間をとり、段階的に撹拌継続時間を切り変えるよう
にしである。

第８図は、同デジタル複写機のトナー補給の制価動作の
フローチャートである。

トナー補給時間と撹拌＊続時間との関係は、トナー補給
時間ｔ０〜ｔｌ　、ｔ＋　””’ｊｚ　、Ｌｚ〜ｔ３、
ｔ３〜に対応じてＴｏ　、Ｔ＋　、Ｔｚ−、Ｔ３となっ
ている。

トナー補給を開始したら、ＣＰＵはトナー補給ローラの
回転時間を監視しトナー補給時間がｔ。

以上であるか否かを判断する（ｎ６０）。トナー補給時
間がｔ、より少なければ撹拌継続時間はＴ。に設定しく
ｎ６１）７０時間撹拌する。

ｎ５Ｑでトナー補給時間が１．以上であればｎ６３に進
み、トナー補給時間がｔ２以上であるか否かを判断し、
ｔ２に満たないときは撹拌継続時間をＴ１に設定しくｎ
６４）７１時間撹拌する。ｎ６３でトナー補給時間がｔ
２以上であるときはｎ６６に進みトナー補給時間がｔ３
以上であるか否かを判断し、ｔ３より少なければ撹拌継
続時間をＴ２に設定しくｎ６７）Ｔｚ時間撹拌する。ｎ
６６でトナー補給時間がｔ５以上であるときは撹拌継続
時間をＴ３に設定しくｎ６９）Ｔ、１時間撹拌する。

以上の構成でｎ６０、ｎ６３、ｎ６６が補給量検知手段
に対応し、ｎ６１、ｎ６４、ｎ６７、ｎ６９が撹拌時間
制御手段に対応する。

上述の実施例では、トナー補給量の検知をトナー補給ロ
ーラ用モータの稼働時間を検知して、補給時間から割り
出したが、トナー補給用のギアの稼働時間の検知、トナ
ー濃度センサのトナー補給要請時間の検知等によりトナ
ー補給量を検知することもできる。さらに撹拌継続時間
の切り換えは段階的に行う他に、第９図に示すように比
例的に変化させてもよい。

なお、他の実施例のトナー補給装置は、印字率を演算す
る必要がないので、画像信号をデジタル化しない一般の
画像形成装置にも適用できる。

各発明のいずれの場合も、マルチコピーの場合はコピー
枚数をもパラメータに加えて制御することもできる。

（ｇ１発明の効果 以上のように、この出願に係る第１の発明によれば、デ
ジタル複写機やレーザプリンタなどにおいて、原稿の印
字率を割り出し、その印字率に基づいてトナーの補給量
を制御するので、高ヘタ率の原稿の画像形成においても
、消費されるトナー量と補給されるトナー量のバランス
がとれ、トナー濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質を
得ることができる。さらに、この出願に係る第２の発明
によれば、トナーの補給量に応じて撹拌継続時間の設定
を切り換えるので、印字率の高い画像形成のときにトナ
ーが短時間に大量に補給されると、通常より長く撹拌す
る。これにより、トナーが現像剤中に均一に混合され、
また充分に帯電されるので、常に安定した画質を得るこ
とができる。特にマルチコピーの場合では始めと終わり
の画像の質が同じになり、枚数を重ねるに従い画質が低
下するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この出願に係る第１と第２の発明の実施例で
あるトナー補給装置を通用したデジタル複写機の制御部
の一部のブロック図である。第２図は同トナー補給装置
のトナー濃度とセンサ出力との関係を表すグラフである
。第３図は、同トナー補給装置の印字率と撹拌ｗＥ続待
時間の関係を表すグラフである。第４図は、同デジタル
複写機のトナー補給の制御動作のフローチャートである
。 第５図は同デジタル複写機の概略構成図である。 第６図は、印字率に対し撹拌継続時間を比例的に変化さ
せる場合のグラフである。第７図は、トナー補給装置に
対応する撹拌ｗＥ続待時間段階的に切り換える場合のグ
ラフである。第８図は、同デジタル複写機のトナー補給
の制御動作のフローチャートである。第９図は、トナー
補給時間とに対応じて撹拌継続時間を比例的に変化させ
る場合のグラフである。 ｌＯ−トナー補給装置、 １１−トナー濃度センサ １２−トナー補給ローラ、 １３−撹拌ローラ、 ３Ｌ−ＣＣＤ（本実施例の原稿読取装置）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿を読み取る原稿読取装置と、前記原稿読取装
   置に読み取られたデータに基づいて原稿の印字率を算出
   する演算手段と、前記演算手段により算出された印字率
   に応じてトナー補給開始のトナー濃度レベルを切り換え
   る補給制御手段と、を設けたことを特徴とするトナー補
   給装置。
2. （２）トナーを含む現像剤を用いるとともに、前記トナ
   ーの濃度に応じて現像槽にトナーを補給する画像形成装
   置において、 前記トナーの補給量を検出する補給量検出手段と、前記
   補給量検出手段により検出された補給量に応じて現像剤
   の撹拌継続時間を設定する撹拌時間制御手段と、を設け
   たことを特徴とするトナー補給装置。