JPH05289481A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像形成装置による電子写真の画像濃度を安定
化する。 【構成】感光体ドラム１０９に所定濃度の現像パターン
を現像し、そのトナー像の濃度を光センサ４０１で検出
し、該検出値に基づいて制御回路４０２が環状磁石１４
３の通電量を制御して磁力を制御することにより、前記
トナー濃度が最適となるようにフィードバック制御す
る。これにより、電子写真の画像濃度が安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザープリ
ンタ等の画像形成装置 (電子写真装置) において、現像
に供される現像剤量を調整して画像濃度を適正に調整す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記画像形成装置に備えられる現像装置
としては、次のような方式のものが広く採用されてい
る。即ち、周方向にＮ極とＳ極とを交互に備えた環状磁
石の外周を軸回りに回転しつつスリーブ状の現像剤担持
体と、外表面に静電潜像が形成されつつ現像剤担持体の
外周面に近接して移動する像担持体とを備え、前記現像
剤担持体の外周面に内側の環状磁石の磁力で現像剤を付
着して回転方向に搬送しつつ、前記現像剤担持体と像担
持体とが近接する領域において、現像剤担持体に付着す
る現像剤を像担持体の静電潜像に飛翔付着させて現像を
行うものである (特開昭６２−１５７０７０号公報等参
照) 。

【０００３】尚、現像後は別途供給される用紙の裏面か
ら電界を加えて像担持体表面の可視状のトナー像を用紙
に転写した後、熱又は圧力を加えてトナー像を用紙に定
着させる。また、転写後現像剤担持体に付着している余
分の現像剤は、掻き採られて再使用される。現像剤は、
磁性トナーからなる一成分現像剤と、非磁性トナーと磁
性キャリアとからなる二成分現像剤とに大別される。二
成分現像剤は、トナーに黒色乃至褐色の磁性体を含ませ
る必要がなく、色の鮮明なトナー像を得ることができ、
トナーの帯電制御も容易であるので、カラー複写に好適
である。

【０００４】ところで、現像剤担持体による現像剤の搬
送量は、少な過ぎると可視像の濃度が不十分となり、逆
に多過ぎると非画像領域 (白地部) にも現像剤が付着し
てかぶりが起こり、いずれも良好な可視像延いては写真
画像が得られなくなるので適切な量に保持する必要があ
る。このため、従来よりトナーとキャリアの混合比 (ト
ナー濃度) を磁気センサによって検出したり (二成分現
像剤の場合磁気が強いほどキャリアの濃度が高く従って
トナー濃度は低い) 、像担持体 (感光体ドラム等) の原
稿現像領域以外の領域で又は原稿現像の終了後等に所定
のパターンの現像を行わせ、そのトナー像に光を当てて
反射率から像担持体上のトナー付着量を検出し、その結
果に基づいてトナーの補給量を制御してトナー濃度を変
えることにより画像濃度を調整するようにしたものがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一成分
現像剤を使用する現像方式では二成分現像剤使用方式の
ようにトナー濃度を変えることができないため、現像性
のコントロールが難しく画像濃度の調整が行われていな
かった。また、二成分現像剤使用方式における前記トナ
ー濃度制御方式では、トナーの濃度を制御してから制御
された濃度のトナーが現像領域で使用されるまでの遅れ
が大きいため、応答性が悪く、また、前記同様容器内の
トナー濃度のバラツキも大きいため画像調整を良好に行
えるものではなかった。

【０００６】更に、トナー濃度制御によって画像濃度を
調整する方式は、二成分現像剤を使用する現像装置を備
えた画像形成装置のみしか適用できないものであった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、簡易な構成でありながら現像剤担持体で搬送される
現像剤の搬送量をフィードバック制御することにより安
定した画像濃度を得る画像形成装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明に係る第
１の画像形成装置は、現像剤担持体に電磁石を内包する
と共に、現像に供される現像剤の量を検出する現像剤量
検出手段と、該検出された現像剤量を目標値に保持する
ように前記電磁石の磁力をフィードバック制御する現像
剤量制御手段と、を含んで構成した。

【０００８】また、本発明に係る第２の画像形成装置
は、現像剤担持体の移動速度を可変に構成すると共に、
現像に供される現像剤の量を検出する現像剤量検出手段
と、該検出された現像剤量を目標値に保持するように前
記現像剤担持体の移動速度をフィードバック制御する現
像剤量制御手段と、を含んで構成した。

【０００９】

【作用】第１の画像形成装置では、像担持体上へのトナ
ーの付着量の検出やトナー濃度の検出等によって現像に
供される現像剤の量を検出し、該検出された現像剤量に
基づいて、現像剤担持体に内包した電磁石の磁力を制御
することで現像剤担持体に付着する現像剤量を所定量に
保持することにより、現像剤の搬送量が所定量に保持さ
れる。

【００１０】また、第２の現像剤搬送量制御装置では、
同様にして検出された現像剤量に基づいて、現像剤担持
体の移動速度を制御することで現像剤の搬送量が所定量
に保持される。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１は、本発明に係る現像剤搬送量検出及び現像
剤搬送量制御を行う画像形成装置としてのデジタル型カ
ラー複写機の全体構成を示す。図において、Ａは読取ユ
ニット、Ｂは書込ユニット、Ｃは画像形成部、Ｄは給紙
部である。

【００１２】読取ユニットＡにおいて、原稿２０２はプ
ラテンガラス２０１上に置かれ、スライドレール２０３
上を移動するキャリッジ２０４に設けられた蛍光灯２０
５，２０６によって照明される。可動ミラーユニット２
０８にはミラー２０９，２０９’が設けられ、前記スラ
イドレール２０３上を移動し、キャリッジ２０４に設け
られている第１ミラー２０７との組み合わせでプラテン
ガラス２０１上に原稿２０２の光像をレンズ読取ユニッ
ト２２０へ導出する。

【００１３】キャリッジ２０４及び可動ミラーユニット
２０８はステッピングモータ２１０によりワイヤ２１５
を介して駆動されるプーリ２１１、２１２、２１３、２
１４により、それぞれＶ及び１／２の速度で同方向に駆
動される。プラテンガラス２０１の両端部裏面側には標
準白色板２１６、２１７が設けられ、原稿読取走査開始
前及び走査開始終了後に標準白色信号が得られるように
構成されている。

【００１４】レンズ読取ユニット２２０は、レンズ２２
１、プリズム２２２、第１読取基板２２４、レッドチャ
ンネル (以下Ｒ−ｃｈという) ＣＣＤ２２５、第２読取
基板２２６、シアンチャンネル (以下Ｃ−ｃｈという)
ＣＣＤ２２７から構成される。第１ミラー２０７、ミラ
ー２０９、ミラー２０９’により伝達された原稿光像は
レンズ２２１により集束され、プリズム２２２内に設け
られたダイクロイックミラー２２３によりＲ−ｃｈ像と
Ｃ−ｃｈ像とに分離され、第１読取基板２２６上に設け
られたＲ−ｃｈＣＣＤ２２５上及び第２読取基板２２６
上に設けられたＣ−ｃｈＣＣＤ２２７の受光面に夫々結
像される。

【００１５】前記Ｒ−ｃｈＣＣＤ２２５及びＣ−ｃｈＣ
ＣＤ２２７から出力された画像信号は、後述する信号処
理部Ｅにおいて信号処理される。信号処理部Ｅにおい
て、後述するトナー (現像剤) の色に応じ色分解された
色信号が出力され、書込ユニットＢに入力される。書込
ユニットＢは図２に示すように構成され、半導体レーザ
３３１で発生されたレーザビームは駆動モータ３３０に
より回転されるポリゴンミラー３３２より回転走査さ
れ、Ｆθレンズ３３３−１を経て反射鏡３３７により光
路を曲げられて感光体ドラム１０９の表面上に投射され
輝線３３９を形成する。３３４はビーム走査開始を検出
するためのインデックスセンサで、３３５、３３６は倒
れ角補正用のシリンドリカルレンズである。３３８ａ、
３３８ｂ、３３８ｃは反射鏡でビーム走査光路及びビー
ム検出の光路を形成する。

【００１６】走査が開始されると、ビームがインデック
スセンサ３３４によって検出され、第１の色信号による
ビームの変調が開始される。変調されたビームは、図１
に示される帯電器２４１により予め一様に帯電されてい
る像担持体である感光体ドラム１０９上を走査する。レ
ーザビームによる主走査と感光体ドラム１０９の回転に
よる副走査によりドラム表面に第１の色に対する静電潜
像が形成されていく。この潜像は例えば赤色トナーの装
填された現像器２４３により現像されて、ドラム表面に
トナー像が形成される。得られたトナー像は、ドラム面
に保持されたまま、感光体ドラム１０９表面より引き離
されているクリーニング装置２４６の下を通過し次のコ
ピーサイクルに入る。感光体ドラム１０９は帯電器２４
１により再び帯電される。

【００１７】次いで信号処理部Ｅから出力された第２の
色信号が書込ユニットＢに入力され、前記の第１の色信
号の場合と同様にしてドラム表面への書込が行われ静電
潜像が形成される。潜像は第２の色例えば青色のトナー
を装填した現像器２４４によって現像される。この青色
トナー像は既に形成されている前記の赤色トナー像の上
に重ねて形成される。

【００１８】２４５は、黒色トナーを有する現像器で、
信号処理部で発生される制御信号に基づいてドラム表面
上に黒色トナー像を形成する。これら現像器２４３、２
４４、２４５のスリーブには交流及び直流のバイアスが
印加され、２成分トナーによるジャンピング現像が行わ
れ、接地された感光体ドラム１０９には非接触で現像が
行われている。

【００１９】このようにして現像された第１の色信号に
よるトナー像と第２の色信号によるトナー像、及び黒ト
ナーで現像されたトナー像の重ね合わされた像は転写極
２５０により給紙部の給送ベルト２６２、給紙ローラ２
６３により送られてきた記録紙２６１上に転写される。
トナー像を転写された転写紙は分離極２５１により感光
体から分離され、更に定着器２５２へ搬送されカラーハ
ードコピーが得られる。

【００２０】転写の終了した感光体ドラム２４０にはク
リーニング装置２４６が接触し、ブレード２４７により
クリーニングを行い不要トナーをドラム表面から除去す
る。クリーニング装置２４６のローラ２４９は、クリー
ニングが終了後ブレード２４７が次の露光と現像に備え
てドラム表面から離れるとき、ドラム表面とブレードと
の間に取り残された少量のトナーを除去するためのもの
であり、ドラムと逆方向に回転しながらドラム表面との
接触部を摺接し残留トナーを回収する。

【００２１】次に、本発明に係る現像装置部分を詳細に
説明する。図３において、赤色用の現像器２４３ (他の
青色用現像器２４４，黒色用現像器２４５も同様、以下
赤色用の現像器２４３で代表して説明する) 内には、感
光体ドラム１０９から離れた側からトナー補給器１３
８、スポンジローラ１３９、大小の現像剤攪拌部材１４
１−１、１４１−２が夫々回転自由に備えられ、更に固
定された環状磁石１４３及びその外側に嵌挿されて回転
自由な現像剤担持体１４２、該現像剤担持体１４２の外
周面に摺接するスクレーパ１４４、現像剤担持体１４２
の外周面に近接する穂立て規制ブレード１４０を備えて
いる。

【００２２】前記現像剤担持体１４２には、抵抗Ｒ−２
を介して交流電源１４６及び直流電源１４５が接続さ
れ、スリーブ１４２と感光体ドラム１０９の間に現像バ
イアス電圧が印加される。そして、トナー補給器１３８
から供給されたトナーはスポンジローラ１３９と攪拌部
材１４１−１、１４１−２の攪拌作用により現像剤担持
体１４２と環状磁石１４３とからなる現像部に送り込ま
れる。現像剤担持体１４２上には穂立て規制ブレード１
４０によって厚みを略一定に規制された、トナーとキャ
リアからなる現像剤Ｄｅの層が形成され、この現像剤層
を環状磁石１４３から現像剤担持体１４２に与えられる
交番磁界により下層側と表層側との間で攪拌しつつ、前
記現像バイアス電圧の印加によって感光体ドラム１０９
とは逆極性の電荷を与え且つ交流電源１４６により発生
する交番電界により振動を与えて現像剤を感光体ドラム
１０９に形成された静電潜像に飛翔させて現像する。

【００２３】かかる基本的な構成の現像装置に本発明に
係る搬送量制御装置が設けられる。本発明で言う現像剤
の搬送量とは、感光体ドラム１０９の現像領域に面する
部分に、現像剤担持体１４２が単位時間当りに搬送して
くる現像剤の量を言う。現像剤担持体１４２の回転速度
が一定の場合現像剤担持体１４２の現像領域部分に付着
された単位面積当りの現像剤の量 (重量) で示される
が、単位面積当りの現像剤の量が同一であっても現像剤
担持体１４２の回転速度を増大すれば、搬送量は比例的
に増大することとなる。

【００２４】以上の点を考慮して搬送量の制御が以下の
ように実施される。尚、現像剤は磁性体からなるキャリ
アとトナーの混合物である２成分現像剤または磁性体を
含有する１成分現像剤を用いた。現像剤担持体１４２の
感光体ドラム１０９へ現像剤の搬送量検出手段は、次の
ように構成される。即ち、感光体ドラム１０９に原稿読
取画像の現像領域以外の領域を設け、該領域において例
えば図４に示すような濃度別の現像パターンで現像を行
う。そして、発光素子と受光素子とを備えた光センサ４
０１を設け、該光センサ４０１から前記現像パターンの
トナー像に向けて発光した光の反射光を受光する。

【００２５】前記光センサ４０１の出力は、磁力制御手
段としての制御回路４０２に入力され、該制御回路４０
２は光センサ４０１により検出された受光量でトナー像
の濃度を検出し、該濃度を基準値と比較して濃過ぎる場
合は、トナーの付着量が多過ぎ、薄過ぎる場合はトナー
の付着量が少な過ぎると判定する。そしてかかるトナー
付着量の検出結果に基づいてトナー付着量を一定に保持
するように電磁石で構成される環状磁石１４３の磁力を
通電量によってフィードバック制御して現像剤の搬送量
を制御する。即ち、検出されたトナー付着量に応じて現
像剤の搬送量が多ければ、その度合いに応じて、環状磁
石１４３への通電量を減少して環状磁石１４３の磁力を
減少させることにより、現像剤の現像剤担持体１４２へ
の付着量を減少させて現像剤の搬送量を減少させ、トナ
ー付着量が少なければ、その場合に応じて通電量を増大
して現像剤の搬送量を増大させるように制御する。

【００２６】穂立規制ブレード１４０を磁性体で構成し
た場合には、穂立規制ブレード１４０に対向する磁極の
磁力の強さを変えることで現像剤の搬送量を大きく変え
ることができる。また、穂立規制ブレード１４０は磁性
棒を磁力で現像剤層に押圧する方法お置き換えてもよ
い。このように搬送量の制御を環状磁石１４３の磁力の
制御によるものであるから、現像剤の現像剤担持体１４
２への付着量を直ちに変化させることができ、可及的に
応答性に優れた搬送量制御を行って良好な画像濃度調整
を行うことができる。

【００２７】図５は、異なる現像剤搬送量制御の実施例
を示す。このものでは、前記実施例同様光センサ４０１
からの出力を入力する移動速度制御手段としての制御回
路４０３が現像剤担持体１４２を駆動するモータ４０４
の通電量を制御することによって該モータ４０４の回転
速度、つまり現像剤担持体１４２の回転速度を可変に制
御できるように構成されている。

【００２８】そして、光センサ４０１で検出されたトナ
ーの付着量が基準値より多ければ、現像剤担持体１４２
の回転速度を減少させて、感光体ドラム１０９の現像領
域を単位時間当りに通過する現像剤担持体１４２面積を
減少させることにより、現像剤の搬送量を減少させ、基
準値より少なければ現像剤担持体１４２の回転速度を増
大させて現像剤の搬送量を増加させてフィードバック制
御する。

【００２９】かかる搬送量制御方式においても、現像剤
担持体１４２の回転速度変化により搬送量を直ちに変化
させて可及的に応答性に優れた搬送量制御を行うことが
でき、延いては、環境変化や現像剤の劣化による影響の
少ない濃度の安定化した写真画像が得られる。本実施例
では現像剤は非磁性体でもよく、環状磁石が無くても可
能である。

【００３０】また、以上の実施例では、現像に供せられ
る現像剤の量の検出を所定の現像パターンのトナー像の
濃度 (トナー付着量) で検出する構成を採用しており、
この方式は、実際の現像状態を高精度に検出できるが、
原稿読取画像の現像と同時に搬送量を行うことができな
いので、精度的には劣るが現像器内のトナーの濃度を検
出する構成としてもよい。

【００３１】また、以上の実施例では、環状磁石が固定
されたものについて示したが、環状磁石を現像剤担持体
と逆向きに回転させて搬送量を調整するものにも適用で
きることは勿論である。また、現像剤については、二成
分のものについて示したが、トナーと一体に磁性材を含
有した一成分の現像剤を使用する現像装置にも適用でき
る。

【００３２】更に、カラー電子写真に限らず、白黒電子
写真の現像装置に適用できることは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像に供せられる現像剤量の検出に基づき環状磁石の磁
力又は回転速度を制御して現像剤担持体による現像剤の
搬送量を応答性良く制御する構成としたため、環境変化
や現像剤の劣化による影響の少ない濃度の安定化した写
真画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像剤搬送量検出及び搬送量制御
を行うデジタル型カラー複写機の全体構成を示す図

【図２】同上複写機の書込ユニットの構成を示す図

【図３】同上複写機の現像装置部分を示す断面図

【図４】同上現像装置部分の要部拡大図

【図５】本発明の別の実施例の要部斜視図

【符号の説明】

１０９ 感光体ドラム １４２ 現像剤担持体 １４３ 環状磁石 ４０１ 光センサ ４０２ 制御回路 ４０３ 制御回路 ４０４ モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤担持体の表面に現像剤を担持して搬
   送しつつ、像担持体の表面に形成された静電潜像に供給
   して現像を行う現像手段を備えた画像形成装置におい
   て、前記現像剤担持体に電磁石を内包すると共に、現像
   に供される現像剤の量を検出する現像剤量検出手段と、
   該検出された現像剤量を目標値に保持するように前記電
   磁石の磁力をフィードバック制御する現像剤量制御手段
   と、を含んで構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】現像剤担持体の表面に現像剤を担持して搬
   送しつつ、像担持体の表面に形成された静電潜像に供給
   して現像を行う現像手段を備えた画像形成装置におい
   て、前記現像剤担持体の移動速度を可変に構成すると共
   に、現像に供される現像剤の量を検出する現像剤量検出
   手段と、該検出された現像剤量を目標値に保持するよう
   に前記現像剤担持体の移動速度をフィードバック制御す
   る現像剤量制御手段と、を含んで構成したことを特徴と
   する画像形成装置。