JPH0844189A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像器動作開始時にトナー濃度センサ出力が
安定するまでは、同センサ検出値を用いて決定するトナ
ー補給量の上限量を低めに設定して過剰なトナー補給を
防止する。 【構成】 現像器の動作を再開して現像を行うときにト
ナー濃度センサの検出値が安定するのに要する所定時間
の間は、該安定後におけるトナー補給時間の上限よりも
小さなトナー補給時間の上限（トナー補給リミッタ）を
設けた、上記検出値とトナー補給時間との関係により、
トナー補給時間すなわちトナー補給ローラの回転駆動時
間を決定する。

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、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置の現像装置に係り、詳
しくは、現像器内の二成分系現像剤中のキャリアとトナ
ーとの混合比（以下、トナー濃度という）をトナー濃度
検出器で検出してトナ−補給装置を制御するにあたっ
て、該トナー濃度検出器の現像器動作開始直後における
見かけ上の異常検出による悪影響を回避するための現像
装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、キャリアとトナ−とを含む二成分
系現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像器
を備えた現像装置においては、現像により消費された量
に見合った量のトナーを現像器内に補給して現像器内の
トナー濃度を一定に保つため、現像器内にトナーを補給
するトナ−補給装置と、該現像器内のトナー濃度を検出
するトナ−濃度検出器と、該トナ−濃度検出器の検出結
果に基づいて該トナ−補給装置を制御する補給制御手段
とが設けられている。

【０００３】そして、特開昭６３−１４１８１号公報で
は、このトナー濃度検出器として現像剤の透磁率の変化
を検知する方式のものでは、現像器の作動を一定時間停
止すれば、現像剤の自重による沈み込み、透磁率を検出
するトナー濃度検出器付近の現像剤の僅かな移動、さら
に現像剤の流動性の変化などにより現像剤濃度が変化し
ないにも拘らず、停止後の現像装置の動作開始時におい
てトナー濃度検出器による見かけ上の透磁率が変化し
て、トナー濃度が実際より低く検出され、必要以上のト
ナーが補給されるという問題点が指摘されている。そし
て、該公報では、該問題点を解決するため、「現像装置
の動作終了時に現像剤濃度検知装置の検知状態を記憶す
る検知状態記憶手段、および現像装置の動作開始時に、
前記検知状態記憶手段が適正濃度を記憶しているとき、
前記トナー補給手段の作動を一定時間禁止する手段を設
けたことを特徴とする現像剤の濃度制御装置」が提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
おいては、現像装置の動作開始時に、前記検知状態記憶
手段が適正濃度を記憶しているとき、前記トナー補給手
段の作動を一定時間禁止するため、この一定時間の間は
潜像の現像を行うことができない。なぜならこの一定時
間内に潜像の現像を行うと、トナー濃度が低下して現像
像の濃度不足が発生する恐れがあるためである。このこ
とは上記公報の具体的な実施例として、上記トナー補給
手段の作動を禁止する期間は、画像形成開始前のいわゆ
る予備回転中に限られているものしか開示されていない
ことからも明らかである。従って、上記構成によれば、
現像装置の動作開始後の予備回転時間を、上記見かけ上
の異常検出がなくなるのに十分な時間に設定する必要が
あり、その分画像形成動作開始までの待ち時間が長くな
ってしまうという問題点が残されていた。

【０００５】なお、このようなトナー濃度検出器の現像
装置動作開始時における見かけ上の異常検出は、現像装
置動作停止によりその後の現像装置動作開始直後に現像
装置動作継続中とは異なる現像剤の分布あるいは流動状
態を取る時期が存在し、このことが実際の現像剤のトナ
ー濃度とかけ離れた見かけ上の検出出力を出力してしま
う方式のトナー濃度検出器である限り、透磁率の変化を
検出する方式のトナー濃度検出器以外の方式のトナー濃
度検出器を用いた現像装置でも起こり得るものである。

【０００６】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、トナー濃度検出器の
現像器動作開始時における見かけ上の異常検出による過
剰なトナー補給を防止できるとともに、このような異常
検出が生じる時期においても現像動作を開始してある程
度良好な現像像を得ることができる現像装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の現像装置は、キャリアとトナ−とを含む
二成分系現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像する
現像器と、該トナ−を該現像器へ補給するトナ−補給装
置と、該現像器中におけるキャリアとトナ−との混合比
を検出するトナ−濃度検出器と、該トナ−濃度検出器に
よる該混合比の検出結果に基づいて該トナ−補給装置を
制御する補給制御手段とを有する現像装置において、該
トナー濃度検出器の検出結果に応じた量のトナーを補給
するように該トナー補給装置の作動条件を設定する第１
設定手段と、該第１設定手段により設定し得る最大トナ
ー補給量よりも少ない上限トナー補給量を越えない限
り、該トナー濃度検出器の検出結果に応じた量のトナー
を補給するように該トナー補給装置の作動条件を設定す
る第２設定手段と、現像器の動作を開始した後の所定時
間内は該第２設定手段を用い、それ以降は該第１設定手
段を用いるように切り換える切り換え手段とで、該補給
制御手段を構成したことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１の現像
装置において、上記上限トナー補給量を、現像器の動作
開始からの経過時間に応じて変化させることを特徴とす
るものである。

【０００９】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
の現像装置において、現像器の動作終了時の該トナー濃
度検出器の検出値を記憶する検出値記憶手段を設け、上
記切り換え手段を、該検出値記憶手段に記憶されている
検出値と、現像器の動作開始時の該トナー濃度検出器の
検出値との差に基づいて、上記所定時間を調整するよう
に構成したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１、２あるいは３の現像装置において
は、現像器動作開始後トナー濃度検出器の出力が安定し
するまでの所定時間内は、トナー濃度検出器の出力が安
定した後に用いる第１設定手段で設定し得る最大トナー
補給量よりも少ない上限トナー補給量を越えない限り、
該トナー濃度検出器の検出結果に応じた量のトナーを補
給するように、第２設定手段よって該トナー補給装置の
作動条件を設定する。この上記上限トナー補給量は、ト
ナー濃度検出器の出力が不安定で、実際のトナー濃度よ
りも低めのトナー濃度に対応する検出結果に応じてたト
ナー補給量であって、地汚れなどの原因になる過剰なト
ナー補給にならない上限のトナー補給量であり、予め実
験等によって求めておくものである。そして、上記トナ
ー濃度検出器の出力が安定した上記所定時間経過後に
は、該トナー濃度検出器の検出結果に応じた量のトナー
を補給するように第１設定手段で該トナー補給装置の作
動条件を設定する。このような所定時間内かそれ以降か
による第１設定手段と第２設定手段との切り換えを、切
り換え手段により行う。

【００１１】更に、請求項２の現像装置においては、上
記上限トナー補給量を、現像器の動作開始からの経過時
間に応じて、大きな量に変化させる。これは、上記トナ
ー濃度検出器の出力が現像器の動作開始からの経過時間
に応じて安定し、実際のトナー濃度に対応した出力に収
束していくことから、上限トナー補給量を大きな量にし
ても、地汚れなどの原因になる過剰なトナー補給につな
がる恐れが少なく、かつ、実際のトナー濃度に対応した
出力であれば、この出力に係る検出結果に応じた量のト
ナーを補給することが望ましいという理由からである。

【００１２】更に、請求項３の現像装置においては、現
像器の動作終了時にトナー濃度検出器の検出値を検出値
記憶手段により記憶する。そして、該検出値記憶手段に
記憶されている検出値と、現像器の動作開始時のトナー
濃度検出器の検出値との差に基づいて、上記切り換え手
段により上記所定時間を調整する。これは、現像器の動
作終了時にトナー濃度検出器の検出値と現像器の動作開
始時のトナー濃度検出器の検出値との差が大きいほど、
トナー濃度検出器の出力が安定するまでに長い時間を要
するという関係があることを利用して、第１設定手段と
第２設定手段との切り換え時期を、トナー濃度検出器の
出力が安定する時期により良好に合致させるためであ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機（以下、複写機という）の現像装置に適用した一
実施例について説明する。図１は本実施例に係る現像装
置の概略構成図である。この現像装置は、潜像担持体と
してのドラム状感光体１の表面に対向する開口部に固定
磁石内蔵の回転現像スリーブからなる２本の現像ローラ
２，２が設けられ、かつ二成分系現像剤を収容した現像
器３と、該現像器に補給するトナーを収容したトナーホ
ッパ４とを備えている。上記現像器３内には、上記現像
ローラ２，２の他に、現像器ケーシング内の底部に沿っ
て、現像ローラ２，２に現像剤を供給するパドルホイル
５と、上記トナーホッパ４から補給されたトナーを現像
器３内の現像剤と混合撹拌し、かつ、パドルホイル５側
に現像剤を供給する回転楕円板６などが設けられてい
る。上記トナーホッパ４内には、そこに蓄えられたトナ
ーを撹拌し、かつ、現像器３内との連通口側へ送る撹拌
部材７が回動可能に設けられ、該連通口に、撹拌部材３
の回転によってトナーホッパ４下部からすくい上げられ
て渡されたトナーを現像器３に補給するトナー補給ロー
ラ８が設けられている。

【００１４】そして、この現像装置では、現像器３の現
像剤のトナー濃度を検出するため透磁率の変化を検出す
るトナー濃度センサ９が、例えば上記回転楕円板６の下
方の現像ケーシング底壁部に設けられている。このトナ
ー濃度センサ９の検出信号がインターフェイス１０を介
してＣＰＵ１１に読み込まれるようになっている。この
ＣＰＵ１１には後述するトナー補給制御のシーケンスプ
ログラムなどが格納されたＲＯＭ１２と、各種データや
変数が格納されるＲＡＭ１３とが接続されている。また
このＣＰＵ１１は上記インターフェイス１０を介して、
上記トナー補給ローラ８の駆動モータ１４用の駆動回路
１５に制御信号を送るようになっている。なお、この例
では専用の駆動モータ１４でトナー補給ローラ８を駆動
するようにしているが、これに代え、現像器内の回転に
駆動を入力する駆動伝達系から例えばクラッチを介して
トナー補給ローラ８に駆動を与えるようにしても良い。
この場合には該クラッチのＯＮ・ＯＦＦを上記ＣＰＵ１
１で制御することによりトナー補給ローラ８の回転を制
御する。

【００１５】この現像装置においては、現像器の動作
中、現像器内の各回転部材２，５，６などが図示を省略
した駆動装置によって駆動される。これにより楕円板１
２で現像剤が撹拌されてパドルホイル５に送られ、この
現像剤がパドルホイル５の回転で現像ローラ２，２に供
給され、更に、現像ローラ２，２が回転することにより
感光体１表面に搬送されて、感光体１表面に形成された
潜像を現像する。そして、ＣＰＵ１１が、トナー濃度セ
ンサ９の検出信号により現像剤のトナー濃度が所定濃度
よりも低下したことを検出した場合には、上記駆動回路
１５に制御信号を送って駆動モータ１４により所定の量
のトナーを補給できるようにトナー補給ローラ８を回転
駆動する。このトナー補給ローラ８の回転により現像器
３内にトナーが補給される。

【００１６】次に、本実施例に係るトナー補給制御につ
いて詳述する。図２（ａ）は現像器内のトナ−濃度とト
ナ−濃度センサ９の出力値との関係を示すグラフであ
る。このグラフから判るように透磁率の変化を見る本実
施例のトナー濃度センサ９の出力値は、トナー濃度が大
きいほど小さな値になる。このグラフ中にＤｒｅｆで示
すトナー濃度が本実施例のトナー制御において良好な現
像濃度を得るための基準のトナー濃度であり、これに対
応するセンサ出力Ｖｒｅｆをトナー濃度制御上の基準値
として用いる。

【００１７】図２（ｂ）は、上記トナー濃度センサ９の
複写中の検出値Ｖｔとトナー補給時間すなわちトナー補
給ローラ８の回転駆動時間との関係を示すグラフであ
る。このグラフから判るように本実施例のトナー補給制
御は、検出値Ｖｔと上記制御基準値Ｖｒｅｆとの差に比
例させて、該差が大きいほどトナー補給時間を長くす
る。そして、何らかの原因でトナー濃度センサ９の誤検
知が発生して過剰なトナー補給が行われるのを防止する
ため、トナー補給時間には上限Ｌが設定されている。

【００１８】なお、具体的な上記基準のトナー濃度Ｄｒ
ｅｆの値や図２（ｂ）に示す検出値Ｖｔとトナー補給時
間との具体的な関係などは、平均的な原稿を複写する場
合の平均的なトナー消費量や、トナー濃度センサ９の検
出値読み込み及びその結果に応じたトナー補給動作の実
行（該結果によってはトナー補給しない場合もある）の
頻度などによって異なり、実験によって予め求めてお
く。以下、本実施例では、１枚のコピー中に３回の頻度
でトナー濃度センサ９の検出値読み込み及びその結果に
応じたトナー補給動作の実行を行うものとする。

【００１９】ここで、本実施例の現像器３において現像
器３の動作中には現像器３内の各回転部材２，５，６を
回転させて現像剤を還流させているため、トナー濃度セ
ンサ９の上部には一定の現像剤の流れが生じている。そ
して、現像器３の動作を停止すると該現像剤の還流も停
止するので、トナー濃度センサ９の上部には一定量の現
像剤が滞留する。そして、この停止後に再び現像器３を
動作させれば現像剤の還流が再び起こるが、この停止後
の現像器動作再開後しばらくは、トナー濃度センサ９上
の現像剤量や流量が刻々変化する。このため、トナー濃
度センサ９の出力が実際の現像剤のトナー濃度とは対応
しなくなる。図３（ａ）は横軸に時間、縦軸にトナー濃
度センサ９の検出値を取って、現像器が稼働して現像剤
が還流している期間ａ、該期間ａ後の一定時間現像器の
停止して現像剤の撹拌をやめている期間ｂ、該期間ｂ後
に再び現像器を稼働して現像剤を還流してトナ−濃度検
出値Ｖｔが安定になるまでの期間ｃについて、検出値Ｖ
ｔの変化を示すしたグラフである。このグラフから判る
ように、検出値Ｖｔは、現像器の動作を停止した期間ｂ
中に、現像器稼動停止時の検出値Ｖｔｏよりも大きな値
に変化する。そして、その後現像器の動作を再開すると
再開直前の検出値Ｖｔｏ’から小さな値に変化して、停
止直前の値Ｖｔｏに戻る（現像によるトナー消費がない
場合）。

【００２０】以上のように、停止後に現像器３を再動作
させた後しばらくの間（例えば２〜３枚の連続コピーを
取る程度の期間）は、トナー濃度センサ９の検出値Ｖｔ
が不安定で、実際のトナー濃度よりも低めのトナー濃度
に相当する検出値になる。よって、この間の検出値Ｖｔ
を用いてトナー補給時間を決定すると、過剰なトナー補
給により画像上の地汚れなどを引き起こす恐れが高い。

【００２１】そこで、本実施例では、停止後に現像器の
動作を再開して現像を行うときに、予め実験などで求め
ておいたトナー濃度センサ９の検出値Ｖｔが安定するの
に要する所定時間の間は、図３（ｂ）に示すように、前
述の図２（ｂ）におけるトナー補給時間の上限Ｌよりも
小さなトナー補給時間の上限Ｌ（ｔ）を設けた、検出値
Ｖｔとトナー補給時間との関係により、トナー補給時間
すなわちトナー補給ローラ８の回転駆動時間を決定す
る。更に、このトナー補給時間の上限Ｌ（ｔ）を、図３
（ｃ）に示すようにコピースタートで現像器３が動作を
開始してからの時間が経つにつれて大きな値に変化さ
せ、上記所定時間ｄ経過時において、前述の図２（ｂ）
におけるトナー補給時間の上限Ｌに一致させるようにし
ている。そして、上記所定時間経過後には、前述の図２
（ｂ）の検出値Ｖｔとトナー補給時間との関係により、
トナー補給時間すなわちトナー補給ローラ８の回転駆動
時間を決定する。

【００２２】更に本実施例では、上記所定時間ｄを、停
止後に現像器の動作再開時、例えば再開直前のトナー濃
度センサ９の検出値Ｖｔｏ’と、該停止前コピー終了に
よる現像器動作終了時、例えば現像器動作終了直前のト
ナー濃度センサ９の検出値Ｖｔｏとを用いて調整する。
これは次の理由による。すなわち、図４（ａ）の前述の
図３（ａ）と同様のグラフ中にトナー濃度センサ検出値
の変化Ｖｔ１，Ｖｔ２，Ｖｔ３で示すように、現像器内
の種々の状況などにより停止後に現像器動作を再開した
場合にトナー濃度センサ検出値が安定するまでの時間
（ｔ１，ｔ２，ｔ３）が異なる。しかも、停止前のコピ
ー終了による現像器動作終了時トナー濃度センサ９の検
出値Ｖｔｏと停止後の現像器動作再開時のトナー濃度セ
ンサ９の検出値Ｖｔｏ’との差（Ｖｔｏ−Ｖｔｏ’）
と、この安定するまでの時間との間には、前者（Ｖｔｏ
−Ｖｔｏ’）が大きいほど後者の時間も長くなるという
関係がある。よって、この関係を利用して例えば図４
（ｂ）に示すように、上記所定時間ｄを調整することに
より、実際にトナー濃度センサ９の検出値が安定するま
での時間に該所定時間ｄをよりよく合致させることがで
きるのである。

【００２３】図５はこのようなトナー補給制御のフロー
チャートを示すものであり、コピースタートに伴って実
行される。まず、コピースタートを受け付けた時点で現
像器動作開始直前のトナー濃度センサ９の検出値Ｖｔ
ｏ’を読み込み上記ＲＡＭ１３に格納し（ステップ
１）、この検出値Ｖｔｏ’とＲＡＭ１３に格納しておい
た停止前におけるコピー終了直前のトナー濃度検出値Ｖ
ｔｏとを用いて図４（ｂ）の関係に従って上記所定時間
（制御時間）ｄを決定する（ステップ２）。そして、コ
ピー動作を開始し（ステップ３）、以降上記所定時間ｄ
が経過するまで、図示を省略した所定のサンプリング間
隔をおくためのウエイトタイムをおきながトナー濃度セ
ンサ９の検出値Ｖｔ読み込み、該検出値Ｖｔを用いた図
３（ｂ），（ｃ）の関係に従ってのトナー補給時間決
定、及び、決定したトナー補給時間分のトナー補給ロー
ラ８の回転駆動を繰り返す（ステップ４）。そして上記
所定時間ｄが経過した時点以降は、図示を省略した所定
のサンプリング間隔をおくためのウエイトタイムをおき
ながトナー濃度センサ９の検出値Ｖｔ読み込み、該検出
値Ｖｔを用いた図２（ｂ）の関係に従ってのトナー補給
時間決定、及び、決定したトナー補給時間分のトナー補
給ローラ８の回転駆動を繰り返す（ステップ５）。そし
てコピー終了に伴う現像器の動作停止直前にトナー濃度
センサ９の検出値Ｖｔｏを読み込んで上記ＲＡＭ１３に
格納する（ステップ６）。

【００２４】以上、本実施例によれば、複写開始時から
トナ−濃度センサ−９の出力が安定するまでの間、通常
のトナー濃度制御におけるよりも小さな上限Ｌ（ｔ）を
用いてトナー補給時間を制限しているので、過剰補給に
よる画像の地汚れなどを有効に防止できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１、２あるいは３の現像装置によ
れば、現像器の動作を開始した後のトナー濃度検出器の
出力が安定していない所定時間内は、トナー濃度検出器
の出力が安定した後に用いる第１設定手段で設定し得る
最大トナー補給量よりも少ない上限トナー補給量を越え
ない限り、該トナー濃度検出器の検出結果に応じた量の
トナーを補給するので、地汚れなどの原因になる過剰な
トナー補給を防止しながら、ある程度良好な現像像を得
ることができる。

【００２６】特に、請求項２の現像装置によれば、上記
上限トナー補給量を、現像器の動作開始からの経過時間
に応じて、大きな量に変化させるので、地汚れなどの原
因になる過剰なトナー補給につながる恐れがない範囲
で、実際のトナー濃度に比較的対応した量のトナーを補
給できる。

【００２７】また特に、請求項３の現像装置によれば、
現像器の動作終了時にトナー濃度検出器の検出値と現像
器の動作開始時のトナー濃度検出器の検出値との差が大
きいほど、トナー濃度検出器の出力が安定するまでに長
い時間を要するという関係があることを利用して、第１
設定手段と第２設定手段との切り換え時期を、トナー濃
度検出器の出力が安定する時期により良好に合致させる
ので、地汚れなどの原因になる過剰なトナー補給を防止
しつつ、迅速に実際のトナー濃度に対応した量のトナー
補給に移行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る現像装置の概略構成図。

【図２】（ａ）は同現像装置のトナー濃度センサの特性
を示すグラフ。（ｂ）は同トナー濃度センサ検出値とト
ナー補給時間との関係を示すグラフ。

【図３】（ａ）は現像動作と同トナー濃度センサ検出値
との関係を示すグラフ。（ｂ）及び（ｃ）は本実施例に
係るトナー補給制御を説明するためのグラフ。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本実施例に係るトナー補給
制御を説明するためのグラフ。

【図５】本実施例のトナー補給制御のフローチャート。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 現像ローラ ３ 現像器 ４ トナーホッパ ５ パドルホイル ８ トナー補給ローラ ９ トナー濃度センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリアとトナ−とを含む二成分系現像剤
   を用いて潜像担持体上の潜像を現像する現像器と、該ト
   ナ−を該現像器へ補給するトナ−補給装置と、該現像器
   中におけるキャリアとトナ−との混合比を検出するトナ
   −濃度検出器と、該トナ−濃度検出器による該混合比の
   検出結果に基づいて該トナ−補給装置を制御する補給制
   御手段とを有する現像装置において、 該トナー濃度検出器の検出結果に応じた量のトナーを補
   給するように該トナー補給装置の作動条件を設定する第
   １設定手段と、 該第１設定手段により設定し得る最大トナー補給量より
   も少ない上限トナー補給量を越えない限り、該トナー濃
   度検出器の検出結果に応じた量のトナーを補給するよう
   に該トナー補給装置の作動条件を設定する第２設定手段
   と、 現像器の動作を開始した後の所定時間内は該第２設定手
   段を用い、それ以降は該第１設定手段を用いるように切
   り換える切り換え手段とで、該補給制御手段を構成した
   ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】上記上限トナー補給量を、現像器の動作開
   始からの経過時間に応じて変化させることを特徴とする
   請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】現像器の動作終了時の該トナー濃度検出器
   の検出値を記憶する検出値記憶手段を設け、 上記切り換え手段を、該検出値記憶手段に記憶されてい
   る検出値と、現像器の動作開始時の該トナー濃度検出器
   の検出値との差に基づいて、上記所定時間を調整するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１又は２の現像装
   置。