JPH11143197A

JPH11143197A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11143197A
Application number: JP9307059A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Saito; 久弘斎藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】強制トナー補給において発生しやすいトナー
こぼれ、混色、文字散りを防止する。【解決手段】強制トナー補給モードにおいて、トナー
濃度を検出し、検出値に応じた量のトナー補給を行い、
且つトナー補給を時間的に分割して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式により
画像を形成する画像形成装置における現像装置へのトナ
ー補給装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式により画像を形成する画像
形成装置における現像装置へのトナー補給は、一般に現
像装置内に設けられた現像剤中のトナー濃度を測定する
トナー濃度検出手段からのトナー濃度情報に基づいて行
われる。かかるトナー補給制御では、良好な画像が形成
される適正トナー濃度が設定され、画像形成によるトナ
ーの消費の結果、検出されたトナー濃度が該適正トナー
濃度を下回った時には自動的にトナー補給装置が作動し
てトナーを補給することにより、常に適正トナー濃度が
保たれるようになっている。

【０００３】しかしながら、種々の原因により、前記の
ような自動トナー補給システムが作動しないことが生ず
る。代表的な例としては、写真画のように、紙面中に高
濃度画像の占める割合が大きな画像の形成が連続して行
われる場合である。時間当たりのトナー補給の割合は標
準的な画像の形成時のトナー消費量をベースに設定され
ているので、多くの場合、設定された割合でのトナー補
給によって適正濃度が維持されるが、高濃度画像部分の
多い画像形成が連続して行われた場合には、消費される
トナーの量に対して補給量が追いつかなくなって、現像
剤中のトナー濃度が低下し、画質の低下、或いは、画像
形成装置の作動停止という事態を招く。

【０００４】このような自動補給システムの限界を補う
ために、強制トナー補給という手段が採られている。強
制トナー補給は画像形成を一時的に停止して、トナー補
給を行い、現像剤中のトナー濃度を上げて適正濃度値に
戻す補給システムである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の強制トナー補給
には、次に説明するような問題がある。

【０００６】強制トナー補給は短時間にトナー濃度を適
正濃度に戻すことを目的として行われるので、短時間に
大量、且つ一定量のトナーを補給するものであった。こ
のために、トナーの帯電が不十分である（トナーの電荷
量Ｑ／ｍが低い）、現像装置内のトナー濃度が場所的に
不均一になり、局部的にトナーが偏在して現像装置から
トナーがこぼれる、カラー画像形成装置では混色が起こ
る、文字散り現象が起こる等の不具合が生ずる。特に、
カラー画像形成装置においては、イエロー、マゼンタ、
シアン及び黒の４個の現像装置が画像形成装置内に設置
されるために、１個の現像装置が占めるスペースが制限
されて現像装置が小型化された結果、前記のトナーこぼ
れ、混色が発生しやすい。

【０００７】従って、本発明の目的は、従来の強制トナ
ー補給における前記のような問題を解決することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の本発明の目的は、
トナーとキャリアを含む現像剤により静電潜像を現像す
る現像装置にトナーを補給するトナー補給装置を備えた
画像形成装置において、該トナー補給装置が、トナー濃
度検出手段、トナー補給手段及び該トナー濃度検出手段
からの検出トナー濃度値に基づいてトナー補給制御を行
う制御手段を有し、該制御手段が、前記検出トナー濃度
値が所定値を下回った時に、前記画像形成装置の画像形
成を停止して強制トナー補給モードに入るとともに、前
記検出トナー濃度値に応じた量のトナーの補給を複数回
断続して行うように前記トナー補給手段を制御すること
を特徴とする画像形成装置、によって達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、図示の実施の形態に係る
画像形成装置を説明する。

【００１０】（１）画像形成装置図１は本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の構成
を示す図である。この画像形成装置では、次に説明する
画像形成プロセスによってカラー画像が形成される。

【００１１】感光体ドラム１０は矢印方向に回転し、そ
の１回転目で感光体ドラム１０上には、スコロトロン帯
電器１１による一様帯電と半導体レーザを光源とする書
き込みユニット１３による露光で静電潜像が形成され
る。この静電潜像はイエロー現像器２０Ｙにより現像さ
れて感光体ドラム１０上にはイエロートナー像が形成さ
れる。感光体ドラム１０の続く１回転で、再びスコロト
ロン帯電器１１による帯電、書き込みユニット１３によ
る露光及び現像器２０Ｍによる現像で感光体ドラム１０
上にはマゼンタトナー像が形成される。同様にして、感
光体ドラム１０の３回転目でシアントナー像、４回転目
で黒トナー像が形成される。これらのカラートナー像が
重ね合わさってカラー画像が感光体ドラム１０上に形成
される。

【００１２】黒現像器２０Ｋの直後に転写器６０が配置
されており、黒現像の結果、できあがったカラー画像は
その先頭から転写器６０によって、給紙手段５１，５
２，５３，により供給された転写紙Ｐに転写される。カ
ラー画像が転写された転写紙Ｐは定着装置７０を通過し
て定着処理された後、排紙ローラ８２によって排紙トレ
イ８３に排紙される。

【００１３】カラー画像の転写後の感光体ドラム１０は
クリーニング装置１５によりその表面がクリーニングさ
れて次のカラー画像形成が可能な状態に復元される。

【００１４】現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは
図示のように薄型に形成されており、感光体ドラム１０
の横に積み重なって配置される。最上部の現像器２０Ｙ
の上方にトナー容器３０及びトナー補給装置４０が配置
される。図に明示されてはいないが、トナー補給装置４
０は各カラートナー毎に装置上部に紙面に直角な方向に
並列して配置される。現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，
２０Ｋはそれぞれ現像スリーブ２２，現像剤の攪拌及び
搬送を行うスクリュウ２３，２４並びに現像剤の透磁率
からそのトナー濃度を測定するトナー濃度検出センサ２
１を備えている。

【００１５】（２）トナー補給装置図２はトナー補給装置４０を示す。トナーを収容してい
る容器３０は、該容器を受け入れる外筒４１に装着され
る。外筒４１内は、仕切壁４２によってトナー容器受け
入れ部とトナー搬送部に分けられている。容器受け入れ
部にはトナー容器３０の小径部３１に係合する内筒部４
３が設けられ、内筒部４３はトナー排出路を形成する外
壁４３１と内壁４３２を有する。トナー容器３０の小径
部３１と内筒部４３の内壁４３２にはそれぞれトナー排
出口３３，４３３が設けられている。図２の線Ａ−Ａに
沿った断面図である図３に示すように、内壁４３２には
更に４個のパドル４３６が設けられている。これらのパ
ドルはスクリュウ羽根であり、内筒部４３の回転にとも
なう回転によってトナー搬送路に堆積しているトナーＴ
₁をすくい上げる。

【００１６】トナー容器３０及び内筒部４３は不図示の
駆動源により回転する歯車４６と一体に回転して、トナ
ーを搬送する。即ち、排出口３３及び４３３から排出さ
れたトナーは堆積トナーＴ₁を形成する。堆積トナーＴ₁
はパドル４３６ですくい上げられた後内壁４３２の傾斜
肩部４３２Ａに沿って落下して外壁部のトナー排出口４
３４を通って落下し、堆積トナーＴ₂を形成する。堆積
トナーＴ₂はスクリュウ４８で搬送されてトナー排出口
４１１から現像装置に落下する。

【００１７】トナー補給装置４０から現像装置２０への
トナー補給は内筒部４３の軸４５及びスクリュウ４８の
軸４８１を駆動することによって行われる。

【００１８】これら軸４５、４８１の駆動及び駆動制御
は不図示のモータ及び該モータを制御する制御手段によ
り行われる。

【００１９】（３）強制トナー補給以下に説明する強制トナー補給制御は制御手段によっ
て、前記の軸４５及び４８１を駆動するモータの作動を
オン／オフ制御することによって行われる。図４は強制
トナー補給のプロセスを示すフロー図である。

【００２０】プリント、即ち画像形成作業（Ｓ₁）はト
ナー濃度検出センサ２１による濃度検出をしながら行わ
れる。プリントＳ₁においては、図示されてはいない
が、適正濃度値Ｌ_refを基準にして、測定トナー濃度値
がこの基準値Ｌ_refを下回ったときにはトナーを補給し
て常にトナー濃度を適正値に維持するという制御が行わ
れる。

【００２１】写真画のように高濃度部が多い画像の形成
でトナー消費率が大きい場合には、通常の自動トナー補
給制御ではトナー濃度を適正値に維持することができな
くなって、トナー濃度が低下する。ステップＳ₂におい
ては、通常の自動トナー補給制御により適正トナー濃度
が維持されているか否かが判断される。即ち、測定され
たトナー濃度Ｌ_Xが適正トナー濃度値Ｌ_refから２％マイ
ナスした閾値（所定値）よりも低いか否かが判断され
る。所定値以上であれば、適正トナー濃度を維持できる
範囲内であるとして通常のプリント作業が行われる。

【００２２】ステップＳ₂における判断は２回の画像形
成（プリントＰ）において行われる。１回だけのデータ
では信頼性が低く、２回検出することによって信頼性を
高めている。測定されたトナー濃度値が所定値よりも低
い場合には、点線で囲んだ強制トナー補給モードに入
る。強制トナー補給モードはプリント作業を停止してト
ナーを現像器に補給するモードである。３０秒間スクリ
ュウ２３，２４（図１参照）を回転させて現像剤を攪拌
し、現像器内トナー濃度を均一にする（Ｓ₃）。次のス
テップＳ₄は３秒間を１単位とするトナー補給ステップ
であり、最初の２秒間でトナー濃度の検出と現像剤攪拌
を行う。この検出から補給すべきトナー量が制御手段で
あるＣＰＵによって計算される。この補給量の計算は、
次の式に従って行われる。

【００２３】式１Ｙ１＝ΔＣＴ_c×γ 式２ ΔＣＴ_c＝Ｌ_ref−Ｃ_t−ＺＹ１：時間換算の補給すべき量 γ：係数 ΔＣＴ_c：補給すべきトナー量Ｌ_ref：適正トナー濃度（ｗｔ％）Ｃ_t：検出トナー濃度（ｗｔ％）Ｚ：調整値前記式１、２に示すように、補給すべきトナー量は適正
トナー濃度値と検出トナー濃度値の差から調整値Ｚをマ
イナスした値から算出される。これらの計算式は次のよ
うな制御を行うことを目的として設定されている。即ち
第１には、補給するトナーの量を検出されたトナー濃度
値に対応したものにすることである。これによって、現
像剤のトナー濃度は適正なものとなり、極端に高くなっ
たり、強制補給によってもトナー濃度がなお不足すると
いうような不具合は解消され、常に適正な濃度に復元さ
れる。第２には、トナー補給によって復元されるトナー
濃度の目標値を適正濃度値ではなく、適正濃度値から調
整値Ｚだけ低い値にしたことである。これによって、強
制トナー補給により、トナーが過剰に補給されるオーバ
ーシュート現象が防止される。

【００２４】具体的な数値としては、γ＝０．６，Ｌ
_ref＝７〜１０ｗｔ％、Ｚ＝０．５に設定して良好な結
果が得られた。

【００２５】次の１秒間で直前の検出から得られたトナ
ー濃度値に基づいて前記の計算式によって計算された量
のトナー補給が行われる（Ｓ₄）。トナーは時間当たり
一定した割合で補給されるので、補給量の制御は補給時
間を制御することによって行われる。従って、１秒間で
補給されるトナーの量は限定されており、ステップＳ₄
において補給されるトナー量には上限値（Ｙ２）があ
る。

【００２６】前記トナー濃度の測定から算出された補給
すべきトナー量がこの上限値（Ｙ２）を下回っていれば
測定値に対応した量のトナーが補給される。即ち、測定
トナー濃度値に対応した１秒よりも短い時間トナー補給
装置が作動してトナーが補給される。

【００２７】前記トナー濃度の測定から算出された補給
すべきトナー量、言い換えると算出された補給時間が前
記上限値（Ｙ２）以上の場合には前記上限値（Ｙ２）の
トナー補給が行われる。

【００２８】ステップＳ₅は強制トナー補給モードの終
了を決定するステップである。

【００２９】前記の上限値に達しない量、言い換えると
上限値に満たない時間Ｙ１のトナー補給を行うステップ
Ｓ₄が連続して１０回行われると強制トナー補給は終了
して、現像剤の攪拌（Ｓ₆）の後プリントモードに復帰
する。この条件が満たされない場合にトナー補給ステッ
プＳ₄が継続される。このような補給方法は次に説明す
るような理由から適正トナー濃度に収斂させるのに極め
て有効である。

【００３０】トナー補給は一時に行われるのではなく、
検出されたトナー濃度に対応した量が時間的に分割され
て行われるので、トナーが現像剤中に均一に分散されて
均一な濃度の画像形成に有効であるとともに、トナーを
十分に帯電してその電荷量Ｑ／ｍを十分に上げることが
でき、トナーこぼれ、混色及び文字散りが防止される。
また、前記の上限値Ｙ２でのトナー補給が続く場合に
は、検出トナー濃度値が適正トナー濃度値から離れた値
にあるためであり、強制トナー補給が継続される。これ
に対して、前記の上限値Ｙ２に達しないトナー補給が連
続して１０回行われる場合には、検出トナー濃度値が適
正トナー濃度値に近い値に達している状態なので、強制
トナー補給が停止される。このようにして現像器内の現
像剤のトナー濃度は前記の自動補給制御が可能な適正な
値に復元する。

【００３１】

【発明の効果】強制トナー補給において、検出されたト
ナー濃度値に対応した量のトナー補給が行われるので、
強制トナー補給によっても、トナーは現像剤中に均一に
分散して、強制トナー補給時に起こりがちな、トナーこ
ぼれ、混色及び文字散りが防止される。しかも、強制ト
ナー補給が時間的に分割されて行われるので、強制トナ
ー補給における前記の望ましくない現象はより一層効果
的に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の構
成を示す図である。

【図２】前記実施の形態におけるトナー補給装置の構成
を示す図である。

【図３】図２における線Ａ−Ａに沿った断面図である。

【図４】強制トナー補給プロセスのフロー図である。

【符号の説明】

２１トナー濃度検出センサ４０トナー補給装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアを含む現像剤により静
電潜像を現像する現像装置にトナーを補給するトナー補
給装置を備えた画像形成装置において、該トナー補給装
置が、トナー濃度検出手段、トナー補給手段及び該トナー濃度
検出手段からの検出トナー濃度値に基づいてトナー補給
制御を行う制御手段を有し、該制御手段が、前記検出ト
ナー濃度値が所定値を下回った時に、前記画像形成装置
の画像形成を停止して強制トナー補給モードに入るとと
もに、前記検出トナー濃度値に応じた量のトナーの補給
を複数回断続して行うように前記トナー補給手段を制御
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記強制トナー補給モードにおけるトナ
ー補給がトナーを補給する時間とトナーの補給をせずに
前記現像装置内の現像剤のトナー濃度の検出を行う時間
からなる作動単位を繰り返すことによって行われること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記作動単位において、現像剤の攪拌を
行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記強制トナー補給モードにおいて、前
記作動単位の繰り返しの前及び後の少なくともいずれか
一方の時間に現像剤の攪拌を行うことを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記作動単位内で行われるトナー補給の
時間に上限値を設定したことを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記強制トナー補給モードにおける補給
トナー量を予め設定された目標トナー濃度値を基準とし
て算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載の画像形成装置。
【請求項７】画像形成モードにおいて、前記制御手段
が、前記トナー濃度検出手段の検出値に基づいて適正ト
ナー濃度値を基準としたトナー補給制御を行い、且つ前
記目標トナー濃度値が前記適正トナー濃度値よりも低い
値に設定されることを特徴とする請求項６に記載の画像
形成装置。