JPS61166566A - トナ−濃度制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明はトナー濃度制御装置に関し、特にたとえば２
成分系現像剤を用いた現像方式においてトナー濃度を検
知してトナーを自動的に供給する、トナー濃度制御装置
に関する。

（従来技術） ２成分系現像剤を用いて現像する現像装置においてトナ
ー濃度を制御する方法には、現像剤のトナー濃度の変動
を電気的あるいは磁気的に検出してトナー濃度を一定に
する方式と、感光ドラム上に現像されたトナー画像の黒
さを光学的に検出してトナー濃度を一定にする方式とが
知られている。

後者は、前者に比べて一定の黒さのトナー画像が得られ
る利点があるので、広く用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） コピー画像の黒さは現像剤のトナー濃度だけでなく、た
とえば感光体の表面電位や温湿度環境などの変動要素に
よっても変化するので、この発明が向けられる後者のト
ナー濃度制御方式では、現像剤中のトナー濃度がたえず
変動する。したがって、現像装置にこれらの変動要素に
対する余裕度が少ない場合には、これらの変動要素が大
きく変動したときに、現像剤中のトナー濃度が異常に高
まる、いわゆるオーバトナーの現象を引き起こすという
問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、トナー画像濃度
に基づいてトナー量を制御するものにおいて、オーバト
ナー現象が生じるのを防止し得る、トナー濃度制御装置
を提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、現像されたトナー画像の濃度を検出する検
出手段と、現像装置へトナーを自動的に供給するトナー
供給手段とを含むものにおいて、第１の計数手段と、停
止手段とを備える。

（作用） トナー供給手段は、トナー画像の濃度が一定レベル以下
に下がった状態に相当する検出手段の出力に基づいて、
現像装置へトナーを供給する。トナー画像濃度が一定レ
ベル以下の第１の範囲と、第１の範囲よりもさらにトナ
ー画像濃度の低い第２の範囲とが設定されている。第１
の計数手段は、第１の範囲にある回数を計数する。停止
手段は、第１の計数手段の計数値が予め定める値に達し
たとき、トナー供給手段によるトナーの供給を強制的に
停止させる。

（発明の効果） この発明によれば、トナー画像濃度に基づくトナー濃度
制御方式の利点はそのままで、さらに、たとえば温湿度
環境の変化に伴う感光体の帯電能が低下したとき、標準
濃度以上であるにも拘わらずトナー補給をすることによ
って生じるオーバトナー現象を防止できる。したがって
、この発明によれば常にトナー濃度を適正な状態または
それに近い状態に保つことができ、コピー濃度をほぼ一
定に保つことができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

（実施例） 第２Ａ図および第２Ｂ図はこの発明が通用され得る一例
の電子複写機の構造図であり、特に第２Ａ図はその斜視
図を示し、第２Ｂ図はその内部構造断面図を示す。

以下には、この発明が電子複写機に通用されたものとし
て説明されるが、この発明はこのような電子複写機以外
の他の像形成装置、たとえばプリンタ、ファクシミリな
どにも通用され得るということを予め指摘しておく。

第２Ａ図および第２Ｂ図を参照して、電子複写機１０は
本体１１を含む。この本体１１の上面には、透明のガラ
ス板からなる原稿台１２が固定的に設けられる。原稿台
１２の画像位置先端部、すなわち露光走査される原稿よ
りホームポジション側の裏側には、センサシート１３が
形成される。

センサシート１３は、たとえば紙または樹脂などからな
り、その全面が一定の濃度（たとえば灰色のＤ＝１．２
）に着色されている。このセンサシート１３の部分が感
光ドラム１４に潜像として形成され、それがトナー現像
されてトナー画像濃度の基準として用いられる。

また、原稿台１２の上部には、その端部の蝶番１５によ
って、自動原稿送り装置１６が装着される。自動原稿送
り装置１６には、原稿載置台１７に載せられた原稿１８
を取り込みかつ搬送するための複数のローラ１９．１９
およびエンドレスベルト２０が含まれる。

本体１１内の原稿台１２の下方には、原稿を露光しかつ
走査するための走査手段としての光源２１が設けられる
。光源２１は原稿台１２の一方端側から他方端側へ、そ
してその逆方向に移動可能にされる。この光源２１の左
右方向への移動は、サーボモータ（図示せず）による駆
動によって達成される。光源２１に関連して、その断面
が楕円形の反射鏡２２が設けられる。反射鏡２２には、
第１の可動鏡２３が固着される。サーボモータによって
光源２１が第２Ｂ図の右方向に往動するとき、原稿台１
２上に載せられた原稿１８がスリット露光される。しか
し、光源２１が第２Ｂ図の左方向に復動されるときは、
露光が行なわれない。

第１の可動鏡２３に関連して、第２の可動鏡が設けられ
る。第２の可動鏡は、１対の可動鏡２４ａおよび２４ｂ
を含む。１対の可動鏡２４　ａおよび２４ｂは、第１の
可動鏡２３によって反射された原稿像を結像レンズ２５
に向けて再度反射させるためのものである。この第２の
可動鏡２４ａおよび２４ｂは、光源２１の移動速度の１
／２の速度で、光源２１と同じ方向に移動される。なお
、結像レンズ２５は、ズームレンズによって構成され、
したがって、この実施例の電子複写機では複写倍率を変
更することができる。

結像レンズ２５の前方には、レンズ２５を透過した原稿
像を感光ドラム１４に向けて反射するための固定反射鏡
２６が設けられる。固定反射鏡２６と感光ドラム１４と
の間には、赤外線吸収フィルタ２７が介挿される。

感光ドラム１４の露光位置、すなわち反射鏡２６によっ
て原稿像が結像される位置よりも上流側には、サイトイ
レ−スランプ２８が設けられる。

サイトイレ−スランプ２８は、感光ドラム１４上の複写
紙の側縁部に対応する部分の電荷を除去するためのもの
である。サイトイレ−スランプ２８のさらに上流側には
、感光ドラム１４に一様の特定の極性の電荷を帯電させ
るための帯電用コロトロン２９が設けられる。

感光ドラム１４の露光位置の下流側には、現像装置３０
が設けられる。現像装置３０は、帯電用コロトロン２９
．光源２１および結像レンズ２５によって感光ドラム１
４上に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像する
。現像装置３０に関連して、トナーを供給するためのト
ナー供給装置３１　（第４図に詳細を示す）が設けられ
る。

本体１１の一方側には、給紙部が形成される。

給紙部には、図示では２つの給紙カセット３２および３
３が着脱自在に装着される。給紙力セント３２および３
３には、それぞれ異なるサイズの紙３４が積層的に収納
される。各給紙カセット３２および３３の内底部には、
積層された紙３４を上方に押し付けるための圧縮ばね３
５および支持板３６が設けられる。このばね３５および
支持板３６によって、給紙カセット３２および３３に収
納された紙の内の最上部のものが給紙ローラ３７に対し
て押し付けられる。給紙ローラ３７は、その回転によっ
て押し付けられている紙３４を給紙カセット３２または
３３からレジスタローラ３８へ１枚づつ順次送り込む。

現像装置３０の下流側には、転写用コロトロン３９およ
び分離用コロトロン４０が一体的に設けられる。

給紙カセット３２または３３から紙３４が供給されると
、感光ドラム１４上に形成されたトナー画像が転写用コ
ロトロン３９によってその紙３４に転写される。転写用
コロトロン３９による転写の際に、紙３４が感光ドラム
１４に吸引されて感光ドラム１４とともに移動しようと
するが、分離用コロトロン４０によって分離され、バキ
ュームコンベア４１方向へ移送される。

感光ドラム１４に沿って、転写用コ凸トロン３９よりも
下流側には、クリーニング装置４２が設けられる。クリ
ーニング装置４２は、紙３４に転写されずに感光ドラム
１４上に残留したトナーを除去するものである。このク
リーニング装置４２は、感光ドラム１４上の残留トナー
を掻き落とすためのゴム製のブレード４２ａを含む。ブ
レード４２ａによって掻き落とされた残留トナーは、ス
クリューコンベア４２ｂによって、廃トナー容器４２ｃ
へ送り出される。

さらに、クリーニング装置４２の下流側には、感光ドラ
ム１４上の残留電荷を除去するための除電ランプ４３が
設けられる。除電ランプ４３のさらに下流側には、前述
の帯電用コロトロン２９が配置されている。

分離用コロトロン４０によって感光ドラムＩ４から分離
された紙３４は、バキュームコンベア４１によって定着
装置４４へ送られる。定着装置４４には、ヒータ４４ａ
を内蔵している加熱ローラ４４ｂおよび加熱ローラ４４
ｂに紙を圧接するための加圧ローラ４４ｃが含まれる。

したがって、紙３４上に転写されたトナー画像は、２つ
のローラ４４ｂおよび４４ｃによって、加熱および加圧
されてその紙３４に定着される。定着の終わった紙３４
は、１対の排紙ローラ４５ａおよび４５ｂによって、排
紙トレイ４６上に排出される。

さらに、本体１１内の定着装置４４の上方には、制御ボ
ックス４７が形成される。制御ボックス４７内には、後
述の第９図に示す制御システムのための回路部品が収納
される。

第３図はクリーニング装置の詳細を示す斜視図である。

クリーニング装置４２の下部の幅方向はぼ中央には、光
学的にトナー画像濃度を検出するための検出手段の一例
のフォトセンサ４８が設けられる。このフォトセンサ４
８は、センサシート１３の部分に対応するトナー画像が
感光ドラム１４上に投影されかつ現像装置３０によって
現像されたトナー画像の濃度を読み取り、その画像濃度
に応じたアナログ信号を後述の第９図に示すアナログ−
デジタル変換回路５２に与える。

第４図は現像装置とトナー供給装置の詳細を示す斜視図
である。感光ドラム１４の近傍に設けられた現像装置３
０の一方側には、トナー供給装置３１が設けられる。ト
ナー供給装置３１は、トナー貯溜部３１ａを含む。トナ
ー貯溜部３１ａの下部がホッパ状に形成され、その底部
に開口部３１ｂが形成される。トナー貯溜部３１ａの底
部に関連して、スクリューコンベア３１ｃが回転自在に
設けられる。スクリューコンベア３１ｃの一方端は、ト
ナー供給用モータ３１ｄの回転軸に連結される。したが
って、モータ３１ｄが回転してスクリューコンヘア３１
ｃを回転させると、トナー貯溜部３１ａに貯溜されてい
るトナー４９が開口部３１ｂから放出され、現像装置３
０に関連して設けられたトナー受皿３０ａへ供給される
。

ところで、フォトセンサ４８の出力の読み込み、すなゎ
あ＋、、／ヶウー１□３部分０．対応すう、ヶー　　　
　１・□画像の濃度の読み取りは、数枚（たとえば３枚
）のコピーが行なわれる毎に１回行なわれる。このとき
、トナー画像の濃度が所定の濃度より低下していれば、
モータ３１ｄが駆動されて次回の濃度読み取りが行なわ
れるまでのコピーサイクルにおいて、■コピー動作につ
きコピーサイクルに応じた量のトナーが供給されること
になる。しかし、コピー濃度の変動要素のうち、感光ド
ラム１４の表面電位がなんらかの原因で低下すると、現
像装置３０内に十分な量のトナーがあるにも拘わらず、
感光ドラム１４上にトナーが付着しないため、トナー画
像の濃度が低下する事態を招（。この場合は、トナー供
給装置３１によってトナーの供給が続けて行なわれるた
め、現像装置３０内ではオーハードナー状態になってし
まう。このように感光ドラム１４の帯電能すなわち表面
電位が低下する原因としては、感光ドラム１４自身の劣
化または感光ドラム１４の周辺温度上昇などが考えられ
る。

第５図は感光ドラムの周辺温度の上昇に対する感光ドラ
ムの帯電能の特性を示す。感光ドラム１４の帯電能すな
わち表面電位は、周辺温度が約２θ℃までは変化しない
が、周辺温度が２０℃を超えると低下が始まり、３０℃
で約１００ボルト、４０℃で約１５０ボルトの低下を生
じることが分かる。

第６図は感光ドラムの帯電能に対するセンサシート部分
に対応する感光ドラム上のトナー画像の濃度の変化を示
し、第７図は現像剤中のトナー濃度を一定とした場合に
おける感光ドラムの帯電能に対するフォトセンサの出力
信号の変化を示す。

感光ドラム１４の帯電能の低下にともなって、センサシ
ート１３による画像濃度が低下するが、フォトセンサ４
８の出力信号は現像剤中のトナー濃度が一定であるにも
拘わらず、トナーを補給すべき場合と同様の出力レベル
に変化してしまう。この状態では、トナーが連続的に補
給されるので、オーバトナー現象となるのである。

そこで、この実施例では、第８図に示すように、フォト
センサ４８の出力レベルがトナーを補給すべき範囲内に
ある場合、そのトナー補給領域を２つの範囲（または段
階）に類別する。この２つの範囲のうち、トナー濃度が
正常な状態よりも少し低い状態を第１の範囲とし、第１
の範囲よりもさらにトナー濃度の低い状態を第２の範囲
とする。

そして、フォトセンサ４８の出力信号が第１の範囲にあ
ることが連続して予め定めた回数（たとえば６回）に達
したとき、トナーの補給を強制的に停止することを特徴
とする。

なお、第８図において、実線は正常な場合を示し、点線
は感光ドラム１４の帯電能が低下した場合を示す。この
点線で示す曲線のうち、トナー補給領域の第１の範囲の
部分では、現像剤中のトナー濃度が標準トナー濃度（た
とえば４％）よりも高いにも拘わらず、トナーが補給さ
れてオーバートナーとなる場合を示す。したがって、感
光ドラム１４の帯電能が低下した場合は、フォトセンサ
４８の出力レベルが第２の範囲内にある場合のみトナー
を補給すればよいことがわかる。

第９図はこの発明の一実施例のブロック図である。制御
ボックス４７（第２Ｂ図）には、マイクロプロセサユニ
ット（以下ｒＭＰＵＪと略称する）５０が内蔵される。

ＭＰＵ５０には、フォトセンサ４８の出力のアナログ信
号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路５
２が接続される。

また、ＭＰＵ５０には、ＲＯＭ５４が接続される。ＲＯ
Ｍ５４は第１図に示すフロー図の動作を実行するための
プログラムや、第８図に示すようにフォトセンサ４８の
出力レベルがトナー補給領域である場合における第１の
範囲と第２の範囲のそれぞれに相当する値を設定するの
に用いられる。

ＭＰＵ５０には、ＲＡＭ５６が接続される。このＲＡＭ
５６は、複数の記憶範囲を含み、その一部がカウンタ領
域ＣＴＩおよびＣ７０として用いられる。このカウンタ
ＣＴＩは、トナー画像の濃度が第１の範囲内である回数
を連続的に計数するのに用いられる。カウンタＣＴ２は
、トナー画像の濃度が第２の範囲内である回数を連続的
に計数するのに用いられる。

さらに、ＭＰＵ５０には、入出力インフッニー　　　　
　　）′”ス５８が接続される。人出力インタフェース
５８には、モータ３１ｄ（第４図）を駆動するための駆
動回路６０が接続される。

次に、第１図ないし第４図、第８図および第９図を参照
して、この実施例の具体的な動作を説明する。

（１）トナー補給停止領域にある場合 ＭＰＵ５０は数回（たとえば３回）のコピー動作毎に第
１図に示すフロー図のプロセスを実行する。

まず、ステップＳ１において、フォトセンサ４８によっ
て検出されたセンサシート１３部分に対応するトナー画
像の濃度が読み取られる。ステップＳ２において、いま
読み取ったトナー画像の濃度がトナー補給領域に対応す
る濃度でないこと、すなわちトナーの補給の必要のない
ことが判断される。ステップＳ３において、カウンタＣ
ＴＩおよびＣ７０がリセット（すなわちＯを書き込み）
される。その後、ステップＳ４において、トナーの補給
が行なわれることなく、動作を終了する。

（２）トナー画像の濃度が第１の範囲内にある場合 ステップ３１においてトナー画像の濃度が読み取られる
。続いて、ステップＳ２におσ）でトナー画像の濃度が
トナー補給領域であること、すなわちフォトセンサ４８
の出力レベルがトナー補給停止領域の上限レベルよりも
高いことが判断されて、ステップＳ５へ進む。ステップ
Ｓ５において、トナー画像の濃度が第１の範囲内である
こと、すなわちフォトセンサ４８の出力値が第８図にお
ける「３５」ないし「５２」の間であることが判断され
る。ステップＳ６において、この第１の範囲の計数に関
係ないカウンタＣＴ２がリセットされる。

ステップＳ７において、トナー補給が強制的に停止され
ている状態か否かが判断されるが、ここでは未だトナー
補給は強制的に停止されていないので、ステップＳ８へ
進む。ステップＳ８において、カウンタＣＴＩの計数値
が「１」だけ歩進される。

ステップＳ９において、カウンタＣＴ１の計数値が「６
」に達したか否か、すなわち検出されたトナー画像の濃
度が第１の範囲内である状態が連続して６回続いたか否
かが判断される。しかし、このときは、カウンタＣＴＩ
の計数値が「６」に達してい体いので、ステップＳｌｏ
に進む。ステップＳＩＯにおいて、ＭＰＵ５０からトナ
ーを一定量だけ補給指令する信号が入出力インタフェー
ス５８を介して駆動回路６０に与えられる。したがって
、駆動回路６０はモータ３１ｄを比較的短い一定時間だ
け駆動させて、１回のコピーサイクルに消費する一定量
のトナーを現像装置３ｏへ供給させる。

前述のようなステップＳＬ、Ｓ２．Ｓ５〜ｓ１０の動作
は、検出されたトナー画像の濃度がトナー補給停止領域
に相当する濃度になるが、またはカウンタＣＴＩの計数
値が「６」に達するまで繰り返される。すなわち、一定
量のトナーを６回補給する前に、トナー画像の濃度がト
ナー補給停止領域に相当する濃度になると、ステップｓ
２においてそのことが判断されて、以後ステ゛ツブｓ１
〜Ｓ４の動作が繰り返されることになる。

一方、一定量のトナーを６回補給したにも拘わらず、ト
ナー画像の濃度がトナー補給領域内であることが判断さ
れると、前述のステップＳ９においてカウンタＣＴＩの
計数値が「６」に達したことが判断されて、ステップＳ
ｌｌに進む。ステップＳｌｌにおいて、トナー補給が強
制的に停止状態にされる。すなわち、ＭＰＵ５０がトナ
ー補給禁止信号を導出して、入出力インタフェース５６
を介して駆動回路６０に与えて、以後駆動回路６０を不
能動化させる。続いて、ステップＳ１２においてカウン
タＣＴ１がリセットされた後、動作を終了する。

このようにして、一定量のトナー補給動作が所定回数に
達した場合は、以後トナー補給動作を強制的に停止させ
ているので、感光ドラム１４の帯電能が低下などに起因
するオーバトナー現象になるのを防止できる。したがっ
て、それ以後のコピーサイクルにおいて、前述のステッ
プＳ５においてトナー画像の濃度が第１の範囲内である
ことを　　　　　、、：判断したとしても、ステップＳ
７においてトナー補給が強制的に停止されている状態で
あることが判断されて、トナー補給を行なうことなく動
作を終える。

（３）トナー画像濃度が第２の範囲内にある場合 前述のようにトナー補給を停止した状態においてコピー
動作を続けると、現像剤中のトナー濃度が低下し、フォ
トセンサ４８の検出出力に基づくトナー画像の濃度が第
２の範囲に相当する濃度へと移行する。この場合は、前
述のステップｓ１およびＳ２の動作が行なわれた後、ス
テップＳ５においてトナー画像の濃度が第２の範囲内で
あることが判断されて、ステップＳ１３へ進む。ステッ
プＳ１３において、この第２の範囲の計数に関与しない
カウンタＣＴ１がリセットされる。続いて、ステップＳ
１４において、トナー補給を強制的に停止している状態
であることが判断されて、ステップＳ１５へ進む。ステ
ップＳ１５において、カウンタＣＴ２の計数値が「１」
だけ歩進される。

ステップＳ１６において、カウンタＣＴ２の計数値が「
６」に達したか否か、すなわちトナー画像の濃度が第２
の範囲内であることの検出状態が連続して６回続いたか
否かが判断される。もし、その検出状態が６回続いてい
ないことが判断されると、所定回数のコピー動作が行な
われた後に第１図のフロー図に示す動作をスタートする
まで待つ。

そして、ステップＳｌ、Ｓ２．Ｓ５．ＳＬ３〜３１６の
動作が６回繰り返されると、ステップＳ１６においてそ
のことが判断されて、ステップＳ１７へ進む。ステップ
Ｓ１７において、トナー補給の強制的な停止状態が解除
される。ステップ８１８において、カウンタＣＴ２の計
数値がリセットされる。

したがって、次の所定枚数分のコピー動作の後、第１図
の動作がスタートされると、ステップＳ１、Ｓ２，３５
およびＳ１３の動作が行なわれた後、ステップＳ１４に
おいてトナー補給が強制的に停止されていない状態であ
ることが判断されて、ステップ５１０へ進み、一定量の
トナー補給が行なわれる。そのため、トナー画像の濃度
が次第に高くなり、第１の範囲内となり、さらにトナー
の補給が行なわれるに従って、トナー補給停止領域に相
当する濃度となる。

なお、上述の実施例では、ステップＳ９とＳ１６で判断
される「回数」を同じにした場合を述べたが、これらの
回数は適宜選択され得ることはいうまでもない。

また、第１図のフロー図の動作は所定枚数のコピーが行
なわれる毎に実行されるものとして説明したが、１回の
トナー補給量をさらに少なくするなどの変更に応じて、
１回のコピー動作毎に実行してもよいことはいうまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。 第２Ａ図および第２Ｂ図はこの発明が適用され得る電子
複写機の一例を示す構造図解図である。 第３図はクリーニング装置の詳細を示す斜視図である。 第４図は現像装置とトナー供給装置の詳細を示す斜視図
である。 第５図は感光ドラムの周辺温度上昇に対する感光ドラム
の帯電能の特性を示す。 第６図は感光ドラムの帯電能に対するセンサシート部分
に対応する感光ドラム上のトナー画像濃度の変化を示し
、第７図は現像剤中のトナー濃度を一定とした場合にお
ける感光ドラムの帯電能に対するフォトセンサの出力信
号の変化を示す。 第８図はトナー補給領域を２つの範囲に分けた場合のフ
ォトセンサの出力とトナー濃度との関係を示す図である
。 第９図はこの発明の一実施例のブロック図である。 図において、１０は電子複写機、３０は現像装置、３１
はトナー供給装置、５０はＭＰＵ、５４はＲＯＭ、ＣＴ
ＩおよびＣＴ２はカウンタ（計数手段）を示す。 特許出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　山　１）義　人 （ばか１名） Ａ免ドラム眉し巳；ＫＡ 第６図 にに尤Ｆう市電イ江　（４ｅ、ａ） 第８１ ）−ｒ−３！ｌ屋 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　感光体上に現像されたトナー画像の濃度を検出する
   検出手段と、現像装置へトナーを自動的に供給するトナ
   ー供給手段とを含み、トナー画像の濃度が一定レベル以
   下に下がった状態に相当する前記検出手段の出力に基づ
   いて前記トナー供給手段によってトナーを供給させるト
   ナー濃度制御装置において、 前記トナー画像の濃度が前記一定レベル以下の第１の範
   囲にある回数を計数する第１の計数手段、および 前記第１の計数手段の計数値が予め定める値に達したと
   き、前記トナー供給手段によるトナーの供給を強制的に
   停止させる供給停止手段を備える、トナー濃度制御装置
   。 ２　前記トナー画像の濃度が前記第１の範囲よりも低い
   第２の範囲にある回数を計数する第２の計数手段を含み
   、 前記第２の計数手段の計数値が予め定める値に達したと
   き、前記供給停止手段によるトナーの供給停止状態を解
   除する、特許請求の範囲第１項記載のトナー濃度制御装
   置。