JPS63208873A - カラ−画像形成装置におけるトナ−補給方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、カラー画像形成装置におけるトナー補給方法
に関し、より詳細にはカラー複写機やカラープリンタ等
に適用しうるカラー画像形成装置におけるトナー補給方
法に関するものである。

（従来技術） 例えばカラー複写機において、感光体ドラムに近接配置
された現像ローラを収めた現像室と、この現像室にトナ
ー補給ローラを介して連通しているトナー室を具備した
現像装置が各色毎に複数設けられているものが知られて
いる。

このカラー複写機では、一つの現像装置についてその現
東装置に用いられる色のトナーでの現像が終ると、現像
ローラを逆転させて所謂トナーの穂切れ制御を行ない、
隣接する他の現像装置による色の混色を防止している。

そして、上記トナーの穂切れ期間を利用してこの期間中
、強制的にトナー補給ローラを回転させてトナー補給を
行なうようにしている。

しかし、このトナー補給方法では、コピーサイクルに伴
なって行なわれるトナー穂切れ制御期間毎に、一定量ず
つトナー補給されるため、トナー濃度が高くなりすぎる
との間層がある。原稿の色配分によってその色のトナー
の消費量はコピーサイクル毎に変動する要素があるから
である。

そこで、その対策として、上記強制的に定量供給される
トナー補給量を極力少なくする調整法が採られるが、そ
のようにしてもコピーサイクル毎の定量補給であること
に変わりなく、今度はトナー濃度が不足することとなり
、何れにしても適正なトナー濃度を確保することが困難
であった。

（目　　的） 従って１本発明の目的は、現像室のトナー濃度を適正に
保持することのできるトナー補給方法を提供することに
ある。

（構　　成） 本発明は上記の目的を達成するため、任意の現像装置に
ついてトナーの穂切れ期間中に、一定の時間おきに随時
現像室内のトナー濃度検知を行ない、検知結果に基づき
所定のトナー濃度を満足しているか否かを判断し、不足
と判断したらその不足量を補なえ得るトナー補給ローラ
の速度及びトナーの穂切れ期間を随時算出してこの算出
値に基づきトナー補給を行なうことを特徴としたもので
ある。

以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。

本発明の実施に適するカラー画像形成装置の一例である
カラー複写機の全体構成を第５図に示す。

このカラー複写機の構成はよく知られているので。

以下、主要部材等を簡単に説明する。

符号２は原稿台を示し、この上にカラー原稿が！［され
る、コピーに際し、上記カラー原稿は照明器４により照
明される。そして、原稿反射光はミラーＭｌ、　Ｍ２．
　Ｍ３．　Ｍ４及びレンズ６、色分解フィルター８等を
経て感光体ドラム１０上の画像域に結像される。なお、
この結像に際しては、照明器４゜ミラーＭｌ、　Ｍ２．
　Ｍ３が移動されると同時に感光体ドラム１０も回転し
て露光走査が行なわれる。

感光体ドラム１０の周囲には、その回転方向順に、帯電
器１２、イレーザ１４、Ｂ現像装！ｌ！１６．　Ｙ現像
装＠１ｇ、Ｍ現像装［２０，Ｃ現像装＠２２．転写ドラ
ム２４、クリーニング前除電器２６．クリーニング装置
２８、除電器３０等が駆動されている。

ここに、Ｂ現像装置！１６とは黒トナー、Ｙ現像装置と
はイエロートナー、Ｍ現像装置とはマゼンタトナー、Ｃ
現像装置とはシアントナーをそれぞれ用いて現像する現
像装置をいう。

前記露光走査に先立ち、感光体ドラム１０は帯電器１２
により一様にＴ；電されており、従って、露光走査によ
り静電潜像が担持される。そして、この静電潜像は当該
静電潜像の担持に係わる色分解フィルに対応する色のト
ナーを有する現像装置によりトナー像とされて、転写ド
ラム２４に向かう。

転写ドラム２４には事前に転写紙が巻装されている。こ
の転写紙は給紙部２３Ａ又は給紙部３２Ｂから原稿に見
合うサイズのものが選択されてレジストローラ３４を経
て送り込まれたものである。

上記トナー像は、転写帯電器３６の配置された転写部に
て転写ドラム２４上の転写紙に転写される。

一方、転写後における感光体ドラムｌＯは、クリーニン
グ前除電器２６を経由してからクリーニング装置１１２
８部を通過し、さらに残留トナーをクリーニング除去さ
れてから、除電器３０により除電され１次の帯電に備え
られる。

そして、ｆ電器、今度は色分解フィルター８中の、前回
と異なるフィルターを透過した光で走査されて、上記フ
ィルターに対応する色のトナーで現像されて、転写ドラ
ム２４の転写紙にトナー像が前回のトナー像に重ねる如
く転写される。

このような工程を繰り返すことにより転写紙上には原稿
を再現した所望のカラー画像が合成される。

このようにカラー画像が形成されると、その転写紙は分
離帯電器３８及び分離爪４０の作用で転写ドラム２４か
ら分離されて、コンベヤ４２を経て定着装置ｉ！！４４
に送り込まれる。

そして、定着されてから排紙トレイ４６に送り出され、
カラーコピーが得られる。

なお、第５図中、符号４４０は光学系ファン、符号４６
は、転写前除電器をそれぞれ示す。

次に、上記カラー複写機における現像装置について説明
する。

本例において、現像装置は４組使用されているがその構
成は各組共通である。そこで、−例として、マゼンタ現
像装置２０について第４図、第６図を参照しつつ説明す
る。

マゼンタ現像装置２０は第６図に示される容器２０１で
囲まれた現像室２０２と、この第６図において紙面を貫
く方向上であって感光体ドラムの軸端から外れた部位に
て該現像室２０２と連通しているトナー室２０４（第４
図参照）を有している。

第６図において、現像室２０２上方には感光体ドラム１
０と近接した状態で筒状の現像ローラ２０６が回転自在
に設けられている。そして、この現像ローラ２０６の内
側には複数の磁石２０８がそれぞれ間隔をおき固定配置
されている。

又、現像ローラ２０６の下方には、パドルローラ２１０
が配置されている。

このパドルローラは矢印方向に回転して現像剤を現像ロ
ーラ２０６に供給する。この供給を受けた現像ローラは
矢印で示す反時計方向への正回転により、上記磁石配列
に応じて生ずる磁気的吸引力を利用してトナーを吸引す
ると共に磁気ブラシを形成して感光体ドラム上の静電潜
像にトナーを供給する。

そして、現像ローラ部を画像域が通過後は次工程におけ
る他の色による可視像への混色を避けるべく現像ローラ
を逆転させて、磁気ブラシの穂をなくす所謂、穂切れ制
御を行なう。

この穂切れ制御は磁石２０８の配置と現像ローラ２０６
の回転方向との組合せにより達成されるものである。

従来は、この穂切れ制御期間中に強制的に一定量のトナ
ーを現像室２０２に補給することとしていたが、本例で
は後で詳しく述べるようにこの穂切れ期間中に現像剤が
現像室２０２内でのトナー濃度の検知をトナーセンサ２
１２にて随時行ない、この検知情報に基づいて、必要に
応じこの穂切れ制御期間中にトナー補給する。

ここで、補給されるべきトナーは第４図に示されるトナ
ー室２０４に収容されている。このトナー室２０４はト
ナーボトルで交換自由に構成され、或いはトナーホッパ
として一体的に構成される。トナー室２０４の下方であ
って現像室２０２との連通部にはシール材としての弾性
材２１４に挟まれてトナー補給ローラ２１６が設けられ
ていて、一種のバルブ機能を果している。

このトナー補給ローラ２１６の周面には多数の凹み（図
示されず）が形成されており、トナー補給時には該トナ
ー補給ローラ２１６をトナー補給ローラ用モータで回転
させることにより上記凹みがトナーをトナー室２０４か
ら現像室２０２に送り出し、これによりトナー補給が行
なわれる。

従って、トナー補給ローラ２１６が回転を停止している
ときはトナー補給は行なわれず１回転に応じてトナー補
給が行なわれ、かつ１回転速度が大きい程トナー補給量
は多くなる。

以下に適正なトナー補給量の決め方及び補給手順等につ
いて説明する。

トナー補給を含む制御手段を説明した第３図におＬＮで
、　ＣＰＵ　ノＩ　／　Ｏポート２１８ハＹ現像装ｒ１
１８、Ｍ現像装置２０．　Ｃ現像装置２２、Ｂ現像装置
１６等と信号回線で結ばれている。

図中、各現像装置において、符号３００５はその現像装
置におけるトナー補給ローラの回転／停止に係るオン／
オフを制御する信号、符号３０２Ｓは同現像ローラの正
転、逆転を決める正／逆信号、符号３０４Ｓは同トナー
補給ローラ用モータの回転速度を知らせる信号、符号３
０６Ｓはその現像装置におけるトナーセンサで検知した
データをＣＰＵに知らせる濃度検知信号、符号３０８Ｓ
はその現像装置におけるパドルローラの回転のオン／オ
フを制御する信号をそれぞれ示している。

なお、　（Ｆｊ　号３０６５　Ｌ＊　Ａ　／　Ｄ　変ｍ
　器４００　ニヨ’Ｊ　途中でＡ／Ｄ変換されて伝えら
れるようになっている。

各現像装置の中、任意の現像装置例えばＭ現像装置ｉ！
２０について、トナー補給に係る各部材の作動タイミン
グを第２図により説明する。

図において、バドルローラは信号３０８５　（第３図参
照）によりオン／オフ制御され、立上り状態のオンで回
転し、立下り状態のオフで停止する。

現微ローラは信号３０２Ｓ　（第３図参照）により正／
逆転制御され、立上り状態で正転（第６図矢印方向）シ
、立下り状態で逆転する。

トナー補給ローラ用のモータは信号３０４５　（第３図
参照）により制御され、立上り状態のオンで回転し、立
下り状態のオフで停止する。

トナーセンサ２１２によるトナー濃度の検知により信号
３０６５　（何３図参照）に基づき、トナー濃度の検知
が立ち上り時に行なわれる。

トナー補給ローラ用のモータは速度可変であり。

立ち上り量が大きい程速度も大きくなるものとして示し
である。

図において、現像ローラのオン／オフ及びトナー補給ロ
ーラ用モータ速度並びにトナー濃度検知の各制御タイミ
ングは（イ）、（ロ）、（ハ）の各ケーイ毎に組合せて
実行される。

以下、必要に応じて第１図も参照しつつ説明する。

第１図においてステップＰ１で現像ローラの逆転が可能
と判断されると、同ローラは逆転を始める。

又、ステップＰ２でタイマー２が計時を開始し、且つ、
ステップＰ３．　Ｐ４．　Ｐ５によりタイマー１がリセ
ット後、計時を開始する。

トナーセンサ２１２によるトナー濃度の検知は、現像ロ
ーラ正転により感光体ドラムの画像域が現像されて画像
域通過後現像ローラ逆転中に、一定時間間隔し、ごとに
行なわれる（第１図のステップＰ６．　Ｐ７）。そして
、トナー補給が必要な場合には上記検知につづく所要の
時間後にトナー補給が終了となる。

上記において、検知情報は第３図に示されるように信号
３０６ＳとしてＡ／Ｄ変換されて、　ｃｐｕに伝えられ
、現在のトナー濃度が判明する。ここに、トナーセンサ
からの信号３０６Ｓは電圧信号であり、トナー濃度が変
わると、この電圧も変わるようになっている。この電圧
変化は上述の通りＡ／Ｄ変換によりデジタル化される。

一方、当該Ｍ現像装置２０における最適トナー濃度は予
め所定の値として定められており、例えばイエロー現像
剤での所定トナー量は５重量％、マゼンタ現像剤では同
４．５重量％、シアン現像剤では同６重量％である。

これらの所定のトナー量は予め目標電圧値としてデジタ
ル化されてＣＰＵに格納されているので、ｃｐｕにて上
記検知結果との差を算出し、トナー濃度の過不足が判断
される（第１図のステップＰ８）。

ここでトナー濃度が不足してないか或いは不足している
場合にはその不足の程度により次の（イ）。

（ロ）、（ハ）３つのケースに分けて制御が行なわれる
。

（イ）　トナー濃度が不足していない場合この場合は、
第１図において、ステップＰ８からステップＰ９に進み
、現像ローラの回転は停止され現像工程も終了する（第
２図（イ）参照）。

（ロ）　トナー濃度がその現像工程内で補給し得る範囲
で不足している場合 第１図のステップＰ８でトナー濃度不足が判定されると
、ステップＰＬＯへ進む。そして、所定の目標トナー濃
度と検知トナー濃度の差からトナー補給量を算出し、こ
れに基づいてトナー補給ローラ用モータ速度Ｖｎ及び駆
動オン時間七〇を決定する。

例えば、８ビツトのデジタルデータに変換されている場
合には、イエロー現像剤の５重量％のＡ／Ｄ変換値が１
１００００００８となり、検知結果のＡ／Ｄ変換値がｌ
０ＩＩＩ１００Ｂとすると、所定値に対し４ビット分薄
いとされる。ここで、１ビツトが０．１重量％相当とす
れば０．４重量％薄いこととなり、０．４重量％濃くし
て目標の適正トナー濃度にするには、０．１重量％が１
ｇに相当すると仮定すれば４ｇのトナー補給すればよい
こととなる。

そこで、この４ｇの補給に要する時間しｎ−と。

この時間ｔｎ１に対応して上記４ｇの補給を実現し得る
トナー補給ローラ用モータ速度Ｖｎ１及び駆動時間ｔｎ
Ｉが設定される。

そして、この設定値に基づき、トナー補給が実行される
。

そして、このトナー補給中に、時間ｔ１が経過すれば再
度トナー濃度検知が実行されて上記モータ速度Ｖ旧及び
駆動時間し旧が再設定されてトナー補給が行なわれる。

これらのトナー検知及びトナー補給動作はステップｐＨ
でタイマー２の計時値が現像ローラの逆転許容最大時間
ｔ　ｎ＋ａｘを越えない限り、ステップＰ１５を終るこ
とにより時間し１毎にくり返される。

ここで現像ローラの逆転許容最大時間ｔ　１Ｉａｘとは
１次の工程に影響が及ばない範囲での最大現像許容時間
であり１例えば次の現像装置での現像が開始されるまで
の最大許容時間であり、現像ローラの逆転による穂切れ
時間の最大値である。

従って、ｔＩｌａｘ内ならば時間し、毎に随時トナー濃
度を検知して、この検知結果に基づいてトナー補給速度
及び時間を修正しつつ所定の目標値になし得る。

修正された後のトナー補給ローラ用モータ速度をＶｎｚ
、その駆動時間をｔ、ｎ２で示す。

このように随時ｔ１ごとに検知を行なうのは。

現像剤が安定しないため測定値にばらつきが出ることに
よる影響を少なくするためであり、複数回の検知での平
均値を採用することにより所定濃度に近づけることがで
きる。

（ハ）　トナー濃度がその＠微工程内での補給で間に合
わない程不足している場合 第１図のステップＰ８でトナー濃度不足が判定されると
、前記（ロ）のケースに準じてステップＰＩＯ，ｐＨ，
ＰＩ３により時間Ｌ１　毎に次々とトナー補給ローラ用
モータ速度Ｖｎ、’　＋　Ｖｎｚ’　、　Ｖｎ３’・・
・及び駆動オン時間しｎ＋　’　、ｔｎｚ’　、ｔ、ｎ
ｊ’・・・・が設定されてトナー補給が実行される。

しかし、現像ローラの逆転許容最大時間ｔ　ｍａｘ内に
所定の目標トナー濃度に達しないときは。

現像ローラの逆転を中止して次の工程の準頷に入る必要
がある。そこでステップｐＨからステップＰ１２に進み
、現像ローラを強制オフ（停止）させる。

そして、上記現像ローラの強制オフが連続して数回性な
われたときはその現像工程内でのトナー補給は断念し、
ステップＰ１４でトナーエンドをセットする。

従って、現像ローラが強制オフされた場合は適正トナー
濃度に達していないことになる。

なお、上記ステップＰ１３における連速回数の設定値は
誤動作が生じないよう確認するための値であるから、具
体的な装置に即して適宜定められる。

このように１本例によれば随時トナー濃度を検知して補
給するのでトナー濃度を高精度に管理維持することがで
きる。又、トナーが極端に不足した特殊な場合を除き、
当該現像装置における現像工程内で所定のトナー濃度に
調整しておくことができる。

（効　　果） 本発明によればトナー濃度を高精度に維持管理すること
ができ好都合である６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明したフローチャート、
第２図は本発明の実施に際し、一実施例としての現像装
置の詣部材の駆動時機等を説明したタイミングチャート
、第３図は本発明の実施に適する制御系のブロック図、
第３図、第４図は本発明の実施に適する現像装置の要部
断面図、第５図はカラー複写機の全体構成図、第６図は
同上図中の現像装置部の断面図である。 ｌＯ・・・・感光体ドラム、２０６・・・・現像ローラ
、２１６・・・・補給ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 感光体ドラムに近接配置された現像ローラを収めた現像
   室と、この現像室にトナー補給ローラを介して連通して
   いるトナー室を具備した現像装置が各色毎に複数設けら
   れているカラー画像形成装置に関し、トナー室から現像
   室へのトナー補給を、現像ローラが現像時に対し逆転さ
   れるトナーの穂切れ期間中に行なうようにしているトナ
   ー補給方法において。 任意の現像装置についてトナーの穂切れ期間中に、一定
   の時間おきに随時現像室内のトナー濃度検知を行ない、
   検知結果に基づき所定のトナー濃度を満足しているか否
   かを判断し、不足と判断したらその不足量を補なえ得る
   トナー補給ローラの速度及びトナーの穂切れ期間を随時
   算出してこの算出値に基づきトナー補給を行なうことを
   特徴とするカラー画像形成装置におけるトナー補給方法
   。