JP2914514B2

JP2914514B2 - トナー濃度制御装置

Info

Publication number: JP2914514B2
Application number: JP2070582A
Authority: JP
Inventors: 武志丸本; 桂治飛田; 秀山本; 隆司上田; 康宏河合
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH03269467A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、静電潜像を顕像化するための現像装置のト
ナー濃度を制御するトナー濃度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、感光体に形成された静電潜像をトナー現像する
複写機等の画像形成装置では、トナー濃度を適正に保つ
ため、現像装置のタンク内のトナー濃度がある一定の制
御レベル以下になると、ホッパー371からタンク373内に
トナー補給を行うようにしている（第３図参照）。この
ような画像形成装置では、例えば原稿を連続コピーする
場合、トナー補給量がトナー消費量に追付かなくなって
現像された像が薄くなることがある。

このため、上記制御レベルとエンプティレベル間に第
２の制御レベルを設定し、トナー濃度が上記第２の制御
レベル以下になると、コピー動作を一時停止してトナー
補給を行い、トナー濃度を一定レベルまで回復させた
後、コピー動作を再開するようにしたトナー濃度制御製
冒が提案されている（特開昭62-105173号公報、特開平1
-156782号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記トナー濃度制御装置にあっては、上記
コピー動作停止後、上記一定レベルに回復するまでに時
間がかかり、コピー動作の停止が長時間になる。すなわ
ち、例えば黒ベタ領域の多い原稿の連続コピーのような
トナー消費量の多い場合に数秒間隔で連続コピーを行っ
ている最中に、数十秒乃至数分間程度停止することとな
ると、使用者に不安感を抱かせる虞れがある、一方、ホ
ッパー371内のトナーが残り少なくなると、タンク373へ
のトナー補給量が減少することになる。この場合、ホッ
パー371へのトナー補充の必要があることを使用者に報
知し、長時間低濃度でコピーが行なわれることを防止す
る必要がある。

本発明は、上記問題を解消するもので、記録を行うと
きのトナー濃度回復のための停止時間の短いトナー濃度
制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、検出されるト
ナー濃度が制御レベルとエンプティレベル間のときにト
ナー補給を行いつつ記録が行われる画像形成装置におい
て、上記制御レベルと上記エンプティレベル間に休止レ
ベルを設定する休止レベル設定手段と、上記トナー濃度
が上記休止レベル以下であるかどうかを判別する高度判
別手段と、記録１枚終了毎に予め設定された時間だけ記
録動作を休止させる記録動作休止手段と、上記トナー濃
度が上記休止レベル以上に変化しないと、上記記録動作
休止手段を駆動させる制御手段とを備えたものである。

また、請求項２では、休止レベルとエンプティレベル
間に検知レベルを設定する検知レベル設定手段と、トナ
ー濃度が上記検知レベル以下であるかどうかを判別する
第２の濃度判別手段と、上記トナー濃度が上記検知レベ
ル以下に変化すると、エンプティ表示を行う表示手段と
を備えた。

さらに、請求項３では、トナー濃度が検知レベル以下
に変化すると、記録動作を停止する停止手段を備えた。

〔作用〕

上記構成のトナー濃度制御装置によれば、トナー濃度
が制御レベルとエンプティレベル間に設定された休止レ
ベル以下に変化すると、予め設定された時間だけ記録動
作が休止され、上記時間経過後に記録動作が再開する。
そして、この記録動作の休止はトナー濃度が休止レベル
以下になると常に記録１枚終了毎に行われる。

また、請求項２のトナー濃度制御装置によれば、トナ
ー濃度が休止レベルとエンプティレベル間に設定された
検知レベル以下に変化すると、エンプティ表示が行われ
る。

さらに、請求項３のトナー濃度制御装置によれば、ト
ナー濃度が検知レベル以下に変化すると、記録動作が停
止される。

〔実施例〕

第２図は本発明に係るトナー濃度制御装置が適用され
るデジタル複写機（画像形成装置）の構成図である。

複写機21はその上面にコンタクトガラス22及び原稿押
え23を有し、内部には光学機構Ｌ及び像形成手段Ｐを備
えている。

上記光学機構Ｌはハロゲンランプ24と反射板25からな
る光源、反射鏡26,27,28、レンズ部29及び固体撮像素子
（以下、CCDという）30から構成されている。そして、
記録（コピー）動作が開始されると、上記光源からの光
がコンタクトガラス22上に載置された原稿で反射し、該
反射光が反射鏡26,27,28を介してレンズ部29に導かれた
後、CCD30で読み取られる。

上記像形成手段Ｐはレーザ発生器31、ポリゴンミラー
32、反射鏡33、感光体34、帯電装置35、ブランクランプ
36、現像装置37、転写装置38、分離装置39及びクリーニ
ング装置40等を備えている。そして、読み取られた原稿
に対応したレーザ光がレーザ発生器31から照射される。
一方、感光体34の表面は帯電装置35により一律に帯電さ
れ、ポリゴンミラー32及び反射鏡33を経た上記レーザ光
により露光され、静電潜像が形成される。この後、現像
装置37によりトナー現像された上記静電潜像は転写装置
38により用紙に転写された後、分離装置39により感光体
34から分離される。

さらに、給紙機構としては、その給送方向の上流から
順に、給紙カセット41、給紙ローラ42、レジストローラ
対43が配設され、これにより用紙が感光体34に給紙さ
れ、転写が行われる。転写後の用紙の定着、排出機構と
して、搬送ベルト44、定着装置45、排出ローラ46及び排
紙トレイ47等が配設されている。なお、図示しない自動
原稿送り装置を備え、複数枚の原稿を順次自動的にコン
タクトガラス22と原稿押え23間に送るようにしてもよ
い。

次に、上記現像装置37の一構成例について第３図を用
いて説明する。

ホッパー371はトナーを収納するものである。補給ロ
ーラ372はホッパー371からタンク373にトナーを補給す
るものである。撹拌ローラ374,375はタンク373内のトナ
ー及びキャリヤを撹拌して混合するとともに、上記トナ
ーを摩擦帯電させるものである。現像ローラ376は感光
体34にトナーを供給するものである。

そして、上記摩擦帯電されたトナーが感光体34に供給
され、感光体34の静電潜像がトナー現像される。また、
ホッパー371には適宜トナーが補充できるようになされ
ている。

続いて、制御系の一例を示すブロック構成について第
１図を用いて説明する。

トナー濃度センサ１は撹拌ローラ375の周辺適所に設
けられ（第３図参照）、トナー濃度を検出して該トナー
濃度に応じた電圧を中央制御部（以下、CPUという）11
に出力するものである。なお、トナー濃度センサ１から
の電圧（以下、センサ電圧という）はトナー濃度が上昇
するに従って低くなり、逆にトナー濃度が低下するに従
って高くなるものである。操作部２はコピースタート、
モード設定、倍率設定及びコピー枚数の設定等を行うた
めのものである。また、操作部２はCPU11からの後述す
るエンプティ信号を受けてエンプティ表示を行う表示エ
リアを一部に有している。AD変換部３はCCD30からの画
像信号をデジタル信号に変換して画像メモリ４に出力す
るものである。画像メモリ４は上記デジタル信号を記憶
し、該記憶内容をCPU11に出力するものである。

光学系モータ５はCPU11からの制御信号に応じて光学
機構Ｌの光源や反射鏡26,27,28等を駆動するものであ
る。トナー補給モータ６はCPU11からの制御信号に応じ
て補給ローラ372を駆動するものである。トナー撹拌モ
ータ７はCPU11からの制御信号に応じて撹拌ローラ374,3
75を駆動するものである。給紙ローラモータ８はCPU11
からの制御信号に応じて給紙ローラ42やレジストローラ
対43等を駆動するものである。なお、上記各モータ５〜
８に代えてメインモータからクラッチで駆動力を伝達す
るようにしてもよい。

RAM9及ぴROM10はCPU11の処理プログラムや処理内容そ
の他予め設定されたセンサ電圧等を記憶するものであ
る。すなわち、ROM10はトナー補給を行わずにコピー動
作可能な制御レベルのトナー濃度に対応するセンサ電圧
Ｖ_C、コピー動作不可能となるエンプティレベルのセン
サ電圧Ｖ₂、上記制御レベルとエンプティレベルの間で
あってコピー動作をその都度所定時間ｔ_Xだけ休止する
休止レベルのセンサ電圧Ｖ₁（Ｖ_C＜Ｖ₁＜Ｖ₂）及び用紙
サイズ毎に定められた上記所定時間ｔ_Xを記憶するよう
になされている。また、ROM10はエンプティ表示を行わ
せるセンサ電圧Ｖ₃（なお、Ｖ₂＝Ｖ₃としてもよい）を
予め記憶するようになされている。

CPU11は上記モータ５〜８（該モータ５〜８に代えて
クラッチが設けられているときは該クラッチのオン、オ
フ）を制御するとともに、CCD30により読み取った画像
信号を必要に応じて変倍処理し、レーザ発生器31から上
記変倍処理後の画像信号に応じたレーザ光を照射するよ
うにしている。また、CPU11はトナー撹拌モータ７（該
モータ７に代えてクラッチが設けられているときは該ク
ラッチ）に制御信号を出力して撹拌ローラ374,375を駆
動するとともに、センサ電圧が電圧Ｖ_C以上になるとト
ナー補給モータ６（該モータ６に代えてクラッチが設け
られているときは該クラッチ）に制制信号を出力して補
給ローラ372を駆動するようになされている。さらに、C
PU11はセンサ電圧が電圧Ｖ₁以上であるかどうかを判別
する機能、連続コピー時における各コピー動作終了毎に
ｔ_X時間だけコピー動作を休止させる機能及び操作部２
からのマニユアル指示により、あるいは後述するプレス
キャンに基づいて自動的に多消費モードが設定されたと
きにセンサ電圧が電圧Ｖ₁以上になると、上述したよう
に休止時間を与える識能を有している。また、CPU11は
給紙カセット41周辺に設けられた図示しない用紙サイズ
検出センサにより用紙サイズを検出して上記ｔ_X時間を
設定する機能を有している。

次に、上記構成によるトナー濃度制御の第１実施例に
ついて第４図のフローチャートを用いて説明する。

まず、操作部２によりコピー枚数が設定されて（ある
いは自動原稿送り装置に複数枚の原稿がセットされて）
コピー（記録）がスタートすると、ステップＳ₁でセン
サ電圧Ｖが電圧Ｖ_C以下かどうか、すなわち最適のトナ
ー濃度以上かどうかが判別される。そして、センサ電圧
Ｖが電圧Ｖ_C以下であると（ステップＳ₁でYES）、最適
のトナー濃度以上であるのでトナー補給モータ６（該モ
ータ６に代えてクラッチが設けられているときは該クラ
ッチ）の駆動によるトナー補給が行われることなく、ス
テップＳ₂でコピー動作が行われる。すなわち、原稿が
読み取られて感光体34に静電潜像が形成された後、該静
電潜像が現像装置37によりトナー現像されて用紙に転写
され、該転写紙の定着及び排出が行われる。続いて、ス
テップＳ₃で設定されたコピー枚数分のコピーが終了し
たかどうかが判別され、設定枚数分のコピーが終了して
いると（ステップＳ₃でYES）、本フローチャートの処理
が終了する。

一方、ステップＳ₃でコピーすべき枚数が残っている
と（ステップＳ₃でNO）、再びステップＳ₁に戻ってセン
サ電圧Ｖが電圧Ｖ_C以下かどうかが判別される。そし
て、ステップＳ₁でセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ_C以上であると
（ステップＳ₁でNO）、最適のトナー濃度以下であるの
でステップＳ₄でセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ₁以下かどうかが
判別され、センサ電圧Ｖが電圧Ｖ₁以下であると（ステ
ップＳ₄でYES）、トナー濃度を保つべくステップＳ₅で
トナー補給モータ６（またはクラッチ）の駆動によるト
ナー補給を行いつつ、ステップＳ₂でコピー動作が行わ
れる。この後ステップＳ₃で設定枚数分のコピーが終了
したかどうかが判別され、コピーすべき枚数が残ってい
ると（ステップＳ₃でNO）、ステップＳ₁に戻る。一方、
ステップＳ₄でセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ₁以上に変化すると
（ステップＳ₄でNO）、ステップＳ₆でセンサ電圧Ｖが電
圧Ｖ₂以下かどうかが判別される。

そして、センサ電圧Ｖが電圧Ｖ₂以上であると（ステ
ップＳ₆でNO）、トナー濃度が極めて低く、正常なコピ
ーができなくなるため、ステップＳ₁₀でトナーエンプテ
ィ表示（以下、エンプテイ表示という）が行われる。次
に、ステップＳ₁₁でホッパー371にトナーが補充される
まで待機し、トナー補充されると（ステップＳ₁₁でYE
S）、ステップＳ₂に移行してコピー動作が行われる。

一方、ステップＳ₆でセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ₂以下であ
ると（ステップＳ₆でYES）、トナー濃度不足を短時間で
回復すべく、ステップＳ₇でトナー補給モータ６（また
はクラッチ）の駆動によりトナー補給を行いつつ、予め
設定されたｔ_X時間、例えば数秒間だけコピー動作を休
止させる。そして、上記ｔ_X時間経過後、ステップＳ₈で
コピー動作が行われ、ステップＳ₉で設定枚数分のコピ
ーが終了したかどうかが判別され、設定枚数分のコピー
が終了していると（ステップＳ₉でYES）、本フローチャ
ートの処理が終了する。なお、コピー動作の休止中のト
ナー補給は電圧Ｖ₁以上が検知された時点から電圧Ｖ_Cが
検知される時点まではｔ_X時間の補給が行われ、電圧Ｖ_C
以下のときは補給が停止される。

一方、ステップＳ₉でコピーすべき枚数が残っている
と（ステップＳ₉でNO）、再びステップＳ₆に戻ってセン
サ電圧Ｖが電圧Ｖ₂以下かどうかが判別される。そし
て、センサ電圧Ｖが電圧Ｖ₂以上（ステップＳ₆でNO）に
ならない限り、設定枚数分のコピーが終了するまでコピ
ー毎に、ｔ_X時間休止しながらコピー動作が行われる
（ステップＳ₆〜ステップＳ₉のループ）。

ここで、本発明に係るセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ₁以上に
なるときの動作について第５図を用いて説明する。

まず、センサ電圧Ｖが電圧Ｖ_Cのｔ₁時点で連続コピー
動作が開始されたときにトナー消費量が多い場合、トナ
ー濃度は次第に低下してセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ_Cから上
昇する。そして、ｔ₂時点でセンサ電圧Ｖが電圧Ｖ₁を越
えると、コピー１枚終了毎にｔ_X時間だけコピー動作が
休止され、この間トナー補給モータ６（またはクラッ
チ）の駆動によるトナー補給が行われる。従って、この
ｔ_X時間、センサ電圧Ｖが図示のように低下することに
なる。この後コピー動作が再開し、次のコピー動作が終
了すると、再びｔ_X時間のトナー補給が行われる。すな
わち、このコピー動作終了毎のｔ_X時間のトナー補給は
設定枚数のコピーが終了するまで続けられ（ステップＳ
₆〜ステップＳ₉のループ）、トナー濃度は次第に上昇
し、ｔ₃時点でセンサ電圧Ｖは電圧Ｖ_Cになる。そして、
トナー濃度が制御レベル以上になるとトナー補給は停止
され、制御レベル以下になると再びトナー補給が開始す
る。

一方、上記ステップＳ₆〜ステップＳ₉のループの処理
中に、例えばｔ₄時点でホッパー371内のトナーが残り少
なくなると、タンク373へのトナー補給量が減少してト
ナー濃度が次第に低下するため、センサ電圧Ｖが次第に
上昇し、ｔ₅時点で電圧Ｖ₂に達する。このとき、エンプ
ティ表示が行われ、更にホッパー371にトナーが補充さ
れるまで待機する（ステップＳ₁₀,S₁₁）。

また、ｔ₁時点で連続コピー動作が開始されたときに
トナー消費量が少ない場合は、ｔ₄時点まではセンサ電
圧Ｖが電圧Ｖ_C、すなわち最適のトナー濃度で推移し、
第５図の二点鎖線に示すように、ｔ₄時点でホッパー371
内のトナーが残り少なくなると、コピー動作の休止を行
うことなく通常のコピーを行い、この後センサ電圧Ｖが
電圧Ｖ₁以上になると（ｔ₆時点）、コピー動作の休止を
行い、ｔ₇時点で電圧Ｖ₂に達すると、エンプティ表示が
行われ、更にホッパー371にトナーが補充されるまでコ
ピー動作を行うことなく待機するようにしてもよい。

また、トナー濃度制御の第２実施例として、休止レベ
ルとエンプティレベル間に表示レベル、すなわちセンサ
電圧ＶではＶ₁＜Ｖ₃＜Ｖ₂となる電圧Ｖ₃を設定し、セン
サ電圧Ｖが電圧Ｖ₃以上になると（第５図の実線ではｔ₉
時点、二点鎖線ではｔ₈時点）、エンプティ表示が行わ
れ、更にホッパー371にトナーが補充されるまで待機す
るようにしてもよい。この場合、ホッパー371内のトナ
ーが残り少なくなってトナー補充量が減少することによ
るトナー濃度の低下を早期に報知することができる。

なお、また、上記説明では、トナー濃度制御装置はデ
ジタル複写機に適用したが、プリンタ等の画像形成装置
であっても適用することができる。

また、コピー開始時間を所定時間だけ遅らせることに
より、コピー１枚終了毎に時間ｔ_Xを与えるようにして
もよい。さらに、トナー濃度の検知はコピー動作の休止
後に行ってもよく、コピー動作の終了後に行ってもよ
い。

また、トナー消費量とトナー供給量を検知する手段を
設け、トナー消費量が比較的少ないときはｔ_X時間が短
くなるように変更し、トナー濃度の安定化（第５図破線
参照）を図るとともにコピーが完了するまでの時間を短
縮するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、補給されるトナー濃度が予め設定された休
止レベル以下に変化すると、記録１枚終了毎に予め設定
された極短い時間だけ記録動作が休止されるので、記録
を行いながらトナー補給が同時に行える。また、この記
録動作の休止制御は記録毎に行われるので、トナー消費
量が多い場合でも等間隔で記録が行われ、従来のように
連続記録中に長時間休止するような不規則な動作を防止
でき、使用者に安心感を与えることができる。

また、トナー濃度が休止レベルとエンプティレベル間
に設定された検知レベル以下に変化すると、エンプティ
表示が行われるので、トナー濃度の低下を早期に使用者
に報知することができ、低濃度で長時間記録が行われる
ことが防止でき、キャリヤの劣化が防止することができ
る。

さらに、トナー濃度が休止レベルとエンプティレベル
間に設定された検知レベル以下に変化すると記録動作を
停止するので、トナー補充が行なわれるまでに低濃度で
長時間記録が行われることが防止でき、キャリヤの劣化
を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトナー濃度制御装置の制御系のブ
ロック構成図、第２図は本発明に係るトナー濃度制御装
置が適用される画像形成装置の構成図、第３図は本発明
に係る現像装置の構成図、第４図はトナー濃度制御装置
の動作の第１実施例を示すフローチャート、第５図は第
４図のフローチャートの動作を説明するためのタイミン
グチャートである。１……トナー濃度センサ、２……操作部、11……中央制
御部（CPU）、34……感光体、37……現像装置、371……
ホッパー、372……補給ローラ、373……タンク。

フロントページの続き (72)発明者上田隆司大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者河合康宏大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (56)参考文献特開平１−156782（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−105173（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−8766（ＪＰ，Ａ) 特開平１−161383（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−8770（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−8767（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/00 303 G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】検出されるトナー濃度が制御レベルとエン
プティレベル間のときにトナー補給を行いつつ記録が行
われる画像形成装置において、上記制御レベルと上記エ
ンプティレベル間に休止レベルを設定する休止レベル設
定手段と、上記トナー濃度が上記休止レベル以下である
かどうかを判別する濃度判別手段と、記録１枚終了毎に
予め設定された時間だけ記録動作を休止させる記録動作
休止手段と、上記トナー濃度が上記休止レベル以上に変
化しないと、上記記録動作休止手段を駆動させる制御手
段とを備えたことを特徴とするトナー濃度制御装置。
【請求項２】請求項１記載のトナー濃度制御装置におい
て、休止レベルとエンプティレベル間に検知レベルを設
定する検知レベル設定手段と、トナー濃度が上記検知レ
ベル以下であるかどうかを判別する第２の濃度判別手段
と、上記トナー濃度が上記検知レベル以下に変化する
と、エンプティ表示を行う表示手段とを備えたことを特
徴とするトナー濃度制御装置。
【請求項３】請求項２記載のトナー濃度制御装置におい
て、トナー濃度が検知レベル以下に変化すると、記録動
作を停止する停止手段を備えたことを特徴とするトナー
濃度制御装置。