JP3278553B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
された潜像に現像剤を付着させて可視像化する電子写真
方式や静電記録方式等の複写機、プリンタ等の画像形成
装置に関し、特に二成分現像剤のトナー濃度を適正に制
御する現像剤濃度制御装置を備えた画像形成装置に関す
るものである。
画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキ
ャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられてい
る。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラ
ー画像を形成するカラー画像形成装置には、画像の色味
等の観点から、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用し
ている。周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度
(即ち、キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量に対す
るトナー粒子重量の割合)は、画像品質を安定化させる
上で極めて重要な要素になっているが、現像剤のトナー
粒子は現像時に消費され、トナー濃度は変化する。この
ため、現像剤濃度制御装置(ATR)を使用して適時現
像剤のトナー濃度を正確に検出し、その変化に応じてト
ナー補給を行い、トナー濃度を常に一定に制御し、画像
の品位を保持する必要がある。
画像形成装置について図12を用いて説明する。図12
は、このような画像形成装置の一例である電子写真方式
のディジタル複写機の全体構成を示す図であり、同図に
示す装置においては、まず、原稿21の画像がCCD1
により読み取られ、得られたアナログ画像信号は増幅器
2で所定のレベルまで増幅され、アナログ−ディジタル
変換器(A/D変換器)3により例えば8ビット(0〜
255階調)のディジタル画像信号に変換される。次
に、このディジタル画像信号はγ変換器(この例では2
56バイトのRAMで構成され、ルックアップテーブル
方式で濃度変換を行う変換器)5に供給されてγ補正さ
れた後、ディジタル−アナログ変換器(D/A変換器)
9に入力される。ここで、ディジタル画像信号は再びア
ナログ画像信号に変換されてコンパレータ11の一方の
入力に供給される。コンパレータ11の他方の入力には
三角波発生回路10から発生される所定周期の三角波信
号が供給されており、前記コンパレータ11の一方の入
力に供給されたアナログ画像信号はこの三角波信号と比
較されてパルス幅変調される。このパルス幅変調された
2値化画像信号は、レーザ駆動回路12にそのまま入力
され、レーザダイオード13の発光のオン・オフ制御用
信号として使用される。レーザダイオード13から放射
されたレーザ光は周知のポリゴンミラー14により主走
査方向に走査され、f/θレンズ15、及び反射ミラー
16を経て矢印方向に回転している像担持体たる感光体
ドラム17上に照射され、静電潜像を形成することにな
る。
一に除電を受け、一次帯電器19により均一に例えばマ
イナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射
を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この
静電潜像は現像手段たる現像器20内の二成分現像剤2
9のうちのトナー粒子によって可視画像(トナー像)に
現像される。このトナー像は、2個のローラ25、26
巻に架張され図示矢印方向に無端駆動される転写材担持
ベルト27上に保持された転写材23に、転写帯電器2
2の作用により転写される。また、感光体ドラム17上
に残った残留トナーはその後クリーナ24でかき落とさ
れる。
形成ステーション(感光体ドラム17、露光器18、一
次帯電器19、現像器20等を含む)のみを図示する
が、カラー複写機の場合には、例えばシアン、マゼン
タ、イエロー、及びブラックの各色に対する同様構成の
4つの画像形成ステーションが転写材担持ベルト27上
にその移動方向に沿って順次に配列される。
は、潜像の現像に伴って現像器20内のトナーが消費さ
れるため、トナー補給手段たるトナー補給装置8から現
像器20に新たなトナーの補給を行うが、この補給の際
には、現像剤濃度制御装置を構成するCPU6等によ
り、画像データからトナーの消費量を予測し、この消費
量に基づいて補給量を決定するビデオカウント方式の現
像剤濃度制御を行っており、トナー濃度を一定にして画
像品質を安定化させている。
述したようにアナログ−ディジタル変換器3によりディ
ジタル信号に変換された画像信号の出力レベルを、画素
毎にビデオカウンタ4にてビデオカウント数として積算
する。次に、この積算したビデオカウント数をCPU6
に入力し、この積算したビデオカウント数から予測され
るトナー消費量に応じた補給量をCPU6において決定
し、トナー補給信号としてモータ駆動回路7に送る。そ
の結果、モータ駆動回路7はトナー補給信号に対応した
所定時間だけモータ28を駆動し、トナーTを収容する
トナー補給装置8内のトナー搬送スクリュー30を前記
所定時間だけ回転駆動させ、トナー補給装置8より現像
器20内に適量のトナーを補給せしめるので、現像器2
0内のトナー濃度は一定に保たれる。
濃度信号(出力レベル)と実際の画像濃度とは図中に破
線で示したような完全な比例関係にはなく、図中に実線
で示したような非線形の関係(特性)を有するため、前
記のように単純に画像濃度信号を積算してビデオカウン
ト数を算出したのでは正確なトナー消費量を予測できな
いことがあった。
タル画像信号の各画素毎の出力レベルを積算したビデオ
カウント数を一義的にトナー補給量に換算し、このトナ
ー補給量を一義的にトナー補給時間に変換してトナーの
予測補給を行っているため、例えばトナー補給装置8か
ら現像器20へのトナー補給量がトナーの流動性の変化
等が原因で想定した予測値よりずれると、現像器20内
の現像剤のトナー濃度が初期設定値よりずれてしまう。
そして、補給誤差が大きくなり、現像剤のトナー濃度が
初期設定値から大きくずれて許容範囲を外れると、安定
した画像濃度が得られなくなるだけでなく、トナーが多
い場合にはトナーの飛散や地かぶりを生じ、トナーが少
ない場合には画像ががさついたり、感光体ドラムにキャ
リアが付着する等の現象が生じることがあった。
現像剤濃度制御によるトナー濃度のずれを補正すること
を目的として、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を
前記ビデオカウント方式の現像剤濃度制御と併用した画
像形成装置が提案されている。
は、所定の枚数毎、またはコピー終了時に、感光体ドラ
ム17上に公知の手段でパッチ状の参照画像を形成し、
このパッチ状の参照画像のトナー濃度を光学的な検知手
段で検出してトナーが過補給であったのか、補給不足で
あったのかを判断し、この判断に基づいてビデオカウン
タ4からの次のビデオカウント数を補正し、CPU6か
らのトナー補給信号を補正するようにしたものである。
濃度制御をビデオカウント方式の現像剤濃度制御と併用
することにより、上述のような画像濃度信号から予測し
たトナーの消費量と実際の消費量のずれ、及びトナーの
流動性の変化等によるトナー補給量のずれを、的確に補
正して画像品質の安定化を図ることができた。
ッチ画像形成方式の現像剤濃度制御の実行タイミング
は、前記消費量及び補給量のずれの大小に拘らず一定期
間毎としていたため、連続複写工程における紙間(1枚
の転写材に対する転写工程の終了から次の転写材に対す
る転写工程が開始されるまでの間)に行われた場合に
は、前記パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御に要する
時間だけ紙間を長くしなければならず、スループットが
低くなることがあった。
途中で前記パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御が行わ
れ、複写が中断してしまうため、トラブルと誤認されて
しまうことがあった。
部材91を備えた装置においては、転写押し上げ部材9
1による圧力により、感光体ドラム17上の参照画像が
転写材ベルト27に転移してしまうため、これを除去す
るために転写クリーナ92を備えているが、この転写ク
リーナ92だけでは十分な除去ができないために、参照
画像が転写ニップを通過するのに合わせて転写押し上げ
部材91を離間させているため、この転写押し上げ部材
91の接離に要する時間だけ紙間を長くしなければなら
ず、より一層スループットが低下することがあった。
形成方式の現像剤濃度制御を、連続複写が行われる場合
でも、1枚目の画像形成が始まる前や最終枚目の画像形
成の終了後のタイミングで行うようにすると、連続複写
工程中にトナー濃度の制御を行えないことになり、結
果、連続複写の工程中にトナー濃度のずれが大きくな
り、画像品質を保つことのできる許容範囲を超えてしま
う場合があった。
画像形成装置において、スループットを低下させること
なく、連続複写工程中であっても適切にトナー濃度の補
正を行うことのできる画像形成装置を提供することを目
的としている。
的は、像担持体と、画像情報信号の濃度情報に応じて前
記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記
像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを備える現
像剤で現像する現像手段と、トナー濃度を検知する検知
手段とを有し、画像情報信号の濃度情報に基づく前記現
像手段へのトナー補給を行う第1モードもしくは前記検
知手段の出力に基づく前記現像手段へのトナー補給を行
う第2モードのいずれかを実行可能な画像形成装置にお
いて、画像情報信号の濃度情報に基づいて設定されたト
ナー補給量が所定量に達しているか否かに応じて前記第
1モードを逐次実行するか間欠的に複数回分まとめて実
行するかを決定する決定手段と、前記トナー補給量に対
応する補給誤差量を積算する積算手段とを有し、複数の
トナー像を連続して形成する間、前記積算手段により積
算された総補給誤差量が所定値に達するまでは前記決定
手段の決定に基づいて前記第1モードを逐次もしくは間
欠的に実行し、前記総補給誤差量が前記所定値に達する
と前記第2モードを実行することにより達成される。
信号に基づいてトナー補給手段によりトナーの補給を行
うが、このトナー補給量には誤差が生じるため、複数の
トナー像を連続して形成する場合、積算された前記総補
給誤差量が所定値に達するまでは前記決定手段の決定に
基づいて前記第1モードが逐次もしくは間欠的に実行さ
れ、前記総補給誤差量が前記所定値に達すると前記第2
モードが実行され、現像手段内のトナー濃度が安定して
維持される。
図面に基づいて説明する。
実施形態を図1ないし図5に基づいて説明する。
ば感光体、誘電体等の像担持体上に、電子写真方式、静
電記録方式等によって画像情報信号に対応した潜像を形
成し、この潜像をトナー粒子とキャリア粒子を主成分と
した二成分現像剤を用いた現像装置によって現像して可
視画像(トナー像)を形成し、これら可視画像を紙等の
転写材に転写し、定着手段にて永久像にする構成のもの
であればよい。
成装置の一実施形態の全体構成について説明する。本実
施形態では本発明を電子写真方式のディジタル複写機に
適用した場合を示すが、本発明が電子写真方式や静電記
録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できるこ
とは言うまでもない。
て説明する。図1において、複写されるべき原稿31の
画像はレンズ32によってCCD等の撮像素子33に投
影される。この撮像素子33は原稿31の画像を多数の
画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を
発生する。撮像素子33から出力されるアナログ画像信
号は画像信号処理信号34に送られ、ここで各画素毎に
その画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像
信号に変換され、パルス幅変調回路35に送られる。
素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅(時間長)の
レーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、図3の
(a)に示すように、高濃度の画素画像信号に対しては
より幅の広い駆動パルスWを、低濃度の画素画像信号に
対してはより幅の狭い駆動パルスSを、中濃度の画素画
像信号に対して中間の幅の駆動パルスIをそれぞれ形成
する。
ザ駆動パルスは半導体レーザ36に供給され、半導体レ
ーザ36をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ
る。従って、半導体レーザ36は高濃度画素に対しては
より長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い
時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム40
は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走
査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対して
は主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画
素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。
従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー
消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。な
お、図3の(d)に低、中、高濃度画素の静電潜像をそ
れぞれL、M、Hで示した。
36aは回転多面鏡37によって掃引されf/θレンズ
等のレンズ38及びレーザ光36aを像担持体たる感光
体ドラム40方向に指向させる固定ミラー39によって
感光体ドラム40上にスポット結像される。かくして、
レーザ光36aは感光体ドラム40の回転軸とほぼ平行
な方向(主走査方向)にこのドラム40を走査し、静電
潜像を形成することになる。
ン、セレン、OPC等を表面に有し、矢印方向に回転す
る電子写真感光体ドラムであり、露光器41で均一に除
電を受けた後、一次帯電器42より均一に帯電される。
その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレ
ーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号に対
応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナー粒
子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤43を使用
する現像器44によって反転現像され。可視画像(トナ
ー像)が形成される。ここで、反転現像とは、感光体の
光で露光された像域に、潜像と同極性に帯電したトナー
を付着させてこれを可視化する現像方法である。このト
ナー像は2個のローラ45、46間に架張され、図示矢
印方向に無端駆動される転写材担持ベルト47上に保持
された転写材48に転写帯電器49の作用により転写さ
れる。
イッチ77が設けられており、この画素密度切り換えス
イッチ77からの画素密度切り換え信号によってパルス
幅変調回路35を制御し、画素形成方法の違いに応じて
パルス幅変調回路3から出力されるパルス信号のパルス
幅を変化させている。
形成ステーション(感光体ドラム40、露光器41、一
次帯電器42、現像器44等を含む)のみを図示する
が、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マ
ゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する同様構
成の4つの画像形成ステーションが転写材担持ベルト4
7上にその移動方向に沿って順次に配列され、各画像形
成ステーションの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解
した各色毎の静電潜像が順次に形成され、対応する色ト
ナーを有する現像器で現像され、転写材担持ベルト47
によって保持、搬送される転写材48に順次に転写され
ることになる。
写材担持ベルト47から分離されて定着器(図示せず)
に搬送され、定着されて永久像に変換される。また、転
写後に感光体ドラム40上に残った残留トナーはその後
クリーナ50によって除去される。
す。図示するように、現像器44は感光体ドラム40に
対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在す
る隔壁51によって第1室(現像室)52と第2室(撹
拌室)53とに区画されている。第1室52には矢印方
向に回転する非磁性の現像スリーブ54が配置されてお
り、この現像スリーブ54内にマグネット55が固定配
置されている。現像スリーブ54はブレード56によっ
て層厚規制された二成分現像剤(磁性キャリアと非磁性
トナーを含む)の層を担持搬送し、感光体ドラム40と
対向する現像領域で現像剤を感光体ドラム40に供給し
て静電潜像を現像する。現像効率、即ち潜像へのトナー
の付与率を向上させるために、現像スリーブ54には電
源57から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス
電圧が印加されている。
像剤撹拌スクリュー58及び59が配置されている。ス
クリュー58は第1室52中の現像剤を撹拌搬送し、ま
た、スクリュー59は、後述するトナー補給装置60の
トナー排出口61から搬送スクリュー62の回転によっ
て供給されたトナー63と既に現像器内にある現像剤4
3とを撹拌搬送し、トナー濃度を均一化する。隔壁51
には図2における手前側と奥側の端部において第1室5
2と第2室53とを相互に連通させる現像剤通路(図示
せず)が形成されており、前記スクリュー58、59の
搬送力により、現像によってトナーが消費されてトナー
濃度の低下した第1室52内の現像剤が一方の通路から
第2室53内へ移動し、第2室53内でトナー濃度の回
復した現像剤が他方の通過から第1室52内へ移動する
ように構成されている。
装置においても、静電潜像の現像による現像器44内の
トナー濃度の変化を抑えるため、現像剤濃度制御装置を
構成するCPU67等により、ビデオカウント方式の現
像剤濃度制御と、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御
とを併用している。
御は、前記パルス幅変調回路35の出力信号と、クロッ
クパルス発振器65からのクロックパルス(図3の
(b)に示すパルス)を、ANDゲート64の入力に供
給し、このANDゲート64によって図3の(c)に示
すようなレーザ駆動パルスS、I、Wの各々のパルス幅
に対応した数のクロックパルス、即ち、各画素の濃度に
対応した数のクロックパルス(画像濃度信号に対応)を
出力させる。
度信号変換テーブル78によって実際のトナーの消費特
性に合わせた信号(パルス数)に変換される。この変換
テーブル78は、図4に実線で示す画像濃度信号と実画
像濃度の実際の特性に合わせたテーブルとなっており、
入力画像濃度信号を実際の画像濃度特性に従った画像濃
度信号に変換する。例えば、入力画像濃度信号(パルス
数)が255レベルのうちの70レベルであれば、図4
に示す変換テーブルにより、80レベルの信号に変換さ
れて出力される。従って、この変換テーブル78により
変換された出力信号は入力画像濃度信号と実画像濃度の
非線形の関係を補正した実際のトナー消費特性に合致し
た画像濃度信号となる。なお、入力画像濃度信号が8ビ
ット(0〜255)であるので、8ビットの変換テーブ
ル78を用いたが、変換テーブル78のビット数は入力
画像濃度信号に応じて適宜変更されるものである。
ウンタ66によって積算され、ビデオカウント数が算出
される(A4最大ビデオカウント数は3707×1
06)。かくして、このカウンタ66からの各画像毎の
パルス積算信号C1(ビデオカウント数)は、前記原稿
31のトナー像を1つ形成するために現像器44から実
際に消費されるトナー量に正確に対応することになる。
7に供給すると共にRAM68に記憶する。CPU67
はビデオカウント数とトナー補給時間との対応関係を示
す換算テーブルを有しており、入力されたビデオカウン
ト数に基づき、現像器44から消費される前記トナー量
に見合う量のトナー63をトナー補給手段たるトナー補
給装置60から現像器に供給するのに要する搬送スクリ
ュー62の回転駆動時間(即ち、トナー補給時間)を算
出し、モータ駆動回路69を制御して前記算出した時間
の間だけモータ70を駆動する。かくして、一般に、前
記ビデオカウント数が大であれば、モータ70の駆動時
間はより長い時間となり、前記ビデオカウント数が小で
あればモータ70の駆動時間はより短い時間となる。
前記搬送スクリュー62に伝達され、搬送スクリュー6
2はトナー補給装置60内のトナー63を搬送して現像
器44に所定量のトナーを補給する。このトナーの補給
は1つの画像の現像が終了する都度行われる。
に、このようなビデオカウント方式の現像剤濃度制御で
は、トナーの流動性の変化等により予測補給量と実際の
補給量との間に生ずるずれ等に対応することができない
ため、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を併用し
て、トナー濃度の補正を行っている。以下、本実施形態
におけるパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御について
説明する。
に、予め定められた濃度に対応した信号レベルを有する
参照画像信号を、参照画像信号発生回路72から出力さ
せ、この発生回路72からの参照画像信号を前記パルス
幅変調回路35に供給し、前記予め定められた濃度に対
応するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させ
る。このレーザ駆動パルスを半導体レーザ36に供給
し、このレーザ36をそのパルス幅に対応する時間だけ
発光させ、感光体ドラム40を走査する(このときはカ
ウンタ66は作動させない)。これによって、前記予め
定められた濃度に対応する参照静電潜像を感光体ドラム
40上に形成し、この参照静電潜像を現像器44により
現像する。このようにして得られたパッチ状の参照トナ
ー像にLED等の光源73から光を照射し、その反射光
を光電変換素子74で受光する。この光電変換素子74
の出力信号は前記参照トナー像の濃度に対応するから、
結局この出力信号は現像器44内の二成分現像剤の実際
のトナー濃度に対応する。
75の一方の入力に供給される。この比較器75の他方
の入力には、基準電圧信号源76から、現像剤43の規
定トナー濃度(初期設定値におけるトナー濃度)に対応
する基準信号が入力されている。従って、比較器75は
規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較
することになるから、両入力信号の比較結果として、比
較器75は現像器44内の現像剤43の実際のトナー濃
度が規定値より大であることを指示する出力信号か、ま
たはトナー濃度が規定値より小であることを指示する出
力信号を発生する。なお、両入力信号に差がないときに
はそれを指示する出力信号を発生させても良い。
される。CPU67は、本実施形態では、比較器75か
らの出力信号に基づいて、トナー残量を考慮して次回の
トナー補給動作を補正するように制御する。例えば、光
電変換素子74によって検出された現像剤43の実際の
トナー濃度が規定値よりも小である場合には、つまり、
トナーが補給不足である場合には、CPU67は不足分
のトナーを現像器44に補給するようにスクリュー62
を作動させる。即ち、比較器75からの出力信号に基づ
いて、不足分のトナーを現像器44に補給するに要する
スクリュー回転時間を算出し、モータ駆動回路69を制
御してその時間だけモータ70を回転駆動し、不足分の
トナーを現像器44に補給する。また、光電変換素子7
4によって検出された現像剤43の実際のトナー濃度が
規定値よりも大である場合には、つまり、トナーが過剰
補給である場合には、CPU67は比較器75からの出
力信号に基づいて現像剤中の過剰トナー量を算出する。
そして、その後の原稿による画像形成に際しては、この
過剰トナー量が無くなるようにトナーを補給させるか、
或は過剰トナー量が消費されるまでトナーを補給せずに
画像を形成させ、即ち、トナー無補給で画像を形成して
過剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費されたら
トナー補給動作を前述の通り行わせる等の制御を行う。
現像剤濃度制御を従来のように一定周期で行うと、連続
複写工程中におけるスループットの低下を招き、また、
その間は画像形成動作が中断されるためトラブルが発生
したと誤解される場合があった。
式の現像剤濃度制御を、一定周期で行うのではなく、ト
ナー濃度の変動が許容範囲を超えると予想される場合に
のみ紙間で行い、許容範囲以内であると予想される場合
には紙間で行わず、最終紙の排出時に行うようにした。
消費系及び補給系での予想値に対する誤差により生ずる
が、消費系の誤差は、例えば環境変化によりトナーの持
つ電荷(トリボ)が変化することにより生じるものであ
り、これは、パッチ画像形成方式の現像剤濃度制御によ
る補正を行うよりも、温湿度と消費量との相関を予め調
べておき、温湿度情報をフィードバックさせることによ
り補給量の決定段階で補正する方法の方が正確な補正が
可能であり、また、例えば連続複写工程中に変化して画
像品質に影響を与える程頻繁に生ずるものではないの
で、本実施形態ではパッチ画像形成方式の現像剤濃度制
御時には考慮しなかった。
ント方式の現像剤濃度制御が、補給量そのものを制御し
ているわけではなく、補給時間、即ちモータ等の駆動装
置のオン時間を制御していることに起因するものであ
り、同一の補給時間でも補給量にばらつきが生じ、連続
複写工程においてその総誤差量が許容範囲を超える場合
があった。そして、この補給誤差と設定補給量との関係
を調べた結果、図5に示すように、設定補給量に対して
線形の関係を有していることがわかった。
補給量に対する補給誤差量の関係を、予めテーブルとし
て用意しておき、前記ビデオカウント方式の現像剤濃度
制御の補給量決定時に、その決定した補給量から前記テ
ーブルに基づいて予想補給誤差を求め、1枚の転写材の
画像形成のたびにその予想補給誤差を積算し、総補給誤
差量が許容範囲を超えるタイミングでパッチ画像形成方
式の現像剤濃度制御を行うようにした。
しない程度の許容トナー濃度変化を±2wt%とする
と、トナー濃度が10wt%の現像剤500gにおいて
は、10gである。
ら求めた補給誤差を、CPU67を介してRAM68に
て積算し、その総誤差トナー量が10gに達したときの
タイミングでパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を行
う。
が10gをオーバーする時でも、総誤差量が10gにな
るまでパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御装置による
濃度制御を行わないので、従来よりもスループットを高
めることができる。また、総誤差量が10gに達した時
は必ずパッチ画像形成方式の第2の現像剤濃度制御を行
うので、適切なトナー濃度の補正が行われる。
枚数から算出される総誤差トナー量が10gにならない
場合には、最終複写紙が排出される間にパッチ画像形成
方式の現像剤濃度制御を行って、一度はトナー濃度を基
準値へ調整するので、スループットを低下させることな
く、適切なトナー濃度の補正が行われる。
像剤濃度制御のタイミングを適正化するだけでなく、ビ
デオカウント方式の現像剤濃度制御におけるトナーの補
給タイミングの適正化も図る。
誤差は設定補給量が多くなる程大きくなり、さらに、補
給量が図5に示すaの領域のように非常に少ない場合に
は、スクリュー駆動モータの立ち上がり、立ち下がり特
性により補給量が不安定になり、補給精度が非常に悪く
なることに着目したものである。
RAM68に1枚当たりのビデオカウント数による補給
量を積算するエリアを設け、前記ビデオカウント方式の
現像剤濃度制御によりトナー補給を行う際、まず1枚当
たりのビデオカウント数による補給量が図5のaの領域
に相当するかどうかを判断し、相当する場合は1枚毎の
補給は行わず、上述のエリアにより補給量を積算し、総
補給量がbの領域に達したタイミングで補給を行う。
る補給量が図5のbに相当する場合には、従来通り1枚
毎の補給を行う。
な場合には、まとめてトナーを補給することにより、ビ
デオカウント方式の現像剤濃度制御による段階で、補給
量と補給誤差の関係をできるだけ図5に示した関係に近
づけ、その上で上述のようなタイミングでパッチ画像形
成方式の現像剤濃度制御を行うことにより、スループッ
トを低下させることなくトナー濃度を初期設定値の許容
範囲内に常時維持することかできる。
像の実際のトナー濃度を測定するのに、感光体ドラム上
にパッチ画像を形成し、この画像の濃度を測定すること
によっていたが、キャリアとトナーの混合比率により見
掛けの透磁率を検知し、その出力の変化によって実際の
トナー濃度を検出して補正するインダクタンス検知方式
の現像剤濃度制御を用いてビデオカウント方式の現像剤
濃度制御を補正するようにしても良い。或は、現像スリ
ーブ上等の現像剤に直接光を照射し、その反射光を測定
することによっても現像剤の実際のトナー濃度を測定す
ることができる。但し、トナーがカーボンブラックで黒
色に着色されている場合には、トナーとキャリアの分光
反射率に大差がないので、この方法ではトナー濃度の検
出精度が悪くなり、好ましくない。
実施形態を図6ないし図11に基づいて説明する。
形態の画像形成装置の全体構成について説明する。本実
施形態でも本発明を電子写真方式のディジタル複写機に
適用した場合を示すが、本発明が電子写真方式や静電記
録方式の他の種々の画像形成装置に等しく適用できるこ
とは言うまでもない。
画像はレンズ32によってCCD等の撮像素子33に投
影される。この撮像素子33は原稿画像を多数の画素に
分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生す
る。撮像素子33から出力されるアナログ画像信号は画
像信号処理信号34に送られ、ここで各画素毎にその画
素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に
変換され、パルス幅変調回路35に送られる。
た第1の実施形態のものと同様であり、入力される画素
画像信号毎に、そのレベルに対応した幅(時間長)のレ
ーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、図3の
(a)に示すように、高濃度の画素画像信号に対しては
より幅の広い駆動パルスWを、低濃度の画素画像信号に
対してはより幅の狭い駆動パルスSを、中濃度の画素画
像信号に対して中間の幅の駆動パルスIをそれぞれ形成
する。
ザ駆動パルスは半導体レーザ36に供給され、半導体レ
ーザ36をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ
る。従って、半導体レーザ36は高濃度画素に対しては
より長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い
時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム40
は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走
査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対して
は主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画
素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。
従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー
消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。な
お、本実施形態でも低、中、高濃度画素の静電潜像は前
記図3の(d)にそれぞれL、M、Hで示す通りとな
る。
36aは回転多面鏡37によって掃引され、f/θレン
ズ等のレンズ38及びレーザ光36aを像担持体たる感
光体ドラム40方向に指向させる固定ミラー39によっ
て感光体ドラム40上にスポット結像される。かくし
て、レーザ光36aは感光体ドラム40の回転軸とほぼ
平行な方向(主走査方向)にこのドラム40を走査し、
静電潜像を形成することになる。
ン、セレン、OPC等を表面に有し、矢印方向に回転す
る電子写真感光体ドラムであり、露光器41で均一に除
電を受けた後、一次帯電器42より均一に帯電される。
その後、上述した画像情報信号に対応して変調されたレ
ーザ光で露光走査され、これによって画像情報信号に対
応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナー粒
子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤43を使用
する現像器44によって反転現像され。可視画像(トナ
ー像)が形成される。ここで、反転現像とは、感光体の
光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナー
を付着させてこれを可視化する現像方法である。このト
ナー像は2個のローラ45、46かに架張され、図示矢
印方向に無端駆動される転写材担持ベルト47上に保持
された転写材48に転写帯電器49の作用により転写さ
れる。
担持ベルト47から分離されて定着器(図示せず)に搬
送され、永久像に定着される。また、転写後に感光体ド
ラム40上に残った残留トナーはその後クリーナ50に
よって除去される。
形成ステーション(感光体ドラム40、露光器41、一
次帯電器42、現像器44等を含む)のみを図示する
が、カラー画像形成装置の場合には、例えばシアン、マ
ゼンタ、イエロー、及びブラックの各色に対する4つの
画像形成ステーションが転写材担持ベルト47上にその
移動方向に沿って順次に配列され、各画像形成ステーシ
ョンの感光体ドラム上に原稿の画像を色分解した各色毎
の静電潜像が順次に形成され、対応する色トナーを有す
る現像器で現像され、転写材担持ベルト47によって保
持、搬送される転写材48に順次に転写されることにな
る。
器44の一例を図7に示す。図示するように、現像器4
4は感光体ドラム40に対向して配置されており、その
内部は垂直方向に延在する隔壁51によって第1室(現
像室)52と第2室(撹拌室)53とに区画されてい
る。第1室52には矢印方向に回転する非磁性の現像ス
リーブ54が配置されており、この現像スリーブ54内
にマグネット55が固定配置されている。現像スリーブ
54はブレード56によって層厚規制された二成分現像
剤(磁性キャリアと非磁性トナーを含む)の層を担持搬
送し、感光体ドラム40と対向する現像領域で現像剤を
感光体ドラム40に供給して静電潜像を現像する。現像
効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上させるため
に、現像スリーブ54には電源57から直流電圧を交流
電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加されている。
像剤撹拌スクリュー58及び59が配置されている。ス
クリュー58は第1室52中の現像剤を撹拌搬送し、ま
た、スクリュー59は、後述する第1のトナー補給装置
Aのトナー容器101のトナー排出口101aから搬送
スクリュー102の回転によって供給されたトナーTと
既に現像器内にある現像剤43とを撹拌搬送し、トナー
濃度を均一化する。隔壁51には図7における手前側と
奥側の端部において第1室52と第2室53とを相互に
連通させる現像剤通路(図示せず)が形成されており、
前記スクリュー58、59の搬送力により、現像によっ
てトナーが消費されてトナー濃度の低下した第1室52
内の現像剤が一方の通路から第2室53内へ移動し、第
2室53内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通過
から第1室52内へ移動するように構成されている。
も、静電潜像の現像による現像器44内の変化したトナ
ー濃度を補正するために、即ち、現像器44に補給する
トナー量を制御するために、ビデオカウント方式の現像
剤濃度制御を行っている。
号がANDゲート64の一方の入力に供給され、このA
NDゲートの他方の入力にはクロックパルス発振器65
からのクロックパルス(図3の(b)に示すパルス)が
供給される。従って、ANDゲート64からは図3の
(c)に示すようにレーザ駆動パルスS、I、Wの各々
のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画
素の濃度に対応した数のクロックパルスが出力される。
このクロックパルス数はカウンタ66によって積算さ
れ、そして、このカウンタ66からのパルス積算信号
(積算クロックパルス数C1)は、前記原稿31のトナ
ー像を1つ形成するために現像器44から実際に消費さ
れるトナー量に対応している。
67に供給すると共にRAM68に記憶する。CPU6
7は、このパルス積算信号C1に基づき、現像器44か
ら消費される前記トナー量に見合う量のトナーTを第1
のトナー容器101から現像器に供給するのに要する搬
送スクリュー102の回転駆動時間を算出し、モータ駆
動回路69を制御して前記算出した時間の間だけモータ
104を駆動する。かくして、一般に、前記パルス積算
値が大であれば、モータ104の駆動時間はより長い時
間となり、前記パルス積算値が小であればモータ104
の駆動時間はより短い時間となる。
ー102に伝達され、搬送スクリュー102は第1のト
ナー容器101内のトナーTを搬送して現像器44に所
定量のトナーを補給する。このトナーの補給は1つの画
像の現像が終了する都度行われる。
カウント方式の現像剤濃度制御だけでは、消費系、補給
系の変動による微小誤差が生じることは避けられず、こ
の微小誤差により現像器44内の現像剤43のトナー濃
度、つまりトナー粒子とキャリア粒子の混合比が初期設
定値(規制値)より徐々にずれて許容範囲から大きくは
ずれてるので、このずれを補正するため、前述したパッ
チ画像形成方式の現像剤濃度制御を行っている。
る信号レベルを有する参照画像信号を発生する参照画像
信号発生回路72を設け、この発生回路72からの参照
画像信号を前記パルス幅変調回路35に供給し、前記予
め定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆
動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを半導体
レーザ36に供給し、このレーザ36をそのパルス幅に
対応する時間だけ発光させ、感光体ドラム40を走査す
る(このときはカウンタ66は作動させない)。これに
よって、前記予め定められた濃度に対応する参照静電潜
像を感光体ドラム40上に形成し、この参照静電潜像を
現像器44により現像する。このようにして得られたパ
ッチ状の参照トナー像にLED等の光源73から光を照
射し、その反射光を光電変換素子74で受光する。この
光電変換素子74の出力信号は前記参照トナー像の濃度
に対応するから、結局この出力信号は現像器44内の二
成分現像剤の実際のトナー濃度に対応する。
75の一方の入力に供給される。この比較器75の他方
の入力には、基準電圧信号源76から、現像剤43の規
定トナー濃度(初期設定値におけるトナー濃度)に対応
する基準信号が入力されている。従って、比較器75は
規定トナー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較
することになるから、両入力信号の比較結果として、比
較器75は現像器44内の現像剤43の実際のトナー濃
度が規定値より大であることを指示する出力信号か、ま
たはトナー濃度が規定値より小であることを指示する出
力信号を発生する。なお、両入力信号に差がないときに
はそれを指示する出力信号を発生する。
される。CPU67は、本実施形態では、比較器75か
らの出力信号に基づいて次回のトナー補給動作を次のよ
うに制御する。
た実際のトナー濃度が規定トナー濃度と同じであった場
合には、CPU67はRAM68に記憶されていた前記
パルス積算信号C1をキャンセルし、次の画像形成動作
に伴うトナー補給動作を前述の通り行わせる。
た現像剤43の実際のトナー濃度が規定値よりも小であ
る場合には、つまり、トナーが補給不足である場合に
は、CPU67は不足分のトナーを現像器44に補給す
るようにスクリュー102を作動させる。即ち、比較器
75からの出力信号に基づいて、不足分のトナーを現像
器44に補給するに要するスクリュー回転時間を算出
し、モータ駆動回路69を制御してその時間だけモータ
104を回転駆動し、不足分のトナーを現像器44に補
給する。そして、次の原稿による画像形成に際しては、
トナー補給動作を前述の通り行わせる。
れた現像剤43の実際のトナー濃度が規定値よりも大で
ある場合には、つまり、トナーが過剰補給である場合に
は、CPU67は比較器75からの出力信号に基づいて
現像剤中の過剰トナー量を算出する。そして、その後の
原稿による画像形成に際しては、この過剰トナー量が無
くなるようにトナーを補給させる。本実施形態では、次
の原稿による画像形成に際して、1つの画像当たりのト
ナー補給量を算出し、これらデータ(過剰トナー量と1
画像当たりのトナー補給量)から、算出した過剰トナー
量を消費するのに相当するコピー枚数を算出し、このコ
ピー枚数分だけトナーを補給せずに画像を形成させる。
即ち、トナー無補給で前記算出したコピー枚数の画像を
形成して過剰トナー量を消費させ、過剰トナー量が消費
されたらトナー補給動作を前述の通り行わせるように制
御するものである。
チ画像形成方式の現像剤濃度制御の実行タイミングは、
第1の実施形態と同様に総補給誤差量が所定値に達した
時、及び最終転写材の排出時に設定されている。
となく、ビデオカウント方式の第1の現像剤濃度制御装
置による補給トナー量の誤差を補正することができる。
方式の現像剤濃度制御を併用する場合でも、ビデオカウ
ント方式の現像剤濃度制御時に、トナー補給槽から現像
器への補給トナー量の誤差を小さくすること(実質的に
無くすこと)、換言すれば補給精度を向上させること
が、トナー濃度を安定させる上で最も重要である。
材を紙間時に接離させる画像形成装置では、紙間時にパ
ッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を行わないことが好
ましいため、このような補給精度の向上は特に重要であ
る。
れるかについて説明する。最も補給精度が要求されるの
は、最もトナー消費量(補給量)が多い場合である。つ
まり、原稿画像がベタ画像で、かつ設定可能な最大連続
複写枚数分複写を行う場合が最も厳しい条件となる。ま
た、トナー濃度の許容範囲が狭いほど補給精度が厳しく
要求される。仮に、最大連続複写枚数を100枚とし、
トナー濃度の許容範囲を±1wt%とすると、トナー補
給精度は±5%程度要求されることになる。本発明者等
の行った実験では、図14に示した従来のトナー補給装
置では補給精度は±20〜30%程度であり、従って、
従来のトナー補給装置ではトナー濃度を安定に保つこと
は実質的に困難である。特に、絶対補給量としては、徐
々に低下する傾向がある。
は、トナーの流動性の変化によりスクリューのトナー搬
送効率が大きく変化することか挙げられる。トナーの流
動性はトナーのかさ密度と密接に関連しており、その症
状としては、かつ密度が高いと流動性が低下し、その結
果、搬送効率が低下して補給量が減り、一方、かさ密度
が低いとその逆になる傾向がある。
密度は、トナー補給装置内におけるトナーの粉面高さ
や、図14の従来例装置における撹拌部材93による撹
拌状況等により影響を受け、大きく変動する。さらに、
放置等の経時的な要因で同じかさ密度でも流動性が変化
する場合もある。
内のトナーの粉面高さを粉面検知センサによって検知
し、補給精度を向上させようとするものである。
れたトナー補給装置の一例について図6及び図8を参照
して説明する。
は第1のトナー補給装置Aと第2のトナー補給装置Bと
によって構成され、それぞれの機能も分離している。即
ち、従来のトナー補給装置においては補給現像剤である
ところのトナーを貯蔵することと、現像器に対して必要
量のトナーを補給することの2つの役割が一つのトナー
補給装置に課せられていたが、本例においてはトナーの
貯蔵は第2のトナー補給装置Bが受け持ち、現像器に対
するトナーの補給は第1のトナー補給装置Aが受け持つ
ようにその役割が分担されている。
うに、トナーTを収容する第1のトナー容器101と、
この容器内のトナーTを現像器44へ搬送する第1の搬
送スクリュー102と、容器内のトナーTの粉面(レベ
ル面)Taを検知する粉面検知センサ103等により構
成されている。また、第2のトナー補給装置Bは、トナ
ーTを貯蔵、収容する大容量の第2のトナー容器111
と、この容器内のトナーを第1のトナー補給装置Aに搬
送する第2の搬送スクリュー112と、容器内のトナー
の残量が少なくなったことを検知する残量検知センサ1
13と、容器内のトナーをほぐす撹拌部材114等によ
り構成されている。
る。複写工程が始まると、前述したようにビデオカウン
ト数に基づいてトナー補給時間が算出され、算出した時
間の間だけ第1のモータ104が駆動され、駆動伝達部
材を介して第1の搬送スクリュー102が回転駆動さ
れ、第1のトナー容器101内に収容されたトナーTの
一部が現像器44へ搬送、補給される。本例では、駆動
伝達部材は歯付きプーリ105、106及びタイミング
ベルト107よりなるが、歯車伝達機構、モータのダイ
レクトドライブ、或はその他の既知の方法でも差し支え
ない。
り、第1のトナー容器101内のトナーTの粉面Taは
低下する。それ故、現像器44へのトナーの補給が終了
した後、第2のトナー補給装置Bより粉面検知センサ1
03によって検知された減少した分のトナー量に対応す
る量のトナーを補給させる。例えば、粉面検知センサ1
03の検知出力を制御回路(図示せず)に供給し、この
制御回路から第2のモータ115に駆動信号を送って第
2のモータ115を所定時間駆動し、駆動伝達部材11
6、117、118を介して第2の搬送スクリュー11
2を所定時間回転駆動し、第2のトナー容器111内に
収容されたトナーTの所定量を第1のトナー補給装置A
のトナー容器101内へ搬送、補給し、第1のトナー補
給装置A内のトナー粉面Taを一定に保つようにする。
してさらに説明する。
即ちパルス積算信号C1が決定され(ステップS1
1)、現像器44へ直接トナーを補給するための第1の
搬送スクリュー102を駆動する第1のモータ104の
回転駆動時間を決定する(ステップS12)。その後、
プリント動作が開始され(ステップS14)、現像、ト
ナー消費動作に連動して第1の搬送スクリュー102が
回転駆動され(ステップS14)、第1のトナー容器1
01内に収容されたトナーTの一部が現像器44へ補給
される。
ナー容器101内のトナーTの粉面Taは静かに低下す
るため、補給量に与える影響は殆どないが、トナー容量
が少ない場合、粉面Taの変化が補給量に与える影響が
大きいのは、前述した通りである。このため、粉面Ta
が低下するときに第2のトナー容器111からトナーの
補給を行うと、補給トナーが落下するときに粉面Taを
乱し、現像器44へ補給しているトナー量に影響を与え
てしまう恐れがある。それ故、現像器44へトナーのト
ナー補給動作が終了したか否かを判断し(ステップS1
5)、終了したら、第2のトナー補給装置Bより粉面検
知センサ103によって検知された減少した分のトナー
量に対応する量のトナーを第1のトナー容器101内へ
補給させる(ステップS16)。
補給装置Aのトナー容器101内のトナーTの粉面Ta
の高さを図8に示すaの範囲内に恒常的に保つことがで
きる。厳密に言えば、範囲aの高さ分粉面の高さが変化
することになるが、図示する容器底部より粉面検知セン
サ103の設置位置までの高さhをある程度の高さに設
定することにより、hに対するaの割合が小さくなる。
これにより、第1のトナー容器101内の下部のトナー
が受ける圧力の変動が小さくなり、かさ密度の変動は無
視できる程度の微小なものとなる。従って、高精度のト
ナー補給が行える。なお、撹拌部材114は第2の撹拌
スクリュー112より駆動伝達部材であるギア119、
120を介して駆動される。
トナー補給装置Aのトナー容器101内のトナーの紛面
Taは常時所定の範囲内に保持され、搬送スクリュー1
02の近傍のトナーが受ける圧力の変動を実質的に除去
することができるので、トナーのかさ密度が一定とな
る。従って、第1のトナー補給装置Aから現像器44に
補給される同一時間でのトナー補給量は同じになり、安
定したトナーの補給が行えるから、補給精度が非常に高
くなり、例え連続複写工程中でも二成分現像剤のトナー
濃度を許容範囲内に保つことができる。
の画像形成装置に使用されたトナー補給装置の他の例を
示す。第1のトナー容器101内のトナー紛面Taは、
さらに詳細に検討した結果、図10に示すように現像器
44へのトナーの補給によりトナー搬送方向の後部から
低下していく。このため、本例では第2のトナー容器1
11からの補給トナーを受け入れる第1のトナー容器1
01の受入口を図示するようにトナー搬送方向の前部の
上方に設け、トナー粉面Taが低下しているかさ密度変
化部分に第2のトナー容器111からの補給トナーが落
下しないようにしたものである。これによって、トナー
補給による粉面Taのかさ密度変化部分に補給トナーが
落下してかさ密度をさらに乱してしまうという外因を除
去することができる。
ビデオカウント数に基づいて算出したトナー補給時間の
間だけ第1のモータ104と第2のモータ115を同時
的に駆動し、第1のトナー補給装置Aのトナー容器10
1から現像器44へトナーが補給されているときに第2
のトナー補給装置Bのトナー容器111から第1のトナ
ー容器101へ同時的にトナーを補給しても、現像器4
4へのトナー補給量に殆ど影響を与えないという利点が
ある。
装置と同じであるので、対応する部品、部材等に同一符
号を付してそれらの説明を省略する。
の画像形成装置に使用されたトナー補給装置のさらに他
の例を示す。本例のトナー補給装置は図8に示したトナ
ー補給装置の第1のトナー容器101内に撹拌部材10
8を設け、また、粉面検知103の感知表面を清掃する
センサワイパー109を設けた点で上述した図8のトナ
ー補給装置と相違するだけであるので、対応する部品、
部材等に同一符号を付して必要のない限りそれらの説明
を省略する。
給装置Bとは異なり、トナー容器101内のトナーTの
粉面Taの高さが低いので、トナーブリッジは発生しに
くい。しかしながら、上述したように第1のトナー容器
101内のトナー粉面Taは図10に示しように現像器
44へのトナーの補給によりトナー搬送方向の後部から
低下していく。このため、本例のトナー補給装置では撹
拌部材108を設け、この撹拌部材108を第1の搬送
スクリュー10ににより駆動伝達部材であるギア13
1、132を介して回転駆動し、トナー紛面Taが補給
によって低下していくときにこの粉面Taが水平状態に
保たれるようにしたものである。
体レベルセンサが一般的に使用されているが、しばしば
生じるトラブルはセンサ表面にトナーが付着してしま
い、粉面の検知ができなくなることである。トナーの付
着性やトナー容器の壁形状によってはこのトラブルが発
生するので、本例ではセンサワイパー109を設けてセ
ンサ表面を清掃し、粉面の検知不良が生じないようにし
ている。このセンサワイパー109も、本例では、第1
の搬送スクリュー102により駆動伝達部材であるギア
131、132を介して回転駆動するようにしている
が、センサワイパー109及び前記撹拌部材108の駆
動方法は第2のモータ115を駆動源とするものでもよ
いし、勿論、他の既知の駆動方法を用いても良い。
てはセンサワイパー109は必ずしも設ける必要がな
い。
カウント方式の現像剤濃度制御時におけるトナーの補給
精度を向上させることができるため、これと第1の実施
形態で説明したタイミングで実行されるパッチ画像形成
方式の現像剤濃度制御を併用することにより、より一層
確実にトナー濃度を初期設定地の許容範囲内に収めるこ
とができ、高い画像品質を常に維持することができる。
紙間時におけるパッチ画像形成方式の現像剤濃度制御を
行うのが好ましくない装置に、本実施形態のようなトナ
ー補給装置を設けることにより、トナーの補給精度が向
上し、紙間におけるパッチ画像形成方式の現像剤濃度制
御を行わなくても、連続複写における画像ムラを防止す
ることができる。
実施形態について説明する。
ィジタル複写機に適用した場合を示すが、本発明が電子
写真方式や静電記録方式の他の種々の画像形成装置に等
しく適用できることは言うまでもない。また、この第3
の実施形態の画像形成装置の全体構成及びその動作態
様、使用される現像器の構成、さらには、潜像形成方
法、ビデオカウント数の算出方法、トナー濃度制御方法
等は前記第2の実施形態と同じであるので、図6、図7
を参照して本実施形態に関係する部分について説明す
る。また、トナー補給装置も前記第2の実施形態のもの
と同じであるので、図8、図11を参照しての関係部分
について説明する。
装置に使用されたトナー補給装置の動作について説明す
る。なお、その構成は図8に示された前記第2の実施形
態のものと同じであるので説明を省略する。本実施形態
でも、駆動伝達部材は歯付きプーリ105、106及び
タイミングベルト107よりなるが、歯車伝達機構、モ
ータのダイレクトドライブ、或はその他の既知の方法で
も差し支えない。
オカウント数に基づいてトナー補給時間が算出され、算
出した時間の間だけ第1のモータ104及び第2のモー
タ115が駆動され、駆動伝達部材を介して第1の搬送
スクリュー102及び第2の搬送スクリュー112が回
転駆動され、第1のトナー容器101内に収容されたト
ナーTの一部が現像器44へ搬送、補給されると共に、
第2のトナー容器111内に収容されたトナーTの一部
が第1のトナー容器101へ搬送、補給される。即ち、
本実施形態では第1のトナー容器101から現像器44
へトナーTが補給されると同時に、その減った分を補っ
てトナー粉面Taを一定に保つべく、第2のトナー容器
111から第1のトナー容器101へ同じ回転数及び、
または同じ回転時間の駆動を与えるものである。
ナー容器111からの補給トナー量は絶対補給量に対し
て減少していく傾向があるため、ある一定量以上あれば
第1のトナー容器101から現像器44への補給量より
多くなることはない。この一定量に関しては、第2のト
ナー容器111に設けられた残量検知センサ113によ
り任意に設定できる。
器101が小さく、大量のトナーを収容できないため、
トナー消費に対する粉面検知センサ103の結果を待つ
だけでは(粉面検知センサ103からの検知信号によっ
てトナーを補給すること)第1のトナー容器内のトナー
が激減してしまい、現像器44への補給量に悪影響を及
ぼす場合等に対応することができる。即ち、第1のトナ
ー容器101から現像器44へトナーが補給されている
ときに第2のトナー容器111から第1のトナー容器1
01へトナーが補給されるから、第1のトナー容器内の
トナーが激減するというようなことはなくなる。そし
て、第2のトナー容器111からのトナー補給によって
もさらに不足する分については粉面検知センサ103の
結果に基づいて補給する。
補給装置Aのトナー容器101内のトナーTの粉面Ta
の高さを図8に示すaの範囲内に恒常的に保つことがで
きる。前述したように、厳密に言えば、範囲aの高さ分
粉面の高さが変化することになるが、図示する容器底部
より粉面検知センサ103の設置位置までの高さhをあ
る程度の高さに設定することにより、hに対するaの割
合が小さくなる。これにより、第1のトナー容器101
内の下部のトナーが受ける圧力の変動が小さくなり、か
さ密度の変動は無視できる程度の微小なものとなる。従
って、高精度のトナー補給が行える。実際には20mm
<h<50mmとすることにより特に良好な結果が得ら
れた。なお、第2のトナー補給装置Bの第2のモータ1
15は第1のトナー補給装置Aの粉面検知センサ103
がトナー粉面Taを検知したときに作動され、駆動伝達
部材116、117、118を介して第2の搬送スクリ
ュー112を駆動し、所定量のトナーを第1のトナー補
給装置Aへ補給する。また、撹拌部材114は第2の撹
拌スクリュー112により駆動伝達部材であるギア11
9、120を介して駆動される。
トナー補給装置Aのトナー容器101内のトナーの紛面
Taは速やかに所定の範囲内に保持され、搬送スクリュ
ー102の近傍のトナーが受ける圧力の変動を実質的に
除去することができるので、トナーのかさ密度が一定と
なる。従って、第1のトナー補給装置Aから現像器44
に補給される同一時間でのトナー補給量は同じになり、
安定したトナーの補給が行えるから、補給精度が非常に
高くなり、例え連続複写工程中でも二成分現像剤のトナ
ー濃度を許容範囲内に保つことができる。
図11に示す第2の実施形態のトナー補給装置のよう
に、第1のトナー容器101内に撹拌部材108を設
け、また、粉面検知センサ103の感知表面を清掃する
センサワイパー109を設ければ、同様の作用効果が得
られる。
ナー補給装置Bとは異なり、トナー容器101内のトナ
ーTの粉面Taの高さが低いので、トナーブリッジは発
生しにくい。しかしながら、使用するトナーの流動性に
よってはトナーブリッジが発生する場合がある。このた
め、撹拌部材108を設け、この撹拌部材108を第1
の搬送スクリュー102により駆動伝達部材であるギア
131、132を介して回転駆動し、トナーブリッジの
発生を防止したものである。
体レベルセンサが一般的に使用されているが、しばしば
生じるトラブルはセンサ表面にトナーが付着してしま
い、粉面の検知ができなくなることである。トナーの付
着性やトナー容器の壁形状によってはこのトラブルが発
生するので、センサワイパー109を設けてセンサ表面
を清掃し、粉面の検知不良が生じないようにする。この
センサワイパー109も、第1の搬送スクリュー102
により駆動伝達部材であるギア131、132を介して
回転駆動するようにしているが、センサワイパー109
及び前記撹拌部材108の駆動方法は第2のモータ11
5を駆動源とするものでもよいし、勿論、他の既知の駆
動方法を用いても良い。なお、使用するトナー、容器の
形状によってはセンサワイパー109は必ずしも設ける
必要がない。
に基づいて算出されたトナー補給時間の間だけ第1のモ
ータ104及び第2のモータ115を駆動したが、第1
のトナー容器101の第1の搬送スクリュー102が駆
動されるとき、第2のトナー容器111の第2の搬送ス
クリュー112は、徐々にトナー量が減っていく分を見
込んで、10〜15%回転数を上げておくようにしても
良い。本発明者等の実験結果から、初期の過剰補給の影
響は全く無く、絶対補給量に対して減少していく幅も抑
えられるので、より一層リアルタイムで第1のトナー容
器101内のトナー量を一定に保つことができるという
利点がある。
真方式のディジタル画像形成装置に適用した場合を示し
たが、本発明は、実施形態以外の電子写真方式、静電記
録方式等の種々の複写機、プリンタ等の画像形成装置に
等しく適用できるものである。例えば、本発明は画像の
濃淡表現をディザ法で行う画像形成装置にも適用できる
し、また、原稿のコピーではなく、コンピュータ等から
出力された画像情報信号によりトナー像を形成する画像
形成装置にも本発明は適用できる。勿論、前記したよう
に、本発明はカラー画像形成装置にも適用できる。この
場合には、無端移動する記録材担持体の進行方向に沿っ
て前述したような画像形成ユニットを各色毎に設ければ
良い。但し、原稿の画像は色分解して各色毎の画像情報
信号を形成し、前述と同様にして各色毎にトナー補給を
制御すれば良い。また、像担持体の周囲に複数の現像器
を配置する構成のカラー画像形成装置にも本発明は適用
できる。さらに、画像形成装置、現像装置、制御系、ト
ナー補給装置の構成等について必要に応じて種々の変形
及び変更がなし得ることは言うまでもない。
複数のトナー像を連続して形成する場合であっても、ス
ループットを低下させることなく、トナー補給量と補給
誤差量との関係を規定の関係に近づけて維持しつつ現像
手段内のトナー濃度を安定して維持することができる。
構成を示す説明図である。
成を示す断面図である。
度情報をカウントする方法を説明する波形図である。
像濃度信号に変換するための変換テーブルの一例を示す
図である。
構成を示す説明図である。
成を示す概略断面図である。
されたトナー補給装置の一例を示す概略構成図である。
のフローチャートである。
用されたトナー補給装置の他の例を示す概略構成図であ
る。
用されたトナー補給装置のさらに他の例を示す概略構成
図である。
説明図である。
を示す特性図である。
す説明図である。
置) 103 粉面検知センサ(現像剤濃度制御装置) A 第1のトナー補給装置(第1のトナー補給手段) B 第2のトナー補給装置(第2のトナー補給手段) T トナー
Claims (5)
- 【請求項1】 像担持体と、画像情報信号の濃度情報に
応じて前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段
と、前記像担持体上の静電潜像をトナー及びキャリアを
備える現像剤で現像する現像手段と、トナー濃度を検知
する検知手段とを有し、画像情報信号の濃度情報に基づ
く前記現像手段へのトナー補給を行う第1モードもしく
は前記検知手段の出力に基づく前記現像手段へのトナー
補給を行う第2モードのいずれかを実行可能な画像形成
装置において、 画像情報信号の濃度情報に基づいて設定されたトナー補
給量が所定量に達しているか否かに応じて前記第1モー
ドを逐次実行するか間欠的に複数回分まとめて実行する
かを決定する決定手段と、前記トナー補給量に対応する
補給誤差量を積算する積算手段とを有し、 複数のトナー像を連続して形成する間、前記積算手段に
より積算された総補給誤差量が所定値に達するまでは前
記決定手段の決定に基づいて前記第1モードを逐次もし
くは間欠的に実行し、前記総補給誤差量が前記所定値に
達すると前記第2モードを実行することを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項2】 前記検知手段は参照用のトナー像の濃度
を光学的に検知することを特徴とする請求項1の画像形
成装置。 - 【請求項3】 前記検知手段は前記現像手段内のトナー
濃度を光学的に検知することを特徴とする請求項1の画
像形成装置。 - 【請求項4】 前記検知手段は前記現像手段内の現像剤
の見掛けの透磁率を検知することを特徴とする請求項1
の画像形成装置。 - 【請求項5】 複数のトナー像を連続して形成する間に
前記総補給誤差量が前記所定値に達しない場合は、最終
画像形成終了時に前記第2モードを実行することを特徴
とする請求項1乃至請求項4のいずれかの画像形成装
置。
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- 1995-07-18 JP JP20270995A patent/JP3278553B2/ja not_active Expired - Fee Related
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