(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤中の現像剤のトナー濃度が所定値以下になったとき、トナーホッパーよりトナー補給ローラを介して現像器中にトナーを補給するトナー補給制御手段を備えた電子写真装置において、
上記トナーホッパ内のトナー量がエンプティ状態であることを検出するトナー残量検出手段と、
該トナー残量検出手段がトナーエンプティ状態を検出してから次のトナーエンプティ状態を検出するまでの間のトナー補給回数を計数するカウンタと、
上記補給回数カウンタの計数値と、上記トナーエンプティ状態になったときにトナーカセットからトナーホッパへ供給されるトナーの総供給量より算出される一回の補給当たりのトナー補給量に基づいて、該一回の補給量が設定された所定範囲になるようにトナー補給ローラの回転数及び／又は回転時間を変更する演算手段とを備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
マグネットロール又は感光体の回転数を計数するとともに、上記トナー残量検出手段がトナーホッパ内のトナ量が空になったことを検出したときリセットされる回転数カウンタを備え、該回転数カウンタの計数値が所定値以上になると、トナー補給制御手段を作動させて所定量のトナーを補充する請求項１に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子写真装置に関し、特に、電子写真装置のトナー補給装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
図７は従来の電子写真装置の概要を示すものである。
現像器１内で磁性粉とトナーとよりなる現像剤４を攪拌羽９で攪拌し、マグネットロール（以下、マグロールという）８を介して現像剤を感光体１９に形成された静電潜像に吸着させるようにしている。
【０００３】
上記現像器１の上側にはトナーホッパ２が設けられ、該トナーホッパ２の下側出口２ａには、該出口２ａを塞ぐようにスポンジ等の多孔質の材質よりなるトナー補給ローラ５が配設される。このトナー補給ローラ５はトナーホッパ２側では、上記スポンジの細孔が開放状態となり、このときトナーが細孔に充填される。次いで、トナー補給ローラ５が回転すると、該トナー補給ローラ５はトナーホッパ２の下部出口２ａの側壁で圧縮されるが、更に回転すると圧縮から開放され、下側の現像器１にトナーを落とすようになっている。
【０００４】
上記現像器１の低部には透磁率センサよりなるトナー濃度センサ３が備えられ、該トナー濃度センサ３の状態は図８（ａ）  に示すように、所定時間ｔ０  間隔でトナー補給制御手段１０が監視しており、該トナー濃度センサ３が濃度不足状態を示すと、上記トナー補給制御手段１０がモータドライバ１１に図８（ｂ）  に示す補給指示信号Ｓａを出力し、図８（ｃ）  に示すように、モータ駆動信号でモータ６を所定回転数で所定時間作動させてトナー補給を行うようになっている。
【０００５】
上記トナー濃度センサ３に代えて、あるいは加えて、感光ドラム１９の回転方向で現像器１の下流側に設けた、感光ドラム１９上の画像濃度を検出する画像濃度センサ（ＯＤセンサ）１８によりトナー補給をする構成もある。
【０００６】
すなわち、画像濃度検出センサ１８は、感光ドラム１９上に形成された画像の濃度を検出しており、印刷により現像器１中のトナー濃度が低下したり、現像剤が劣化することで感光ドラム１９上の画像濃度が低下した場合に、トナー補給制御手段１０が補給指示信号Ｓａを出力し、該補給指示信号Ｓａを受けて画像濃度が一定になる様にトナーホッパ２からトナー補給ローラ１１によりトナーを補給するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、新しい間は大きな障害がなく稼働を続けていた装置であっても、装置が古くなると種々の障害が発生する。トナー補給ローラ５の目詰まりもその障害の一つである。
【０００８】
トナーの質はさらさらしたものからねばりのあるものまで各種あり、古い装置に対してねばりのあるトナーを使用するとトナー補給ローラ５が目詰まりを起こし易くなる。また、電子写真装置を使用する環境は、装置の劣化に大きな影響を与え、例えば装置を高温多湿下で長時間使用すると上記トナー補給ローラ５が目詰まりを起こし易くなる。
【０００９】
従来のトナー補給方法は、上記のように補給指示信号Ｓａがトナー制御手段１０より出されたときに、所定の時間所定の回転数でトナー補給ローラ５を回転する構成となっている。ところが、トナー補給ローラ５が目詰まりを起こすと、１回の補給量が少なくなり、極端な場合には、上記図８（ａ）に示す監視信号の間隔ｔ０  毎に連続して補給信号Ｓａが出力されても、なおトナー補給ができない現象が生じ、この場合にはモータ６が回転し続けて以後の制御が不能となることがあり、この現象は、高濃度印刷を行った場合に、特に顕著に現れることになる。
【００１０】
また、トナー補給ローラの目詰まりを考慮して、予め所定のトナー補給量よりも多くのトナー量を現像器に補給させた場合には、現像剤と補給されたトナーが均一に混ざるまでに時間が掛かる為、印字濃度ムラ等の傷害を引き起こす場合がある。
【００１１】
更に、低印字率印刷等を行った場合、印刷によるトナー消費は殆どないのでトナー補給は行われないはずである。しかしながら、実際には現像器１のマグロール８の回転による遠心力でトナー飛散をし、現像器１中のトナー濃度は低下する。
【００１２】
ところが、トナーホッパ２からのトナー補給が殆どない状態で現像器１の攪拌が長く行われた場合、現像剤４の帯電量や現像剤の流動性が変化し、トナー濃度センサ３の出力が変動する場合があり、この為にトナー濃度が低下しているにも関わらず一定濃度で推移しているかのようにトナー補給制御手段１０が誤判断し、その結果印字濃度低下等の傷害を引き起こす場合がある。
【００１３】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、装置の使用環境やトナーの性質に関係なく一定したトナー濃度あるいは画像濃度を確保することができる電子写真装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像剤中の現像剤のトナー濃度が所定値以下になったとき、トナーホッパー２よりトナー補給ローラ５を介して現像器中に所定量のトナーを補給するトナー補給制御手段２１を備えた電子写真装置を前提としており、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。
【００１５】
すなわち、図１に示すように上記トナーホッパ２内のトナー量がエンプティ状態であることを検出するトナー残量検出手段３０が設けられ、これによってトナーホッパ２のトナー量が監視される。
【００１６】
該トナー残量検出手段３０が上記トナーエンプティ状態を検出してから次のトナーエンプティ状態を検出するまでの間のトナー補給制御手段２１によるトナー補給回数が補給回数カウンタ２２で計数され、この補給回数カウンタ２２の計数値が演算手段２３に入力される。これにより演算手段２３は、該計数値と、上記トナーエンプティ状態になったときにトナーカセット１５からトナーホッパ２へ供給されるトナーの総供給量とより、一回の補給当たりのトナー補給量を算出し、更に、該一回の補給当たりの補給量が適性でない場合には、該補給量が設定された所定範囲になるようにトナー補給ローラの回転数及び／又は回転時間を変更する。
【００１７】
上記トナー残量検出手段３０としては、トナーホッパーに設けられて、トナー残量が所定値以下になったときにエンプティ信号を出力するエンプティセンサ３１を用いることができる。また上記現像器中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ３又は感光体上の画像濃度を検出する画像濃度センサ１８の濃度不足検出に基づいてトナー補給制御手段２１より出力される補給指示信号が連続することを検出する連続検出手段３２を用いることができる。
【００１８】
更に、低濃度印字の場合のトナー濃度低下を防止する必要がある。そこで、回転数カウンタ２６で、マグロール８又は感光体１９の回転数を計数するとともに、該回転数カウンタ２６を上記トナー残量検出手段３０がトナーホッパ２内のエンプティ状態を確認したときリセットされるようにしておく。これによって、使用トナー量が少なくて、トナーホッパ２内のトナ量が空あるいは所定値以下になることがない場合には、上記回転数カウンタ２６の計数値は上がり放しになる。そこで、該回転数カウンタ２６の計数値が所定値に達すると、強制的にトナー補給制御手段２１を作動させて、所定量のトナーを補給するようにしている。
【００１９】
【実施の形態】
図２は本発明の一実施例を示すものである。従来と同様トナーホッパ２よりトナー補給ローラ５を介して現像器１内にトナーが供給されるようになっている。
【００２０】
トナーホッパ２の下部にはトナーホッパ２内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段３０としてのエンプティセンサ３１が設置されており、このエンプティセンサ３１によりトナーホッパ２内のトナー残量がある量以下になった時（トナーエンプティ状態）表示装置（図示しない）にその旨の表示が出され、オペレータによってトナーカセット１５よりトナーホッパ２にトナー補充がなされる。このトナーホッパ２内へのトナー補充はトナーカセット１５により予め決められたトナー量Ａｇである。
【００２１】
現像器１内のトナー濃度が所定値より低くなり、トナー濃度センサ３が現像器内のトナー濃度が所定値より低くなったことを検出すると、トナー補給制御手段２１から補給指示信号Ｓａが出され、これによってモータドライバ１１がモータ６を駆動してトナー補給ローラ５が所定の回転数（ｒｐｍ）  で所定時間回転され、現像器１内にトナーを補給する。
【００２２】
また、上記補給指示信号Ｓａは補給回数カウンタ２２にも入力されており、該補給回数カウンタ２２は補給指示信号Ｓａの出された回数をカウントするようになっている（図４，ステップＳ２）。尚、この補給回数カウンタ２２は、初期値は最初のトナー補給あるいは電源ＯＮによって”０”に設定されている（図４ステップＳ１）。
【００２３】
上記のようにトナー補給制御手段２１が補給指示信号Ｓａを出力してトナー補給を繰り返すと、すなわち補給回数カウンタ２２の計数値が多くなると、トナーホッパ２内のトナーは徐々に少なくなる。トナーホッパ２内のトナーが上記エンプティセンサ３１の高さまで少なくなると、上記エンプティセンサ３１が補給回数カウンタ２２に対してトナーエンプティ状態であることを通知し、補給回数カウンタ２２は計数を停止するとともに、それまでの計数値Ｂを下記の演算手段２３に出力する（図４、ステップＳ３→Ｓ４）。当然このときオペレータにトナーエンプティ状態になったことが通知され、これに従ってオペレータは新たなトナーを所定量補給することになる。
【００２４】
上記補給回数カウンタ２２の計数値Ｂが入力された演算手段２３は、該計数値Ｂとトナーカセット１５によりトナーホッパ２に供給されたトナー量Ａｇとから一回のトナー補給指示信号Ｓａにより現像器１内に補給されたトナー量Ｃｇを算出する（図４、ステップＳ５）。すなわち、
一回のトナー補給指示信号Ｓａによる補給トナー量Ｃｇ＝Ａｇ／Ｂ回
となる。
【００２５】
この算出された補給トナー量Ｃｇと適正値設定レジスタ２４に設定されている従前の適正トナー補給量と比較し、設定の範囲内であれば補給量の補正の必要なしと判断して、トナー補給ローラ５の所定時間での回転数を前回と同じ値とし（図４、ステップＳ６→Ｓ７）、上記算出された補給トナー量Ｃｇが設定の範囲を越えて大きいときには、トナー補給ローラ５の所定時間での回転数を前回より減少させた値とし（図４、ステップＳ６→Ｓ８→Ｓ９）、更に、算出された補給トナー量Ｃｇが設定の範囲より小さいときには、トナー補給ローラの所定時間での回転数を前回より増加させた値とし（図４、ステップＳ８→Ｓ１０）、このように決定されたいずれかの値を適正値設定レジスタ２４に設定する。この適正値設定レジスタ２４への設定が終了すると補給回数カウンタ２２はリセットされ新たなカウントを開始する（ステップＳ２に戻る）。
【００２６】
上記のようにトナー補給ローラ５の回転数を決定してもよいが、以下のような方法を採ってもよい。すなわち、上記ステップＳ５の段階で算出される１回の補給量Ｃｇはそのときのトナー補給ローラ５の状態（目詰まりがどの程度であるか）が表れた値である。そこで、図６に示す記憶手段４０に、現状の補給量Ｃｇに対応する適性な補給量を得るためのトナー補給ローラ５の回転数（ｒｐｍ）  を記憶しておく。そして、上記ステップＳ５で得られた補給量Ｃｇに対応する回転数を上記記憶手段４０から抽出して、上記適正値設定レジスタ２４に設定するようにする（図４、ステップＳ６〜Ｓ１０に代わる図５ステップＳ１１）。この設定後に、上記補給回数カウンタ２２がリセットされることは上記と同じである。
【００２７】
また、トナー残量検出手段３０としては図３示すように上記エンプティセンサ３１に代えて現像器１に設置しているトナー濃度センサ３と以下に説明する連続検出手段２５を使用することができる。
【００２８】
すなわち、上記のようにトナー補給制御手段２１はトナー濃度センサ３（透磁率センサ）の出力を一定時間ｔ０  毎に検出しており、印刷により現像器１中のトナー濃度が所定値より低下すると、上記のようにトナー補給制御手段２１よりトナー補給指示信号Ｓａが出され、モータドライバ１１を介してモータ６を所定回転数で所定時間回転するようになっている。
【００２９】
トナー補給量が正常である場合には、この動作の繰り返しとなるが、トナーホッパー１２がエンプティ状態となると、現像剤中のトナー濃度が上記補給によっても一向に増えないことになり、トナー補給制御手段２１により補給指示信号Ｓａが上記一定時間ｔ０  間隔で連続して出力されることになる。
【００３０】
このように連続してトナー補給指示信号Ｓａが出力されると、それ以上は何回補給されても補給が追い付くことはない場合が発生する。そこで、連続検出手段２５で所定回数のトナー補給指示信号Ｓａが連続して出力されたか否かを検出するようにし、所定回数連続して出力されているときには、オペレータにトナー補給メッセージを出すとともに、上記補給回数カウンタ２２を停止して、その計数値を演算手段２３に出力する（図３のステップＳ３→Ｓ４に相当）。
【００３１】
演算手段２３は該計数値に基づいて１回の補給量（上記と同様Ａ／Ｂ＝Ｃ）を算出し、更に上記と同様の手順で適正補給量に対応するトナー補給ローラ５の回転数を求めて、該回転数を適正値設定レジスタ２４に設定し、更に。補給回数カウンタ２２をリセットする。
【００３２】
また、上述のトナー濃度センサ３の代わりに、あるいはトナー濃度センサ３に加えて、感光ドラム１９の回転方向で現像器１の下流側に設けた上記感光ドラム１９上の画像濃度を検出する画像濃度センサ（ＯＤセンサ）１８を使用することができる。
【００３３】
すなわち、トナー補給制御手段２１は画像濃度検出センサ１８の出力を所定時間（例えば上記と同じｔ０  ）間隔で検出しており、印刷により現像器１中のトナー濃度が低下したり、現像剤が劣化することで感光ドラム１９上の画像濃度が低下した場合に、トナー補給制御手段１０は補給指示信号Ｓａを出力し、この補給指示信号Ｓａを受けて画像濃度が一定になる様にトナーホッパ２からトナー補給ローラ１１によりトナーを補給するようになっている。
【００３４】
この実施例でも上記の実施例同様、上記トナー補給制御手段２１の出力する補給指示信号Ｓａが補給回数カウンタ２２に入力されてカウントされ、該補給指示信号Ｓａが連続して所定回数出力されたことを連続検出信号２５が検出することによって、トナーホッパ２内がエンプティ状態になったと判断され、オペレータにトナーの供給を指示するとともに、カウンタ２２の計数が停止される。
【００３５】
次に演算手段２３が作動して上記補給回数カウンタ２３の計数値とトナーカセット１５よりトナーホッパ２に供給されるトナー量に基づいて１回の補給指示信号Ｓａによるトナー補給量を算出し、上記２つの実施例と同じ手順で適正値設定レジスタ２５に設定されたトナー補給ローラ５の回転数を適性な値に変更し、更に補給回数カウンタ２２をリセットする。
【００３６】
上記の、トナー濃度センサ３と画像濃度センサ１８を併用して濃度制御を行っている場合には、トナー濃度センサ３によるトナー濃度低下検出（補給指示信号Ｓａの連続出力）と画像濃度センサによるトナー濃度低下検出の何方か早い方で、トナーホッパ２内のトナーが無くなったと判断し、トナーカセット１５によりトナーホッパ２内にトナーを補充する。この時にトナーホッパ２内に補充したトナー量と、次にトナー濃度センサ３及び画像濃度センサ１８の何方か早い方の検出により、連続して補給指示信号Ｓａが出力されたとき、上記同様１回の補給指示信号Ｓａによるトナー補給量を算出し、適正トナー補給量となる様に適正値設定レジスタ２５に設定されたトナー補給ローラの回転数を変更する。
【００３７】
上記いずれの例においてもトナー補給量を適正にするために、トナー補給ローラ５の回転数のみを変更しているがトナー補給ローラ５の回転時間あるいは、回転数と回転時間の両方を変更してもよいことはもちろんである。
【００３８】
また、上記でのトナーカセット１５からトナーホッパ２に補充するトナー量、一回の補給指示信号Ｓａによる適正トナー補給量、および、演算手段２３を作動させるための補給指示信号Ｓａの連続回数は、装置毎に適正値があるので経験則により求められるようにするのが好ましい。
【００３９】
更に、トナー補給ローラ５によるトナー補給時間及びトナー補給ローラ５の回転数とトナー補給量についても、トナー補給ローラ５の径やトナー補給ローラ５の気泡の大きさ、トナー粒径、トナー補給ローラ部の構造により異なるので経験則により求められるものである。
【００４０】
次に、上記したように、低印字率印刷（特に白紙印刷）等を行った場合、現像器１のマグロール８の回転による遠心力でトナー飛散をし、現像器１中のトナー濃度が低下する場合があり、これによる印字濃度の低下を防止する必要がある。
【００４１】
すなわち、装置構成要素の中の回転部材、例えば現像器内のマグロール８の回転数または感光ドラム１９の回転数をカウントする回転数カウンタ２６を設け、この回転数カウンタ２６を上記トナー残量検出手段３０（エンプティセンサ３１、連続検出手段３２）がトナーエンプティ状態を検出したときリセットされるようにする。
【００４２】
このように構成すると回転数カウンタ２６のカウント値は正常に装置が動作しているときには、上記リセットによって所定値より大きくならないが、低印字率印刷の場合にようにトナーの消費量が少ないときにはトナーエンプティ状態が長時間発生しないので上記回転数カウンタ２６の計数値は上昇する一方となる。そこでるから、該回転数カウンタ２６の計数値が該回転数カウンタ２６内に設定した定値以上になった場合に、強制的にトナー補給制御手段２１を作動させ所定量のトナーを補給するようにする。当然のことながらこの補給が完了した時点で上記トナー補給制御手段２１をリセットしておく。
【００４３】
上記トナー補給制御手段２１を作動させるための回転数カウタンタ２６の設定値も、現像剤の特性、装置条件により適正な値が異なる為、経験則によって決定されるようにするのが好ましい。
【００４４】
尚、装置が新しい場合には、トナー補給ローラの目詰まりがあまりないので、トナーホッパ２がエンプティ状態になって、所定量のトナーが補給されたときから、次にトナーホッパ２がエンプティ状態になる迄の間が、上記連続して補給指示信号Ｓａが出されてから次に連続して補給指示信号Ｓａが出される迄の間に対応している。従って、装置が新しいときにトナーホッパ２にトナーが相当量残っているにも関わらずトナー補給制御手段２１より補給指示信号Ｓａが連続して出力されることはない。
【００４５】
従って、上記構成により装置が新しいときから適正値設定レジスタ２５の内容を順次更新しておくことで、装置が経年劣化してもトナー補給ローラ５が目詰まりを起こすことはなくなる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、トナーの質や装置が使用される環境あるいは、装置の経年劣化に関わりなく、現像剤中のトナー濃度を一定に保ことができ、適正な濃度での印刷状態を保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例ブロック図である。
【図３】本発明の別の実施例ブロック図である。
【図４】本発明のフロー図である。
【図５】本発明の別の手順を示すフロー図である。
【図６】本発明に使用する記憶手段の概念図である。
【図７】従来の電子写真装置の構成図である。
【図８】従来の電子写真装置の制御状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２ トナーホッパー
５ トナー補給ローラ
８   マグネットロール
１５ トナーカセット
１８ 画像濃度センサ
１９ 感光体
２１ 補給制御手段
２２ 補給回数カウンタ
２３ 演算手段
３０ トナー残量検出手段
３２ 連続検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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