JPH04253078A - トナー濃度制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナー濃度制御方法に係
り、更に詳細には、キャリアとトナーからなる２成分現
像剤を用いた現像装置において常に最適の混合比を得る
事の出来るトナー濃度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばフェライト等の磁性粉
で形成されるキャリアと、樹脂、カーボン等の非磁性体
から形成されたトナーからなる２成分現像剤を用いた現
像装置は公知であり、この種の現像装置においてはキャ
リアとトナーの混合比により記録画像の画質が大きく左
右され、而も２成分現像剤においては当初最適な混合比
に設定しても記録現像を行う都度トナーのみが消費され
る事になる為に、現像剤中のトナー濃度が低下し、つい
には現像不能の状態に至る。

【０００３】この為従来より、前記トナー濃度が透磁率
やインダクタンス、更には電気抵抗等に比例して変化す
る事に着目して、該トナー濃度検出手段よりの検出出力
に基づいて、所定量のトナーを適宜現像剤中に補給し、
トナー濃度を一定に制御する方法が提案されている。 （特公昭５１ー１４８９６号）しかしながらかかるトナ
ー濃度制御装置においては、検出手段の応答遅れに起因
して過剰にトナーが補給され易いという欠点が生じてい
た。

【０００４】かかる欠点を解消するために、トナー濃度
変化成分を中心としてその両側に正負に振るような振動
波形成分を生成し、最適濃度レベルに対応する基準電圧
Ｖｒｅｆとの差に応じてトナー補給量を調整可能にした
トナー濃度制御方法が本出願人より提案されている（特
開平２−６４５６０）。

【０００５】かかる制御方法を図５に基づいて簡単に説
明するに、前記波形成分の振幅を最適濃度レベルから上
限（下限）レベルまでの波高に設定する事により、現像
容器内のトナー濃度レベルが上限レベルより高いときは
、２成分現像剤におけるトナー濃度変化にほぼ周期的な
波形成分を重畳して形成した検出出力に対応する波形出
力３１の下限値は、最適トナー濃度レベルに対応する基
準電圧Ｖｒｅｆより高くなるために、両者を比較した制
御出力は連続したＯＦＦ出力３６が得られ、この間はト
ナーの補給を行わずに、早急に上限レベル以下に戻す。

【０００６】更に、現像容器内のトナー濃度レベルが上
限〜下限レベルに位置するときは、その波形出力３２と
基準電圧Ｖｒｅｆとが交差して、その制御出力がＯＮ／
ＯＦＦパルス状になる。この状態では現像によるトナー
濃度レベルの変動に応じたパルス出力３７が得られ、該
パルス出力に応じてトナー補給を行う事によりオーバシ
ュートが生じる事なく精度よいトナー補給制御を可能と
する。

【０００７】そして更に、トナー濃度が下限レベル以下
になった際には、波形出力３３のピーク値は基準電圧Ｖ
ｒｅｆ以下となるために、その制御出力３８は連続した
ＯＮ出力となるために、トナーを全通電回転で補給し、
トナー濃度を最適レベル領域に移行させるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて前記制御方法は、
トナーとキャリアの混合比を直接把握して前記検出出力
を生成するものではなく、その混合比を透磁率やインダ
クタンス、更には電気抵抗等に変換して検出出力を生成
するために、前記混合比と透磁率やインダクタンス、更
には電気抵抗等が常に一定の相関がある事が前提となる
ものである。しかしながら前記混合比と透磁率等は常に
一定の関係を有するものではなく、現像剤の劣化その他
の種々の要因によってバラツキが発生し、この為前記方
法でも尚精度よい補給制御が困難である。

【０００９】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、基
本的には前記従来技術と同様に検出出力と制御基準レベ
ルとの差に応じてトナー補給量を調整可能に構成するも
、前記現像剤の劣化その他の要因に応じて前記検出出力
若しくは制御基準レベルを補正し、これにより精度よい
トナー濃度制御を可能にしたトナー濃度制御方法を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、先ずトナー
とキャリアの混合比とそのセンサの検出出力たる透磁率
との関係を把握するために、図２に示す現像容器の現像
ローラ側の開口部を閉鎖し、該閉鎖された空間内に一定
混合比の二成分現像剤を収納した後、攪拌手段により実
際の現像状態に対応させて断続的に攪拌しながら、その
透磁率の変化状態を時系列的にグラフ化してみた。

【００１１】そのグラフ図を図３に示す。本図より明ら
かなように、例え混合比が一定でも透磁率はトナーの攪
拌時間、即ち現時点の運転（現像）時間の長短によって
、又現像停止時間の長短によって夫々変化し、更に前記
現像時間はその現像回数が増えるにつれ、言換えれば累
積現像時間（トータル現像枚数）に対応して夫々時系列
的に変化する事が確認された。

【００１２】これは透磁率が、ある一定体積中にあるキ
ャリアの量を透磁率に換算して把握するものであるため
に、連続運転によりトナーが攪拌されると、その攪拌時
間に比例してトナーの電荷注入量が増加し、これにより
トナーとキャリア間が反発し合って必然的に一定体積中
の嵩密度が低下し、見掛け上の透磁率が低下する。又前
記現像停止により攪拌が停止すると、前記注入した電荷
が放散し、見掛け上の透磁率が上昇する。更に累積現像
時間（トータル現像枚数）が長くなると、前記攪拌によ
りキャリアが疲労し、言換えれば現像剤の劣化が生じ、
やはり見掛け上の透磁率の上昇につながる。

【００１３】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであり、その第一の発明の特徴とするところは、２成
分現像剤におけるトナー濃度センサより得られた検出出
力に対応するアナログ出力と、所定トナー濃度レベルに
対応する制御基準レベルとを比較して得られたデジタル
出力に、現像剤の劣化又は／及びトナーの帯電状態を加
味して所定の補給制御信号を生成し、該生成された補給
制御信号に基づいてトナー濃度制御を行う事を特徴とす
るものである。

【００１４】この場合、前記アナログ出力は、前記従来
技術の様に濃度センサよりの検出出力に振動成分を重畳
したものを用いるのがよいが、これのみに限定されず、
センサよりの検出出力を直接用いてもよい。

【００１５】又現像剤の劣化又は／及びトナーの帯電状
態を加味して生成される補給制御信号とは、前記グラフ
図より明らかな如く前記デジタル出力に、累積現像時間
（トータル現像枚数）、現像直前の停止時間、現在の連
続稼働時間の各要素を変動関数として実際の混合比に対
応する演算式に基づいて前記補給制御信号を生成するの
が一般的であるが、これのみに限定されず少なくとも前
記一要素と共に、現像容器に接続したトナーホッパより
のトナー補給回数や補給時間又はトナー消費量（補給量
）等を変動関数として加える事も任意である。

【００１６】尚、前記補給制御は緻密な制御を必要とす
る現像領域内にトナー濃度の検出出力が位置している場
合にのみ行えばよく、、前記検出出力が該現像領域から
外れた場合には前記制御を行う事なく現像領域に移行す
るまで連続したＯＦＦ若しくはＯＮ信号によりトナー供
給／停止を行うのが好ましい。

【００１７】一方請求項４に記載の第２発明は前記アナ
ログ出力側ではなく、基準レベル側を、現像剤の劣化又
は／及びトナーの帯電状態に対応して補正可能に構成し
た点にある。

【００１８】

【作用】かかる技術手段によれば、トナー濃度センサよ
りのセンサ出力に対応する検出出力若しくは制御基準レ
ベルを前記現像剤の劣化又は／及びトナーの帯電状態に
対応して補正するために実際の現像容器内のトナー濃度
（混合比）に応じて精度よくトナー補給制御を行う事が
出来る。

【００１９】又前記補正は前記センサ出力若しくは該セ
ンサ出力に振動成分を加味した検出出力等のアナログ出
力自体を補正するのではなく、一旦所定トナー濃度に対
応する制御基準レベルと比較して得られたデジタル信号
若しくは前記制御レベル自体を補正するものである為に
、その補正がマイコン等に組込まれた演算式若しくはア
ルゴリズム等に基づいて容易に補正する事が出来、言換
えればハード的処理ではなくソフト的処理にて補正が可
能である為に、回路構成が煩雑化する事なく精度よく補
給制御が可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図２
は本発明の実施例に係る現像装置の内部構成を示し、そ
の要部構成について簡単に説明するに、１はキャリアと
トナーが所定濃度割合で収納された現像容器で、感光体
ドラム３　と対面する開口側に、不図示のマグロールが
内包されたスリーブ４　を回転自在に軸支させるととも
に、該現像容器１　の上方に、仕切板５　を介してトナ
ー容器２を取付ける。

【００２１】そして前記仕切板５　の任意個所に形成し
たテーパ状のガイド凹部６　の底側にスリット開口部６
ａを穿設するとともに、該開口部６ａにスポンジが包被
されたトナー補給ローラ７　を回転自在に取付け、該ロ
ーラ７　に連結された直流モータＭの回転制御により、
トナー補給量を任意に調整可能に構成している。

【００２２】一方現像容器１　は、そのほぼ中央部に回
転可能な攪拌部材８　を取付け、前記トナー補給ローラ
７　より現像容器１　内に補給されたトナーをキャリア
とともに攪拌可能に構成するとともに、該攪拌部材８下
方の容器底面側にトナー濃度センサ１０を取付け、該セ
ンサ１０よりの検知信号をＣＰＵ１６に入力し、駆動回
路１７を介して前記直流モータＭの回転制御、言い換え
ればトナー補給制御を行うよう構成している。

【００２３】更に、攪拌部材８　の先端には可撓性の磁
性体若しくは非磁性体で形成したセンサスクレーパ８ａ
が取り付けられ、前記攪拌部材８が周期Ｔにより一定速
度で回転する事により前記スクレーパ８ａがトナー濃度
センサ１０を表面を撫擦し、該センサ１０より周期Ｔの
振動成分を有する検出出力が生成される。尚、前記セン
サスクレーパ８ａはその弾性力と材料の選択により、前
記濃度センサ１０より出力される検出出力の振幅を略最
適濃度レベルから上限（下限）レベルまでの波高になる
ように設定する。

【００２４】ＣＰＵは図４に示すように前記振動成分が
重畳されたトナー濃度センサ１０よりの検知信号と、最
適基準レベルに対応する基準電圧Ｖｒｅｆを設定する基
準電圧設定回路１１、前記基準電圧と検知信号を比較し
、該前記検知信号が基準電圧以上になった際にＯＮ信号
を出力する比較器１２、該比較器１２よりのＯＮ信号を
基準クロック１３に基づいてカウントするカウンタ１４
、該カウンタ１４よりのカウンタ値ｔ’（デジタル信号
）と装置本体側の制御部１８より生成される累積現像時
間（印字枚数ｚ）、現像直前の停止時間（ｙ）、現在の
連続稼働時間（ｎ）に基づいて下記演算式より補給制御
信号を生成する演算回路１５からなり、前記補給制御信
号をモ−タ駆動回路１７に入力する事により前記回転制
御を行う。 ｘ＝Ｆ（ｚ，ｙ，ｎ）　　　　…１）式、ｘ：補正値ｔ
＝ｔ’−ｘ　　　　　　　　　　　…２）式ｔ：現像剤
の劣化とトナーの帯電状態を加味した補給制御信号（デ
ジタル信号）

【００２５】尚前記両式を実行する場合はあくまでもｔ
’＜Ｔ、即ち前記検知出力が基準電圧レベルと交差して
いる場合に適用され、その他の場合、即ち前記カウンタ
値が出力されない場合は、前記演算回路１５より連続し
たＯＦＦ信号を、又カウンタ値がｔ’≧Ｔの場合には前
記式と無関係に連続したＯＮ信号を出力するか、若しく
ははｔ’を同期Ｔに置き換えた下記２）’式を用いても
よい。 ｔ＝Ｔ−ｘ　　　　　　　　　　　　…２）’式

【００
２６】尚補正値ｘは周期Ｔより必ず小であり、又該補正
値ｘ及びｔ’は１現像枚数毎若しくは攪拌部材の１攪拌
周期毎にリフレッシュした値を維持する。

【００２７】次に本発明の動作を説明する。前記現像容
器内のトナー濃度レベルが上限レベルより高いときは、
振動成分を重畳して形成した検出出力Ｂ１の下限値は、
最適トナー濃度レベルに対応する基準電圧レベル（Ｖｒ
ｅｆ）より高くなるために、両者を比較した比較器１２
よりの比較出力Ｃ１は出力されず、従ってカウンタより
のカウンタ値ｔ’及び補給制御信号Ｆ１は０となり、こ
の間はトナーの補給を行わずに、早急に前記検出出力を
現像領域に移行させる。

【００２８】そして現像容器内のトナー濃度が下がって
振動検出出力が基準電圧レベルと交差する検知信号Ｂ２
，Ｂ３の状態になった場合には２つの状態がある。即ち
、見掛け上振動検出出力Ｂ２は基準電圧レベルと交差し
、パルス状の比較力Ｃ２が出力されるが、実際のトナー
濃度は尚上限レベルを越えている場合がある。この場合
は前記カウンタ値ｔ’は補正値ｘより小さいので、上記
前記演算回路１５から出力される補給制御信号Ｅ２はＯ
ＦＦ信号であり、従ってトナー補給モ−タ１７も回転停
止状態を維持する。

【００２９】一方前記トナー濃度が下がって検知信号Ｂ
３の状態に達したとき、言換えれば実際のトナー濃度が
上限レベル以下になった場合は、前記カウンタ値ｔ’２
は補正値ｘより大きくなり、この結果上記前記演算回路
１５から出力される補給制御信号は前記演算式に基づい
て（ｔ’−ｘ）のパルス信号Ｅ３が出力され、この結果
実際のトナー濃度に応じた補給制御が可能となる。

【００３０】そして前記べた黒印刷を長時間続ける等の
理由で、見掛け上の検知出力Ｂ４が現像領域から外れた
場合は、比較器よりの比較出力Ｃ４は連続ＯＮ信号とな
り、従ってカウンタよりのカウンタ値ｔ’はオーバフロ
ーしてしまう。この場合は前記演算回路より連続ＯＮ信
号Ｅ４を出力し、前記検出出力Ｂ４が現像領域に移行す
るまでトナー補給用モ−タＭを連続回転させる。尚連続
回転しても前記現像領域に復帰しない場合は、トナーホ
ッパ２内がエンプティと判断して前記現像補給動作を停
止し、その旨表示する。

【００３１】尚この場合において前記検出出力は補正値
分だけ実際のトナー濃度より低く表示される。従って実
際のトナー濃度が現像領域にあるにも拘らず連続補給を
行う事は好ましくない場合がある。この場合は請求項４
に記載の様に基準レベル自体を前記補正値に合せて上下
する方がよい場合がある。

【００３２】又、前記演算式２）’に示すように前記カ
ウンタよりのカウンタ値ｔ’がオーバフローしてしまっ
た場合は、カウンタ値ｔ’を同期Ｔに置き換えて（Ｔ−
ｘ）のパルス信号Ｄ４に基づいてモ−タを駆動制御しな
がら補給制御を行い、所定時間経過後も尚前記カウンタ
値ｔ’がオーバフローしている場合にモ−タを連続運転
するように構成してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、基本
的には前記従来技術と同様に検出出力と制御基準レベル
との差に応じてトナー補給量を調整可能に構成するも、
前記現像剤の劣化その他の要因に応じて前記検出出力若
しくは制御基準レベルを補正し、これにより精度よいト
ナー濃度制御を可能にする。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る現像装置より出力される
トナー補給制御信号を生成するための作用図。

【図２】本発明の実施例に係る現像装置の内部構成を示
す概略図。

【図３】図３は前記現像装置でトナー濃度を一定に維持
した場合の印字枚数と透磁率の関係を示すグラフ図。

【図４】図２の主要制御部を示すブロック図。

【図５】従来技術に於ける現像装置より出力されるトナ
ー補給制御信号を生成するための作用図。

【符号の説明】

８　　攪拌部材 １０　　濃度センサ １６　　ＣＰＵ １７　　モ−タ ７　　トナー補給ローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　２成分現像剤におけるトナー濃度セン
   サより得られた検出出力に対応するアナログ出力と、所
   定トナー濃度レベルに対応する制御基準レベルとを比較
   して得られたデジタル出力に、現像剤の劣化又は／及び
   トナーの帯電状態を加味して所定の補給制御信号を生成
   し、該生成された補給制御信号に基づいてトナー濃度制
   御を行う事を特徴とするトナー濃度制御方法【請求項２
   】　　前記アナログ出力が濃度センサよりの検出出力に
   振動成分を重畳したものであり、又前記補給制御信号が
   、前記デジタル出力に、累積現像時間（トータル現像枚
   数）、現像直前の停止時間、現在の連続稼働時間の内少
   なくとも一の要素に基づいて演算された関数を加味して
   生成された補給制御信号である請求項１記載のトナー濃
   度制御方法 【請求項３】　　前記補給制御信号の生成を、前記検出
   出力が所定の現像領域に位置する場合に限定し、該現像
   領域から外れた場合に前記現像領域に移行するまで連続
   したＯＦＦ若しくはＯＮ信号によりトナー供給／停止を
   行うことを特徴とするトナー濃度制御方法【請求項４】
   　　２成分現像剤におけるトナー濃度センサより得られ
   た検出出力に対応するアナログ出力と、所定トナー濃度
   レベルに、現像剤の劣化又は／及びトナーの帯電状態に
   対応して変位可能な制御基準レベルとを比較して得られ
   た補給制御信号に基づいてトナー濃度制御を行う事を特
   徴とするトナー濃度制御方法