JPH0419765A

JPH0419765A - 画像形成装置のトナー濃度制御装置

Info

Publication number: JPH0419765A
Application number: JP2124601A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Fukui; 一之福井; Takanobu Yamada; 山田　孝信
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1992-01-23

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】主果上皇科里公団本発明は、画像形成装置のトナー濃度制御装置に関する
。

従３四Ｊ支折二成分現像剤は、感光体上の静電潜像を可視化するトナ
ーと、摩擦帯電によりトナーに電荷を与えると共にその
トナーを現像領域に搬送するキャリアとから構成される
。キャリアは耐刷によって消費されることがなく、現像
器中に常に一定量保有される。一方、トナーは、耐刷に
より消費されるものである。

現像剤中のトナーが消費されると、トナー濃度が変化し
画像濃度に影響するため、これを一定に制御する必要が
ある。そこで、トナー濃度変化を磁気変化や反射光量変
化で検出し、その結果に基づいてトナー補給を行い、ト
ナー濃度を一定に制御するようにしている。

磁気を利用する方法は、現像剤中に存在する単位体積当
たりのキャリア量の変化を透磁率の変化で検出してトナ
ー濃度を検出する方法であり、検出された透磁率を電圧
に変換し、これを基準電圧と比較し、この比較結果に基
づいて必要量のトナ−の補給を行うようになっている。

光を利用する方法は、現像剤に光を照射し、反射されて
くる光量を検出してトナー濃度を検出する方法であり、
検出された反射光量を電圧変化に変換し、前述と同様、
これを基準電圧と比較し、この比較結果に基づいてトナ
ーの補給を行うようになっている。

しよ゛と　るところが、上記の磁気を利用する方法は、現像剤中のキ
ャリア量からトナー濃度を検出するものであり、トナー
量それ自体を検出する方法ではないから、耐刷以外の原
因、即ち、トナーの消費以外の要因によって、トナー濃
度の検出結果が変化することになる。光を利用する方法
においても、前述と同様、耐刷以外の原因、即ち、トナ
ーの消費以外の要因によって、トナー濃度の検出結果が
変化する。

上記トナーの消費以外の検出結果の変化の主な要因とし
ては、以下のものがある。

■トナーには、トナー流動性の向上および帯電の安定化
を図るための後処理が施されている。通常は後処理剤と
してシリカを０．２％〜１％程度トナーに分散させてい
る。補給された当初のトナーにはシリカが付着している
か、撹拌されるにつれてトナーから後処理剤か離脱する
。このため、現像剤が使い込まれてくると、かさ密度が
変化し、キャリア量を検出する磁気式のトナー濃度検出
方法では、その検出結果が示すトナー濃度は実際のトナ
ー濃度よりも高い値を示す。

■トナーが比較的速く消費されると、現像器内で撹拌さ
れている時間が短（なるから、前記後処理剤の離脱は少
ない。即ち、トナーが速く消費されるか否かにより、実
際のトナー濃度と検出結果のずれの程度に差異が生じて
くる。

■現像はトナーの帯電量の低いものから消費されていく
ため、耐刷によりトナーの高帯電量物、即ち、小粒径の
トナーが蓄積されることになり、この場合も、前述と同
様、かさ密度が変化し、検出結果が示すトナー濃度は実
際のトナー濃度よりも高い値を示す。

■特に、光学式の検出方法において問題となるものでは
、キャリアのスペント現象がある。スペント現象とは、
現像剤が使い込まれてくることで、キャリアにつぶれト
ナーが付着し、本来なら光を吸収するはずのキャリアが
光を反射するようになる現象であり、この場合も、前述
と同様、検出結果が示すトナー濃度は実際のトナー濃度
よりも高い値を示す。

以上のように、現像剤が使い込まれてくるにつれて、か
さ密度が変化し、検出結果が示すトナー濃度の値は実際
のトナー濃度よりも高い値を示す方向に変化する。従っ
て、この検出結果に基づいてトナー濃度一定制御が行わ
れていくと、画像濃度が次第に薄くなるという欠点があ
る。

そこで、コピーの累積枚数や現像器の作動時間等からか
さ密度変化を予測し、基準電圧の補正を行うようにした
ものが知られている（特開昭５７−７３７７１号公報参
照）。

しかしながら、上記従来の基準値補正は、予測されたか
さ密度に基づく補正を行うものであるため、実際のかさ
密度変化とは異なるかさ密度を予測して基準値の補正を
行いかちとなり、正確なトナー濃度制御が行えないとい
う問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、現像剤の流動性から実際の
かさ密度変化を割り出して基準値に対する補正を適切に
行うようにした画像形成装置のトナー濃度制御装置の提
供を目的としている。

ｔ　　　゛　るための本発明に係る画像形成装置のトナー濃度制御装置は、上
記の課題を解決するために、二成分現像剤のトナー濃度
の変化に応じて変化する濃度検知信号を基準値と比較し
、この比較結果に基づいて適量のトナーを補給してトナ
ー濃度を制御する画像形成装置のトナー濃度制御装置に
おいて、現像器内に補給されたトナーが移送撹拌装置に
より一定距離移送されるのに要した時間を測定する時間
測定手段と、この測定された移送時間に基づいて前記濃
度検知信号と基準値との相対的関係を補正する補正手段
とを備えていることを特徴としている。

詐二−−−里上記の構成によれば、補給されたトナーが移送撹拌装置
により一定距離移送されるのに要した時間から実際のか
さ密度が割り出される。従って、この実際のかさ密度変
化に基づいた補正を行うことにより、検知されたトナー
濃度と実際のトナー濃度とのずれが解消され、正確なト
ナー濃度制御を行うことができるようになる。

裏−隻一五本発明の一実施例を第１図ないし第８図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第１図は、感光体ドラム１、現像器２、露光用光源３、
光源駆動部４、ミラー５、制御系６、トナー濃度センサ
７、トナー補給駆動装置８、現像器駆動装置９等の相互
の連結・接続および配置関係を示す説明図である。

現像器２は、二成分現像剤を感光体ドラム１の周面対向
位置に搬送してトナーを感光体ドラム１に供給するため
のマグネットローラ１０、現像剤を移送しながら撹拌す
る移送撹拌部１１、前記トナー補給駆動装置８により駆
動されるトナー補給ローラ１２、およびトナーを貯留す
るトナー補給ホッパ１３を備えて構成されている。

また、前記の移送撹拌部１１には、第２図にも示すよう
に、２本の移送スクリュー２５．２６が仕切り板２７を
挟んで平行状態に配備され、移送スクリュー２５．２６
の駆動によって現像剤は図中反時計用りに移送循環され
て撹拌される。トナー補給口２８は、手前側の移送スク
リュー２５側であって、現像剤の循環ルートから図中左
側に幾分離れた位置に設けられている。前記のトナー濃
度センサ７は、補給されたトナーの移送方向の下流側で
あって、前記現像剤の循環ルートとの合流点に設けられ
ている。

制御系６は、入力インターフェイス部２０と、出力イン
ターフェイス部２１と、ＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２３と、
タイマ３５とを備えて構成されている。前記ＣＰＵ２３
は、複写機全体の制御を行う他、トナー濃度制御の中枢
となるものである。

また、ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２３がトナー濃度制御を
行う際に必要な各種のテーブルが記憶されている。

第３図は、比較部分および基準電圧を補正する部分を主
に示している。比較部分は、トナー濃度センサ７から出
力される濃度検知信号と基準電圧とを比較する比較器３
１で構成される。基準電圧発生部３２はＣＰＵ２３から
の補正信号により基準電圧を変化させるようになってい
る。ＣＰＵ２３は前記タイマ３５が計測したトナー移送
時間に基づき補正値を算出する。

第４図は、複写機動作を概略的に示すフローチャートで
ある。複写機に電源が投入されると、先ず、初期設定が
なされ（Ｓｌ）、その後、トナー濃度制御用の基準値補
正処理を行う（Ｓ２）。次にキー人力を受付け、このキ
ーに基づいた設定を行う（Ｓ３）。次いで、プリントス
イッチがＯＮされたか否かを判断しくＳ４）、ＯＮでな
ければステップ３に移行する一方、ＯＮならば、複写動
作を開始すると共に（Ｓ５）、複写枚数をカウントして
い＜　（Ｓ６）。そして、複写枚数が前記のキー人力で
設定された枚数に達したか否かを判断しく３７）、達し
ていれば終了と判断してステップ３に移行する一方、達
していなければ複写動作を続行すべくステップ５に移行
する。

第５図は、トナー濃度制御に関係する動作を示すフロー
チャートである。先ず、タイマ３５により時間Ｔ１をセ
ントしく３１１）、移送スクリュー２５．２６の駆動を
開始させる（Ｓ１２）。次に、時間Ｔ１が終了したか否
かが判断され（Ｓ１３）終了していなければステップ１
２に進む一方、終了していれば、ステップ１４に移行す
る。即ち、かかるステップ１１〜１３においては、現像
剤に対して時間ＴＩだけ前撹拌が行われることになる。

ステップ１４では、移送撹拌部１１内に所定量のトナー
が補給される。このトナーは、現像剤の流動性を検出す
るためのトナーである。なお、トナーの補給は、トナー
補給駆動装置８によってトナー補給ローラ１２が駆動さ
れることにより行われるものである。

ステップ１４におけるトナーの補給量は、０．５ｇ程度
としている。ここで、８％のトナー濃度で７００ｇの現
像剤が移送撹拌部１１内に存在している場合では、トナ
ー量は当初の５　’６　ｇから５６５ｇに増えることに
なるが、トナー濃度についてはその変化量は極めて小さ
い。

所定量のトナーが移送撹拌部１１内に補給されたら、ト
ナー濃度センサ７からの出力電圧が突出した値■１を示
したか否かを判断する（Ｓ１５）補給されたトナーは、
前記のステップ１２において駆動を開始している移送ス
クリュー２５により移送され、−この移送により補給さ
れたトナーがトナー濃度センサ７の位置に来たときに、
このトナー濃度センサ７の出力は、第６図に示すように
、今までの出力値よりも突出した値ｖ１を示す。この突
出値■１が検出されたら、これを記憶すると共に、タイ
マ３５を作動させ、時間測定を開始する（Ｓ１６）。

補給されたトナーは、移送スクリュー２５から次に移送
スクリュー２６により移送され、その移送終端部を経て
再びトナー濃度センサ７の位置に戻って来る。この間、
トナー濃度センサ７からの出力電圧が突出した値■２を
示したか否かの判断が行われている（Ｓ１７）。補給さ
れたトナーがトナー濃度センサ７の位置に再び到達した
とき、トナー濃度センサ７の検出値は、第６図に示すよ
うに、再び突出した値■２を示すことになる。突出値ｖ
２の検出は前記の突出値ｖ１から、八■を減じた値より
も大きいか否かで判断できる。なお、Δ■は、補給され
たトナーの循環に伴う拡散による減少量を考慮した値で
ある。

突出値■２が検出されたら、タイマ３５を停止させその
ときの時間Ｔ２を計測する（３１８）。

そして、この時間Ｔ２に基づきトナー濃度制御用の基準
値を補正した後（Ｓ１９）、タイマ３５をリセットする
と共に、移送スクリュー２５．２６の駆動を止めて（Ｓ
ＩＯ）、リターンする。

第７図は、−回循環時間である前記の測定時間Ｔ２とか
さ密度との関係を示すグラフである。時間Ｔ２が長いと
き、かさ密度は高い値を示す。即ち、時間Ｔ２が長けれ
ば長い程、現像剤の劣化の程度は低いという関係にある
。これは、現像剤が劣化すると、移送スクリュー２５．
２６に対する現像剤の°“逃げ“′が減少し、移送速度
が増加することに起因している。

第１表は、−回循環時間である前記の測定時間Ｔ２と、
かさ密度との対応関係を示す表であり、表中、上段から
順に、ＡＤＬ＝ｌ　ＡＤＬ＝２、ＡＤＬ＝３、ＡＤＬ＝
４、ＡＤＬ＝５のようにレベル分けを行っている。前記
のＲＯＭ２２には、この関係がテーブルの形で格納され
ている。

〔以下　余白］第表第８図は、実際のトナー濃度と、その濃度における濃度
検知信号との関係を、パラメータとして前記のＡＤＬｌ
、２，３，４．５を用いて示すグラフである。例えば、
実際のトナー濃度が８ｗｔ％のときで、ＡＤＬ＝１のと
きは、濃度検知信号の電圧は２■となる。従って、この
場合には基準電圧として２■を設定すればよいことにな
る。

第２表は、トナー濃度を８ｗｔ％とする場合において、
前記ＡＤＬから基準電圧を割り出すための表である。前
記のＲＯＭ２２には、この関係がテーブルの形で格納さ
れている。ＡＤＬ＝１のとき、基準電圧は前述の通り２
■となり、ＡＤＬ＝２のとき、基準電圧は１．８７５Ｖ
に補正され、ＡＤＬ＝３のとき、基準電圧は１．７５０
Ｖに補正され、ＡＤＬ＝４のとき、基準電圧は１．６２
５Ｖに補正され、ＡＤＬ＝５のとき、基準電圧は１．５
００Ｖに補正される。

第２表上記の構成によれば、補給されたトナーが移送撹拌部１
１により一回循環されるのに要した時間から現像剤の流
動性が判断され、この流動性から実際のかさ密度が割り
出される。即ち、予測によるかさ密度ではなく、実際の
かさ密度を入手し、これに基づいて補正を行うことがで
きる。これにより、検知されたトナー濃度と実際のトナ
ー濃度とのずれが解消され、正確なトナー濃度制御を行
うことができるようになる。

なお、本実施例では、トナーの一回循環時間を測定する
ことで、トナー濃度センサ７を一つで済ませると共に移
送距離を長くすることでかさ密度検知の精度を向上させ
ているが、移送スクリュー２５側において、トナー濃度
センサを二つトナーの流れ方向に一定距離だけ離して配
置し、これら２つのセンサ間を移送されるのに要した時
間を測定してかさ密度を判断するようにしてもよいもの
である。

本実施例では、濃度検知信号の第１回目の突出値を検出
してから第２回目の突出値を検出するまでの時間により
トナー移送時間を測定したが、この他、トナーを補給す
ると同時にタイマを始動させ、このときから第１回目の
突出値を検知するまでの時間によりトナー移送時間を測
定するようにしてもよいものであ。

なお、カラー複写機においては、トナー濃度変化が色合
いに影響を及ぼすことになり、−層正確なトナー濃度制
御が必要であることから、本発明のトナー濃度制御装置
はカラー複写機において特に有益なものとなる。この場
合には、各色の現像器についてトナー移送時間を計測し
て補正量を算出し、それぞれの補正量で基準電圧の補正
を行うようにすればよい。

また、トナー濃度センサ７としては、磁気式或いは先代
の何れの方式を用いたセンサでもよいものである。

さらに、補正の対象は、基準値に限らず、濃度検知信号
や比較器３１を経た比較結果であってもよいものである
。

生所例四果以上の本発明によれば、トナーの移送時間から割り出さ
れた実際のかさ密度変化により補正が行われる。これに
より、検知されたトナー濃度と実際のトナー濃度とのず
れが解消されることになり、正確なトナー濃度制御が行
なえる。また、これにより、粉煙の減少および画像濃度
の一定化が図れ４゜るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図は感光体ドラム周囲の各機能部材および制
御系やトナー濃度センサ等の相互の連結・接続および配
置関係を示す説明図、第２図は現像器の内部を示す平面
図、第３図は基準電圧補正部を示す概略構成図、第４図
は複写機動作を概略的に示すフローチャート、第５図は
トナー濃度制御の動作を示すフローチャート、第６図は
所定量のトナーを補給したときにおいて経過時間と濃度
検知電圧との関係を示すグラフ、第７図はトナー移送時
間とかさ密度との関係を示すグラフ、第８図はトナー濃
度と濃度検知信号との関係を示すグラフである。１・・・感光体ドラム、２・・・現像器、３・・・光源
、６・・・制御系、７・・・トナー濃度センサ、８・・
・トナー補給駆動装置、１１・・・移送撹拌部、２２・
・・ＲＯＭ、２３・・・ＣＰＵ、２５．２６・・・移送
スクリュー、３１・・・比較器、３２・・・基準電圧発生部、３５・・・タイ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）二成分現像剤のトナー濃度の変化に応じて変化す
る濃度検知信号を基準値と比較し、この比較結果に基づ
いて適量のトナーを補給してトナー濃度を制御する画像
形成装置のトナー濃度制御装置において、現像器内に補給されたトナーが移送撹拌装置により一定
距離移送されるのに要した時間を測定する時間測定手段
と、この測定された移送時間に基づいて前記濃度検知信号と
基準値との相対的関係を補正する補正手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置のトナー濃
度制御装置。