JPH0419766A

JPH0419766A - 画像形成装置のトナー濃度制御装置

Info

Publication number: JPH0419766A
Application number: JP12460290A
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】り果上皇且里立互本発明は、画像形成装置のトナー濃度制御装置に関する
。

腫漣］支街二成分現像剤は、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ー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。

■が”′　しよ゛と　るうところが、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、攪拌されるにつれてトナーから後処理剤が離脱する
。このため、現像剤が使い込まれてくると、かさ密度か
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、その検出結果か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、現像器内で攪拌さ
れている時間が短くなるから、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。

■更に、同しく光学式の検出方法において問題となるも
ので、光センサの表面にトナーが付着するために、光セ
ンサがこの付着しているトナーによる反射光によりトナ
ー濃度を検出してしまい、検出結果が示すトナー濃度が
実際のトナー濃度よりも高くなるという問題がある。

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５７７３７７１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
行いがちとなり、正確なトナー濃度制御が行えないとい
う問題かある。

本発明は、上記事情に鑑み、トナーか一定量補給された
ときの濃度検知信号の変化の程度に基ついてトナー濃度
センサの出力特性変化を測定し、基準値に対する補正が
適切に行われる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。

ｉ　　　′ｓ　　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、現像剤中に一定量補給された後に検出される濃
度検知信号と、トナー補給前の濃度検知信号との相違の
程度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を備えていることを特徴としてい
る。

作−Ｕ上記の構成によれば、かさ密度変化やスペント現象、さ
らにトナー濃度センサの表面汚れ等に起因するトナー濃
度センサの出力特性変化が測定され、この出力特性変化
が考慮されることで、基準値に対する補正が適切に行わ
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、正確なトナー濃度制御を行
うことができるようになる。

！−隻−■ 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、光学式のトナー濃
度センサ７、およびトナー補給駆動装置８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ｌに供給するため
のマグネントローラ１０、現像剤を移送しながら攪拌す
る移送攪拌部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。

前記の移送攪拌部１１には、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移送循
環されて攪拌されるようになっている。また、前記のト
ナー濃度センサ７は、第２図（ａ）に示すように、赤外
線ＬＥＤ４１とホトダイオード４２と筺体４３と透明板
４４とから構成されている。トナー濃度センサ７は、同
字（ｂ）に示すように、その透明板４４が移送攪拌部１
１内に望むように配設される。

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、ＣＰＬｉ２３がトナー濃度制御
を行う際に必要な各種のチーフ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（センサ出力）と基準電圧とを比
較する比較器３１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、後で詳述するように
、現像剤中に一定量補給されたトナーが現像剤中で充分
攪拌されたときに検出される濃度検知信号と、トナー補
給前の濃度検知信号との相違の程度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。

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。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、このキーに基ついた設定を行う（Ｓ３
）。次いで、プリントスイッチがＯＮされたか否かを判
断！、（Ｓ４）、ＯＦＦならばステップ３に移行する一
方、ＯＮならば、複写動作を開始すると共に（３，５）
、複写枚数をカウントしてい＜　（Ｓ７）。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Ｓ７）、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図は第４図のステップ２のトナー濃度制御用のＡＴ
ＤＣ基準値補正処理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をセットしく５ｌｌ）、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１２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・ンプ１１〜１３においては、現像剤に対して時間Ｔ
１だけ前攪拌が行われることになる。ステップ１４ては
、トナー濃度センサ７の出力ｖ１を測定する。

次いで、一定量のトナーを移送撹拌部ｌｌ内に補給しく
５１５）、タイマ３５により時間Ｔ２をセットしく５１
６）、移送スクリュー２５．２６の駆動を開始させる（
５１７）。

トナーの補給量は、例えば、１ｇ程度としている。ここ
で、８％のトナー濃度で７００ｇの現像剤が移送攪拌部
１１内に存在している場合では、トナー量は当初の５６
ｇから５７ｇに増えることになるが、トナー濃度につい
ては、その変化量は約０．１３％程度と、僅かであり、
トナー濃度制御に悪影響は与えない。

次に、時間Ｔ２が終了したか否かが判断され（Ｓ１８）
、終了していなければステップ１７に進む一方、終了し
ていれば、ステップ１９に移行する。即ち、かかるステ
ップ１６〜１８において、前記補給されたトナーが攪拌
により現像剤に均一に混合されることになる。

時間Ｔ２がタイムアツプしたら、トナー濃度センサ７の
出力Ｖ２を測定する（３１９）。次に、前記トナー補給
前の出力■１と、上記トナー補給後の出力ｖ２との差Δ
■を算出’（Ｓ２０）、このΔＶにより補正値を算出す
る（３２１）。

第６図は、トナー濃度に対する光学式トナー濃度センサ
の出力特性を示すグラフであり、透明板４４の汚れの程
度をパラメータとしている。汚れの程度はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜
Ｄで示され、汚れるほど出力特性の勾配は緩く変化する
。なお、Ａで示される直線は、透明板４４が汚れていな
い状態を示している。

第１表は、それぞれの汚れの程度Ａ−Ｄについて、トナ
ー濃度が１％変化したときのセンサ出力電圧変化と、そ
れぞれの場合において、１ｇのトナー補給を行ったとき
のΔ■との関係を示す表である。

第表例えば、トナー濃度を８％に一定制御する場合で、前記
のΔ■として０．１３ｍＶを得たときには、汚れＤの出
力特性においてトナー濃度８％のときのセンサ出力値を
基準電圧とするよう補正すればよい。基準電圧の値は、
第６図のグラフにより求められるトナー濃度８％のとき
のセンサ出力より第２表のように設定されており、測定
されたΔ■の値に従って選択される。

第表（ΔＶの範囲は上限を含む）第７図は、トナー濃度に対する磁気式トナー濃度センサ
の出力特性を示すグラフであり、かさ密度をパラメータ
としている。かさ密度が高い場合と低い場合とでは、高
い場合の方における出力特性の勾配は緩くなっている。

この場合においても、前述と同様、得られた出力特性に
基づいて基準電圧の補正を行うことができる。

上記の構成によれば、かさ密度変化やスペント現象、さ
らに透明板４４の表面汚れ等に起因するトナー濃度セン
サ７の出力特性変化が測定され、この出力特性変化が考
慮されることで、基準値に対する補正が適切に行われる
。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、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、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、各色の現像器に配備されるトナー濃度センサの
出力特性変化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。

各色のトナー（イエロー、マゼンダ、シアン）における
光の波長に対する光反射特性は、第８図の（ａ）、（ｂ
）、　　（ｃ）にそれぞれ示す通りである。本実施例の
場合、発光素子として赤外線ＬＥＤ４１を用いているが
、各センサにおいて、その色トナーの補色光を発する発
光素子を用いてもよいものである。

また、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。

４゜遺訓Ｆと１果以上の本発明によれば、トナー濃度センサの出力特性変
化が測定され、この出力特性変化か考慮されることで、
基準値に対する補正が適切に行われる。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、正確なトナー濃度制御が行なえるという効果を奏
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（ａ）は光学式トナー濃度
センサの断面図、同図（ｂ）はその取付けの配置関係を
示す断面図、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
光学式トナー濃度センサにおけるセンサ出力とトナー濃
度との関係を示すグラフ、第７図は磁気式トナー濃度セ
ンサにおけるセンサ出力とトナー濃度との関係を示すグ
ラフ、第８図（ａ）はイエロートナーの光反射率を示す
グラフ、同図（ｂ）はマゼンダトナーの光反射率を示す
グラフ、同図（ｃ）はシアントナーの光反射率を示すグ
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・・・移送攪拌部、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・・・タイマ。特許出願人　　　ミノルタカメラ株式会社第２図第４図第５図第６図第７図トナー製置（ｗｔ’／ｓ＋）

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、現像剤中に一定量補給された後に検出される濃度検知信
号と、トナー補給前の濃度検知信号との相違の程度に基
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。