JPH0419774A - 現像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置に
おける現像装置に関し、特にトナーとキャリアを主成分
とする二成分系の現像剤を用いた現像装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来、上記二成分系現像剤を用いた現像装置において、
キャリアに対するトナー混合比（トナー濃度）は現像特
性上画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素であ
り、従って良好な画質を得るために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量を＠密
に制御して現像剤中のトナー濃度を一定に保つ必要があ
る。

このトナー濃度制ｆｉｌ（ＡＴＤＣ）を行う手段として
、磁性体であるキャリアの相対濃度に応して変化する透
磁率を検出してトナー補給制御を行う磁気式のＡＴＤＣ
が一般に採用されていたが、反転現像方式におけるハー
フトーン部の再現性等に対する対策としてトナーの流動
を高（すると、現像剤の撹拌によりかさ密度が変化して
しまうために、磁気式のＡＴＤＣは使用できない。

そこで、そのような場合には赤外ＬＥＤにて波長が８９
０ｎｍの赤外光を現像剤に照射し、その反射光をフォト
ダイオードにて検出する先代のＡＴＤＣが採用される。

この先代のＡＴＤＣにおいては、赤外光がシアン、マゼ
ンタ、イエローのトナーでは全反射し、黒トナーもカー
ボンを使用せずにシアン、マゼンタ、イエローの顔料を
使用すれば全反射するのに対して、キャリアは赤外光を
吸収するため、現像剤からの反射光を検出することによ
ってトナー濃度を検出することができるのである。

具体的には、フォトダイオードに参照光を照射したとき
の出力と正常な現像剤濃度の時の反射光を検出したとき
の出力との差分値を基準値とし、この基準値と検出時点
での出力の差分値を比較し、基準値に対して検出した差
分値が小さい場合にはトナー濃度が低いと判断してトナ
ー補給を行うようにしている。

ところで、この先代のＡＴＤＣにおいては、光源の赤外
ＬＥＤが経時変化等により照度変化を起こしたり、受光
素子の温度特性による出力変化があるため、これらに対
する補正を行わないと正確にトナー濃度を検出すること
ができない。

そこで、例えば特開昭６３　１７７１７４号公報には、
照射された光を受けて予め設定されている現像剤濃度基
準値に見合った光量を反射する標準反射濃度パターンを
設け、光源が経時変化等によって照度低下を来したとき
に補正できるようにしたものが開示されている。

又、光源として白色光源を用いるとともにセンサ窓をダ
イクロイック・ミラーで構成し、赤外光を透過させるフ
ィルタとそれより短波長の参照光を透過させるフィルタ
を受光素子の手前に選択的に位置させるようにし、セン
サの参照光による標準出力に基づいて現像副反射による
検出出力を補正するようにしたものも知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような構成では、標準反射濃度パ
ターン又はフィルタ等と、その操作手段をセンサ内に設
ける必要があり、構成が複雑になってセンサが大きくか
つコスト高になるという問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、基本構成がそのまま
の簡単な構成で、トナー濃賓センサの素子の特性変化等
に伴う検出誤差を補正できる現像装置を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の現像装置は、上記目的を達成するため、主にト
ナーとキャリアとから成る二成分現像剤を用いて静電潜
像担持体上に形成された静電潜像を現像する装置におい
て、前記現像剤からの反射光量を測定するセンサと、セ
ンサからの出力に基づいて前記現像剤中のトナー濃度を
判定する判定手段と、前記センサの検出窓にトナーを付
着させる手段と、付着手段を作動させた状態における前
記センサからの出力に基づいて前記判定手段による判定
値を補正する手段とを備えたことを特徴とする。

（作　用） 本発明の上記構成によると、センサの検出窓にトナーを
付着させた状態でのセンサ出力によって素子の特性変化
等の要因を包含した基準出力が得られ、付着手段を切換
えて検出窓にトナーが付着しない状態ムこして現像剤か
らの反射光によるセンサ出力を前記基準出力に基づいて
補正することによって、素子の特性変化等に基づく検出
誤差を補正した正確なトナー濃度を検出することができ
る。

また、標準反射濃度パターンやフィルタ等の部材を別に
設ける必要がなく、基本構成はそのままでよいので構成
が簡単であり、コンパクトにかつ低コストで構成できる
。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第８図を参照して説
明する。

第１図において、１は電子写真方式でかつ反転現像を行
う画像形成装置における現像装置で、そのケーシング２
内にマイナス帯電するトナーとキャリアを主成分とする
二成分系で負極性の現像剤が収容されている。３は現像
スリーブで、ケーシング２の感光ドラム４との対向端部
に感光ドラム４の外周面に対して微小間隙をあけて対向
して配設されている。５は現像スリーブ３に現像バイア
スを印加する現像バイアス電源である。６は現像スリー
ブ２上の磁気ブラシの穂高を規制する穂高規制板、７は
現像スリーブ２上に現像剤を供給する攪拌スクリューで
ある。穂高規制板６と感光ドラム４との対向部との間で
現像スリーブ３と対向してトナー濃度センサー８が配設
されている。

トナー濃度センサー８は、第２図に示すように、本体９
内に８９０ｎｍの波長の光を出力する赤外ＬＥＤＩＯと
フォトセンサ１１が内蔵され、赤外ＬＥＤＩＯから投光
された赤外光をセンサ窓１２を通して現像スリーブ３上
の現像剤を照明し、現像剤からの反射光をフォトセンサ
１１に入力させるように構成されている。センサ窓１２
は透明導電体にて構成され、切換スイッチ１３を介して
第１と第２のバイアス電源１４．１５を選択的に接続で
きるように構成されている。第１のバイアス電源１４は
、センサ窓１２の汚れを防止するため、現像バイアスよ
り若干低い電圧に設定され、第２のバイアス電源１５は
、現像スリーブ３上のトナー濃度センサー８との対向部
のトナーがセンサ窓１２に十分に（１層以上）付着する
ように現像バイアスに対してかなり高い電圧乙こ設定さ
れている。

具体例を示すと、現像バイアスが一５００■、第１のバ
イアス電源１４が一６００Ｖ、第２のバイアス電源１５
は一２００■に設定されている。

以上の構成において、トナー濃度検出時には、それに先
立って切換スイッチ１３を第２のバイアス電源１５側に
接続してセンサ窓１２にトナーを付着させ、その状態で
のトナー濃度センサー８の出力を検出してメモリしてお
く。この検出出力はトナー濃度センサー８の単体特性を
示している。

次に、切換スイッチ１３を第１のバイアス電源１４側に
接続してセンサ窓１２に付着したトナーを清掃した状態
で、現像スリーブ３上の現像剤からの反射光によるトナ
ー濃度センサー日の出力を検出し、この検出出力と先に
メモリした検出出力に基づいてトナー濃度を算出し、基
準濃度と比較してトナー補給信号を発生させる。

次に、上記トナー濃度の算出方法を詳しく説明する。第
３図に示すように、赤外ＬＥＤＩＯの経時変化等により
照度低下するとトナー混合比に対するセンサ出力は低下
するが、第４図に実線と破線で示すように、いずれの場
合でもトナー混合比が一定値Ｚ以上になると、同様にト
ナー濃度センサー８の出力が飽和することになる。即ち
、トナーの混合比が一定値Ｚ以上になると、トナーによ
るキャリアの被覆率が１００％になるためセンサ出力が
飽和するのである。かくして、第５図に示すように、ト
ナー濃度センサー８の出力が飽和するトナー混合比Ｚに
おけるその出力（基準出力）、即ちセンサ窓１２にトナ
ーを付着させた場合のトナー濃度センサ８の出力をＡｍ
ａｘとし、トナー濃度検出時におけるセンサ出力をＹ、
その時のトナー混合比をＸとすると、 Ｚ：Ａｍａｘ＝Ｘ：Ｙ となり、従ってトナー混合比Ｘを、 Ｘ　＝Ｙ　−Ｚ／Ａｍａｘ で算出することができる。

又、トナー濃度センサー８の基準出力Ａｍａｘ、即ちセ
ンサ窓１２にトナーを付着させた状態におけるセンサ出
力Ａ　ｍａｘに対する現像剤のトナー濃度検出時におけ
るセンサ出力とトナー混合比の関係をテーブル化してお
いて、そのテーブルからトナー混合比を読み取るように
してもよい。

次に、制御装置の構成および上記のようにテーブル化し
た場合のトナー濃度制御方法を第６図〜第８図に基づい
て説明する。

第６図において、２１は画像形成装置の動作の全体を制
御するＣＰＵで、プリントスイッチや、トナー濃度セン
サー８からの検出信号及び画像作成条件等のその他の入
力信号が入力され、又センサ窓に対するバイアス、現像
モータ、補給モータに対するリモート信号及びその他の
画像作成動作に対する出力信号が出力される。

画像形成装置のＣＰＵ２１による制御動作は、第７図に
示すように、まず初期設定を行う（ステップ＃１）。次
に、プリントスイッチがオンされるのを待って（ステッ
プ＃２）、各スイッチ、キー、センサー等からの入力デ
ータの入力処理を行い（ステップ＃３）、次いで後述の
濃度制御処理を行った後（ステップ＃４）、画像形成動
作を行い（ステップ＃５）、ステップ＃２に戻り、ステ
ップ＃２〜＃５の各ステップを繰り返す。

ステップ＃４のトナーの濃度制御処理は、第８図に示す
ように、まず、ステップ＃１１において切換スイッチ１
３を第２のバイアス電源１５側に接続してセンサ窓１２
に対して一５００■の現像バイアスよりも３００■高い
一２００ｖのバイアスを印加し、次に現像モータをオン
しくステップ＃１２）、かつ現像剤安定タイマをセット
してそのタイマが終了するのを待ってセンサ窓１２に充
分にトナーを付着させた後（ステップ＃１３．１４）、
ステートを１に設定する（ステップ＃１５）。

ステート１では、濃度検出タイマをセットしくステップ
＃１６）、そのタイマが終了するまで濃度検出を行う（
ステップ＃１７．１８）。この濃度検出ステップでは複
数回の濃度検出を行い、それらの検出値を検出データと
して記憶しておく次に、その検出データ（基準出力）　
Ａｍａにを平均化しくステップ＃１９）、補正データと
してメモリしくステップ＃２０）、ステートを２に設定
する（ステップ＃２１）。

ステート２では、切換スインチ１３を第１のバイアス電
源１４側に切換えてセンサ窓１２に対して一５００■の
現像バイアスよりも１００■低い一６００Ｖのバイアス
を印加してセンサ窓１２に付着したトナーを清掃しくス
テップ＃２２）、濃度検出タイマをセットしくステップ
＃２３）、そのタイマが終了するまで現像スリーブ３上
の現像剤のトナー濃度検出を複数回行い（ステップ＃２
４．２５）、その検出データを平均化しくステン７”＃
２６）、出力データとしてメモリしくステップ＃２７）
、ステートを３に設定する（ステップ＃２８）。

ステート３では、補正データと出力データをメモリから
読出しくステップ＃２９．３０）、これらデータから下
記の所定のテーブル（テーブル１）からトナー混合比を
算出しくステップ＃３１）、二の混合比から所定のテー
ブル（テーブル２）からトナーの補給時間を算出しくス
テップ＃３２）ステートを４に設定する（ステップ＃３
３）。

ステート４では、算出された補給時間に基づいてトナー
補給タイマをセットして補給モータをオンしくステップ
＃３４．３５）、タイマが終了すると補給モータをオフ
して（ステップ＃３６．３７）メインルーチンにリター
ンする。

（以下余白） チーフル ■ 出力データ （Ｖ） テーブル２ なお、第８図のフローチャートでは、プリントスイッチ
がオンされる度に各ステート０〜４の動作を順次行い、
それぞれ補正データを検出するようにしたが、ステート
Ｏとステート１の動作を電源投入時又は画像形成を所定
枚数行う毎に行って補正データを検出するようにしても
よい。また、補正データの検出とトナー補給はそれぞれ
別のタイミングで行ってもよい。

上記実施例では、補正データとして用いる基準出力を検
出する際にセンサ窓１２にトナーを付着させ、るのに、
センサ窓１２に対するバイアスを切換えるようにしたが
、逆にセンサ窓１２のバイアスは一定にして現像バイア
スを切換えるようにしても同様の作用を得ることができ
る。

（発明の効果） 本発明の現像装置によれば、以上の説明から明らかなよ
うに、センサの検出窓にトナーを付着させた状態でのセ
ンサ出力によって素子の特性変化等の要因を包含した基
準出力を得、トナー濃度を検出する時に付着手段を切換
えて検出窓にトナーが付着しない状態にしてその検出出
力を前記基準出力に基づいて補正することによって、素
子の特性変化等に基づく検出誤差を補正した正確なトナ
ー濃度を検出することができ、かつ基本構成のままでよ
いため、コンパクトにかつ低コストで構成できるという
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例の現像装置を示し、
第１図は要部の概略構成を示す縦断面図、第２図は同濃
度センサーの断面図、第３図は赤外ＬＥＤの特性変化を
パラメータにして示したセンサ出力の特性図、第４図は
センサ出力の特性図、第５回はセンサ出力によるトナー
混合比の算出方法の説明回、第６図は制御装置の構成図
、第７図は画像形成装置の制御動作のメインフローチャ
ート、第８図は同トナー濃度制御処理のサブルーチンの
フローチャートである。 現像装置 現像スリーブ 現像バイアス電源 トナー濃度センサ センサ窓 切換スイッチ 第１のバイアス電源 第２のバイアス電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主にトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を
   用いて静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像す
   る装置において、 前記現像剤からの反射光量を測定するセン サと、 センサからの出力に基づいて前記現像剤中 のトナー濃度を判定する判定手段と、 前記センサの検出窓にトナーを付着させる 手段と、 付着手段を作動させた状態における前記セ ンサからの出力に基づいて前記判定手段による判定値を
   補正する手段と を備えたことを特徴とする現像装置。