JPH0497184A - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、静電記録方式の複写機等の記録装置において
使用される、二成分現像剤を用いた現像装置におけるト
ナー濃度制御方法に関するものである。

〔従来の技術］ 静電記録方式の記録装置において、感光体表面に記録す
べき像に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像に現
像装置のトナーを吸着させて可視像を形成する。

この現像装置として、樹脂コーティングされた鉄粉（以
下、現像剤という）と粉体トナー（以下、トナーという
）とからなる乾式二成分現像剤を使用する場合には、ト
ナーを感光体と逆特性に帯電させるように、現像剤と摩
擦させて、感光体の形成された静電潜像に吸着させてい
る。

現像動作により、トナーが消費され、現像装置内の現像
剤とトナーとの割合、すなわち現像剤におけるトナー濃
度が低下すると、トナー補給タンクからトナーを補給し
て、現像剤のトナー濃度が一定になるように制御してい
る。

この制御方式として、原稿読取面の端部に基準濃度パタ
ーンを設け、該パターンを原稿と共にスキャナで読み取
り、読み取った像に対応する静電潜像を感光体上に形成
し、この静電潜像を現像して可視像とする。

この基準濃度パターンの可視像の光反射率と、感光体表
面（非画像部）の光反射率とを、反射型光学センサで検
出し、両者の光反射率の比率に応じて、トナーの補給制
御及びトナーの有無の判定を行う制御方式を採用してい
る。

近年、現像装置を小型化すると共に、現像部、トナーカ
ートリッジ部を一体にした、トナーエンドによる交換可
能な使い捨て化の現像ユニットの使用が採用され、その
ような現像ユニットにおいては、現像ユニット内に収容
される現像剤の量が少なくなり、このため、現像剤に対
して補給されるトナーの量の比率が高くなり、したがっ
て、従来のトナー濃度制御方式では、現像ローラ上には
、撹拌不足の未帯電のトナーが増加し、地汚れやトナー
飛散等の不具合が発生し易（なっている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、基準濃度パターンの可視像の光反射率と、感
光体表面の光反射率とを、反射型光学センサで検出し、
両者の光反射率の比率に応じて、トナーの補給制御及び
トナーの有無の判定を行う制御方式において、現像装置
の小型化等に起因した発生する上記の地汚れやトナー飛
散等を、感光体表面の光反射率の変化により検知・判断
して、コピー終了の際、現像部の現像剤を撹拌して感光
体表面の光反射率を所定値以上にし、簡単に防止するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するために、感光体に原稿像
を露光して潜像を形成し、該潜像を現像装置において現
像し、トナー像を転写紙に転写してなる記録装置のトナ
ー濃度制御方法において、感光体表面の光反射率と感光
体上に形成される基準濃度パターンのトナー像の光反射
率とを、反射型光センサにより検出し、二つの光反射率
の比率に応じて、トナー補給制御を行い、感光体表面の
光反射率が所定レベル値より低下したことを検知したと
きには、所定枚数のコピー終了後に、感光体表面の光反
射率が所定レベル値以上になる迄、現像剤を撹拌し、コ
ピー動作を終了することを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明の構成により、トナー濃度制御は、基本的に基準
パターンのトナー像の光反射率、すなわちその出力信号
を、感光体表面の光反射率、すなわちその出力信号と比
較して、トナー濃度の低下を判断し、トナー補給を行う
と共に、現像装置の小型化等に起因して発生した感光体
表面の地汚れを、感光体表面の光反射率の低下として検
知し、コピー終了の際、現像部の現像剤を撹拌し、感光
体表面の地汚れに起因する感光体表面の光反射率の低下
を防止し、適正なトナー濃度の制御を可能にする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の交換できる小型の現像ユニットを適
用できる一形式の複写機の概略断面を示す。

この複写機において、原稿を載置しうるコンタクトガラ
ス１の下方には、露光ランプ、反射ミラ、レンズからな
る走査光学系２が配置され、コンタクトガラス１下面の
左端位置には、基準濃度パターン３が設けられ、これは
予め定めた光反射率を有する黒色のパターンを形成した
シートからなっている。

感光体ドラム４の周囲には、帯電用チャージャ５、現像
ユニット６、転写・分離チャージャ７、クリーニングユ
ニット８が配置され、転写・分離チャージャ７とクリー
ニングユニット８との間には、反射型フォトセンサ９が
感光体ドラム４に向かって設けられており、クリーニン
グユニット８の後方には、除電ランプ１３が設けられ、
１４はメインモータとしての本体駆動モータである。

往復動する走査光学系２の露光ランプからの光は、原稿
面で反射し、走査光学系２の光学系を介して、感光体ド
ラム４上に結像される。

感光体ドラム４に形成された静電潜像は、その電位分布
に応じて、現像ユニット６内のトナーにより顕像化され
る。この顕像化された原稿に対応する可視像は、給紙部
１０からの転写紙に転写・分離チャージャ７の転写位置
で転写され、可視像を転写した転写紙は感光体ドラム４
がら分離され、定着装置１１でトナーを熱定着し、排紙
部１２に排出される。

現像ユニット６内のトナー濃度を制御する手段ついて説
明する。

基準濃度パターン３は、走査光学系２の露光ランプから
の光により、感光体ドラム４に潜像を形成し、現像ユニ
ット６のトナーで額像化され、そのトナー像は、反射型
フォトセンサ９により読み込まれる。

反射型フォトセンサ９は、第２図の回路の示されるよう
に、発光ダイオードとフォトトランジスタで構成されて
おり、発光ダイオードの光量は可変抵抗器ＶＲにより調
節することができ、発光ダイオードは主制御ボードＣＰ
Ｕにより、点灯をオン・オフ制御される。

発光ダイオードがオンした際、感光体ドラム上でトナー
が付着していない部分（非画像部）の濃度はフォトトラ
ンジスタの出力信号が４Ｖになるように調整され、ＣＰ
ＵのＡ／Ｄコンバータを介してＣＰＵに取り込まれる。

この感光体ドラム上の非画像部の光反射率である濃度（
■。）は、感光体ドラムの表面状態と関係しており、使
用の初期においては、使用により発生する傷や細い線が
なく、４■であるが、いわゆる暴走モードと呼ばれる、
トナー濃度に無関係にトナー補給が連続して行われる状
態において、トナー飛散等により、この値は４■から３
．５Ｖ以下へと低下する傾向を示す。

同様に、基準濃度パターンによるトナー像も、反射型フ
ォトセンサ９の動作により、フォトトランジスタの出力
信号として、ＣＰＵのＡ／Ｄコンバータを介してＣＰｔ
Ｊに取り込まれる。この基準濃度パターンによるトナー
像の光反射率である濃度をＶｌで表す。

感光体ドラム上のトナーの付着していない部分による光
反射率である濃度（Ｖｏ）と、感光体ドラム上の基準濃
度パターン部分によるトナー濃度による光反射率である
濃度（ＶＩ）とを比較することにより、トナー補給を制
御している。

すなわち、Ｖ０≦Ｖ、ｘＢ　（Ｖ。＝４Ｖの時、Ｖ＋≦
０．５Ｖ）の時、トナー補給用ソレノイドを所定時間付
勢して、第３図に示す、現像ユニット６において、トナ
ーホッパ部１６内のトナーが現像カートリッジ部１５内
に補給される。

■。＞ｖ、ｘＢの時、トナー補給用ソレノイドは付勢さ
れることなく、トナーの補給動作は行われない。

このように従来のトナー濃度制御手段としては、感光体
ドラム表面の光反射率と感光体ドラム上の形成される基
準濃度パターンのトナー像の光反射率とを、２値的に判
別して、トナーの補給をオン・オフ制御している。

また、感光体ドラム上のトナーの付着していない部分の
センサ出力は、実際に４■になるように設定されていて
も、トナー補給時、未帯電トナーが現像ローラに回り込
んだ場合には、２．５〜３．５Ｖ位に落ち込み、このた
め、トナーを補給してもトナー濃度が上がることなく、
トナー補給モートがオフとならず、暴走状態になること
がある。

このような感光体ドラム表面の光反射率と感光体ドラム
上の形成される基Ｙ＄濃度パターンのトナー像の光反射
率を判別した後、感光体トラム上の基準濃度パターンの
トナー像は、クリーニングユニット８のブレードにより
掻き落とされ、その電荷は除電ランプ１３により除電さ
れ、感光体ドラム４は次の複写プロセスのために帯電さ
れる。

このトナー濃度制御動作は、１回／　５　、：ｌピーの
間隔で行われ、トナー補給クラッチのオンモードはコピ
ー毎に所定時間オンしている。

本発明に用いられる現像ユニット６について第３図によ
り説明する。

現像ユニット６は、現像カートリッジケース部１５とト
ナーホッパ部１６とを一体化した構成からなっており、
トナーエンド時には、現像ユニ・ント毎に交換する形式
のものである。

現像カートリッジケース部１５内には、感光体ドラム上
の潜像を顔像化する固定磁石群を内蔵した現像ローラ１
７、該ケース部１５内の現像剤を撹拌する現像剤撹拌用
のパドル１８、現像ローラ１７の表面に汲み上げられる
現像剤の量を規制するドクター１９、ドクター１９によ
り規制された現像剤をパドル側に戻すためのセパレータ
２０とを備えている。現像剤は、現像カートリッジケー
ス部１５内に２００ｇ充填されている。

トナーホッパ一部１６は、該トナーホッパ一部内のトナ
ーを撹拌し、現像カートリッジケース部１５にトナーを
補給するアジテータ２１と、現像カートリッジケース部
へのトナー補給量を規制する小孔付マイラー２２とを備
え、トナーはトナーホッパ一部内に３００ｇ充填されて
いる。

アジテータ２Ｉの駆動は、トナー補給クラッチのオン・
オフ制御により作動される。

次いで、トナーホッパ一部１６内のトナー残量とトナー
補給量との関係については、第４図に示されているよう
に、トナーホッパ一部内のトナーが満杯（３００ｇ）に
近いときは、トナー補給量は、約２０　ｇ　／ｍｉｎと
多く、その後、トナーエンドに近くなるまで、１２〜１
４　ｇ　／ｍｉｎと安定している。

又、現像ユニットは交換自在であり、交換した直後では
、帯電量を立ち上げる必要から、現像カートリッジケー
ス部１５内の現像剤を所定時間撹拌することを要する。

このため、現像ユニットの使用状態、すなわち未使用の
現像ユニットであるか否かを知ることができる検知部材
が、現像ユニットに設けられている。

第５図は、その検知部材の構成を示すものである。すな
わち、現像カートリッジケース部１５内の現像剤を撹拌
するパドル１８の軸に、ギヤ２３ａ、２３ｂで連動する
軸部２４にネジ部２４ａを形成し、このネジ部２４ａに
蝮合する保合部２５ａを有する遮光部材２５が取付けら
れている。遮光部材２５の先端２５部すは、第５図（ａ
）に示すように、現像ユニットの使用前、現像カートリ
ッジケース部に支持された初期ユニットセンサ２６を遮
光する位置に配置されている。

したがって、現像ユニットの初期状態においては、遮光
部材２３の先端２３ｂは初期ユニットセンサ２４を遮光
し、該センサ出力は”Ｈ゛の信号となる。そして、現像
ユニットの使用に伴い、現像カートリッジケース部内の
現像剤は撹拌されることにより、遮光部材２３は、第５
図ら）に示されるように、軸部２２上を右側に移動し、
遮光部材２３の先端２３ｂは初期ユニットセンサ２４位
置から離れ、センサ出力はＬ”°となる。

第６図のタイムチャートと第７図のフローチャートによ
り、本発明の詳細な説明する。

トナー濃度制御の検知動作は、この実施例の場合も、５
コピーに一回の間隔で行われる。第６図のタイムチャー
トにおいて、８枚コピーを行う状態を示している。

コピー可の状態で、スタートキーの押圧により、メイン
モータが駆動され、５回のコピープロセスに１回の割合
で、反射型フォＩ・センサの発光ダイオード（トナーセ
ンサＬＥＤ）をオンにし、最初のトナー濃度の検知を行
う。

前記反射型フォトセンサの出力が２．５Ｖ以下である場
合、そのセンサの出力を５ｍｓおきに、１６回読み込み
、後半の８回を平均した値を、感光体ドラム上の基準濃
度パターンのトナー像の光反射率に対応する平均値ＤＢ
ＶｓＰとしてレジスタに格納する。

次に、トナーセンサの出力が２．５Ｖ以上になると、前
記の検知の場合と同様に、５ｍｓおきに、１６回読み込
み、後半の８回を平均した値を、感光体表面の光反射率
に対応する平均値ＤＢＶ、、としてレジスタに格納する
。

そして、トナーセンサＬＥＤをオフにし、■。

（ＤＢ　ｖｓｐ）　ｘ　ｓ　＞ｖ。（Ｄ　Ｂ　Ｖ　ｓＧ
）である時、トナー補給要求フラグＦを“１”にセント
する。

そして、トナー補給タイミングにおいて、トナー補給ク
ラッチを所定時間オンに付勢され、トナーホッパ部内の
トナーは、現像力−トリンジケース部内に補給される。

また、Ｖ＋　　（ＤＢＶｓｐ）Ｘ８≦Ｖｏ　　（ＤＢＶ
ｓｃ）の時には、トナー補給要求フラグＦを“０パにリ
セットし、次のトナー検知タイミングまで、トナー補給
クラッチはオフ状態を維持し、トナーの補給は行われな
い。

８枚のコピーを終えたリピート最終コピー時には、感光
体表面の光反射率に対応する平均値ＤＢＶＳＧが、所定
電圧（３，５Ｖ）以下であったかどうかをチエツクし、
所定電圧以下であった場合には、トナーセンサＬＥＤを
オン状態とし、現像ユニット内の現像剤を撹拌し、トナ
ーセンサの出力を５ｍｓおきに読み込み、感光体ドラム
上の基準濃度パターンのトナー像の光反射率に対応する
値ＤＢＶＣＨＫとしてレジスタに格納する。そして、Ｄ
ＢＶＣＨＫが所定電圧（３，５Ｖ）を越えたことを検知
して、現像ユニット内の現像剤の撹拌を停止し、コピー
終了とする。コピー終了の際、トナーセンサＬＥＤ及び
メインモータをオフにする。

第６図のタイムチャートにおいて、１回目のトナー検知
と２回目のトナー検知では、いずれも■。

（ＤＢＶ、、）Ｘ８＞Ｖ。（ＤＢＶｓＧ）であり、通常
のトナー補給モードの状態にあり、２回目のトナー検知
では■。（Ｄ　Ｂ　Ｖ　ＳＧ）≦３．５■であるため、
現像ユニット内の現像剤の撹拌を行い、トナーセンサＬ
ＥＤにより、ＤＢＶ、□が所定電圧（３、５Ｖ　）に達
することを確認して、コピーの全動作を終了している。

〔効　果］ 本発明の構成により、感光体表面の光反射率と基準濃度
パターンのトナー像の光反射率とを対比する以外に、コ
ピー終了前における感光体表面の光反射率が所定レベル
にない場合、感光体表面の光反射率を所定し・＼ルに到
るまで、現像ユニットの現像剤を撹拌し、これにより、
感光体表面の地汚れをなくし、適正なトナー濃度制御を
可能にする効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用することができる複写機の一例を
示す断面図、 第２図はトナー濃度制御に係わる回路を示すブロック図
、 第３図は本発明に使用される現像ユニットの概略断面図
、 第４図は小型の現像ユニットにおけるホッパ内のトナー
量とトナー補給量との関係を示すグラフ、 第５図（ａ）　、　（ｂ）は現像ユニットの使用・未使
用の状態を検知する検知手段の一実施例を示す概略断面
図、 第６図は本発明のトナー濃度制御方法を適用した一実施
例を示すタイムチャート、 第７図は本発明のトナー濃度制御方法を示すフローチャ
ートである。 ３・・・トナー濃度制御用パターン、４・・・感光体ド
ラム、６・・・現像ユニット、９・・・反射型フォトセ
ンサ、１５・・・現像カートリッジケース部、１６・・
・トナーホッハ部、１７・・・現像ローラ、１８・・・
パドル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感光体に原稿像を露光して潜像を形成し、該潜像を現像
   装置において現像し、トナー像を転写紙に転写してなる
   記録装置のトナー濃度制御方法において、感光体表面の
   光反射率と感光体上に形成される基準濃度パターンのト
   ナー像の光反射率とを、反射型光センサにより検出し、
   二つの光反射率の比率に応じて、トナー補給制御を行い
   、感光体表面の光反射率が所定レベル値より低下したこ
   とを検知したときには、所定枚数のコピー終了後に、感
   光体表面の光反射率が所定レベル値以上になる迄、現像
   剤を撹拌し、コピー動作を終了することを特徴とするト
   ナー濃度制御方法。