JP2719668B2 - トナー補給制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、キャリアとトナーからなる２成分現像剤に
おけるトナー補給制御方法に係り、特に現像容器内にト
ナーを補給するトナー容器内の残量検知をトナー濃度制
御と併せて行う事が出来るトナー補給制御方法に関す
る。

「従来の技術」 従来より例えばキャリアとして形成される磁性粉とト
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所定混合比で現像剤が
収納された現像容器にトナー補給機構を介してトナー容
器を連接するとともに、現像容器内にトナー濃度センサ
を又トナー容器内にトナー残量検知センサを夫々配し、
所定の電子写真現像動作により前記現像容器からトナー
が消費される毎に生じる該トナーとキャリアとの混合比
の変化をトナー濃度センサにて検知し、該検知信号に基
づいて前記トナー補給機構を駆動制御しながら逐次トナ
ー容器より現像容器内にトナーを供給するように構成
し、そしてトナー容器内のトナー残量が所定量以下にな
った場合にこれをトナー残量検知センサにより検知し前
記現像動作を中断してトナー容器を交換するように構成
している。

従ってかかる２成分現像装置においては、トナー濃度
センサとトナー残量検知センサを夫々個別に配する必要
があるが、このように複数のセンサを設ける事は部品点
数削減や小型化の要請に反する事になり好ましくない。
而も前記トナー容器は一般に再使用せずにそのまま廃棄
する場合が多い為に、かかる容器に残量検知センサを設
ける事は省資源の面から問題になるとともに保守コスト
が大きく増大してしまう。

かかる欠点を解消する為に、前記トナー残量検知セン
サを設けずに現像容器内に配したトナー濃度センを有効
に利用して、一のセンサのみでトナー濃度制御と併せて
トナー残量検知を行うようにするトナー補給制御方法が
検討されており、例えばトナー補給動作継続中にも拘ら
ずトナー濃度が一定濃度以下に低下した際にトナー容器
内のトナー残量無しと判断する事も考えられる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら前記のようなトナー補給動作中における
トナー濃度が所定（下限）レベル以下であるか以上であ
るかの一元的な判断方法のみで残量検知を行う事は、例
えば現像動作の継続によるトナー消費が大な場合にも前
記下限レベル以下に下がる場合があり、又現像容器内の
撹拌手段等に起因するトナー濃度検出出力のバラツキに
よっても前記下限レベル以下に下がる場合があり、いず
れにしてもトナー容器内にトナーが残存しているにも拘
らず、トナー無しと判断したり、又はその逆の判断を下
す場合が多く、精度よい残量検知が不可能であった。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、現像容器内に
配したトナー濃度センサを有効に利用して、トナー残量
検知センサを特別に設ける事なくトナー容器内の残量検
知をトナー濃度制御と併せて精度よく行う事が出来るト
ナー補給制御方法を提供する事を目的とする。

又本発明の他の目的とする所は、トナー濃度に変動が
生じる恐れのある各種ノイズを排除しつつ精度よくトナ
ー残量検知が可能なトナー補給制御方法を提供する事で
ある。

「課題を解決する為の手段」 本発明は、かかる技術的課題を達成する為に、第１図
に示すように次の各手順からなる補給制御方法を提案す
る。

最適濃度制御基準レベルを挟んで所定制限域を設定
し、トナー濃度の制御は、前記トナー濃度の変化に、ほ
ぼ周期的な波形成分を重畳して形成した検出出力波形
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、その比較出力によってトナー補給がなされ
る。

この場合のトナー補給工程は、必ずしも単一の補給動
作のみを指すのではなく、トナー濃度検出出力波形を前
記制御基準レベルとの比較により、前記検出出力波形が
前記制御基準レベル以下にある場合のトナー補給は、連
続してトナー補給し、さらに、トナー補給ローラが回転
して補給できる最大の回転速度で補給することができ
る。

また、前記制御基準レベルが前記検出出力波形の間に
くる場合、前記検出出力波形が前記制御基準レベルの上
にきたときに前記トナー補給停止と、前記制御基準レベ
ルの下にきたときにトナー補給とを、繰り返しながら間
欠してトナー補給するトナー補給制御を行うという、複
数の補給動作からなる場合もある。

そして、現像容器内のトナー濃度が、該所定制限域の
下限レベルに達するまでは、現像動作を継続しつつトナ
ー補給動作制御は行うがトナー残量検知を行わない。
（STEP １） 即ち２成分現像剤の場合はトナー濃度の最適制御を試
みようとも、トナー消費量とトナー補給量のアンバラン
スや、現像容器内の撹拌手段等に起因するトナー濃度検
出出力のバラツキ等に起因して所定範囲内のトナー濃度
変動が生じ易く、この為現像容器内のトナーが該所定制
限域の下限レベルに達するまでは、通常のトナー補給動
作制御のみ行いトナー残量検知を行わないようにし、制
御の煩雑さを避ける。

そして前記現像容器内のトナー濃度が所定制限域以下
になった場合に、現像動作工程を一時停止してトナー補
給を行うトナー補給工程に入る。（STEP ２） 写真等を現像する場合のように、感光体ドラムのほぼ
全面にトナーが付着する場合があり、このような場合は
トナー消費量がトナー補給量に比較して大である為に該
現像動作が継続すると、トナー容器内のトナーが十分有
るにも拘らず、現像容器内のトナー濃度が所定制限域以
下になる場合がある。

従ってトナー濃度が所定制限域以下になった場合に即
トナー容器内のトナー無しと判断する事は誤判断を生じ
る事になる為に、先ず現像動作工程を一時停止して先ず
専用的にトナー補給を行い、該トナー補給工程終了後に
おいて後記判断を行うものである。

そして前記補給工程終了後においてトナー濃度が所定
制限域以上になった場合にはトナー容器内のトナー残量
が有ると判断し、再度所定の現像動作を行い、以下これ
を繰り返す。（STEP ３） 従ってかかる制御によればトナー消費量がトナー補給
量に比較して大なる現像動作を行い、トナー濃度が制限
値以下になった場合に自動的に現像動作が一時停止しそ
の都度トナー補給を行う為に、常に一定の画像濃度で現
像を行う事が出来る。

そして前記補給工程終了後において尚前記所定制限域
以下である場合に始めて前記トナー容器内のトナー無し
と判断すればよい。（STEP ４） 従ってかかる実施例によればトナー残量検知センサを
用いずに、トナー容器内のトナー残量を精度よく検知す
る事が可能となる。

尚、前記所定制限域の設定は、複数の基準電圧発生器
を用いて上限、下限、最適値と三つの基準レベルからな
る制限域を設けてもよいが、例えば後記実施例に示すよ
うにトナー濃度変化にほぼ周期的な関数ｆ（ｔ）（ｔは
時間）として表わされる波形成分を重畳して検出出力を
形成し、該検出出力と最適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た比較出力がOFF信号、ON信
号、若しくはON/OFFパルス信号のいずれかの信号種類で
あるかを判断し、該信号種類に基づいてトナー濃度がい
ずれの制限域にあるかを判断する事も可能であり、該制
御方法を採用する事により回路構成の簡単化が達成し得
る。

又前記OFF信号、ON信号、若しくはON/OFFパルス信号
のいずれかの信号種類であるかを判断する場合において
は、前記検出出力波形、より具体的には比較出力の信号
に基づいてトナー補給動作が継続して所定時間以上なさ
れた否かを判定する事により、前記と同様な制御動作を
行う事が可能となる。

また、前記検出出力波形が前記制御基準レベル以下に
ある場合のトナー補給は、前記トナー補給ローラが回転
して補給できる最大の回転速度で補給されるので、短時
間で所定量のトナーが補給され、トナーが補給されなけ
れば、そのことを早くユーザに知らせることが可能であ
る。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的
に詳しく説明する。ただ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。

第２図は本発明の実施例に係る現像装置の内部構成を
示し、その機械的構成について簡単に説明するに、１キ
ャリアとトナーが所定濃度割合で収納されて現像容器１
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。

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6a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を回転制御する事により、トナー補給量を任
意に調整可能に構成している。

一方現像容器１は、そのほぼ中央部に回転可能な撹拌
部材８を取付け、前記トナー補給ローラ７により現像容
器１内に補給されたトナーをキャリアとともに撹拌可能
に構成するとともに、該撹拌部材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
号に基づいて前記直流モータＭの駆動及び停止を含む回
転制御、言い換えればトナー補給制御が行われるよう構
成している。

次に該トナー補給制御を行う為の回路構成について説
明するに、11は最適トナー濃度レベルに対応する基準電
圧を発生する基準電圧発生器、12はトナー濃度センサ10
よりの検知信号に例えば交流振動波形成分を重畳して付
与する波形生成手段、13は前記基準電圧発生器11と波形
生成手段12よりの夫々の出力電圧を比較し、ON信号、OF
F信号、若しくはON/OFFパルス信号いずかの比較信号を
出力する比較器、14は前記交流波形の一周期幅以上の時
間幅における前記比較出力の信号状態を検知する事によ
り、該比較出力がON信号、OFF信号、若しくはON/OFFパ
ルス信号いずれの信号であるかを判別する判定回路、15
はモータ駆動用基準電源、16は判定回路14よりの制御信
号に基づいて、前記基準電源15のON/OFF制御及びON/OFF
パルス信号のパルス幅に基づく電圧印加制御を行う為の
モータ駆動制御回路である。即ちモータ駆動制御回路16
にON信号が入力された場合にはモータＭの全通電回転
を、又OFF信号の場合は回転を停止させ、更にパルス信
号の場合にはそのパルス幅に比例した電圧をモータＭ側
に供給して回転制御を行う、いわゆる比例回転制御を行
う事が出来る。

尚前記信号状態をトナー補給量との関係をグラフで表
してみると、第３図のようになる。

即ち波形生成手段12よりの出力電圧は、トナー濃度変
化に対応する検知信号Ａに、その曲線Ａを中心として所
定周期で正負に振る検知波形曲線Ｂとなり、そしてかか
る検知波形曲線Ｂに対応する出力電圧と最適基準トナー
濃度と対応する制御基準電圧を出力する基準電圧発生器
よりの電圧レベルCLとを比較器により比較する事によ
り、その比較出力は、該比較出力がOFF信号、ON信号、
若しくはON/OFFパルス信号のいずれかの信号となる。

即ち、前記検知波形曲線Ｂのボトム値が基準電圧レベ
ルCL以上にある場合には例えば連続したOFF信号とな
り、又前記検知波形曲線Ｂのピーク値が基準電圧レベル
CL以下の場合には連続したON信号となり、従って前記OF
F信号の場合にはトナー補給動作を停止し、又ON信号の
場合にはトナー補給動作を再開させるように構成する事
によりあたかも中心基準レベルを挟んでその両側に上限
基準レベルを下限基準レベルを設けたのと同等の効果を
得る事が出来る。

而も前記検知波形曲線Ｂのボトム値とピーク値の間に
基準電圧レベルCLがある場合（以下かかる領域をパルス
領域という）は、その基準レベルの位置に比例した通電
パルス幅を有するON/OFFパルス信号を得る事が出来る為
に、該パルス信号を有効に利用して前記パルス領域中に
おいて、そのパルス幅に比例してトナー補給量を連続的
に変化させる等のトナー補給制御、言い換えれば最適ト
ナー濃度レベルとの差に応じてトナー補給量を比例的に
調整させる事が可能となる。

次にかかる実施例の制御動作について第４図に示すフ
ローチャート図に基づいて簡単に説明するに、先ずプリ
ント動作指令が出されると、前記基準電圧CLと、検知波
形曲線Ｂとを比較し、ON信号、OFF信号、若しくはON/OF
Fパルス信号のいずれかの比較出力を得る。（STEP11） そして判定回路14で前記いずれかの信号種類であるか
否かを判断し、（STEP12）例えば検知波形曲線Ｂのピー
ク値が基準電圧レベルCL以下であるON信号の場合は（ST
EP13）プリント動作を一時停止して（STEP21）、下記の
ようなトナー補給動作を行う。

即ち比較出力がON信号の場合は（STEP13）、モータ駆
動制御回路16より前記モータ駆動用基準電源15に対応す
る電圧レベルをモータＭに出力して該モータＭが最大回
転速度でトナー補給ローラ７を回転させ、所定時間、具
体的には15秒前後専用的にトナー補給を行う。（STEP2
2）これにより現像容器１内に供給されたトナーが撹拌
部材８により撹拌されながら、トナー濃度が一次関数的
に増加し、そして検知波形曲線Ｂは速やかにパルス領域
に移行し（STEP23）、プリント動作を復帰させた後（ST
EP14）前記基準電圧レベルCLとの差に比例した通電パル
ス幅を有するパルス信号に切変わり、（STEP15）更にト
ナー濃度を後記する制御方法で増加させながら前記基準
電圧に対応する最適トナー濃度レベルまで移行させる。
（STEP16） そしてスリーブ４を介して現像容器１内のトナーが感
光体ドラム３側に順次供給されながら所定のプリント動
作が行われる。

一方トナー濃度センサ10では、該現像動作の繰り返し
により現像容器１内のトナーが次第に消費されるとこれ
をトナー濃度低下として検知し、これに合わせて検知波
形曲線Ｂが低下する。

そして前記検知波形曲線Ｂが低下するとこれに合わせ
て前記パルス信号の通電パルス幅が拡がる方向に変化
し、これによりモータ駆動制御回路16より通電幅に比例
した電圧をモータＭ側に供給して回転制御を行い、これ
により前記トナー消費に見合った量のトナーが供給され
る事となり、結果として最適トナー濃度レベルを維持し
ながらトナー補給制御を行う事が出来る。

又、トナー消費の急激な減少と検知遅れ等が重なって
前記検知波形曲線Ｂのボトム値が基準電圧レベルCL以上
になってしまった場合には前記パルス信号が連続したOF
F信号に切変わり（STEP17）と同時に再度パルス信号が
出力されるまでモータＭの回転が停止、言い換えればト
ナー補給動作が停止する。（STEP18） 一方何らかの理由により検知波形曲線Ｂのピーク値が
基準電圧レベルCL以下となり、ON信号が再度出力された
場合においては、先ずプリント動作を一時停止して（ST
EP21）最大回転速度でトナー補給ローラ７を回転させな
がら、所定時間、具体的には15秒前後専用的にトナー補
給を行う（STEP22）。そして前記補給動作終了後検知波
形曲線Ｂがパルス領域に復帰し前記ON信号が通電パルス
幅を有するパルス信号に切変わった場合（STEP23）には
プリント動作を復帰させ前記と同様な補給制御を行う。
（STEP14,15） そして前記補給工程終了後も尚ON信号が出力されている
場合（STEP23）は再度10秒前後補給動作を行い（STEP2
4）、該時間経過後も尚ON信号が出力されている場合（S
TEP25）は前記トナー容器内のトナー残量が無しと判断
し（STEP26）、プリント動作自体のインタロックを行
い、トナー容器交換用の警告信号を表示させる（STEP2
7）。

従ってかかる実施例によればトナー残量検知センサを
用いずに、トナー容器内のトナー残量を精度よく検知す
る事が可能となる。

「発明の効果」 以上記載した如く、請求項１）に記載した本発明によ
れば、現像容器内に配したトナー濃度センサを有効に利
用して、トナー残量検知センサを特別に設ける事なくト
ナー容器内の残量検知をトナー濃度制御と併せて精度よ
く行う事が出来る。

そして、トナー濃度が低下するにつれてパルス信号の
パルス幅が拡がる方向に変化し、これによりモータ駆動
制御回路よりパルス幅に比例した電圧をモータ側に供給
して回転制御を行い、これにより前記トナー消費に見合
った量のトナーが供給される事となり、結果として最適
トナー濃度レベルを維持しながらトナー補給制御を行う
事が出来る。

また、前記トナー濃度が所定制御域以下になった場合
においても直ちにトナー容器内のトナー残量無しと判断
する事なく、現像動作を一時停止した状態で専用的にト
ナー補給動作を行う為に、誤って制御域以下の状態で現
像動作を行う事なく、現像濃度の安定化が図れる。

そして前記専用的にトナー補給動作を行った後におい
ても尚トナー濃度が所定制御域以下である場合に始めて
トナー容器内のトナー残量無しと判断する為に、トナー
残量検知精度が極めて向上する。又請求項２）に記載し
た発明においても、前記検出出力波形が前記制御基準レ
ベル以下にある場合のトナー補給は、前記トナー補給ロ
ーラが回転して補給できる最大の回転速度で補給される
ので、短時間で所定量のトナーが補給され、トナーが補
給されなければ、そのことを早くユーザに知らせること
ができ、トナー無しを早急に精度良く知ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本作用を示すフローチャート図、第
２図乃至第４図は本発明の実施例に係る現像装置を示
し、第２図は装置概略図、第３図はトナー濃度と検知波
形曲線及び比較出力との関係等を示すグラフ図、第４図
は本実施例の作用を示すフローチャート図である。 1:現像容器、2:トナー容器、7:トナー補給ローラ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリアとトナーからなる２成分現像剤が
   収納された現像容器内のトナー濃度を検知し、該検知信
   号に基づいてトナー容器より前記現像容器内に適宜トナ
   ーを補給するようにしたトナー補給制御方法において、 前記トナー濃度の制御は、前記トナー濃度の変化に、ほ
   ぼ周期的な波形成分を重畳して形成した検出出力波形
   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、 前記検出出力波形が前記制御基準レベル以上にある場合
   は、前記トナー補給を停止させるトナー補給停止制御を
   行い、 前記検出出力波形が前記制御基準レベル以下にある場合
   は、現像動作を一時停止するとともに現像器内にトナー
   補給を行うトナー補給制御を行い、 前記制御基準レベルが前記検出出力波形の間にくる場合
   は、前記検出出力波形が前記制御基準レベルの上にきた
   ときに前記トナー補給停止と、前記制御基準レベルの下
   にきたときにトナー補給とを、繰り返しながらトナー補
   給制御を行うとともに、 前記検出出力波形が前記制御基準レベル以下にある場合
   に、所定時間経過後も前記トナー補給制御の動作を行う
   場合は、トナー残量なしと判断することを特徴とするト
   ナー補給制御方法。
2. 【請求項２】前記トナー容器に設けられたトナー補給ロ
   ーラを回転させることでトナー補給できるように構成さ
   れ、前記検出出力波形が前記制御基準レベル以下にある
   場合のトナー補給は、前記トナー補給ローラが回転して
   補給できる最大の回転速度で補給することを特徴とする
   請求項１記載のトナー補給制御方法。