JP2779502B2 - 現像装置のトナー補給制御方法 - Google Patents

現像装置のトナー補給制御方法

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JP2779502B2 JP63244507A JP24450788A JP2779502B2 JP 2779502 B2 JP2779502 B2 JP 2779502B2 JP 63244507 A JP63244507 A JP 63244507A JP 24450788 A JP24450788 A JP 24450788A JP 2779502 B2 JP2779502 B2 JP 2779502B2
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【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関する。
「従来の技術」 従来より例えばキャリアとトナーからなる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前記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ているが、
現像剤が非循環時に、即ち具体的には現像ローラ等が回
転停止時にトナー容器よりトナーを供給すると、現像容
器の一部に偏在してトナーが供給される事となる為に現
像剤中のトナー濃度が不均一化し、結果として画像濃度
に乱れを生じ易い。
かかる欠点を解消する為に実公昭63−12353号におい
て、前記トナー補給機構が、現像剤が循環中である事
と、現像剤のトナー濃度が低下した事の論理積によって
駆動するようにした現像装置を提案している。
「発明が解決しようとする課題」 さて前記トナー濃度を検知する方法には、トナーとキ
ャリアからなる現像剤のインダクタンス変化、電気抵抗
変化又は現像剤の体積の変化等のいずれも現像剤の密度
変化を利用してトナー濃度を検知する方法が知られてい
るが、現像剤の密度はトナー濃度以外に現像容器内のト
ナーの撹拌状態によっても影響され、一方現像剤が循環
中においては現像剤の均一混合と電荷注入を図る為にト
ナーは必ず撹拌状態にあり、この結果現像剤循環時にお
けるトナー濃度検知センサよりの出力される補給要請信
号は必ずしも一定にならず、上下に大きくバラツク事が
確認されている。
従って前記現像剤循環中におけるトナー濃度センサよ
りの補給要請信号は所定下限又は上限域に達するまでは
連続的のON又はOFF信号ではなく、断続的なパルス信号
である事が知られている。
従って前記断続的なパルス信号に基づいてトナー補給
機構の駆動制御を行うと極めて短時間におけるON/OFF制
御を繰り返す事になり、モータの寿命が大幅に低下する
とともに、起動負荷が大になり消費電力を増大につなが
る。
又前記断続的な駆動制御を円滑に行うには通常の直流
モータでは追従性が悪くこの結果として高価なステッピ
ングモータを使用する為にコストアップの要因につなが
る。
かかる欠点を解消する為にトナー濃度が所定下限又は
上限域に達した後に、トナー濃度センサの信号が出力さ
れるように構成する事も可能であるが、この事はトナー
の最適補給制御を放棄する事につながり、高品質な画像
を提供し得ない。
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、モータ種類に
限定される事なく又モータに無用の断続制御を行う事な
く円滑且つ最適にトナー補給制御を行う事の出来るトナ
ー補給制御方法を提供する事を目的とする。
[課題を解決する為の手段] さて、前記現像剤循環中にトナー濃度変化に対応して
変化するトナー濃度検知手段よりの検知出力は現像容器
内の撹拌により変動するものである為に、例えばその検
出出力は第3A図に示すような波形成分となる(イ)。
そこで該波形成分を最適基準レベルCLと比較する事に
より、トナー濃度変化に対応してパルス巾が変化するON
/OFFパルス信号(以下第1のパルス信号という)を得る
事が出来る(ロ)が、該信号では前記波形成分の下限値
が最適基準レベルCL以上にならない限り、パルス信号が
生成される構成を取る為に、例えばNANDゲート回路等を
利用して前記パルス信号より最適基準レベルCL以上に対
応するパルス巾を除去した補正パルス信号(以下第2の
パルス信号という)を得るように構成してもよい。
(ハ) 又、撹拌により変動する要素を消去する為に、例えば
第3B図に示すように、回転する撹拌部材の角度位置を検
知し、該検知信号に基づいて撹拌部材の所定回転位置に
おけるトナー濃度検知出力を断続的(一回転毎)に出力
(ニ)するように構成するとともに、該検知出力をパル
ス巾変調回路を用いてON/OFFパルス信号(以下第3のパ
ルス信号という)を生成(ホ)する事により、変動要素
を除去しつつ最適基準レベルCLと検出出力の差に比例し
てパルス巾が変化するON/OFFパルス信号を得る事が出来
る。
そして、これらの第1のパルス信号(ロ)、第2のパ
ルス信号(ハ)、及び第3のパルス信号(ホ)はトナー
濃度低下信号と定義する。
請求項1.に記載した発明は、かかる先ず現像剤循環中
に適宜トナー濃度を最適基準レベルとの差に比例したパ
ルス巾を有するON/OFFパルス信号としてパルス巾変調回
路を介して得る。すなわち、前記現像剤循環中に適宜ト
ナー濃度を最適基準レベルと比較して、ON波形のパルス
巾が増大するとともに減少し、該ON波形のパルス巾が減
少するとともに増大するOFF波形で形成されたON/OFFパ
ルス信号を有する前記トナー濃度低下信号を用意する点
を第1の特徴とする。
第2の特徴は、前記信号のON又は、ON及びOFF状態の
パルス巾を積算しつつ該積算値が基準積算値に到達した
か否かを比較器や判定回路等で判断する点であり、この
場合前記積算には加算と減算の両者を含み、前記トナー
濃度低下信号を求む。
即ち、前記第2及び第3のパルス信号は、最適基準レ
ベルCL以下の場合のみ生成されるものである為に、第1
式に示すように該パルス巾anを単に積算するのみで、該
積算値が基準積算値Aに到達したか否かを判断し得る
が、前記(イ)のパルス信号は最適基準濃度レベルCL以
上においても出力されるものである為に、単にこの状態
でパルス巾a′nを積算すると、トナー濃度が最適基準
濃度以上の場合でも積算値が加算されてしまう事になる
為に、前もって前記(イ)のパルス信号を第1もしくは
第2のパルス信号に補正するか、又は下記第2式に示す
ように最適基準濃度レベル以上に対応するパルス巾axを
積算数nだけ減算し、該減算補正された積算値が基準積
算値Aに到達したか否かを判断すればよい。
A≦(a1+…+an) …1) A≦[(a′1+…+a′n)−n×a′x]…2) そして第3の特徴とする所は、前記積算値が基準積算
値に到達した場合に前記比較器等の比較出力に基づいて
現像装置内にトナーを補給するトナー補給機構の駆動開
始又は停止を行う点、 すなわち、前記現像剤循環中にトナー濃度変化に対応
して変化するOF/OFFパルス信号よりトナー濃度低下信
号、つまり、最適基準レベルと比較して得たON/OFFパル
ス信号のONパルス信号のパルス巾を求めて積算し、該積
算値が第1の基準積算値に到達した際に、現像装置内に
トナーを補給するトナー補給機構の駆動を開始すると同
時に、前記ON/OFFパルス信号のOFFパルス信号のパルス
巾の積算を開始し、該積算値が第2の基準積算値に到達
した際に、前記トナー補給機構の駆動を停止する事にあ
る。
尚前記請求項1.に記載した発明は前記したようにパル
スの種類に応じて演算式1)2)を選択しなければなら
ないという面倒がある。
そこで請求項2.に記載した発明は、前記現像剤循環中
にトナー濃度変化に対応して変化するON/OFFパルス信号
のパルス巾anが一定パルス巾A′以上又は以下になった
際にこれを比較器等で判断し、比較器等の比較出力に基
づいて現像装置内にトナーを補給するトナー補給機構の
駆動開始又は停止を行うようにする事により前記不具合
の解消を図ったものである。
A′≦an …3) すなわち、前記現像剤循環中に適宜トナー濃度を最適
基準レベルとの差に比例したONパルス巾を有するON/OFF
パルス信号としてトナー濃度低下信号、つまり、最適基
準レベルと比較して得たON/OFFパルス信号のONパルス信
号のパルス巾を求めて、該パルス巾が第1の基準パルス
巾に到達した際に、現像装置内にトナーを補給するトナ
ー補給機構の駆動を開始すると同時に、 前記ON/OFFパルス信号のOFFパルス信号のパルス巾の
検知を開始し、該パルス巾がが第2の基準パルス巾に到
達した際に、前記トナー補給機構の駆動を停止する事を
特徴とする。
「作用」 前記発明はいずれも、例えば現像容器内のトナー濃度
が最適基準値又は基準域以下(以上)になった場合にそ
の都度発振されるON(OFF)パルス信号に基づいて断続
的にトナー補給開始と停止を繰り返すのではなく、例え
ば前記トナー濃度低下信号のパルス信号巾が一定積算値
又は一定パルス巾に至るまでトナー補給動作を行う事な
く、該トナー濃度低下信号のパルス信号が一定積算値又
は一定パルス巾到達後トナー補給動作を開始し、 そして補給動作開始後においては、現像装置内にトナ
ーを補給するトナー補給機構の駆動を開始すると同時
に、前記ON/OFFパルス信号のOFFパルス信号のパルス巾
の積算、もしくは検知を開始する。
すなわち、トナー濃度低下信号のパルス信号巾を検知
してトナー補給動作が開始された後は、トナー濃度低下
信号のOFF信号巾が一定積算値又は一定パルス巾に至る
までトナー補給動作を停止する事なく、該トナー濃度低
下信号のOFF信号が一定積算値又は一定パルス巾に到達
するまでトナー補給動作を継続するものである為に、い
わゆる所定時間毎のバッチ的な補給制御が可能となる。
これにより通常のモータでも十分追従が可能であると
ともに、その分頻繁な補給の煩雑さを避ける事が出来る
為に、起動負荷や消費電力の大幅低減とともに、モータ
寿命を大幅に延ばす事が出来る。
又本発明はパルス信号巾を積算する等のいわゆるゾー
ン制御である為に、個々のパルス信号に含まれる各種ノ
イズ要因を実質的に排除する事が可能となり、この結果
前記従来技術のように補給精度がバラツク事なく実質的
に安定した精度でトナー補給制御を行う事が出来る。
「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1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と、1は
キャリアとトナーが所定濃度割合で収納された現像容器
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、後記するメインモータ11と連結され
た現像ローラ4を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に後記する制御
回路に基づいて駆動制御される直流モータ12を連結す
る。
一方現像容器1内には、そのほぼ中央部に前記現像ロ
ーラ4に同期して回転可能に構成した撹拌部材8と該撹
拌部材8と同心状に角度位置検出センサ21を取付け、前
記現像ローラ4の回転により容器内のトナーとキャリア
(以下現像剤という)を循環させながら、トナー補給ロ
ーラ7より現像容器1内に補給されたトナーを前記現像
剤とともに均一に撹拌混合させるとともに、角度位置検
出センサ21により撹拌部材8が所定回転位置に回動する
毎に、撹拌部材8下方の容器1底面側に設けたトナー濃
度センサ10側に出力許容信号を送出し、該許容信号に基
づいて撹拌部材8の所定回転位置におけるトナー濃度セ
ンサ10より検知出力を一回転毎に出力するように構成し
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、22及び23はパルス巾変調回路と最適基準レベ
ルCLに対応する基準電圧発生器で、第3B図に示すように
前記撹拌部材8の所定回転角度位置で一回転毎に出力さ
れたトナー濃度センサ10よりの検知出力が最適基準レベ
ルCL以下になった場合にその電圧差に比例したパルス巾
を有する第3パルス信号であるON/OFFパルス信号(ホ)
を積算回路14側に出力するように構成している。
13はメインモータ11の駆動制御回路で、現像/非現像
動作と同期させて、現像ローラ4と撹拌部材8の回転/
停止を行うメインモータ11を駆動制御するとともに、該
駆動信号を積算回路14側に送信する。
積算回路14は、前記駆動制御回路13より駆動信号が出
力されている場合のみ、即ち現像ローラ4が回転時(現
像剤循環中)にのみ前記センサ10より出力されたON/OFF
パルス信号のON又はOFFパルス巾を所定のクロックに基
づいて積算カウントするもので、夫々ONパルス巾を積算
する積算メモリ14aと、OFFパルス巾を積算する積算メモ
リ14bが内蔵され、一方のメモリの積算値が積算基準積
算値に到達毎に積算判定回路15より出力される反転信号
に基づいて、該積算値をクリアさせるとともに、他方の
積算メモリの積算を開始させる。即ち積算回路14は基準
積算値到達毎にONパルス巾とOFFパルス巾が交互に積算
されるものである。
16はONパルス巾とOFFパルス巾の夫々の積算基準積算
値A、Bが格納されている基準メモリ回路、18は直流モ
ータ駆動制御回路13で、積算判定回路15より出力される
反転信号に基づいて、直流モータ12の駆動開始又は停止
信号が出力される。
次に本実施例の動作について第2図のタイムチャート
図に基づいて詳細に説明するに、先ずメインモータ11の
駆動により現像ローラ4と撹拌部材8が回転(現像剤循
環中)している場合においては、前記トナー濃度セン
サ10の検出出力は撹拌部材8により撹拌されている状態
のトナー密度変化を検知しているために、該センサ10は
第3B図に示すように前記撹拌部材8の所定回転角度位置
/回転毎に検知出力がパルス巾変調回路22に出力され
る。
パルス巾変調回路22では前記検出出力が最適基準レベ
ルCL以下になった場合にその電圧差に比例したパルス幅
を有するON/OFFパルス信号を積算回路14側に出力し、
その際積算回路14側では、メインモータ駆動制御回路13
よりの駆動信号とのアンドを取って前記ONパルス巾anを
積算していく。
この間は直流モータ12の回転は停止状態にあり、そし
て前記積算値(a1+…+an)が積算基準積算値Aに到達
した際、言い換えればトナー補給下限値以下に下った場
合に積算判定回路15でこれを判定し、反転信号を直流モ
ータ駆動制御回路18側に出力し、これにより直流モータ
12を介してトナー補給ローラ7が駆動し、所定のトナー
補給動作が開始される。
そしてトナー補給動作の開始により積算回路14側では
逆にOFFパルス巾bnの積算が開始され、積算値(b1+…
+bn)が積算基準積算値Bに到達した際に言い換えれば
トナー補給上限値まで補給された際に、積算判定回路15
でこれを判定し、反転信号を直流モータ駆動制御回路18
側に出力し、これにより直流モータ12を介して所定のト
ナー補給動作が停止される。
以下前記動作を繰り返す。
尚、前記現像容器1内のトナー量がトナー補給下限値
以下に下った場合、又はトナー補給上限値まで補給され
た際のON又はOFFパルス巾anは前もって想定出来る為
に、該パルス巾anbn自体を積算回路14で積算し、該パル
ス巾anbnが所定基準値A′B′以上又は以下になった際
に、積算判定回路15でこれを判定し、反転信号を直流モ
ータ12駆動制御回路18側に出力する事により直流モータ
12を介して所定のトナー補給動作の開始又は停止を行う
事が出来る。
「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、モータ種類に限定
される事なく又モータに無用の断続制御を行う事なく円
滑且つ最適にトナー補給制御を行う事が出来るともに、
頻繁な補給の煩雑さを避ける事が出来る為に、起動負荷
や消費電力の大幅低減とともに、モータ寿命を大幅に延
ばす事が出来る。
又本発明は個々のパルス毎に補給制御を行うのではな
く、いわゆるゾーン制御である為に、個々のパルス信号
に含まれる各種ノイズ要因を実質的に排除する事が可能
となり、この結果補給精度がバラツク事なく実質的に安
定した精度でトナー補給制御を行う事が出来る。
等種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る現像装置を示す装置概略
図、第2図はそのタイムチャート図である。第3A図及び
第3B図は前記実施例に使用されるパルス信号を生成する
為の手順を示すタイムチャート図である。 1:現像容器、2:トナー容器、7:トナー補給ローラ、 10:トナー濃度センサ、22:パルス巾変調回路、CL:最適
基準レベル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 13/08,15/08

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現像剤を循環さ
    せながら現像を行う現像装置のトナー補給制御方法にお
    いて、 前記現像剤循環中に適宜トナー濃度を最適基準レベルと
    の差に比例したONパルス巾を有するON/OFFパルス信号と
    してパルス巾変調回路を介して得て、 前記ON/OFFパルス信号のONパルス信号のパルス巾を積算
    し、該積算値が第1の基準積算値に到達した際に、現像
    装置内にトナーを補給するトナー補給機構の駆動を開始
    すると同時に、前記ON/OFFパルス信号のOFFパルス信号
    のパルス巾の積算を開始し、該積算値が第2の基準積算
    値に到達した際に、前記トナー補給機構の駆動を停止す
    る事を特徴とする現像装置のトナー補給制御方法。
  2. 【請求項2】キャリアとトナーからなる現像剤を循環さ
    せながら現像を行う現像装置のトナー補給制御方法にお
    いて、 前記現像剤循環中に適宜トナー濃度を最適基準レベルと
    の差に比例したONパルス巾を有するON/OFFパルス信号と
    してパルス巾変調回路を介して得て、 前記ON/OFFパルス信号のONパルス信号のパルス巾を検知
    し、該パルス巾が第1の基準パルス巾に到達した際に、
    現像装置内にトナーを補給するトナー補給機構の駆動を
    開始すると同時に、前記ON/OFFパルス信号のOFFパルス
    信号のパルス巾の検知を開始し、該パルス巾が第2の基
    準パルス巾に到達した際に、前記トナー補給機構の駆動
    を停止する事を特徴とする現像装置のトナー補給制御方
    法。
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