JP2897342B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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    • G03G2215/08Details of powder developing device not concerning the development directly
    • G03G2215/0888Arrangements for detecting toner level or concentration in the developing device
    • G03G2215/0891Optical detection
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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
厳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。
このトナー濃度制御(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じ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くする
と、現像剤の攪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890nm
の赤外光を現像剤に照射し、その反射光をフォトダイオ
ードにて検出する光式のATDCが採用される。この光式の
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、この光式のATDCにおいては、光源の赤外LE
D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剤反射によ
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、トナー濃度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にして現像剤か
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LED10とフォトセ
ンサ11が内蔵され、赤外LED10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
り高い電圧に設定されている。具体例を示すと、現像バ
イアスが−500V、第1のバイアス電源14が−600V、第2
のバイアス電源15は−200V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8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LED10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Amax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Am
ax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
13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−500Vの現像バイアスよりも300V高い−200Vのバイ
アスを印加し、次に現像モータをオンし(ステップ#1
2)、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(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)Am
axを平均化し(ステップ#19)、補正データとしてメモ
リし(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、切換スイッチ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−500Vの現像バイ
アスよりも100V低い−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(ステップ#22)、濃度
検出タイマをセットし(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#24、25)、その検出データ
を平均化し(ステップ#26)、出力データとしてメモリ
し(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(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(ステップ#31)、こ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(ステッ
プ#32)、ステートを4に設定する(ステップ#33)。
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(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。
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0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。
上記実施別では、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図はセンサ出力によるトナー混
合比の算出方法の説明図、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。 1……現像装置 3……現像スリーブ 5……現像バイアス電源 8……トナー濃度センサ 12……センサ窓 13……切換スイッチ 14……第1のバイアス電源 15……第2のバイアス電源。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−107853(JP,A) 特開 昭56−78857(JP,A) 特開 昭59−148851(JP,A) 特開 昭60−24567(JP,A) 特開 昭60−53977(JP,A) 特開 昭60−105948(JP,A) 特開 昭63−149676(JP,A) 特開 昭63−177174(JP,A) 特開 平1−207774(JP,A) 特開 平3−107178(JP,A) 特開 平4−19769(JP,A) 実開 昭56−120551(JP,U) 実開 昭58−182949(JP,U) 実開 昭62−79261(JP,U) 実開 昭62−109173(JP,U) 実開 昭62−106264(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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。
JP2125822A 1990-05-15 1990-05-15 現像装置 Expired - Lifetime JP2897342B2 (ja)

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