JP2981900B2

JP2981900B2 - トナー濃度制御方法

Info

Publication number: JP2981900B2
Application number: JP1261456A
Authority: JP
Inventors: 清張中釜; 光二石井; 智渡邊
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: US5065190A; JPH03123376A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電子複写機等の画像形成装置で使用される
現像器のトナー濃度制御方法に関し、更に詳しくは、所
定のトナー濃度を初期値として記憶し、この記憶された
初期値を基準にして、トナー濃度制御を行う濃度制御方
法に関する。

（発明の背景）電子複写機は、帯電された感光体（以下感光体ドラム
を例にとり説明する。）に原稿情報に応じた露光を行っ
て静電潜像を形成させ、これをトナーにより可視像化
し、このトナー可視像を転写紙に転写させ定着させる装
置である。近年、この種の電子複写機は、産業界のあら
ゆる分野で用いられている。

ところで、この種の電子複写機に用いられている現像
装置には、トナーとキャリア（鉄粉）からなる２成分現
像剤が用いられている。トナーは現像中に原稿の種類や
数に応じて徐々に消費され、現像剤中のトナー濃度は漸
次低下するので、トナーを適宜補給することが必要とな
る。このトナー濃度が濃すぎると、得られる画像濃度が
濃すぎたり、またカブリを生じる原因となる。

これに対し、トナー濃度が薄すぎると、画像濃度が薄
くなるだけでなく、現像剤の耐久性が急激に低下する。
例えば、トナー濃度を５％に保った場合と２％に保った
場合では、耐久性が後者は前者の半分になることもあ
る。

従って、トナーとキャリアとの混合比を常に一定に保
たなければならない。その為に、何等かの手段で現像剤
中とトナー濃度を検出して、その検出濃度値が予め定め
られた標準濃度値に合致するようにトナーを補強するこ
とが行われる。

２成分現像剤を用いた現像装置内のトナー濃度を検出
するものとして、インダクタンスを用いたトナー量検知
方式がある。これは、現像剤に含まれるキャリアが磁性
体であることを利用し、現像剤中にコイルを有するイン
クダクタンスセンサを配置してトナー濃度を検出するも
ので、具体的には、トナー濃度が変動するとトナーとキ
ャリアの混合比が変わり透磁率が変動することに着目
し、現像剤の透磁率を測定してトナー濃度を求めるもの
である。

そして、このインダクタンスセンサの出力電圧と基準
電圧とが比較され、インクダクタンスセンサの出力電圧
が基準電圧と等しくなるようにトナー補給を行い、この
結果、トナー濃度が一定になるように制御される。この
様な技術は、特公昭63−28305号公報，特公昭64−5299
号公報に記載されている。

ところで、トナー補給時に比較される基準電圧とし
て、標準現像剤を現像装置に投入，一定時間撹拌した後
にインクダクタンスセンサで検出された電圧を、不揮発
性メモリに記憶させて使用している。例えば、通常は、
撹拌時間を３分に設定してあり、３時間撹拌した標準現
像剤の濃度を不揮発性メモリに記憶させて、トナー濃度
制御を行っている。

（発明が解決しようとする課題）一方、標準現像剤がある程度のばらつきを有している
ため、所定の設定時間内に濃度が安定しない場合が生じ
る。また、製造からある程度時間（数カ月から１年）が
経過した標準現像剤の場合も、所定の時間内では濃度が
安定しないことがある。

第４図は製造されたばかりの標準現像剤Ａと製造から
時間が経過した標準現像剤Ｂとにおける、撹拌時間とイ
ンダクタンスセンサで検出された電圧とを示したグラフ
である。

図において、実線で示した標準現像剤Ａは撹拌時間約
３分で安定しているが、標準現像剤Ｂでは撹拌時間10分
でやっと安定している。この様なＢの場合、撹拌時間３
分の検出値を不揮発性メモリに書き込むと、安定点から
ずれてトナー濃度制御を行ために、適正な値からはずれ
た濃度に制御されることになる。従って、この図の現像
剤Ｂの場合、トナー濃度が本来の濃度よりも薄いものと
して制御が行われる。この結果、画質の低下，現像剤の
寿命の低下等の不具合がある。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、トナー濃度が安定するまでに長い撹
拌時間を要するような標準現像剤を用いた場合であって
も、短い撹拌時間で、しかも正確に標準現像剤のトナー
濃度の初期値を求めることができ、従って、撹拌時間の
短縮と、正確なトナー濃度制御を行えるトナー濃度制御
方法を実現することにある。

（課題を解決するための手段）上記問題点を解決する本発明方法は、所定のトナー濃
度を初期値として記憶し、この記憶された初期値を基準
にしてトナー濃度制御を行うトナー濃度制御方法におい
て、所定のトナー濃度のトナーとキャリアからなる現像
剤を一定時間撹拌し、前記現像剤の一定時間撹拌途中で
検出したトナー濃度と、一定時間撹拌後に検出したトナ
ー濃度との変化量を算出し、算出した前記変化量が一定
範囲外である場合、算出した前記変化量と、一定時間撹
拌後に検出したトナー濃度とに基づいて、安定状態にお
けるトナー濃度を求め、求めた安定状態におけるトナー
濃度を、前記初期値として記憶することを特徴とするも
のである。

（作用）本発明の制御方法では、まず、現像剤の一定時間撹拌
途中で検出したトナー濃度と、一定時間撹拌後に検出し
たトナー濃度との変化量を算出し、算出した変化量が一
定範囲外である場合、算出した変化量と、一定時間撹拌
後に検出したトナー濃度とに基づいて、安定状態におけ
るトナー濃度を求め、求めた安定状態におけるトナー濃
度を、初期値として記憶する。

（実施例）以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のトナー濃度制御方法に適
用される現像装置の電気的構成をその断面構成と共に示
す構成図である。

図において、１は感光体ドラム、２は現像装置、３は
トナー補給時の震動からトナー残量を検出するトナー残
量センサ、４は現像剤中のトナー濃度を検出するインダ
クタンスセンサ、５はトナー補給を行う搬送機構、5a及
び5bはトナー補給を行うときに駆動されるローラ、5cは
ローラ5a,5bにより駆動されるベルト、5dはベルト5cに
取り付けられ、トナー補給を行うキャリッジ、６はトナ
ー補給口、７はトナー補給手段のキャリッジ5dにより補
給されたトナーを送り出す補助ローラ、８はトナー及び
キャリアからなる現像剤を撹拌するための主撹拌部、９
は同じく撹拌するための副撹拌部、10は感光体ドラム１
上の静電潜像にトナーを付着させて現像を行うための現
像スリーブ、11は現像スリーブ10上の現像剤の穂の高さ
を規制する穂立ち規制板である。12はインダクタンスセ
ンサ４で検出されたトナー濃度に応じた電圧値をディジ
タル値に変換するA/D変換器、13はトナー残量センサ３
で検出されたトナー残量に応じた電圧値をディジタル値
に変換するA/D変換器、14は各部を制御するCPU、15はCP
U14からのメッセージを表示するための表示部、16は上
記A/D変換器12でディジタル値に変換されたトナー濃度
がCPU14で補正された後に書き込み指示により書き込ま
れ、読み出し指示により読み出される不揮発性メモリ、
17はCPU14の指示によりモータを駆動するための信号を
生成するドライバ回路、M1はドライバ回路17の指示によ
り搬送機構５を駆動するモータ、M2はドライバ回路17の
指示により補助ローラ７を駆動するモータである。

先ず、現像装置２の動作について説明する。トナー補
給口６から供給されたトナーは、トナー補給指示がある
ときは搬送機構５のキャリッジ5dにより補助ローラ７へ
移される。このとき、キャリッジ5dがトナーを運ぶとき
に発生する震動で、トナー残量センサ３はトナーの残量
を検知する。補助ローラ７の回転により、トナーは下方
へ落とされる。そして、既に現像装置内にある現像剤
（トナーとキャリア）と上記トナーとが主撹拌部８と副
撹拌部９とで撹拌される。ここでインダクタンスセンサ
４は、この現像剤の透磁率を測定してトナー濃度を検出
している。現像スリーブ上に現像剤の穂が形成されい
る。穂立ち規制板11により現像剤の穂の高さが規制さ
れ、ここを通過した現像剤によって感光体ドラム１上の
潜像が現像され、トナー像となる。

次に、初期設定動作について第２図のフローチャート
を参照して説明する。

初期設定の指示があると、CPU14は現像装置２の主撹
拌部８及び副撹拌部９に、一定時間（現像剤のトナー及
びキャリアがよく混じり合うまで、例えば180秒間）現
像剤の撹拌を指示する（S1）。初期時には、基準濃度の
現像剤（例えばトナー濃度４％）が現像装置内に注入さ
れる。撹拌途中（例えば、撹拌開始から90秒後）にイン
ダクタンスセンサの検出値をCPU14内のレジスタV₉₀とし
て保持する（S2）。尚、このV₉₀を正確に検出するため
に。89秒,90秒,91秒、92秒での検出電圧を平均すると良
い。そして、撹拌終了後のインダクタンスセンサの検出
値をCPU14内のレジスタにV₁₈₀として保持する（S3）。
尚、このV₁₈₀を正確に検出するために、撹拌終了後の18
0秒,181秒,182秒,183秒の検出電圧を平均すると良い。

ここで、CPU14はV₉₀とV₁₈₀との差電圧Ｖ′を算出する
（S4）。すなわち、この差電圧Ｖ′が一定範囲内であれ
ば、検出されたV₁₈₀は安定状態にあると考えられる（第
４図Ａ参照）。そこで、このV₁₈₀を不揮発性メモリ16に
記憶させる（S5）。また、差電圧Ｖ′が一定範囲外であ
れば、不安定状態であると考えられる（第４図Ｂ参
照）。そこで、補正係数Vxを求める（S6）。すなわち、
差電圧Ｖ′と、V₁₈₀からV₆₀₀（10分間撹拌を行ったとき
に得られる電圧）との間には相関関係があり、差電圧
Ｖ′から安定状態を推定することが可能である。

従って、V₁₈₀とV_xとの演算により、安定状態の検出値
を算出する（S7）。そして、算出された値を不揮発性メ
モリ16に書き込む（S8）。

不揮発性メモリ16への書き込みが完了すると、初期設
定動作は終了する。

これ以後、不揮発性メモリ16に書き込まれた値を基準
にしてトナー補給が行われる。

第３図はトナー濃度の差電圧Ｖ′とV₁₈₀〜V₆₀₀（３分
〜10分変化量）との関係を実験より求めた特性図であ
る。図において、A,B,Cとあるのは、種類の異なる現像
剤を示している。例えば、現像剤Ａにおいて、Ｖ′＞−
0.04のときはV₁₈₀〜V₆₀₀の変化も小さいので、補正は行
わずにV₁₈₀をそのまま不揮発性メモリ16に書き込むよう
にし、Ｖ′＜−0.04のときに一定の値（例えば0.08）を
補正値Vxとし使用することが考えられる。この場合、簡
単な構成で実現することができる。尚、この場合、Ｖ′
＝−0.04をしきい値,Vx＝0.08を補正値として使用した
が、現像剤の種類により変更すれば良い。

また、補正値を一定の値にするのではなく、CPU14内
にロジティック曲線等による補正プログラムを格納して
おき、安定値を推定して不揮発性メモリ16に書き込むこ
とも考えられる。

以上のように、本実施例では、まず、所定のトナー濃
度のトナーとキャリアからなる現像剤を一定時間撹拌
し、該現像剤の一定時間撹拌途中で検出したトナー濃度
と、一定時間撹拌後に検出したトナー濃度との変化量を
算出し、次に、算出した変化量が一定範囲内であれば、
一定時間撹拌後に検出したトナー濃度を、トナー濃度の
初期値として不揮発性メモリに書き込む。一方、算出し
た変化量が一定範囲外であれば、算出した変化量と、一
定時間撹拌後に検出したトナー濃度とに基づいて、安定
状態におけるトナー濃度を求め、求めた安定状態におけ
るトナー濃度を、前記初期値として不揮発性メモリに書
き込むようにした。したがって、仮に、トナー濃度が安
定するまでに長い撹拌時間を要するような現像剤を用い
た場合であっても、トナー濃度が安定するまで撹拌を続
ける必要はない。すなわち、短い撹拌時間で、しかも正
確に現像剤のトナー濃度の初期値を求めることができ
る。したがって、撹拌時間の短縮と、正確なトナー濃度
制御を行える。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は、所定のトナー濃度の
トナーとキャリアからなる現像剤を一定時間撹拌し、現
像剤の一定時間撹拌途中で検出したトナー濃度と、一定
時間撹拌後に検出したトナー濃度との変化量を算出し、
算出した変化量が一定範囲外である場合、算出した変化
量と、一定時間撹拌後に検出したトナー濃度とに基づい
て、安定状態におけるトナー濃度を求め、求めた安定状
態におけるトナー濃度を、初期値として記憶するように
している。

このため、トナー濃度が安定するまでに長い撹拌時間
を要するような現像剤を用いた場合であっても、短い撹
拌時間で、しかも正確に現像剤のトナー濃度の初期値を
求めることができ、したがって、撹拌時間の短縮と、正
確なトナー濃度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用する現像装置の構成を
示す構成図、第２図は本発明方法のステップを示すフローチャート、第３図は現像剤撹拌時の検出電圧変化特性を示す特性
図、第４図は現像剤撹拌時間とインダクタンスセンサの検出
電圧との関係を示す特性図である。１……感光体ドラム、２……現像装置３……トナー残量センサ４……インダクタンスセンサ５……搬送機構、６……トナー補給口７……補助ローラ、８……主撹拌部９……副撹拌部、10……現像スリーブ 11……穂立ち規制板 12,13……A/D変換器 14……CPU、15……表示部 16……不揮発性メモリ、17……ドライバ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−172184（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−172185（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−61775（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のトナー濃度を初期値として記憶し、
この記憶された初期値を基準にしてトナー濃度制御を行
うトナー濃度制御方法において、所定トナー濃度のトナーとキャリアからなる現像剤を一
定時間撹拌し、前記現像剤の一定時間撹拌途中で検出したトナー濃度
と、一定時間撹拌後に検出したトナー濃度との変化量を
算出し、算出した前記変化量が一定範囲外である場合、算出した
前記変化量と、一定時間撹拌後に検出したトナー濃度と
に基づいて、安定状態におけるトナー濃度を求め、求めた安定状態におけるトナー濃度を、前記初期値とし
て記憶することを特徴とするトナー濃度制御方法。