JPH01182870A - 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、電子写真式複写装置やレーザプリンタ等の画
像形成装置の現像器内のトナー濃度を制御する方法に関
する。

〔従来の技術〕

複写装置等の現像器は、画像露光により静電潜像が形成
された感光体ドラムに対してトナーを静電付着させる機
能を果たすものであり、その現像器には１成分現像剤或
いは２成分現像剤が使用される。

そして、２成分現像剤の場合には、磁気ブラシ形成用の
磁性キャリアと非磁性のトナーとを混合させた現像剤を
使用し、トナーのみを感光体ドラムに対して付着させる
。

従って、トナーは消費されるのでキャリアとの混合比が
少なくなり、補給が促されることになる。

この補給指令は、上記混合比であるトナー濃度をトナー
濃度検知器で検知して、当該濃度が基準値以下となるこ
とにより発せられ、これによりホッパ等からトナーの補
給／停止が行われて、混合比が常時基準値となるように
制御が行われる。

ところで、画像形成装置を組み立てる場合、予め調整済
のトナー濃度検知器を現像器に組み込んで、ユーザにお
いて規定濃度の現像剤を投入して現像動作を行わせてい
る。

そして、トナー濃度制御には、予め基準値をメーカ側で
設定しておいて、その基準値を目標として制御を行って
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記したトナー濃度検知器の組み込みに
は取付位置等に多少のバラツキが生じ、またトナー濃度
検知自体の感度にもバラツキがあることは否定できない
。

従って、上記したように予め濃度基準値を決めて濃度制
御を行う方法では、上記したバラツキが全（考慮されな
くなるので、このバラツキに応じてトナー制御が異なっ
てきて、その制御にバラツキが生じ適正なトナー濃度を
維持することができなくなるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、バラツキなくトナー濃度制御を実現できるよ
うにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明は、現像器内の現像剤のトナー濃度をト
ナー濃度検知器で検知して補給トナー量を制御するトナ
ー濃度制御方法において、基準トナー濃度の現像剤を上
記現像器に投入し、該投入した現像剤を検知した上記ト
ナー濃度検知器の出力信号を上記制御の基準値とするよ
うにした。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１図は現像
器部分の概略を示す図である。１は感光体ドラム２に対
する現像器全体を示し、１１は現像剤攪拌槽を、ｌｌａ
はトナー消費部を示す。１２はそのトナー消費部１１ａ
に配置したスリーブである。本発明では攪拌槽１１の中
で現像剤が図中の矢印で示す循環流を形成するように搬
送手段としてスクリュー（後記する）を使用する。そし
てトナー消費部１１ａの下流側の底にトナー濃度検知器
１３を配置する。このトナー濃度検知器１３にはＬ検知
（インダクタンス検知）、光学検知、誘電率検知等を使
用することができる。トナー濃度検知器１３の更に下流
の上部にはトナー補給口１４を設ける。

トナー濃度検知器１３とトナー補給口１４との間の距離
は、短いほどトナー濃度制御の精度やレスポンスが向上
し有利である。”トナー消費部１１ａからトナー濃度検
知器１３までの距離は、機械構成上都合の良い位置を選
べばよい（例えば、現像器挿入の手前側にホッパを設け
る場合には、手前側にトナー濃度検知器１３やトナー補
給口１４を設ける。）が、トナー補給口１４から下流の
トナー補給部１１ａまでの距離は、トナー濃度の均一化
やトナーの十分な帯電量を得るため、現像剤の種類やス
クリューの回転速度などから必要とされる予備攪拌が十
分行なえるだけの距離が必要となる。

第２図及び第３図は本実施例の具体的な現像器の部分を
示す図である。なお、第２図はカラー複写装置のため３
個の現像器（イエロー、シアン、マゼンタ）を有してい
るが、最下の現像器１を代表にして説明する。

まず、本実施例では、現像剤のキャリアとして平均粒径
４０〜５０μｍのフェライトコアにスチレンアクリルを
コーティングしたものを使用し、またトナーとしてポリ
エステルにカーボンブラック又は顔料を分散し平均粒径
１０〜２０μｍに粉砕したものを使用し、これらキャリ
アとトナーを５〜９％／＆４ｔ　　で混合した。

現像器１のスリーブ１２はその内部にＮ極とＳ極を交互
に奇数極（５〜１１極）並べたマグネットロール１５を
有している。スリーブ１２は非磁性で現像剤搬送のため
に回転し、マグネットロール１５は固定されている。

上記スリーブ１２に平行に２本のスクリュー１６１７が
配置され、このスクリュー１６．１７は同じピッチで逆
方向に回転するか或いは逆ピッチで同方向に回転してそ
の羽根により現像剤を反対方向に攪拌・搬送する。また
スクリュー１７からスリーブ１２に現像剤を供給するた
めに、そのスクリュー１７とスリーブ１２との間にスボ
シジローラ１８が配置されている。

スクリュー１６．１７と現像器ケース１９の内壁との間
隔は０．５〜２１１、スクリュー１６．１７の相互間の
間隔は１〜３璽１、スクリュー１７とスポンジローラ１
８との間隔は０１〜１１１１１である。

また、現像剤の循環流を形成するために、２本のスクリ
ューエ６．１７の相互間には仕切り板２０が設けられ、
その仕切り板２０の両端は現像剤が通過できるように開
放となっている。

２１は弾性板であり、スリーブ１２に押し当てられ、そ
の弾性板２１とスリーブ１２の間を現像剤が通り抜ける
ことにより、スリーブ１２上に６〜１０　ｍ　ｇ　／ｃ
ｒｍ”の現像剤層が形成される。

トナー濃度検知器１３は、スクリュー１７の下側におい
て、そのスクリュー１７の下面とトナー濃度検知器１３
のセンサ部１３ａの上面との距離が、０．１〜２．Ｏｔ
ｍとなるように設置されている。

このトナー濃度検知器１３の位置は必ずしもスクリュー
１７の真下である必要はないが、第４図に示すように、
センサ１３ａの中心を通る線とこれに平行でスクリュー
１７の中心を通る線との距離ｄが小さく、また垂直線に
対する角度θも小さい方がよい。

このトナー濃度検知器１３をＬ検知センサで構成する場
合には、第５図に示すようになものが使用される。これ
は差動トランス型センサであり、高周波（例えば５００
　ＫＨｚ）で駆動される駆動コイルＬ１、基準コイルＬ
２、及びトナー濃度によってインダクタンスの変化する
検出コイルＬ３を同一コアに巻装し、基準コイルＬ２の
、出力電圧■２と検出コイルＬ３の出力電圧ｖ３の差を
取り出すことにより、トナー濃度が検知される。

検出原理は、目標濃度においてＶ２＝Ｖ３となるように
設計すると、検出濃度が変化すると出力電圧ＶＯが、 ＶＯ＝Ｖ２−　（Ｖ３＋Δ■３）＝−Δ■３となって、
変化分−Δｖ３が得られる。

さて、本実施例では、画像形成装置の製造後のユーザ等
への設置時に、現像器ｌに規定トナー濃度の現像剤を投
入して、その画像形成装置を予備回転させる。これによ
り、現像剤がスクリュー１６１７により攪拌され、トナ
ー濃度検知器１３によってその濃度が検知される。

ここで、トナー濃度検知器１３の部分ではスクリュー１
７の羽根の通過により現像剤の疎密が生じるので、第７
図に示す脈動電圧が得られる。トナー濃度が高いとき検
出電圧Ｖａが低いトナー濃度検知器を使用すれば、その
電圧Ｖａの下向きのピークは現像剤がスクリュー１７に
押されて密になっている所を検知した信号である。なぜ
ならば、スクリューは非磁性部材で構成されるため、ス
クリューの部分はトナー濃度検知器にとってはトナー以
外ないのと同等になり、見掛は上、トナー濃度はかなり
高く検知されるためである。このピーク値は、密に圧縮
されているので、外部の影響を受は難り＜、トナーの濃
度を忠実に反映している。

そこで、トナー濃度検知器１３から得られる信号の下向
きのピーク値を検出してトナー濃度制御信号とすれば、
外部条件に影響されないトナー濃度制御ができる。

そして、このようにして読み込んだトナー濃度信号を不
揮発性メモリに書き込んで基準濃度とし、以後のトナー
濃度制御の基準値として使用する。

第６図に示すこの方法によれば、トナー濃度検知器１３
の感度バラツキ、同検知器１３の組み込み位置のバラツ
キ等によるトナー濃度検知信号のバラツキを吸収するこ
とができ、全ての画像形成装置において適正にトナー濃
度制御を行うことができる。

本発明者は、このトナー濃度検知器１３にＬ検知方式の
ものを使用して上記した方法により６〜８％／ｗｔのト
ナー濃度に対し±０．５％／ｗｔの制御精度を得ること
ができた。

第８図は制御特性を示す図である。■いはトナー補給を
開始するトナー濃度検知器１３の出力電圧（Ｖａの下向
きのピーク値）であり、上記した不揮発性メモリに書き
込んだ基準濃度に対応する電圧である。また、ＭｍａＸ
は１コピー当たりに補給できるトナー最大量であり、ト
ナー補給機構の設計によって決まる。１コピー当たり予
想される最大トナー消費量をＭｍａｘとするのが望まし
い。

■いは必ずしも制御したいトナー濃度に対応する必要は
ない。トナー補給量は検知されたトナー濃度と１コピー
当たりの現像剤消費量から、所定のトナー濃度或いは若
干高めになる程度の量を求めて、補給される。

以上の検知／補給手段によれば、トナー濃度を検知した
現像剤に対して、所定のトナー濃度或いは若干高めの濃
度になるだけのトナー補給を行ない、攪拌を行って後に
トナー消費部１１ａに現像剤を送り込むため、常に適正
トナー濃度、帯電量の現像剤をスリーブ１２に送り込む
ことができる。

この方式によれば、トナー濃度の局部的なバラツキや攪
拌不足等がなくなり、安定したトナー濃度を実現でき、
高画質な画像を形成することができる。

以上のような構成において、現像に当たっては、スリー
ブ１２と感光体ドラム２の感光面との距離を０．３〜１
．０ｗｍに設定し、現像バイアスとしてスリーブ１２に
交流７００　Ｖｒｍｓと直流−４００■を重畳した電圧
を印加し、感光体２の帯電電位を一６００Ｖ、露光部電
位を−５０〜−１００■とする。そして、スリーブ１２
の速度を２００〜２５０寵／ｓｅｃ、感光体２の速度を
７０寵／ｓｅｅとする。

一方、トナー補給制御に関しては、トナー濃度検知器１
３の出力電圧の上記不揮発性メモリに書き込んだ基準値
からのずれ量によって制御する。

１コピー当たりのスクリュー１６．１７の現像剤搬送量
をＭｓ　ｇ、トナー濃度検知器１３のセンサ感度をｒ　
　Ｖ／％　とすれば、トナー濃度検知器１３の出力が目
標値よりｖｔｃｖだけ低いトナー濃度方向にずれたとき
に補給すべきトナヒ量Ｍｙは、となる。補給トナー量Ｍ
アの制御は、トナー補給スクリュー（図示せず）の回転
数又は回転時間によって行う。この回転数又は回転時間
は、Ｍアの値によって連続的に変えるのが理想であるが
、３〜５の段階でステップ状に変化させるだけでも、オ
ーバーシュートを防ぐには十分効果がある。本実施例で
は、 Ｍｓ　　：　５　　ｇ／ｓｅｃ γ　：０．４Ｖ／％ Ｍ　ｓｓ　：　０．１　　ｇ　／　ｓｅｃとして、トナ
ー補給用のモータ（図示せず）を次ように設定した。な
お、Ｍｓｓは上記したトナー補給スクリューの補給能力
である。　　　　　　　　　　４本実施例のトナー濃度
検出部１３は、トナー濃度が高くなると出力電圧が低く
なるものを使用した。上記したテーブルは機械の構成に
固有のものとなる。

〔発明の効果〕

以上から本発明によれば、トナー濃度制御の基準値を、
現像器への基準濃度の現像剤の投入時のトナー濃度検知
器の検知信号としているので、トナー濃度検知器の取付
位置のバラツキやそのトす一濃度検知器の感度のバラツ
キを吸収して、バラツキのないトナー濃度制御を行わせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の現像器の部分の概略説明図
、第２図は具体的な現像器の断面図、第３図は同現像器
の一部の平面図、第４図はスクリューとトナー濃度検知
器との関係を示す図、第５図はトナー濃度検知器の一例
の説明図、第６図はトナー濃度基準値を得るフローチャ
ート、第７図はトナー濃度検知器の出力波形図、第８図
はトナー補給特性図である。 １・・・現像器、２・・・感光体ドラム、１１・・・現
像剤攪拌槽、ｌｌａ・・・トナー消費部、１２・・・ス
リーブ、１３・・・トナー濃度検知器、１４・・・トナ
ー補給部、１５・・・マグネットロール、１６．１７・
・・スクリュー、１８・・・スポンジローラ、１９・・
・ケース、２０・・・仕切り板。 代理人　弁理士　長　尾　常　明 □峰間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、現像器内の現像剤のトナー濃度をトナー濃度検
   知器で検知して補給トナー量を制御するトナー濃度制御
   方法において、 基準トナー濃度の現像剤を上記現像器に投入し、該投入
   した現像剤を検知した上記トナー濃度検知器の出力信号
   を上記制御の基準値とすることを特徴とするトナー濃度
   制御方法。
2. （２）、上記制御の基準値を不揮発性メモリに格納する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトナー濃
   度制御方法。