JPH02254479A - トナー濃度制御装置 - 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、現像剤のトナー濃度検出及びトナー補給を行
うトナー１度制御装置に係り、特にＪＪｉ！像剤のトナ
ー濃度を均一に保つに好適なトナー濃度制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

第６図はトナー濃度検出装置を備えた従来の現像装置を
示す。１は所定の間隔で２枚設けられた側板で、現像容
器の両側をはさんでいる。３は永久磁石よりなる固定の
マグネットローラである。

４は非磁性スリーブで、前記マグネットローラ３の外周
にこれと同心的に回転自在に取付けられ、駆動装置によ
り矢印Ｂ方向に回転駆動される。５はキャリアとトナー
を混合した現像剤であり、６゜７は該現像剤５を撹拌し
トナーに摩擦帯電を生じさせるための撹拌器である。現
、像剤５は回転する非磁性スリーブ４の外周面にマグネ
ットローラ３の磁力により吸着され、非磁性スリーブ４
の回転につれドクターブレード８に規制されつつ感光ド
ラム９の表面に搬送される。搬送される現像剤ブラシ５
ａは電気潜像をもつ感光ドラム９の表面と接し、該潜像
をトナー現像する。その後、現像剤ブラシ５ａは非磁性
スリーブ４の表面からスクレーパ１０によりかき落とさ
れ、その現像剤５ｂの大部分は撹拌器６，７上に落下し
、再使用される。

かき落された現像剤５の一部は、スクレーパ１０に取付
された検出容器１２に導かれる。検出容器１２の中には
電気コイルを樹脂にて偏平な長方形に成形した検出素子
１３が設けられている。検出容器１２に導かれた現像剤
は検出素子１３の両側を流れ容器外に排出され再使用さ
れる。

このような構成の現像装置では、現像剤の透磁率が検出
素子１３のコイルのインダクタンスの大きさに影響を与
えるので、検出素子１３のインダクタンスの大きさから
現像剤のトナー濃度を知ることができる。

第７図に従来装置におけるトナー濃度制御装置の回路を
示し、第８図にその動作特性を示す。トナー濃度の変化
により検出素子１３のインダクタンスが変化すると、そ
れに応じて電圧変換回路１６の出力が変化する。保持し
たいトナー濃度において前記検出素子１３が示すインダ
クタンスにより電圧変換回路１６が出力する電圧をあら
かじめコンパレータ１７の基準電圧として該コンパレー
タ１７に入力しておく。前記電圧変換回路１６の出力と
該基準電圧の比較により、保持したいトナー濃度と現像
容器２内のトナー濃度の濃淡の比較結果がＣＰＵ１８に
入力される。ＣＰＵ１８は該濃淡情報により、トナー濃
度淡のときにトナー補給用モータ１９を回転させる駆動
信号２０を出力する。トナー補給装置１４は、該トナー
補給用モータ１９の回転により補給ローラ１５が回転し
て現像容器２内にトナー２２を補給する。トナーを補給
することにより現像容器２内のトナー濃度が増加し、前
記コンパレータ１７の出力が反転した所で、ＣＰＵ１８
はモータ駆動信号２０をオフする。

以上のようなトナー濃度制御装置における問題点を以下
に説明する。

第６図に示すようにトナー濃度を検出する検出素子の位
置が、現像剤の流れる方向に対して現像位置より下流に
あるため、実際に使用する現像剤のトナー濃度をＣＰＵ
１８が認識するまでに遅れが発生する。ここでトナー消
費量は印字パターンに応じて変化するため、例えば最大
消費（ベタ黒印字）に合わせてトナー補給量を設定する
と、印字密度が低いパターンを印字しているときには、
補給されたトナーが検出素子１３近傍のトナー濃度を増
加させるまでにはトナー補給量が必要以上に増加して濃
度むらが生ずる。逆に、印字密度が低いパターンに合わ
せてトナー補給量を設定すると、逆に印字密度が高いパ
ターンを印字するとトナー補給が間に合わず濃度低下が
生ずる。またトナー補給装置内のトナー無しを検出する
ために。

一定時間以上トナー補給を行い、トナー濃度が前記基準
レベルに復帰しない場合にトナー無しとしているが、前
述のように印字密度が低いパターンに合わせてトナー補
給量を設定すると、印字密度が高いパターンを印字した
場合、トナー補給装置内にトナーが有るにもかかわらず
トナー濃度が復帰せず、トナー無しとして誤検出すると
いう問題があった。

この種の制御装置としては、特公昭６２−１７２３０号
公報に記載されたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、トナー補給位置と現像位置及びトナ
ー濃度検出位置の関係から印字濃度のバラツキを良好と
して保障できる印字パターンの密度範囲を限定せざる得
ながった。

本発明の目的は上述の問題を解消するため、印字密度に
よりトナー消費量が変化した場合にその消費量に応じて
トナー補給量を変化させる制御を行い、印字密度の違い
によるトナー濃度差を少なくするトナー濃度制御装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明は、キャリアとトナーの混合物である現像剤
を収納する現像容器と、前記トナーを前記現像容器へ補
給するトナー補給装置と、該現像容器中のキャリアとト
ナーの混合比を検出するトナー濃度検出手段と、該トナ
ー濃度検出手段にょる前記混合比検出結果に基づいて前
記トナー補給装置を制御して前記現像容器へのトナー補
給量を制御する制御回路を有するトナー濃度制御装置に
おいて、前記トナー濃度検出手段に、前記混合比を複数
のレベルに分けて検出する手段を設け、前記制御回路に
前記検出された混合比のレベル毎に前記トナー補給装置
から現像容器へ補給する単位時間あたりのトナー量を可
変する補給制御回路を設けたことを特徴とし、第２の発
明は、キャリアとトナーの混合物である現像剤を収納す
る現像容器と、前記トナーを前記現像容器へ補給するト
ナー補給装置と、該現像容器中のキャリアとトナーの混
合比を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検
出手段による前記混合比検出結果に基づいて前記トナー
補給装置を制御して前記現像容器へのトナー補給量を制
御する制御回路を有するトナー濃度制御装置において、
前記トナー濃度検出手段は、前記混合比を複数のレベル
に分けて検出する手段を設け、前記制御回路に前記検出
された混合比のレベル毎に単位時間あたりの印字枚数を
可変する印字枚数制御回路を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

検出されるトナー濃度レベルが高い状態では、トナー補
給量は印字密度が低いパターンにおけるトナー消費量に
合うように少量ずつ補給するようになる。印字密度が高
いパターンを印字すると、検出トナー濃度レベルが低下
するので補給量を増加するような制御を行う。ここで印
字パターンが変化し印字密度が低下すると、トナー補給
量がトナー消費量より多くなりトナー濃度レベルが増加
し濃度レベルの高い状態を検出するのでトナー補給量を
減少するような制御になる。

以上のように各レベルに応じてトナー補給量が増減され
ることにより、現像容器内のトナー濃度差を少なくする
ことができる。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する０機械
的構成で第６図を参照した従来装置を流用できる部分に
ついては詳細説明を省略する。

第１図は、第１の実施例の電気回路を示している。現像
容器内のトナー濃度を検出する検出素子１３のインダク
タンス変化を電圧に変換する電圧変換回路１６の出力を
入力する複数のコンパレータ１７ａ〜１７ｄは、それぞ
れ異なった基準電圧が分圧抵抗２３ａ〜２３ｅによって
与えられている。それぞれの基準電圧は、例えば補償す
る印字濃度範囲の濃いレベルにおける電圧変換回路１６
の出力電圧相当値をコンパレータ１７ａの基準電圧、中
間のレベルにおける電圧変換回路１６の出力電圧相当値
をコンパレータ１７ｂの基準電圧、淡いレベルにおける
電圧変換回路１６の出力電圧相当値をコンパレータ１７
ｃの基準電圧、印字保償下限レベルでの電圧変換回路１
６の出力電圧相当値をコンパレータ１７ｄの基準電圧に
設定し、各々のコンパレータ１７ａ〜１７ｄに入力する
。

ＣＰＵ１８は、各コンパレータ１７　ａ　〜１７　ｄの
出力に応じた駆動信号２０を出力してトナー補給量を調
節するモータ１９の回転を制御する。

以下、トナー補給量を変化させる方式について、第３図
〜第５図により説明する。

第３図は、トナー補給装置１４のトナー補給口部の拡大
図である。トナー補給口２４はステッピングモータ　（
ソレノイドでもよい。）等で可動となっている開閉板２
１により開口面積を変化できる構造となっている。。Ｃ
ＰＵ１８はソレノイド。

ステッピングモータ等を駆動してトナー補給量を制御す
る。

第４図は、トナー補給用モータ１９の駆動回路である。

トナー補給用モータ１９は印加電圧により回転数が変化
し、またトナー補給袋［１４はトナー補給用モータ１９
の回転数と１−ナー補給量が比例するものである。ＣＰ
ＵはＨＭＯＮ信号と同時に、ＶＭＯＮ、ＶＨＯＮ信号を
出力することにより、トナー補給用七−タ１９への印加
電圧をＶＬ、ＶＭ、ＶＨの中から選択してトナー補給用
モータ１９の回転数を制御する。

第５図は、第１図におけるトナー補給用モータ駆動信号
２０のＯＮ、ＯＦＦのタイミングを示す。

すなわち、単位時間Ｔ内にモータ駆動信号２０のデユー
ティ−を変化させる。（ｂ）はデユーティ−５０％、（
ｃ）はデユーティ−７５％、（ｄ）はデユーティ−１０
０％とすることにより一定時間当りのトナー補給時間を
変化させる。

第２図は実際に印字を行った時の電圧変換回路１６の出
力を示したものである。

印字密度が低いパターンを印字している間（第２図の（
１）の領域）はコンパレータ１７ａのレベルによりトナ
ー濃度が制御されている。各コンパレータ出力によるト
ナー補給制御は１例えば第５図における（ｂ）、（ｃ）
、（ｄ）が第２図のｂｌｃ＋ｄに対応する。

印字パターンが変化し、印字密度が中間のパターンを印
字すると（第２図の（２）の領域）、第５図の（ｂ）の
トナー補給制御ではトナー消費に合わず、トナー濃度が
低下する。そしてトナー濃度がコンパレータ１７ｂのレ
ベルより低下すると第５図の（Ｃ）のトナー補給制御を
行う。これによりコンパレータ１７ｂのレベルでトナー
濃度が制御される。

次に、印字密度が高いパターンを印字するとく第２図（
３）の領域）、同様に第５図の（ｃ）のトナー補給制御
ではトナー消費に間に合わず、コンパレータ１７ｃのレ
ベルより低下し、第５図の（ｄ）のトナー補給制御を行
い、コンパレータ１７ｃのレベルでトナー濃度が制御さ
れる。

以上のように各印字パターンに応じたレベルによりトナ
ー濃度が制御され、現像剤２２のトナー１度は均一に保
たれる。

また、印字途中でトナー補給袋＠１４内のトナーが空に
なると、トナー１度はトナー補給制御に関係なくレベル
低下する。コンパレータ１７ｄの基準電圧をコンパレー
タ１７ｃのレベルでベタ黒印字を行っても低下しないト
ナー濃度レベルに設定しておくことにより、ＣＰＵ１８
はコンパレータ１７ｄの出力信号によりトナー補給装置
１４内のトナー無しを検出してランプ２５で表示するこ
とができる。このようにトナー濃度レベルでトナー無し
を検出することにより、従来問題となっていたトナー補
給量とトナー消費量の関係から一定時間内にトナー濃度
が回復せず、トナー補給装置内にトナーが有るにもかか
わらずトナー無を誤検出することを防止できる。

トナー消費量とトナー補給を平衡させる方式として、印
字密度に応じて印字速度を可変とする方式も考えられる
。以下その方式について説明する。

従来のようにルベルのトナー濃度にてトナー補給を制御
する場合、印字密度が低いパターンのｌヘナー消費に合
わせてトナー補給量を設定すると、印字密度が高いパタ
ーンを印字するとトナー補給が間に合わずトナーｊ良度
が低下していく。そこで１−ナー濃度が前記レベルより
低下した時、そのレベルに応じて印字を中断もしくは印
字間隔を長くし、見かけ上の印字速度を遅くし、単位時
間あたりの１〜ナー消費を減らす。トナー補給を続けて
１ヘナ一濃度が復帰し前記レベルを超えた時点で印字を
再開、もしくは通常の印字速度に戻す。以上の方式より
、広範囲の印字パターン密度の印字おいてトナー濃度を
均一に保つことができる。また、前述の各レベル毎にト
ナー補給量を変化させる方式と組合せて印字速度を変化
させても同様な効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、印字ドツト密度が変化してもその１−
ナー消費量に応じたトナー補給を行うことができるので
、現像容器内のトナー６度差を少なくすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すトナー濃度検出回路及
び１〜ナ−Ｍｔｉ給モータ駆動回路図、第２図は第１図
の電圧変換回路出力波形図、第３図はトナー補給量可変
制御のためのトナー補給口部拡大図、第４図はトナー補
給量制御回路図、第５図はＩ・ナー補給量可変制御タイ
ムチャー１・、第６図は現像装置の縦断面図、第７図は
従来装置おけるトナー濃度検出回路、第８図はその制御
タイムチャートである。 ２・・現像容器、５・・現像剤、１２・検出容器、１３
　・検出素子、１４・トナー補給装置、１６電圧変換回
路、１７ａ〜１７ｄ・・コンパレータ、１８・・・ＣＰ
Ｕ、１９・・・トナー補給用モータ、２２・１〜ナー、
２３ａ〜２３ｅ・・・分圧抵抗、２５・ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャリアとトナーの混合物である現像剤を収納する
   現像容器と、前記トナーを前記現像容器へ補給するトナ
   ー補給装置と、該現像容器中のキャリアとトナーの混合
   比を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検出
   手段による前記混合比検出結果に基づいて前記トナー補
   給装置を制御して前記現像容器へのトナー補給量を制御
   する制御回路を有するトナー濃度制御装置において、前
   記トナー濃度検出手段は、前記混合比を複数のレベルに
   分けて検出する手段を備え、前記制御回路は前記検出さ
   れた混合比のレベル毎に前記トナー補給装置から現像容
   器へ補給する単位時間あたりのトナー量を可変する補給
   量制御回路を備えたことを特徴とするトナー濃度制御装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記トナー補給装
   置は開口面積可変のトナー補給口を備え、前記補給量制
   御回路は前記トナー補給口の開口面積を変化させること
   を特徴とするトナー濃度制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記トナー補給装
   置は回転数可変のトナー補給用モータを備え、前記補給
   量制御回路は前記トナー補給用モータの回転数を変化さ
   せることを特徴とするトナー濃度制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記トナー補給用
   モータを備え、前記補給量制御回路は単位時間あたりの
   前記トナー補給用モータの駆動時間を変化させることを
   特徴とするトナー濃度制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記トナー濃度検
   出手段は、印字濃度を保障するトナー濃度レベルより低
   い任意のトナー濃度レベルを検出する手段と、該トナー
   濃度レベルを検出したときに前記トナー補給装置内のト
   ナー無しを検出する手段とを備えたことを特徴とするト
   ナー濃度制御装置。 ６、特許請求の範囲第１項において、更に、前記各トナ
   ー濃度レベル検出毎に単位時間内の印字枚数を変化させ
   る印字枚数制御手段を備えたことを特徴とするトナー濃
   度制御装置。 ７、キャリアとトナーの混合物である現像剤を収納する
   現像容器と、前記トナーを前記現像容器へ補給するトナ
   ー補給装置と、該現像容器中のキャリアとトナーの混合
   比を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検出
   手段による前記混合比検出結果に基づいて前記トナー補
   給装置を制御して前記現像容器へのトナー補給量を制御
   する制御回路を有するトナー濃度制御装置において、前
   記トナー濃度検出手段は、前記混合比を複数のレベルに
   分けて検出する手段を備え、前記制御回路は前記検出さ
   れた混合比のレベル毎に単位時間あたりの印字枚数を可
   変する印字枚数制御回路を備えたことを特徴とするトナ
   ー濃度制御装置。