JPH04114183A - 現像剤における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、二成分現像剤におけるトナー濃度制御法に関
するもので、より詳細には、環境温度の変動に伴うトナ
ー濃度検出センサの出力値の温度補正を正確に行い、こ
れによりトナー、農度制軍を精度良くしかも確実に行う
ための改良に関する。

（従来の技術及びその問題点） トナーと磁性キャリヤと顕電性トナーとを含有する二成
分系現像剤は、商業的な電子写真複写機に広く使用され
ており、電荷像の現像に際しては、現像スリーブ上にこ
の現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを電荷
像を有する感光体と摺擦させてトナー像を形成する。

形成されるトナー像の画像Ｃ農度やカフリ濃度、更には
画質は現像剤中のトナー濃度により重大な影響を受ける
ことから、実際の電子写真複写機の現像装置には、トナ
ー濃度検出センサを組み込んて、検出センサからの信号
に基づいてトナー補給をｔＩｌ葡するようにしている。

しかしながら、トナー濃度検出センサからの出力は、現
像剤中のトナー濃度のみならず、温度や湿度の環境条件
によっても重大な影響を受け、高温高温条件下では出力
が高い値となり、低温低湿条件下では出力が低い値とな
ることか知られている。

このため、特開昭３６−１０１１６６号公報に見られる
通り、複写機内に温度検出機構を設けるか、或いは特開
昭６ｌ−９８３７Ｑ号公報に見られる通り、検出される
温度或いは湿度によりトナー濃度検出センサからの出力
を補正するシステムか採用されている。

（発明か解決しようとする間８点） 前述した先行技術にみられるトナー濃度検出システムは
、現像装置ランニング中の環境温度を検出し、トナー濃
度の制御レベルに補正を加えながらレベル維持を行うと
いう点で優れたものではあるか、この維持レベルの初期
設定自体か、複写機の初期温度か常温て一定であるとの
前提の基に行われているため、温度変化の増減に見合っ
た補正は可能であるとしても、複写機の初期温度に変動
があると維持レベルも変動し、温度に正確に対応したト
ナー濃度の検出と、これによる精度の良いトナー濃度制
御とが困難となると言う問題かある。

従って、本発明の目的は、環ｋＲ感温度変動に伴うトナ
ー、屡度検出センサの出力（［Ｉの温度補正を正確に行
い、これによりトナー濃度制御を精度良くしかも確実に
行うことが可能な二成分現像剤におけるトナー濃度制街
法を提供するにある。

（開題点を解決するための手段） 本発明によれは、トナーと磁性キャリヤとから成る二成
分系現像剤について濃度検出センサから初期の出力を読
み込むと共に、環境温度検出センサから初期の出力を読
み込んで、各温度における濃度検出センサの維持レベル
を設定し、濃度検出センサから現像中の出力を読み込む
と共に、環境温度検出センサから現像中の出力を読み込
んで、＃ｇＬ定された濃度検出センサの維持レベルに基
づいてトナー濃度を検出し、 検出されたトナー濃度に基づいてトナー補給を制御する
ことを特徴とする現像剤におけるトナー濃度制御法が提
供される。

（作用） 添付第１図は、を温、高温、低温の各温度におけるトナ
ー濃度とセンサ出力との関係を示すグラフであり、また
第２図は、トナー濃度一定のトナーについて、′ｓ度検
出センサの出力と環境温度との関係を示すグラフである
。これらの図から、温度が高くなると、センサ出力か高
くなり、トナー濃度が見掛は上低く検出され、逆に温度
が低くなると、センサ出力が低くなり、トナー、濃度か
見掛は上高く検出されることがわかる。また、これらの
図面から、温度が定まれば、センサ出力とトナー＋濃度
との関係は一義的に定まり、従ってセンサ出力からトナ
ー濃度が正確に検出される筈であるが、実際のトナー濃
度制御においては、各１ｊＬ度における一センサ出力と
トナー濃度との関係を避−求めることは困難なことから
、初期センサ出力値に基づいてセンサ維持レベルを設定
し、これによりトナー濃度制御を行っている。例えば！
３図に示すとおり、濃度検出センサから初期の出力（Ｖ
ｉｎｌ、）の値を読みとり、これに基すいて低温、！温
、高温の各温度におけるセンサ維持レベル、即ちＶ　Ｌ
＝　Ｖ　ｉｎｊ＋　Δ　ＶＬ　・・　・・　・・　・・
　（１）ＶＸ＝Ｖｉｎｔ＋Δｙ　、Ｎ　　−−−−−−
−−（２）Ｖ　ｌ＝　Ｖ　ｉｎｔ＋ΔＶ　Ｈ−・・・−
−・（３）を設定し、このセンサ維持レベル以上にセン
サ出力がなった場合トナー１ａ給を開始するようにして
いる。

しかしながら、この初期センサ出力によるセンサ維持レ
ベルの設定は、初期センサ出力時における環境温度か常
温で一定であると言う仮定の基に行われているものであ
り、複写機運転開始時における環境温度が変化すれば、
初期センサ出力（Ｖ　ｉｒ＋ｔ）も大きく変化し、従っ
てセンサ維持レベル、例えは前記式（ｌ八（２）、　（
３）の値も現像器逼翫中の実際の温度とかなりかけ離れ
たものとなり、ドアーＩＪ濃度の制御を現像最適条件に
適合した濃度に精度良く行うことは困難であった。尚第
３図において、センサ初期量カイｍと、常温におけるセ
ンサ維持レベルとの間に差があるのは、初期の現像剤粉
末と運転中の現像剤粉末との間には、粉体特性上大きな
差異があり、これがセンサ出力に影響するためと思われ
る。

本発明では、トナーと磁性キャリヤとから成る二成分系
現像剤について濃度検出センサから初期の出力を読み込
むと共に、環境温度検出センサからも初期の出力を読み
込んで、各温度における濃度検出センサの維持レベルを
設定することが顕著な特徴である。即ち１本発明によれ
は、初期値Ｖｉｎｔに基づくセンサ維持レベルの設定か
、初期値計測時の環境温度或いは更にそのときのセンサ
出力の温度依存性をを参照しつつ行われるため、極めて
精度が高く、実際の現像条件にぴったり適合したトナー
濃度制御か可能となると言う利点か達成されるものであ
る。

不発明によれは、この様にして濃度検出センサからの初
期出力値及び環境温度検出センサからの初期出力値に基
づいて各温度における濃度検出センサの維持レベルを設
定した後、Ｓ度検出センサから現像中の出力を読み込む
と共に、環境温度検出センサから現像中の出力を読み込
んで、設定された濃度検出センサの維持レベルに基づい
てトナー濃度を検出し、検出されたトナー濃度に基づい
てトナーＭ給を制久する。

本発明のトナー制御方式を説明するための第４図（フロ
ーチャート）において、先ずステップヱて、濃度センサ
ーから初期出力Ｖｉｎ仁を読み込み、ステップ２て環＃
を温度検出センサから初期温度Ｔ］ｎＬを読み込む。ス
テップ３でこの初期温度Ｔ　ｉｎｔ及びＶｉｎｔを参照
しつつ、ΔＶＬ、Δ■＼、ΔＶ１１を決定し、これによ
り高温、常温、低温の各温度におけるセンサ維持レベル
を設定する。ステップ４て濃度センサからコピー中の出
力Ｖｘを読み込み、ステップ５で温度検出センサからコ
ピー中の温度Ｔｘを読み込む。ステップ６て温度Ｔｘに
基づいて、ＶＸとセンサ維持レベル（ＶＬ、■＼、ＶＨ
）とを比較し、コピー中出力値がセンサ維持レベルより
も高いときには、ステップ７でトナー補給を開始する。

逆に低いときにはステップ４に戻り以上の動作か反復さ
れる。

不発明において、濃度検出センサに温度補償回路を設け
るのではなく、濃度検出センサと独立に環境温度検出セ
ンサを配置し、両者からの出力値を読み込んで、濃度検
出センサの維持レベルの設定と、この設定維持レベルに
基ずく現像中トナー濃度の検出とを行うことは、トナー
濃度の測定精度の点でも、装置のコストの点でも顕著な
利点をもたらす。即ち、濃度検出センサに温度補償回路
を設けて、トナー補給を制御する方式では、トナー濃度
とセンサ出力との勾配か温度に関わらず一定である場合
は問題がないにしても、この勾配か温度によって変化す
る場合には、精度か低下するのを避は得ない。これに対
して、本発明によれば、トナー濃度とセンサ出力との勾
配が温度によって変化する場合にも、この勾配の変化を
も予め設定しておく事ができるので、非常に精度の良い
制御が可能となるものである。また、濃度検出センサと
独立に環境温度検出センサを配置したため、この環境温
度検出センサを感光体やその他の装置の運転制御にも利
用でき、コストの点でも複写機全体の円滑且つ能率的な
運転制御の点でも有利である。

（実施例） 本発明のトナー濃度利鐸法は、それ自体公知の任意の電
子写真装置、特に電子写真装置機に適用できる。この電
子写真装置の一例を示す第５図において、駆動回転され
る金属トラム１の表面には、光導電体層２か設けられて
いる。この光導電体層２は、例えはＳｅ、ＺｎＯ，Ｃｄ
Ｓ、非晶質シリコン或いは機能分離型の有機光導電体等
から成っている５このドラムの周囲には、主帯電用コロ
ナチャージャ３；ランプ４、原稿支持透明板５及び光学
系６から成る画像露光８Ｉ構；現像剤を有する現像機構
８；トナー転写用コロナチャージャ９；紙分離用コロナ
チャージャ１０：除電ランプ１１；及びクリーニング機
構１２がこの頭座に設けられている。

この電子写真装置による画像形成行程なＷ１５単に示す
と次の通りである　先ず、光導電体層２をコロナチャー
ジャ３て一定極性の電荷で帯電させる。

次いで、ランプ４で複写すべき原稿を照明し、光学系６
を経て原稿の光線像で光導電体層２を露光し、原稿画像
に対応する＃電潜像を形成させる。

この静電潜像を、現像機ｌｌｌ８により顕像化し、トナ
ー像を形成する。転写Ｍ１４を、トナー転写用チャージ
ャ９の位置でドラム表面と接触するように供給し、転写
紙１４の背面から静電像と同極性のコロナチャージャを
行って、トナー像を転写紙１４に転写させる。トナー像
が転写された転写紙１４は、分離用コロナチャージャ１
０の除電によってドラムから静電的に剥離され、定着域
（図示せず）等の処理域に送られる。トナー転写後の光
導電体＃２は除電ランプｒ工による全面露光で残留電荷
か消去され、次いてクリーニンク機橋１２によって残留
トナーの除去が行われる。

現像装置８のより詳細な構造を示す第６図において、こ
の現像装置８は、二成分現像剤、即ちトナーと磁性キャ
リヤーとの混合物を収容する現像器本体１５と、現像器
内の現像剤を攪拌する攪拌器１６と、この攪拌器と感光
体ドラムとに近接するように設けられた現像スリーブ１
７とを備えている。＠像器１５の上部には、トナーを常
時収容するトナー補給ホンパー１８がもうけられており
、このホッパー１８と現像器の間には、ホッパー内のト
ナーを現像器１５内に補給するためのトナー補給ローラ
１９が設けられている。現像スリーブ１７は、非磁性材
料からなっており、その内部にＳ極とＳ極とが交互に配
置されたマグネットロール２０を内蔵している。かくし
て、現像スリーブ１７はその表面に二成分現像剤の磁気
ブラシ２１を保持できるようになっており、スリーブ１
７６゜いはマグネットロール２０の何れか一方或いは両
方が駆動回転するこにより、二成分現像剤を現像器１５
から感光体ドラム１の表面に搬送するようになっている
。現像スリーブの現像剤汲み上げ側には、現像剤磁気ブ
ラシを穂切りして、その穂長を一定にするための穂切り
板２２が設けられている７　かくして、　トナーとキャ
リヤーとから成る二成分現像剤は、攪拌器１６により一
様に攪拌されて混合と摩擦帯電か行われた後、現像スリ
ーブ１７上に供給され、形成された磁気ブラシ２１は穂
切り板 ２２て一定穂長に切り揃えられ、感光ドラム１の表面の
電荷像と接触してこれを可視像化し、残余の現像剤は現
像器１５へと戻される。

本発明のトナー濃度制御方法では、この現像器１５の適
当な位置、好ましくは前述した現像剤の＃ｉ環路、特に
穂切り機構２２で切りとられた現像剤が穂切り機構２２
から攪拌器ｉ６に戻る経路２６に、トナー濃度検出セン
サ２４を設ける。また現像器１５の外部ではあるが、こ
れになるへく近接した位置に、環境温度等の検出センサ
２５を設ける。本発明のトナー制ｍ機構を説明するため
の第７図において、トナー濃度検出センサ２４からの電
気的出力及び環境検出センサ２５からの電気的出力は、
中央演算装置（ＣＰＵ）２７におくられ、第４図に示す
フローチャートに従って演算され、この演算結果に従っ
て、トナー補給ローラ１９のオン−オフ制御が行われる
。

二成分現像剤のトナー濃度検出センサ２４としては、そ
れ自体公知の任意のものを使用できるが、現像剤中の磁
性キャリヤー濃度変化に基ずく透磁率の変化をインダク
タンス変化で検出して、この変化を電圧変化として出力
するものが一般的であり、この椙のセンサは本発明でも
好適に使用される。また、環境温度等の検出センサ２５
としてもそれ自体公知の任意のセンサが使用され、例え
はサーミスターや白金線を用いた熱電対等が使用される
。

本発明の方法に用いる二成分系磁性現像剤としては、顕
電性トナーと磁性キャリヤとから成るそれ自体公知のも
のが何れも使用し得る。例えはトナーとしては、顕電性
と定着性とを有する着色トナーか使用され、このものは
−数的に言って紹看剤樹脂中に、着色顔料、荷電制御剤
等を分散させた粒径が５乃至３０ミクロンの粉状組成物
から成る。上記トナーと組合せで使用される磁性キャリ
ヤとしては、四三置化鉄、フェライト、鉄粉等のそれ自
体公知のものを何れも用いることができる。

この磁性キャリヤの平均粒径は、一般に２０乃至２００
μｍ、特に４０乃至１３０μｍの範囲に設定することが
望ましく、また５０ＫＯｅで泥足した飽和磁化が３０乃
至７０ｅ賎ｕ／ｇ　、特に４０乃至５Ｑ　ｅｍｕ／ｇの
範囲にあるものが好適である。

（発明の効果） 本発明によれは、トナーと磁性キャリヤとから成る二成
分系現像剤について、濃度検出センサから初期の出力を
読み込むと共に、環境温度検出センサからも初期の出力
を読み込んで、各温度における濃度検出センサの維持レ
ベルを設定することにより、センサ維持レベルの設定が
、初期値計訓時の環境温度或いは更にそのときのセンサ
出力の温度依存性を参照しつつ行われるため、極めて精
度か高く、実際の現像条件にぴったり適合したトナー濃
度制御が可能となると言う利点が達成されるものである
。

また、濃度検出センサに温度補償回路を設けるのではな
く、濃度検出センサと独立に環境温度検出センサを配置
し、両者からの出力値を読み込んで、濃度検出センサの
維持レベルの設定と、この設定維持レベルに基つく現像
中トナー濃度の検出とを行うことにより、トナー濃度と
センサ出力との勾配が温度によって変化する場合にも、
この勾配の変化をも予め設定しておく事かできるので、
非常に精度の良い制圓が可能となるものである。

また、濃度検出センサと独立に環境温度検出センサを５
己置したため、この環境温度検出センサを感光体やその
他の装置の運転制御にも利用でき、コストの点ても複写
機全体の円滑且つ能率的な運転制御の点でも有利である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、常温、高温、低温の各温度におけるトナー濃
度とセンサ出力との関係を示すグラフであり。 第２図は、トナー濃度一定のトナーについて、濃度検出
センサの出力と環境温度との関係を示すグラフであり、 第３図は、濃度横比センサから初期の出力（Ｖｉｎｊ）
の値を読みとり、これに基づいて低温、常温、高温の各
温度におけるセンサ維持レベルを設定する仕方を説明す
る説明図であり、 第４図は、本発明のトナー制御方式を説明するためのフ
ローチャートであり、 第５図は電子写５ｃ装置の一例を示′す側面図であり、 第６図は、現像装置のより詳正な贋造を示すルリ面図で
あり、 第７図は本発明のトナー制御機構を説明するための系統
図である。 １は金属ドラム、２は光導電体層、３は正帯電用コロナ
チャージャ４はランプ、５は原稿支持透明板、６は光学
系、７は画像露光機構、８は現像機構、９は転写用コ・
ロナチャージャ、１０は６分雑用コロナチャージャ、１
１は除電ランプ、ユ２はクリーニング機構１２．１５は
現像器本体、１６は摂＃器、１７は現像スリーブ、１８
はトナー補給ホッパー、１９はトナー補給ローラ、２０
はマグネットロール、２１は磁気ブラシ、２２は穂切り
板、２４はトナー濃度検出センサ、２５は環境温度等の
検出センサ、２７は中央演算装置（ＣＰＵ）。 特許出顎人　　　　　三田工業株式会社　、−代理人　
弁理士　　　鈴　木　郁　男 セッサー出力　（Ｖ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーとキャリヤとから成る二成分系現像剤につ
   いて濃度検出センサから初期の出力を読み込むと共に、
   環境温度検出センサから初期の出力を読み込んで、各温
   度における濃度検出センサの維持レベルを設定し、 濃度検出センサから現像中の出力を読み込むと共に、環
   境温度検出センサから現像中の出力を読み込んで、設定
   された濃度検出センサの維持レベルに基づいてトナー濃
   度を検出し、 検出されたトナー濃度に基づいてトナー補給を制御する
   ことを特徴とする現像剤におけるトナー濃度制御法。