JPH04208966A - 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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形
成装置に関するものであり、詳しくは、二成分現像装置
を用いた画像形成装置におけるトナー濃度制御装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

この種の画像形成装置においては、現像装置の現像器内
のトナー濃度を検出し、この検出結果に応じて適宜補給
用のトナーを現像器内に補給するトナー濃度制御が行わ
れている。このトナー濃度検出のためのトナー濃度検出
手段を現像器内に設置するに当たっては、現像器内での
現像剤の滞留による誤検出を回避するために、トナー濃
度検出手段を常に現像剤が流れている個所に設置してい
る。具体的には現像器底部の現像ローラとパドルローラ
との間に設置している。

そして、現像剤中の磁性体量に感応する、ある種のトナ
ー濃度センサーは、例えば第３図に示すように高温にな
るほどその出力が小さくなるような温度依存性を有して
いる。第３図において、縦軸はトナー濃度センサーの出
力を示し、横軸は現像器のトナー濃度を示す。そして、
特性ａは温度がＴ、のときのものであり、特性はこれよ
り高温であるＴ、′のときのものである。

ところが、上記のようにトナー濃度センサーは現像器の
底部等に設置されているので、以下のような理由によっ
てその温度が変化してしまう場合がある。

■現像器の直下に転写前露光源が配置されている場合、
それが熱源となり現像器の温度を上昇させる。

■像担持体である感光体の特性を一定に保つために、感
光体内部に熱源を配置する場合、その熱源が間接的に現
像器の温度を上昇させる。

■レイアウトの関係上電源ユニットを現像器の近傍に配
置する場合、電源ユニットの放熱部材からの熱が現像器
の温度を上昇させる。

■装置を連続的に使用する場合、現像器と現像剤の運動
エネルギーが熱エネルギーに変換され、現像器の温度を
上昇させる。

このようにトナー濃度センサーの温度が変化すると、以
下の如き不具合が発生していた。

即ち、例えば第３図に示すような特性のトナー濃度セン
サーを用いる場合、現像器中のトナー濃度が制御基準値
■、に対応する狙いのトナー濃度り、であるにもかかわ
らず、温度がＴ、からＴ、′へ上昇したためにトナー濃
度センサーの特性が特性ａから特性すに変化し、この結
果として検出値が■、から■、′になって、トナー濃度
り、よりも高いトナー濃度Ｄ０パであると誤って検出し
てしまう。このような誤検出のために、トナー濃度が狙
いのトナー濃度り、よりもかなり低いトナー濃度り、゛
になるまでトナー補給が行なわれずにトナー濃度が低下
する結果、画像の濃度が低下してしまうという不具合が
発生していた。

一方、実際に現像した所定電位部分へのトナー付着量を
光学センサー等で検出することにより現像能力を検出し
、この所定電位部分へのトナー付着量が狙いの所定量（
所定電位部分の狙いの画像濃度に対応する）である基準
付着量になるように、トナー補給の制御の基準値■、を
補正し、これにより、一定の画像濃度を得るようにする
ものが知られている。

これによれば、実際に現像剤の現像能力を検出し、トナ
ー補給の制御の基準値■、を補正するので、上記のよう
にトナー濃度センサーの特性が温度によって変化してト
ナー濃度の誤検知が発生している場合にも、一定の画像
濃度を得ることが出来、結果的に上記の不具合が解消さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術において、画像形成動作を連
続して行なってトナー濃度センサーの温度が比較的高温
（例えば、第３図中のＴ、′）になった状態で、実際に
現像した所定電位部分へのトナー付着量が基準付着量に
なるように、トナー補給の制御の基準値Ｖ、を補正して
（例えば、第３図中の■、′に補正して）、そのまま画
像形成動作を終了し、例えば翌日まで画像形成動作を行
なわなかった場合、翌日に画像形成を開始したときに以
下のような不具合が発生する。

即ち、この翌日の画像形成を開始したときには、トナー
濃度センサーの温度は前日の画像形成終了時のそれに比
しかなり低い温度（例えば、第３図中のＴ、）になって
おり、その感度特性も前日の画像形成終了時のそれ（例
えば、第３図中のｂ）とはかけ離れたもの（例えば、第
３図中のａ）になっている。従って、たとえトナー濃度
が狙いのトナー濃度（例えば、第３図中のり、）であっ
ても、上記の最終的な基準値ｖ０′との比較からは、か
なり低いトナー濃度であると誤って検出し、この結果、
最大トナー補給が連続して行なわれて画像の地汚れやト
ナー飛散が発生する。又、検出値と制御基準値との差に
よって、補給用トナーの残量の有無を判別しているもの
では、補給用トナーが残っているにも拘らず残量が無い
と誤検知して、トナーエンド表示や機械停止等の処理を
行なうという問題点があった。

尚、トナー濃度センサーの温度依存性に基づく不具合を
解決する為に、現像剤の温度を検出して、その検出値に
応じてトナー濃度センサーを用いたトナー補給制御の制
御基準値を補正したり、現像器に温度制御部を設けて現
像剤の温度を一定に維持したりすることが提案されてい
るが（特開平１−１６１３４９号公報参照）、これにお
いては。

トナー濃度センサーの温度依存性に基づく不具合を解決
する為だけに温度センサーや温度制御部を構成するヒー
タ等を設ける必要が有り、部品点数の増加やコストアッ
プにつながるという問題点が残されている。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みな
されたものであり、その目的とするところは、温度依存
性を有するトナー濃度検出手段を用いてトナー補給制御
を行なうものにおいて、急激な温度変化が生じても画像
の地汚れやトナー飛散を防止することが出来るトナー濃
度制御装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、現像器のトナー濃
度を検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検出
手段の検出値と制御基準値とを比較して現像器への補給
用トナーの補給を制御する補給制御手段と、 現像器で現像した所定電位部分へのトナーの付着量を検
出する付着量検出手段と、 該付着量検出手段の検出値と付着量基準値とを比較し、
比較結果に基づいて該制御基準値を補正する第１補正手
段と、 該トナー濃度検出手段の検出値を記憶する記憶手段と、 該トナー濃度検出手段の検出値と該記憶手段に記憶され
ている検出値とを比較し、比較結果に基づいて該制御基
準値を補正する第２補正手段とを設けたことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

本発明は、トナー濃度検出手段の検出出力と、記憶手段
に記憶されている前回のトナー濃度検出手段によるトナ
ー濃度検出時の検出出力とを比較し、これにより、再検
出出力の差が通常の画像形成動作におけるトナー濃度の
変動に基づくトナー濃度検出出力の変動の範囲内か否か
によって急激な温度変化の有無を判別し、前回のトナー
濃度検出時から急激な温度変化が生じていると判別する
ときは、制御基準値を補正して過剰なトナー補給を行な
うことを防止するように作用するものである。

〔実施例〕

この発明を画像形成装置である電子写真複写機のトナー
濃度制御装置に適用した一実施例について説明する。

第１図は、本実施例に係る電子写真複写機の概略構成図
である。

先ず、複写機全体の概略について説明する。

第１図において、コンタクトガラス１上の原稿（不図示
）が、これに対して並行に移動しながら原稿照射を行う
原稿照射ランプを含む光学系（不図示）によって、−様
帯電器２で既に一様に帯電されている潜像担持体である
ドラム状の感光体３に結像投影され、これにより感光体
３上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体
の右側方に設けられた現像装置４のトナーによりトナー
像化される。ここで、現像装置４は、２成分現像剤を用
いた現像装置であり、現像ローラ５とパドルローラ６等
が収容されている現像器７と補給用トナーを収容するカ
ートリッジ８とから構成されている。又、現像器７の現
像剤の流れが良好な位置である、底部の現像ローラ５と
パドルローラ６との間には、トナー濃度検出手段である
トナー濃度センサー９が設けられている。さらに、カー
トリッジ８の下部には現像器７内にトナーを補給するた
めの補給ローラ１６が設けられている。この現像装置４
を通過後のトナー像は、給紙部から搬送されてきた転写
紙に転写チャージャ１０により転写される。トナー像が
転写された転写紙は、分離チャージャ１１により感光体
３から分離され、定着装置（不図示）を通ってコピー紙
として機外に排出される。

一方、転写後の感光体３表面は左側方に設けられたクリ
ーニング装置１２によって残留トナーが除去されてから
、除電ランプ１３で残留電荷が除電されて、−横帯電器
２による次の帯電に備えられる。

尚、コンタクトガラスの一側端の端部には、感光体１上
に所定電位部分である基準パターン潜像を形成するため
の基準濃度板１１が設けられている。現像装置４と転写
チャージャ１０の間の感光体表面には、この基準パター
ンを現像装置４で現像してトナー像のトナー付着量を検
出するための光学センサー１５が対向して設けられてい
る。

次に、この例におけるトナー濃度制御について説明する
。

第２図に示す電装部のブロック図において、現像器に設
けられたトナー濃度センサー９及び光学センサー１５は
Ｉ１０ユニット１７に接続されている。ＣＰＵ１８には
ＲＯＭ１９とＲＡＭ２０が接続されており、このたＲＯ
Ｍ１９には後述するトナー濃度の制御のプログラムが格
納されている。

又、Ｉ１０ユニット１７にはトナー補給ローラ１６を駆
動するモータ（モータ駆動回路）２１が接続されている
。

トナー補給ローラ１６を回転駆動することによるトナー
補給の要否は、コピー毎にトナー濃度センサー９の検出
値■２をＩ１０ユニット１７から読み込み、この検出値
■２がＲＡＭ２０がら読み出した制御基準値■、よりも
大きいか否かを比較判断し、大きい場合にトナー補給ロ
ーラを所・定時間駆動することにより行なう。この所定
時間は一定時間に固定しても良いし、検出値Ｖｐと制御
基準値■、どの差等に基づいて設定するようにしても良
い。

そして、この制御基準値■、は現像剤の現像能力や感光
体の感度変動を検出するための光学センサー１５の出力
値に基づいて補正される。

以下、光学センサー１５の出力値を用いた制御基準値■
、の補正制御について説明する。

複写すべき原稿の露光走査工程において、コンタクトガ
ラスの一側端の端部に設けられた基準濃度板１１の像が
露光光学系の照射用ランプで照射され、基準パターン潜
像が感光体１上の原稿画像領域外に形成される。この基
準パターン潜像が現像装置４で現像され、光学センサー
１５でそのトナー付着量が検出される。この光学センサ
ーと特性は第４図の第２象限に示す。これから判るよう
に、トナー付着量とセンサー出力のの間には指数関数の
関係がある。従って同図の第１象限に示す、現像ポテン
シャルとトナー付着量との最適値を求めておけば、適当
な現像ポテンシャルになるように基準濃度板の濃度及び
基準パターン潜像現像中の現像ローラ印加電圧を定めて
おいて、この条件下で基準パターン潜像の形成及び現像
を行ない、そのそのトナー付着量を検出することで、現
状の現像剤能力が如何なる状態にあるかを判断すること
が出来る。このことを利用して、現像能力の過不足を現
像器のトナー濃度にフィードバックすることで補正する
。具体的には、現像能力が高いときはトナー補給制御の
制御基準値■、をトナー濃度が低くなる方向に、逆に現
像剤能力が低いときはトナー補給制御の制御基準値■、
をトナー濃度が高くなる方向に補正する。

以上により、トナー濃度センサー９の温度依存性によっ
てトナー濃度を実際より高めに検出してしまって制御基
準値Ｖ、に対応するトナー濃度が低い方向にシフトして
も、それに伴う現像能力の低下を光学センサーにて検出
して制御基準値■。

にフィードバックして、これをトナー濃度が高くなる方
向に補正するので、トナー濃度を一定に保つことが出来
る。

しかしながら、このままでは、上述のように急激な温度
変化が生じた場合に充分な対応が取れない。特に、基準
パターン現像によるトナー消費やクリーニング装置の負
担を考慮して光学センサー１５による検出を、例えば１
０枚のコピー毎に１回行なうようにしている場合には、
急激な温度変化によって不適当になっている制御基準値
■、がら上記の光学センサー１５の出力値を用いた制御
基準値■、の補正が間にあわずに、適正値からはずれた
制御基準値■、で大量のトナー補給を実行してしまう。

そこで、本実施例においては、急激な温度変化の有無を
検知し、急激な温度変化が生じているときは、光学セン
サー１５の出力値を用いた制御基準値■、の補正とは別
に、速やかに制御基準値■。

を適正なものに補正し得るようにするものである。

このために、トナー濃度センサー９の検出値を常時、記
憶手段であるＲＡＭに更新しながら記憶し、記憶されて
いる検出値である前回のトナー濃度センサー９の検出値
と現在（今回）のトナー濃度センサー９の検出値との差
に従って、トナー濃度センサー９０制御基準値■。を補
正する。

以下、この補正制御について説明する。

通常、トナー濃度センサー９によるトナー濃度の検出は
、その現像器における一作像サイクル毎に行なわれるも
のであるから、検出間隔におけるトナー濃度変化は作像
により消費されたトナー及び補給されたトナーによるも
のであり、その変化量は実験等で求めた所定範囲内に収
まるはずである。従って、少なくとも連続した２回のト
ナー濃度検出の検出値の差が、このような所定範囲を超
えるようなものであるときは、トナー濃度が変化したの
ではなく、トナー濃度センサー９の検知特性が感度によ
って変化したと判断できる。よって。

このような場合は、トナー濃度を一定にだ持つため、制
御基準値■、を今回の検出値又はその近傍の値に補正す
る。

これを第３図を用いて具体的に説明すると、先ず、電源
投入後、トナー濃度センサー９の温度はＴ、であり、制
御基準値■、は■、で、狙いのトナー濃度り、に制御さ
れているとする。電源投入後、時間経過とともに、トナ
ー濃度センサー９の温度がＴ、′まで上昇しく定着装置
からの放熱等による）、制御基準値■、が■。のままで
あるとトナー濃度はり。′に制御されることになる。し
かしながら、このシフトは光学センサー１５によるトナ
ー付着量検出により寝トナー濃度センサー９の制御基準
値■、が■、′に補正されることで実質的なトナー濃度
はり、に制御され続ける。例えば、−日の使用が終了し
て電源を切った状態で翌日電源投入されると、トナー濃
度センサー９の温度はＴ。に戻っているので、検出値■
２は前日付近■、′であったものが第３図中■１付近に
シフトしてしまう。そこで、最終のトナー濃度センサー
９の検出値ｖｂを記憶し、現在のトナー濃度センサー９
の検出値Ｖ、又はその周辺の値に補正すれば制御される
トナー濃度が変化することがなく急激なトナー補給やト
ナーエンドの誤検知の発生を防止することが出来る。

第５図は、この制御のフローチャートである。

第１ステツプでトナー濃度センサー９の検出を行ない、
この検出値■２と前回のトナー濃度センサー９による検
出値ｖｂとの差の絶対値が所定の値Δ■を超えるか否か
を判断する。

ここで、このΔ■を超えないと判断する場合は、第３ス
テツプに進んで、検出値Ｖｐが制御基準値■、より大き
いか否かでトナー補給の要否を判断し、補給要の場合は
第４ステツプでトナー補給駆動モータをＯＮして、第６
ステツプに進み、今回の検出値■２を記憶部に記憶する
。

逆に第２ステツプで、この△■を超えないと判断する場
合は、第５ステツプに進んで、今回の検出値■、を制御
基準値■、とじてセットして補正し、トナー補給の要否
を判断せずに、第６ステツプに進んで、今回の検出値Ｖ
、を記憶部に記憶する。

以上本実施例においては、所定電位部分を基準濃度板を
用いて形成しているが、これに代え、例えば、帯電して
光を照射しない部分をそのまま所定電位部分として用い
ても良い。又、レーザー光学系を用いた反転現像方式の
装置においては、このレーザー光の照射により、所定電
位部分を形成しても良い。更に、感光体表面に近接して
所定電位を印加した電極部を設け、これを所定電位部分
として用いても良い。

更に、現像した所定電位部分へのトナー付着量を、所定
電位部分上で検出しているが、これに代え、このトナー
を転写紙に転写して転写紙上で検出しても良い。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、急激な温度変化の有無
を判別し、前回のトナー濃度検出時から急激な温度変化
が生じていると判別するときは、制御基準値を補正し、
これにより、過剰なトナー補給を行なうことを防止する
ので、画像の地汚れやトナー飛散を防止することが出来
ることが出来るという優れた効果が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る電子写真複写機の主要部
の構成を示す正面図である。 第２図は電装部のブロック図である。 第３図はトナー濃度センサーの出力特性を示す特性図で
ある。 第４図は光学センサの出力特性を示す特性図である。 第５図は本実施例におけるトナー補給制御のフローチャ
ートである。 ３・・・感光体　　　　、７・・・現像器８・・・カー
トリッジ ９・・・トナー濃度センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像器のトナー濃度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の検出値と制御基準値とを比較し
   て現像器への補給用トナーの補給を制御する補給制御手
   段と、 現像器で現像した所定電位部分へのトナーの付着量を検
   出する付着量検出手段と、 該付着量検出手段の検出値と付着量基準値とを比較し、
   比較結果に基づいて該制御基準値を補正する第１補正手
   段と、 該トナー濃度検出手段の検出値を記憶する記憶手段と、 該トナー濃度検出手段の検出値と該記憶手段に記憶され
   ている検出値とを比較し、比較結果に基づいて該制御基
   準値を補正する第２補正手段とを設けたことを特徴とす
   るトナー濃度制御装置。