JPH05107924A

JPH05107924A - 画像記録装置のトナー濃度制御方法

Info

Publication number: JPH05107924A
Application number: JP29512291A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Nakagama; 清張中釜; Satoshi Watanabe; 智渡邊; Sanji Nemoto; 三次根本
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー濃度センサを用いてトナー濃度を制御
する画像記録装置のトナー濃度センサの感度にばらつき
があっても、薄い濃度の原稿を連続して記録しても正常
な濃度で記録できること。【構成】トナー濃度センサ２８の発生磁界の強度を制
御するための制御電圧Ｖｃを変化させ、この変化量に対
するトナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏの変化量を感
度Ｓｙとしてこの感度Ｓｙと標準的トナー濃度センサの
感度Ｓｓとの比Ｓｙ／Ｓｓを演算して補正値Ｍとし、ト
ナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏが、補正値Ｍと所定
値０．１との積０．１×Ｍと標準的トナー濃度センサの
出力電圧１．６との和（１．６＋０．１×Ｍ）または差
（１．６−０．１×Ｍ）で境界される複数の範囲のいず
れかに属するかを判別し、判別の結果に基づいてトナー
の補給量を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写機などの画
像記録装置におけるトナー濃度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機やファクシミリ装置など
の画像記録装置においては、原稿を光照射して原稿から
の反射光により感光体上に静電潜像を形成し、これを可
視像として記録紙に記録したり、外部からの画像を表わ
す電気信号を可視像として記録紙に記録したりすること
が行われている。

【０００３】この種の画像記録装置においては、トナー
およびキャリヤから成る二成分系現像剤を用いて可視像
を形成し、これを記録紙に記録しているが、トナー濃度
が複写画像の濃度に影響を与えるために常に一定濃度の
記録画像を得るためにはトナー濃度を検知し、トナー濃
度が減少したときはトナーを補給してトナー濃度が適性
範囲に入るように制御するようにしている。

【０００４】トナー濃度を検知する方法は従来から種々
知られており、たとえば特公昭６４−５２９９号公報に
は、現像剤を交換するとき、濃度制御の基準となる基準
値を切り換えスイッチにより切り換え、設定された基準
値に基づいてトナー濃度制御を行なう方法が記載されて
いる。また別の方法として基準濃度の小片により形成さ
れるトナー像の濃度を光学的に検知する方法もある。こ
れとは異なる方法として、高周波電圧により磁界を形成
し、この磁界を二成分系現像剤の一部に及ぼし、現像剤
の単位体積当たりの透磁率の変化を検出することにより
トナーの濃度を検知する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、二成分系現像
剤を用いた画像記録装置において、トレー濃度に応じて
トレー供給量を変更したり、装置の動作を停止する（い
わゆるプロテクトをかける）制御系を採用した場合、基
準トレー濃度に対するトレー濃度センサの出力値と各ト
レー濃度に対するトレー濃度センサの出力値との差が機
種ごとにばらつくことがあり、このばらつきの影響でト
レー補給を行うトレー濃度のレベルがばらつくという問
題がある。

【０００６】その結果、本来トレーを補給してほしいの
に補給が遅れてしまい、そのために現像剤のトレー濃度
がうすくなり、画質の低下や現像剤の劣化を招くという
問題がある。

【０００７】図４は標準的トナー濃度センサの制御電圧
（トナー濃度センサから発生される磁界の強さを制御す
る電圧）Ｖｃが一定（６．７５Ｖ、７．００Ｖ、７．２
５Ｖ）のときの実質トナー濃度Ｔｃに対するトナー濃度
センサの出力電圧Ｖｏおよび検知トナー濃度Ｔｄとの関
係を示す。図において実質トナー濃度Ｔｃは実際のトナ
ー濃度であり、検知トナー濃度Ｔｄはトナー濃度センサ
から得られる見かけ上のトナー濃度である。図中斜めの
点線は制御電圧Ｖｃが６．７５Ｖ、斜めの実線（ＭＥＡ
Ｎ）は制御電圧Ｖｃが７．００Ｖ（スタート時Ｑ／Ｍ＝
１５μＣ）および斜めの破線は制御電圧Ｖｃが７．２５
Ｖのときの実質トナー濃度Ｔｃに対するトナー濃度セン
サの出力電圧Ｖｏおよび検知トナー濃度Ｔｄとの関係を
示す。なお、スタート時とは、最初に記録動作を行なう
時である。

【０００８】図において標準的トナー濃度センサを用い
て制御電圧Ｖｃを変化させた場合、たとえば制御電圧Ｖ
ｃが７．００Ｖから７．２５Ｖに増加すると実線（ＭＥ
ＡＮ）は破線の位置に平行にシフトするので実質トナー
濃度Ｔｃがたとえば６．０％のとき検知トナー濃度Ｔｄ
は５．０％となり、実際とは異なる値をとる。これとは
逆に、制御電圧Ｖｃを７．００Ｖから６．７５Ｖに減少
させると実線（ＭＥＡＮ）は点線の位置に平行にシフト
するので実質トナー濃度Ｔｃがたとえば６．０％のとき
検知トナー濃度Ｔｄは７．０％となるので前述と同様、
実質トナー濃度Ｔｃと検知トナー濃度Ｔｄとは一致しな
くなる。

【０００９】また図５は現像剤の実質トナー濃度Ｔｃが
一定（５．０％、６．０％、７．０％）のとき、標準的
トナー濃度センサを用いたときの制御電圧Ｖｃに対する
検知トナー濃度Ｔｄおよびトナー濃度センサの出力電圧
Ｖｏの関係を示すグラフである。図において各直線は実
質トナー濃度Ｔｃが５．０％、６．０％および７．０％
のときの特性をそれぞれ示している。たとえば実質トナ
ー濃度Ｔｃが６．０％で制御電圧Ｖｃが７．００Ｖのと
き出力電圧Ｖｏは１．６Ｖ、検知トナー濃度Ｔｄは６．
０％となり、実質トナー濃度Ｔｃが７．０％のとき出力
電圧Ｖｏは１．２Ｖ、検知トナー濃度Ｔｄは７．０％と
なるので検知トナー濃度Ｔｄは実質トナー濃度Ｔｃと一
致する。

【００１０】したがって標準的トナー濃度センサを用い
てトナー濃度が一定になるように制御するには、実質ト
ナー濃度Ｔｃと検知トナー濃度Ｔｄとが一致しなければ
ならないので制御電圧Ｖｃを７．００Ｖに固定する必要
がある。

【００１１】以上標準的トナー濃度センサについて説明
したが、この種の画像記録装置に用いられるトナー濃度
センサは、実質トナー濃度Ｔｃの変化量に対するトナー
濃度センサの出力電圧Ｖｏの変化量、すなわち感度Ｓに
ばらつきがあり、実際のトナー濃度の変化とは異なるト
ナー濃度変化を検出することがある。トナー濃度センサ
の感度のばらつきが小さい場合には、このトナー濃度セ
ンサを用いてトナー濃度の制御をほぼ正常に行なうこと
ができるが、この感度のばらつきが大きい場合、特に感
度が低過ぎる場合には正常なトナー濃度制御が困難とな
る。

【００１２】そこで次に感度の低いトナー濃度センサを
用いたときのトナー制御上の問題について図６を用いて
説明する。

【００１３】図６において、横軸は実質トナー濃度Ｔ
ｃ、縦軸はトナー濃度センサの出力電圧Ｖｏである。標
準的トナー濃度センサの感度特性は実線（図中ＴＹＰ）
で示されており、低い感度のもの（２種類）は破線（図
中ＭＩＮ（１）およびＭＩＮ（２））で示されている。
感度Ｓがたとえば０．５Ｖ／％（実質トナー濃度変化１
％に対して出力電圧Ｖｏ変化０．５Ｖ）の標準的トナー
濃度センサを用いた場合、検知トナー濃度Ｔｄが６．０
％から５．８％に変化したとすると、図からわかるよう
に出力電圧Ｖｏは１．６Ｖから０．１Ｖ増加して１．７
Ｖになり、０．１Ｖ変化したときに実質トナー濃度Ｔｃ
が６．０％になるようにトナーが補給されるようになっ
ており、これにより正常な濃度で記録が行なわれる。

【００１４】しかし感度Ｓの低い（たとえば０．２Ｖ／
％）トナー濃度センサを用いた場合は、その特性がＭＩ
Ｎ（１）であるため、検知トナー濃度Ｔｄが同じく６．
０％から５．８％に変化しても出力電圧Ｖｏはわずか
０．０２Ｖしか変化しないので、この変化を検知するの
は困難であり、この低い感度のトナー濃度センサを用い
て標準的トナー濃度センサのように出力電圧が０．１Ｖ
変化するためには、実質トナー濃度Ｔｃが５．５％まで
変化しなければならない。さらに感度Ｓが低い（０．１
Ｖ／％）トナー濃度センサを用いたときには、その特性
がＭＩＮ（２）であるため、検知トナー濃度Ｔｄが同じ
く６．０％から５．８％に変化しても出力電圧Ｖｏがわ
ずか０．０１Ｖしか変化しないのでほとんどこの変化を
検知できず、この低い感度のトナー濃度センサを用いて
標準的トナー濃度センサのように出力電圧が０．１Ｖ変
化するためには実質トナー濃度Ｔｃが５．０％まで変化
しなければならない。

【００１５】このため感度Ｓの低いトナー濃度センサを
用いてトナー濃度を制御すると、実際はトナーの補給が
必要なのに記録装置側ではトナー濃度がまだ６．０％の
まま正常であると検知し、トナーが補給されず、実際に
トナーが補給されるのは実質トナー濃度Ｔｃがかなり低
下してからになる。このため標準的トナー濃度センサを
用いたときと比較すると最初にトナーが補給されてから
次にトナーが補給されるまでのトナーおよびキャリヤの
攪拌回数が増加し、この間の攪拌によりキャリヤどうし
が衝突して欠けたり割れたりするので現像剤の耐久性が
劣化したり、新たにトナー（まだ攪拌されていないので
帯電していない）の補給がされないまま攪拌されるので
トナーやキャリヤの帯電量の増加を招く。帯電量が増加
するとトナーの流動性が低下し、トナー濃度センサに付
着して誤検知したり、攪拌されたトナーと新たに補給さ
れたトナーとの混ざり込み不良を招き、トナー粒（トナ
ーの塊）が発生してドラムに付着して記録紙を汚染する
等正常な記録ができなくなってしまう。

【００１６】これとは逆に、トナー濃度センサの感度Ｓ
が高すぎる場合には、本来トナー濃度センサを用いてト
ナー濃度を制御できる範囲が４〜８％程度まであるにも
かかわらず、トナー濃度を制御できる範囲が狭くなった
り電源リップルやノイズの影響を受けやすくなるため誤
動作したりすることがあるが、これらは平滑コンデンサ
の容量を増加したり雑音フィルタを用いたりすることに
より防止できるが、環境変動などに対して影響を大きく
受ける。トナー補給に関しては適量のトナーが補給され
るのでほとんど問題はない。

【００１７】上述の説明はトナー濃度センサの感度にば
らつきがある場合であるが、標準的トナー濃度センサの
場合でも、濃度の薄い原稿（たとえば罫線だけの原稿や
文字数が少ない原稿）を連続して記録する場合、トナー
の消費量は通常の濃度の原稿を記録する場合に比べて少
なく、しかも検知トナー濃度が所定の濃度に減少するま
での間現像室へのトナーの補給は行なわれない。このた
め現像室内にトナーが一度補給されてから次に補給され
るまでの間に現像剤が攪拌される回数が、濃度の濃い原
稿を記録するときと比較して多くなる。従ってこの場合
も上述した感度Ｓの低いトナー濃度センサを用いた場合
と同様に、現像剤の耐久性の劣化やトナーおよび現像剤
の帯電量の増加を招き、トナーや現像剤の流動性が低下
してトナー濃度センサ上にトナーが堆積したり、トナー
粒が発生して記録紙上に落ちたりすることにより正常な
記録ができなくなってしまうという問題点がある。

【００１８】本発明は、上記の欠点にかんがみてなされ
たものであり、その目的とするところは、トナー濃度セ
ンサの感度にばらつきがあったり、濃度の薄い原稿を連
続して記録した場合でも正常な記録ができるトナー濃度
制御方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的は、本発明によ
ると、磁界を発生し、当該磁界をトナーおよびキャリヤ
から成る二成分系現像剤に及ぼし、現像剤の透磁率の変
化を検出して現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度
センサを用い、トナー濃度センサの出力に基づいてトナ
ー濃度を制御する画像記録装置のトナー濃度制御方法に
おいて、画像記録装置に取り付けられたトナー濃度セン
サの発生磁界の強度を制御するための制御電圧の変化量
に対する出力電圧の変化量を感度として当該感度と標準
的トナー濃度センサの感度との比を演算して補正値と
し、画像記録装置に取り付けられたトナー濃度センサの
出力電圧の値が、標準的トナー濃度センサの出力電圧の
値と前記補正値との演算結果により境界される複数の範
囲のいずれかに属するかを判別し、判別の結果に基づい
てトナーの補給量を変化させる画像記録装置のトナー濃
度制御方法によって達成される。

【００２０】

【作用】本発明のトナー濃度制御方法によると、画像記
録装置に取り付けられたトナー濃度センサの発生磁界の
強度を制御するための制御電圧の変化量に対する出力電
圧の変化量を感度としてこの感度と標準的トナー濃度セ
ンサの感度との比を演算して補正値とし、画像記録装置
に取り付けられたトナー濃度センサの出力電圧の値が、
標準的トナー濃度センサの出力電圧の値と前記補正値と
の演算結果により境界される複数の範囲のいずれかに属
するかを判別し、判別の結果に基づいてトナーの補給量
を変化させる。

【００２１】

【実施例】以下本発明を図面を参照して説明するが、以
下の実施例は本発明を電子写真複写機のトナー制御に適
用した例である。

【００２２】図７は電子写真複写機の概略構成を示して
いる。原稿台１上に載置された原稿Ｍを照明ランプ２で
照射し図中に一点鎖線で示す反射光３を第１ミラー４お
よび第２ミラー５で反射し、レンズ６を介して第３ミラ
ー７で反射させて感光体ドラム８上に投射し、ドラム８
上に原稿Ｍの静電潜像を形成する。ドラム８の周辺に
は、ドラム８の表面に設けられた感光体を一様に帯電さ
せるための帯電電極９と、感光体上に形成された静電潜
像を現像して可視像（トナー像）とするための現像装置
１０と、この可視像を給紙カセット１１から二点鎖線で
示す経路を通って給紙された複写紙１２に転写するため
の転写電極１３と、可視像が転写された複写紙１２をド
ラム８から分離するための分離電極１４と、感光体上に
残留する電荷を除去するための除電電極１５と、除電後
感光体上に残留するトナーを除去するためのクリーニン
グ装置１６とがそれぞれ配列されている。転写後二点鎖
線で示す経路を通ってドラム８から分離された複写紙１
２は搬送ローラ１７により定着装置１８に搬送され、そ
こで複写紙１２上のトナーが熱溶融されて複写紙１２に
定着され、その後排紙皿１９に排出される。

【００２３】図８は図７に示した電子写真複写機の現像
装置および制御回路のブロック線図である。

【００２４】トナーおよびキャリヤからなる二成分系現
像剤が収納されたトナーカートリッジ２０の斜め下前方
に２つの回転自在なラダーホイール２１ａ、２１ｂが設
けられており、これら２つのラダーホイール２１ａ、２
１ｂにはラダーチェーン２２が取り付けられている。ラ
ダーチェーン２２には現像剤２３をすくい上げるための
搬送板２４が取り付けられている。下側のラダーホイー
ル２１ｂの近傍には現像剤２３の残量を検出するための
トナー残量センサ２５が設けられている。上側のラダー
ホイール２１ａの前側斜め下方には補給ローラ２６が回
転自在に取付けられており、この補給ローラ２６の下側
には現像剤２３を撹拌するための補助撹拌板２７が回転
自在に設けられている。

【００２５】補給ローラ２６が回転すると、この回転時
間に応じてほとんど帯電されていない所定量（たとえば
薄い原稿のときは約２０〜４０ｍｇ）のトナーが現像室
内に補給されて混ざり合い、その結果現像室内の全体の
帯電量の増加が抑制される。また濃い原稿を記録する場
合にはトナーの消費量が増加するので、その分を補うた
め補給ローラ２６の回転時間が増加し、たとえば約８０
ｍｇのトナーが補給され、正常な濃度の記録が行なわれ
る。

【００２６】補給ローラ２６と補助撹拌板２７との間に
は現像剤２３の濃度を検出するためのトナー濃度センサ
２８が配置されている。補助撹拌板２７によって撹拌さ
れた現像剤２３をさらに撹拌するための撹拌板２９が補
助撹拌板２７に隣接して配置されており、その前方には
ドラム３０に隣接して現像スリーブ３１が配置されてい
る。

【００２７】トナー濃度センサ２８は、補給ローラ２６
と補助攪拌板２７との間にある現像剤２３に及ぼす磁界
を発生するためのコイルと、この磁界を利用して現像剤
２３の透磁率の変化を検出するためのコイルとを内蔵し
ている。トナー濃度センサ２８からの出力は増幅回路３
３を介してＣＰＵ３２の補給判定回路３４および演算回
路３５に入力される。

【００２８】補給判定回路３４はモータＭ１およびモー
タＭ２を駆動するための駆動回路３６に接続されてお
り、トナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏに応じてモー
タＭ１、Ｍ２を駆動させる。すなわち出力電圧Ｖｏが最
初に設定された電圧値、たとえば１．６Ｖより高い電圧
になったときは検知トナー濃度Ｔｄが低くなり、モータ
Ｍ１、Ｍ２を駆動することを指示する信号を駆動回路３
６に送出する。この結果、これらのモータＭ１、Ｍ２が
駆動され、モータＭ１、Ｍ２に連結された補給ローラ２
６およびラダーホイール２１ａ、２１ｂが回転し、これ
らの回転時間Ｔｒに応じたトナ−が補給される。すなわ
ちモータＭ１、Ｍ２の回転時間Ｔｒが長い時（たとえば
１４５０ｍｓｅｃ）は、トナーが多く（たとえば２００
ｍｇ）補給され、短かい時（たとえば８００ｍｓｅｃ）
はトナーが少なく（たとえば１５０ｍｇ）補給され、さ
らに短かい時（たとえば１５０ｍｓｅｃ）はさらに少な
いトナー（たとえば１００ｍｇ）が補給される。

【００２９】これに対してトナー濃度センサ２８の出力
電圧Ｖｏが設定電圧１．６Ｖより低いときは検知トナー
濃度Ｔｄが高くなり、モータＭ１、Ｍ２を停止すること
を指示する信号が駆動回路３６に送出される。この結果
モータＭ１、Ｍ２は回転せずトナーは補給されない。

【００３０】演算回路３５は、トナー濃度センサ２８の
感度Ｓｙ（Ｓｈ、Ｓｌ）と、この感度Ｓｙと標準的トナ
ー濃度センサの感度Ｓｓとの比、すなわち補正値Ｍ（Ｍ
ｈ、Ｍｌ≧０）を求めるとともに、所定の値０．１と補
正値Ｍとの積と、標準的トナー濃度センサの出力電圧Ｖ
ｏの値とに基づいて、画像記録装置に取り付けられたト
ナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏの変化の範囲の区切
りとなる電圧値（後述する１．６−０．１×Ｍ、１．
６、１．６＋０．１×Ｍ）を算出する。出力電圧Ｖｏが
属する範囲に応じてトナーの補給量を制御することによ
り正確なトナー濃度の補正が行われる。なお、感度Ｓｈ
は、検知トナー濃度Ｔｄが標準トナー濃度（６．０％）
より高いときのトナー濃度センサ２８の感度であり、Ｓ
ｌは検知トナー濃度Ｔｄが標準トナー濃度より低いとき
のトナー濃度センサ２８の感度である。

【００３１】このような補正値Ｍを求める計算は次のよ
うに行われる。

【００３２】トナー濃度センサ２８の感度Ｓｈは数１で
求められる。

【００３３】

【数１】Ｓｈ＝（Ｖo₂−Ｖo₁）／（Ｖc₂−Ｖc₁）ここで、Ｖo₁は制御電圧ＶｃがＶc₁（たとえば６．５
Ｖ）のときのトナー濃度センサ２８の出力電圧、Ｖo₂は
制御電圧ＶｃがＶc₂（たとえば７．０Ｖ）のときの同セ
ンサの出力電圧を示す。この数１にＶc₁＝６．５Ｖ、Ｖ
c₂＝７．０Ｖを代入すると数１は、数２のようになる。

【００３４】

【数２】Ｓｈ＝（Ｖo₂−Ｖo₁）／０．５＝２（Ｖo₂−Ｖo₁）検知トナー濃度Ｔｄが標準トナー濃度より低いときの感
度Ｓｌは数３で求められる。

【００３５】

【数３】Ｓｌ＝（Ｖo₃−Ｖo₂）／（Ｖc₃−Ｖc₂）ここで、Ｖo₂は制御電圧ＶｃがＶc₂（７．０Ｖ）のとき
のトナー濃度センサ２８の出力電圧、Ｖo₃は制御電圧Ｖ
ｃがＶc₃（たとえば７．５Ｖ）のときの出力電圧をそれ
ぞれ示す。この数３にＶc₂＝７．０Ｖ、Ｖc₃＝７．５Ｖ
を代入すると数３は、数４のようになる。

【００３６】

【数４】Ｓｌ＝（Ｖo₃−Ｖo₂）／０．５＝２（Ｖo₃−Ｖo₂）補正値Ｍはトナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏが標準
値（Ｖo₁＝１．１Ｖ、Ｖo₂＝１．６）のときのトナー濃
度センサの感度の補正値であり、検知トナー濃度Ｔｄが
標準トナー濃度より高いときの補正値Ｍｈは数５で求め
られる。

【００３７】

【数５】Ｍｈ＝２（Ｖo₂−Ｖo₁）／２（Ｖo₂₀ −Ｖo₁₀ ）＝２（Ｖo₂−Ｖo₁）／２×０．５＝２（Ｖo₂−Ｖo₁）検知トナー濃度Ｔｄが標準トナー濃度より低いときの補
正値Ｍｌは数６で求められる。

【００３８】

【数６】Ｍｌ＝２（Ｖo₃−Ｖo₂）演算回路３５は制御電圧発生回路３７を介してトナー濃
度センサ２８に印加する制御電圧Ｖｃを制御するととも
に、不揮発メモリ３８に各計算値を送出して格納する。

【００３９】以下に示す表１は一例として５個（センサ
番号１〜５）のトナー濃度センサについての感度Ｓのば
らつきを示す。

【００４０】

【表１】ただしＶｃ＝７ＶとはＶｃが７Ｖ近傍（６．７５Ｖ〜
７．２５Ｖ）であることを表わし、Ｔｃ＝６．０％とは
Ｔｃが６．０％近傍（５．０％〜７．０％）であること
を表わす。

【００４１】前述のトナー濃度センサ２８の数値（ｘお
よびｙ）のばらつきの分布を調べると図９および図１０
に示すような正規分布となる。図９はｘの分布を示し、
ｘの平均値が０．５、３σ（シグマ）が０．１である。
図１０はｙの分布を示し、ｙの平均値が２．０、３σが
０．４である。

【００４２】前述の表１に示されたｘおよびｙの数値の
相関関係を取ると、相関係数γ（ガンマ）がほぼ１に等
しいため一次相関があると判定できる。従ってトナー濃
度に対するトナー濃度センサの感度Ｓ（ｙ）と制御電圧
Ｖｃに対するトナー濃度センサの感度Ｓ（ｘ）との関係
は数７で表わすことができ図１１に示されるようにな
る。

【００４３】図１１は図９の分布が最大となるｘと、図
１０の分布が最大となるｙとの関係を表わすグラフであ
る。

【００４４】

【数７】ｙ＝０．２５ｘ図１２は数７であらわされる式のｘを１．６から２．４
まで０．０１ずつ増加したときのｙの値を表わしたもの
で、このデータが不揮発メモリ３８に記憶されている。

【００４５】不揮発メモリ３８は、たとえばＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）で構成されており、標準トナー
濃度、トナー濃度センサ２８の制御電圧Ｖｃと出力電圧
Ｖｏとの関係を表わすデータ、補正値Ｍ、補正値Ｍに応
じたトナー補給量のデータ、各計算値等を記憶するとと
もに、ＣＰＵ３２の指示により制御電圧計算回路３９に
計算値を送出する。

【００４６】制御電圧計算回路３９は、不揮発メモリ３
８に記憶された感度Ｓｈ、Ｓｌや補正値Ｍｈ、Ｍｌから
制御電圧Ｖｃを計算し、制御電圧発生回路３７に制御電
圧Ｖｃを発生させる信号を送出する。

【００４７】次に上記構成の電子写真複写機の動作を図
１〜図３のフローチャートに基づいて説明する。図１は
本発明のトナー濃度制御の一実施例の動作を説明するた
めのメインルーチンを示し、図３は感度推定ルーチンを
示し、図４は感度計算および補正値計算の具体例を示す
フローチャートの内容を示している。（１）記録動作前の動作まず、記録動作前に複写機に初めて現像剤を装填した
り、交換したりする時などのスタート時に、電源スイッ
チをＯＮすると、ＣＰＵ３２は予めトナー濃度センサ２
８の制御電圧と出力電圧との関係を測定し、不揮発メモ
リ３８に記憶するとともに測定して得られたデータから
トナー濃度センサ２８の感度Ｓを推定し、補正量を計算
し、得られたデータを不揮発メモリ３８に転送する。

【００４８】図２において、ＣＰＵ３２は制御電圧Ｖｃ
を６．５Ｖに設定して得られる出力電圧Ｖo₁を入力し
（Ｔ−１）、制御電圧Ｖｃを７．０Ｖに設定して得られ
る出力電圧Ｖo₂を入力し（Ｔ−２）、制御電圧Ｖｃを
７．５Ｖに設定して得られる出力電圧Ｖo₃を入力する
（Ｔ−３）。得られたデータから制御電圧Ｖｃに対する
感度Ｓを計算する（Ｔ−４）とともに不揮発メモリ３８
に転送する（Ｔ−６）。標準値（たとえば制御電圧Ｖｃ
＝７．０Ｖ、出力電圧Ｖｏ＝１．６Ｖ）に対する補正値
を計算する（Ｔ−５）とともに不揮発メモリ３８に転送
する（Ｔ−６）。ステップ（Ｔ−４）および（Ｔ−５）
の計算は図３のフローチャートに示されている。ステッ
プ（Ｕ−１）からステップ（Ｕ−４）までがステップ
（Ｔ−４）に対応しており、ステップ（Ｕ−５）がステ
ップ（Ｔ−５）に対応している。

【００４９】図３においてステップ（Ｕ−１）で出力電
圧Ｖｏが１．６Ｖになるように制御電圧Ｖｃを７．１に
設定する。これは実質トナー濃度Ｔｃが６．０％のとき
中央値をとるように設定するためであり、標準的トナー
濃度センサ（上記標準値をとるような平均的な製品）で
は制御電圧Ｖｃは７．０Ｖになる。Ｖｃ＝７．０に設定
した後、出力電圧Ｖｏａ（たとえば１．６Ｖ）を読み込
み、制御電圧Ｖｃを所定の電圧ΔＶｃａ（＋０．２５
Ｖ）だけ変化させたときの出力電圧Ｖｏｂ（たとえば
２．０Ｖ）を読み込む（Ｕ−２）。これは感度Ｓを測定
する場合、現像剤の実質トナー濃度Ｔｃを変化させねば
ならないが現像剤の実質トナー濃度Ｔｃを変化させるの
は厄介であるため、現像剤の実質トナー濃度Ｔｃを変化
させる代わりに制御電圧Ｖｃを０．２５Ｖ増加すること
により、擬似的に実質トナー濃度Ｔｃが５％の状態を作
り出すためである。なお、標準的トナー濃度センサでは
出力電圧Ｖｏが２．１Ｖとなる。

【００５０】ステップ（Ｕ−３）において制御電圧Ｖｃ
の感度Ｓ（ｘ）を数８のように計算する。

【００５１】

【数８】ｘ＝（Ｖｏｂ−Ｖｏａ）／０．２５この数８のＶｏｂおよびＶｏａに前述の数値を代入する
と、数９のようになる。

【００５２】

【数９】ｘ＝（２．０−１．６）／０．２５＝１．６ステップ（Ｕ−４）において、不揮発メモリ３８内のテ
ーブルから数８で得られたｘの値（ｘ＝１．６のときの
値、すなわちｙ＝０．４）に対応するトナー濃度センサ
２８の感度Ｓｙ（０．４）を読み出す。なお標準的トナ
ー濃度センサでは数１０よりｘ＝２．０、ｙ＝０．５と
なる。

【００５３】

【数１０】ｘ＝（２．１−１．６）／０．２５＝２次に標準的トナー濃度センサの感度Ｓｓを１．０とした
ときの感度Ｓの補正値Ｍは数１１で求められる。

【００５４】

【数１１】Ｍ＝Ｓｙ／Ｓｓこの数１１にＳｙ＝０．４、Ｓｓ＝０．５を代入すると
補正値Ｍは０．８となる（Ｕ−５）。

【００５５】このようにして求められた感度Ｓや補正値
Ｍは不揮発メモリ３８に記憶される。これによりたとえ
ば図６の破線（ＭＩＮ）で示された特性直線の傾きが実
線（ＴＹＰ）で示された傾きに補正することができる。（２）記録時の動作図１において、コピーボタンをＯＮすると複写機は記録
動作を開始し、複写機のＣＰＵ３２は不揮発メモリ３８
に格納された標準制御電圧（たとえばトナー濃度センサ
２８の出力電圧Ｖｏ値１．６Ｖ、トナー濃度センサ２８
の制御電圧Ｖｃの値７．００Ｖ）を読み出す。複写機の
ＣＰＵ３２は不揮発メモリ３８から感度の補正値Ｍを読
み込み（Ｓ−１）、トナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖ
ｏを読み込む（Ｓ−２）。

【００５６】ＣＰＵ３２は出力電圧Ｖｏを読み込むと、
ステップ（Ｓ−３）において出力電圧Ｖｏが（１．６＋
０．１×Ｍ）より大きいか否かの判別を行ない、出力電
圧Ｖｏが（１．６＋０．１×Ｍ）より大きいときは補給
ローラ２６の回転時間Ｔｒを１４５０ｍｓｅｃに設定
し、この１４５０ｍｓｅｃの間だけ補給ローラ２６を回
転させる。この場合、濃い原稿の記録が行なわれてお
り、これによるトナーの使用量を補うため約２００ｍｇ
のトナーが補給される（Ｓ−４）。

【００５７】ステップ（Ｓ−３）において出力電圧Ｖｏ
が（１．６＋０．１×Ｍ）以下のときは、次のステップ
（Ｓ−５）に進み、出力電圧Ｖｏが（１．６＜Ｖｏ≦
１．６＋０．１×Ｍ）の範囲内にあるか否かの判別を行
ない、この範囲内のときは補給ローラ２６の回転時間Ｔ
ｒを８００ｍｓｅｃに設定し、この８００ｍｓｅｃの間
補給ローラ２６を回転させる。この場合、中程度の濃さ
の原稿の記録が行なわれており、約１５０ｍｇのトナー
が補給される（Ｓ−６）。

【００５８】ステップ（Ｓ−５）において出力電圧Ｖｏ
が（１．６＜Ｖｏ≦１．６＋０．１×Ｍ）の範囲内にな
いときは次のステップ（Ｓ−７）に進み、出力電圧Ｖｏ
が（１．６−０．１×Ｍ＜Ｖｏ≦１．６）の範囲内であ
るか否かの判別を行ない、この範囲内のときは補給ロー
ラ２６の回転時間Ｔｒを１５０ｍｓｅｃに設定し、この
１５０ｍｓｅｃの間補給ローラ２６を回転させる。この
場合薄い原稿の記録が連続して行なわれており、トナー
が約１００ｍｇ補給される（Ｓ−８）。

【００５９】ステップ（Ｓ−７）において出力電圧Ｖｏ
が（１．６−０．１×Ｍ＜Ｖｏ≦１．６）の範囲内にな
いときは次のステップ（Ｓ−９）に進み、出力電圧Ｖｏ
が（Ｖｏ＜１．６−０．１×Ｍ）の範囲内にあるか否か
の判別を行ない、この範囲内のときは補給ローラ２６の
回転時間Ｔｒを０に設定、すなわち回転を停止する。こ
れは、たとえばトナーの量が過剰になっているときであ
ってトナーは補給されない（Ｓ−１０）。

【００６０】これら一連の動作によりトナー濃度センサ
２８の感度Ｓの補正値Ｍとトナー濃度センサ２８の出力
電圧Ｖｏに基づいた正しい補給量のトナーが補給される
ので記録濃度が正常化される。

【００６１】このように、本実施例によれば、スタート
時にトナー濃度センサ２８の発生磁界の強度を制御する
ための制御電圧Ｖｃを変化させ、この制御電圧Ｖｃの変
化量に対するトナー濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏの変
化量を感度Ｓｙとし、この感度Ｓｙと標準的トナー濃度
センサの感度Ｓｓとの比Ｓｙ／Ｓｓを演算してこれを補
正値Ｍとして不揮発メモリ３８に記憶し、感光体ドラム
８の上に形成された静電潜像を二成分系現像剤により現
像する際、原稿の濃度に応じて変化するトナー濃度セン
サ２８の出力電圧Ｖｏが１．６＋０．１×Ｍより大きい
ときは補給ローラ２６を１４５０ｍｓｅｃ回転させ、出
力電圧Ｖｏが１．６＋０．１×Ｍから１．６の範囲内の
ときは補給ローラ２６を８００ｍｓｅｃ回転させ、出力
電圧Ｖｏが１．６−０．１×Ｍから１．６の範囲内のと
きは補給ローラ２６を１５０ｍｓｅｃ回転させ、出力電
圧Ｖｏが１．６−０．１×Ｍより小さいときはトナー補
給ローラ２６の回転を停止することによりトナー濃度セ
ンサ２８の感度Ｓにばらつきがあったり、濃度の薄い原
稿を連続して記録しても正常な記録ができる。

【００６２】なお、本実施例ではトナーの補給をトナー
濃度センサ２８の出力電圧Ｖｏが１．６、１．６＋０．
１×Ｍおよび１．６−０．１×Ｍを区切りとして判別し
ており、補給ローラ２６の回転時間を１４５０ｍｓｅ
ｃ、８００ｍｓｅｃ、１５０ｍｓｅｃおよび０ｍｓｅｃ
としているが、これらに限定されるものではない。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、画像記録装置に取り付けられたトナー濃度センサの
発生磁界の強度を制御するための制御電圧の変化量に対
する出力電圧の変化量を感度としてこの感度と標準的ト
ナー濃度センサの感度との比を演算して補正値とし、画
像記録装置に取り付けられたトナー濃度センサの出力電
圧の値が、標準的トナー濃度センサの出力電圧の値と前
記補正値との演算結果により境界される複数の範囲のい
ずれかに属するかを判別し、判別の結果に基づいてトナ
ーの補給量を変化させるので、トナー濃度センサの感度
にばらつきがあったり、濃度の薄い原稿を連続して記録
した場合でも正常な記録ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像記録装置のトナー濃度制御方
法を説明するためのフローチャートである。

【図２】図１のフローチャートのサブルーチンである。

【図３】図２のフローチャートのサブルーチンである。

【図４】トナー濃度センサの制御電圧を一定としたとき
の現像剤の実質トナー濃度に対するトナー濃度センサの
出力電圧と検知トナー濃度の関係を示すグラフである。

【図５】現像剤の実質トナー濃度が一定のときの制御電
圧に対する検知トナー濃度センサの出力電圧およびトナ
ー濃度センサの出力電圧の関係を示すグラフである。

【図６】感度の低いトナー濃度センサを用いたときのト
ナー制御上の問題について説明するための説明図であ
る。

【図７】本発明の画像記録装置のトナー濃度制御方法を
適用した電子複写機の構成を示す概略図である。

【図８】図７に示した電子複写機の現像装置および制御
回路のブロック線図である。

【図９】トナー濃度変化に対するトナー濃度センサの出
力電圧の変化を示す分布図である。

【図１０】トナー濃度センサの制御電圧に対する出力電
圧の変化を示す分布図である。

【図１１】図９の分布が最大となるｘと図１０の分布が
最大となるｙとの関係を表わすグラフである。

【図１２】図１１のグラフのｘが１．６から２．４まで
０．０１ずつ増加したときのｙの値を表わすデータの一
部である。

【符号の説明】

２光源３反射光８感光体ドラム９帯電電極１０現像装置１３転写電極１４分離電極１５除電電極１７搬送ローラ１８定着装置２８トナー濃度センサ３２ＣＰＵ３５演算回路３７制御電圧発生回路３８不揮発メモリ３９制御電圧計算回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界を発生し、該磁界をトナーおよびキ
ャリヤから成る二成分系現像剤に及ぼし、該現像剤の透
磁率の変化を検出して現像剤のトナー濃度を検知するト
ナー濃度センサを用い、該トナー濃度センサの出力に基
づいてトナー濃度を制御する画像記録装置のトナー濃度
制御方法において、該画像記録装置に取り付けられたト
ナー濃度センサの発生磁界の強度を制御するための制御
電圧の変化量に対する出力電圧の変化量を感度として該
感度と標準的トナー濃度センサの感度との比を演算して
補正値とし、前記画像記録装置に取り付けられたトナー
濃度センサの出力電圧の値が、前記標準的トナー濃度セ
ンサの出力電圧の値と前記補正値との演算結果により境
界される複数の範囲のいずれかに属するかを判別し、判
別の結果に基づいてトナーの補給量を変化させることを
特徴とする画像記録装置のトナー濃度制御方法。