JPH0812508B2 - トナー補給制御方法 - Google Patents

トナー補給制御方法

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JPH0812508B2
JPH0812508B2 JP3294465A JP29446591A JPH0812508B2 JP H0812508 B2 JPH0812508 B2 JP H0812508B2 JP 3294465 A JP3294465 A JP 3294465A JP 29446591 A JP29446591 A JP 29446591A JP H0812508 B2 JPH0812508 B2 JP H0812508B2
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    • G03G15/0822—Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
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    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
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    • G03G2215/00025—Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
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    • G03G2215/00037—Toner image detection
    • G03G2215/00042—Optical detection

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】（目次） 産業上の利用分野 従来の技術（図５乃至図６） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１） 作用 実施例 (a) 一実施例の説明（図２乃至図４） (b) 他の実施例の説明 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、潜像形成体の潜像を二
成分現像剤で現像する印刷装置において、潜像形成体の
トナーマーク現像像の濃度を光学的に検出して、トナー
補給を制御するトナー補給制御方法に関する。
【０００３】電子写真装置、静電記録装置等の潜像を形
成し，現像剤で現像して、可視像を得る印刷装置は、コ
ンピュータ等の出力装置、複写機、ファクシミリ等に広
く利用されている。
【０００４】このような印刷装置では、キャリアとトナ
ーからなる二成分現像剤による現像方法を採用してお
り、現像により、トナーが消費されるため、トナー補給
部を設け、トナーを消費に応じて、補給するようにして
いる。
【０００５】このトナーの補給制御に、潜像形成体のト
ナーマーク現像像の濃度を光学的に検出して、トナー補
給を制御する方法があり、長時間に渡り安定な印刷濃度
が得られるトナー補給方法が望まれる。
【０００６】
【従来の技術】図５は従来技術の説明図（その１）、図
６は従来技術の説明図（その２）であり、電子写真印刷
装置の例を示している。
【０００７】図５において、印刷機構部１は、電子写真
印刷機構で構成され、回転する感光ドラム１０の周囲
に、帯電器１１と、光像書き込み部１２と、トナー補給
部１４を有する現像器１３と、光学濃度センサ１８と、
転写器１５と、ＡＣ除電器（分離器）１６と、クリーニ
ング部１７が設けられている。
【０００８】光像書き込み部１２は、発光源（半導体レ
ーザー）と、発光源の光を光走査するポリゴンミラー
（光走査器）と、走査光を感光ドラム１０に導くミラー
とを含むレーザー走査書き込み機構で構成されている。
【０００９】現像器１３は、トナーとキャリアから成る
二成分現像剤を感光ドラム１０に供給する磁気ローラ１
３０と、磁気ローラ１３０に二成分現像剤を供給する供
給ローラ１３１と、キャリアとトナーを攪拌する攪拌ロ
ーラ１３２と、磁気ローラ１３０の残余の現像剤を攪拌
ローラ１３２に導く流れ板１３３とを有する。
【００１０】トナー補給部１４は、トナーを収容したト
ナー収容部（トナーカセット）１４０と、トナー収容部
１４０からのトナーを現像器１３に供給するための供給
ローラ１４１と、供給ローラ１４１にトナーを送る攪拌
ローラ１４２と、供給ローラ１４１を回転する供給モー
タ１４３とを有する。
【００１１】光学濃度センサ１８は、発光部（ＬＥＤ）
と受光部とで構成され、図６（Ａ）に示すように、感光
ドラム１０の印刷領域外に形成されたトナーマーク現像
像に光を照射し、その反射光を受光して、トナーマーク
現像像の濃度に対応した電圧出力を発生する。
【００１２】この電子写真印刷機構の動作は、周知の如
く、感光ドラム１０を帯電器１１で一様帯電し、ビデオ
信号により駆動される発光源の光をポリゴンミラーで光
走査する光像書き込み部１２により、感光ドラム１０を
ライン露光し、静電潜像を形成し、現像器１３でトナー
現像し、搬送ローラ３０で図の左方向に送られる用紙に
転写器１５で感光ドラム１０のトナー像を転写し、ＡＣ
除電器１６で用紙を感光ドラム１０から分離する。
【００１３】転写後の感光ドラム１０は、クリーニング
部１７のクリーニングブラシとブレードにより、残留ト
ナーが除去され、分離された用紙は、定着器に送られ、
トナー像が定着される。
【００１４】トナーマークは、例えば、感光ドラム１０
の１回転に１回、印刷制御部２の制御により、光像書き
込み部１２を介して、トナーマークパターンの潜像が感
光ドラム１０に形成され、現像器１３で、画像と同様
に、現像され、このトナーマーク現像像の濃度を、光学
濃度センサ１８により検出して、検出電圧（ＯＤセンサ
出力）を印刷制御部２へ出力する。
【００１５】例えば、図６（Ｂ）に示すような、線パタ
ーンからなるトナーマークであれば、図６（Ｃ）に示す
ようなトナー濃度〔ｗｔ％〕対ＯＤセンサ出力の特性で
あるから、設定トナー濃度（例えば、4.０ｗｔ％）の時
のＯＤセンサ出力をスライスレベルとして、印刷制御部
２に保持しておけば、ＯＤセンサ出力とスライスレベル
との比較により、ＯＤセンサ出力がスライスレベル以下
なら、トナー濃度低下と判断し、供給モータ１４３を駆
動し、供給ローラ１４２を所定回転させ、トナー収容部
１４０のトナーを現像器１３に補給してするようにし
て、トナー濃度を一定に保つようにしていた。
【００１６】このようなトナーマークの濃度を光学的に
検出して、トナーを補給制御する方法では、トナーマー
ク濃度が印刷濃度を反映するものとして、トナーマーク
濃度が一定に保持できるように、トナー補給を制御する
ものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、二成分現像
剤は、使用経過に伴い現像特性が変化する。これは、キ
ャリアの劣化、特にキャリアの表面変化が原因とされ、
例えば、長時間使用すると、トナーとキャリアの摩擦に
よって、キャリアの表面へのトナーの融着が発生するこ
と等が考えられ、キャリアに絶縁物が付着し、電気的抵
抗が高くなり、現像特性が変化し、印刷濃度が薄くなる
ものと考えられる。
【００１８】このため、トナーマークの印字濃度は、ト
ナー濃度が同じでも、使用経過に伴い低下し、また光学
濃度センサ１８の検出出力は、図６（Ｃ）に示すよう
に、使用経過に伴い、低下し、特性の傾きが小さくな
る。
【００１９】このため、従来の１種類のトナーマークパ
ターンで制御する方法では、次の問題が生じる。 トナーマークの濃度検出出力をスライスレベルに維持
するように、トナーを補給制御すると、印刷枚数の増加
と共に現像特性が変化して同一トナー濃度Ｔｃでも印字
濃度は低下傾向を示すので、トナー濃度に比例して、ト
ナーマークの濃度が上昇しなくなり、図６（Ｄ）に示す
ようにトナー濃度は、上昇を続け、トナーマークの濃度
がトナー濃度を正確に反映しなくなるという問題があ
る。
【００２０】又、トナー濃度には、上限があり、トナ
ー濃度が高くなると、攪拌が不十分となり、未帯電トナ
ーが増加し、画像背景部にカブリとなって現れるという
問題が生じる他に、未帯電トナーの増加によりトナーが
飛散し易くなり、装置内部が汚れるという問題も生じて
いた。
【００２１】逆に、スライスレベルを下げて、トナー
濃度の上昇を抑制して、未帯電トナーの発生を防止しよ
うとすると、印刷濃度が低下する他に、トナー濃度の検
出感度が小さい（特性の傾きが小さい）ため、印刷濃度
の低下に対するセンサ出力の変動幅が小さくなり、高精
度なトナー補給制御ができないという問題が生じる。
【００２２】従って、本発明は、二成分現像剤を長時間
使用しても、ある程度印刷濃度を維持しつつ、未帯電ト
ナーの増加によるカブリの発生とトナーの飛散を防止す
ることができるトナー補給制御方法を提供することを目
的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。本発明の請求項１は、潜像形成体１０に潜像を形
成する潜像形成部１１、１２と、該潜像形成体１０に潜
像を二成分現像剤で現像する現像器１３と、該現像器１
３にトナーを補給するトナー補給部１４と、該潜像形成
体１０に形成されたトナーマークの現像像の濃度を光学
的に検出する光学的濃度センサ１８と、該光学的濃度セ
ンサ１８の検出出力と所定のスライスレベルとを比較し
て、トナー補給部１４のトナー補給を制御する制御部２
とを有する印刷装置において、複数のパターンの異なる
トナーマークを用意しておき、該二成分現像剤の使用経
過に応じて、該潜像形成体１０に形成するトナーマーク
のパターンを変えることを特徴とする。
【００２４】本発明の請求項２は、請求項１において、
前記制御部２は、印刷枚数を計数し、印刷枚数に応じ
て、該潜像形成体１０に形成するトナーマークのパター
ンを変えることを特徴とする。
【００２５】本発明の請求項３は、請求項１において、
前記制御部２は、装置の運転時間を計数し、運転時間に
応じて、該潜像形成体１０に形成するトナーマークのパ
ターンを変えることを特徴とする。
【００２６】本発明の請求項４は、請求項１において、
前記制御部２は、前記複数のパターンの異なるトナーマ
ークパターンを格納し、前記二成分現像剤の使用経過に
応じたトナーマークパターンを選択して、前記潜像形成
部１１、１２に選択したトナーマークパターンの潜像を
形成せしめることを特徴とする。
【００２７】本発明の請求項５は、請求項１又は２又は
３又は４において、前記複数のパターンの異なるトナー
マークパターンが、線パターンの太さを変えたものであ
ることを特徴とする。
【００２８】
【作用】トナーマーク濃度は、印刷濃度を反映したもの
であるが、従来技術では、１つのトナーマークを使用す
るため、その１つのパターンの出力特性によっては、現
像剤の現像特性が変化すると、トナー濃度を適切に反映
しなくなってくる。
【００２９】ところで、トナーマークは、種々のものが
あり、現像剤の現像特性に応じて、トナー濃度を適切に
反映するものが１つ選択されている。従って、現像剤の
使用に伴う劣化は、現像剤の現像特性が変化するもので
あるから、変化した現像特性に合ったトナーマークを使
用すれば良いことになる。
【００３０】そこで、本発明の請求項１では、複数のパ
ターンの異なるトナーマークを用意しておき、二成分現
像剤の使用経過に応じて、潜像形成体１０に形成するト
ナーマークのパターンを変えるようにして、現像剤の現
像特性変化により、トナー濃度を最適に反映するトナー
マークパターンを選択して、適切なトナー濃度制御を行
うことで印刷濃度の維持と未帯電トナーの防止を実現す
るものである。
【００３１】本発明の請求項２では、現像剤の現像特性
が経時変化するから、印刷枚数に応じて、トナーマーク
パターンを変化するようにしたものである。本発明の請
求項３では、現像剤の現像特性が経時変化するから、現
像器が動作している運転時間に応じて、トナーマークパ
ターンを変化するようにしたものである。
【００３２】本発明の請求項４では、制御部２が、複数
のパターンの異なるトナーマークパターンを格納し、二
成分現像剤の使用経過に応じたトナーマークパターンを
選択して、潜像形成部１１、１２に選択したトナーマー
クパターンの潜像を形成せしめるので、容易にトナーマ
ークを変更できる。
【００３３】本発明の請求項５では、複数のパターンの
異なるトナーマークパターンが、線パターンの太さを変
えたものとしたため、所望の特性のトナーマークパター
ンを容易に得ることができる。
【００３４】
【実施例】
(a) 一実施例の説明 図２は本発明の一実施例構成図、図３は本発明の一実施
例トナーマークの説明図、図４は本発明の一実施例動作
説明図である。
【００３５】図２において、図５で示したものと同一の
ものは、同一の記号で示してあり、２０は印刷枚数カウ
ンタであり、印刷枚数を計数するもの、２１はトナーマ
ーク選択テーブルであり、印刷枚数に対応するトナーマ
ークを格納するもの、２２はトナーマークパターン格納
部であり、３種類のトナーマークＡ、Ｂ、Ｃのパターン
を格納しておくものであり、その他は、図５の構成と同
一である。
【００３６】このトナーマークＡ、Ｂ、Ｃは、図３
（Ａ）に示すように、トナーマークＡは、少ない本数
（６本）の太い線パターンで構成され、トナーマークＢ
は、中位の本数の太い線パターンと、中位の本数の細い
線パターンと、多数の細い線パターンとで構成され、ト
ナーマークＣは、多い本数（１３本）の細い線パターン
で構成されている。
【００３７】これらのトナーマークＡ、Ｂ、Ｃの現像剤
の初期状態におけるトナー濃度対センサ出力特性は、図
３（Ｂ）に示すように、トナー濃度が、4.0〔ｗｔ％〕
近辺では、トナーマークＡ、Ｂ、Ｃの順で、センサ出力
が大きく、それぞれ特性が異なる。
【００３８】このトナーマークは、現像剤の初期現像特
性に対し、トナーマークＣが、最適のトナーマークとす
ると、使用に併って現像特性が低下した現像剤に対して
は、トナーマークＢが、最適なトナーマークであり、現
像特性が更に低下した現像剤に対しては、トナーマーク
Ａが、最適なトナーマークであるという関係にある。
【００３９】そこで、現像剤の使用に応じて、トナーマ
ークＣ、Ｂ、Ａの順で切り換えれば、良いことになる。
このため、トナーマーク選択テーブル２１には、印刷枚
数が初期から２０万枚未満の範囲では、トナーマークＣ
を、印刷枚数が２０万枚以上から４０万枚未満の範囲で
は、トナーマークＢを、印刷枚数が４０万枚以上の範囲
では、トナーマークＡを選択するように、印刷枚数とト
ナーマークの関係を定めておく。
【００４０】次に、動作を説明すると、印刷制御部２
は、二成分現像剤の現像器１３への投入から、印刷枚数
を印刷枚数カウンタ２０により、計数する。印刷制御部
２は、印刷枚数が初期から２０万枚未満の範囲では、ト
ナーマーク選択テーブル２１に従い、トナーマークＣを
選択し、トナーマークパターン格納部２２からトナーマ
ークＣのパターンを読み出して、光像書き込み部１２に
出力し、光像書き込み部１２でトナーマークＣのパター
ンを感光ドラム１０に書き込ませ、現像器１３で、現像
させ、光学濃度センサ１８の出力を読み取り、スライス
レベルＳＬと比較し、光学濃度センサ１８の出力が、ス
ライスレベルＳＬ以下なら、供給ローラ１４２を駆動し
て、供給ローラ１４２を所定回転数回転させ、トナー補
給を行う。
【００４１】この時、図４（Ａ）に示すように、トナー
マークＣの特性により、制御目標電圧（２Ｖ）に対する
制御目標トナー濃度と実際のトナー濃度とは殆ど等し
く、良好にトナー補給制御が可能である。
【００４２】この現像剤の使用により、現像特性は初期
状態から徐々に劣化し、トナーマークＣの特性が前述の
図６（Ｃ）に示したように、低下し、現像剤の特性に適
合しなくなり、制御目標トナー濃度と実際のトナー濃度
が対応しなくなる。
【００４３】そこで、印刷制御部２は、印刷枚数が２０
万枚以上になったことを検出し、トナーマーク選択テー
ブル２１に従い、トナーマークＢを選択し、トナーマー
クパターン格納部２２からトナーマークＢのパターンを
読み出して、光像書き込み部１２に出力し、光像書き込
み部１２でトナーマークＢのパターンを感光ドラム１０
に書き込ませ、現像器１３で、現像させ、光学濃度セン
サ１８の出力を読み取り、スライスレベルＳＬと比較
し、光学濃度センサ１８の出力が、スライスレベルＳＬ
以下なら、供給ローラ１４２を駆動して、供給ローラ１
４２を所定回転数回転させ、トナー補給を行う。
【００４４】この時、現像剤の現像特性劣化により、特
性が低下するから、図４（Ａ）に示すように特性低下分
を補給するためにトナー濃度を4.5 〔ｗｔ％〕に制御す
るよう切変える。
【００４５】このことは、現像特性が劣化すると、当然
印刷濃度も低下するので、トナー濃度を高くして、印刷
濃度の低下を防止するためである。更に、現像剤の使用
により、現像特性は更に劣化し、トナーマークＢの特性
が前述の図６（Ｃ）と同様に、低下し、現像剤の特性に
適合しなくなり、制御目標トナー濃度と実際のトナー濃
度が対応しなくなる。
【００４６】そこで、印刷制御部２は、印刷枚数が４０
万枚以上になったことを検出し、トナーマーク選択テー
ブル２１に従い、トナーマークＡを選択し、トナーマー
クパターン格納部２２からトナーマークＡのパターンを
読み出して、光像書き込み部１２に出力し、光像書き込
み部１２でトナーマークＡのパターンを感光ドラム１０
に書き込ませ、現像器１３で、現像させ、光学濃度セン
サ１８の出力を読み取り、スライスレベルＳＬと比較
し、光学濃度センサ１８の出力が、スライスレベルＳＬ
以下なら、供給ローラ１４２を駆動して、供給ローラ１
４２を所定回転数回転させ、トナー補給を行う。
【００４７】この時、現像剤の現像特性劣化により、更
に特性が低下するから、図４（Ａ）に示すように特性低
下分を補正するため、トナー濃度を5.0 〔ｗｔ％〕に制
御するよう切換える。
【００４８】このことは、現像特性が更に劣化すると、
当然印刷濃度も低下するので、トナー濃度を高くして、
印刷濃度の低下を防止するためである。このようにした
実験結果を図４（Ｂ）に示す。
【００４９】図４（Ｂ）から判るように、トナーマーク
の印刷枚数による切り換えにより、高精度なトナー濃度
制御が可能となって印刷枚数の増加により、トナー濃度
を、若干上昇させ、現像剤の劣化に対応した分だけ、印
刷濃度を補正し、印刷濃度の低下を防止している。
【００５０】又、印刷濃度は、若干低下するが、トナー
濃度が高くなり過ぎて、未帯電トナーが大量に発生し、
画像背景部のカブリを生じるよりも、印刷濃度が低下し
ても、カブリのない画像出力の方が望ましいからであ
る。
【００５１】図４（Ｂ）の結果から、現像剤の現像特性
に応じたトナーマークを切り換えることにより、トナー
マーク濃度がトナー濃度を適切に反映しており、トナー
マークの光学濃度検出によるトナー補給制御が広範囲に
実現できることが判った。
【００５２】このように、二成分現像剤の現像特性の劣
化に応じて、現像特性に対応したトナーマークに切り換
えるので、トナーマーク濃度が印刷濃度を常に反映した
ものとなり、トナーマークの光学濃度検出によるトナー
補給制御が広範囲に実現できる。
【００５３】このため、印刷濃度を維持でき、未帯電ト
ナーの発生によるカブリ、トナーの飛散を防止して、ト
ナーマークの光学濃度検出によるトナー補給制御が広範
囲にできる。
【００５４】又、このようにトナー補給制御ができるた
め、二成分現像剤のキャリアが相当劣化しても、印刷濃
度を維持できるから、現像剤の交換周期を長くすること
ができ、特に高速の電子写真プリンタでのメイテナンス
の周期を伸ばすことができ、オペレータの手間を削減で
きる。
【００５５】(b) 他の実施例の説明 上述の実施例の他に、本発明は、次のような変形が可能
である。 印刷装置を電子写真印刷装置で説明したが、静電記録
装置等の静電潜像を形成し、現像する形式の装置にも適
用できる。
【００５６】プリンタで説明したが、複写機、ファク
シミリ等の印刷装置にも適用できる。 現像剤の劣化は、印刷枚数で把握した例で示したが、
装置の運転により、現像器が動作するので、運転時間に
よって把握して、トナーマークを切り換えても良い。
【００５７】トナーマークを、図３（Ａ）の例で説明
したが、現像剤の種類、印刷内容、感光体の特性等によ
り、他のパターンのトナーマークを適宜選択できる。以
上、本発明を実施例により説明したが、本発明の主旨の
範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の範
囲から排除するものではない。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果を奏する。 二成分現像剤の現像特性の劣化に応じて、現像特性に
対応したトナーマークに切り換えることにより、トナー
マーク濃度がトナー濃度を常に反映したものとなり、ト
ナーマークの光学濃度検出によるトナー補給制御が広範
囲に実現可能となるので、印刷濃度を維持でき、未帯電
トナーの発生によるカブリや、トナーの飛散を防止でき
る。
【００５９】又、このようにトナー補給制御ができる
ため、二成分現像剤のキャリアが相当劣化しても、印刷
濃度を維持できるから、現像剤の交換周期を長くするこ
とができ、特に高速の電子写真プリンタでのメイテナン
スの周期を伸ばすことができ、オペレータの手間を削減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の一実施例構成図である。
【図３】本発明の一実施例トナーマークの説明図であ
る。
【図４】本発明の一実施例動作説明図である。
【図５】従来技術の説明図（その１）である。
【図６】従来技術の説明図（その２）である。
【符号の説明】
１ 印刷機構部（電子写真印刷機構） ２ 印刷制御部 １０ 感光ドラム（潜像形成体） １１ 帯電器 １２ 光像書き込み部 １３ 現像器 １４ トナー補給部 １８ 光学的濃度センサ ２０ 印刷枚数カウンタ ２１ トナーマーク選択テーブル ２２ トナーマークパターン格納部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−108086（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−319069（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−101773（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 潜像形成体（１０）に潜像を形成する潜
    像形成部（１１，１２）と、該潜像形成体（１０）に潜
    像を二成分現像剤で現像する現像器（１３）と、該現像
    器（１３）にトナーを補給するトナー補給部（１４）
    と、該潜像形成体（１０）に形成されたトナーマークの
    現像像の濃度を光学的に検出する光学的濃度センサ（１
    ８）と、該光学的濃度センサ（１８）の検出出力と所定
    のスライスレベルとを比較して、トナー補給部（１４）
    のトナー補給を制御する制御部（２）とを有する印刷装
    置において、 複数のパターンの異なるトナーマークを用意しておき、 該二成分現像剤の使用経過に応じて、該潜像形成体（１
    ０）に形成するトナーマークのパターンを変えることを
    特徴とするトナー補給制御方法。
  2. 【請求項２】 前記制御部（２）は、印刷枚数を計数
    し、印刷枚数に応じて、該潜像形成体（１０）に形成す
    るトナーマークのパターンを変えることを特徴とする請
    求項１のトナー補給制御方法。
  3. 【請求項３】 前記制御部（２）は、装置の運転時間を
    計数し、運転時間に応じて、該潜像形成体（１０）に形
    成するトナーマークのパターンを変えることを特徴とす
    る請求項１のトナー補給制御方法。
  4. 【請求項４】 前記制御部（２）は、前記複数のパター
    ンの異なるトナーマークパターンを格納し、前記二成分
    現像剤の使用経過に応じたトナーマークパターンを選択
    して、前記潜像形成部（１１，１２）に選択したトナー
    マークパターンの潜像を形成せしめることを特徴とする
    請求項１のトナー補給制御方法。
  5. 【請求項５】 前記複数のパターンの異なるトナーマー
    クパターンが、線パターンの太さを変えたものであるこ
    とを特徴とする請求項１又は２又は３又は４のトナー補
    給制御方法。
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