JPH0876584A

JPH0876584A - トナー濃度制御装置

Info

Publication number: JPH0876584A
Application number: JP6320146A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ochiai; 英司落合; Hiroyoshi Tode; 浩由戸出; Makoto Hamaguchi; 誠浜口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-03-22
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JP3181007B2

Abstract

(57)【要約】【構成】トナー濃度センサ１０から検出されたトナー量
の状態を示すアナログ信号と一定電圧の基準信号とを比
較して、矩形波信号に変換する比較手段５２と、比較手
段により比較された矩形波信号のパルス幅を時間情報と
して検出するカウンタ５３と、パルス幅検出手段により
検出された時間情報から所定の補正係数ａを減算して、
その減算値に基づいて所定の補正係数ｂを加算する加算
手段とで演算値を算出する演算手段５５とで構成し、そ
の演算値に基づいてトナー補給制御を行う構成である。【効果】設計変更によりトナー濃度センサ１０から検出
されたアナログ信号のイレギュラーな変動にも、機械
的，電気的変更を検討することなく、簡単な変更で精度
よくトナー濃度制御が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナー自体又はトナーと
磁性キャリアから成る現像剤中のトナーの比率を光学
的，透磁率の変化等で検出するトナー濃度制御装置に係
わり、特に、トナー濃度センサの検知信号のイレギュラ
ーな信号が発生しても高精度なトナー濃度制御が行える
トナー濃度制御装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、２成分現像方式においては、ト
ナーと磁性キャリアの混合比の変化は画質等に大きな影
響を与えることから混合比を一定に保つ必要があり、そ
のために、例えば透磁率の変化によりトナー濃度を認識
してトナーを補給していく方法が提案されている（特開
平２−６４５６０，特開平２−９３５６８）。

【０００３】特に特開平２−６４５６０号公報では透磁
率センサ表面に現像剤を通過させて検知するセンサーで
補給制御により得られるアナログ信号に、攪拌羽根で検
知センサ表面を攪拌して得られる振動波を重畳させた検
出信号を形成し、この検出信号と所定のトナー濃度レベ
ルに対応する基準信号（以下、「スレッシュホールド」
という）とを比較して、その差の正負に対応した矩形波
に変換した後に、変換されたパルス幅分だけトナーを補
給することで緻密な濃度制御を行うことが開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透磁率
センサの変化で濃度制御を行う装置においては、設計変
更で現像剤のＴ／Ｃ（トナー／キャリア），現像容器の
容積，攪拌部材等の変更又は現像剤の粒径の変更による
現像剤の流動性の変化によって検出されるアナログ信号
の出力波形形状が変化することが知られている。

【０００５】従って、この変化が大きすぎる場合には、
変更前のデータは使えなくなり、一度適応範囲を決めた
としても、設計変更ごとにスレッシュホールドの電気的
変更，各種構成部材の形状変更をその度に見出して適応
させるしか対応できなかった。この理由は、透磁率セン
サは透磁率の変化をとらえてトナー濃度を制御するもの
で、透磁率以外にもトナーと磁性キャリアの間には物理
的，化学的変化が複雑に関連していることが多いためで
あると考えられる。

【０００６】かかる従来技術を図１２を用いて説明す
る。図１２は従来のトナー濃度を検出する説明図であ
り、Ａは不図示のトナー濃度センサによる設計変更前の
出力波形であり、Ｂは不図示の現像剤を混合させるミキ
サーの形状を変化させたときに生じた出力波形を示す。
なお、Ｃはスレッシュホールド、Ａ′，Ｂ′はＡ，Ｂの
出力信号とスレッシュホールドＣとを比較し、スレッシ
ュホールドＣを越えた時間に対応した矩形波信号を形成
したもので、Ａは変更前、Ｂは変更後を表している。こ
こで、矩形波信号の0Nパルスの信号幅がトナー補給時間
となるように設定されている。

【０００７】ここでトナーの濃度が高低に変化した場合
には、図１２のアナログ信号の振幅，周期は殆ど変化し
ないでスレッシュホールドＣを基準にアナログ波形が上
下に移動する（不図示）。従って、アナログ信号の変化
に対応して矩形波信号のパルス幅が変化して、補給時間
もその変化に対応して増減することとなる。

【０００８】しかし、ミキサーの形状を変化させた場合
に、変更前の波形Ａと異なったイレギュラーな波形部分
Ｄ，Ｅが形成されて、矩形波信号Ｂ′はＡ′とは異なっ
たトナー補給時間に変換されることになる。従って、こ
のままで使用すると過剰補給，補給不足等がおこり、緻
密なトナー濃度制御が行えないことから、上述のスレッ
シュホールドの電気的変更, 特にトナー濃度センサに備
えた回路の時定数の変更をせざるを得なかった。

【０００９】かかる場合の対応策として、トナー濃度セ
ンサの検知面に流れる現像剤の流路を形成して、さらに
一定の流動性になるようにアナログ信号の変動をできる
限り抑えることも考えられるが、トナー濃度センサの検
知構造が複雑になり、また、現像器が小型化になるにし
たがってかかる構造をとることは困難となる場合もあっ
た。

【００１０】本発明は上述の欠点に鑑みてなされたもの
で、アナログ信号のイレギュラーな変動にも、機械的，
電気的変更を検討することなく精度よくトナー濃度制御
が行え、設計変更においても簡単な変更でトナー濃度制
御が行えるトナー濃度制御装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明はトナー濃度センサから検出されたトナー補
給信号をもとに、予め設定されたトナー濃度になるよう
にトナー補給制御を行うトナー濃度制御装置において、
前記トナー濃度センサから検出されたトナー量の状態を
示すアナログ信号と一定電圧の基準信号とを比較して、
その差の正負に対応した矩形波信号に変換する比較手段
と、その比較手段により比較された矩形波信号のパルス
幅を計数値に換算した時間情報として検出するパルス幅
検出手段と、そのパルス幅検出手段により検出された時
間情報から所定の補正係数ａを減算する減算手段と、そ
の減算手段の減算値に基づいて所定の補正係数ｂを加算
する加算手段とで演算値を算出する演算手段とを備え、
その演算手段の演算値に基づいてトナー補給制御を行う
構成とする。

【００１２】この場合、前記補正係数ａは前記パルス幅
検出手段により検出された計数値に換算した時間情報と
同一又は小さく設定すると良い。このとき、トナー濃度
が高くなった場合に前記演算手段の演算に先立って前記
矩形波信号と前記補正係数ａを比較して、前記矩形波信
号が前記補正係数ａより小さいときに前記演算を行わず
に、トナー補給を停止させる構成としても良い。

【００１３】また、複数の矩形波信号の一周期内の信号
に基づき前記演算値を算出する構成としても良く、パル
ス幅検出手段により検出された複数の計数値に換算した
時間情報を平均化するとともに、その平均値に基づき前
記演算値を算出する構成としても良い。さらに補正係
数ａの値を可変可能に切り換える切換手段を設けても本
発明は達成される。

【００１４】ここで、本発明のトナー濃度センサはトナ
ーと磁性キャリアの二成分現像剤用装置では透磁率セン
サが用いられるが、これに限定されることはなく、光学
式センサーでも応用可能である。

【００１５】

【作用】上述の構成によれば、図４に示すように透磁率
の変化に対応したアナログ信号と一定電圧の基準信号と
を比較して、その差の正負に対応した矩形波信号に変換
する矩形波信号のパルスＸを求めて、目標とする濃度に
より決定される補正係数ａを減算することで微小な値ｃ
が得られる。この値ｃはトナー濃度の変化に伴い変動す
る変数である。この変数ｃに所定の補正係数ｂを加えて
トナー補給時間を制御することで、トナー補給の濃度の
変化は微小な値ｃだけで決定でき、これによりアナログ
信号のイレギュラーな変化，バラツキを十分吸収する。

【００１６】また、本発明の構成により補正係数ａの値
を切り換える手段を設けて、前記アナログ信号のバラツ
キを吸収しつつ、キャリアの劣化による濃度低下の回復
又はユーザーの濃度設定を可能としている。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は本発明の実施例に係る現像装置の概略説明図であ
り、具体的には、１はキャリアとトナーが目標とする濃
度に設定されて収納した現像器であり、感光体ドラム４
と対向した開口側に、マグロール３ａを内包した現像ス
リーブ３を回転自在に軸支させ、一方、現像器１の上方
には仕切板５を介してトナー容器２が取りつけられてい
る。

【００１８】また、仕切板５の所定の位置にはテーパー
状の凹部６が現像スリーブ３の回転軸方向に延在して形
成されており、さらに凹部６の底側にスリット開口部６
ａを設け、スポンジを包装したトナー補給ローラ７を凹
部６に回転可能に取りつけて形成している。なお、補給
ローラ７には、回転を行うためのモータ８とその回転駆
動を制御する制御回路５０が連結されている。

【００１９】１１は公知の単振動ミキサーであり、前記
スリット開口部６ａの直下に設置されており、軸２１を
中心として複数の円形攪拌板２３が所定の角度に傾いて
互いに軸方向に平行に形成されており、これにより現像
剤の攪拌が行われる。また現像器１の側面で単振動ミキ
サー１１の攪拌板２３の外周に対面して、磁性キャリア
とトナーの混合比の変化を透磁率の変化として捉えるト
ナー濃度センサ１０が設置されている。トナー濃度セン
サ１０は、その検知面１０ａのみが現像器１の側面に露
出しており、単振動ミキサ１１の攪拌を行うことにより
検知面１０ａ上で生じる振動がアナログ信号として捉え
られ、その信号を制御回路５０に送信するように構成さ
れている。

【００２０】制御回路５０は図３に示すブロック図で構
成されている。以下、図に基づいて説明する。５２はト
ナー濃度センサ１０のアナログ信号と、スレッシュホー
ルドを発生させる基準電圧発生手段５１の信号とを比較
して、その差の正負にに対応したON-OFFパルスの矩形波
信号を発生させる比較器である。５３は矩形波信号のON
パルスＸをカウントするカウンタである。これにより、
矩形波のパルス幅を時間情報として検出する。５４はカ
ウンタ５３より出力されたパルス幅に対応したパルスＸ
と後述の減算する補正係数ａの値を比較して、パルスＸ
が補正係数ａより小さいときには演算を行わずトナー補
給を停止させる比較器である。補正係数ａを基準に制御
するのは、パルスＸが補正係数ａの値と同じとなる場合
は、所望のトナー濃度が得られており、パルスＸが補正
係数ａの値を越えるとトナー濃度が高くなり（図５参
照）、この近辺の補給を上述のような演算処理部５５で
演算の信号に基づいて行うと、過剰補給となる可能性が
高くなるためである。

【００２１】５５はパルスＸに所定の補正係数ａ，ｂを
減算，加算処理を行う演算処理部である。ここで、補正
係数ａ，ｂは補給時間を補正する定数であり、その定義
については双方とも自由に設定可能であるが、本実施例
では補正係数ａの定義は図７に示すように設定するトナ
ー濃度（Ｔ／Ｃ）により決定され、設定濃度が低い場合
には減算する補正係数ａの値が大きく、逆に高い場合は
減算する補正係数ａは小さくて良い。

【００２２】補正係数ｂを加算する理由は、パルスＸを
そのままトナー補給駆動出力とすると、理論上では、そ
のタイミングでトナー補給ローラがトナー濃度の変動に
応じて回転するはずであるが、実際には誤差があり、補
給タイミングが遅れたり、補給ローラの停止時間がオー
バーしたりする場合もあり、このような誤差を十分に吸
収するためにも一定の補正係数ｂを加算しトナー濃度の
変動に見合った適切なトナー量を補給させる必要があ
り、一方、ｂを加算しない場合は、後述の検知部５６で
一定時間毎にサンプリングを行う本発明の構成では、微
小な値ｃを確実に検出できる確率が低くなり、制御が困
難となるためである。

【００２３】加算する補正係数ｂは自由に設定できる
が、サンプリングの一周期と同等か若しくはこれ以下の
時間に設定すると良い。この理由として、上述のように
サンプリング時間毎にトナー濃度を判定しているため、
一周期以上の時間を設定すると、サンプリング毎にトナ
ーを補給する旨の信号（以下、「レベルＨｉ」という）
を認識する可能性が高くなり、過剰トナー補給となる可
能性が高いからである。５６は演算処理された演算値と
所定の基準値とを一定時間毎にサンプリングしてレベル
Ｈｉの信号レベルを検知する検知部である。ここで基準
値は以下に示すように第一実施例では演算値Ｙを基準と
し、第二実施例では他にｄ₁，ｄ₂を基準値として新た
に設けている。

【００２４】５７は検知部５６が複数回サンプリングし
た結果、レベルＨｉを連続して検知する場合にトリート
メント処理を行うトリートメント処理部である。５８は
演算値に基づいてトナー補給モータ７の駆動制御を行う
制御信号を出力する駆動制御回路であり、５９は演算値
の信号状態がノイズであるか否かを判断するノイズ判定
手段であり、６１は演算値により演算処理部５５にレベ
ルＨｉが出力されているときにタイマー６０の設定時間
連続してレベルＨｉを示した場合にトナー容器２内のト
ナーが無いことを示すトナーエンプティ検知部である。

【００２５】次に、本発明の第一実施例であるトナー濃
度制御について図２のフローチャート及び図４〜図６ま
でのタイミングチャートを用いて説明する。現像剤がト
ナー濃度センサ１０の検知面１０ａを通過すると、図４
に示すように透磁率の変化を検出したアナログ信号が出
力され、その信号と基準電圧発生手段５１から出力され
るスレッシュホールドとを比較して、その差の正負に対
応した矩形波信号が得られ、この矩形波信号のパルス幅
をカウンタ５３でカウントしてパルス幅を時間情報で検
出したパルスＸが得られ、この値Ｘと補正係数ａを比較
して(STEP 1)、Ｘが大きければ演算処理部５５における
演算処理に入り(STEP2)、Ｘが小さければ、図６に示す
ようにトナー濃度が高くなっているため、演算処理部５
５で演算値ＹをＬＯＷとみなしてトナー補給を停止して
ＳＴＡＲＴに戻り、Ｘがａよりも大きくなるまでこのル
ーチンを繰り返す。

【００２６】演算処理部５５ではカウンタ５３で求めた
一周期分のパルスＸから補正係数ａを減算し、それと同
時に、その減算値ｃに基づいて所定の補正係数ｂを加算
して演算値Ｙを算出する。

【００２７】次に演算処理された演算値Ｙを検知部５６
で一定時間毎にサンプリングして信号レベルを検知する
(STEP 3)。所定回数サンプリングした結果がレベルＨｉ
でなければ（トナー濃度が高い。以下「Ｌｏｗ」とい
う）、算出された演算値ＹによるON-OFF信号に基づき駆
動処理部５８でトナー補給制御が行われる。一方、サン
プリング結果がレベルＨｉであるならば、図５に示すよ
うなトナー濃度が急激に減少している場合があり、演算
値Ｙが連続してレベルＨｉを検知するかどうかを判断す
る。連続検知と判断した場合は設定濃度に戻るまで画像
処理部のエンジンを停止してトナー補給と攪拌処理のみ
を作動させるトリートメント処理に入る。なお、トリー
トメント処理中に定められた濃度に回復すると、トリー
トメント処理を中止して通常のON-OFF信号に基づきトナ
ー補給制御を行う(STEP 4)。

【００２８】次にレベルＨｉを連続して検知せず、又は
トリートメント処理後に、タイマー６０をＯＮして、設
定された濃度に回復しない時間がｔ時間経過したかどう
かを判断する(STEP 5)。ｔ時間経過している場合にはト
ナーエンプティとみなしてエンジンを停止して、トナー
容器の交換を不図示の表示器で表示させる。一方、STEP
5でｔ時間経過していない場合に、演算値ＹがＬｏｗと
なる時間がＳmms （Ｓは定数）以下でなければ、トナー
濃度が回復したものと判断してSTEP 3に戻り補給制御を
行う。しかし、時間Ｓ以下であるならば、この信号はノ
イズ信号であるとノイズ判定手段５９により判断して、
上述のSTEP 5のルーチンを繰り返す。

【００２９】また、本実施例では演算処理を１周期内の
信号で演算しているが、これに限定されず、複数の周期
の平均をとり、その平均値により加算減算処理を行う構
成にしても良い。このようにすると、さらに正確なトナ
ー補給制御が行える。

【００３０】さらに、演算処理を１周期内の信号で行わ
ず、複数の矩形波信号を用いて平均化を行っても良い。
以下、平均化処理について説明する。

【００３１】矩形波信号のパルス幅をカウンタ５３でカ
ウントし、図８のように演算処理部５５に含まれたＲＡ
Ｍ５５ａにｎ個のアドレス(Dg 1 〜Dg n) を順次パルス
幅情報として書き込む。次に、それを基に下記（１）式
に示すようにカウンタでカウントした矩形波信号のパル
ス幅の平均値（DgAVE Ｘ₁）を算出する。 DgAVE Ｘ＝（Dg 1＋Dg 2＋Dg 3・・・・Dg n）／n （１）続いて、この平均値に基づきSTEP 2で示した演算処理を
行う。次にアドレスDg1のメモリを消去し、次の波形ｎ
＋１のパルス幅情報をアドレスDg 1に書き込み、下記
（２）式に基づきパルス幅の平均値（DgAVE Ｘ₂）を算
出する。

【００３２】 DgAVE Ｘ₂＝（Dg 2＋Dg 3＋Dg 4・・・・Dg n+1）／n （２）以上のような演算を繰り返して補給を行うようにする。

【００３３】次に本発明の第二実施例を図９のブロック
図及び図１１のフローチャートを用いて説明する。図９
は第一実施例の演算処理部５５の構成が異なる以外は同
じであるため他の説明は省略する。

【００３４】５５ｂは切り換えスイッチであり、ユーザ
ーが印字した画像サンプルを基に高印字モードにするか
又はノーマル印字モードにするかを選択できる。５５ｃ
は通常のノーマル印字モードの演算処理を行う演算処理
部１であり、５５ｄは演算処理部２であり、図１０に示
すように補正係数ａの減算する値を小さく補正係数ａ₁
にすることによりトナー補給時間ｃ＋ｂの時間が長くな
り、結果的に高濃度のトナーが補給される。

【００３５】図１１のフローチャートはかかる実施例を
示すもので、出力した画像サンプルを画像濃度が高いか
否かで判断する(STEP 6)。この判断により高印字モード
にするかノーマル印字モードにするかを判定する。この
判定は、ユーザーが行ってもよく、画像サンプルを検出
して自動的に行うようにしても良い。

【００３６】この判断以降の処理については、第一実施
例とほぼ同様であるため、詳細は省略するが、ｄ₁，ｄ
₂，ｅ₁，ｅ₂については予め設定された計数化した時
間情報である。また、Ｘ≧ｄ₁，Ｘ≧ｄ₂の判断につい
ては検知部５６で一定時間毎に複数回サンプリングして
信号レベルを検知して、その結果で判断する。

【００３７】

【効果】上述のようにトナー濃度センサから検出される
アナログ信号と一定電圧の基準レベル信号とを比較して
所定の矩形波信号のデジタル信号に変換して上述の演算
処理により演算値を算出して、その演算値に基づいて前
記トナー補給を行う構成としたことによりアナログ信号
のイレギュラーな変化，バラツキを吸収でき、機械的，
電気的変更を検討することなく精度よくトナー濃度制御
が行え、設計変更においても簡単な変更でトナー濃度制
御が行えるトナー濃度検知装置が提供される。

【００３８】また、補正係数ａの値を切り換える手段を
設けることで、設計変更した際の前記アナログ信号が変
化した場合でも、正確な補給ができつつ、簡単な構成で
キャリアの劣化による濃度低下の回復又はユーザーの濃
度設定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像器の概略を説明する図

【図２】第一実施例を示すトナー濃度制御装置のブロッ
ク図

【図３】第一実施例を示すトナー濃度制御装置の制御を
示すフローチャート

【図４】本発明のトナー濃度制御のタイミングチャート

【図５】本発明のトナー濃度制御のタイミングチャート

【図６】本発明のトナー濃度制御のタイミングチャート

【図７】トナー濃度（Ｔ／Ｄ）と補正係数ａの関係を示
す図

【図８】本発明の演算処理部内にあるＲＡＭの構成図

【図９】第二実施例を示す演算処理部内の構成図

【図１０】第二実施例のトナー濃度制御を示すタイミン
グチャート

【図１１】第一実施例を示すトナー濃度制御装置の制御
を示すフローチャート

【図１２】従来のトナー濃度制御のタイミングチャート

【符号の説明】

１：現像器２：トナー容器３：現像スリーブ１０：トナー濃度センサ１１：単振動ミキサー５０：制御回路５１：基準電圧発生手段５２：比較器（パルス幅検出器）５３：カウンタ（パルス幅検出手段）５５：演算処理部（演算手段）ａ，ｂ：補正係数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー濃度センサから検出されたトナー補
給信号をもとに、予め設定されたトナー濃度になるよう
にトナー補給制御を行うトナー濃度制御装置において、前記トナー濃度センサから検出されたトナー量の状態を
示すアナログ信号と一定電圧の基準信号とを比較して、
その差の正負に対応した矩形波信号に変換する比較手段
と、該比較手段により比較された矩形波信号のパルス幅を計
数値として検出するパルス幅検出手段と、該パルス幅検出手段により検出された計数値から所定の
補正係数ａを減算する減算手段と、該減算手段の減算値
に基づいて所定の補正係数ｂを加算する加算手段とで演
算値を算出する演算手段とを備え、該演算手段の演算値に基づいてトナー補給制御を行うこ
とを特徴とするトナー濃度制御装置。
【請求項２】前記補正係数ａは前記パルス幅検出手段に
より検出された計数値と同一又は小さいことを特徴とす
る請求項１記載のトナー濃度制御装置。
【請求項３】前記矩形波信号の一周期内の信号に基づき
前記演算値を算出することを特徴とする請求項１記載の
トナー濃度制御装置。
【請求項４】前記パルス幅検出手段により検出された複
数パルスの計数値を平均化するとともに、該平均値に基
づき前記演算値を算出することを特徴とする請求項１記
載のトナー濃度制御装置。
【請求項５】前記補正係数ａの値を可変可能に切り換え
る切換手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のト
ナー濃度制御装置。