JPH11133724A - トナー濃度検出装置及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー濃度検出装置及び制御装置において、
正常時と異常時とでセンサの制御入力電圧を切り替える
ことにより、異常時の上限から下限まで幅広いレンジを
カバーしながら、ナー補給モードにある時、精度の良い
トナー濃度の検出を可能とし、しかもトナー濃度の異常
も検出可能にする。 【解決手段】 トナー濃度検出センサの制御入力電圧Ｖ
１をトナー補給モードとトラブル検出モードとで制御電
圧Ｖ２又はＶ３に切り替える。これにより、精度の良い
トナー濃度検出と幅広いトナー検出範囲を両立可能とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に用
いられるトナー濃度検出装置及び制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のトナー濃度検出装置とし
て、現像剤のトナー濃度をＡＴＤＣ（Auto Toner Densi
ty Control）センサにより検出するものであって、セン
サ出力特性を外部入力（制御電圧）により任意に可変す
るための調整機能をセンサ自身に持たせ、初期調整とし
て新現像剤の所定トナー濃度におけるセンサ出力を外部
入力により所定の電圧にする。このように設定後、セン
サ出力電圧と基準電圧とを比較してトナー補給制御を行
い、また、ある規定以上か規定以下の出力になると、ト
ラブルとするものがある。また、新現像剤を入れた時の
ＡＴＤＣセンサの出力値をメモリに記憶しておき、この
値を基準にトナー補給制御を行い、所定の上下限の値を
超えたときトラブルとするものがある（例えば、特開平
４−６５７６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のトナー濃度検出装置では、トナー濃度に対
する出力特性は固定であり、固定された条件にて正常時
のトナー濃度を中心に異常時の上限値から下限値までの
幅広いレンジをカバーしなければならないので、トナー
濃度の検出精度は悪くなる。すなわち、トナー濃度に対
するセンサ出力変化は鈍くなる。逆に、精度を上げる
と、検出レンジが狭くなるため、上下のトラブル検出は
不可能になる。本発明は、上述した問題点を解決するた
めになされたものであり、正常時と異常時とでセンサの
制御入力電圧を切り替えることにより、異常時の上限か
ら下限まで幅広いレンジをカバーしながら、トナー濃度
の検出精度が優れたトナー濃度検出装置及び制御装置を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、磁性キャリヤとトナーが混在した
現像剤のトナー濃度を、トナーとキャリアの比率に対応
した電圧が出力されるトナー濃度検出センサを用いて検
出するトナー濃度検出装置において、所定範囲のトナー
濃度に対してトナー濃度検出センサに対する制御入力電
圧を可変することにより出力特性を可変する調整手段
と、トナー濃度検出センサの検出出力に基づいて現像剤
のトナー濃度が正常状態であるか異常に近い状態である
かを判別するトナー状態判別手段と、トナー状態判別手
段により現像剤のトナー濃度が正常状態であると判別さ
れた時は制御入力電圧として所定の第１の値を設定し、
トナー濃度が異常に近い状態であると判別された時は制
御入力電圧として第１の値とは異なる所定の第２の値を
設定する制御入力電圧設定手段とを備えたものである。

【０００５】上記構成においては、正常時（例えばトナ
ー補給モード）と異常状態に近い時（トラブル検出モー
ド）とでトナー濃度検出センサに対する制御入力電圧を
切り替えるので、精度の良いトナー濃度検出と幅広いト
ナー検出範囲確保の両立が可能となる。トナー濃度検出
センサの出力信号レンジを仮にＶａ〜Ｖｂとすると、正
常時のトナー濃度検出状態において上記出力レンジＶａ
〜Ｖｂをフルに使用でき、また、トナー濃度が上限値、
下限値の異常に近い状態でも制御入力電圧を切り替える
ことで、出力レンジＶａ〜Ｖｂをフルに使用した制御が
行える。

【０００６】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のトナー濃度検出装置と、トナー濃度検出装置における
トナー濃度検出センサの検出出力に基づいて、トナー濃
度が所定値よりも薄いと判定された時はトナー補給動作
を行ってトナー濃度を一定に制御し、第２の制御入力電
圧値で動作しているトナー濃度検出センサの検出出力が
予め決められた上限値を超えるとトナー量が過少として
異常処理を行う制御手段とを備えたトナー濃度制御装置
である。

【０００７】また、請求項３の発明は、請求項１に記載
のトナー濃度検出装置と、トナー濃度検出装置における
トナー濃度検出センサの検出出力に基づいて、トナー濃
度が所定値よりも薄いと判定された時はトナー補給動作
を行ってトナー濃度を一定に制御し、第２の制御入力電
圧値で動作しているトナー濃度検出センサの検出出力が
予め決められた下限値を下回るとトナー量が過剰として
異常処理を行う制御手段とを備えたトナー濃度制御装置
である。

【０００８】上記請求項２又は請求項３の発明の構成に
おいては、センサ出力の幅広いレンジをカバーしつつ、
正常時は精度の良いトナー濃度制御が行え、異常時には
適正に異常処理が行える。なお、上記第２の制御入力電
圧値は、下記実施形態では、第２、第３の値を挙げて説
明している。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面を参照して説明する。図１はトナー濃度検出
及び制御装置が適用される画像形成装置の要部構成を示
す断面図である。画像形成装置本体は電子写真方式によ
り画像を形成するものであり、感光ドラム１を有し、こ
の感光ドラム１上の静電潜像をトナー現像するための現
像器２が感光ドラム１に対向して装着される。現像器２
内には磁性キャリヤとトナーが混在した二成分系の現像
剤３が充填されており、この現像剤３は現像剤撹拌ロー
ラ４の回転駆動により混合・撹拌され、摩擦帯電された
キャリヤにトナーが吸着される。現像剤３は磁性現像ス
リーブ５の回転により搬送され、現像に供されトナーが
消費される。現像器２には、現像器２内にトナー６を補
給するトナー補給ローラ７を有したトナーホッパー８が
装着されている。現像器２内の現像剤３のトナー濃度は
トナー濃度検出センサ９により検出され、この検出信号
に基づいてトナー補給ローラ７が回転駆動されること
で、トナー６が現像器２内に補給される。

【００１０】図２はトナー濃度検出及び制御装置のブロ
ック図である。ＣＰＵ１１は、トナー濃度検出センサ９
の検出信号を受けて、現像器２内の現像剤３のトナー濃
度検出及び濃度制御を行い、さらには画像形成動作を制
御する。ＲＡＭ１２はデータ等を記憶する。現像剤撹拌
ローラ４を駆動する現像器撹拌モータ１４及びトナー補
給ローラ７を駆動するトナー補給モータ１７は、ＣＰＵ
１１によって駆動制御される。トナー濃度検出センサ９
は、トナーとキャリアの比率による透磁率変化をインダ
クタンスの変化として電圧検出するものを用いればよ
く、同センサ９に対する制御入力電圧を可変することに
より出力特性を可変できるようになっている。ＣＰＵ１
１は、請求項でいう調整手段、トナー状態判別手段、及
び制御入力電圧設定手段の機能を持つ。

【００１１】上記のように構成されたトナー濃度検出及
び制御装置におけるトナー濃度検出制御について、図３
乃至図６のフローチャート及び図８に示したトナーとキ
ャリアの比率（Ｔ／Ｃ）に対するセンサ出力特性図を参
照して説明する。図３はトナー濃度検出のフローチャー
トであり、コピー中であれば（＃１でＹＥＳ）、トナー
濃度検出処理（＃２）を行い、コピー中でなく、新旧現
像剤の交換時等であって新しい現像器２が装着されたの
であれば（＃３でＹＥＳ）、初期調整モード処理（＃
４）を行う。

【００１２】新現像器が装着されると画像形成装置本体
にある操作装置等（図示なし）から初期調整モードの指
示信号がＣＰＵ１１に送られ、これにより初期調整モー
ドに入る。新しい現像器２には所定トナー濃度の現像剤
が入れられているものとする。初期調整モードでは、Ｃ
ＰＵ１１は、現像器撹拌モータ１４で現像剤を撹拌しな
がら、トナー濃度検出センサ９からの出力が予め決めら
れた狙い値Ｖｎ（図８参照）になるように、トナー濃度
検出センサ９に対する第１の制御入力電圧（ある範囲内
で製品毎に異なる、以下、制御電圧という）を調整す
る。調整された制御電圧Ｖ１の値はＲＡＭ１２に記憶さ
れる。

【００１３】コピー中は図４に示されるトナー濃度検出
処理（＃２）を行う。すなわち、正常時には制御電圧は
Ｖ１に固定されたままで、＃２１の判断はＹＥＳとな
り、ＣＰＵ１１はトナー濃度検出センサ９からの出力信
号をモニタし、この出力信号が狙い値Ｖｎを超えると
（＃２２でＹＥＳ）、トナー補給モータ１７を駆動して
一定時間のトナー補給動作を実行する（＃２３）。次
に、この出力信号が予め決められた値Ｖｕ（図８参照）
を超えた場合（＃２４でＮＯ）、異常状態に近いと判断
し、異常状態１処理（異常モード１）を実行する（＃２
５）。

【００１４】この異常状態１処理を図５に示している。
この処理に入ると、制御電圧をＶ１より所定値ａだけ下
げた第２の値Ｖ２（＝Ｖ１−ａ）に切り替える（＃３
１）。すなわち、トナー濃度検出センサ９は、図８の制
御電圧Ｖ１から制御電圧Ｖ２の特性に切り替えられる。
このモードにおいては、トナー濃度検出センサ９からの
出力信号が予め決められた値Ｖｍ（図８参照）を超えな
い範囲では（＃３２でＮＯ）、トナー補給制御を行い
（＃３４）、この異常モード中に出力信号がＶｒ（図８
参照）を下回ると正常状態に復帰したと判断して制御電
圧をＶ１に戻し（＃３６）、定常のトナー濃度検出制御
を実行する。出力信号がＶｍを超えると（＃３２でＹＥ
Ｓ）、ＣＰＵ１１はトナー量過少と判断してトラブル処
理（＃３３）に入り、画像形成動作を停止し、操作装置
に表示する。

【００１５】上記図３の＃２２において、トナー濃度検
出センサ９からの出力信号が狙い値Ｖｎを下回ったとき
で（＃２２でＮＯ）、出力信号がＶｄ（図８参照）を割
込んだ場合、異常状態２処理（異常モード２）を実行す
る（＃２７）。この異常状態２処理を図６に示してい
る。この処理に入ると、制御電圧を第３の値Ｖ３（＝Ｖ
１＋ａ）に切り替える（＃４１）。このモードにおいて
は出力信号が予め決められた値Ｖｌ（図８参照）を下回
ると（＃４２でＹＥＳ）、ＣＰＵ１１はトナー量過大と
判断して、トラブル処理（＃４３）に入り、画像形成動
作を停止し操作装置に表示する。また、この異常状態に
おいて出力信号がＶｓ（図８参照）を超えた場合（＃４
４でＹＥＳ）、正常状態に戻ったと判断して制御電圧を
Ｖ１に復帰させ（＃４５）、定常のトナー濃度検出制御
を実行する。なお、上記異常モード１，２に入ると制御
電圧Ｖ１とは異なる値に切り替えられるので、＃２１の
判断がＮＯとなり、処理は＃２８に移り、制御電圧がＶ
１−ａであるか否かに応じて、上記＃２５，＃２７と同
等の＃２９または＃３０の処理となる。

【００１６】なお、トナー濃度は、図８の横軸（Ｔ／
Ｃ）で右にいくほど濃く、左にいくほど薄くなる。図８
の太線部がトナー補給を行う範囲を示し、の範囲が異
常モード１（制御電圧Ｖ２）の動作範囲であり、画像に
黒ベタが多くトナー消費量が大きくてトナー補給が追い
付かなくなりそうな場合に相当する。の範囲が異常モ
ード２（制御電圧Ｖ３）の動作範囲であり、トナー補給
モータの回転過多等によりトナー補給が過剰になり気味
の場合に相当する。

【００１７】このように制御電圧を切り替えることによ
り得られる効果を次に説明する。従来法による制御電圧
を切り替えないトナー濃度制御でのセンサ特性を図７に
示している。従来法では、制御電圧は一つ（Ｖ１）であ
り、これで全領域をカバーするとなると、センサ特性線
の勾配Δ出力／（ΔＴ／Ｃ）は小さくならざるを得な
い。それに対して、本実施形態によれば、センサ特性線
の勾配Δ出力／（ΔＴ／Ｃ）は、従来のものに比べて大
きく取ることができる。このため、トナー濃度に対する
センサ出力変化は敏感になり、高精度の濃度制御が可能
となる。

【００１８】なお、本発明は上記実施形態の構成に限ら
れず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で
は、制御電圧を第１乃至第３の３段階に切り替える場合
を示したが、少なくとも２段階でもよく、また、より多
くの段階に切り替えるようにしても構わない。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明のトナー濃度検出装
置乃至制御装置によれば、トナー濃度検出センサの制御
入力電圧を正常時と異常時とで切り替えるようにしたの
で、定常のトナー補給制御時は精度の良いトナー濃度検
出を実現しながら、異常検出に必要なトナー濃度の上限
から下限まで幅広い範囲でのトナー濃度の検出を可能と
し、適正なトナー濃度制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による画像形成装置の要部
構成を示す断面図である。

【図２】画像形成装置におけるトナー濃度検出制御装置
のブロック図である。

【図３】トナー濃度検出制御のメインルーチンのフロー
チャートである。

【図４】トナー濃度検出制御モード判別ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図５】異常モード１制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図６】異常モード２制御ルーチンのフローチャートで
ある。

【図７】従来のトナー濃度−センサ出力特性図である。

【図８】本発明の実施形態によるトナー濃度−センサ出
力特性図である。

【符号の説明】

２ 現像器 ９ トナー濃度検出センサ １１ ＣＰＵ（調整手段、トナー状態判別手段、制御入
力電圧設定手段） １７ トナー補給モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性キャリヤとトナーが混在した現像剤
   のトナー濃度を、トナーとキャリアの比率に対応した電
   圧が出力されるトナー濃度検出センサを用いて検出する
   トナー濃度検出装置において、 所定範囲のトナー濃度に対して前記トナー濃度検出セン
   サに対する制御入力電圧を可変することにより出力特性
   を可変する調整手段と、 前記トナー濃度検出センサの検出出力に基づいて現像剤
   のトナー濃度が正常状態であるか異常に近い状態である
   かを判別するトナー状態判別手段と、 前記トナー状態判別手段により現像剤のトナー濃度が正
   常状態であると判別された時は前記制御入力電圧として
   所定の第１の値を設定し、トナー濃度が異常に近い状態
   であると判別された時は前記制御入力電圧として前記第
   １の値とは異なる所定の第２の値を設定する制御入力電
   圧設定手段とを備えたことを特徴とするトナー濃度検出
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトナー濃度検出装置
   と、 前記トナー濃度検出装置におけるトナー濃度検出センサ
   の検出出力に基づいて、トナー濃度が所定値よりも薄い
   と判定された時はトナー補給動作を行ってトナー濃度を
   一定に制御し、前記第２の制御入力電圧値で動作してい
   るトナー濃度検出センサの検出出力が予め決められた上
   限値を超えるとトナー量が過少として異常処理を行う制
   御手段とを備えたことを特徴とするトナー濃度制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のトナー濃度検出装置
   と、 前記トナー濃度検出装置におけるトナー濃度検出センサ
   の検出出力に基づいて、トナー濃度が所定値よりも薄い
   と判定された時はトナー補給動作を行ってトナー濃度を
   一定に制御し、前記第２の制御入力電圧値で動作してい
   るトナー濃度検出センサの検出出力が予め決められた下
   限値を下回るとトナー量が過剰として異常処理を行う制
   御手段とを備えたことを特徴とするトナー濃度制御装
   置。