JPS597978A

JPS597978A - トナ−濃度制御装置

Info

Publication number: JPS597978A
Application number: JP11687582A
Authority: JP
Inventors: Koichi Noguchi; 浩一野口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-17

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】本発明は複写機等の現像装置におけるトナー濃度制御装
置の改良に関する。

複写機等の現像装置においては、現像剤のトナー濃度が
低下すると鮮明なコピーが得ら２れなくなシ、また高す
ぎると地肌汚れが発注し易くなる。

これを防止するため、現像装置内には検知コイルを配置
すると共に、この検知コイルをＬＣ発振器に組み込む。

その検知コイルに作用する現像剤の透磁率の変化による
インダクタンスの変化で発振周波数を変化させてトナー
濃度検出を行なう。

更に、この検出結果を利用してトナー補給動作を行なう
ことによシ、トナー濃度を制御する方式が知られている
。

この場合、トナー濃度を適正濃度に制御するには、発振
器を構成する検知コイルや共振コンデンサ等の部品のバ
ラツキによらず、一定濃度に対する発振周波数音一定に
調整することが必要となる。

そこで、従来はトナー濃度検出装置を構成する発振器の
周波数を調整するために、検知コイルに直列に可変イン
ダクタンスを挿入したシ、共振コンデンサに並列に可変
コンデンサを設けていた。

しかし、可変インダクタンスによジ発振周波数を調整す
る方法は、可変インダクタンスが現像容器外部に設けら
れてトナー濃度検知に関与しないため、トナー濃度対発
振周波数の変換効率が低下する。また、検知コイルと可
変インダクタンスの設置場所が異なること、調整におけ
る検知コイルと可変インダクタンスの構成比が異ガるこ
と等のため、発振器の濃度補償が離しいと貰った問題が
あった。

一方、可変コンデンサによる方法は、発振周波数を１０
０　ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚとするため、大容量の可変
コンデンサを必要とするが、大容量の可変コンデンサの
入手は困難であシ、必要な温度特性をもった可変コンデ
ンサの入手は更に困難である。

このため、発振周波数が１００　ｋＨｚ〜数１００　ｋ
Ｈｚ程度の比較的低い場合は、実際上共振コンデンサの
可変による調整は難しいと言う問題があった。

本発明は上記従来技術の欠点を除去し、簡単な構成で発
振周波数の調整を容易にし、部品のバラツキ、環境温度
変化にかかわらず、現像剤のトナー濃度を適正値に制御
できるトナー濃度制御装置を提供することを目的とする
。

この目的を達成するため、本発明は検知コイル近傍に高
透磁率部材を配置し、両者の相対位置を変えることによ
シ、あるいは、検知コイルを互いに向き合う２つのコイ
ルで構成し、そのコイル間隔を変えることにより１．検
知コイルのインダクタンスを変え、以って発振周波数を
変えることにより、トナー濃度の制御レベルを調整可能
にしたことを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る現像装置の機構部の
構成図で、１１はトナー容器、１２は現像容器、１３は
感光体ドラムである。

現像剤１４は磁性キャリアとトナーから成り、トナーは
図示せぬ補給クラッチがＯＮすることにより、トナー補
給ローラ１５が回転し、トナー容器１１から現像容器１
２へ補給される。補給されたトナーはパドルホイール１
６によシ磁性キャリアと攪拌され、パドルホイール１６
と現像口、−ラ１７の作用によシ吸み上げられ、ドクタ
ー１８により余分に量がかきとられてガイド板１９に沿
って搬送され、ガイド板１９の傾斜部に形成されたトナ
ー検知器２０を通ってパドルホイール１６に落下する。

このトナー検知器２０は、第２図の拡大図で示すように
、コア２１に検知コイル２２が巻回され、現像剤１４の
侵入を防ぐため、コイル端面にはコイルカバー２３が設
けられ、更に検知コイル２２に対峙して磁性体２４が配
置されて成る。

この磁性体２４は第１図のガイド板１９の傾斜部に組み
込まれる一方、検知コイル２２部分は図示せぬ調節機構
によシ図示矢印方向に移動可能に構成されている。また
、磁性体２４の端部はトナー濃度測定期間中、現像剤１
４の流れを少し悪くして現像剤１４が常に検知コイル２
２と磁性体２４間に充満するように多少上向き加減に曲
げられている。更に、検知コイル２２は第３図に示す発
振回路２５に組み込まれてトナー濃度検出装置２６が構
成されている。尚、第２図の磁性体２４と検知コイル２
２の配置関係は逆にしても何ら支障はない。

以上の構成によシ、現像剤１４のトナー濃度はコイルイ
ンン゛クタンスの変化から発振周波数の変化として捕え
られると同時に、検知コイル２２のインダクタンスのバ
ラツキや共振コンデンサの容量のバラツキがあっても、
磁性体２４と検知コイル２２のギヤ、ｆを調整すること
にょシ、所定のトナー濃度における発振周波数を常に一
定にすることができる。これによシ、以下に説明するよ
うに、トナー濃度を常に適正な値に制御することが可能
となる。

即ち、第４図はそのトナー濃度制御装置の一実施例を示
したもので、トナー濃度検出装置２６から出力される周
波数信号ｆはマイクロコンピュータ（以下、マイコンと
言う）２７に入力される。

このマイコン２７としては各種のものが使用できるが、
本実施例においては、インテル社の８０４８チツプを使
用する。その理由は、このチップがプロセッサに特別な
負担をかけることなく外部事象全カウントできるインベ
ントカウンタを備えていることによる。即ち、このイン
ベントカウンタにてトナー濃度検出装置２６からの出力
周波数ｆｉｒ／ｆルス化しシスウントさせる訳である。

また、このインベントカウンタは８ビツト構成され、２
５６ノ？ルスカウントできるので、本実施例では、現像
剤適正濃度にてトナー濃度検出装置２６がら出力される
標準周波数ｆ、を１００ｋＨｚＫ調整し、計測時間を２
ｒｌｓに設定する。これにょシ、現像剤適正濃度時、イ
ンベントカウンタは２００　／ｆルシスカウントするこ
とになシ、正常秋態では制御に必要な出力周波数ｆをオ
ーバーフローすることなくカウントできる。

マイコン２７には、その他必要な入出力装置として、コ
ンソール２８、ディスプレイ２９、ＤＣ負荷群３０が接
続され、現像剤濃度制御時には、マイコン２７の出力に
より）ナー補給部材１４のクラッチがＯＮ　、　ＯＦＦ
制御される。

本実施例のトナー濃度制御装置は、このように構成され
て、トナー濃度検出装置２６の出カ周波数ｆ’ｒマイコ
ン２７で処理することによシ、補給クラッチをＯＮ　、
　ＯＦＦ制御し、現像容器１２の現像剤を適正濃度に制
御する。

即ち、現像容器１２の現像剤濃度と、トナー濃度検出装
置２６からの出力周波数ｆは比例関係にあるので、後に
詳細に説明するように、この出力周波数ｆ＋パルシスと
してマイコン２１のインベントカウンタでカウントする
。

このとき、現像装置が動作を停止して、検知器２０を現
像剤が通過していなければ、透磁率が小さくなシ、コイ
ルのインダクタンスも小さくなるので、第５図に示すよ
うに、出力周波数ｆは高くなる（τλ時）。現像剤の循
環が開始されると、インダクタンスが増え、出力周波数
ｆは標準周波数ｆ８迄下る（τＢ時）。更に、トナーの
使用と共に、現像剤濃度従って出力周波数ｆは徐々に低
下し、やがては下限周波数−ｆＬに達する。マイコン２
７はこの下限周波数ｆＬを検出してトナー補給信号を発
生し、補給クラッチ−１０Ｈする。

すると、トナー容器１１よシ現像容器１２ヘトナーが補
給され、現像剤濃度が上ることによシ出力周波数ｆも上
る。しかし実際には、トナーが補給されてから現像容器
１２内で循環して検知器２０に達する捷で１６時間かか
シ、応答遅れがある。

従って、トナーの補給を出力周波数ｆが標準周波数ｆｓ
になる迄続けると、トナー補給過多となシ、現像剤濃度
が上シ過ぎて前述した地肌汚れが発生する。

そこで、本実施例では、このようなトナー補給過多を防
止するため、応答遅れ時間τｄを見込んで、早めにつま
シ標準周波数ｆ８よシ低い中間周波数ｆＭで補給クラッ
チをＯＦＦする。このときの中間周波数／Ｍは、１６時
間およびトナー補給時の出力周波数ｆの上昇率が機構的
に求められるので、これから設定できる。

このようにして、出力周波数ｆが下限周波数／Ｌに下っ
たとき補給クラ、チをＯＮし、中間周波数ｆＭに上った
ときＯＦＦすれば、常に出力周波数ｆを標準周波数／ｓ
と下限周波数ｆＬの範囲に納めることができる。また、
このときの出力周波数ｆけ、。

前述したように部品のバラツキや温度変化によらず、所
定のトナー濃度に対する周波数を常に正しい値に調整す
ることができるので、トナー濃度を適正濃度に制御する
ことができるようになる。

次に、以上概略説明したトナー濃度制御を第６図のフロ
ーチャートおよび第７図のタイムチャートを参照して更
に具体的に説明する。

尚、本実施例の場合、前述したように出力周波数ｆの計
測時間は２ｍｓとし、これをソフトタイマーにて構成す
る。また、適正濃度の標準周波数ｆ８は１００　ｋＨｚ
とし、このときのイベントカウンタのカウント値が２０
０・ぐシスとなることは前述したが、更にｆＬ＝９５ｋ
Ｈｚ、カウント値１９０パルス、ｆｙ　＝　９９　ｋＨ
ｚ　’１　カウント値１９８パルスとする。

また、第６図におけるカウンタＡはイベントカウンタが
２ｍｓで１９０以下となった回数のカウント用に使う。

カウンタＰけ２ｍｇタイマーがタイムアツプする毎にカ
ウント動作するもので、補給クラッチをＯＮさせるかど
うかの判定用に使う。

カウンタＢはイベントカウンタが１９８を越える毎にカ
ウント動作するもので、補給クラッチをＯＦＦさせるか
どうかの判定用に使う。

カウンタＱは補給クラッチの動作時間を測定するカウン
タであシ、通常はクラッチＯＦＦによりリセットされる
。このカウンタは、カウンタＰが１０つまシ２ｍｓタイ
マーのタイム７２７０回数が１０になる毎にカウント動
作し、５ｏｏに達したときつまシ２ｍｓ　Ｘ　１０　Ｘ
　５００　＝　１０ｓｌ二連しても補給クラッチがＯＦ
Ｆされないときのトナーエンド判定用に使う。

マタ、オーバフローフラグは計測時間２ｍｓ内にイベン
トカウンタへ入力されるノクシス数が２５６ｉｆルス以
上となったとき、その計数値が２５５がら０に変化する
ときセットされる。

先ず、第７図の（、）を参照しながら通常のトナー補給
動作から説明する。

マイコン２１の処理が図示せぬメインルーチンから第６
図のチェックルーチンに移行すると、プログラムステッ
プＳＴＩ　、　Ｓｒ１　、　Ｓｒ３　、　Ｓｒ４　、　
Ｓｒ１をそれぞれＮＯで通過し、Ｓｉ２でフラグＦをセ
クト、ＳＴＩでイベントカウンタをスタートさせたのち
、２ｍａの時間計測を行うため、Ｓｒ８でマイコン２１
のＲＡＭ内に設けられる２ｍｓタイマ用メセメモリ「１
」を加える。その後、一旦メインルーチンに帰るが、直
ちに再びチェックルーチンに戻るルートを循環すること
にょシ、一定周期で２ｍｇタイマー用メモリ部に１を加
算していくことにょ少時間計測する。この結果、２ｍｇ
タイマーがタイムアツプすると、Ｓｒ４をＹＥＳで通過
し、Ｓｒ９で上述同様ＲＡＭ　ｉ使用して構成されるカ
ウンタＰを１インクリメントする。その後、５Ｔ１０で
上述の２ｍｇタイマーをリセットし、補給クラッチはＯ
ＦＦなので、５ＴＩＩをＮＯで通過し、１だ、現像剤濃
度は適正なので、５Ｔ１２もＮｏで通過し、５Ｔ１３で
イベントカウンタ’１ｓＴ１４でフラグＦをリセットし
てメインルーチンに帰る。このとき、メインルーチンで
は緊急割込み等の処理を行ったのち、再びチェックルー
チンに戻シ、前述した２ｍｓの時間計測処理を行う。

このようにして、２ｍ８毎に、５Ｔ１２でイベントカウ
ンタの値をチェックする過程で、トナーの使用によシ現
像側濃度が低下し、出力周波数ｆが下限周波数ｆＬ近く
に低下してくると、２ｍｓ計測時間経過時Ｖこイベント
カウンタの値が１９０以下になる場合が生じてくる。こ
れを５Ｔ１５でカウンタＡに計数し、「カウンタＰＪ＝
＝１０つま９１０回の計測毎にＳｒ３から５Ｔ１６を経
てＳＴＩ　７で、カウンタＡの内容が８つまシイベント
カウンタ値が１９０以下になる回数が８以上になる回数
をチェックする。この結果、カウンタＡの値が８に達し
なければ５Ｔ１８でカウンタＡを、５Ｔ１９でカウンタ
Ｐをリセットし、更に５Ｔ１３　、１４　ｉ経てメイン
ルーチンへ帰る。しかし、このような処理を続けていく
うち、現像剤濃度の低下と共にカウンタＡの内容が増加
し、やがて、５Ｔ１７で「カウンタＡ」≧８となれば、
トナー補給時間を計測するため、５Ｔ２０でカウンタＱ
を］インクリメントし、５Ｔ２１で補給クラッチヲＯＮ
する。

本実施例では、このようにして２ｍｓ毎の濃度測定を１
０回ずつ行い、１９０・ぐシス以下のカウント回数が８
回以上で下限濃度を検出するように構成している。この
ため、現像剤の不均一な流れによる出力周波数ｆの微小
変動の影響がキャンセルされ、現像剤濃度の高精度かつ
安定した検出が可能となる。

その後、処理は５Ｔ１８　、１９，１３，１４　ｔ−経
てメインルーチンに一旦帰るが、このときは直ちに再び
チェックルーチンに戻る。また、このチェックルーチン
に戻ったときの処理は、前述した２ｍｓの時間計測処理
を行うと共に、２ｍ＠タイムアツプ毎に、ＳＴＩ　ｌを
ＹＥＳで通過し、５Ｔ２２，２３を経て中間周波数ｆＭ
の検出を行う。即ち、イベントカウンタの内容が１９８
以上となる回数をカウンタＢを用いて計数し、２ｍｓ　
Ｘ　１０毎にＳＴ３から５Ｔ１６を経て５Ｔ２４で、今
度は「カウンタＢ」≧８をチェックする。この結果、出
力周波数ｆが中間周波数ｆｗに達すれば、５Ｔ２４をＹ
ＥＳで通過し、５Ｔ２５で補給クラッチｆ：ＯＦＦ　、
　５Ｔ２６でカウンタＱをリセットすることによシ現像
側濃度制御をひとまず終了し、５Ｔ１８，１９　、１３
　、１４を経てメインルーチンに帰る。

しかし、出力周波数ｆが中間周波数ｆＭになかなか達し
ない場合は、第５図（ｂ）のタイムチャートに示す如く
、その時間’ｉ：　５Ｔ２４から５Ｔ２０に分岐するル
ートで監視化し、［カウンタＱＪ＝５００即ち約２ｍａ
　Ｘ　１０　Ｘ　５００　＝　１０　ｓ経過しても５Ｔ
２４をＹＥＳで通過できなかったときは、トナー容器１
１内にトナーがないと判断してＳＴ２から５Ｔ２７に移
り、補給クラッチをＯＦＦすると共に、トナーエンド表
示ＯＮ、コピー禁止フラグセットしてメインルーチンに
戻シ、その後のコピーを禁止する。

一方、何らかの原因で、検知器２０を現像剤が流れなく
なった場合は、出力周波数ｆが高くなシ、２ｍｓ以内に
イベントカウンタに入力するパルス数が２５６を越える
。前述したように、このイベントカウンタの値が２５５
を越えるとオーバーフローフラグがセットされるので、
処理はＳＴＩ　’ｋ　ＹＥＳで通過し、５Ｔ３０〜３２
を経てトナー詰シ表示ＯＮ。

コｅ−禁止フラグセット、サービスマンコール表示ＯＮ
　’ｅ行い、メインルーチンに戻る。

このようにして、トナー濃度検出装置２６の出力周波数
信号をマイコン２７に入力し、一定時間ノソシスカウン
トして濃度判別を行なう際、トナー濃度検出装置２６の
出力周波数信号ｆを、磁性体２４と検知コイル２２のギ
ャップを調節するだけの蘭学な手段で、所定のトナー濃
度に対して常に一定に調整することによシ、適正な濃度
判別による適正なトナー濃度制御が可能となる。また、
この結果、逆に上記の調整機構に千り一定のカウント時
間、一定の判別数に対するトナー濃度の制御レベルを可
変とすることもできる。即ち、第８図に示すように、所
定濃度ＴＣＩで一定の周波数ｆ１になるように調整した
ときのトナー濃度と発振周波数の関係は実線で示したも
のになる。ここで、ギャップを小さくすると、検知コイ
ル２２のインタリタンスが大きくなるので周波数は低く
なる二このときのトナー濃度と発振周波数の関係は鎖線
のようになる。−足のカウント時間、一定のカウント数
でトナー濃度の制御信号を出力してトナー補給を行なっ
ているので、鎖線とｆｌＯ線との交点に対するＴｅ３に
なる。つまり、ギャップをせまくするとトナー濃度は上
昇するという関係が得られ、トナー濃度の制御レベルの
調整が可能となる。

以上はトナー濃度検出装置２６から出力される周波数信
号ｆをマイコン２７に入力し、ディジタル的に処理する
ことによυ、トナー濃度を制御する例について示したが
、本発明はこれに限らず、トナー濃度検出装置２６の出
力周波数信号ｆ全周波数−電圧変換回路に入力すること
によυアナログ電圧に変換し、設定電圧との比較結果か
らトナー補給動作を行なわせることによシ、アナログ的
に制御することもできる。

また、トナー検知器２０は、第２図のものに限らず、第
９図あるいは第１０図に示すように構成してもよい。即
ち、第９図はトナー検知器２０の他の実施例を示したも
ので、検知コイル２２は２個に分割し、第２図の場合と
同様共にコア２１に巻回し、一方はガイド板１９の傾斜
部に設けると共に、他方を向い合わせて配置する。この
とき、２つに分割した検知コイル２２は共通に貫流する
磁束が増大する極性に接続する。更に、第２図の場合と
同様にして２つに分割した検知コイル２２間のギャップ
を調節できるように構成したものである。トナー検知器
２０をこのように構成した場合には、検知コイル２２か
ら発生する磁束がよシ多く現像剤１４を通過するように
なシ、高感度のトナー検知器２０が得られるようになる
。

また、第１０図はトナー検知器２０の更に別の実施例を
示したもので、アルミ等で構成される現像容器Φ寺の一
部を非磁性絶縁物３１で置き換え、そこに検知コイル２
２を埋め込む。更に、検知コイル２２を挾んで現像剤１
４と反対側に磁性体２４を配置し、この磁性体２４を図
示せぬ調節機構によシ、図示矢印上下方向あるいは左右
方向更にはその組合せ方向に移動できるように構成した
ものである。この構成によれば、第２図のものと同様の
作用効果が得られる上、更に現像容器１２の周囲に配置
される鉄などの材料による発振周波数に及ぼす影善を防
止することができる。

以上のように本発明によれば、極めて簡単な手段で発振
周波数の調整が可能となシ、この結果、部品のバラツキ
、環境温度変化にかかわらず、常にトナー濃度を適正値
に制御することができる。

第１図は本発明の一実施例に係る現像装置の構成図、第
２図はその現像容器内部に配設される検知器の断面図、
第３図は本発明の一実施例に係るトナー濃度検出装置の
回路構成図、第４図は本発明の一実施例に係るトナー濃
度制御装置のブロック構成図、第５図は第４図の動作を
説明するためのタイムチャート、第６図（ａ）　、　（
ｂ）は第４図の動作を説明するためのフローチャート、
第７図（ａ）、（ｂ）は第６図の動作説明に基づく各要
素の動作のタイムチャート、第８図は第３図の発振周波
数とトナー濃度との関係図、第９図は本発明の他の実施
例に係る検知器の構成図、第１０図は本発明の更に別の
実施例に係る検知器の構成図である。

１１・・・トナー容器、１２・・・現像容器、１３・・
・感光体ドラム、１４・・・現像剤、１５・・・トナー
袖給ローラ、１６・・・パドルホイール、１７・・・現
像口〜う、１８・・・ドクター、１９・・・ガイド板、
２０・・・トナー検知器、２１・・・コア、２２・・・
検知コイル、２３・・・コイルカバー、２４・・・磁性
体、２５・・・発振回路、２６・・・トナー濃度検出装
置、２７・・・マイコン、２８・・・コンソール、２９
・・・ディスプレイ、３０・・・ＤＣ負荷群、３１・・
・非磁性に！綴物。

第７図　　　　　、７第２図第３図２６第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　現像剤の作用する場所に設けられたトナー濃
度検知コイルと、このトナー濃度検知コイルを組み込ん
で成るＬＣ発振器と、とのＬＣ発振器出力を処理してト
ナー補給量を制御する制御装置とを備えて成るトナー濃
度制御装置において、前記トナー濃度検知コイルの近傍
には位置訓節可能ガ高透磁率部材を配置し、この高透磁
率部材の位置を変えることにより、前記ＬＣ発振器の発
振周波数を変え、以って前記制御装置の制御レベルの調
整を可能にしたことを特徴とするトナー濃度制御装置。
（２）現像剤の作用する場所に設けられたトナー濃度検
知コイルと、このトナー濃度検知コイルを組み込んで成
るＬＣ発振器と、このＬＣ発振器出力を処理してトナー
補給量を制御する制御装置とを備えて成るトナー濃度制
御装置において、前記トナー濃度検知コイルをコイル間
隔が調節可能な２つのブロックに分割してその間に現像
剤を流し、前記コイル間隔を変えることによシ前記ＬＣ
発振器の発振周波数を変え、以って前記制御装置の制御
レベルのｐｔｕを可能としたことを特徴とするトナー濃
度制御装置。
（３）特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載におい
て、前記制御装置は前記ＬＣ発振器出力を所定時間間隔
でパルスカウントする手段と、このパルスカウント値を
設定値と比較しトナー濃度を判別する手段とを備え、こ
の判別結果に応じてトナーの補給量を制御することを特
徴とするトナー濃度制御装置。