JPS63186280A - トナ−濃度制御装置 - Google Patents

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】 童栗上皇科朋立ユ 本発明は、現像方式として乾式二成分方式を採用する静
電複写機等の作像装置に関し、殊に二成分の混合比に相
当するトナー濃度を制御する装置の改良に関する。

ｌ來傅及歪 乾式二成分方式の現像方式においては、現像剤としてト
ナーとキャリアの混合物を用いる。トナーは感光体表面
に形成された静電潜像と逆極性に帯電していて感光体表
面に近付けることにより該表面に付着し静電潜像の現像
（可視化）を行なう。

一方、キャリアは、現像粉であるトナーの運搬と接触帯
電をあわせて行なう役目を果たす。

濃度の高い画像を再現するためには、現像剤のトナー濃
度が高いことが望まれるが、あまり高いと、帯電不良の
トナーが増えてスリーブ周辺の部材にトナーがたまりそ
れが転写紙上に落ちるといったトナー飛散の問題を生じ
るし、また、帯電不良のトナーがスリーブから落ちてそ
の下方に設けた皿に貯まりやすく受皿に貯まったトナー
を除去するメンテナンスが煩雑になるといった問題も生
じる。従って、トナー濃度は成る一定濃度に制御する必
要がある。

従来、現像剤のトナー濃度を検出するセンサを設け、そ
の検出信号により現像装置内の現像剤へのトナーの補給
をコントロールしてトナー濃度を一定にする制御方法（
以下、この方法をＡＴＤＣ制御という。）が採用されて
いる。

■が　ゞ　しようとする。　占 ところで、この種の作像装置において、画像濃度は感光
体表面へのトナーの付着量に依存し、トナー付着量は付
着するトナーの総電荷（付着したトナーの個数×１個当
りのトナーの帯電量）で決まる。従って、トナー１個当
りの帯電量が変化しないなら、上記したＡＴＤＣ制御に
よってトナー濃度を一定に保つことにより感光体表面へ
のトナー付着量を一定に保って画像品位を良好な状態に
維持できるのであるが、実際にはトナー１個当りの帯電
量が常温常温時に８μＣ／ｇ程度であっても高湿時（８
５ｗｔ％Ｒ，Ｈ程度）には７μＣ／ｇ程度まで下がり、
逆に低湿時（２０ｗｔ％Ｒ０Ｈ程度）には１０〜１１μ
Ｃ／ｇまで上昇するものであるため、ＡＴＤＣ制御によ
りトナー濃度を一定に保っても画像濃度が湿度によって
大きく変化するものである。特に、トナー１個当りの帯
電量の上昇する低湿時には画像濃度が著しく低下するた
め、画像の再現性の点で問題がある。

本発明はこのような点に鑑み、低湿時にあっても充分な
画像濃度が得られるよう工夫されたトナー濃度制御装置
を提供することを目的としている。

四　占を”するための 上記目的を達成するため本発明に係るトナー濃度制御装
置は、現像装置内の現像剤にトナーを補給するトナー補
給機構と、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出する
トナー濃度検出センサと、トナー濃度検出センサの検出
信号に基づきトナー補給機構をコントロールし一定のト
ナー濃度を得るトナー濃度制御手段と、前記現像装置に
よって現像処理される静電潜像担持体表面の特定領域に
基準パターンを作成する基準パターン作成手段と、該基
準パターンの画像濃度を検出する画像濃度検出センサと
、前記トナー濃度制御手段によって実行される一定のト
ナー濃度レベルを前記画像濃度検出センサの検出信号に
基づき変更するトナー濃度変更手段と、を備えてなるこ
とを特徴としている。

生−一一里 上記構成に、よれば、トナー補給機構と、トナー濃度検
出センサと、トナー濃度制御手段とによってＡＴＤＣ制
御が行われる。そして、このＡＴＤＣ制御によって実現
されるトナー濃度が感光体表面の基準パターンの画像濃
度を検出するセンサの検出信号によって変更される。

而して、このトナー濃度の変更を、基準パターンの画像
濃度が低下すると高くなる方向に制御すれば、低湿時に
あっても十分な画像濃度が得られる。

スー」Ｌ−桝 第１図は本発明の適用された静電複写機の感光体ドラム
周辺を示す図である。感光体ドラムＤの周りにはメイン
チャージャ１、画像露光部２、イレーザ３、現像装置４
、転写チャージャ５、クリーナ６、メインイレーザ７が
その順に配設されている。画像形成は通常のカールソン
プロセスに沿って帯電−露光一現像一転写一クリーニン
グの順で行われる。

イレーザ３は、原稿画像以外の領域にトナーが付着しな
いよう感光体ドラム表面を光学的に処理するもので、通
常ＬＥＤアレイが使用される。本実施例において、イレ
ーザ３は上記処理の他に、感光体ドラム０表面の画像形
成領域から外れた特定箇所に第２図に８で示すような基
準パターンの静電潜像を形成する機能も果たしている。

この基準パターンの静電潜像は感光体ドラムＤの回転に
伴って現像装置４にて現像処理（可視化）されて後、転
写チャージャ５とクリーナ６との間の感光体ドラム周部
に設けられた画像検出センサ９　（以下、１．Ｄ、セン
サという。）にて検出される。

第３図に１．Ｄ、センサ９の検出信号とコピー上の画像
濃度との関係を示す。この図から、１．Ｄ。

センサ９の出力が２ｖ以下のところで静電複写を行えば
、コピー上の画像濃度は良好であることがわかる。第４
図にコピー上の画像濃度と感光体表面の基準パターン濃
度との比較を示す。実線がコピー上の画像濃度、破線が
感光体表面の基準パターン濃度である。コピー上の画像
濃度の方が低いトナー付着量で飽和しているのは、定着
プロセスの影響に起因している。

現像装置４として図示例のものは、トナーとキャリアの
混合物である現像剤を永久磁石４１の磁場によりスリー
ブ４２上に保持した状態で、スリーブ４２の回転により
直接感光体表面を擦過してトナーを付着させ現像する磁
気ブラシ式現像装置を採用している。前記スリーブ４２
は筒状をした現像器４３の開口側に設けられ、その下方
にはトナー受け４４が配されている。現像器４３内には
トナーとキャリアの混合物である現像剤を混合攪拌する
攪拌羽根４５と、現像器４３内の現像剤の透磁率からト
ナー濃度を検出するトナー濃度検出センサ４６が設けら
れている。トナー濃度検出センサ４６の出力電圧とトナ
ー濃度との関係を第５図に示す。同図より、トナー濃度
が１ｗｔ％減少する毎にセンサの出力電圧が０．５Ｖ上
昇することがわかる。前記現像器４３の器壁土部には現
像器４３内にトナーを補給するためのトナー補給機構４
７が設けられている。本実施例において、トナー補給機
構４７は第６図に示すようにトナー粉Ｓを貯留するホッ
パ４８とホッパ下部の開口部に回転可能に設けられた補
給ローラ４−９とから構成される。補給ローラ４９は第
７図に示すように円筒状周面に２本の溝５０ａ、５０ｂ
を刻設した構成をしている。このローラ、４９はトナー
濃度検出センサ４６の検出信号により駆動される図外の
モータによって適当量回転され、溝５０ａ、５０ｂの容
積によって規定される量のトナーを現像器４３の器壁内
に補給する。この実施例では補給ローラ４９を５秒間回
転させることにより１回当り１２０ｍｇのトナーを補給
するようにしている。トナー帯電量が不変であるなら、
トナー濃度が高くなければ、それだけ、感光体表面への
トナーの付着量が増大するのでコピー上の画像濃度が高
まるが、反面、帯電不良に伴なうトナー飛散やトナーを
除去する頻度を示すＰＭサイクルの短縮といった事態も
生じる。第８図にトナー濃度とトナー飛散発生率、ＰＭ
サイクルの関係を示す。図より、トナー濃度が５ｗｔ％
を越えるとトナー飛散発生率、ＰＭサイクルとも急激に
悪化するのがわかる。

従って、トナー飛散発生率を低く抑え、ＰＭサイクルを
出来るだけ長くするために、通常、トナー濃度は５ｗｔ
％以下で使用することが望まれる。

また、第９図に湿度をパラメータとしたトナー濃度と１
．Ｄ、センサ９の関係を示す。図中、ａは常温常湿時、
ｂは高湿時、Ｃは低湿時の特性曲線である。この図から
、湿度が一定なら、トナー濃度が１ｗｔ％高くなると１
．０．センサ９の出力電圧が０．２■低下することがわ
かるし、一方、トナー濃度が同じでも湿度が低下すると
１．Ｄ。

センサ９の出力電圧が上昇することがわかる。従って、
湿度が低下してもそれに対応してトナー濃度を増加させ
れば、１．Ｄ、センサ９の出力電圧を一定に保てること
が理解される。ここで、Ｉ。

Ｄ、センサ９の出力電圧はコピーの画像濃度と概ね一致
しているし、湿度はトナーの帯電量と対応関係があるの
で、トナー帯電量とコピー上の画像濃度との関係を示せ
ば、第１０図に示すようになる。また、感光体表面への
トナーの付着量はトナーの総電荷によって決まるので、
トナーの付着量とトナーの帯電量とは一定の関係（反比
例）がある。従って、トナーの付着量とコピー上の画像
濃度との関係を描けば第１１図のようになる。図中、実
線がコピー上の画像濃度、破線が感光体表面の画像濃度
の特性曲線である。前者（実線）の方が後者（破線）よ
り速く飽和しているのは第４図の場合と同じ理由による
。

前記トナー濃度検出センサ４６、トナー補給機構４７、
及び１．Ｄ、センサ９は第１２図に示すようにＩ１０ボ
ート５１を通じてＣＰＵ５２と接続されていて、ＣＰ’
Ｕ５２によってトナー濃度検出センサ４６とトナー補給
機構４７との間でＡＴＤＣ制御を行うと共に、ＡＴＤＣ
制御によって調整される一定のトナー濃度を１．Ｄ、セ
ンサ９の出力信号によって変更し、トナー帯電量の高い
低湿時にも画像濃度が低下するのが防止しである。

第１３図に第１２図のシステムの行なう制御のフローチ
ャートを示す。図中にあるＳｌは１．Ｄ。

センサ９の出力電圧、Ｓ２はトナー濃度検出センサ４６
の出力電圧である。５ＹＮＣは感光体表面の特定領域に
形成された基準パターンが１．Ｄ。

センサ９の位置に達するタイミングで発される同期信号
である。この信号はコピー１枚毎に発され、シングルコ
ピーなら１回、マルチコは−ならコピー数枚骨だけ現れ
る。また、ＮはＡＴＤＣ制御の制御レベルを選択するパ
ラメータであり、Ｎ＝１ではトナー濃度４ｗｔ％（第５
図に示すように８２＝３．　ＯＶ）を、Ｎ＝２ではトナ
ー濃度５ｗｔ％（Ｓ２＝２．５Ｖ）　、Ｎ＝３ではトナ
ー濃度６ｗｔ％（Ｓ２＝２．ＯＶ）を選択する。図示例
は、この３段階の選択を行なう場合について示している
。

スタートすると、先ずステップ１でＮ＝１の初期設定を
行ない、ステップ２に進む。そして、基準パターンが１
．Ｄ、センサ９の位置に達して５ＹＮＣが発される度に
ステ・７ブ３以降の処理を行なう。即ち、ステップ３と
５で１．　Ｄ、センサ９の出力電圧の判断をし、センサ
電圧が２．０Ｖ以上であればステップ４に進みＮ＝２と
してトナー濃度制御レベルを１つ上（５ｗｔ％）に移し
、逆に１．８Ｖ以下であれば、ステップ６に進みＮ＝０
にしてトナー濃度制御レベルを１つ下げる。センサ電圧
Ｓ１が１．８Ｖと２．ＯＶＯ間である場合にはステップ
３，５を通って直接ステップ７に進む。尚、ステップ３
３５で比較されるセンサ電圧Ｓ１の基準値１．８■と２
．ＯＶは第４図に示しているように良好な画像濃度を得
るための境界値に相当する。即ち、Ｓｌが１．８Ｖより
低いと画像が過剰に濃くなり、２．０■より高いと逆に
薄くなる。

ステップ７〜１０は、ステップ４，６の処理の結果Ｎ＝
Ｏ又はＮ＝４になったときの修正を行なう。つまり、本
実施例ではＮ＝１．２．３の３段階の制御しか行なって
いないので、Ｎ＝Ｏになったときはステップ８でＮ＝ｌ
に変更し、Ｎ＝４になったときはステップ１０でＮ＝３
に変更し、後続のステップ１３〜１８におけるＡＴＤＣ
制御が行なえるように配慮している。ステップ１１，１
２はステップ１０までの処理で選択されたＮの値を判断
し、Ｎ＝１ならステップ１３，１４、Ｎ＝２ならステッ
プ１５，１６、Ｎ＝３ならステップ１７．１８でＡＴＤ
Ｃ制御を行なう。つまり、Ｎ＝１と判断されれば、ステ
ップ１３に進みトナー濃度検出センサ４６の出力電圧ｓ
２が３．ＯＶより高いかどうか判断し、３．ＯＶより高
いならステップ１４にてトナー補給機構４７を駆動して
トナーの補給を行ない、逆に低いならトナーの補給を行
なうことなくステップ２に戻り次の同期信号を待つ。こ
こで、Ｓ２が３．ＯＶより高いということは第５図に示
すように実際のトナー濃度が４ｗｔ％より低いことを意
味する。従って、ステップ１４にてトナー補給を行ない
、トナー濃度の増加を行なう。Ｓ２が３．０Ｖより低い
場合には実際のトナー濃度がＮ＝ｌのパラメータが意味
するトナー濃度の４ｗｔ％と一致するが或いは実際のト
ナー濃度の方が高いからトナーの補給は行わずステップ
２に戻る。Ｎ＝２、Ｎ＝３の場合もＮ＝１の場合と同じ
であるので詳細な説明は省略する。

上記フローチャートによれば、センサ電圧ｓ１が１．８
Ｖ＜Ｓｌ＜２．ＯＶである通常使用時には、Ｎ＝１が選
択されてトナー濃度は４ｗｔ％に保たれる。従って、ト
ナー飛散発生率は最小に押さえられ、ＰＭサイクルは最
も長い。一方、低湿時にはその時のトナーの帯電量によ
ってＮ＝２．３が選択されてトナー濃度が５ｗｔ％、６
ｗｔ％に制御され、画像濃度の低下が抑えられる。

尚、この実施例ではＡＴＤＣ制御の制御レヘルを３段階
（Ｎ＝１．２．３）に設定しているが、２段或いは４段
以上にすることができることはいうまでもない。

１９坏と伽果 本発明に係るトナー濃度制御装置は上記の如く構成した
ので、通常の使用時にはトナー飛散を最小限に押さえる
と共にメンテナンスが煩雑にもならず、低湿時には画像
濃度の低下が防止でき、頗る使用価値高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナー濃度制御装置が適用された複写
機の感光体周辺を示す図、第２図は基準パターンを示す
図、第３回は１．Ｄ、センサの出力電圧とコピー上の画
像濃度との関係を示すグラフ、第４図はコピー上の画像
濃度と感光体表面の画像濃度とを示すグラフ、第５図は
トナー濃度検出センサの出力電圧とトナー濃度との関係
を示すグラフ、第６図はトナー補給機構を示す図、第７
図は補給ローラを示す斜視図、第８図はトナー濃度とト
ナー飛散発生率、ＰＭサイクルの関係を召すグラフ、第
９図はトナー濃度と１．Ｄ、センサの出力電圧の関係を
示すグラフ、第１０図はトナー帯電量とコピー上の画像
濃度の関係を示すグラフ、第１１図はトナー付着量と画
像濃度の関係を示すグラフ、第１２図は本発明装置が採
用するシステムの構成図、第１３図は第１２図のシステ
ムの動作を説明するフローチャートである。 Ｄ・・・感光体、３・・・イレーザ、４・・・現像装置
、８・・・基準パターン、９・・・画像濃度検出センサ
、４６・・・トナー濃度検出センサ、４７・・・トナー
補給機構。 特許出願人　：　ミノルタ力メシ株式会社第３図 面像■ｚけムカ（Ｖ） 第４図 忌儂幻検叔し寸が１玉（Ｖ） 第５図 トナー１仁襲と〉プ珪＼ηを圧、（■）第８図 トナー濃屓（ｗｔ　’１０） 第９図 トナー濃度（ｗｔ’１０） 第１０図 トナー帝雫ノ１（μＣ／９）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 現像装置内の現像剤にトナーを補給するトナー補給機構
   と、 現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度
   検出センサと、 トナー濃度検出センサの検出信号に基づきトナー補給機
   構をコントロールし一定のトナー濃度を得るトナー濃度
   制御手段と、 前記現像装置によって現像処理される静電潜像担持体表
   面の特定領域に基準パターンを作成する基準パターン作
   成手段と、 該基準パターンの画像濃度を検出する画像濃度検出セン
   サと、 前記トナー濃度制御手段によって実行される一定のトナ
   ー濃度レベルを前記画像濃度検出センサの検出信号に基
   づき変更するトナー濃度変更手段と、 を備えてなるトナー濃度制御装置。