JP3400542B2 - 画像形成装置のトナー濃度制御装置 - Google Patents

画像形成装置のトナー濃度制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置のトナー
濃度制御装置に関し、特に、トナーを含む現像剤を用い
て感光体上にトナーを静電的に付着させる現像装置を有
する画像形成装置のトナー濃度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば複写機等の画像形成装置では、感
光体ドラム表面に形成した静電潜像にトナーを付着させ
てこれを顕像化するための現像装置が設けられている。
現像装置に用いられる現像剤として、トナーと磁性キャ
リアとからなる2成分系現像剤が従来から広く使用され
ている。このような装置においては、トナーとキャリア
との混合比率(トナー濃度)が現像効果の上から重要な
要素となる。すなわち、トナー濃度が適正値以下になる
と画像濃度が低くなり、また、トナー濃度が適正値以上
になるといわゆるカブリが発生する等の不都合が生じ
る。
【0003】従って、良好な画像を得るためには、トナ
ー濃度を正確に検知し、トナー濃度を適正値に制御する
必要がある。トナー濃度を検出する構成としては、現像
剤中の透磁率変化を検知する磁気センサが従来から使用
されている。この磁気センサはトナー補給口を有する容
器の内面に設けられ、流出する現像剤中の磁力を検出
し、トナー濃度値としての検出信号を出力する。この磁
気センサの検出信号が所定値になるようにトナー補給の
制御を行い、現像剤中のトナー濃度を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したような磁気セ
ンサは、出力特性が湿度によって変化するため、画像形
成装置の機内湿度に基づいて、検出したトナー濃度値を
補正する必要がある。従来の画像形成装置では、機内の
湿度に基づいて現像装置のトナー濃度を制御することは
行われておらず、湿度の変化により用紙に形成される画
像の濃度が適正に維持されないという問題があった。
【0005】本発明の目的は、画像形成装置内の機内湿
度に基づいて、現像剤中のトナー濃度を適正な値とする
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置のトナー濃度制御装置は、湿度検出手段と、トナー制
御手段とを備える。湿度検出手段は、画像形成装置内の
湿度を検出する。トナー制御手段は、画像形成装置内の
湿度に基づいて、現像装置の現像剤中のトナー濃度を制
御する。
【0007】ここで、トナー制御手段が、現像剤中に含
まれるトナー濃度を検出し、トナー濃検出信号を出力す
るトナー濃度検出手段を含み、このトナー濃度検出信号
に基づいて現像剤中のトナー濃度を制御するように構成
することができる。また、トナー制御手段が、湿度検出
手段の検出する湿度に基づく湿度制御テーブルを備えて
おり、この湿度制御テーブルに従って現像剤中のトナー
濃度を制御するように構成できる。
【0008】さらに、画像形成装置が、用紙に形成され
たトナー像を用紙上に加熱定着する定着部を備え、湿度
検出手段が定着部の温度を検出する第1温度検出手段
と、画像形成装置の定着部以外の温度を検出する第2温
度検出手段とを備え、第1温度検出手段により得られ
る、用紙が定着部を通過する前及び通過した後の定着部
の温度差及び第2温度検出手段の検出温度に基づいて湿
度を算出するように構成することもできる。
【0009】
【作用】本発明に係る画像形成装置のトナー濃度制御装
置は、湿度検出手段により画像形成装置内部の湿度が検
出される。トナー制御手段は、湿度検出手段の検出する
画像形成装置内部の湿度に基づいて現像装置の現像剤中
のトナー濃度を制御する。
【0010】トナー制御手段がトナー濃度検出手段を含
み、トナー濃度検出手段の出力するトナー濃度検出信号
に基づいて現像剤中のトナー濃度を制御するように構成
した場合には、前述した画像形成装置内部の湿度に基づ
いてトナー濃度検出信号を補正して、現像剤中のトナー
濃度を適正に制御することが可能となる。トナー制御手
段が、湿度制御テーブルを有しており、この湿度制御テ
ーブルに従って現像剤中のトナー濃度を制御するように
構成した場合には、画像形成装置内部の湿度の変化に迅
速に対応することが可能であり、現像剤中のトナー濃度
を常に適正値に維持することができる。
【0011】湿度検出手段が、画像形成装置の定着部の
温度を検出する第1温度検出手段と、定着部以外の温度
を検出する第2温度検出手段とを備え、第1温度検出手
段により得られる、用紙が定着部を通過する前及び通過
した後の定着部の温度差及び第2温度検出手段の検出温
度に基づいて湿度を算出するように構成した場合には、
画像形成装置内部の湿度を精度良く検出することが可能
であり、また定着部を適正な温度に維持するために設け
られたサーミスタ等の温度検出手段を利用することが可
能であり、部品点数を軽減することができ、製造コスト
を軽減することが可能となる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の一実施例としてのトナー濃
度制御装置が採用された複写機を示している。図1にお
いて、複写機本体1の上面には原稿台2が固定されてお
り、原稿台2上には原稿押さえ3が開閉自在に設けられ
ている。複写機本体1の図右側には、給紙カセット4,
5が着脱自在に装着されている。複写機本体1の図左側
には、複写済みの用紙が排出される排紙トレイ6が装着
されている。
【0013】複写機本体1の内部において、その上部に
は、原稿読取りのための露光装置7が設けられている。
この露光装置7は、光源,ミラー,レンズ等から構成さ
れている。また、複写機本体1の中央部には、表面に静
電潜像が形成される感光体ドラム8が配置されている。
感光体ドラム8の周囲には、帯電装置9、現像装置1
0、転写装置11、用紙分離装置12及びクリーニング
装置13が順に配置されている。
【0014】給紙カセット4,5と感光体ドラム8等に
よって構成される画像形成部との間には、用紙を供給す
るための給紙搬送路14が設けられている。また、画像
形成部と排紙トレイ6との間には、排紙搬送路15、用
紙上の転写像を定着するための定着装置16及び排出ロ
ーラ17が配置されている。定着装置16は、内部にヒ
ータ32を有する熱ローラ31と、この熱ローラ31に
対して圧接可能な加圧ローラ33とを有している。ま
た、熱ローラ31に隣接してサーミスタ34が設けられ
ており、これによって熱ローラ31の表面温度が測定さ
れる。
【0015】図2は、現像装置10及びそのトナー濃度
制御装置の詳細を示す図である。現像装置10を構成す
る現像容器20内には、トナーとキャリアとからなる現
像剤が収容されている。トナーとキャリアとは互いに攪
拌されることで摩擦帯電され、反対極性の電荷を有して
いる。この実施例では、トナーは−電荷を有しており、
キャリアは+電荷を有している。キャリアとしては、樹
脂コートされたフェライトキャリアあるいは樹脂で構成
されるバインダー系キャリア等の抵抗の高いものが用い
られているため、カウンター電荷(トナー現像後、キャ
リアに残った+電荷)が流れにくくなっている。
【0016】また、この現像容器20内には、感光体ド
ラム8の表面と所定の間隔を隔てて対向する現像スリー
ブ21と、現像スリーブ21に現像剤を搬送するための
攪拌ローラ22と、現像容器20内の現像剤を攪拌混合
するためのスパイラル23とが配置されている。現像ス
リーブ21内には、キャリアを穂立させるためのマグネ
ットローラ36が設けられている。現像スリーブ21の
上方には、現像スリーブ21表面の穂高を規制するドク
ターブレード24が設けられている。また、攪拌ローラ
22の上方には、ドクターブレード24により掻き取ら
れた現像剤をスパイラル23上に案内するための仕切り
板25が設けられている。
【0017】また、現像容器20の上部には、補給用ト
ナーが収容されたホッパー26が固定されている。ホッ
パー26の底部には、現像容器20内にトナーを補給す
るためのトナー補給ローラ27が装着されている。トナ
ー補給ローラ27には、ステッピングモータ28が接続
されている。現像容器20内には、トナー濃度を検出す
るための検出部29が設けられている。検出部29は、
磁気センサ等で構成されており、例えば感光体ドラム8
と現像ローラ21の対向部分の直下で、感光体ドラム8
との接触部の現像剤の方が通過する位置に設けられてい
る。検出部29は、一定時間に消費されたトナーの電荷
量に基づいてトナー濃度値としての検出信号を出力す
る。
【0018】さらにこの複写機本体1には、図3に示す
制御部40が設けられている。制御部40は、CPU,
RAM,ROM,各種ドライバー及び各種IOを含むマ
イクロコンピュータシステムで構成されている。制御部
40には、制御プログラム、参照テーブル等が格納され
たROM41及び各種稼働データが一時格納されるRA
M42が接続されている。また制御部40には熱ローラ
31の表面温度を測定するサーミスタ34が接続されて
いる。制御部40に接続されるヒータドライバ43は、
サーミスタ34から入力される温度データにしたがって
ヒータ32を制御するものである。
【0019】制御部40には、さらに現像容器20に設
けられたトナー濃度検出部29及び現像容器20内への
トナー補給を行うためのステッピングモータ28が接続
されている。また、制御部40には、制御部40が載置
されている基板上に取り付けられた第2サーミスタ44
が接続されている。第2サーミスタ44は、定着装置3
1以外の画像形成装置内部の温度を測定するものであ
る。
【0020】次に、図4に示すフローチャートにしたが
って本実施例の動作を説明する。ステップS1では、各
種パラメータ等の初期設定を行う。ステップS2におい
ては、プリントキーが操作されたか否かを判断する。プ
リントキーが操作された場合はステップS3に移行す
る。ステップS3では、感光体ドラム8上に形成された
静電潜像に現像装置10からのトナーを付着させる。ス
テップS4では、現像装置10から流出するトナー濃度
をトナー濃度検出部29により検出し、適切なトナー濃
度となるように制御を行う。一般的に最適なトナー濃度
は3%程度である。複写機本体1内の機内湿度が通常
(70%)であると仮定すると、ここで用いられるトナ
ー濃度検出部29の検出信号(v)と現像容器20内の
トナー濃度(T/D%)の関係は図5(B)のようにな
る。したがって、トナー濃度検出部29の検出信号を
2.5Vになるようにステッピングモータ28を制御す
ることによって現像容器20内のトナー濃度を3%に維
持することができる。
【0021】ステップS5では、給紙カセット4,5の
いずれかより用紙を送り出し、感光体ドラム8側に給紙
を行う。ステップS6ではこのとき(用紙が定着装置1
6を通過する前)の温度をサーミスタ34から取り込ん
で通過前温度T1 としてRAM42に格納する。ステッ
プS7では、転写装置11によって用紙にトナー像を形
成し、さらに形成されたトナー像を定着装置16によっ
て加熱定着する。さらにステップS8では、排出ローラ
17によって排紙トレイ6に用紙を排出する。ステップ
S9ではこのとき(用紙が定着装置16を通過した後)
の温度をサーミスタ34より取り込んで、通過後温度T
2 としてRAM42に格納する。ステップS10では通
過前温度T1 と通過後温度T2 の差を演算する。ステッ
プS11では、第2サーミスタ43の温度を画像形成装
置の機内温度T3 として読込み、湿度を算出する。ステ
ップS12では、ステップS11における演算結果に基
づいて、ROM41に格納されている湿度制御テーブル
を参照する。ステップS13では、ステップS12で参
照した湿度制御テーブルに基づいて、トナー濃度検出部
29の検出信号に基づくトナー濃度制御の補正を行う。
この後ステップS2戻る。ステップS2においてプリン
トキーが操作されなかった場合には、ステップS14で
他の処理を実行してステップS2に移行する。
【0022】図4のステップS11における湿度の算出
は図6に示すテーブルから得ることが可能である。ま
た、ステップS12で参照した湿度制御テーブルの一例
を図7に示す。すなわち、図6のテーブルから得られた
湿度(%)に応じて、トナー濃度検出部29の制御値の
補正を行う。ここで用いられるトナー濃度検出部29の
出力特性は湿度の高低によって図5に示すように変化す
る。すなわち、湿度が高いものから図5(A),
(B),(C),(D)の順に変化する。従って、求め
られた機内の湿度に基づいて、トナー濃度検出部29の
制御値を図7のように補正することによって、適切なト
ナー濃度値(この場合3%)を維持できる。 〔他の実施例〕複写機本体1内に湿度センサを設け、こ
の湿度センサの出力に応じてトナー濃度の制御を行うこ
とも可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明に係る画像形成装置のトナー濃度
制御装置では、湿度検出手段により検出される湿度に基
づいて、トナー制御手段が現像装置の現像剤中のトナー
濃度を制御するため、画像形成装置内部の湿度による画
像濃度のばらつきがなくなる。また、画像形成装置内部
の湿度の変化に迅速に対応することが可能となる。
【0024】トナー制御手段がトナー濃度検出手段を含
み、トナー濃度検出手段の出力するトナー濃度検出信号
に基づいて現像剤中のトナー濃度を制御するように構成
した場合には、このトナー濃度検出信号に基づくトナー
濃度制御を画像形成装置内部の湿度に基づいて補正する
ことで現像剤中のトナー濃度を適正に制御できる。トナ
ー制御手段が、湿度検出手段の検出する湿度に基づく湿
度制御テーブルを有しており、この湿度制御テーブルに
従って現像剤中のトナー濃度を制御するように構成した
場合には、画像形成装置内部の湿度の変化に迅速に対応
することが可能であり、現像剤中のトナー濃度を常に適
正値に維持することができる。
【0025】更に、定着部の温度を検出する第1温度検
出手段と、定着部以外の温度を検出する第2温度検出手
段を用いて湿度を算出する構成とした場合には、画像形
成装置内部の湿度を適確に検出でき、部品点数を減少さ
せ、コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例が採用される複写機の縦断面
図。
【図2】その現像装置の構成図。
【図3】その制御ブロック図。
【図4】その制御フローチャート。
【図5】トナー濃度検出部の出力特性図。
【図6】湿度テーブルの一例を示す図。
【図7】湿度制御テーブルの一例を示す図。
【符号の説明】
10 現像装置 16 定着装置 27 トナー補給ローラ 28 ステッピングモータ 29 検出部 31 熱ローラ 32 ヒータ 33 加圧ローラ 34 サーミスタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トナーを含む現像剤を用いて感光体上に前
    記トナーを静電的に付着させる現像装置を有する画像形
    成装置のトナー濃度制御装置であって、 前記画像形成装置内の湿度を検出する湿度検出手段と、 前記画像形成装置内部の湿度に基づいて前記現像装置の
    現像剤中のトナー濃度を制御するトナー制御手段と、用紙に形成されたトナー像を用紙上に加熱定着する定着
    部と、 を備え 前記湿度検出手段は、前記定着部の温度を検出する第1
    温度検出手段と、前記画像形成装置の定着部以外の温度
    を検出する第2温度検出手段とを有し、前記第1温度検
    出手段により得られる、用紙が前記定着部を通過する前
    及び通過した後の定着部の温度差及び前記第2温度検出
    手段の検出温度に基づいて湿度を算出する、 画像形成装置のトナー濃度制御装置。
  2. 【請求項2】前記トナー制御手段は、前記現像剤中に含
    まれるトナー濃度を検出し、トナー濃度検出信号を出力
    するトナー濃度検出手段を含み、前記トナー濃度検出信
    号に基づいて前記現像剤中のトナー濃度を制御する、請
    求項1に記載の画像形成装置のトナー濃度制御装置。
  3. 【請求項3】前記トナー制御手段は、前記湿度検出手段
    の検出する湿度に基づく湿度制御テーブルを有し、前記
    湿度制御テーブルに従って前記現像剤中のトナー濃度を
    制御する、請求項2に記載の画像形成装置のトナー濃度
    制御装置。
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