JPH01291274A - 電子写真装置の現像装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機等の電子写真装置に使用される現像装
置に関し、現像剤としてトナーとキャリアを混合した二
成分現像剤を使用する電子写真装置の現像装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来より、二成分現像剤を使用する電子写真装置の現１
Δ装置においては、現像剤におけるトナーとキャリアと
の混合比、即ら、）・ナー凛度を所定値に制御して、記
録紙上に形成される画像濃度の適正化かなされている。

ここで、現像剤中のトナー濃度を検知するセンサとして
は、コイルを用い、現像剤の透磁率（現像剤中の磁性キ
ャリアの星に応じて変化する）を検出してトナー濃度を
検知する方式のもの、或いはフォトセンサを用い、現像
剤の光反射率を測定する方式のものがある。

第２図は透磁率によりトナー濃度を検知する検知センサ
の原理説明図、第３図は第２図の動作を説明するための
説明図である。

図において、１は検知センサであり、この検知センサ１
は基準波形を入力する画法側コイル２を備え、一方、二
次側コイルとしては、現像剤３中の磁性キャリアにより
磁気回路の一部を構成する検出コイル４とフェライトコ
アラにより磁気回路の一部を構成するコイル６とを有し
ている。そして、現像剤３中の磁性キャリアの量に応じ
て変化する検出コイル４のインダクタンスＭ１とコイル
６のインダクタンスＭ２との違いによる、検出波形Ａと
Ｂの位相差を測定することにより、トナー濃度を検知す
る。このため、１次側の基準波形Ｃと、ブリッジ結合に
より合成された２次側の波形Ａ＋Ｂとを位相検波器７に
より比較し、第３図に示すように、基準波形Ｃに対して
検出波形の位相ずれが大となるほど、比較後の信号にて
データ１即ち高電位を示す時間（Ａ十Ｂ側の入力が高電
位で、基準波形Ｃ側の入力が低電位のとき）が長くなる
ため、これを積分して、直流電圧信号の変化として取り
出し可能な構成となっている。

ところが、上記検知センサ１を使用してトナー濃度を所
定値に制御しようとしても、そのときの環境湿度によっ
て検知センサ１の検知効率が変化するので、トナー濃度
が適正値に制御されないことがある。第４図は環境湿度
（相対湿度）に対する画像濃度の変化を示すグラフであ
り、同図に示されるように、湿度が５０％以上の高湿度
環境下になると画像濃度が急激に上昇する傾向があった
。

そこで、画像濃度の湿度による変イヒを防止するための
対策が特開昭５８＝’３３２７１号に提案基れている。

第４図は斯かる提案の制御回路を概略を説明するための
構成図である。図において、Ｓはトナー濃度センサ、８
はコンパレータ、９はプロセッサ、１０はトナー補給回
路、）１１）は湿度センサである。

この装置は、トナー濃度センサＳの出力（コンパレータ
８の（−）入力）が環境湿度に応じて変化するのに合わ
せて、コンパレータ８の（＋）入力の基準電圧を変化さ
せるものであり、このため基準電圧に、電源電圧■を湿
度センサＨＤを含む抵抗回路で分圧した電圧を使用して
いる。このように、トナー濃度センサＳの検出感度に応
じて、基準電圧を変化させて、トナー濃度の検出精度の
向上を図っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、現像剤の透磁率を検知する検知センサを
使用した場合には、環境湿度だけではなく、環境温度に
よっても検出効率が変化する特性がある。

第６図は透磁率を検知するセンサにおける、トナー濃度
に対するセンサ゛出力を示すグラフであり、装置動作中
の温度（約５０°Ｃ）の場合と、装置停止中（約２０℃
）の場合を示している。このグラフより、約３０’Ｃの
温度差がある場合には約０゜３■の電位差があることが
わかり、即ぢ検知コイル１の出力は１０°Ｃの温度上昇
に対して０．１Ｖ程度上昇する。従って、仮にトナー濃
度を３％に保つ制御を行う場合に、０．１■の出力上昇
があると、３％のトナー濃度を２．９％とみなすことと
なり、トナー供給槽にｌ・ナーの補給を行ってしまう。

一般に、環境温度は１０°Ｃ〜３０°Ｃまでの２０°Ｃ
程度の変化があり、さらに装置の電源投入前後における
温度変化も１０〜２０°Ｃ程度発生しうるので、合計す
ると最大４０°Ｃ程度の温度変化が起こり得る。４０’
Ｃの温度上昇があった場合には、トナー濃度が０．４Ｖ
程度高くなる。これにより電源投入時にトナーの補給が
繰り返されて、□トナー濃度が必要以上に高くなり、こ
の結果として、形成される画像の背景の白地部分等にト
ナーが付着して画像が汚れるカブリが発生ずる問題が生
じていた。

また、感光体ドラムにトナーを付着させ、このトナーに
光を照射し反射光をフォトセンサにより検出する、反射
型センサを用いる方式の場合においても、フォトセンサ
の温度特性により検出効率が変化するので、上記検出コ
イルを使用した方式のものと同様な問題があった。

そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解決
するためになされたものので、その目的とするところは
、湿度の変化に対してのみならず、温度変化に対しても
トナー濃度検出結果の補正を行い常に適正な濃度の現像
を行うことのできる電子写真装置の現像装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電子写真装置の現像装置は、トナーとキャ
リアとを有する二成分現像剤を収容し、静電′ａ像を有
する１象担持体表面にトナーを供給するトナー供給手段
と、上記トナー供給手段にトナーを補給するトナー補給
手段と、上記トナー供給手段におけるトナー濃度を検知
して、検知信号を出力するトナー濃度検知手段とを有し
上記トナー濃度検知手段の出力する検知信号に基づいて
、トナー補給手段による１ヘナー補給量を制御する電子
写真装置の現像装置において、環境湿度を検知する湿度
検知手段と、環境温度を検知する温度検知手段と、上記
湿度検知手段の検知結果及び上記温度検知手段の検知結
果に基づいて、上記トナー濃度検知手段の検知信号を補
正する補正手段とを備えたことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明においては、トナー供給手段にトナー濃度検知手
段を備え、このトナー濃度検知手段の検知結果に基づい
て、トナー補給手段によるトナーの補給量を制御してい
る。ここで、トナー濃度検知手段としては、例えばトナ
ー濃度の変化を現像剤の透磁率の変化により検知し、こ
れを出カ信−弓として得る方式のもの、又は１象担持体
表面の未印刷エリヤにトナーを付着させて、反射型セン
サにより反射光の光量の変化を検知してトナー濃度を得
る方式のもの等があるが、これらトナー濃度検知手段は
環境湿度に応じてたけではなく、環境温度に応じても検
知効率が変化する。本発明においては、湿度検知手段を
備え、さらに温度検知手段をも備え、トナー濃度検知手
段の検知信月を環境湿度のみならず環境温度にも基づい
て補正し、正確なトナー濃度の検知が可能なように構成
している。

そして、トナー濃度の■確な検知により環境変化による
画像濃度の変化を小さなものとしている。

〔実施例〕

以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る電子写真装置の現像装置の一実施
例の制御回路の構成図、第７図は本実施例の現像装置の
概略構成図、第８図は本実施例の現像装置を適用する電
子写真装置の概略構成図である。

ここで、最初に、本実施例の現像装置が適用される電子
写真装置（ここでは、ＬＥＤプリンタ装置を示す）の概
略を第８図に基づいて説明する。

同図において、１１は矢印Ｒ方向に回転する円筒状の感
光体ドラム（像担持体）、１２は感光体ドラム１１の表
面に電荷を付与する帯電器、１３はＬＥＤ素子を感光体
ドラム１１の軸方向に配列したＵＥＤヘッド、１４はＬ
ＥＤヘッド１３の駆動を制御する印字制御部、１５は感
光体ドラム１１の表面にトナーを転移させ静電潜像を可
視像化する現像装置である。

また、１６は転写紙Ｐを収容する給紙カセッ１〜．１７
は給紙カセット１６から転写紙Ｐを１枚ずつ取り出ず給
紙１コール、１８は転写紙Ｐの搬送タイミングを調整す
るレジス）〜ロール、１９は感１にドラム１１上のトナ
ーを転写紙Ｐに転写させる転写帯電器、２０は転写紙Ｐ
を感光体ドラム１１から分離する分離除電器、２１は定
着器である。

尚、２２は感光体ドラム１１の不要となった静電潜像を
消去する除電ランプ、２３はクリーニング部である。

上記構成を有する電子写真装置は次のように動作する。

先ず、感光体ドラム１１は矢印Ｒ方向に回転し、帯電器
１２によって、その表面に一様に帯電が施される。−様
帯電された感光体ドラム１１はＬＥＤヘッド１３の前を
通過する際に、印字制御部１４からの画像信号に基づい
て発光するＬＥＤ素子−１〇　− により画像を露光され、表面に静電潜像が形成さ５れる
。この静電潜像は現像装置１５に対向する位置に至り、
ここでトナーを付着されて現像が行われる。その後、感
光体ドラム１１」二に形成されたトナー像は転写帯電器
１９に対向する位置に至る。

一方、レジス１−ロール１８は、このトナー像の移動の
タイミングを合わせて、転写紙Ｐを感光体ドラム１１と
転写帯電器１９との間に搬送し、転写帯電器１つの作用
により、感光体ドラム１１上のトナー像を転写紙Ｐ上に
転写させる。

トナー像を転写された転写紙Ｐは分離除電器２０により
感光体ドラム１１から分離され、定着器２１に搬送され
る。定着器２１では定着用し−タ（図示せず）で一定温
度に保持された定着ローラにより、転写紙Ｐにトナー像
を熱定着させ、この後、転写紙Ｐは機外に排出される。

尚、感光体ドラム１１表面の不要となった電荷は除電ラ
ンプ２２により消去され、転写紙Ｐに転写されず感光体
ドラム１１−Ｌに残留したトナーはクリーニング部２３
により除去される。そして、感光体ドラム１１は、この
後、再び次の画像露光に倫えて帯電器１２による一様帯
電を受け、次の画像形成プロセスに移る。

次に、上記現像装置１５の楢成について第７図に基づい
て説明する。

同図に示すように、現像装置１５はトナーとキャリアと
からなる現像剤を収容し、トナーを感光体ドラム１１に
供給するトナー供給部（トナー供給手段）３０と、トナ
ー供給部３ｏにトナーを補給するトナー補給部（トナー
補給手段）４０とを有する。

トナー供給部３０は、トナーとキャリアとを収容する収
容槽３１と、収容槽３１のトナーを感光体ドラム１１に
搬送するなめのスリーブ３２と、スリーブ３２の中に備
えられ、たマグネットロール３３と、スリーブ３２の近
傍に配設されスリーブ上に保持される現像剤の厚さを規
制する規制部材（ブレード）３４と、収容槽３１のトナ
ーとキャリアとをかく拌するがく拌ロール３５と、収容
槽３１内のＪ・ナー濃度を検知するトナー濃度センサ（
トナー濃度検知手段）３６とを有する。

トナー補給部４０は、トナー供給部３ｏの上側に配置さ
れ、トナー補給カー１〜リツジ４２を収容するトナー補
給槽４１と、トナー補給槽４１のトナーをトナー供給部
３０に補給する補給ローラ４３とを有する。

上記トナー供給部３０において、供給槽３１の内部のト
ナーが消費されると、補給ローラ４３が回転して補給槽
４１からトナーが補給される。供給槽３１に補給された
トナーは、かく拌ロール３５によりキャリアと混合され
る。

スリーブ３２はアルミ等の非磁性体の円筒で構成され、
図中Ｑ方向に回転する。スリーブ３２内部には多極固定
磁石よりなるマグネットロール３３が配設され非磁性ス
リーブ３２表面に現像剤を吸着させている。現像剤中の
Ａ・ヤリアとしては粒径２０〜２００μｍの磁性体を主
成分として樹脂をコーティングしたもの等が使用・され
、トナーとしては樹脂を主成分としたものが使用される
。

次に、上記現像装置１５の動作について説明ずる。

現像装置１５では、かく拌ローラ３５かトナーとキャリ
アとをかく拌し、トナーは摩擦により感光体ドラム１１
表面の静電層１象と逆極性に帯電される。現像剤はスリ
ーブ３２上を搬送され規制部材３４との間隙を通過する
ことにより、一定の高さの穂状に形成され、感光体ドラ
ム１１との対向部へ送られる。そして、現像剤の穂を感
光体ドラム１１の表面に接触させ、感光体ドラム１１の
表面の静電層１象とトナーの電荷との静電引力によりト
ナーの一部を感光体ドラム１１表面に転移させて静電潜
像にトナーを付着させる。

上記のように現像剤は規制部材３４により一定の穂高に
規制されるが、規制部材３４に当たって−取り除かれた
現像剤は、マグネットロール３３の磁界の影響を受けな
い位置に達するとくずれ落ちて収容槽３１の下部に回収
される。そして、回収後の現像剤は、トナー補給ロール
４３の回転により補給されたトナーと共に、かく拌ロー
ラ３５によって混合かく拌され、その後、再びスリーブ
３２上に吸着されて現像に供される。また現像剤かかく
拌ローラ３５とトナー濃度セン→ノー３６との間隙を通
過する時に、トナー濃度センサ３６によって現像剤中の
トナー濃度を検出する。検出されたトナー濃度によって
後述のトナー濃度制御回路はトナー補給ロール４３によ
りトナーの所定量の補給動作を行う。

次に、本発明の特徴部分である−１−記現像装置１５の
トナー濃度制御に関して、第１図に基づいて説明する。

同図に示されるように、トナー濃度の制御回路において
は、トナー凛度センサ３６の８１力がコンパレータ５１
の（−）入力に接続され、コンパレータ５１の（＋）入
力には基準電圧ＶＣか入力される。本実施例では、この
基準電圧ＶＣは、一定の電圧■を、湿度センサ５２とそ
の感度調整抵抗５３．５４、さらに温度検知素子５５と
その感度調整抵抗５６．５７により電圧Ｖを分圧した電
位となっている。即ぢ、湿度センサ５２と抵抗５３は並
列に電圧Ｖの電源に接続され、各々の曲端は抵抗５４と
直列に接続される。抵抗５４の曲端は温度検知素子５５
とその感度調整用抵抗５６とに並列に接続される。温度
検知素子５５と抵抗５６の各々の他端は抵抗５７と直列
に接続され、抵抗５７の他端はアースに接続される。そ
して、抵抗５４の曲端をコンパレータ５１の（＋）入力
に接続している。

コンパレータ５１の出力はプロセッサ５８の入カポ−１
〜に接続され、プロセッサ５８の出力ポートにはトナー
補給部４０の補給ローラ４３の駆動モータを回転させる
ためのトナー補給口Ｉ￥８５９に接続される。

第９図はトナー濃度に対するトナー濃度センサ３６の出
力電圧と、基準電圧Ｖｃとを示すグラフであり、ａｌ、
ａ２は湿度５０％、温度４０°Ｃのときのセンサ出力電
圧と基準電圧Ｖｃとを示し、ｂｌ、ｂ２は湿度５０％、
温度１０℃のときのセンサ出力電圧と基準電圧ＶＣとを
示している。

このグラフに示されるように、センサ出力はトナー濃度
か低下する程大きくなる特性を持っている。また、温度
か低下するとセンサ出力”電圧は上昇する（例えは、ａ
ｌからｂｌ）。

そこで、本実施例では、温度低下によるセンサ出力の電
圧上昇にあわせて、基準電圧Ｖｃを上昇させ（ａ２から
ｂ２）るよう構成している。

ここで、温度検知素子５２としては、ヒユーミライト（
商品名、東京コスモス電機）やセラミック湿度センサ）
（１０４（商品名、マルコン電子）等湿度上昇に対して
抵抗値か低下するものを使用して、基準電圧Ｖｃを上昇
させている。

また、温度検知素子５５としては、−船釣に知られてい
るサーミスタを用い、温度が上昇したときに、サーミス
タの抵抗値か低下し、これによって基準電位を低下させ
、センサ電位の温度による低下を補正している。

以上説明したように、湿度検知素子５２と温度検知素子
５５とを含む抵抗回路により補正回路を構成し、環境湿
度に対してのみならず、環境温度に対してもトナー濃度
センサの出力を祁１正しているので、従来のように環境
湿度に対する補正のみをしていた場合に比べて、ｌ・ナ
ー濃度を正確に検出でき、よって適正量のトナー補給が
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれは、従来より行われ
ている環境湿度に対するトナー濃度センサ出力の補正に
加え、環境温度を検知し環境温度の変化によるトナー濃
度センサ出力の補正をも行うようにしたので、Ｉヘナー
濃度の正確な検知が可能となる。よって、現像装置にお
ける、トナーの補給を適正に行うことかでき、このため
環境変化によりトナー濃度の検知信号か変化しないので
、電子写真装置において常に安定した濃度の画像形成か
できる。また、トナー濃度か必要以上に高くなることを
防止できるので、カブリの発生を防止できるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子写真装置の現像装置の一実施
例の制御回路の構成図、 第２図は透磁率によりトナー濃度を検知する検類センサ
の原理説明図、 第３図は第２図の動作を説明するための説明図、第４図
は環境湿度に対する画＠濃度の特性を示すグラフ、 第５図は従来例の制御回路の構成図、 第６図はトナー濃度に対するセンサ出力の特性を示すグ
ラフ、 第７図は本実施例の現像装置の概略構成図、第８図は本
実施例の現像装置を適用する電子写真装置の概略構成図
、 第９図は本実施例のトナー濃度に対するセンサ出力の特
性と基準電圧を示すグラフである。 １１・・・感光体ドラム（像担持体）、１５・・・現像
装置、３０・・・トナー供給部（トナー供給手段）、３
１・・・収容槽、３６・・・トナー濃度センサ（トナー
濃度検知手段）、４０・・・トナー補給部（トナー補給
手段）、４１・・・トナー補給槽、４３・・・補給ロー
ラ、５１・・・コンパレータ、５２・・・湿度検知素子
（湿度検知手段）、５５・・・温度検知素子（温度検知
手段）り５８・・・プロセッサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナーとキャリアとを有する二成分現像剤を収容し
   、静電潜像を有する像担持体表面にトナーを供給するト
   ナー供給手段と、 上記トナー供給手段にトナーを補給するトナー補給手段
   と、 上記トナー供給手段におけるトナー濃度を検知して、検
   知信号を出力するトナー濃度検知手段とを有し 上記トナー濃度検知手段の出力する検知信号に基づいて
   、トナー補給手段によるトナー補給量を制御する電子写
   真装置の現像装置において、環境湿度を検知する湿度検
   知手段と、 環境温度を検知する温度検知手段と、 上記湿度検知手段の検知結果及び上記温度検知手段の検
   知結果に基づいて、上記トナー濃度検知手段の検知信号
   を補正する補正手段と を備えたことを特徴とする電子写真装置の現像装置。