JPH0419770A - 現像剤濃度測定装置 - 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、トナーとキグリアとからなる粉体現像剤を用
いた画像形成装置において、前記現像剤の現（ｇ！、削
１・Ｒ度を光学的手法により測定する現像剤ｊ濃度測定
装置に関するものである。

（従来の技術） トナーとキャリアとからなる粉体現像剤を用（た画像形
成装置では、画像、震度の適正イヒを図るために、現像
剤濃度、すなわちキャリアに対するトナーの重量混合比
（以下、−トナー濃度−という。

）を測定し、その結果に基づいてトナー補給をしなＪす
ればならない。

このため、前記トナーａ度を測定する方法として、透明
検出窓を介して現像剤撹拌部の現像剤を照明し、その反
射光から現像剤のトナー濃度を測定する光学式ａ度測定
方法か提案されている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、この光学式ａ度測定方法では、前記透明
検出窓に現像剤か付着すると、現像剤の真のトナー濃度
が測定できないという問題点を有していた。

また、透明検出窓に接する現像剤の量や嵩密度か変動す
ると測定結果に変動を生しる、換言すれば、現像剤濃度
か適正であっても、現像剤量や嵩密度か変動することで
、現像剤濃度か不適正であるという結果を得ることかあ
る、という問題点を有していた。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、現像剤濃度測定装置を、トナーとキャリアとからなる
現像剤を収容した収容部と、回転しながら前記収容部の
現像剤を撹拌する回転部材と、前記収容部に臨み、現像
剤と対向する面に導電被膜を有する透明な検出窓と、該
検出窓を介して前記収容部の現像剤を照明し、その反射
光より現像剤濃度を測定する測定部と、前記回転部材に
支持され、回転部材の回転と共に前記検出窓と略一定の
間隔を保持しながら回転する、少なくとも検出窓と対向
する部分を導電部材で構成した電極と、該電極に支持さ
れ、前記現像剤を保持し、これを前記回転部材の回転に
基ついで前記検出窓に接触させる少なくとも一つの磁石
と、前記検出窓と電極との間に印加され、前記検出窓と
トナーとか電気的に反発するようにしたバイアスと、で
構成したものである。

（作用） 前記構成によれば、回転部材か回転すると、磁石に保持
された現像剤か周期的に透明検出窓を摺擦して清掃する
。

また、検出窓と電極との距離か一定に維持されているの
で、バイアスに基つく電界効果か安定し、検出窓へのト
ナー付着が効果的に防止される。

したがって、検出窓を介して現像剤に照明された光の反
射光は真の現像剤濃度を反映し、高精度な濃度検出が行
われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、添付図面を診照して説
明する。

第１図は電子写真法によるフルカラー複写機１を示し、
この複写機１では、プリントスイッチ（図示せず）か押
されると、感光体２か矢印方向に回転し、帯電装置３て
外周の感光体層か一様に帯電される。

画像読取装置５は原稿台４に載置された原稿（図示せず
）を照明し、その反射光か読取光学部６に露光されて、
画素ごとに赤、青、緑の三色の色信号として読み取られ
る。この赤、青、緑の色信号は画像処理回路によってイ
エロー、マセンタ、シアン、若しくはこれにブラックを
加えた３値または４値の信号に変換されてレーザ発生装
置７に送られる。

レーザ発生装置７は前記信号に基づいて変調されたレー
ザ光を感光体２の帯電領域に照射し、各色の画像情報に
応じて静電潜像を形成する。

現像ユニ、ト８は、トナーとキャリアとからなる二成分
系の現像剤を収容した複数の現像装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ
，８Ｂを備えており、これらは−体的に上下に移動して
選択された一つの現像装置か感光体２に対向し、前記静
電潜像が対応する色のトナーて顕像化される。なお、現
像装置８Ｙ８〜１．８Ｃ，８Ｂはそれぞれイエロー（Ｙ
）、マセンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の
トナーを収容している。

トナー像は、給紙装置９より搬送され転写トラム１０の
外周に巻き付いている転写紙に、転写装置１１の放電に
基づいて順次転写され、フルカラートナー像か形成され
る。

フルカラートナー像か形成された転写紙は転写ドラム１
０から分離され、搬送装置１２て定着装置１３に搬送さ
れ、ここでトナー像か転写紙に加熱定着されて排紙トレ
ー１４に排出される。

第２，３図は現像装置８Ｙ、〜、８Ｂ（以下、「現像装
置８Ｙ、：と略す。）の構成を示す。

現像装置８Ｙは、概略、現像部２０、現像剤撹拌部３０
（以下、「撹拌部３０−・という。）、トナー補給部６
０、て構成されている。

現像部２０には、感光体２に対向する現像ローラ２１か
収容されている。現像ローラ２１は、非回転状態に固定
された磁石体２２と、その周囲を回転するスリーブ２３
とからなり、スリーブ２３は現像モータλ１．に駆動連
結され、矢印ａ方向に回転駆動するようにしである。ま
１こ、スリーブ２３は高ＩＩＩ電源２５に接続され、所
定の現像バイアスＶＢが印加されるようになっている。

さらに、スリーブ２３の上部外周面に穂高規制板２５か
対向させである。

撹拌部３０には、現像部２０に隣接する第１撹拌路３１
と、その背後に位置する第２撹拌路３２が設けである。

第１撹拌路３１は現像部２０と平行としてあり、第２撹
拌路３２は手前側（第２図における右側）で第１撹拌路
３１よりも低く、奥側（第２図における左側）で第１撹
拌路３１よりも高くなるように傾斜を付けて設けられて
いる。

前記撹拌路３１．３２は壁３３で仕切られるも、壁３３
の奥側と手前側を切除して形成した通路３４．３５と、
手前側通路３５の奥側を切除して形成したバイパス通路
３３ａとで連結されている。

バケットローラ３６、搬送スクリュウ３７は、第１撹拌
路３１、第２撹拌路３２にそれぞれ配置され、共に撹拌
モータＭ、に駆動連結されて矢印す、ｃ方向にそ４１そ
れ回転するようにしである。

遮光板３９は現像槽の外側で搬送スクリュウ３７の軸３
８に取り付けてあり、搬送スクリュウ３７と共に回転し
、ホトインタラプタ４０で検出されるようになっている
。このホトインタラプタ４０により、後述の磁石４５．
４６の回転位置を検出することかできる。

電極４１は非磁性の導電材（例えば銅、アルミニウム）
からなる円錐台状の筒部材て、搬送スクリュウ３７の軸
３８に外装され、前記通路３５とバイパス通路３３ａと
の間の領域に固定され、軸３８を介して接地されている
。電極４１の外周部には、磁石４２．４３か１８０°対
称位置に埋め込まれている。電極４１の外周面か軸３８
と為す角度θ（第２，４図参照）は、電極４１を軸３８
に取り付けた状態で、電極４１の上端面か水平になる角
度である。

トナー濃度検出センサ５０は、第４図に示すように、ハ
ウジング５１と、このハウジング５１に固定した発光素
子５２と受光素子５３と、これら素子５２．５３の検出
位置を覆う透明検出窓５４とて構成され、透明検出窓５
４の一例部に６台つて堰止壁５６か形成しである。前記
検出窓５４は、第２撹拌部３２に臨む外面に導電被膜を
形成した透明部材（例えばネサカラス）て形成されてい
る。

前記トナーａ度検出センサ５０は、第２図に示すように
、電極４１の上部に配置され、透明検出窓５４を電極４
１に対向して固定されている。なお、第５，６図に示す
ように、センサ５０の検出位置Ｘは、その中央からの垂
線ｎか、軸３８の中心を通る垂線ｍよりも搬送スクリュ
ウ３７の回転方向上流側に位置するように設定されてい
る。また、堰止壁５６は、垂線ｍに対して搬送スクリュ
ウ３７の回転方向下流側に位置させである。さらに、検
出窓５４は窓バイアス電源５８に接続され、トナーの帯
電極性と同一極性の窓バイアスＶ、か印加されるように
なっている。

トナー補給部６０は第２撹拌路３２の後部に隣接してあ
り、前記トナーａ度検出センサ５０の奥側に設けた補給
口６１を介して第２撹拌路３２に連絡している。また、
トナー補給部６０は図示しないトナーホッパに連結して
あり、該トナーホッパより対応する色のトナーか供給さ
れるようになっている。補給スクリュウ６２はトナー補
給部に配置され、トナー補給モータＭ　３に駆動連結さ
れている。

現像装置の動作について説明する。

現像装置では、トナーとキャリアで構成される現像剤か
第１撹拌路３１と第２撹拌路３２に収容されている。

前記現像剤は、ハケ、トローラ３６と搬送スクリュウ３
７の回転により、第２図に示す経路に従って混合撹拌さ
れなから搬送され、トナーとキャリアはそれぞれ逆極性
（ここでは、トナーは負極性、キャリアは正極性）に帯
電し、感光体２との対向部で静電潜像を現像する。

すなわち、第１撹拌路３１の現像剤は、バケットローラ
３６の回転により奥側から手前側に搬送される。また、
現像剤はバケットローラ３６に掬われてスリーブ２３に
供給され、穂高規制板２５の対向部で規制された後、感
光体２との対向部で静電潜像にトナーを供給してこれを
顕像化する。

第１撹拌路３１を手前側に搬送された現像剤は、通路３
５及びバイパス通路３３ａを介して第２撹拌路３２に搬
送される。ここで、通路３５を介して搬送される現像剤
量は、全体の現像剤量の多少に拘わらずほぼ一定であり
、残る現像剤かバイパス通路３３ａを介して第２撹拌路
３２に搬送される。これは、第２撹拌路３２では、電極
４１か現像剤の抵抗となっており、電極４１の外側を通
過する現像剤はほぼ一定量に規制されているからである
。したがって、現像剤が撹拌路３１．３２の奥側または
手前側に偏りを生じることがなく、全体的に均一に分散
する。また、検出窓５４に無理な圧力がかかることもな
い。

第２撹拌路３２の現像剤は、搬送スクリュ９３フ０回転
により混合撹拌されながら手前側から奥側に搬送され、
奥側の通路３４を介して第１撹拌路３１に搬送される。

電極４１の周囲を通過する現像剤は、搬送スクＪユウ３
７と共に回転する磁石４２．４３に保持される。

磁石４２．４３に保持された現像剤は、第５図に示すよ
うに、搬送スクリュウ３７の回転にし７：かって交互に
トナ−１１検出セン升５０の検出窓５４を摺擦する。ま
た、現像剤は堰止壁５６で掻き取られ、この掻き取られ
た現像剤か堰止壁５６の前で溜まりを形成し、磁石４２
．４３か通過するまでの間、現像剤はほぼ一定の圧力で
安定的に検出窓５４に接触する。なお、電極４１は非磁
性材料で構成されているので、現像剤溜まりは磁石４２
．４３が検出窓５４に対向しているときだけ形成され、
それ以外のときに溜まりか形成されることはない。

堰止壁５６との対向部を通過した磁石４２．４３には第
２撹拌路３２を搬送される現像剤か補充される。すなわ
ち、磁石４２．４３に保持される現像剤は一回転毎に一
定量づつ入れ代わり、新たな現像剤が検出窓５４の対向
部に搬送される。したかって、同一の現像剤か堰止壁５
６の前で繰り返し滞留することはない。

なお、現像剤の滞留量は堰止壁５６の突出長σ３と密接
に関係しており、突出長Ｑ３か長過きると検出窓５４の
下部領域における現像剤の入れ換えか悪くなり、逆に短
過きると検出窓５４に対する現像剤の安定した接触が得
られないので、実験により最適な長さを定める必要かあ
る。

また、トナー濃度検出領域Ｘの中心を通る垂線ｎは、搬
送スクリュウ３７の回転中心を通る垂線ｍよりも搬送ス
クリュウ回転方向上流側に位置させである。したがって
、検出窓５４と接触しながら搬送される現像剤は垂線ｍ
の位置まで徐々に圧縮されていく。そのため、垂線ｍに
至るまでの領域では１．検出窓５４に対する現像剤の接
触力が強く、第６図における領域Ｙでは、検出窓５４に
付着した現像剤が効率良く除去される。

ただし、垂線ｍから堰止壁５６までの領域Ｙ。

では現像剤の接触力が弱いことから、検出窓５４にトナ
ーが付着する。しかし、この領域Ｙ′はトナー濃度検出
位置Ｘから外れているので、トナー濃度を検出するうえ
て問題はない。

検出窓５４と電極４Ｉ七の間では、検出窓５４に電源５
８からトナーと同極性（ここでは負極性）の窓バイアス
＼°いか印加され電界か形成されている。この電界は、
搬送スクリュウ３７か回転しでも、検出窓５４と電極４
１との間にはほぼ一定の間隔Ｑ２か維持されるので安定
している。

前記電界により、検出窓５４はこれと同極性に帯電して
いるトナーと電気的に反発し、検出窓５４へのトナー付
着か防止される。しかし、キャリアは窓バイアスｖ１と
逆極性であるこ士から、キャリアに対して電界効果か強
すきると検出窓５４にキャリアか付着する。したかって
、バイアスＶ。

の値は、検出窓５４と電極４１との距離ｒ２２との関係
を考慮して実験的に定める必要かある。

トナー濃度検出センサ５０ては、発光素子５２が検出窓
５４を介して現像剤を照明し、その反射光が受光素子５
３で検知されている。

受光素子５３は、反射光量に対応して、第８図に示す波
形の信号を制御装置７０に出力する。

第８図に示す出力波形において、最大ピーク部Ｐ１は、
磁石４２．４３に１呆持された現像剤か検出窓５４に接
触しているときの信号で、この領域の信号をサンプリン
グしてトナー濃度か測定される。なお、最小ピーク部Ｐ
２は、磁石４２．４３か検出窓５４から退避していると
きの信号である。

比較のために、堰止壁５６か無い場合のセンサ出力を第
９図に示す。本図において、最大ピーク部Ｐ、″は磁石
４２．４３か検出窓５４に対向しているときの信号で、
最小ピーク部Ｐ２゛　　は磁石４２．４３か検出窓５４
の対向部から退避しているときの信号である。

これら第８，９図より、本実施例のように堰止壁５６を
設けることにより、磁石４２．４３に保持された現像剤
か検出窓５４の検出位置Ｘで比較的長時間滞留し、最大
ピーク部Ｐ１の信号か安定することが理解できる。

制御装置７０ては、センサ５０からの出力をもとに以下
のようにしてトナー濃度を判定する。

すなわち、搬送スクリュウ３７に取り付けた検出板３９
をホトインタラプタ４０か検出するタイミンクを基Ｌ＄
とじて、前記最大ピーク部Ｐｌｏデータをサンブリンク
し、ごのサンブリンクされたテークに基づいてトナーホ
ッパか７測定される。なお、前述のように、最大ピーク
部Ｐ１の出力は安定しているので、サブリンクされたテ
ークにばらつきかなく、測定されたトナーａ度の信頼性
は高い。

測定の結果、トナー濃度か所定の基準ａ度よりも低いと
判断されると、対応する色のトナーを有するトナーホッ
パからトナー補給部６０にトナーか補給される。補給さ
れたトナーは、トナー補給モータＭ３の回転により、ト
ナー補給口６１を介して第２撹拌路３２に送り込まれる
。

検出窓５４に印加する最適バイアスＶｗに関して行った
実験について説明する。なお、垂線ｍとｎとの間隔ａ１
は４ｍｍ、磁石４２．４３の磁力は２．０００ガウスと
した。

実験の結果、第７図に示すように、検出窓５４と電極４
１との間隔（、を一定にした場合、窓バイアスＶｗか高
過きると検出窓５４にキャリア付着を生し、逆に窓バイ
アス■５か低過きると検出窓５４にトナー付着を生した
。

また、間隔Ｃ７を狭くすると、検出窓５４と電極・１１
との間に現像剤か詰まり、または現像剤の入れ換えか悪
くなり、逆に間隔（、を広くしてバイアス〜”５を高く
すると、各部の絶縁を確（呈する必要を生した。

したかって、バイアスＶ５の値は、以上の事項を考慮し
てその現像装置に最も適切な値を実験的に求めることか
必要である。

前記説明では、筒状の電極４１は全体を導電材で形成す
るものとしたが、この筒状部材は絶縁部材で形成し、そ
の周囲を導電材料で覆うようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明にかかる現像剤ｉ
ｌＡ度測定装置では、現像剤収容部の回転部材に、透明
検出窓と一定の間隔を保持するように電極を設け、前記
検出窓と電極との間にバイアスを印加し、検出窓とトナ
ーとを電気的に反発させるとともに、前記電極に磁石を
設け、この磁石に保持された現像剤で検出窓を清掃する
ようにしている。

したかって、前記バイアスによる電界によってトナーの
付着か防止される。また、検出窓と電極との間か一定に
保たれでいるので、その電界作用も安定的に作用する。

さらに、磁石に保持された現像剤で検出窓に付着した現
像剤か除去される。

すなわち、バイアスによる電界作用と磁石に保持された
現像剤の清掃作用により、検出窓は現像剤か付着してい
ない状態に保たれる。

その結果、検出窓を介して現像剤に照明された光の反射
光は真の現像剤［を反映し、高精度な濃度検出か可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機の断面図、第２図は４現像装置の横断面
図、第３図は第２図に示す現像装置の■■線断面図、第
４図はトナー濃度検出センサと電極とを示す一部切欠側
面図、第５図は第４図の■−■線断面図、第６図は検出
窓の底面図、第７図は検出窓と電極間の距離と最適バイ
アスとの関係を示す図、第８図はトナー濃度検出センサ
の出力を示す図、第９図は堰止壁の無い現像装置のトナ
ー濃度検出センサの出力を示す図である。 ３０・・・現像剤撹拌部（撹拌部）、３１・・・第１撹
拌路、３２・・・第２撹拌路、４１・電極、４２，４３
・・・磁石、５０・・・トナー濃度検出センサ、５４．
。 透明検出窓、５６・・・堰止壁、５８・・・電源、Ｖｌ
・窓バイアス。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代理人　弁理士　青白　葆　はか１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーとキャリアとからなる現像剤を収容した収
   容部と、回転しながら前記収容部の現像剤を撹拌する回
   転部材と、前記収容部に臨み、現像剤と対向する面に導
   電被膜を有する透明な検出窓と、該検出窓を介して前記
   収容部の現像剤を照明し、その反射光より現像剤濃度を
   測定する測定部と、前記回転部材に支持され、回転部材
   の回転と共に前記検出窓と略一定の間隔を保持しながら
   回転する、少なくとも検出窓と対向する部分を導電部材
   で構成した電極と、該電極に支持され、前記現像剤を保
   持し、これを前記回転部材の回転に基づいて前記検出窓
   に接触させる少なくとも一つの磁石と、前記検出窓と電
   極との間に印加され、前記検出窓とトナーとが電気的に
   反発するようにしたバイアスと、からなることを特徴と
   する現像剤濃度検出装置。