JPH045386B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は記録媒体上に形成された静電潜像を可
視化するための現像装置にかかり、特に現像剤濃
度を制御する装置に関する。

＜従来技術＞ 電子写真複写機、静電記録装置、レーザビーム
プリンタ等は記録媒体上に画情報に応じた静電潜
像を形成しており、この潜像を可視化するために
現像装置を備えている。即ち現像装置は、静電潜
像にトナーを選択的に付着させることで可視像化
している。この場合、現像装置は例えば上記トナ
ーとキヤリアとからなる２成分系の現像剤を用い
ている。

上記２成分系現像剤を使用して、静電潜像を可
視像化する場合において、上記２成分の濃度つま
りキヤリアとトナーの混合比率が適正でないと、
画像濃度が薄く、見づらくなるか、あるいは濃過
ぎて、カブリが増える等の問題が発生する。そこ
で、ある一時期までは、現像装置内にトナーを供
給する供給装置にマニユアル式のトナー供給量調
整装置を付け、これを、ユーザーが、複写濃度の
変化に気付いた時点で調整する様にしていた。と
ころが、トナー供給量を加減しても、現像装置内
の混合比率が急速に変化するわけではなく、応答
性に問題があつた。また、それゆえ適正濃度に調
整することが困難でもあつた。さらに、ユーザー
が一々調整のための操作を行うということは極め
て面倒でもあつた。

上記欠点を克服するため、様々な現像濃度自動
制御方法が提案され、また実施されている。この
内には、キヤリアとトナーの混合比率に応じて変
化する透磁率を検知して制御するもの、あるいは
異なる点に着色されたキヤリアとトナーの、その
混合比率に応じて変化する色を検知して制御する
もの、さらに、一定量のキヤリアに対するトナー
量の変化を体積変化として捉えることにより制御
するもの等がある。

この内、トナー量の変化を体積変化として制御
する方法は、基準値の検知の容易さのため、使用
されることが多い。この方法を第４図により説明
すると、現像装置１内に現像剤２が撹拌ローラ４
にて十分撹拌されて入れられており、その高さ
は、濃度が一定であればほぼ一定となる。今、複
写を行うことにより現像剤２中のトナーを消費す
るとその分だけ、体積が減り、現像剤表面位置が
下がる。この様に現像剤表面位置が基準位置より
も下がると、基準位置に設置されている例えばセ
ラミツク振動子６（検知素子）と現像剤との接触
がなくなることにより、該振動子の振動が開始さ
れ、検知信号が制御回路に送られる。この信号に
基づき制御回路よりトナー供給装置９のトナー供
給ローラ８を駆動する駆動モータ（図示せず）が
付勢され、トナー供給が開始される。この後、再
び現像剤２の体積が増加し、基準位置にまで上昇
すると、上記振動子６の振動が停止し、トナー７
の供給も停止する。以後これらを繰り返すことに
より、現像剤２の濃度が自動的に制御される。図
中３は現像ローラ、５は感光体である。

この方法では、キヤリアとトナーの撹拌が十分
に為されること及びキヤリアの量が常に一定であ
ることを前提としていることは明らかである。即
ち、前者については、キヤリアとトナーとの混合
剤はある程度までは撹拌するに連れてその体積が
減少することに起因つており、また後者について
は、キヤリア量が増減すれば、それと逆方向にト
ナー量が増減し、基準濃度を維持できないことに
起因つている。

しかしながら、メンテナンス時の交換用現像剤
が十分に撹拌されて体積変化的に収束していると
は言えず、またキヤリアについても現像時に微量
ではあるが感光体へ付着し、何度もこれを繰り返
す内にかなりの量のキヤリアが減少してしまうこ
とから、上記方法は複写枚数の増加に連れ、カブ
リを発生するという問題を抱えていた。

これに対し、キヤリアとトナーの混合比率に応
じて変化する透磁率を検知して制御するものであ
れば、キヤリアが減少してもトナーの混合比率を
一定にできる利点を有する。その一例を第５図に
示している。第５図において第４図と同一部分は
同一符号で示している。図において、現像ローラ
３は非磁性体からなる円筒状のスリーブ１０内に
N₁極を主極として多数極からなる磁石１１を設
けており、該磁石１１の主極が感光体５と対向す
る現像領域に位置するように固定され、スリーブ
１０が矢印方向へ回転される。これにより、スリ
ーブ１０上に付着する現像剤２は、現像領域へと
搬送され、N₁極と対向することでブラシ状に穂
立ち感光体５表面を摺擦し、トナーを静電潜像に
付着させている。上記現像剤２は現像領域へ搬送
される途中で、スリーブ１０への付着量がドクタ
ー１２にて一定量に規制される。

上述の様な構成のものにおいて、トナー濃度を
検出するためのセンサー１３は現像終了後の特に
N₂極と対向する位置に配置されている。つまり、
スリーブ１０の回転により現像後の現像剤２は、
N₂極と対向することでブラシ状に穂立ち、セン
サー１３の検出面に摺接する様に流れる。これに
より、現像剤２の透磁率を検出し、トナー供給装
置９のトナー供給ローラ８の駆動を制御すること
で、トナー濃度に一定に保つている。これであれ
ば、現像剤２のキヤリアが減少しても、現像剤の
体積変化に関係なくトナーの混合状態にて変化す
る透磁率を検出しているため、常にトナー濃度を
一定に制御できることになる。

しかしながら、ドクター１２にて付着量を規制
された現像剤２がセンサー１３面を流れるため、
上記ドクター１２にて規制される量の変化に応じ
て、センサー１３に上記現像剤２が接触する面積
が大きく変化する。これにより、センサー１３は
透磁率の変化として誤検出し、トナー濃度制御が
不安定になる。特に第５図に示す、センサー１３
の現像剤２との間にできる、空間（空気）１４の
大小により、センサー１３の検出出力が大きく変
化する。例えば、第６図の特性図に示される様
に、センサー１３の出力は、ドクター１２の規制
量（幅ｘ）に応じて大きく変化する。このよう
に、ドクター幅ｘを変えることは、スリーブ１０
にて搬送される現像剤２の量を制御することで、
空間１４が変化することになる。従つて、第６図
に示す様に空間１４の大小によつて、センサー１
３の出力が大きく左右され、出力が安定しないこ
とを意味している。

また、センサー１３の取付位置が磁石１１の磁
極N₂より左右にズレてもその出力が大きく変化
する。つまり、磁石１１の固定位置がズレても同
様である。その特性を第７図に示している。この
図は例えばN₂極の中心とセンサー１３の中心と
が一致する位置における感光体５と対向するN₁
極と定位置との間を20mmとして設定し、第５図に
おいてN₁の主極を時計方向にずらせることで１
９，１８…とし、反時計方向にずらせることで２
１，２２…として図示した。図に示す様に、セン
サー１３又は磁石１１の位置ずれ等においても、
センサー１３による出力が大きく変化する。

更に、スリーブ１０の回転により現像剤２は、
高速で搬送されるため、現像剤自身の流動性、現
像剤の内圧等によつて透磁率がバラツキ、検出出
力が不安定になるという要因となつていた。

＜発明の目的＞ 本発明は例えば現像剤の透磁率を検出すること
で、トナー濃度を制御するものであつて、トナー
濃度を検出するためのセンサーへの現像剤の流量
を一定に保ちセンサーによる検出出力を安定化す
ることを目的とする。

＜実施例＞ 第１図は本発明による現像剤の濃度制御装置の
一具体例を示す現像装置部分の断面図である。図
において第５図と同一部分は同一符号を付してい
る。これは、トナー濃度変化を透磁率の変化とし
て検出するもので、基準となるトナー濃度の透磁
率と、トナー濃度低下時の透磁率との比較を行い
トナー補給を行う。図において、５はドラム状の
感光体、１５は感光体に形成された静電潜像を現
像する現像装置である。現像装置１５は現像槽２
１内に円筒状の非磁性体スリーブ１０と該スリー
ブ内に設けられ奇数極からなる磁石１１とからな
る現像ローラ３を設けている。スリーブ１０は図
中時計方向に回転駆動され、磁石１１は特にN₁
極（主極）が感光体５の現像位置に対向すべく固
定されている。そのため、スリーブ１０上には磁
石１１の磁力により現像剤２が吸着され、この現
像剤２はスリーブ１０の回転に従つて感光体５と
対向する現像位置へと搬送され、この搬送後に現
像槽１９に戻され撹拌ローラ４にて撹拌される。
スリーブ１０上に吸着された現像剤２は感光体５
と対向する位置に搬送される途中で、ドクター１
２にて付着量が一定量に規制される。ドクター１
２はスリーブ１０よりｘの間隔を隔てる様に現像
槽１９の側板にビス止めされている。

上述の様に構成された現像装置において、現像
剤２のトナー濃度を検出するためのセンサー２０
は、磁石のN₂極と対向する様に配置されている。
このセンサー２０は現像槽１９の上蓋１８に取付
けられており、磁石１１のN₂極の中心にセンサ
ー２０の中心が一致するように、スリーブ１０か
ら相当の距離を隔てて取付けられている。また、
センサー２０には、第１図に示す様にセンサー近
傍の現像剤の流入側と流出側にマグネツト１７を
設けている。マグネツト１７は、特にスリーブ１
０内の磁石１１の対向するN₂極と反対のＳ極が
該N₂極と対向する様に配置されている。つまり、
対向する磁極と異極のマグネツト１７を設けてい
る。

以上の様にセンサー２０を設けることで、マグ
ネツト１７の磁気力により一部の現像剤２を拘束
し現像剤２の流れを規制する。そのため、その部
分に一定量の現像剤の溜りが形成され、センサー
２０に流れる現像剤の流れを一定にすることがで
きる。マグネツト１７は、常にある程度の現像剤
２を拘束しており、この現像剤２により、常にセ
ンサー２０面周辺に溜りを形成し、センサー２０
の周囲を現像剤で満し不安定要素の空間１４を除
去する。これにより常に一定量の現像剤を送り込
むように作用する。例えば、現像剤２の搬送量が
多くなれば、センサー２０の部分はマグネツト１
７の作用にて、その流量が一定に抑制され、セン
サー２０部分以外の所ではその流量が増加する。
しかも、現像剤２の搬送量が減少すれば、マグネ
ツト１７にて現像剤２が吸引され、センサー２０
部に流れる現像剤に流れる量が常に一定になる。

従つて、ドクター１２にて規制される現像剤の
量が変化しても、マグネツト１７の作用にてセン
サー２０に流れる現像剤の量が一定に保たれる。
そのため、センサー２０の出力が安定し、正確な
トナー濃度検出が可能となり、現像剤の濃度を一
定に制御できる。

また、現像剤２はスリーブ１０の回転に応じて
高速で流れるものの、センサー２０では、マグネ
ツト１７にて一部が拘束されて低速となり、圧力
による濃度変化のバラツキも少なくすることがで
きる等の効果もある。

第２図は本発明によるセンサー２０の出力に基
づくトナー濃度制御の一例を示すブロツク図であ
る。図に示す様にセンサー２０は、フエライトコ
ア２１に基準信号を加えるコイルL₁、現像剤２
の透磁率を検出するためのコイルL₂及び基準調
整のためのコイルL₃を巻付けており、特にコイ
ルL₂側を検出する現像剤２と対向させ、現像剤
２とフエライトコア２１とで閉磁路を構成してい
る。またコイルL₃側にはフエライトコア２１と
もう一つの閉磁路を構成するネジ状に基準調整コ
ア２２が設けられており、該コア２２にてコイル
L₃に通る磁束を調整する。コイルL₂及びコイル
L₃は逆向きに巻付けられており、一端が共通接
続されている。そして、コイルL₃の他端は接続
され、コイルL₂の他端は位相検波器２３の一方
の端子に接続されている。

上記コイルL₁には基準信号を出力する発振器
２４が接続されており、基準信号が供給されてい
る。発振器２４の基準信号の反転信号は上記位相
検波器２３の他の端子に供給されている。位相検
波器２３は両信号の位相差に応じた方形波（パル
ス）状の信号として出力し、この出力信号は平滑
回路２５に供給される。つまり現像剤２のトナー
濃度が低下すれば、透磁率が大きくなり、これに
比例してコイルL₂の誘起される電圧も大きく且
つ位相もずれる。そして、ほとんど変化しないコ
イルL₃の誘起電圧と上記コイルL₂との電圧との
合成信号が位置検波器２３に供給されることで、
基準の信号との位相関係が比較され、出力信号の
パルス幅が大きくなる。従つて、平滑回路２５で
はパルス幅が広いことから高い電圧として次の電
圧比較器２６に供給する。そのため、電圧比較器
２６は信号（“Ｈ”）を出力する。これにより、出
力部２７にてトナー供給ローラ８を回転させるモ
ータ等を駆動することになる。

しかし、トナー濃度が一定のレベルであれば、
電圧比較器２６の出力は（“Ｌ”）となり、供給ロ
ーラ８は回転されない。つまり、基準トナー濃度
の現像剤２を現像槽１９内に収容した時の平滑回
路２５からの出力が、電圧比較器２６の基準電圧
より低く（又は等しく）なるように、センサー２
０の基準調整コア２２を調整している。そのた
め、トナー濃度が低下すれば、比較器２６の基準
電圧より大きくなるような信号（パルス幅）が位
相検波器２３より出力され、トナー供給が基準ト
ナー濃度に達するまで制御される。

第３図は第２図の詳細を示す回路構成図であ
る。図において、電源電圧V_Dは、抵抗Ｒ１を介
してツエナーダイオードZD１及びコンデンサＣ
１からなる定電圧回路２８に供給され、一定電圧
として発振器２４を構成する排他的論理和回路
EX１の一方の入力端子に供給されている。回路
EX１の発振出力はセンサー２０のコイルL₁に及
びコンデンサＣ３に供給されている。コイルL₁
の他の端子は抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２との接
続部に接続されており、抵抗Ｒ２を介して回路
EX１の出力と逆位相の発振出力信号が回路EX１
のもう一方の入力端子に供給されると共に後述す
る位相検波器２３の排他的論理和回路EX３の一
方の入力端子に供給されている。発振器２４の発
振周波数はコンデンサＣ２，Ｃ３等にて決められ
る。

センサー２０の検出用コイルL₂と基準トナー
濃度調整コイルL₃との合成誘起電圧は、コンデ
ンサＣ５を介して直流分がカツトされて増幅用ト
ランジスタＱ１のベース端子に供給されている。
トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ３を介し
て定電圧が供給され、エミツタは接地されてい
る。トランジスタＱ１の増幅されたコレクタ出力
は、波形整形にかかる排他的論理和回路EX２を
介して上述した位相検出のための排他的論理和回
路EX３の他の端子に供給されている。つまり、
回路EX３は、基準信号と透磁率変化による検出
信号との位相差に応じた幅のパルス信号を出力す
る。このパルス信号は次に抵抗Ｒ５及びコンデン
サＣ６からなる平滑回路２５にて、パルス幅に応
じた信号（電圧）に変換され、比較回路２６の排
他的論理和回路EX４の一方の入力端子に被検出
信号として加えられている。

上記排他的論理和回路EX４は、基準入力端子
を接地しており、一方の入力端子にスレツシユホ
ールド以上の電圧が入力すれば信号（“Ｈ”）を出
力する。そのため、回路EX４の一方の入力端に
加えられる被検出信号値は、現像剤が基準トナー
濃度時にスレツシユホールド以下の（又は等し
い）値になるように基準調整コア２２を調整して
いる。従つて、トナー濃度が低下すれば透磁率の
変化により検出信号の位相が基準時の位相より大
きくずれ、排他的論理和回路EX３よりパルス幅
の広い信号が出力される。そして、平滑回路２５
は基準時の値いより高い電圧値に変換して、回路
EX４に加える。これにより回路EX４より“Ｈ”
信号が出力される。この信号（“Ｈ”）は、出力部
２７の抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ２のベー
ス端子に供給され、トランジスタＱ２を導通状態
にする。トランジスタＱ２は導通することで、例
えばトナー供給ローラ８を回転させるためのモー
タを駆動する。

以上は、トナー濃度変化に基く、透磁率を検出
しトナー補給を行いトナー濃度を一定に保つため
の制御回路の一例であるが、これは単なる一例で
あつて本発明は第３図に示す様な回路に限定され
るものではない。つまり、第３図は透磁率を位相
検出により行つているが、透磁率の変化を、直接
電圧変化として検出するようにしても良い。ま
た、透磁率だけでなく、現像剤の導電率を検出す
るようにして、トナー濃度を検出することも可能
である。

ここで、上述の作用をより効果的に行うため
に、磁石１１の磁極N₂とマグネツト１７Ａとを
図に示す通り対向するように、センサー２０の配
置位置をずらせばよい。この様にマグネツト１７
Ａを磁石１１の磁極N₂と対向させれば、現像剤
の一部の拘束力が強まり、センサー２０の進入側
（マグネツト１７Ａと反対側）の現像剤の溜りを
一定にする効果が高まる。

通常、画像濃度調整のため磁石１１の主極N₁
の感光体５に対する角度及びドクター幅を初期状
態で調整している。そのため、所定（基準）の現
像剤のトナー濃度に対してセンサー２０による出
力変化がないことが望ましい。この点、本発明に
よれば、センサー２０に流れる現像剤の量を一定
にするためにマグネツト１７，１７Ａを設けてい
ることから、ドクター１２の幅ｘを変化させて
も、第６図の様に大きな出力変化を生じることな
く、安定した出力を得ることができる。

尚、本発明によればトナー濃度の検出を、現像
剤の透磁率を検出する様にしたが、現像剤の導電
率を検出する様にしても同様である。つまり、ト
ナー濃度が高ければ、導電率が低くなり、逆に導
電率が低くなればキヤリア中に混合されるトナー
の量が減少し、これを検出することで、トナー濃
度を容易に検出できる。

＜発明の効果＞ 本発明の現像剤の濃度制御装置によれば、トナ
ー濃度を検出するためのセンサーを現像ローラを
構成するスリーブと対向する様に設け、スリーブ
内の磁石の１つの磁極と反対の磁性のマグネツト
を上記センサー近傍の現像剤の流入側と流出側と
に設けていることから、マグネツトと磁石との間
の磁力による現像剤の磁気的な拘束力により、セ
ンサー周辺を現像剤にて満すようにし、且つセン
サーに流れる現像剤の量を一定に規制することが
できるため、センサーの検出出力が安定し、より
確実なる現像剤の濃度制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による現像剤の濃度制御にかか
る現像部の断面図、第２図は本発明にかかる現像
剤の濃度制御回路の一例を示すブロツク図、第３
図は第２図の詳細を示す回路図、第４図は従来の
体積変化による現像剤の濃度制御にかかる現像部
の断面図、第５図は従来の透磁率変化による現像
剤の濃度制御にかかる現像部の断面図、第６図及
び第７図は第５図によるセンサー出力を示す特性
図である。 ２：現像剤、３：現像ローラ、５：感光体、
８：トナー供給ローラ、１０：スリーブ、１１：
磁石、１２：ドクター、１７，１７Ａ：マグネツ
ト、２０：センサー、２３：位相検波器、２４：
基準信号発振器、２６：比較器、２７：出力部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数極からなる磁石と、該磁石の周囲を覆う
   ように回転される非磁性体スリーブとを備えた現
   像装置の現像剤の濃度制御装置において、 前記スリーブ内の磁石の一つの極と前記スリー
   ブの頂部より現像剤の搬送方向下流側において対
   向するように配設されたスリーブの回転に伴つて
   搬送される現像後の現像剤のトナー濃度を検出す
   るためのセンサーと、 前記センサーと対向するスリーブ内の磁石の磁
   極と対向するように前記センサーへの現像剤の流
   入側及び流出側に設けられた前記対向するスリー
   ブ内の磁石の磁極と反対の磁極のマグネツトと、 前記センサーの出力に応じてトナー供給を制御
   するトナー供給手段と、 を備えたことを特徴とする現像剤の濃度制御装
   置。