JPH0473878B2 - - 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面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
なる色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８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。その後、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９図に
示している。第９図において第８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N₁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は現像前の特に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の回転により現像前の現像剤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、第９図に示す様なセンサー１３
の配置では、スリーブ１０表面上の現像剤２は、
磁石１１の磁力によつて安定した流れを作ること
になるが、一部の現像剤２はドクター１２に衝突
し、矢印Ａ方向に示す様にセンサー１３側面へと
戻される。この戻された現像剤２は、センサー１
３の側面を矢印Ｂ方向に進む後続の現像剤とぶつ
かる等して、センサー１３を流れる現像剤２が安
定しなくなる。

上述の様にセンサー１３の検出端面１３−₁で
はスリーブ１０による現像剤２の搬送が安定して
いるものの、検出側面１３−₂では、現像剤の不
安定な流れが生じる。そのため、同じセンサー１
３で流れの異なる現像剤を検出することになり安
定した透磁率の検出出力を得られなくなる。従つ
て、現像剤２のトナー濃度が不安定になる。

＜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
度を一定に保つことを第１の目的としており、特
にセンサーの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７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１９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１２にて付着量が一定量
に規制される。ドクター１２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、ドクター１２にて現像剤２の付着する量が規
制される手前で透磁率を検出するように、特に実
施例では現像槽１９の上蓋にスリーブ１０と一定
の間隔を隔てて対向するように配置されている。

また、センサー２０は第２図に示す様に、後述
するフエライトコア２１を外装１８にて覆つてお
り、透磁率検出用の端面２０−₁以外の側面２０
−₂を磁気シール部材１７で覆つて構成されてい
る。また図中２２は調整用コアであつて、コア２
１にネジ式にて矢印方向へ上下動させて調整を行
う。この第２図とは別に第３図に示す様にセンサ
ー２０を構成してもよい。これは、外装１８を磁
気シール材で形成し、検出様端面２０−₁を薄く、
側面２０−₂を非常に厚く形成したものである。

以上の様に構成されたものにおいて、以下にそ
の作用を説明する。今スリーブ１０が回転するこ
とで、現像剤２は感光体５と対向する現像領域へ
と搬送される。この途中で、現像剤２の搬送量は
ドクター１２にて制現される。上記現像領域を通
過後、その現像剤は撹拌ローラ４へと導かれ、こ
の撹拌ローラ４を経由して現像ローラ３へと供給
される。供給される現像剤２は、磁石１１の磁力
にてスリーブ１０上に吸着され、スリーブ１０の
回転に従つて矢印方向へ搬送される。この時、磁
石１１の磁極N₂と対向して設けられたセンサー
２０をスリーブ１０に吸着した現像剤が通過す
る。これにより現像剤２のトナー濃度が検出され
その検出信号に応じてトナー供給ローラ８が駆動
制御される。

この場合、センサー２０の検出端面２０−₁部
では、スリーブ１０の回転にて現像剤２の流れが
安定する。また、ドクター１２部にて戻される現
像剤２は、センサー２０の側面２０−₂を通り撹
拌ローラ４へと戻されるが、センサー２０の側面
２０−₂は磁気的にシールドされている。そのた
めセンサー２０の側面２０−₂における現像剤に
て検出出力が左右されない。従つて、センサー２
０は検出用端面２０−₁を通過する安定した流れ
の現像剤２の透磁率変化を検出し、その出力が非
常に安定する。

上記のトナー濃度制御にかかる回路構成の例を
第４図に示している。第４図は、本発明によるセ
ンサー２０の検出出力に基いて、トナーの供給を
制御し、現像剤の濃度を一定に保つためのブロツ
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を第２図等に示し
た様に巻付けており、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を通る磁
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の他端は接地され、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
合成信号が位相検波器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、パルス幅が広ければ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２
６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
２０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５図は第４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C₁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
他際論理和回路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の一方の入力端子に
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（又は等しい）
の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
準時の値より高い電圧値に変換して、回路EX₄に
加える。これにより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を導通常状にする。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５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、現像剤２の透磁率を検出してトナー濃度
を制御するだけでなく、現像剤の導電率がトナー
濃度に応じて変化することから、この導電率を検
出することで、トナー濃度変化を検出できる。

第６図はセンサー２０の検出端面２０−₁への
現像剤２の流れをより安定化させるための一実施
態様を示す断面図である。図において、センサー
２０の検出用端面２０−₁に沿つて、現像剤２が
スリーブ１０によつて平行して流れる様に現像剤
２の流し板３０が設けられる。この流し板３０は
第７図に示す様に現像槽１９の側板３１，３２間
にその両端が固定されており、その中央部に開孔
された位置にセンサー２０の検出端面２０−₁が
位置付けられる。

この構成において、現像剤２はスリーブ１０の
回転に従つて、流れ板３０に沿つて搬送され、セ
ンサー２０の検出端面２０−₁を通過する。そし
てドクター１２に規制され戻される現像剤２は、
流れ板３０の裏面を通り、撹拌ローラ４へと送り
戻される。そのため、ドクター１２にて戻される
現像剤２とセンサー２０の検出端面２０−₁の通
路が区別される。従つて、センサー２０の検出端
面２０−₁の通過する現像剤２の量が一定に保た
れ、上記戻される現像剤２の影響がなくなり、よ
り安定した検出が望める。また、センサー２０の
側面は、磁気シールされているため、戻される現
像剤２にてセンサー２０の出力はほとんど影響さ
れない。

＜効果＞ 本発明の現像剤の濃度制御装置によれば、現像
剤の通磁率を検出するためのセンサーを現像剤の
付着量を規制する部材の手前で通磁率の検出を行
うように配置し、現像剤の搬送路と対向するセン
サーの検出用端面以外を磁気シールドしたもので
あるから、現像剤の付着量の制御を行う手段にて
戻される現像剤にてセンサー出力が左右されず常
に安定した現像剤のトナー濃度を検出することが
でき現像剤の濃度を規定値に保つことができる。

特にセンサーの検出用端面は、搬送手段による
一定量の現像剤の流れが形成されるため、安定し
た検出出力を得ることができる。また、センサー
の検出用端面に現像剤が流れるように流れ板を設
けることで、その流れ板にて現像剤の流れをより
安定化させることができ、より安定な検出が望め
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図及び第３図は本発明に
かかるセンサーの一具体例を示す断面図、第４図
は本発明の現像剤の濃度制御回路の一例を示すブ
ロツク図、第５図は第４図の詳細を示す回路図、
第６図は本発明の現像剤の濃度制御にかかる現像
部の他の具体例を示す断面図、第７図は第６図の
現像剤の流れ板を示す平面図、第８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９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：磁気シール部材、
１８：外装、２０：センサー、２０−₁：検出用
端面、２０−₂：側面、２３：位相検波器、２
４：基準信号発振器、２６：比較器、２７：出力
部、３０：流し板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数極の磁石及びスリーブから現像ローラを
   用いて記録媒体に形成された潜像を現像する現像
   装置の現像剤の濃度制御装置において、 キヤリアとトナーとの混合状態によつて変化す
   る透磁率を検出することで現像剤の濃度を検出す
   るセンサーを、上記スリーブに付着する現像剤の
   付着量を規制するドクターの手前であつて該ドク
   ターによつて戻される現像剤がその側面に流れる
   ように上記スリーブと対向させて配置し、 上記ドクターによつて戻される現像剤が流れる
   上記センサーの側面部分を磁気シールドするとと
   もに、上記スリーブによつて搬送される上記セン
   サーの検出端面を通過する現像剤と上記ドクター
   によつて戻される現像剤との通路を区別するため
   の流れ板を上記検出端面に沿うように設けたこと
   を特徴とする現像剤の濃度制御装置。