JPH048793B2

JPH048793B2 -

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Publication number: JPH048793B2
Application number: JP59182090A
Authority: JP
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1992-02-18
Also published as: JPS6157972A

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、レーザービー
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
されるとが多い。この方法を第７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８図に
示している。第８図において第７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。例えば第９図の特性図の様に、セ
ンサー１３の出力は、ドクター１２の規制量に応
じて大きく変化する。この図は、横軸にドクター
巾つまりドクター１２とスリーブ１０との間隔ｘ
を示しており、縦軸にセンサー１３による検出出
力を示したものである。しかも、センサー１３と
スリーブ１０との間隔を2.2mmに設定した。図に
示す様にドクター１２の間隔ｘが大きくなれば、
現像剤２の付着量も大きくなり、センサーによる
出力が大きくなる。このことは、ドクター１２の
規制量により、センサー１３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１０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
とが一致する位置を２０として示し、第８図にお
いてN₁の主極を時計方向にずらせることで１９，
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も透磁率がバラツキ、検出出
力が不安定になる要因となつていた。

＜発明の目的＞本発明は現像剤の濃度、例えば透磁率を検出す
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、特にセンサー検出出力を安定化することを
目的とする。

また本発明はセンサーの取付位置を考慮し、セ
ンサーによる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時率との比較を行い
トナー補給を行う。図において、５はドラム状の
感光体、１４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１４は現像槽１
９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、磁石１１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２図に示す様にセン
サー部に流れる現像剤を規制するための規制板１
５を設けている。該規制板１５は、その先端が上
蓋１８まで延長されており、その部分が例えば上
蓋１８の内側に固定されている。規制板１５は第
１図に示す様にスリーブ１０の周面に沿うように
設けられ、センサー部に向う現像剤の流れる量を
規制している。特に、図に示す通り規制板１５
は、磁石１１の磁極S₁による現像剤２の穂立ち量
を規制し、センサー２０へ現像剤２を案内する様
にしている。しかも、本発明においては、センサ
ー２０はスリーブ１０とセンサー２０との間隔ｙ
をドクター１２にて現像剤を規制する幅ｘに対
し、ｘ＞ｙの関係になる様に配置している。

第１図に示す様にセンサー２０を配置すること
で、センサー２０面に接触し流れる現像剤の量は
常に一定に保たれる。つまり、スリーブ１０にて
搬送される現像剤の量が増減しても、規制板１５
にてセンサー２０面を流れる現像剤がスリーブ１
０と規制板１５との間で一定量に規制される。そ
のため、ドクター１２による現像剤２の付着量等
が変化してもセンサー部を流れる現像剤の量が一
定に保たれ、安定した透磁率の検出出力を得るこ
とができ、トナー濃度を常に一定に制御できる。
しかも、センサー２０のスリーブ１０との間隔ｙ
をドクター１２とスリーブ１０との間隔ｘより小
さくしていることから、規制板１５にて現像剤を
規制する効果が高まり、センサー部へ流れる現像
剤の量を一定にすることがより確実になる。

また、規制板１５にて、現像剤を規制し押さえ
るようにしていることから、現像剤の流速が緩や
かになり、より安定した検出が可能になる。

第３図は本発明によるセンサー２０の出力に基
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
のトナー濃度を設定するためのコイル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
電圧より大きいなるような信号（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４図は第３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
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EX
１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２
５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
磁率でなく、現像剤の導電率を検出することで、
トナー濃度を検出できる。

本発明の如く透磁率変化を検出するためのセン
サー２０を第１図に示す位置に配置したことで、
上述した通り安定した検出出力を得ることができ
る。第５図にその特性を示す。この図は現像剤２
の付着量を規制するドクター１２とスリーブ１０
との間隔ｘを変化させた時のセンサー２０に基く
出力変化をする特性図である。しかも、センサー
２０とスリーブ１０との間隔ｙを1.5mmに設定し
規制板も、ほぼそれに対応する様に設けた。この
結果のセンサー２０による検出出力V_PCは第５図
に示す通りである。この図から理解できる通り、
第９図による従来のものと比べ、出力変化が非常
に小さくなつていることがわかる。

また、第６図は主極N₁の位置をずらせてセン
サー２０による出力変化を示す特性図である。こ
の図は第１０図と同様にセンサー２０を固定し、
磁石１１を基準位置から主極N₁の高さＨを20mm
を定位置とし、これより時計回転１９…１６又は
反時計回転２１…２３させた場合の出力変化を示
している。図に示す様に第１０図と対比すれば、
本発明による出力変化は、ほとんど生じないこと
が判明した。

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、第５図及び第６図に示す如く第９図及び
第１０図に比べ出力変化が非常に少なく、トナー
濃度を一定に保つために大きな効果を有する。

＜発明の効果＞本発明の現像剤の濃度制御装置によれば、現像
後の現像剤の規制を規制部材にて磁石の一磁極に
対応させて行い、規制された現像剤をそのままセ
ンサー位置へと案内するため、現像剤の規制がよ
り効果的に行われ、常に一定量の現像剤を規制部
材に押された状態でセンサーへと安定して供給で
き、現像剤の流速が緩やかになり、より安定した
濃度検出出力が得られ、正確なトナー濃度検出を
行える。

またセンサーとスリーブとの間隔をスリーブと
ドクターとの間隔より小さく設定していることか
ら、現像剤のより安定した供給を可能とすると共
に、センサーの中心を磁石の一磁極の中心に一致
させていることから、透磁率センサーを用いて
も、磁石の磁力に影響されることなくトナー濃度
検出が安定する。

従つて、現像剤のトナー濃度を決められた範囲
内に保持することが容易になる。

【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図は第１図にかかるセン
サー部を示す平面図、第３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
４図は第３図の詳細を示す回路図、第５図及び第
６図は本発明の濃度制御にかかる特性図、第７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８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９図及び第１０図は第８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、１５：規制板、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、ｘ：ドクター
間隔、ｙ：センサーとスリーブとの間隔。

Claims

【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からなる現
像ローラを用い、該現像ローラによる磁石の主極
（N1）での現像剤の穂立ちにて記録媒体を摺擦
し、該記録媒体に形成された潜像を現像する現像
装置において、現像剤の濃度を透磁率変化として検出し、この
検出出力に応じてトナー供給を制御するためのセ
ンサーを、現像後のスリーブと対向する位置に上
記スリーブ上に付着する現像剤の量を規制するド
クターとフリーブ間の間隔ｘに対し、上記スリー
ブとセンサー間の間隔ｙがｙ＜ｘとなる関係に、
且つ該センサーの中心が上記磁石の一磁極（N2）
の中心と一致するように配置してなり、現像後の上記磁石の主極とは異なる一磁極
（S1）による現像剤の穂立ち量を規制し、該規制
した現像剤をそのまま上記スリーブと対向して配
設されたセンサーへと案内してなる規制部材を設
け、上記センサーの検出出力に応じてトナー補給を
制御することを特徴とする現像剤の濃度制御装
置。