JPH058427B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複写機構の現像装置におけるトナー濃
度制御装置の改良に関する。

複写機等の現像装置においては、現像剤のトナ
ー濃度が薄くなると鮮明なコピーが得られなくな
り、また濃くなると地肌汚れが発生し易くなる。
このため、消費量に合わせてトナーを補給するこ
とにより、トナー濃度を常に適正な値に保つこと
が必要となる。

この現像剤のトナー濃度を常に適正な値に保つ
濃度制御方式として、例えば第１図に示すものが
既に同一出願人によつて提案されている。

第１図において、１１は現像剤の入つている現
像容器、１２は現像容器１１内に設けられた検知
器、１３は発振器、１４はカウント時間制御回路
を含むカウンタ装置、１５は制御器、１６はトナ
ー供給器である。検知器１２は非磁性体からなる
ボビン１７の上に検知コイル１８が巻かれて成
り、この検知コイル１８は、同時に発振器１３の
発振コイルとなつている。発振器１３は発振出力
を整形して発振周波数に比例した発振パルスを出
力する。また、現像剤は図示しない感光ドラムに
供給されるときに、その一部は検知器１２のボビ
ン１７の上端の入口１９に供給されて下端の出口
２０から排出される構成になつている。

ここで、現像剤は磁性キヤリアとトナーから構
成されている。従つて、現像剤のトナー濃度が薄
いとき即ちトナー量が少ないときには、単位体積
内の磁性キヤリア量が増加する結果、検知コイル
１８のインダクタンスは増加し、発振器１３の発
振周波数即ち発振パルス数は低下する。カウンタ
装置１４は一定時間内における発振パルス数を計
数して制御器１５に供給する。制御器１５は発振
パルス数が低下したときは、トナー供給器１６か
ら現像容器１１に供給するトナー量が増大させ
る。逆にトナー量が多すぎて現像剤のトナー濃度
が濃くなりすぎたときは、検知コイル１８のイン
ダクタンスが減少し、発振器１３の発振パルス数
は高くなる。従つて、所定時間内のカウンタ１４
の発振パルス数計数値が増加するので、制御器１
５はトナー供給器１６から現像容器１１に供給す
るトナー量を減少させるように制御する。このよ
うにして、現像剤のトナー濃度は適正な値となる
ように自動的に制御される。

ところで、第１図のトナー濃度制御装置は発振
パルス数を計数して、トナー濃度を検知する方式
であるので、一定濃度に対する発振器１３の発振
周波数が一定値となるることが要求される。従つ
て、検知コイル１８や図示しない共振コンデンサ
のバラツキによる発振周波数のバラツキや温度変
化による発振周波数の変動を補正するため、発振
周波数を調整できるようにする必要がある。

第２図ａおよびｂはこのための従来例を示した
もので、同図ａは検知コイル１８に直列に可変イ
ンダクタンスを挿入して発振周波数の調整を行な
うようにして発振器１３の一例である。図におい
て、２１，２２はインバータ又は反転増幅器、２
３はバツフア、２４は検知コイル１８に直列に挿
入された可変インダクタンス、２５は共振コンデ
ンサである。可変インダクタンス２４を変化させ
ることにより、発振器１３の発振周波数を調整す
ることができる。

しかし、この方法は直列に挿入された可変イン
ダクタンス２４は検知器１２の外部に設けられて
トナー濃度を検知しないため、トナー濃度対発振
周波数の変換効率が低下し、検出感度が低下す
る。また、検知コイル１８と可変インダクタンス
２４の設置場所が異なること、調整における検知
コイル１８と可変インダクタンス２４の構成比が
異なること等のため発振器１３の温度補償が難し
いと言つた問題がある。

第２図ｂは発振周波数の調整を行なう発振器１
３の別の例を示したもので、可変インダクタンス
２４の代りに共振コンデンサ２５に並列に可変コ
ンデンサ２６を設けるようにした点を除いて第２
図ａと同じ構成である。可変コンデンサ２６を変
化させることにより、発振器１３の発振周波数を
調整することができる。

しかしながら、この方法は発振周波数を00kHz
〜数100kHzとするため、大容量の可変コンデン
サを必要とするが、大容量の可変コンデンサの入
手は困難であり、必要な温度特性をもつた可変変
コンデンサの入手は更に困難である。このため、
発振周波数が100kHz〜数100kHz程度の比較的低
い場合は、実際上共振コンデンサの可変による調
整は難しいと言う問題がある。

本発明は、上記従来技術の欠点を除去し、検出
感度が低下せず、温度補償が良好に行なわれ、周
波数調整が容易な発振器を備えることにより、部
品のバラツキ、環境温度変化にかかわらず、正確
に現像剤のトナー温度を制御できるトナー濃度制
御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明はトナー濃度
制御装置の発振器を電源電圧に対して位相特性を
有する増幅素子で構成することにより、感度を低
下させることなく発振周波数の調整を可能にする
と共に、電源に温度特性をもたせて温度補償をも
行ない得るようにしたことを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第３図は本発明のトナー濃度制御装置に用いる
発振器の一実施例を示したものである。図におい
て、２７は出力する電源電圧V_DDが可変な電源回
路、３０は発振器、３３はバツフア、３４は発振
出力を増幅するドライバーである。

電源回路２７はトランジスタ等の３端子レギユ
レータ２８、可変抵抗器（VR）２９を備えた出
力電圧が可変の回路で、VR２９を変化させるこ
とにより、入力側の直流電圧V_CCに対し出力側電
源電圧V_DDを調整することができる。

発振器３０は第１図、第２図で説明した発振器
１３と同じ構成のもので、それを構成する３１，
３２は電源電圧V_DDに対して位相特性を有するイ
ンバータ、反転増幅器等の反転増幅素子、３５は
検知コイル１８と共振コンデンサ２５からなる共
振回路である。

反転増幅素子３１の入力端に反転増幅素子３２
の出力が同相となつて正帰還されるが、反転増幅
素子３１と３２の間に共振回路３５があるので、
その共振周波数₀の成分だけが高レベル同相成分
となつて正帰還される結果、共振周波数₀で発振
する。

トナー濃度が変化すると、検知コイル１８のイ
ンダクタンスが変化するので、共振周波数₀即ち
発振周波数が変化する。この発振周波数を図示し
ないカウンタで計数して、トナー供給量を調整す
ることによりトナー濃度が適正値になるように制
御する動作は第１図の場合と同様である。

電源電圧V_DDに対して位相特性を有する反転増
幅素子３１，３２としては、例えばＣ−MOSの
インバータが挙げられる。

第４図はＣ−MOSインバータの電源電圧V_DDに
対する位相特性を示したもので、縦軸が電源電圧
V_DD、横軸は位相、パラメータは入出力周波数を
示す。

このＣ−MOSインバータを第３図の反転増幅
素子３１，３２として用いると、電源電圧V_DDが
変化すると、各反転増幅素子３１および３２のそ
れぞれの入出力間の位相が変化するため、発振器
３０の帰還ループの位相特性が変化する。これに
より、発振器３０の発振周波数は共振回路３５の
インピーダンス対周波数特性のインピーダンスが
ピークを示す共振周波数から発振器の帰還ループ
の位相特性が発振条件を満すだけの位相ずれを生
ずるだけずれた周波数に変化する。このようにし
て、電源電圧V_DDを変化させることにより発振器
３０の発振周波数を変化させることができる。こ
の場合、反転増幅素子３１の電源電圧だけを変化
させてもよく、また鎖線で示すように、反転増幅
素子３１と３２の両者の電源電圧を変化させれ
ば、発振周波数調整量を大きくするおとができ
る。更に、バツフア３３の電源電圧も変化させて
もよい。

第５図は第３図の発振器３０において、反転増
幅素子３１，３２にＣ−MOSインバータを用い
た場合の電源電圧V_DDに対する相対発振周波数変
化特性を、電源電圧V_DDが5Vのときの発振周波数
を１として示したものである。例えば、V_DD＝5V
のときの発振周波数の実測値は約100kHzである。
従つて、電源電圧V_DDを±2V変化させれば、発振
周波数変化は約＋４％（4kHz）〜６％（6kHz）
即ち約10％（10kHz）となり、実用上充分な発振
周波数変化が得られる。

ところで、電源電圧V_DDによる反転増幅素子の
位相のずれは、第４図に示すように、電源電圧
V_DDにのみ依存し、共振回路３５を構成する検知
コイル１８のインダクタンスの値とは無関係であ
る。従つて、電源電圧V_DDにより各反転増幅素子
３１，３２の位相を発振周波数調整のため変化さ
せても、検知コイル１８のインダクタンスの変化
に対する発振周波数の変化は、共振回路３５のイ
ンピーダンス対周波数特性と同じである。即ち、
検知コイル１８によつて検知された現像剤の濃度
変化は全て共振回路３５の共振周波数₀の変化と
なつて現われ、検出感度には何等影響は与えな
い。

このようにして、電源電圧V_DDを調整すること
により、検知コイルの検出感度を損うことなく、
極めて容易に検知コイル１８のインダクタンスの
バラツキ、共振コンデンサ２５のバラツキ等によ
る発振周波数変化を補正し、一定の周波数に調整
することが可能となる。

尚、上記実施例では電源電圧V_DDを変化させる
手段として３端子レギユレータ２８を用いたが、
発振器３０がＣ−MOSを用いた構成とし、消費
電流が小さいため、直流電圧V_CCを抵抗分割して
電源電圧V_DDとし、この電源電圧V_DDとグランド
間にコンデンサを入れるという簡単な構成にして
もよい。

更に、電源回路２７に温度依存性の素子を使つ
て、電源電圧V_DDに温度依頼性をもたせて発振器
３０の温度補償をすることもできる。即ち、共振
回路３５を構成する検知コイル１８、共振コンデ
ンサ２５は温度係数を有し、また反転増幅素子３
１，３２も少ないが温度によつて入出力量が変化
するので、発振器３０は温度が変化すると、総合
的な温度係数に従つて発振周波数が変化する。従
つて、電源回路２７を温度によつて電源電圧V_DD
が変化するように構成し、発振器３０の温度変化
による発振周波数変化を打ち消すようにすれば、
発振周波数を温度によらず常に一定にすることが
できる。

第６図はそのための電源回路２７の一例を示し
たもので、図において、２８は３端子レギユレー
タで、トランジスタ３６とバイアスス抵抗３７よ
りなる。３８は検出部で、トランジスタ３９、基
準電圧となる定電圧素子４０、バイアス抵抗４１
よりなる。２９は可変抵抗器（VR）、４２，４
３は分圧抵抗である。

この回路構成自体は公知の定電圧電源と同じ
で、その定電圧動作も同様である。即ち、検出部
３８に設けられた定電圧素子４０の作用で、出力
側の電源電圧V_DDは、入力側電圧V_CCに変動があ
つても、トランジスタ３９のベース端子４４の分
圧比によつて定まる一定電圧に保持される。VR
２９を調整してトランジスタ３９のベース端子４
４の電圧を変えることにより、電源電圧V_DDの値
が所望の値に調整される。このように、電源電圧
V_DDは、VR２９を調整することにより変えられ
るが、この他、分圧抵抗値または定電圧素子４０
の基準電圧を調整することによつても変えること
ができる。そこで、分圧抵抗４２，４３および定
電圧素子４０の１つ以上に温度係数を持たせれ
ば、電源電圧V_DDは温度係数を持つようになり、
温度変化に応じて電源電圧V_DDの値を変化させる
ことができる。従つて、電源電圧V_DDの温度変化
による発振器３０の発振周波数変化が丁度発振器
３０の温度変化による発振周波数変化を打消すよ
うに電源電圧V_DDの温度係数を選択すれば、発振
器３０を完全に温度補償することができる。

なおまた前記実施例に示した発振器３０は反転
増幅素子３１，３２の２個で構成する必要はな
く、反転増幅素子１個や３個等で構成してもよい
ことは勿論である。

以上のように本発明によれば、検知コイルの検
出感度を低下させることなく、簡単な方法で発振
周波数の調整ができ、この結果、部品のバラツ
キ、環境温度変化にかかわらず、常にトナー温度
を適正値に制御することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトナー濃度制御装置、第２図
ａ，ｂは第１図の従来装置の発振器の説明図、第
３図は本発明のトナー濃度制御装置に用いる発振
器の説明図、第４図は第３図の発振器に用いるＣ
−MOSインバータの電源電圧対入出力位相特性
図、第５図は第３図の発振器の電源電圧対相対周
波数特性図、第６図は第３図の発振器の電源の回
路図である。 １１……現像容器、１２……検知器、１３，３
０……発振器、１４……カウンタ装置、１５……
制御器、１６……トナー供給器、１７……ボビ
ン、１８……検知コイル、１９……ボビンの現像
剤入口、２０……ボビンの現像剤出口、２１，２
２……反転増幅器、２３，３３……バツフア、２
４……可変インダクタンス、２５……共振コンデ
ンサ、２６……可変コンデンサ、２７……電源回
路、２８……３端子レギユレータ、２９……可変
抵抗器、３１，３２……反転増幅素子、３４……
ドライバー、３５……共振回路、３６，３９……
トランジスタ、３７，４１……バイアス抵抗、３
８……検出部、４０……定電圧素子、４２，４３
……分圧抵抗、４４……ベース端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トナー濃度検知コイルと、この検知コイルを
   共振回路のインダクタンスとし、かつ電源電圧に
   対して位相特性を有する増幅素子で構成された発
   振器と、一定時間における前記発振器の周波数を
   計数するカウンタ手段と、このカウンタ手段のカ
   ウント数に応じて現像剤のトナー濃度を制御する
   手段とを具備し、前記電源電圧を変化させて前記
   発振周波数の調整を行なうことを特徴とするトナ
   ー濃度制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、前記発
   振器をＣ−MOSインバータを用いて構成したこ
   とを特徴とするトナー濃度制御装置。