JPS5977461A - トナ−補給装置 - 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】 技術分野 本発明は、トナーおよびキャリアから成るλ成分現像剤
を用いた電子写真装置等に好適なトナー補給装置に関す
る。

従来技術 従来、トナー補給装置においてそのトナー濃度を測定す
るには、（１）トナーとキャリアの物理的性質の差、例
えば透磁率、分光反射特性、導電率、流動抵抗、誘電率
等を利用してトナー濃度を測定する方法と、（２）感光
体あるいは導電性部材にバイアス電圧を印加してトナー
を付着させ、そのトナー量を光学的に測定してトナー濃
度を測定する方法が知られている。

ところが、これら方法はいずれも環境に依存する特性を
有している。特に、高湿時など現像剤のブラシ抵抗が低
下したときは、常湿時とは全く異なる性質を示すように
なるので、トナー濃度の検出レベルが変動しトナーを大
量に補給し続ける。そのことによりトナー濃度が高くな
り過ぎ、白地にカブリを生じさせてし捷うという欠点が
あった。

目　　　的 本発明の目的は、上述の点に鑑みて、簡易な構成でトナ
ー濃度測定における環境依存特性を是正し、同時に通常
環境においてもより安定したトナーの補給を行うことの
できるトナー補給装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明では、電圧を抵抗
を介して印加した導電性部材に付着するトナーに基づい
てλ成分現像剤のトナー濃度を検出し、トナー濃度に応
じてトナーを供給する装置において、トナー濃度を表わ
す検出信号と第１および第一の基準信号とを比較し、ト
ナー濃度を表わす検出信号が第一の基準信号より低レベ
ルのとき、第７の基準信号にかかわらず、所定量トナー
補給を行なう様構成する。

以下１．図面Ｌｍ照して本発明の詳細な説明する。

実施例 第７図は、本発明を適用したトナー補給装置に導入する
トナー濃度信号を送出するトナー濃度検出装置全体の構
成を示し、ここで、ｌは透明な導電ガラス（以下、ネサ
ガラスという）を用いた透明電極、３は矢印の方向に回
転する非磁性体の現像スリーブ、りは現像スリーブ３の
内部に固定配置された磁極、りは現像スリーブ３が矢印
方向ニ回転するとき固定磁極５の発生する磁力線の作用
により生じるブラシ状の現像剤である。この現像剤は、
非磁性の絶縁性トナー（Ｍθ１５Ωｃｍ）と鉄に酸化皮
膜を設けた。２！；０〜ｑｏｏメツシユの磁性−＋−？
ｌＪア（〜ｌθ７〜／θ８ΩｃＩｒＬ）からなるλ成分
現像剤である。９は例えば、／θ〜３θメグオーム程度
の高抵抗値を有する抵抗器、／／は抵抗器デを介して所
定のバイアス電圧をネサガラス／に印加するバイアス電
源、／３はネサガラス／に付着したトナーの反射濃度を
測定するために用いられる光源、１５はネサガラス／か
らの反射光を受光してトナーの反射濃度を測定する受光
素子、例えばフォトダイオードである。

ブラシ状にかった現像剤７（以下、ブラシという）は、
既に周知のとおり、ネサガラス／と対向する位置に固定
配置されているＮ極の真上において、その長さが最高と
なる。そして、上述し九Ｎ極の真上で、ブラシ７はネサ
ガラス／と接触する。

このときネサガラス／には所定のバイアス電圧が印加さ
れているので、トナーがガラス表面に付着する。

第２図（ａ）は、第１図に示した抵抗器りを介すること
なく、バイアス電源ｌ／をネサガラスｌに直接印加した
直後の電圧−電流特性を示す。このとき、ブラシ７は１
００メグオーム程度の抵抗値を有する。

本図よシ明らかなとおり、バイアス電圧が／３０ボルト
ヲ超えるとブレークダウンを起こし、電流が急激に増加
する。

一方、第２図ら）は抵抗器りを介してバイアス電なす、
バイアス電圧を参〇〇ボルトとしてもブレークダウンは
生じない。その理由は、急激な電流が流れようとする場
合にも、高抵抗値の抵抗器９により大幅な電圧降下が生
じ、もってブレークダウンを抑止する作用が働くからで
ある。

第３図に示す実線は、抵抗器りを介してバイアス電圧ｔ
ｔｏｏボルトを印加した場合に、ブラシ７に流れる電流
の経時的変化を示したグラフである。

また破線は、この時ネサガラスｌに印加される電圧の経
時的変化を示す。本図より明らかなとおり、電流はバイ
アス電圧印加直後から徐々に減少していき、ｏ、ｒ秒後
にはほぼ零となっている。したがって、電圧印加からＯ
０ｒ秒以降において、ネサガラス／に印加される電圧は
はｗ　ｔｔｏｏボルトの一定値となる。これは、時間の
経過と共に、ネサガラス表面に高抵抗のトナーが付着し
てネサガラス／の導電性面をトナーが覆うようになる丸
ので、ブラシ７の抵抗値（約１００メグオーム）が実質
上１００倍ないし１０００倍程度まで高められるからで
ある。

第弘図は、第１図に示した受光素子ｔＳの後段に接続さ
れる光度検出回路の一例を示す。本回路において、ｌｓ
は受光素子としてのフォトダイオード、〃はフォトダイ
オードｌｊに流れる電流を増幅して電圧に変換する電流
電圧変換増幅器、ｎはフォトダイオード１５の陽極電位
を一定に保つためのツェナーダイオード、２グはノイズ
除去のために接続されたコンデンサ、には電圧増幅器で
ある。そして、増幅器にの出力端子Ｐ点には、トナーの
反射濃度に対応した電圧が生じる。

なお、本図に示す回路は一般的によく知られている回路
を一例として示したにすぎず、同様な他の回路を用いて
も本発明に何ら影響を与えるものではない。

第３図は、バイアス電圧を変化させた場合に、第９図に
示したＰ点の電位の変化を示したグラフである。これは
カラートナー使用時にトナーから反射される光量により
トナー濃度を測定し、付着トナー量が多いをなど検出出
力は大になる場合である。ここで曲線Ａはトナー濃度を
７１％としたときの特性を示し、同様に曲線ＢおよびＣ
は、それぞれ、トナー濃度／２％および１３％の特性を
示す。

第５図から明らかなとおり、 （１）　　バイアス電圧がｌｊＯボルト以下では、曲線
の傾斜が急である九ので、わずかなバイアス電圧変化が
生じた場合にも、反射濃度測定値に大きな変化が現われ
る。よって、／３０ボルト以下のバイアス電圧では安定
した測定ができないことになる。

（２）　　同様に、バイアス電圧が／３０ボルト以下で
は、曲線が相互に近接しているへので、トナー濃度の変
化に対してもＰ点（第１図参照）の電位変化はわずかな
ものとなり、トナー濃度の変化を判定することが困難と
なる。

（５）一方、バイアス電圧が３００ボルトないしｌＯＯ
ボルトの領域では、曲線の傾斜はゆるやかとなり、かつ
曲線相互の間隔が大となる。よって、トナー濃度の変化
を検出するためには、適当力領域であるといえる。すな
わち、既に第２図（ｂ）で述べたとおり、抵抗器９を挿
入した結果として、バイアス電圧が／ｊＯボルト以上で
あってもブレークダウンは生ぜず、上記の領域において
濃度検出が可能となるのである。

第６図は、第１図に示したトナー濃度検出装置の実施シ
ーケンスを例示したものである。すなわち、本図は現像
信号に応答して、バイアス電圧をいかに変化させるかを
表わしたグラフである。

以下に示すシーケンスにおい′て、現像スリーブ３は回
転しているものとする。

（１）　　現像信号がオンになると、まずネサガラス／
に一、２００ボルトを印加する。すると、ネサガラス／
には既に帯電しているトナーと同極性の電圧が印加され
るので、ネサガラスｌの表面からトナーが落下しやすい
状態になる。しかも、ネサガラス／は、ブラシ７におい
て最も密度の高い部分と接触しているので、短時間でク
リーニングがなされる。

（２）　　次に、バイアス電圧を＋ＩＩｏｏボルトとす
る。

これにより、ネサガラス表面にトナーが付着する。

（５）　　光源／３および受光素子ｔＳ　（第１図参照
）を用いてトナーの反射濃度を測定し、トナーの補給量
を決定する。

（４）　　再びバイアス電圧を−、２００ボルトに戻し
、ネサガラス／のクリーニングを行う。

ところで、高湿環境下では、現像剤のブラシ抵抗ハｌＯ
Ｏメグオームから７００キロオームまで低下してしまう
。よって、第１図に示す検出系全体の抵抗は９の抵抗値
（／θ〜３θＭΩ）にょジ支配され、抵抗９による電圧
降下に起因してネサガラス／面のバイアス電圧は約Ｏｖ
になってしまう。従って、トナーはネサガラス面にほと
んど付着せず、第５図からもわかるように、第Ｖ図Ｐ点
の検出出力は極端に低くなる。

に 本発明のトナー補給装置は、高湿カ窺像剤のブラシ抵抗
が低下したときに、検出出力が極端に低下することを利
用して、６補給回路系に標準濃度信号とは別に内部基準
信号を設け、検出信号レベルが内部基準信号レベルより
も低レベルの場合にはトナーを自動的に定量補給するよ
うにしたものである０ 第７図は本発明を適用したトナー補給装置の回路構成を
示す。ここで、３θは第ｖ図に示したＰ点から送出され
る濃度検出信号ｖＡを導入する端子である。３／は、標
準濃度信号■Ｒ１を発生する回路であシ、第１コンパレ
ータ３２により標準濃度信号ｖＲ１と検出信号■４との
値を比較し、■よ〈■Ｒ１のときに論理信号“ｌ″、Ｖ
Ａ＞　Ｖ、、のときにはＬＬ　ｏ″を発生する。一方、
第２コンパレータ３グは、別個に設けられた内部基準信
号発生器３３から発生される内部基準信号■Ｒ２と検出
信号７隻を比較し、ｖＡ〉ｖＲ２のとき論理信号“／″
を発生し、■え＜ｖＲ２のときには論理信号“θ′″を
発生する。第１コンパレーク３２および第２コンパレー
タ３グから発生された論理信号は、ＡＮＤ回路３乙に入
力され、共に“／″のときのみ、ＡＮＤ回路３ｇの出力
は“／″になる。一方、第１コンパレーク３２の出力は
ＮＯＴ回路ψを通してＡＮＤ回路回路用力される。３に
は、一定時間Ｔ。たけ論理信号“、　ＩＩを発生するト
ナー補給信号発生器である。ＡＮＤ回路３乙およびｎの
出力信号は、ＯＲ回路３ｇに入力され、ＯＲ回路３ｇの
出力が′ｌ”のときに、トナー補給動作が行なわれる。

第７図の動作を第ｒ図および第９図を参照して説明する
。検出信号ｖＡが内部基準信号■Ｒ２よりも大きいとき
は、ｖＲ２〈ｖＡの関係になり第２コンパレータ３グの
出力は“ｌ″となる。よって、ＡＮＤ回路回路用力は０
″となり、ＯＲ回路３ｇからの出力は第１コンパレータ
３２の出力がその！！までてくる。

従って、検出信号ｖカが標準濃度信号■□、よりも大き
いときは、トナー濃度が標準濃度よりも高いと判定し、
第１コンパレータ３２の出力が“Ｏ”となるので、トナ
ー補給は行なわれない。一方、検出信号■えが標準濃度
信号■Ｒ１よりも小さいときは、トナー濃度が標準濃度
よりも低いと判定１〜、第１コンパレータ３２の出力は
“／”と外り、トナー補給が行なわれる。

標準濃度信号発生器３／は第を図に示すような構成ニな
っており、３／／は第１コンパレータ３２　Ｋ　接続す
る端子、３／２はトランジスタ３／ｊをオンオフするだ
めの外部からの信号を入力する端子、３／３は標準濃度
信号レベルの電圧■Ｒ１を与える端子であり、第を図に
示す印加バイアス切換時に同期して、印加バイアスが＋
ｔｉｏｏ　ｖのときには３／２にはｊＶが入力され、３
／３はＧＮＤレベルに落ちる。一方、印加バイアスが一
２００■のときには、３１２はＧＮＤレベルに落ち、３
／３には予め設定された標準濃度信号■□、が入力され
る。従って、第１コンパレータ３２に供給する信号は、
＋　ａｏｏ　ｖのバイアスがネサガラスに印加されると
同時に第り図の直線■８に示すように、時間の経過とと
もに一定の傾きをもって低下していく。従って、トナー
補給時間ＴＳは、検出信号■６と標準濃度信号ｖＲ１と
の差に応じて決定され、ＶＳがｖＡと交わる壕でトナー
が補給される。

一方、検出信号ｖＡが内部基準信号ＶＲ２よりも小さい
場合には、第２コンパレータ３グの出力はＯとなり、Ａ
ＮＤ回路３乙の出力は“Ｏ″となる。また、ＡＮＤ回路
回路用ＮＯＴ回路Ｑを通して一方の端子に“／″が入力
される。従って、ＯＲ回路３にの出力は、トナー補給信
号発生ｐ　３３の出力がそのま１でてくる。トナー補給
信号発生器３Ｓは、予め設定された時間Ｔ。だけ論理信
号゛′／”を発生するので、第９図に示すように、検出
信号レベルが■４になっても、直線Ｖ８と交わる壕でト
ナーを補給することなく、時間Ｔ。だけトナーを補給す
る。このようにして、検出信号■えが内部基準信号■Ｒ
２よりも大のときは、標準濃度信号ｖＲ１との差に応じ
てトナー補給時間が決定され、−また、検出信号■えが
内部基準信号■□２よシも小さいときは、検出信号■。

と標準濃度信号■□、との差にかかわらず優先的に定量
補（／３） 給に切換えられる。

この結果、通常の湿度環境では、トナー補給はトナー濃
度の検出レベルに応じてなされる。一方、高湿時におい
て、現像剤のブラシ抵抗が／〜１ケタ以上小さくなった
場合には、自動的に定量補給に切り換えられる。

上述した説明は、カラートナーを使用したときに、トナ
ーのネサガラスへの付着量が多ければ検出出力が大きく
なる場合であるが、当然、黒トナーを用いたときにトナ
ーの付着量が多いと検出出力が小さくなる場合にも、各
々の信号レベルの順序を逆にすることで適用可能となる
。

効　　果 以上説明したとおり、本発明によれば、高湿時には自動
的にトナーの定量補給に切換え、また常湿時にはトナー
濃度に比例したトナー量を自動補給することができるの
で、特別なセンサ等を不要とした簡易な構成によるトナ
ー補給装置を得ることができる。更に、本発明は現像剤
の種類を問わず適用し得るので、カラー複写機および白
黒複写（／ｌ） 機のトナー補給装置として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したトナー補給装置に導入するト
ナー濃度信号を送出するトナー濃度検出装置全体の構成
を示す図、第２図（＆）および（ｂ）はバイアス電圧の
印加に伴って流れる電流の変化を示すり！！Ｉ１．図、
第３図は第１図に示したネサガラスｌｌｊの後段に接続
される光度検出回路の一例を示す回路図、第５図は第Ｖ
図の動作を説明するための線図、第を図は本発明を実施
するだめのシーケンスを示すタイミング図、第７図は本
発明を適用したトナー補給装置の回路構成を示すブロッ
ク図、第ｒ図は第７図に示した標準濃度信号発生器の回
路者図、第９図は第７図の動作を説明するために用いる
線図である。 ／・・・ネサガラス、 ３・・・現像スリーブ、 ！・・・磁極、 ７・・・ブラシ状の現像剤、 ９・・・抵抗器、 ｌ／・・・バイアス電源、 １３・・・光源、 ｌｊ・・・受光素子、 〃・・・増幅器、 ｎ・・・ツェナーダイオード、 ２１・・・コンデンサ、 ぶ・・・増幅器、 ３θ・・・入力端子、 ３１・・・標準濃度信号発生回路、 ３２・・・第１コンパレータ、 ３３・・・内部基準信号発生器、 ３グ・・・第２コンパレータ、 ３ｊ・・・トナー補給信号発生器、 ３ｇ・・・ＡＮＤ回路、 Ｉ・・・ＡＮＤ回路、 ３ｇ・・・ＯＲ回路、 ｎ・・・出力端子、 ψ・・・ＮＯＴ回路、 ３１弘・・・コンデンサ、 ３／ｋ・・・トランジスタ、 ３１≦・・・抵抗。 特許出願人　キャノン株式会社 （／７） 第２図 ０＋Ａ）１／ （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電圧を抵抗を介して印加した導電性部材に付着する
   トナーに基づいて２成分現像剤のトナー濃度を検出し、
   該トナー濃度に応じてトナーを供給する装置において、
   前記トナー濃度を表わす検出信号と第１および第２の基
   準信号とを比較し、前記トナー濃度を表わす検出信号が
   前記第２の基準信号より低レベルのとき、前記第１の基
   準信号にかかわらず、所定量トナー補給を行なう様にし
   たことを特徴とするトナー補給装置。