JPS6148877A - 現像剤の濃度制御装置 - 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】 く技術分野〉 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
えば上記トナートとキャリアとからなる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ャリアとト
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、カプリが増える等の問
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ュアル式のトナー供
給量調整装置を付け、これを、ユーザーが、複写濃度の
変化に裁寸いた時点で調整する様にしていた。ところが
、１−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、応答性に問題があった
。また、それゆえ適正濃度に調整することが困難でもあ
った。さらに、ユーザーが、−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った。

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、キャリア
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ャリア
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、一定量のキャリアに対するト
ナー量。

の変化を体積変化として捉えることによシ制御するもの
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図にょシ説明すると、現像装置１内
に現像剤２が攪拌ローラ斗にて十分攪拌されて入れられ
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、体積が減シ、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シも下がる
と、基準位置に設置されているセラミック振動子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６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
振動子どの振動が停止し、トナー７の供給も停止する。

以後これらを繰シ返すことにより、現像剤２の濃度が自
動的に制御される。図中３はマグネットローラ、！は感
光体である。

この方法では、キャリアとトナーの攪拌が十分に為され
ること及びキャ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、
キャリアとトナーとの混合剤はある程度までは攪拌する
に連れてその体積が減少することに起因っており、また
後者については、キャ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
起因っている。

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
キャリアについても現像時に微量ではあるが感光体・＼
付着し、何度もこれを繰り返す内にかなυの量のキャリ
アが減少してし１うことがら、上記方法は複写枚数の増
加に連れ、カプリを発生するという問題を抱えていた。

〈発明の目的〉 本発明は上記欠点に鑑み為されたものであり、上記体積
変化を考慮し、複写枚数つまυ装置の動作回数等に対応
して基準位置を変化させてなる現像濃度自動制御装置を
提供するものである。

〈実施例〉 第１図は本発明における現像剤濃度制御装置の概略を説
明する現像装置の断面図である。第１図において、第８
図と同一部分は同一符号を付しておりその説明を省略す
る。図に示す様に本発明の現像剤濃度制御装置は、第１
検知装置１０（セラミック振動子）と該装置より所定量
だけ低い位置に設置されている箔２検知装置１１とを設
けている。

上記窮１検知器１０は、例えば現像剤２の初期時におけ
る現像剤２の第１の表面レベルを検知するものであって
、第２検知器１１は現像装置による現像が現像剤２の交
換時より所定の回数、例えば４０００枚に達すれば、第
１検知器１０の第１の表面レベルより第２の表面レベル
に切換えられて検知するものである。初期時の現像剤２
の嘉１の基準表面レベルは、第２の基準表面レベルよシ
高い位置に設定されており、また第２の基準表面レベル
は第２検知器１１による濃度制御を行う際に現像剤２の
表面レベルが不適当なレベ）ｖまで低下しないように設
定される。

第２図は上記濃度制御装置の概略構成を示している。第
１及び第２検知器１０または１１には電源切り換え装置
１４を介して電源１２より駆動電力が供給される。１３
は複写機本体の複写回数つまり現像を行った回数をカウ
ントするカウンタである。電源切り換え装置１４はカウ
ンタ１３のカウント数に応じてレベル検知器１０また１
ｉｌｌへの駆動電力供給を切り換える。例えば、切り換
え時のカウント数を４０００に設定している場合、カウ
ンタ１３のカウント数が４０００になるまでは第１検知
器１０にのみ駆動電力を供給してそれを作動させ、カウ
ント数が４０００になったとき第１検知器１０の電力供
給を停止して第２検知器１１への駆動電力供給に切シ換
え、第２検知器１１を作動きせる。カウンタ１３は設定
カウント値までカウントしたとき、電源切υ換え装置１
４への出力が“Ｉ、　１１から“１（１１に変化するよ
うに設定されている。上記の駆動電力供給により第１検
知器１０または１１が作動し、各設定基準レベルに基づ
く現像剤の表面レベルの検知が行われる。制御回路１５
はこのレベル検知によシ検知した表面レベル変化を判定
する。即ち、何れかのレベル検知器ＩＱ、１１のセラミ
ック振動子の振動が開始したとき、現像剤２０表面レベ
ルが基準レベルよシ低下したと判定して、駆動回路１６
全通して補給ローラ８を回転駆動させ、トナーの補給を
行う。

上述の様にして現像剤の濃度が決められた範囲内に自動
制御されることになる。ここで、現像剤２、特にキャリ
アの寿命としては、１００００枚の複写枚数とすれば、
１００００枚の複写（現像）終了によシ、現像剤の交換
が行われる。この現像剤２の交換時、カウンタ１３は、
自動又は手動によｆ）リセットされ、初期状態として現
像回数に応じてカウントする。なお、カウンタ１３とし
、電子カウンタを用いる場合には、複写機の電源切断時
にカウント内容がクリアされないためにも、カウンタ１
３はバックアップ電源に結合されている。

次に上記濃度制御装置の具体的動作を一実験例に基づき
説明する。

まず現像槽１にトナー濃度７％の現像剤８００ｇを入れ
た現像装置を複写機に装着する。このときの現像剤はト
ナーとキャリアをミキサーに入れ約１０分間攪拌混合し
たものを使用する。本出願人の実験によれば、上記現像
剤のトナー濃度が９％前後以下であればかぶりの度合は
許容範囲を越えない結果を得ているので、安全を見込ん
でトナー濃度が８．５％前後に達する現像（複写）枚数
、即ち４０００枚のところで現像剤の基準レベ）Ｖを切
シ換えるように溶２検知器１１を取り付ける。

即ち第２検知器１１は第１検知器１００基準レベルによ
る制御時に比して現像剤の体積が約８％減少する位置に
設置される。

上記設定条件において複写を行うと、マグネットローラ
３および攪拌ローラ４が回転することにより現像剤が攪
拌され、少しづつ体積が減少するとともに、感光体ドラ
ム５上への画像領域に対して現像が行われ、適正現像に
見合う量のトナーが付着する。微量のキャリアもまた感
光体ドラム５に付着するか或いは感光体による摩擦によ
りマグネットローラ３より離脱するため、何枚かの複写
を行うと、トナーおよび微量のキャリアの減少によシ現
像剤の表面レベルが低下し、Ｖベル検知器１０がこれを
検知する。このレベル変化の検知により、制御回路１５
、駆動回路１６を通じてトナーホッパ９からトナー８が
現像槽１に補給される。

このとき、上記攪拌による現像剤の体積減少および上記
キャリアの感光体への付着等による体積減少分もトナー
補給で補償される。このような複写とトナー補給を繰シ
返すと、従来のように単一のレベル検知器６（第８図参
照）だけで濃度制御を行っていたときには、複写枚数が
７，８千枚程度を越えた辺シからコピーにかぶシが発生
してしまうが、本実施例では、複写枚数が４０００枚に
なったとき電源切り換え装置１４によって第２レベル検
知器１１から第２レベル検知器１１に切り換える。これ
によシ、複写枚数が４０００枚以降では、第２レベル検
知器１１の第２の基準Ｖベル以下になるまでトナーは供
給されず、現像剤濃度は単調に増加してしまうのを防止
することができ、この結果、複写枚数４０００枚までは
勿論かぶシは発生せず、しかも上記のように基準レベル
を切り換えた４０００枚以降も１００００枚に至るまで
かぶりは発生しない。

また、トナー濃度の点から観察してみると、４０００枚
以降からトナー濃度の低下が見られ、この傾向は第２レ
ベル検知器１１により表面レベルの低下を検知するまで
続きトナー濃度は約７％まで低下する。それ以降は第２
レベル検知器１１によるレベル検知に基づいて表面レベ
ルが一定となるようにトナー供給が行われるため、トナ
ー濃度は再び増加していくが、前述のキャリアの離脱は
続くものの攪拌による現像剤の体積減少の割合が小さく
なるため、１００００枚に至るまでトナー濃度は８．５
％を越えない。

上記動作から明゛らかなように、複写枚数が所定枚数に
達したとき基準レベルを下側の第２の基準レベルに切り
換えるので、複写枚数が増加しても現像剤の攪拌を十分
に行い、且つトナー濃度の増加傾向を抑制し、現像時の
かぶり等の複写画像の劣化を確実に防止することができ
るとともに、現像剤濃度を適正に制御することができる
。尚、トナーとキャリアの特性や現像槽に投入する前の
現像剤の撹拌時間は濃度変化に影響を与えるので、これ
らを考慮して第１と第２の基準レベル間の差及びそれら
基準レベルの切換時期を適宜設定する必要がある。尚、
前述の実験では、現像剤の見かけ上の体積変化およびキ
ャリア量の減少という二つの事象を有する、現像剤およ
び装置を用いて説明したが、何れか一方の事象のみを有
する現像剤装置系に対しても同様に基準レベルの変化に
よシ対処できることは言うまでもない。

上記の例゛は２つのレベル検知器を用いて基準レベルを
切り換える場合であるが、本発明は第３図および第４図
に示すように、一つのレベル検知器を移動自在に設け、
現像回数に応じてレベル検知器を連続的に移動させ、基
準レベル検知を変えている。

詳細に説明すれば、第３図及び第４図において、現像槽
２０内の現像剤２表面レベルを検知するセラミック振動
子からなるレベル検知器２２は、垂直方向に移動自在に
設けられて可動保持部２３に固定されている。可動保持
部２３は現像槽２０の側板に固定された２個のガイドビ
ス２４．２５に案内される長孔２６を有しておシ、ガイ
ドビス２４゜２５に沿って上下方向に移動可能となる。

レベル検知器２２を固定した可動保持部２３の反対の端
部には、可動保持板２３を上方向へ付勢するためのスプ
リング２７の一端が取付けられており、該スプリング２
７の他端は現像！１！＋２０の側板に固定されている。

そして可動保持板２３の上方向への移動を規制すると共
に、可動保持板２３を下方向へ移動させ現像剤２の基準
レバ）ｖを変化させるためのワイヤ２′８の一端が固定
されている。

ワイヤ２８は第５図に示す通り、回転自在に設けられた
プーリヂ２９を介して、口伝自在に設けられている回転
軸３０に巻き付けられ、その他端が回転軸３０に固定さ
れている。回転軸３０は等間隔に形成された多数の歯を
有した風車３１が固着されている。特に風車３１は矢印
に示す方向に１歯づつ確実に回転される様に押えスプリ
ング３２にて押圧されると同時にその回転が規制されて
いる。この風車３１に対応して、該風車３１を矢印方向
へ一歯づつ回転させるためのレバー３３が軸３４を中心
に回動自在に設けられている。レバー３３の一端には、
軸３６を中心に回転自在に送り爪３５が設けられておシ
、レバー３３と送シ爪３５との間に取付けられたスプリ
ング３７にて、図中時計方向に回動付勢されている。し
かし、送り爪３５は、図には示していないが、時計方向
の回動がストッパーにて規制され、図に示す状態に位置
付けられている。

またレバー３３の他端には、送り爪３５にて風車３１を
回転させるための付勢手段であるスプリング３８の一端
が取付けられている。スプリング３８の他端は、レバー
３３を回転自在に保持するフレームに固定されておシ、
スプリング３８はし、パー３３を反時計方向へ付勢して
いる。該スプリング３８の付勢力に抗して、レバー３３
を時計方向へ回転させるソレノイド３９が連結部材４０
を介してレバー３３に連結され゛ている。つまり、ソレ
ノイド３つが通電されると、連結部材４０を介してレバ
ー３３が時計方向へ実線で示す位置まで回動される。こ
の時、送り爪３５が風車３１の歯と係止するが、送り爪
３５はスプリング３７にて反時計に回動されて、歯を乗
り越えるだけで、風車３１を逆方向（矢印と反対方向）
へ回転させることはない。そして、ソレノイド３９への
通電を停止すれば、スプリング３８の付勢力にてレバー
３３が反時計方向へ回転される。これによシ、送り爪３
５が風車３１の１つの歯と係止し、風車３１を矢印方向
へ１歯分回転させることになる。この回転に従って、回
転軸３０がワイヤ２８を巻き取り、可動保持板２３が下
げられる。その結果、レベル検知器２２が低下し現像剤
２の基準表面レベ／Ｉ／を下げることになる。

上記ソレノイド３９への通電は、箔６図に示す様に電源
供給制御回路４１にて制御される。電源供給制御回路４
１は、カウンタ４２が所定枚数のカウントすると信号を
出力し、これにより電源４３をソレノイド３９へ一定時
間供給する。上記カウンタ４２は１枚複写による現像終
了を示す信号、例えば１コピ一終了信号をカウントする
もので、例えば２０００枚をカウントすれば、信号を出
力する。このカウンタ４２の出力信号は、カウンタ４２
のリセット端子にオアゲート４４を介して供給され、カ
ウント内容がクリアされる。またカウンタ４２はそのリ
セット端子に、現像剤の交換を終えたマニアル操作等に
よるイニシャルリセット信号が供給されている。

以上の様な構成のものにおいて、コピー動作にする。こ
の現像に従いトナーが消費され現像槽２０内の現像剤２
の表面レベルが低下する。現像剤２０表面レベルの低下
によシ、Ｖベル検知器２２がその状態を検知し、これに
よシ補給ローラ８が駆動され、トナー７を現像槽２０へ
供給する。そして、現像剤２がトナー供給により増加し
表面レベルが上昇し基準表面レベルに達すれば検知器２
２がその状態を検知する。従って、トナー供給が停止さ
れ現像剤２のトナー濃度を一定範囲内に制御している。

しかし、現像剤２は現像回数等に応じて、トナーだけで
なくキャリアも離脱等によりわずかではあるが減少する
。そのため、初期の基準レベルでトナー供給制御を行え
ば、自とトナー濃度が上昇する。この上昇は現像回数に
応じてお９、その回数をカウントするカウンタ４２が所
定回数を計数すれば信号を出力する。この信号により、
電源供給制御回路４１はソレノイド３９を一定時間通電
する。そのため、ソレノイド３９に連結されたレバー３
３が時計方向に回動され、送り爪３５が風車３１の１歯
に係止される。そして、ソレノイド３９の通電が停止さ
れると、スプリング３８の、付勢力にてレバー３３が反
時計方向に回動され、風車３１と係止している送シ爪３
５が、風車３１を１歯分回転させる。この回転によシ回
転軸３０はワイヤ２８を巻き取シ、レベル検知器２２を
固定した可動保持板２３が下方向へ引き下げられる。

従って、レベル検知器２２ば、初期の基準表面レベルよ
シ低い基準レベルを検知することになシ、トナー濃度の
上昇を防止し、一定のレベル範囲内に抑えることができ
る。

ここで、風車３１はカウンタ４２の信号出力毎に１歯分
回り云され、それに応じてレベル検知器２２が低下し基
準レベルの検知を低くする。これによシ、トナー濃度を
一定のレベル範囲内に制御できる。この時、レベル検知
器２２による基準表面レベルの変化量は、風車３１の歯
の数（Ｎ）及び回転軸３０の半径（Ｒ）によって決める
。つまυ、風車３１はｌ／Ｎ回転することで回転軸３０
も１２爪回転する。そして、回軸軸３０の円周は２πｔ
くであって、ワイヤ２８の巻き取り量は２πＲ／Ｎ　と
なる・上記ワイヤ２８が直下に可動保持板２３を引き下
げるのであれば、レベル検知器２２も２πＲ／Ｎ　低下
し、基準表面レベルの変化量は２πＲ／Ｎとなる。

そこで、一定の現像剤２のトナー濃度を得るための表面
レベルが現像回数に応じて、一定レベルで低下するので
あれば、例えば１０００枚コピ一時の基準表面レベルの
低下に見合った位置に低下ざせるために、Ｎ及びＲを適
宜設定すればよい。尚カウンタ４２はカウント内容を保
持させておくためにもバノクア７プ電源が装備されてい
る。

今、第１図で説明した同一の現像剤８００ｇ用いて、こ
の初期トナー濃度７％を、およそ０．５Φの範囲に納め
るためにはレベル検知器２２の基準位置を現像剤交換を
行う複写枚数１００００枚になるまで約１２００枚毎に
計８回、その現像剤の初期の体積の約１Φ分ずつ下方向
へ移動させる必要がある。この点第１図の実施例では９
個の検知装置を必要とする。この実施例ではカウンタ４
２は１２００枚コピー（現像）でカウントアツプして、
信号を出力する様にすると共に、以下風車３１の歯数３
２、回転軸３０の軸径９朋と設定することにより、上記
現像剤の初期の体積の約１％分に相当する約０．９朋の
レベル検知器２２の移動を可能とする。この様にして８
回の移動を実行した後、１００００枚の現像（埠ピー）
が終了すれば現像剤がトナー濃度７影の新しいものに交
換される。

この時、風車３１は初期位置つまり、風車３１に固定さ
れたピン５０に定位置に固定されたストッパー５１に当
接するまで矢印と反対方向へ回転され、これによりレベ
ル検知器２２が初期位置に設定される。また、現像剤２
の交換後にイニシャルリセット信号がオアゲート８４を
介してカウンタ４２がリセットされ、カウンタ４２は初
期設定される。

以上の例においては、レベル検知器２２の移動量を一定
とし、且つ一定の枚数毎に移動させていたが、キャリア
とトナーの混合した現像剤の見かけ上の体積の単位時間
あたりの減少量は、撹拌時間（はぼ複写枚数に比例）と
共に減少していく傾向にある。この影響が無視できない
とき、さらに精密な濃度制御を行うために、第６図に示
す制御系のカウンタ４２のカウント出力を、現像回数（
コピ一枚数）に応じて広げることが望ましい。その制御
例を第７図に示す。

第７図において、カウンタ４２の出力信号の回数を記憶
する出力回数記憶回路４５を設けている。

出力回数記憶回路４５は、カウンタ４２の所定枚数のカ
ウント内容を変更させる。つまシ、出力回数記憶回路４
５の内容が“０゛°であれば、カウンタ４２は１０００
枚のコピーをカウントすれば信号を出力する。この信号
にて、出力回数記憶回路４５が“１゛°をカウントする
。そして、この“１°。

により、次にカウンタ４２は１２００枚のカウンタに変
更される。つまり、出力回数記憶回路４５が、′１゛°
づつカウントアツプする毎に、カウンタ４２は＋２００
づつカウント内容を変更していく。

そこで、現像槽２０内の現像剤２の交換後、カウンタ４
２の内容は“０°′及び出力回数記憶回路４５も°“０
゛′にイニンアルリセットされる。現像剤２の交換後の
カウンタ４２は、１０００枚をカウント後に信号を出力
する。この出力信号は、力。

ランク４２をリセットすると同時に、出力回数記憶回路
４５に“１“とじて記憶される。またカウンタ４２かも
の出力信号にて、ソレノイド３９が一定時間通電され、
レベル検知器２２は下方向に降下されて、以前より低い
基準レベルを検知することになる。

カウンタ４２は次に１２００枚をカウントした後に信号
を出力する。即ち、カウンタ４２は、信号を出力する毎
にカウント枚数を＋２００づつ増加し、各カウント時に
信号を出力し、レベル検知器２２の基準レベルを低下さ
せていく。そして、現像装置が１００００枚の現像を行
えば、現像剤２の交換を使用者に知らせ、現像剤２の交
換後に、カウンタ４２及び出力回数記憶回路４５が“０
゛ニイニシャルリセットされる。

上述の方法では、現像剤の見かけ上の体積の単位時間あ
たりの減少率が複写枚数の増加に供って減少するために
対処している。しかし、複写枚数（現像回数）に応じで
あるいは経昨的に現像剤が劣化することから生じるキャ
リアの感光体への単位時間あたりの付着量もまた複写枚
数に応じて増加する方向に変化しているが、この影響が
前記影響よりも大であるときは、カウンタ４２の出力信
号を発生するためのカウント数を実施例とは逆に序々に
減少させていく様にすれば、同様に対処できる。

上述に説明した実施例において、レベｌし検知器２２の
基準レベルの１回毎の変位ｔ＝ｉさらに小さく、かつ変
位回数をさらに多くて、変位の連続性を増大させれば、
より精密な濃度制御が可能となることは明白である。

〈発明の効果〉 以上説明したようにこの発明によれば、装置の動作２０
回数の増加に応じて略連続的にレベル検知器の基準レベ
ルを切り換えて濃度制御を行うので、複写回数等が増加
してもそれに応じた基準レベルでのレベル検知に基づき
トナー補給を行うことができ、トナー濃度をより精度よ
く制御できこれにより現像剤濃度が高いために発生する
かぶり等の複写画像の劣化を未然に防止することができ
、且つ常に安定した適正濃度にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した複写機の現像装置の概略構成
図、第２図は同現像装置における現像剤濃度制御装置の
制御ブロック図、＠３図は本発明におけるレベル検知器
の検知位置切り換え装置の一例を示す現像槽周辺の部分
断面図、第４図はその斜視図、第５図は検知位置切シ換
装置の切換え機構を示す構造図、＠６図は本発明による
制御回路構成の一例を示すブロック図、第７図は本発明
による制御回路構成の他の具体例を示すブロック図、窮
８図は従来の現像剤濃度制御装置と示す現像槽周辺の断
面図である。 １　（２０）　：現像槽　　２：現像剤　　４：攪拌ロ
ーラ　　５：感光体ドラム　　７：トナー８：補給ロー
ラ　　２２：Ｖベル検知器２３：可動保持板　　２８：
ワイヤ　　３０：回転軸　　３１：風車　　３３ニレバ
ー３５：送シ爪　　３８ニスプリング　　３９：ソレノ
イド　　４２：カウンタ 代理人　弁理士　　福　士　愛　彦（他２名）ヌ　ｌ　
因 第３　図 第４図 第５図 第８　区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、現像槽内に現像剤の表面レベルを検知器で検知し、
   その検知レベルに応じて現像剤を補給することにより、
   現像剤濃度を制御する現像剤濃度制御装置において、装
   置の動作回数をカウントし特定数をカウント毎に信号を
   出力するカウント手段と、上記表面レベルの検知器を移
   動可能に設けた保持手段と、上記カウント手段からの信
   号により上記保持手段を移動させる駆動手段を含み現像
   剤表面レベルの検知位置を切換える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。 ２、上記カウント手段は特定のカウント数を装置の動作
   回数に応じて増加又は減少させたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の現像剤の濃度制御装置。