JPS6157967A - 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Ｃ４度を１ｂ制御
する装置に関する。

く従来技術〉 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戎分の籏度つまリキャリアとト
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、あるいは儂過ぎて、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ュアル式のトナー供
給分調整装置を付け、これを、ユーザーが、複写τ゛７
．）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
あった。また、それゆえ適正だ度に調整することが困難
でもあった。さらに、ユーザーが、−々調整のだめの操
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５図により説明すると、現像装置１内
に現像剤２が攪拌ローラ４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ｆｌｌえ：ばセラミック
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、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シ、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
攪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へ付
着し、何度もこれを繰り返す内にかなシの量のキャリア
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、カプリを発生するという問題を抱えていた。

これに対し、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であれば、キャリア
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−例を第６図に示している。第６図において
第５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１
０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っている。これであれば、
現像剤２のキャリアが減少しても、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１
２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。特に第６図に示す、センサ
ー１３と現像剤２との間にできる、空間（空気）１４の
大小により、センサー１３の検出出力が大きく変化する
。例えば、第７図の特性図に示される様に、センサー１
３の出力は、ドクター１２の規制量（幅Ｘ）に応じて犬
きく変化する。このように、ドクター幅Ｘを変えること
は、スリーブ１０にて搬送される現像剤２の量を制御す
ることで、空間１４が変化することになる０従って、第
７図に示す様に空間１４０大小によって、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”ｌ　Ｎ
　２　より左右にズしてもその出力が大きく変化する。

つまり、磁石１１の固定位置がズしても同様である。そ
の特性を第８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・とが一致する位置におけ
る感光体５と対向するＮ１極と定位置との間を２０−と
して設定し、第６図においてＮ１の主極を時計方向にず
らせることで１９．１８・・・とじ、反時計方向にずら
せることで２１．２２・・・とじて図示した。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
よって透磁率がバラツキ、検出出力が不安定になる要因
となっていた。

〈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って、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。

また本発明は、トナー濃度を検出するためのセンサーへ
の現像剤の流量を一定に保ち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６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２１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０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Ｎｌ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１
０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の回転に従って感光体５と対
向する現像位置へと搬送され、この搬送後に現像リープ
１０上に吸着された現像剤２は感光体５ど対向する位置
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エリ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１図
に示す・様にセンサー近傍にマグネット１７を設けてい
る。マグネ７　）１７は、特にスリーブ１０内の磁石１
１の対向するＮ２極と反対のＳ極が対向する様に配置し
ている。つまり、対向する磁極と異極のマグネ・ｙ　ト
１７を設けている。

以上の様にセンサー２０を設けることで、マグネット１
７の磁気力により一部の現像剤２を拘束し現像剤２の流
れを規制する。そのため、その部分に一定量の現像剤の
溜りが形成され、センサー２０に流れる現像剤の流れを
一定にすることができる。マグネ７ト１７は、常にある
程度の現像剤２を拘束しており、この現像剤２により、
常にセンサー２０面周辺に溜りを形成し、センサー２０
の周囲を現像剤で満し不安定要素の空間１４を除去する
０これによシ常に一定量の現像剤を送り込むように作用
する。例えば、現像剤２の搬送量が多くなれば、センサ
ー２０の部分はマグネット１７の作用にて、その流量が
一定に抑制され、センサー２０部分以外の所ではその流
量が増加する。しかも、現像剤２の搬送量が減少すれば
、マグネット１７にて現像剤２が吸引され、センサー２
０部に流れる現像剤に流れる量が常に一定になる。

ッ　　　　　　　　従って、ドクター１２にて規制され
る現像剤の量が変化しても、マグネット１７の作用にて
センサー２０に流れる現像剤の量が一定に保たれる。

そのため、センサー２０の出力が安定し、正確なトナー
濃度検出が可能となり、現像剤の濃度を一定に制御でき
るＱ また、現像剤２はスリーブ１００回転に応じて高速で流
れるものの、センサー２０では、マグネット１７にて一
部が拘束されて低速となり、圧力による濃度変化のバラ
ツキも少なくすることかでさる等の効果もある。

第２図は本発明によるセンサー２０の出力に基づくトナ
ー濃度制御の一例を示すブロック図である。図に示す様
にセンサー２０は、フェライトコア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及び基準調整のだめのコイル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とフェライトコア２１とで閉磁路を構成してい
る。またコイルＬ３側にはフェライトコア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Ｌｌ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０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０そして、は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置
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１
９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３図は第２図の詳細を示す回路Ｇ”Ｊ成図である。

図において、電源電圧Ｖ、は、抵抗Ｒ１を介してツェナ
ーダイオードＺＤＩ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ＥＸＩの一方の入力端子に供給さ
れている。回路ＥＸＩ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の他の端子は抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２との接続
部に接続されておシ、抵抗Ｒ２を介して回路ＥＸＩの出
力と逆位相の発振出力信号が回路ＥＸＩ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
て直流分がカットされて増幅用トランジスタＱ１のペー
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、エミッタは接地されている。

トランジスタＱｌ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
相検出のだ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ば、基準入力端子を接地し
ており、一方の入力端子にスレッシュホールド以上の電
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ッシュホールド以下の
（又は等しい）値になるように基準調整コア２２を調整
している。

従って、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よシ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を導通状態にする
。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２８を回転させるためのモータを厄動する。

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って本発明は第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シ行っているが、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、透磁率だけでなく、現像剤の導電率を検出する
ようにして、トナー濃度を検出することも可能である０ また、第４図に示す様にマグネットを現像剤２のセンサ
ー２０部への進入側に設けることなく、排除側にマグネ
ット１７Ａを設けるようにしても、第１図と同様の作用
効果を得ることができる。即ち、マグネッ）１７Ａが現
像剤２の一部を拘束し、これがストッパーの役目を果す
。従って、センサー２０部の現像剤の進入側に現像剤の
溜りを形成するように作用し、センサー２０に流れる現
像剤磁石１１の磁極Ｎ２とマグネッｌ−１７Ａとを図に
示す通り対向するように、センサー２０の配置位置をず
らせばよい。この様にマグネッ）１７Ａを磁石１１の磁
極Ｎ２と対向させれば、現像剤の一部の拘束力が強まり
、センサー２０の進入側（マグネット１７Ａと反対側）
の現像剤の溜りを一定にする効果が高まる。

通常、画像濃度調整のため磁石１１の主極Ｎｌ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２ｏ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、センサー２ｏに流れる現像
剤の量を一定にするためにマグネッ）１７（１７Ａ）を
設けていることから、ドクター１２の幅Ｘを変化させて
も、第７゛・図の様に大きな出力変化を生じることなく
安定した出力を得ることができる。

尚、本発明によればトナー濃度の検出を、現像剤の透磁
率を検出する様にしたが、現像剤の導電率を検出する様
にしても同様である。つまり、トナー濃度が高ければ、
導電率が低くなり、逆に導電率が低くなればキャリア中
に混合されるトナーの量が減少し、これを検出すること
で、トナー濃度を容易に検出できる。

〈発明の効果〉 本発明の現像剤の濃度制御装置によれば、トナー濃度を
検出するためのセンサーを現像ローラを構成するスリー
ブと対向する様に設け、スリーブ内の磁石の１つの磁極
と異極のマグネ７トを上記センサー近傍に設けているこ
とから、マグネットと磁石との間の磁力による現像剤の
磁気的な拘束力により、センサー周辺を現像剤にて満す
ようにしており且つセンサーに流れる現像剤の量を一定
に規制しているため、センサーの検出出力が安定になり
より確実なる現像剤の濃度制御が可能となる０

【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ック図、第３図は第２図の詳細を示
す回路図、第４図は本発明の他の実施例を示す現像部の
断面図、第５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６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７
図及び第８図は第６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２１０ニスリーブ　１１：＠石　１２：ドクター
　１７．１７Ａ：マグネット　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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、多数極からなる磁石、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、上記磁石の一つの極と対向
   し且つスリーブの回転にて搬送される現像剤のトナー濃
   度を検出するためのセンサー、該センサーの近傍に配置
   され上記磁石の一つの極と反対の極性を対向させたマグ
   ネット、上記センサー出力に応じてトナー供給を制御す
   る制御手段を備えたことを特徴とする現像剤の濃度制御
   装置。