JPS6157968A - 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ｎ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辺択的に付着さ
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、−々副盤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６図により説明すると、現像装置ｌ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、基邸位置に設置されている例えばセラミック振動子
６（検知累子）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
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りの量のキャリア
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７図に示している。第７図において
第６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
ＩＯ内にＮ１極を主極とし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ＩＯが矢印方
向へ回転される。これにより・スリーブＩＯ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Ω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Ｎ　ＪＦ、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１
３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Ｉ３は透磁率の変化として誤検出し、
トナー０度制御が不安定になる。例えば第８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。図に示す様にドクター１２の間ｆｉｘ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％　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９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いて、定位
置から感光体５と対向する主極Ｎ１までの間Ｈを２０順
に設定しており、第７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
っても透磁率がバラツキ、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、特に透磁率の検出出力
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センサーへの現像剤
の流量を常に一定に保ち、センサーにょる出力を安定化
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２は現像槽１９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ｊ＋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′Ｗｉ１９に
戻され攪拌ローラ４にて攪拌される。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Ｐ！！＋９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２゜は、磁石ＩＩの
Ｎ２極と対向する様に配置されている。このセンサー２
０は現像槽１９の上蓋１８に取付けられており、磁石１
１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ｌＯから相当の距離を隔てて取付けられて
いる。

そして、センサー２ｏの現像剤の搬送方向の下流側には
、現像剤の流れを規制する邪魔板１７を設けている。こ
の邪魔板１７は、一端が上蓋１８に固定されており、セ
ンサー２０を接するようにして流れてくる一部の現像剤
２を搬送を抑制している。特に邪魔板１７は、センサー
２０と対向する部分にのみ設けられており、この邪魔板
１７を設けていない部分は、現像剤がそのまま撹拌ロー
ラ４へと搬送される。

第１図に示す様に構成することで、スリーブ１０にて搬
送される現像剤は感光体５と対向する現像領域を通過後
、センサー２０を通過することで、現像剤のトナー濃度
、つまり透磁率が検出される。

検出された透磁率が基準のトナー濃度のものより大きく
なっておれば、トナー７がトナー供給ローラ８の回転に
より現像槽１９内に供給される。

ここで、センサー２０を現像剤が通過する際、センサー
２０の後方に対向して設けられた邪魔板１７の作用にて
一部の流れが規制され、センサー２０の進入側に現像剤
の溜りができる。つまり、邪魔板１７を設けることで、
センサー２０を流れる現像剤の瓜が規制され、センサー
２０部分を流れる現像剤が一定量に保たれる。この時、
センサー２０への進入側には、現像剤の溜りが形成され
、センサー２０の周囲が現像剤で満すように囲われる。

そのため、トナー濃度を検出するための不安定要素であ
る第７図に示す空間１４が排除され、安定した濃度検出
が可能となり、外部磁界等の影響を受けなくなった。

また、第７図の従来のものは、現像剤の流れの表面で濃
度検出する方法であって、これであればドクター１２に
よる規制量の変化が、センサーへの接触性が大きく左右
され、検出出力が安定しなかった。この点、邪魔板１７
を設けることで、センサー２０部分のみ現像剤の流れが
規制され、ドクター１２の規制量に関係なく、常に一定
の流れを確保できる。特に、この発明による効果を明確
にするために、第４図及び第５図に第１図に示した装置
の特性を示した。

第４図は、現像剤２の流量を変えるために、ドクター１
２とスリーブＩＯとの間ｆｉｘを変化させた時のセンサ
ー２０の出力変化を示したものである。また、センサー
２０とスリーブｌＯとの間隔は、２２順に設定した。尚
条件については第８図のものと同一である。この第４図
にて理解される通り、出力変化がほとんどない。

また、第５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９図
と同様にセンサー２０を固定し磁石】ｌを基準位置から
主極Ｎ１の高さＨを２０ｍを定位置とし、これより時計
回転（１９・・・＋６）又は反時計回転（２１・・・２
３）させた場合の出力変化を示している。図に示す様に
第９図と対比すれば、本発明による出力変化は、はとん
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ＩＩ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４図及び第５図に示す如
く第８図及び第９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。

第２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及び基準調整のためのコイルＬ３を
巻付けており、特にコイルし２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。またフィルし３側にはフェライトコア２
１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には基準位置を出力する発振器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、はとんど変化しないコイルＬ３の誘
起電圧と上記フィル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、出力信号のパルス幅が大きくなる。従って
、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２゜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＠）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構成図である。

図において、電源電圧ｖＤ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ｅ７
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Ｑｌのベー
ス端子に供給されている。

トランジスタＱ１のフレフタは、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Ｑ１の増幅されたコレクタ出カバ、波形ｉ
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０そのため１
−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６度時にスレッシュホールド以下
（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より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　（７）抵抗Ｒ７を介してトラ
ンジスタＱ２のペース端子に供給され、トランジスタＱ
２を導通常状ニスル。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り行っているが、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、現像剤中のトナーコ度を検出する方法としては、
本発明の一実施で示した透磁率を検出するだけでなく、
導電率を検出することでも同様にして実施できる。例え
ばキャリア中のトナーの混合率に応じて、その導電率が
変化し、基準のトナー濃度の時の導電率を基準として、
検出した導電率と比較することで、トナー濃度の状態が
どうなっているのかがわかる。

〈発明の効果〉 本発明の現像剤の濃度制御装置によれば、現像ローラを
構成するスリーブと対向して濃度検出のためのセンサー
を設け、該センサーに対向してセンサーを流れる現像剤
を規制する板を設けたものであるから、規制板にて現像
剤のセンサーへの流量を制限し、その量を一定に保つこ
とができるため、センサー出力を常に安定にし、より正
確なる濃度制御を行うことができる。

また、規制板にて現像剤でセンサー周囲を囲うように満
すことができ、不安定要素を排除できるだけでなく、磁
気シールの効果もあり、より安定した濃度制御が可能と
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図及び第５図は本発明の濃度制御にかか
る特性図、第６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７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
８図及び第９図は第７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　　ｌＯ＝スリーブ１１：磁石　　１２：
ドクター　　１７：邪魔板１８、上蓋　　１９：現像槽
　　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 ドアターＴ畠１’（ｍｍ） 濤４　図 ま棲伍デ　Ｈ１ユ 第　５　図 第６　図 Ｆ７ター暢χ（ｍｍ’） 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁石と、該磁石の周囲に回転駆動されるスリブと、
   該スリーブ上を搬送される現像剤に接するように設けら
   れ現像剤の濃度を検出するセンサーと、該センサー部と
   対向して設けられ現像剤の流れる方向の下流側に配置さ
   れた現像剤の流れを規制する規制板と、上記センサーを
   流れる現像剤の濃度に応じた該センサー出力によりトナ
   ーを供給制御する制御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。