JPS6157972A - 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、あるいはね過ぎて、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＠調葺装置を付け、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、一定立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６方法は・基準値０検知０容易ｇ　ｏ　ｔ−し
使用されることが多い。この方法を第７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例え
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、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
門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、カブリを発生するという問題を抱えていた。

こねに対し、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８図に示している。第８図において
第７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
１０内にＮ１極を主極とて多数極からなる磁石！１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内に付着す
る現像剤２は、現像領域へと搬送埼 され、Ｎ１極と対向することでブラシ状に壓立ち感光体
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にて一定世に規制される
。

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ｌＯ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。例えば第９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。しかも、センサー１３とスリーブ１０との間隔を２
．２朗に設定した。図に示す様にドクター１２の間隔Ｘ
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１
２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の取付位こが磁石１１の磁極Ｎ２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＋ｏｇ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を２０として示し
、第８図においてＮ１の主極を時計方向にずらせること
で１９゜１８・・・・・・とし、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。

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、特に乞ンサ・−検出
出力を安定化することを目的とする。

また本発明は舎岳幸中物弁≠噂センサーの取付位置を考
慮し、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１１ｍ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、１４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１４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１１とからなる現像ローラ３を
設けている。スリーブｌＯ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１．Ｊ
　＋　９に戻され攪拌ローラ４にて撹拌される。スリー
ブ１０上に吸着された現像剤２は感光体１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１ｇ　ｌ　９の測板にビス止めさ
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１１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から和尚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２図に示す様にセンサ一部に
流れる現像剤を規制するための規制板１５を設けている
。該規制板１５は、その先端が上蓋１８まで延長されて
おり、その部分が例えば上蓋１８の内側に固定されてい
る。規制板】５は第１図に示す様にスリーブ１０の周面
に沿うように特けられ、センサ一部に向う現像剤の流れ
る量を規制している。特に、図に示す通り規制板１５は
、磁石１１の磁極Ｓ１による現像剤２の穂立ち量を規制
し、センサー２０へ現像剤２を案内する様にしている。

しかも、本発明においては、センサー２０はスリーブ１
０とセンサー２０との間隔ｙをドクター】２にて現像剤
を規制する幅Ｘに対し、ｘ＞ｙの関係になる様に配置し
ている。

第１図に示す様にセンサー２０を配置することで、セン
サー２０面に接触し流れる現像剤の量は常に一定に保た
れる。つまり、スリーブＩＯにて搬送される現像剤の量
が増減しても、規制板１５にてセンサー２０面を流れる
現像剤がスリーブ１０と規制板１５との間で一定量に規
制される。そのため、ドクター１２による現像剤２の付
着量等が変化してもセンサ一部を流れる現像剤の量が一
定に保たれ、安定した透磁率の検出出力を得ることがで
き、トナー濃度を常に一定に制御できる。しかも、セン
サー２０のスリーブ１０との間ＨＹをドクター１２によ
り間隔Ｘより小さくしていることから、規制板Ｉ５にて
現像剤を規制する効果が高まり、センサ一部へ流れる現
像剤の量を一定にすることがより確実になる。

また、規制板１５にて、現像剤を規制し押さえるように
していることから、現像剤の流速が緩やかになり、より
安定した検出が可能になる。

第３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及び基準のトナー濃度を設定する
ためのコイルＬ３を巻付けており、特にフィルム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２［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、フィル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。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
起電圧と上記コイルＬ２との電圧との合成信号が位相検
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〇 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・−濃度の現像剤２を現像
槽１９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
準電圧より大きいなるような信号（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２
８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Ｌｌ
に及ヒコンデンサ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ｍＨ
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
フィル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のベー
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
相検出のための排他的論理和回路との位相差に応じた幅
のパルス信号を出力する。

このハ／ｌ／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ＥＸ
４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。そのため、
回路ＥＸ４の一方の入力端子に加えられる被検出信号値
は、現像剤が基準トナー濃度時にスレッシュホールド以
下（又は等しし、）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
を導通常状にする。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ラ８を回転させるためのモ二し
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検出により行っ
ているが、墓磁率の変化を直接電す−２０を第１図に示
す位置に配置したことで、上述した通り安定した検出出
力を得ることができる。第５図にその特性を示す。この
図は現像剤２の付％ｆｆｆｌを規制するドクター１２と
スリーブｌＯとの間隔Ｘを変化させた時のセンサー２０
に基く出力変化をする特性図である。しかも、センサー
２０とスリーブ】０との間Ｒｙを１．５Ｍに設定し規制
板も、はぼそれに対応する様に設けた。この結果のセン
サー２０による検出出力ＶＰＣは第５図に示す通りであ
る。この図から理解できる通り、第９図による従来のも
のと比べ、出力変化が非常に小さくなっていることがわ
がる。

また、第１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１０図
と同様にセンサー２０を固定し、磁石ＩＩを基準位置か
ら主極Ｎ１の高さＨを２０ｍｍを定位置とし、これより
時計回転（１９・・・１６）又は反時計回転（２１・・
・２３）させた場合の出力変化を示している。図に示す
様に第１０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１１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、第５″図及び第６図に示す
如く第９図及び第ｔｏ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。

〈発明の効果〉 ２浄すると共に、該センサーに流れる現像剤の量を規制
する規制板を設けたものであるから、センサ一部を流れ
る現像剤の量を常に一定に保つことができ、トナー濃度
検出出力が安定化し、これにより現像剤の濃度を一定に
保つことができる。しかも、現像剤がセンサーを通過す
る時に規制板にて押されているため現像剤の流速が緩や
かになり、より安定した検出出力を得ることができる。

また、センサーとスリーブとの間隔ｙをドクターによる
規制間［Ｘより小さくしていることから、現像剤の流量
変化関係なく、センサーに流れる現１象剤の缶を一定に
保つのにより効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１［Ｊ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図は第１図にかかるセンサ一部を示す
平面図、第３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４７は第３図の詳細を示す
回路図、第９図及び第６図は本発明の濃度制御にかかる
特性図、第７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８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９
図及び第１０図は第８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　　１５：規制板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　　ｘ：ドクター間隔　　ｙ、センサーと
スリーブとの間隔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁石及びスリーブからなる現像ローラを用いて記録
   媒体に形成された潜像を現像する現像装置において、現
   像剤の濃度を検出し、この検出出力に応じてトナー供給
   を制御するためのセンサーを現像後に上記スリーブに対
   向して設けるとと共に、上記センサーに現像後の現像剤
   のスリーブの付着量を規制する規制用部材を設けたこと
   を特徴とする現像剤の濃度制御装置。 ２、上記センサーとスリーブの間隔ｙを現像前にスリー
   ブに付着する現像剤の量規制する間隔ｘに対しｘ＞ｙの
   関係になる様にセンサーを配置し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。