JP2654018B2 - 湿式現像の現像液濃度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本圧明は、湿式現像の現像液濃度制御装置に係り、特
に、湿式現像方式を採用する電子写真複写機、ファクシ
ミリ等の各種画像形成装置に広く適用しうる湿式現像の
現像液濃度制御装置に関するものである。

（従来技術） 静電潜像を担持している感光体ドラム周面に現像液を
供給して静電潜像を顕像化する湿式現像方式において
は、現像液に極性を付与させる方式にいくつかある。そ
の一つは、カーボンや分散樹脂（レジン）等のバルク
（現像剤）中で分散された材料そのものが明確な極性を
有するものであり、他の一つは、極性制御剤を添加して
極性を付与させるようにしたものである。

後者の方式における極性制御剤は、通常、濃度制御装
置により常時適度な濃度に維持されているが、濃度検知
センサーとしてCdsカプラとランプを組合せてなる光学
センサーを用いると、光の透過通路を形成するギャップ
が狭く設定されているため、異物が詰まり易い上に、泡
が混入し易く、極性制御剤の供給過多や供給不良等の異
常動作が生じることがある。そのため、やや信頼性に欠
けるという問題がある。また、湿式現像方式のカラー記
録装置では、混色が避けがたく、特に黒トナーが混色さ
れると光透過率が低下して現像液の濃度検知に誤差を生
じ、品質の劣る画質しか得られないという問題もある。

そこで、現像液中に、一対の電極を配置してその間に
直流電圧を印加し、現像液の導電率つまり極性制御剤の
抵抗を計って極性制御剤濃度を検出する方法が提案され
ている。このような電極を用いた極性制御剤の濃度制御
方式においては、第３図に示すように、現像液の導電率
を示す電極からの出力値（縦軸）が、現像液濃度（横
軸）にほぼ比例して変動されるようになっている。

しかしながら、この極性制御剤の濃度制御方式によれ
ば、異物や泡の混入の影響はほとんど回避することはで
きるが、現像液の温度変化により濃度の検知動作が不安
定化するという問題がある。すなわち、第４図は、一定
濃度を有する現像液（0.18重量％）の現像液温度（横
軸）に対する現像液の導電率つまり電極からの出力値
（縦軸）の変動を表わしたものである。本図からわかる
ように、現像液の導電率を示す電極からの出力値は、現
像液の温度とともに大きく変動され、高温時に導電率が
大きくなり、低温時には導電率が小さくなっている。し
たがって、装置の使い始め等のように現像液の温度が下
がっている場合には、現像液の導電率が小さくなって電
極からの出力値も現像液濃度の割に小さくなっており、
極性制御剤の濃度が十分であるにもかかわらず、極性制
御剤の補給が行なわれてしまう。

第５図に示すように、現像液温度（横軸）が低下する
程、極性制御剤の添加量（縦軸）は、それにともなって
より多く必要となり、上記のように、現像液温度の低下
時に、より多くの極性制御剤が補給されることは、特
に、画像のベタ均一性を良好にすることとなる。しかし
そのように極性制御剤が高濃度である状態のまま、例え
ば使用時間の経過にともなって現像液の温度が向上され
てくると、画像のベタ均一性は急激に悪化しはじめる。

第６図は、この状態を表わしたものである。すなわ
ち、極性制御剤が高濃度である現像液、例えば、三点鎖
線で示されるように、極性制御剤を6.3重量％を含有す
る現像液では、低温時においてベタ均一性のランク（縦
軸）が高い良好な画像が得られているのに対し、現像温
度（横軸）の上昇にともなって、画像のベタ均一性は急
激に低下していく。

（目的） そこで本発明は、温度変化に基づく導電率変動が現像
液に生じても、極性制御剤の濃度を適切に制御し、常に
画像のベタ均一性を良好に維持するすることができるよ
うにした湿式現像の現像液濃度制御装置を提供すること
を目的とする。

（構成） 上記目的を達成するため、本発明は、静電潜像が形成
される潜像担持体に現像液を供給して上記静電潜像の現
像を行なうようにした湿式現像の現像液濃度制御装置に
おいて、現像液中のトナー濃度を光透過率により検出
し、それに基づいてトナー濃度制御を行なう光学型トナ
ー濃度制御装置と、現像液中の極性制御剤の濃度を導電
率により検出し、それに基づいて極性制御剤の濃度制御
を行なうようにした電極型極性制御剤濃度制御装置とを
備えてなり、上記電極型極性制御剤濃度制御装置は、現
像液内に配置される一対の電極と、この電極に超低周波
数の正弦波を加えて上記電極間の導電率に応じた正弦波
電圧からなる極性制御剤供給信号を発する回路と、上記
極性制御剤供給信号に対応して所定量の極性制御剤を供
給し極性制御剤の濃度を制御する装置と、所定温度以下
では上記極性制御剤供給信号の出力をカットするスイッ
チ回路とを具備してなる構成を有している。

このような構成においては、所定温度以下で、スイッ
チ回路により極性制御剤供給信号の出力がカットされる
こととなり、極性制御剤の補給がそれ以上行なわれない
ようになっている。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

以下に説明する例は、転写型電子写真複写機における
もので、潜像担持体例えば、感光体ドラムに微小間隔を
保持して回転駆動される現像ローラにより感光体ドラム
上の静電潜像を現像液で現像し、この現像ローラを液溜
め機能を兼務するスクレーパで清掃するようにしてい
る。

なお、潜像担持体として感光体ドラムを用いる例で以
下説明するが、これに限らず、感光体をベルト状に構成
することもできるし、感光体に代えて、誘電体をドラム
状もしくはベルト状に構成することもできる。

まず、各複写機構をプロセスにしたがって概説する。

第２図において、感光体ドラム10は、複写時には駆動
装置により一定の速度で矢印方向（時計回り）へ回転駆
動され、メインチャージャ11により一様に帯電された
後、露光装置により原稿像IMが投影されて感光体ドラム
10上に静電潜像が形成され、イレーサ12により作像領域
外が除電される。

感光体ドラム10上の静電潜像は、本発明が適用された
湿式現像装置13により顕像化され、図示を省略した給紙
装置から破線矢印のごとく搬送ローラ14を介して給送さ
れてきた転写紙へ転写チャージャ15により転写される。

この転写紙Ｓは、分離ローラ16により感光体ドラム10
から分離されて搬送ベルト17により搬送され、以下、定
着器によりトナーが定着されて外部へ排出される。

感光体ドラム10は、転写紙Ｓの分離後、クリーニング
ユニット18により、残留トナーが除去され、除電ランプ
19（除電器または除電チャージャ）により残留電位が除
去されてつぎの複写に備えられる。

以上が、各複写機構およびプロセスの概要である。つ
ぎに湿式現像装置13について説明する。

湿式現像装置13においては、現像容器130内に、上か
ら順に第１現像ローラ131、第２現像ローラ132およびス
クイズローラ133がそれぞれ軸支されている。上記第1,
第２現像ローラ131,132は、各々感光体ドラム10の表面
と微小間隔をおいて保持されている。この間隔は、例え
ば0.15mmに調整され、図示を省略した駆動装置により矢
印のごとく回転駆動されるようにしてある。また、現像
容器130にその基端部を固定されているスクレーパ131A,
132Aの各先端部は、上記第1,第２現像ローラ131,132に
対して、各々液溜め可能に圧接されるとともに、常時、
現像ローラ上のトナーを清掃するようになされている。

ここで、液溜め可能に圧接されるというのは、現像ロ
ーラの長手方向に長さを有するスクレーパが、その自由
先端部を現像ローラの周面との関係で略Ｖ字状の対向領
域を形成するように、かつ、現像液がそこの対向領域を
貯留され得るように設定されることを意味するものであ
る。したがって、上記対向領域に現像液が貯留されるこ
ととなるものである。

第１現像ローラ131を介して感光体ドラム10に向けて
供給された現像液は、第１現像ローラ131と感光体ドラ
ム10との対向領域に貯留され、感光体ドラム10の回転と
ともに漸次感光体ドラム10上に移り、補助的な現像液供
給機能を有する第２現像ローラ132を経て、スクイズロ
ーラ133およびスクレーパ133Aで感光体ドラム10上から
除去され、現像容器130の底部に開口されている回収管2
1を経てタンク22に回収されるようになっている。この
場合、液供給ノズル20への現像液の供給は、タンク22に
設置されたポンプＰの働きにより供給管23を介して行な
われる。

上記タンク22内には、現像液中のトナー濃度を光透過
率により検出する光学型トナー濃度検出センサーと、現
像液中の極性制御剤の濃度を導電率により検出する電極
型の極性制御剤濃度センサーとを備える濃度センサー24
が設置されている。

この濃度センサー24に備えられる光学型トナー濃度検
出センサーは、Cdsカプラとランプとを組合せてなる光
学センサーから構成されるもので、現像液の光透過率に
基づいてトナー濃度を検知するものである。検知された
トナー濃度検出信号は、図示を省略したトナー補給装置
に受けられ、それにより所定量のトナー補給が行なわれ
るようになっている。

一方、電極型極性制御剤濃度センサーは、現像液中に
浸された一対の対向電極を有している。そして第１図に
示すように、上記電極は、例えば50〜100PFの可変コン
デンサーC1を形成し、その一方の電極は直流阻止用コン
デンサーC2を介して正弦波発振器OSCに接続される。他
方の電極は、抵抗R1を介して接地されるとともに、抵抗
R2を介して増幅器A1の一方の入力端子に接続され、上記
増幅器A1の他方の入力端子は、抵抗R3を介して接地され
る。この増幅器A1の出力端子は、抵抗R4,R5を直列に介
して増幅器A2の一方の入力端子およびコンデンサーC3の
一端に接続され、上記コンデンサーC3の他端および増幅
器A2の他方の入力端子が接地される。増幅器A2の出力端
子と抵抗R4,R5の接続点との間には、コンデンサーC4が
接続され、これら抵抗R4,R5、増幅器A2およびコンデン
サーC3,C4により低域通過フィルターLPFが構成されてい
る。

まだ、増幅器A2の出力端子は、R6,D1,R7を直列に介し
て増幅器A3の逆相入力端子に接続されるとともに、ダイ
オードD1、抵抗R7の接続点がコンデンサーC5を介して接
地されており、抵抗R6およびコンデンサーC5により積分
回路INTが構成されている。

増幅器A3の正相入力端子は、抵抗R8を介して基準電圧
源に接続され、増幅器A3の出力端子と正相入力端子との
間に抵抗R9が接続されて、増幅器A3および抵抗R7〜R9に
よりヒステリシス特性を持った電圧比較器VCが構成され
ている。上記増幅器A3の出力端子は、駆動回路Ｄの入力
側に接続され、駆動回路Ｄの出力側に常閉スイッチSWを
介してリレーRA₁が接続されている。リレーRA₁は、極性
制御剤補給装置を駆動して現像装置の現像液に極性制御
剤を補給させるものである。

上記常閉スイッチSWは、以下のようなスイッチ回路に
より作動される。まず、現像液の液温度を検出する温度
センサーＳの出力端子は、抵抗R10を介して増幅器A4の
逆相入力端子に接続されるとともに、増幅器A4の正相入
力端子は、抵抗R11を介して基準電圧源に接続されてい
る。また、増幅器Ａの出力端子と正相入力端子との間に
抵抗R12が接続されて、増幅器A4および抵抗R10〜R12に
よりヒステリシス特性を持った電圧比較器VCが構成され
ている。この電圧比較器VCに与えられる基準電圧V_REFの
レベルは、現像液温度10℃に対応するように設定されて
いる。すなわち、第５図に示すように、現像液温度（横
軸）が10℃より低下すると、極性制御剤の添加剤（縦
軸）５重量％以上になるように極性制御剤の補給動作が
行なわれる。このとき、第６図から、極性制御剤が５重
量％以上になされたままの状態で現像液温度（横軸）が
上昇すると、画像のベタ均一性ランク（縦軸）が急激に
低下し始めることが判明する。したがって現像液温度10
℃で極性制御剤の補給を停止させるようにしたものであ
る。なお、この場合の現像条件は、静電潜像に対する現
像ギャップが150μｍ、感光体ドラムの帯電電位が1200
V、現像バイアスが150V、スクイズローラのギャップが5
0μｍにそれぞれ設定されている。

増幅器A4の出力端子は、駆動回路Ｄの入力側に接続さ
れ、駆動回路Ｄの出力側には、リレーRA₂が接続されて
いる。このリレーRA₂は、前記リレーRA₁を駆動する回路
の常閉スイッチSWに接続されており、現像液温度が所定
温度（10℃）以下の場合には、常閉スイッチSWを開くよ
うにしている。

このような実施例においては、まず、上記一対の電極
間に介在する極性制御剤の抵抗分R13が可変コンデンサ
ーC1と並列に現われる。正弦波発振器OSCの発振周波数
は、極性制御剤の抵抗分R13に比べて電極間の他のイン
ピーダンスがあまり小さくならないような超低周波数に
設定され、望ましくは4OHZ以下、例えば5HZに設定され
る。

正弦波発振器OSCからの正弦波電圧は、抵抗R13および
R1によって分割され、抵抗R1の電圧は、増幅器A1で増幅
される。この増幅器A1の出力信号は、低減フィルターLP
Fによって雑音成分、特に電源周波数成分が除去された
後、積分回路INTで積分され、電圧比較器VCで基準電圧
源からの基準電圧V_REFと比較される。さらに、電圧比較
器VCからの偏差出力信号は、駆動回路Ｄに加えられてリ
レーRA₁が駆動され、現像液中に極性制御剤が補給され
る。したがって、現像液中の極性制御剤の濃度が基準電
圧V_REFに応じた一定のレベルより低くて抵抗10が一定値
以上になると、リレーRA₁が働いて現像液中に極性制御
剤が補給される。

極性制御剤濃度の調整は、基準電圧V_REFを変化させれ
ばよく、可変コンデンサーC1で検出感度を調整すること
ができ、かつ、電圧比較器VCのヒステリシス特性は、基
準電圧V_REF、抵抗R8、R9によって調整することができ
る。前記リレーRA₁が一定時間以上動作しているときに
は、補給用極性制御剤がないこととなり、それを検知回
路で検出して表示器で表示することもできる。

一方、現像液の液温度を検出する温度センサーＳの出
力電圧は、電圧比較器VCで基準電圧源からの基準電圧V
_REFと比較される。この電圧比較器VCからの偏差出力信
号は、駆動回路Ｄに加えられてリレーRA₂が駆動され、
リレーRA₁用の常閉スイッチSWが開かれるようになって
いる。したがって、現像液の温度が基準電圧V_REFに応じ
た一定のレベルである10℃より低くなると、リレーRA₂
が働いて現像液中への極性制御剤補給が停止され、画像
のベタ均一性ランクは適正値である４以上には上昇され
なくなる。一方、このような状態のままで温度上昇され
た場合、極性制御剤が比較的低濃度に維持されているた
め、上記ベタ均一性ランクは適正値である４前後に維持
され続けることとなる。これは、第６図から明瞭に読取
ることができる。

このようなスイッチ回路の作動温度調整は、基準電圧
V_REFを変化させればよく、電圧比較器VCのヒステリシス
特性は、基準電圧V_REF、抵抗R11、R12によって調整する
ことができる。前記各線図より、スイッチ回路の作動温
度を15℃前後に設定することもできる。

リレーRA₂が一定時間以上動作しているときには、補
給用極性制御剤がないこととなり、それを検知回路で検
出して表示器で表示することもできる。

（効果） 以上述べたように、本発明による湿式現像の極性制御
剤濃度制御装置は、現像液の導電率を検知する電極から
発せられる極性制御剤供給信号を、所定温度以下でカッ
トせしめるスイッチ回路を具備してなるから、低温時に
おける極性制御剤の過濃度の発生を防止し、常に良好な
画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における回路図、第２図は電
子写真複写装置の概要を表わした要部構成図、第３図は
電極型極性制御剤濃度センサーの出力特性線図、第４図
は現像液自体の温度特性線図、第５図は極性制御剤の適
正添加量を表わした温度特性線図、第６図はベタ均一性
の温度特性線図である。 24……極性制御剤濃度センサー、RA₁……極性制御剤補
給装置駆動用リレー、RA₂……スイッチ開閉用リレー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像が形成される潜像担持体に現像液
   を供給して上記静電潜像の現像を行うようにした湿式現
   像の現像濃度制御装置において、現像液中のトナー濃度
   を光透過率により検出し、それに基づいてトナー濃度制
   御を行う光学型トナー濃度制御装置と、現像液中の極性
   制御剤の濃度を導電率により検出し、それに基づいて極
   性制御剤の濃度制御を行うようにした電極型極性制御財
   濃度制御装置とを備えてなり、上記電極型極性制御財濃
   度制御装置は、現像液内に配置される一対の電極と、こ
   の電極に超低周波数の正弦波を加えて上記電極間の導電
   率に応じた正弦波電圧からなる極性制御剤供給信号を発
   する回路と、上記極性制御剤供給信号に対応して所定量
   の極性制御剤を供給し極性制御剤の濃度を制御する装置
   と、所定温度以下では上記極性制御財供給信号の出力を
   カットするスイッチ回路とを具備してなることを特徴と
   する湿式現像の現像液濃度制御装置。