JPH03157679A - トナー使用量検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、−Ｓには電子写真式複写機、より詳細には現
像装置におけるトナーの使用量を検出する装置に関する
ものである。

従来の技術 米国特許節３，８２１，９３８号は、複写機の残りの部
分および感光体から電気的に隔離された現像部を開示し
ている。現像部は接地されている。摩擦電気で帯電した
トナーが取り出されることにより現像剤から電荷が除か
れる結果、それに等しい電荷が現像部および接地リード
線を通じて現像剤へ戻る。接地リード線を通る電流は現
像剤から除かれる中位時間あたりの電荷を表している。

この電流を演算増幅器で積分すれば、全電荷信号が得ら
れる。この信号を使用して現像剤へ補給するトナー粒子
を制御することができる。

米国特許節３　、９３２　、０３４号は、複写機に使用
する現像剤の絶縁破壊電圧を検出するだめの検出器を開
示している。磁気ブラシローラーに隣接し現像剤に接触
した状態で、電極が配置されている。電極に接続された
回路が現像剤の絶縁破壊電圧を測定する。現像剤の濃度
が低下すると、絶縁破壊電圧の結果、電流が流れる。こ
の電流を検出して検出信号を生成し、この信号で制御回
路を動作させて追加トナーを補給するようになっている
。

米国特許節４　、０６４　、８３４号は、絶縁層によっ
て現像ハウジングから電気的に隔離された攪拌混合器を
開示している。攪拌混合器は、現像装置に使用されてい
る混合現像剤どは摩擦電気的に異種である導電性金属か
ら作られている。攪拌混合器の表面Ｆの現像剤の運動に
より、両者の間に接触と離反は生じて、撹拌混合器内に
電流の流れが生じる。

この電流を抵抗器に通して、抵抗器の両端の電圧を検出
し、トナーの濃度が低下したとき、この電圧を使用して
混合現像剤に対するトナーの補給を制御している。

米国特許節４，２７０，４８７号は、現像剤容器の側壁
に取り付けられた、複数の電気コイルをもつ発振器回路
から成る現像剤レベル検出器を開示している。現像剤の
磁気は、電気コイルに強く作用し、発振器回路を発振状
態にする。現像剤のレベルが下降すると、電気コイルに
作用する磁気が減少し、発振は停止する。これにより、
ソレノイドに電流が流れ、供給弁が開いてトナーが補給
される。

米国特許節４，３３８，０１９号は、現像ロールのスリ
ーブの外面から現像剤を除去し、かつトナー上の電荷に
相当する電流を集める導電板を開示している。築めた電
流は、導体と高抵抗の抵抗器によって接地して放電させ
ることができる。抵抗器の両端の電圧を測定し、その電
圧を使用して制御回路でスリーブを駆動するモーターを
調節している。

現像剤内のトナーの濃度が低下すると、スリーブの角回
転速度が増すようになっている。

米国特許節４，３４３，５４８号は、制御装置に電気的
に接続されたプローブを開示している。制御装置はトナ
ー小出し用モーターに電気的に接続されている。プロー
ブは現像ローラー上の現像剤と接触し、現像剤を通って
流れる電流を検出する。制御装置はプローブからの信号
の関数としてモーターを作動させ、追加トナーを現像ハ
ウジングに補給する。

米国特許第４，６４３，５６１号は、帯電ロールと現像
ローラーを開示している。帯電ロールは現像ローラーと
接触していて、トナーを帯電させる。現像ローラーおよ
び帯電ロールは電気バイアスが印加されている。電気バ
イアス電流は、集められて複写機内のいろいろな処理部
を制御するのに使用される。

米国特許第４，７８６，８６９号は、−次コイルと二次
コイルをもつ一対の変圧器を使用するトナーレヘル検出
器を開示している。二次コイルの差動出力を位相検出し
て、残留トナーの有無を判定している。

実施例 本発明の諸特徴の全般的理解のために、図面を参照して
説明する。諸国面を通して、同様な部品は同じ参照番号
で表示しである。第１図は本発明の装置を組み入れた典
型的な電子写真式複写機のいろいろな構成要素を略図で
示す。以下の説明か°ら、本装置は多種多様な複写機に
適合し同様に使用することができ、その利用は必ずしも
ここに記載した特定の実施例に限定されないことが明ら
かになるであろう。

電子写真式複写技術は周知であるので、以下、第１図の
複写機に用いられているいろいろな処理部を略図で示し
、それらの作用について簡単に説明する。

第１図に示すように、電子写真式複写機は導電性基層１
４の上に光導電性表面１２が堆積されたヘルドｌＯを使
用している。光導電性表面１２はセレン合金で、導電性
基層１４はアルミニウム合金で作ることが好ましい。導
電性基層１４は接地されている。上記以外の適当な光導
電性表面および導電性基層を用いることもできる。ベル
ト１０は矢印１６の方向に動いて光導電性表面１２の連
続する部分を進め、ベルトの移動通路の周囲に配置され
たいろいろな処理部を順次通過させる。図示のように、
ベルト１０はローラー１８，２０゜２２．２４のまわり
に掛は渡されている。ローラー２４はモーター２６に連
結されている。モーター２６はローラー２４を回転させ
てベルト１０を矢印１６の方向に進める。ローラー１８
．２０゜２２は、ヘルド１０が矢印１６の方向に動くと
、自由に回転するアイドラーローラーである。

最初に、ヘルド１０の一部分が帯電部Ａを通過する。帯
電部Ａでは、コロナ発生装置２８がベルト１０の光導電
性表面１２の一部分を比較的高い−様な電位に帯電させ
る。

次に、光導電性表面１２の帯電した部分は露光部Ｂを通
過する。露光部Ｂでは、原稿書類３０が下向きに透明プ
ラテン３２の上に置かれている。

その原稿書類３０をランプ３４が閃光照明する。

原稿書類３０から反射された光線はレンズ３６を透過し
て原稿書類の光像を形成する。レンズ３６はその光像を
光導電性表面１２の帯電した部分の上に結像させて、そ
の上の電荷を選択的に消去する。これにより、透明プラ
テン３２の上に置かれた原稿書類３０に含まれている情
報領域に対応する静電潜像が光導電性表面１２に記録さ
れる。そのあと、ベルト１０は光導電性表面１２に記録
された静電潜像を現像部Ｃへ進める。

現像部Ｃでは、現像装置３８が静電潜像を現像するため
、単成分現像剤のトナー粒子を運んで、光導電性表面１
２に記録された静電潜像に接触させる。トナー粒子は静
電潜像へ引きつけられ、ヘルド１０の光導電性表面１２
の上にトナー粉末像が形成される。現像装置３８の詳細
な構造については、あとで第２図を参照して説明する。

現像後、ベルト１０はトナー粉末像を転写部りへ進める
。転写部りでは、コピー用紙４６が運ばれてきてトナー
粉末像と接触する。コピー用紙４６は用紙供給装置４８
によって転写部りへ送られる。用紙供給装置４８は供給
ロール５０が用紙スタック５２の一番上の用紙に接触し
ている形式のものが好ましい。供給ロール５０は回転し
てスタック５２から一番上の用紙をシュート５４に送り
込む。シュート５４は、現像されたトナー粉末像が転写
部りにおいてコピー用紙と接触するように時間を合わせ
、進行するコピー用紙４６を案内し、ベル）□　１０の
光導電性表面１２に接触させる。

転写部りには、コピー用紙４６の裏面にイオンを散布す
るコロナ発生装置５６が設置されている。

このイオン散布により、光導電性表面１２から用紙４６
へトナー粉末像が引きつけられる。転写後、コピー用紙
４６は矢印５８の方向に動き続けてコンベヤ６０の＋」
こ載り、コンベヤ６０によって定着部Ｅへ運ばれる。

定着部Ｅには、トナー粉末像をコピー用紙４６へ、永久
的に定着さゼる定着装置６２が設置されている。定着装
置６２は加熱された定着ローラー６４とハックアップロ
ーラー６６から成るものが好ましい。用紙４６は、トナ
ー粉末像が定着ローラー６４に接触した状態で、定着ロ
ーラー６４とバンクアップローラー６６の間を通過する
。このようにして、トナー粉末像が用紙４６−・永久的
に定着される。定着後、用紙４Ｇは案内シュート６８に
よってキャッチトレイ７０へ送り込まれ、あとでオペレ
ータによって複写機から取り出される。

ベル１−１０の光導電性表面１２からコピー用紙が分離
されたあと、若干のトナー粒子が光導電性表面１２４こ
付着しまたまま残っている。これらの残留粒子は清掃部
Ｆにおいて光導電性表面１２から除去される。清掃部Ｆ
には、清掃前コロナ発生装置（図示せず）と、光導電性
表面１２に接触して回転するように取り付けられた繊維
ブラシ７２が設置されている。清掃前コロナ発仕装置は
残留粒子を光導電性表面１２に引きつけている電荷を中
和する。そのあと、光導電性表面に接触して回転するブ
ラシ７２が残留粒子を光導電性表面から清掃する。清掃
後、次の連続する像形成サイクルの帯電に先立って、放
電ランプ（図示せず）が光導電性表面１２を投光照明し
、光導電性表面に残っているすべての残留電荷を消去す
る。

以上、本発明の装置を組み入れた典型的な電子写真式複
写機の−・船釣作用について説明したが、本出願の目的
には十分であると信（−る。

次に第２図を参照して、現像装置３８の構造を詳しく説
明する。現像装置３８は供与ローラー７４を有している
。供り、ローラー７４はアルミニウムなどの裸の金属で
もよいし、別の材料で被覆し７た金属ローラーでもよい
。たとえば、Ｔｅｆｌｏｎ（ＤｕＰｏｎｔ　Ｃｏｐｏｒ
ａｔｉｏｎの登録商標）などのボリテ１ラフルオロエチ
レンヘース樹脂、またはＫｙｎａｒ（Ｐｅｎｎｗａｌｔ
　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの商標）などのポリビニリデ
ンヘース樹脂を使用して金属ローラーを被覆することが
できる。この皮膜は、表面に４寸着している粒−ｒを帯
電させるのを助ける作用をする。また、触媒エンケル生
成法でメツキし、テフロンを含浸させたステンレス鋼か
ら別形式の供与ローラーを作ることができる。供与ロー
ラーの表面は数分の１ミクロンから数ミクロン（ビーク
ピーク値）の粗面にされる。供与ローラーには、電気バ
イアスが印加される。供与ローラーに印加する電気バイ
アスは、光導電性表面の背景電圧レベル、供与ｒＪ−ラ
ーの特性、および供与ローラーと光導電性表面の間隔に
よって決まる。したがって、供与ローラーに印加する電
気バイアスは広範囲に変わることがある。供与ローラー
７４に連結されたモーターは供与、ローラー７４を矢印
７６の方向に回転させる。供与ローラー７４は、少なく
とも−・部分が現像ハウジング８０の室７８の中に置か
れている。トナー混合器４４はトナー粒子を混合し、流
動化する。流動化したトナー粒子は重力の作用でそれ自
体のレベルをみつける。トナー容器８６から新しいトナ
ー粒子が現像ハウジング８０の室７８の一端に排出され
るので、室７８の一端に追加された新しいトナー粒子が
流動化したトナー粒子に及ぼず圧力で、流動化したトナ
ー粒子がハウジング８０の一端から他端へ動かされる。

トナー混合器４４ば、ハウジング８０のアーチ状部分８
４に隣接して室７８内に配置された細長い部材である。

アーチ状部分８４は細長い部材４４に隣接し、その一部
分を取り囲んでいる。アーチ状部分８４と細長い部材４
４との間には、比較的狭い隙間が存在する。新しいトナ
ー粒子は容器８６から室７８の一端に排出される。細長
い部材４４が矢印４０の方向に回転すると、トナー粒子
が混合され、流動化する。室７８に排出される新しい１
・ナー粒子が流動化したトナー粒子に及ぼす圧力により
、流動化したトナー粒子がハウジングの室の一端から他
端へ動かされる。この移動している流動化したトナー粒
子が供与ローラー７４へ引きつけられる。細長い部材４
４は制御回路８８を介して電圧源４２と電気的に接続さ
れている。電圧源４１は電圧源４２と供与ローラー７４
に接続されている。電圧源４１と４２は直流電圧源であ
る。

これにより、供与ローラー７４とトナー混合器４４との
間に、約２５０〜１０００ボルトの電気バイアスが印加
される。供与ローラー７４とトナー混合器４４の間の好
ましい電気バイアスは、約６００ボルトである。トナー
混合器をバイアスする電流はトナー使用量の尺度になる
。制御回路８８は、このトナー混合器４４をバイアスす
る電流を検出し、それに応じて制御信号を発生する。制
御回路８８からの制御信号はモーター８２の励磁を調整
する。

モーター８２はトナー容器８６の開端の中に配置された
オーガー９０に接続されている。オーガー９０の回転に
より、容器８６からハウジング８０の室７８へトナーが
排出される。トナー混合器４４は、供与ローラー７４と
の間に隙間が生じるように供与ローラー７４から離して
配置されている。この隙間は、約０．０５〜０．１５　
ｃｍにすることができる。供与ローラー７４は矢印７６
の方向に回転し、ローラーに引きつけられたトナー粒子
を、ベルト１０の光導電性表面１２に記録された静電潜
像に接触させる。供与ローラー７４が矢印７６の方向に
回転するとき、帯電ブレード９２の自由端の一部分は供
与ローラー７４を弾力的に押しつけている。帯電ブレー
ド９２は、金属、シリコンゴム、またはプラスチック材
料から作ることができる。たとえば、帯電ブレード９２
は、厚さが約０．０２５〜０．２５　ｍｍ　、幅が最大
２５　ｍｍの燐青銅鋼合金から作ることができる。帯電
ブレードの自由端は供与ローラー７４との接点を越えて
約４　ｍｍ程度伸びている。帯電ブレード９２は、約１
０〜２５０ｇ／ｃｍ２の圧力で供与ローラー７４と接触
した状態に保たれている。供与ローラー７４に付着して
いるトナー粒子層は最大６０マイクロクーロン／ｇに帯
電される。ローラー表面に付着しているトナーの質量は
、約０．１〜２　ｍｇ／ｃｍ”である。

第３図は、制御回路８８の詳細な構成を示す。

図示のように、電圧源４２とトナー混合器４４との間に
、端子９４．９６が接続されている。トナー混合器の電
流を回路８８で検出するため、端子９４と９６をまたい
でｌｌ’ｌΩの抵抗器１００が接続されている。また抵
抗器１００および端子９４に１００にΩの抵抗器１０２
が接続されている。端子９８は設定点基準であって、増
幅器１０６の正入力である抵抗器１０４に接続されてい
る。増幅器１０６をまたいでその入力と出力の間に、Ｉ
ＭΩの抵抗器１０８と０．５μＦのキャパシタ１１０が
接続されている。増幅器１０６には、ダイオード１１２
と０．１μＦのキャパシタ１１４が接続されている。ダ
イオード１１２は、さらに抵抗器１０２とダイオード１
１６に接続されている。ダイオード１１６は抵抗器１０
０と１０２に並列に接続されている。ダイオード１１２
と１１６と並列に、５０　ＫΩの抵抗器１１８が接続さ
れている。

端子９８は、さらに抵抗器１１８にも接続されている。

端子１２０，１２２，１２４はモーター８２に接続され
ている。端子１２６，１２８は、トナー混合器４４を回
転させるモーターを制御するリレー１３０に接続されて
いる。ダイオード１３２と６８０Ωの抵抗器１３４は直
列に接続され、そして抵抗器１１Ｂと並列に接続されて
いる。操作スイッチ１３６と９■直流電圧源１３８は直
列に接続され、そして抵抗器１３４とダイオード１３２
と並列に接続されている。

第４図は、ハウジング８０の室７８から取り出されるト
ナーの質量と、測定されたトナー混合器４４のバイアス
電流の減少との関係を示すグラフである。ハウジングの
室からトナーを取り出さなければ、供与ローラー７４と
トナー混合器４４の間の電圧を６００ｖに設定したとき
、バイアス電流は１．３μＡである。トナーの使用量が
約３．８ｇに増えると、この電流は約０．５μＡへ減少
する。

室７８内のトナー粒子の量が減少すると、測定電流が減
少する。第４図から、バイアス電流とトナ−使用量との
関係は、はぼ直線的であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置を組み入れた電子写真式複
写機の略正面図、 第２図は、第１図の複写機に使用された世像装置の略断
面図、 第３図は、第２ＵＡの現像装置に使用されている制御回
路の回路図、および 第４図は、現像装置から取り出されたトナーの質量の関
数とし７て電流の変化を示しまたグラフである。 符号の説明 Ａ・・・帯電部、Ｂ・・・露光部、Ｃ・・・現像部、Ｄ
・・・転写部、Ｅ・・・定着部、Ｆ・・・清掃部、１０
・・・ヘルド、１２・・・光導電性表面、１４・・・導
電性基層、１６・・・移動方向、１Ｂ、２０，２２．２
４・・・ローラー２６・・・モーター　２Ｂ・・く１０
ナ発生装置、３０・・・原稿書類、３２・・・透明プラ
テン、３４・・・ランプ、３６・・・レンズ、３８・・
・現像装置、４０・・・回転方向、４１・・・電圧源、
４２・・・電圧源、４４・・−Ｌナー混合器、４６・・
・コピー用紙、４８・・・用紙供給装置、５０・・・供
給ロール、５２・・・用紙スタ・ツク、５４・・・シェ
ード、５Ｂ・・・移動ブ）法、６０・・・コンヘヤ、６
２・・・定着装置、６４・・・定着ローラー　６６・・
・ノ＼ツクアップローラー　６８・・・シ、−ト、７０
・・・キャッチトレイ、７２・・・繊維ブラシ、７４・
・・供与１１−ラー　７６・・・回転方向、７８・・・
室、８０・・・ノ＼ウジング、８２・・・モーター　　
８４・・・アーチ状部分、８６・・・トナー容器、８８
・・・制御回路、９０・・・オーガー　９２・・・帯電
ブレード、９４，９６．９８・・・端子、１００，１０
２，１０４・・・抵抗器、１０６・・・増幅器、１０８
・・・抵抗器、１１０・・・キャパシタ、１１２・・・
ダイオード、１１４・・・キャパシタ、１１６・・・ダ
イオード、１１８・・・抵抗器、１２０゜１２２　１２
４．１２６，１２８・・・端子、１３０・・・リレー　
１３２・・・ダイオード、１３４・・・抵抗器、１３６
・・・操作スイッチ、１３８・・・直ン寿電圧源。 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　４

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像装置におけるトナーの使用量を測定する装置
   であって、 静電潜像をトナーで現像する手段、 現像装置内のトナーを混合する手段、 トナーを前記現像手段へ引きつけるため前記混合手段と
   前記現像手段の間に電気バイアスを印加する手段、およ
   び 前記混合手段をバイアスする電流を検出し、それに応じ
   て、現像装置におけるトナーの使用量に相当する信号を
   発生する検出手段、 を備えていることを特徴とする装置。
2. （２）さらに、前記検出手段からの信号に応答し、追加
   のトナーを現像装置の中に排出する手段を備えているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. （３）さらに、前記現像手段によって運ばれて静電潜像
   に接触するトナーを帯電させる手段を備えていることを
   特徴とする請求項２に記載の装置。
4. （４）前記帯電手段は、前記現像手段によって静電潜像
   へ運ばれるトナーの量を計量することを特徴とする請求
   項３に記載の装置。
5. （５）前記現像手段は、供与ローラーを有していること
   を特徴とする請求項４に記載の装置。
6. （６）前記帯電手段は、自由端領域が前記供与ローラー
   に接触して弾力的に押しているブレードを有しているこ
   とを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. （７）前記混合手段は、現像装置の内部に回転自在に取
   り付けられたトナーを流動化する細長い部材を有してお
   り、現像装置に排出されたトナーは、流動化したトナー
   に圧力を及ぼし、流動化したトナーを現像装置の一端か
   ら他端へ動かすことを特徴とする請求項６に記載の装置
   。
8. （８）前記バイアス印加手段は、前記細長い部材と前記
   供与ローラーとの間に電気バイアスを印加するため、前
   記細長い部材および前記供与ローラーに電気的に接続さ
   れた電圧源を有していることを特徴とする請求項７に記
   載の装置。
9. （９）前記電圧源は、前記細長い部材と前記供与ローラ
   ーとの間に約２５０〜１０００ボルトの電気バイアスを
   印加すること特徴とする請求項８に記載の装置。
10. （１０）前記電圧源は、前記細長い部材と前記供与ロー
    ラーとの間に約６００ボルトの好ましい電気バイアスを
    印加すること特徴とする請求項９に記載の装置。