JPH0367270B2

JPH0367270B2 -

Info

Publication number: JPH0367270B2
Application number: JP57019130A
Authority: JP
Inventors: Kenju Oka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1991-10-22
Also published as: DE3301142A1; JPS58136068A; US4506804A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、容器内、例えば現像装置における現
像槽内に収容されている粉体現像剤の体積を検出
するための方法に関するものである。

従来技術一般に、静電潜像の現像にはトナーとキヤリア
とを一定の比率で混合した現像剤が使用され、良
好な画質の現像画像に得るには、現像によつて消
費されていくトナーを消費量に見合つた分だけ適
宜補給し、現像剤中のトナー濃度を常時一定に維
持する必要がある。

そして、前記の如き現像剤、いわゆる２成分系
粉体現像剤を用いる現像装置においては、現像槽
内に収容されている現像剤の体積を検出すること
により、現像剤中のトナー濃度を知ることができ
る。

即ち、現像槽内の現像剤の体積とトナー濃度は
以下に示す相関関係がある。

Dt（％）＝100・Mt／（Mc＋Mt）＝100・（Ｍ−Mc）／Ｍただし、Dt：トナー濃度 Mc：キヤリアの体積 Mt：トナーの体積Ｍ：現像剤の体積（Ｍ＝Mc＋Mt）ここで、現像によつてキヤリアが消費されぬ関
係上、その体積（Mc）はほぼ一定である。この
ため、現像槽内における現像剤の体積（Ｍ）を検
出すればトナー濃度を知ることができ、これに基
づいて現像槽内にトナーを補給すれば、現像に使
用される現像剤中のトナー濃度を常時一定に維持
することができる。

そこで、この原理によつて、現像槽内の現像剤
の体積を現像剤の表面レベルから検出し、その検
出結果に基づきトナー補給制御を行う方法が近年
実用化されている。しかしながら、この様な制御
においては、トナー濃度の正確な、かつ、効果的
な制御が行われ難い。その理由は、 () 現像剤の正確な体積の検出が不可能である
こと。

即ち、粉体現像剤の表面レベルは均一ではな
く、多くの凹凸を有することが一般的であり、
この凹凸の状態は粉体現像剤の流動性に応じた
大幅に変化するのであるが、その流動性は環境
条件等により容易に変化し、このため前記凹凸
の状態は安定していないことに起因する。

() 設定トナー濃度の変更が困難であること。
即ち、感光体の感度変化、現像剤の劣化等の要
因に応じて、制御されるべき現像剤の設定トナ
ー濃度を変更する必要に迫られることがある
が、この必要に応えて前記制御方式において設
定トナー濃度を変更するには、レベル検出用ス
イツチング素子の設定位置を変更する以外に術
がなく、現実問題としてその様な変更は実質的
に不可能である。

目的本発明は前述の欠点に鑑みてなされたもので、
その目的は、粉体現像剤の体積を正確に検出する
ことができるとともに、設定トナー濃度の変更が
可能で、結果として現像剤中のトナー濃度の正確
な、かつ、効果的な制御を可能とする粉体現像剤
の体積検出方法を提供することにある。

要旨以上の目的を達成するために、本発明に係る粉
体現像剤の体積検出方法においては、現像剤の存
在状態に応じてオン−オフされるレベル検出用ス
イツチング素子を用い、該レベルスイツチング素
子の検出基準レベルを含む範囲内で粉体現像剤の
表面レベルを周期的に上下動させ、表面レベル上
下動時のレベル検出素子のオン及びオフ状態のい
ずれかに対応する時間を監視し、該監視により検
知されたオン及びオフ状態のいずれかに対応する
時間を、あらかじめ定められた基準の時間と比較
し、その結果に基づき粉体現像剤の体積が検出さ
れる。

実施例以下、本発明に係る粉体現像剤の体積検出方法
の一実施例について説明するが、まず、本発明に
関して原理的な説明をする。

第１図に示すように、現像剤容器１の側壁にレ
ベル検出スイツチング素子２を取付けるととも
に、現像剤容器１内であつてスイツチング素子２
の近傍に現像剤撹拌部材３を設ける。この現像剤
撹拌部材３は、第２図に示すように、支軸３ａに
現像剤押上板３ｂを取付けたもので、押上板３ｂ
はスイツチング素子２に隣接して位置する。また
現像剤容器１内に収容される現像剤は磁性現像剤
であり、一方、前記スイツチング素子２は磁性物
質の存在状態に応じてオン−オフされる、いわゆ
る磁気センサである。このスイツチング素子２
は、その検出部分の少なくとも中心部が前記容器
１に収容された現像剤によつてカバーされたとき
オン信号を発生する。第１図中一点鎖線Ａがこの
スイツチング素子２による検出基準レベルであ
る。そして、この検出基準レベルは前記中心部に
対応する。

以上の構成において、現像剤撹拌部材３を時計
回り方向に回転駆動すると、スイツチング素子２
の近傍において現像剤の表面レベルは周期的に上
下動する。この表面レベル上下動の時間的変動及
びこの上下動に基づくスイツチング素子２のオン
−オフ状態を第３図に示す。なお、第３図中Ｐは
表面レベルの振幅ピツチを示し、前記撹拌部材３
の１回転に対応する。

この状態において、前記スイツチング素子２の
オン−オフ状態を監視すること、換言すればオン
あるいはオフの時間を測定して積分することによ
り現像剤容器１内の粉体現像剤の体積を検出する
ことができる。このことの詳細は第４，５図を参
照しながら後述する。

ところで、この現像剤体積の検出に際して、表
面レベル上下動は現像剤撹拌部材３の設置箇所で
部分的に行われるが、本発明において表面レベル
の上下動はスイツチング素子２の近傍で行われる
ことが必要である。また、スイツチング素子２の
オン−オフ状態の監視は、オン状態の積分時間あ
るいはオフ状態の積分時間のいずれを監視しても
よく、要はオン−オフの周期的変化の状態が監視
されればよい。

なお、レベル検出用スイツチング素子として
は、前記のごとく現像剤の磁性を利用する磁気セ
ンサのほかに、現像剤からの反射光を利用する光
学センサ、超音波センサ、圧力センサ、電気セン
サ等を使用することができる。

そして、この体積検出方法によれば、レベル検
出用スイツチング素子２の近傍の現像剤が周期的
に上下動されるとともに、その上下動の状態を基
準に体積の検出がなされるため、凹凸状態のある
現像剤の表面レベル自体を検出する従来の方法に
おいて生じ得るごとき検出誤差は生じ得ない。ま
た、この方法によれば、その原理から明らかなよ
うに、レベル検出用スイツチング素子２の位置は
現像剤の表面レベルの振幅の間にあればよく、上
下動前の状態で、現像剤の表面レベルの位置とス
イツチング素子２の設定位置を一致させておく必
要はない。しかも、スイツチング素子２の表面は
上下動する現像剤によつて摺擦されるので、スイ
ツチング素子２の表面に対する現像剤固着等のト
ラブルも生じにくい。

一方、この方法による体積検出の原理から明ら
かにするため、現像剤体積の異なる三つのケース
イ，ロ，ハについて、第４図に、現像剤の表面レ
ベルの上下動の時間的変動及びこの上下動に基づ
くレベル検出用スイツチング素子のオン−オフ状
態を示す。現像剤の体積はイ＞ロ＞ハの関係にあ
り、当然体積の多い方がオン状態の時間が長くな
る。このことに基づき、本発明に係る粉体現像剤
の体積検出方法による体積検出がなされる。第５
図は、この現像剤体積Ｍを横軸に、一定の測定時
間中のオン状態積分時間Ｔを縦軸に示したもので
ある。

従つて、積分時間に基づき体積を検出し、具体
的には、一定の積分時間T₁を基準として［この
積分時間T₁に対応する現像剤体積M₁が設定され
たトナー濃度を有する］、前述のごとく測定され
た積分時間T₂，T₃…を比較し、換言すれば基準
となる体積M₁と検出された体積M₂，M₃…の差
に応じてトナー補給量を制御することによつて前
述のごとく現像剤体積を常に一定に、即ちトナー
濃度を一定に保つことができるものである。

そして、前記基準となる積分時間T₁を変化さ
せることによつて、現像剤の検出基準となる体積
を変化せしめることもできるものである。このこ
とは、レベル検出用スイツチング素子の設備位置
を変える等の手段を必要とすることなく、トナー
濃度の設定値が変更可能であることを意味する。

次に、第６図以下を参照して、本発明に係る粉
体現像剤の体積検出方法の一実施例を説明する。

第６図は前記方法によつて現像剤の体積検出の
なされる電子写真複写機の一例の全体構成を示
し、反時計回り方向に回転駆動可能な感光体ドラ
ム４０を中心としてその周囲に帯電チヤージヤ４
１、現像装置５、転写チヤージヤ４２、分離チヤ
ージヤ４３、ブレード４５を備えた残留トナーの
清掃装置４４、イレーサランプ４７が配設されて
いる。原稿台ガラス５０は図中右方に走査移動可
能に設置され、光学系は光源５１、ミラー５２、
投影レンズ５３、ミラー５４とから構成されてい
る。また、複写紙は自動給紙カセツト５５に収納
されており、給紙、搬送手段として、給紙ローラ
５６、搬送ローラ対５７、搬送ベルト５８、排出
ローラ対５９が設置され、かつ排出ローラ対５９
の手前に定着装置６０が設置されている。

なお、複写機は清掃装置４４にて回収された現
像剤、即ちトナーをリサイクル通路４６を通じて
現像装置５内に戻すいわゆるトナーリサイクル機
構を備えている。

一方、第７図に前記現像装置５の詳細を示す。
この現像装置５は、概略、現像位置に設置された
現像スリーブ６と、該現像スリーブ６内に内蔵さ
れた多極磁石７と、現像剤撹拌装置２０とから構
成されている。前記現像スリーブ６はアルミニウ
ム等の非磁性体導電性材から筒状に形成したもの
で、感光体ドラム４０に近接して反時計回り方向
に30.2rpmで回転可能に設置されている。多極磁
石７はその周囲にＮ極、Ｓ極を順次着磁したロー
ル状のもので、現状スリーブ６と同方向に
1300rpmで回転可能である。即ち、現像剤は現像
スリーブ６の回転によつて反時計回り方向に、一
方、多極磁石７の回転によつて時計回り方向に移
動力を受けるのであるが、結果的に両者の回転数
の差によつて時計回り方向に現像スリーブ６上を
移動することとになる。なお、現像剤としては抵
抗値10¹²〜10¹³Ω・cmで平均粒径３〜30μｍの磁性
キヤリアと、平均粒径３〜30μｍの絶縁性非磁性
トナーとを、重量混合比にしてキヤリア10に対し
てトナーが２以下の割合となるように混合したも
のが使用される。この場合、キヤリアは感光体ド
ラム４０上に形成される静電潜像と逆極性に、ト
ナーを摩擦帯電するものである。

さらに、この現像装置５は現像剤貯留槽として
機能するケーシング８にて囲われており、現像ス
リーブ６の上方には上部ケーシング９の一部を構
成するケーシング部材１１ピンが１２及び上部ケ
ーシング９の先端とで支持され、該ケーシング部
材１１の内周面１１ａは現像スリーブ６上に形成
された現像剤の磁気ブラシが接触可能な円弧状に
形成されている。また、ケーシング部材１１の先
端であつて内周面１１ａの円弧の延長線上には弾
性を有する絶縁性シール部材１３が感光体ドラム
４０上に接触するように設けられている。

前記現像スリーブ６の下方には、ケーシング８
の端部に固定したトナーこぼれ防止板１４、現像
スリーブ６の回転方向に対して対向する順方向及
び回転方向に追随する逆方向にそれぞれ接触する
ように設けた補助クリーナ１６とトナースクレー
パ１７、順方向に接触するように設けたクリーナ
１８、時計回り方向に回転可能な輸送羽根１９が
設置されている。

ここで、現像剤の動きを概述すると、以下に説
明するバケツトローラ２４の断面略凹形状のバケ
ツト２５により多極磁石７の回転による移動力の
影響を受ける位置Ｂにまで順次連続的に搬送され
た現像剤は、この位置Ｂから現像スリーブ６上を
磁気ブラシとして時計回り方向に移動し、感光体
ドラム４０の表面を摺擦し、その表面に予め周知
の手段にて形成されている静電潜像を現像する。
現像に使用された後の現像剤はトナースクレーパ
１７にて現像スリーブ６上から掻き落され、輸送
羽根１９の回転によつてバケツトローラ２４に送
られる。また、現像スリーブ６の清掃はクリーナ
１８、補助クリーナ１６にて行われる。

この現像時において、前記ケーシング部材１１
の内周面１１ａは常時現像剤の磁気ブラシで摺擦
されるので粉煙状現像剤（トナー）が付着するこ
とがなく、かつシール部材１３によつて粉煙状現
像剤の漏出が防止される。また、前記現像スリー
ブ６は複写機のメインスイツチがオンされている
間は常時回転駆動され、多極磁石７は現像時のみ
回転駆動される。これは現像時以外に現像剤が感
光体ドラム４０の表面に接触するのを防止するた
めである。さらに、現像スリーブ６に静電潜像と
同極性のバイアス電圧が印加される。

現像剤撹拌装置２０はケーシング８内の軸方向
に設置した輸送管２３、バケツトローラ２４から
構成され、輸送管２３内には周囲にコイルばね２
２を螺旋状に巻回した回転軸２１か設置されてい
る。この輸送管２３には上述のごとく清掃器４４
で回収されたトナーがリサイクル通路４６を通じ
て送り込まれ、予め収容されている現像剤と混合
され、コイルばね２２の回転にて軸方向に撹拌搬
送され輸送管２３に形成した図示しない開口から
ケーシング８内へと送り出される。バケツトロー
ラ２４は周囲の断面凹形状のバケツト２５を等間
隔に設置したもので、第７図中時計回り方向に
30rpmで回転駆動可能とされ、バケツト２５にて
ケーシング８内に収容された現像剤をすくい上げ
て前記現像スリーブ６に近接する位置Ｂまで搬送
する。

トナー補給装置３０はケーシング９上に設置し
たもので、補給部３２においてトナータンク３１
の底部はケーシング８の内部に臨んで開口し、ト
ナー補給ローラ３３が反時計回り方向に回転駆動
可能に設置されている。補給トナーはトナー補給
ローラ３３の回転に基づいてケーシング８内に補
給されるが、補給量の制御は本発明に係る検出方
法にて検出されたケーシング８内の現像剤の体積
に基づいて行われ、この点は以下に詳述する。

即ち、前記ケーシング８の側壁には圧力センサ
３５が設置され、前記バケツト２５の一つの裏面
には現像剤押上板２６が設置されている。圧力セ
ンサ３５は圧電素子からなり、現像剤による圧力
を受けてオン−オフされることによりレベル検出
用スイツチング素子として機能するもので、検出
基準レベルは第７図中一点鎖線Ａで示される。現
像剤押上板２６は、第８図に示すように、一つの
バケツト２５の圧力センサ３５に対応する箇所に
のみ取付けられ、バケツトローラ２４と同期して
反時計回り方向に30rpmにて回転し、圧力センサ
３５の近傍に通過するとき現像剤の表面レベルを
a₁の状態までに押上げ、圧力センサ３５をオン状
態とする。一方、押上板２６が設置されていない
バケツト２５が圧力センサ３５の近傍を通過する
とき現像剤の表面レベルa₂の状態となり、圧力セ
ンサ３５はオフ状態を維持する。

また、圧力センサ３５のオン−オフ信号は検出
回路３６に入力され、比較回路３７を介してトナ
ー補給ローラ回転駆動機構３８に入力され、前記
トナー補給ローラ３３の回転を制御する。詳しく
は、第９図に示すように、圧力センサ３５の出力
は抵抗器Ｒを介してコンデンサＣ、コンパレータ
３９に並列に接続され、コンパレータ３９の他方
入力には可変抵抗器VRを介して基準電圧が入力
されるようになつている。

コンデンサＣは内力センサ３５がオン状態にあ
るとき抵抗器Ｒを通して充電され、オフ状態にあ
るとき抵抗器Ｒを通して放電する。従つて、コン
デンサＣの端子電圧Vm、換言すればコンパレー
タ３９の入力電圧は圧力センサ３５のオン状態、
オフ状態の時間比により高低を生じる。即ち、オ
ン状態の時間が短い程コンパレータ３９の入力電
圧が低くなる。

そこで、コンパレータ３９の入力電圧と可変抵
抗器VRからの基準電圧とを比較のうえ、前記ト
ナー補給ローラ３３の回転の制御がなされる。具
体的には、コンパレータ３９の入力電圧に対応す
る現像剤量（現像剤の体積を便宜上重量で表示す
る）は第１０図に示すとおりであり、基準電圧は
現像剤量が580ｇ（725cm³）に対応する電圧が設定
されている。従つて、コンパレータ入力電圧が
580ｇより少ない電圧値であるとき、トナー補給
ローラ３３を回転駆動し、トナーを補給して現像
剤中のトナー濃度を高める。即ち、この実施例で
はケーシング８内に収容される現像剤量が580ｇ
を保つように制御されるのである。

また、トナー濃度の設定値を変更するには、前
記可変抵抗器VRの抵抗値を変化させればよい。
そのため、例えば、トナー濃度の設定値を変更す
る必要のある感光体の感度変化等の要因を自動的
に検出し、この検出値に応じて可変抵抗器VRの
抵抗値を自動的に変更させることも可能である。

一方、前記第９図に示した制御回路において
は、抵抗器ＲとコンデンサＣとの間にスイツチ
SWを挿入し、このスイツチSWを現像剤体積に
検出測定時に（NO）に切換えるようにしてもよ
い（第１１図参照）。即ち、一定時間スイツチ
SWを閉成（NOに切換え）すると、その間圧力
センサ３５のオン状態の時間に応じてコンデンサ
Ｃが充電される。そして、そのコンデンサＣの端
子電圧を基準電圧と比較するのである。測定後、
スイツチSWは開離（NCに切換え）され、コン
デンサＣが放電される。

効果以上の説明で明らかなように、本発明において
は、現像剤の存在状態に応じてオン−オフされる
レベル検出用スイツチング素子を用い、該レベル
スイツチング素子の検出基準レベルを含む範囲内
で粉体現像剤の表面レベルを周期的に上下動さ
せ、表面レベル上下動時のレベル検出素子のオン
及びオフ状態のいずれかに対応する時間を監視
し、該監視により検知されたオン及びオフ状態の
いずれかに対応する時間を、あらかじめ定められ
た基準の時間と比較し、その結果に基づき粉体現
像剤の体積が検出されるため、即ち、粉体現像剤
自体が流動されつつその体積の検出がなされるた
め、粉体現像剤の流動性の変化に伴う検出誤差は
ない。勿論、凹凸状態のある粉体現像剤の表面レ
ベル自体を検出する訳でもないので、それに伴う
検出誤差もない。従つて、本発明を粉体現像剤の
トナー濃度の制御に適用した場合、極めて正確な
制御が可能となる。

また、レベル検出用スイツチング素子のオン−
オフ状態を監視する諸条件、例えばオン状態の積
分時間や第９図に示した可変抵抗器VRの抵抗値
を調整することにより、レベル検出用スイツチン
グ素子の設定値を変更するといつた実現不可能な
方策を考慮することなく、トナー濃度の設定値を
容易に変更することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る粉体現像剤の体積検出方
法の原理を説明するための装置の断面図、第２図
はそれに使用される押上板の斜視図、第３図、第
４図は現像剤表面レベルの上下動の時間的変動及
びレベル検出用スイツチング素子のオン−オフ状
態を示すグラフ、第５図はレベル検出用スイツチ
ング素子のオン状態積分時間と現像剤体積の関係
を示すグラフ、第６図は複写機の全体構成図、第
７図はその現像装置の断面図、第８図は現像剤押
上板の斜視図、第９図は制御回路図、第１０図は
前記制御回路におけるコンパレータ入力電圧と現
像剤量との関係を示すグラフ、第１１図は前記制
御回路の変形例を示す回路図である。１……現像剤容器、２……レベル検出用スイツ
チング素子、３……現像剤撹拌部材、３ｂ……現
像剤押上板、５……現像装置、６……現像スリー
ブ、８……ケーシング、２０……現像剤撹拌搬送
装置、２５……バケツト、２６……現像剤押上
板、３０……トナー補給装置、３５……圧力セン
サ、３６……検出回路、３７……比較回路、３８
……トナー補給ローラ回転駆動機構、３９……コ
ンパレータ、Ｃ……コンデンサ、VR……可変抵
抗器。

Claims

【特許請求の範囲】

１現像剤の存在状態に応じてオン−オフされる
レベル検出用スイツチング素子を用い、該レベル
スイツチング素子の検出基準レベルを含む範囲内
で粉体現像剤の表面レベルを周期的に上下動さ
せ、表面レベル上下動時のレベル検出素子のオン
及びオフ状態のいずれかに対応する時間を監視
し、該監視により検知されたオン及びオフ状態の
いずれかに対応する時間を、あらかじめ定められ
た基準の時間と比較し、その結果に基づき粉体現
像剤の体積を検出することを特徴とする粉体現像
剤の体積検出方法。