JPH037973A - 画像形成装置及びそのトナー濃度制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は画像形成装置及びそのトナー濃度制御装置に関
するものであり、例えば粉体状の現像剤を用いる画像形
成装置及びその現像剤中のトナー濃度を自動的に調整す
るトナー濃度制御装置に関するものである。

従来■及歪 一般にｍ性のキャリア及び非磁性のトナーから成る現像
剤を用いる電子複写機においては、感光体上に形成され
た潜像に前記トナーを付着させることによって現像を行
っている。現像剤中のトナーは現像を繰り返すに従って
、消費されていくが、キャリアは消費されないので、現
像剤中のトナー濃度は次第に低下してゆく。現像剤中の
トナー濃度を一定に保つためには、現像剤中に適量のト
ナーを補給する必要がある。

そこで従来より、適量のトナーを補給するために、現像
剤の透磁率の変化を磁力センサーを用いて検出し、透磁
率の変化に応じてトナーを補給する現像剤のトナー濃度
制御装置（実開昭６１−１３５２５８号公報）、現像剤
支持体及びこの現像剤支持体と相対移動するマグネット
により上記現像剤支持体の表面に被現像部を現像するた
めの現像剤を磁気的に吸着して搬送する搬送手段と、こ
の搬送手段により搬送される現像剤を吸着するプローブ
と、このプローブに付着した現像剤にもとづいて上記搬
送される現像剤の濃度を測定する濃度測定手段とを具備
し、上記搬送手段のマグネットはプローブと現像剤支持
体を介して対向する磁極を有したことを特徴とする現像
装置（特開昭５９−１５５８６７号公報）、現像剤に接
して部分的にトナーが付着する移動表面と、この移動表
面に対して光を照射し移動表面に付着したトナーを光学
的に検出する検出器と、この検出器から得られる付着ト
ナーに対応した電気信号を所定のタイミング信号に応じ
である時間積分してトナー濃度に応じた濃度信号を得る
積分回路と、この積分回路から出力される濃度信号を基
準レベルと比較しそれに応じた信号を出力する比較回路
と、この比較回路の出力に応じて現像剤中にトナーを補
給する手段とを具備したことを特徴とする現像剤の濃度
制御装置（特開昭５７−９４７６５号公報）等が提案さ
れている。

発Ｈが解決しようとする課題 しかしなから、実開昭６１−１３５２５８号公報の装置
によれば、磁性の弱いキャリアを用いた場合には、磁力
センサーで現像剤の透磁率を検出するのが困難であり、
また磁性の強いキャリアを用いた場合には、現像ローラ
ーの表面に設けられている現像スリーブ上にキャリアが
多量に付着してしまい、現像ローラーの駆動トルクが大
きく、強いモーターが必要になるという問題がある。

特開昭５９−１５５８６７号公報の装置によれば、用い
るプローブが円筒状をしているので、プローブで反射し
た光のうち受光部に入る量が少な（、精度良くトナー濃
度を検出するのが難しいという問題がある。また、反射
型濃度センサーを用いているので、トナーの色によって
受光される光の波長が異なり、トナーの色に対応した受
光センサーや色補正用フィルターが必要になる七いう問
題がある。

更に、プローブの色もトナーの色と一緒に受光され゛る
ので、光の波長を区別するための条件の設定が複雑化す
るという問題がある。

特開昭５７−９４７６５号公報の装置においては、移動
表面に付着するトナーの量が現像剤中のトナー濃度に対
して相関関係を有している。しかし、現像時の感光体へ
のトナーの付着がクーロン力によるものであるのに対し
て、移動表面へのトナーの付着はトナーの湿気やファン
デルワールス力によるものであるので、移動表面へのト
ナーの付着量は少ない。従って、この付着量を所定時間
積算した量でトナー濃度を計算するため、装置内の湿度
等の変化によって付着量が変動し、精度良くトナー濃度
を検出するのが難しいという問題がある。また、実際の
トナー濃度が変化し、トナー不足又はトナー補給完了の
判定が出るまで所定時間が必要となるので、レスポンス
が悪く、トナー不足からトナー過剰へと変化したり、ト
ナー過剰からトナー不足へと変化したりして、安定した
トナー濃度に保持しにくいという問題がある。

一方、従来の画像形成装置においては、例えば高温高湿
下において感光体が湿気を帯びたり、また劣化したりし
て、感光体の特性が変化すると、感光体が所定の電位ま
で帯電されなくなる。従って、感光体は電流が流れやす
くなるので、所定の電位にまで帯電されず、トナーを引
き付ける力が弱くなり、画像濃度が低下するという問題
がある。

このとき、感光体に現像されるトナーの量を反射型セン
サーで検出する特開昭５７−１９５２５６号公報の装置
のように現像濃度でトナー濃度を制御すると、トナー過
剰となり、装置内がトナー汚染されてしまう。

また、低温低湿環境下においては、現像剤の帯電量が上
昇し、トナーがキャリアと分離しにくくなり、画像濃度
が低下するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、以上の問題点を解決し、より
精度の高いトナー濃度制御装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、感光体側の条件変化を正し
く検出して制御しうる画像形成装置を提供することにあ
る。

課題を解゛するための手段 上記目的を達成するため、本発明のトナー濃度制御装置
は、容器内のトナー濃度を検出し、その検出結果に応じ
て前記容器内へのトナーの補給を制御するトナー濃度制
御装置において、回転可能な透明電極と、該透明電極に
対向する対向電極部材と、前記透明電極にトナーを付着
するように前記透明電極と前記対向電極部材との間に電
位差を与える手段と、前記透明電極のトナーの付着した
部分に対して光を照射し且つ前記透明電極のトナーの付
着した部分を透過した光に基づいて検出されたトナー濃
度に応じた信号を出力する透過型検出手段と、該透過型
検出手段から出力された信号によって前記容器へのトナ
ーの補給を制御する制御手段と、を具備した構成として
いる。

前記透明電極は、透明な絶縁性回転体と、該透明な絶縁
性回転体上に形成された透明導電性層と、該透明導電性
層上に形成された透明保護膜と、から成るのが好ましい
。また、前記透明な絶縁性回転体と前記透明導電性層と
の間に透明絶縁性基材層を設けであるのが好ましく、更
に、前記透明絶縁性基材層は、ポリエチレンテレフタレ
ートから成るものであるのが好ましい。前記透明導電性
層はインジウムとすずの酸化物から成るものである場合
が好ましく、特に１０”〜１０’Ω／　ｃｉの抵抗値を
有するものが好ましい。前記透明保護膜は１０５〜１０
７Ω／ｃｔの抵抗値を有する静電気防止塗料から成るも
のである場合が好ましい。また、前記透明電極は、全体
として１０′５Ω／ｃｍ２以下の抵抗値を有する場合が
好ましい。また前記透明電極を、トナー濃度が変化した
とき現像剤の流量が変化する位置に設けた場合や前記透
明電極を、前記容器内に設けられた現像スリーブに付着
する現像剤の量を規制する部材によって制限されて現像
剤撹拌室内に戻る現像現像スリーブに接触する位置に設
けた場合が好ましい。また、前記透明電極に、前記現像
スリーブに対す（１５）前記透明電極に形成される潜像
の電位差と同極性の電位差を印加する場合が好ましい。

また、前記容器内に前記透明電極と対向して前記透明電
極との間に、現像電位と同じか又はトナーが付着するに
足る電位差を与える対向電極部材としては、現像スリー
ブあるいは現像剤の流れを形成する部材であるのが好ま
しく、前記現像剤の流れを形成する部材が導電性の傾斜
板であってもよく、磁石を内蔵した導電性の回転体であ
ってもよい。

前記透明電極のトナーの付着した部分の下流の現像剤撹
拌室内に、前記透明電極上の検知終了後のトナーを掻き
落すためのスクレーパーを設けるのが好ましく、特に前
記スクレーパーが導電性を有するものであるのが好まし
い。

前記透明電極のトナーの付着した部分に対して光を照射
する透過型検出手段の発光部が、前記容器外に設けられ
ており、該透明電極のトナーの付着した部分を透過した
光に化体されたトナー濃度に応じて信号を出力する受光
部が前記透明電極内に前記発光部と対向して設けられて
いるのが好ましい。

前記制御手段が前記透過型検出手段から出力された信号
と予め設定された閾値とを比較し、該制御手段からの信
号が予め設定された閾値を超えたときに出力される信号
によって作動するトナー補給手段及び若しくはトナーカ
ートリッジの交換を表示する手段が設けられているのが
好ましい。

また、前記電位差は直流電圧と交流電圧とから成る場合
が望ましく、その際、交流電圧が正弦波電圧であっても
よく、パルス電圧であってもよい。

また本発明の画像形成装置は、感光体表面をメインチャ
ージ中−によって帯電し、露光装置によって潜像を形成
し、現像装置によって現像を行う画像形成装置において
、トナーを付着させる電位差を対向電極部材との間に有
する回転可能な電極と、該電極に付着しているトナーの
濃度に応した信号を出力する第１検出手段と、前記感光
体の非画像領域の所定の位置に所定の大きさに設けられ
た潜像に前記現像装置によって付着したトナーの濃度に
応じた信号を出力する反射型の第２検出手段と、該第２
検出手段の出力に応じて感光体側の条件を制御する条件
制御手段と、前記第１検出手段の出力が現像装置内の特
定のトナー濃度に対応する所定の閾値を超えた場合に前
記条件制御手段の動作を停止させる手段と、を具備する
構成としている。特に、前記第２検出手段から出力され
た信号に基づいてメインチャージャーの出力の補正を行
う手段が設けられている場合や前記第２検出手段から出
力された信号に基づいて作動し、感光体の劣化を表示す
る手段が設けられている場合が好ましい。

また、前記電位差が直流成分と交流成分とから成る場合
が望ましく、その際、交流成分は正弦波電圧であっても
よく、パルス電圧であってもよい。

作−里 本発明のトナー濃度制御装置の構成によれば、前記透明
電極には、対向電極部材との間の電位差によって現像剤
中のトナー濃度に応じた量のトナーが付着する。そして
回転に伴ないトナーの付着した部分の透明電極に対し透
過型検出手段が作用してトナー濃度を検出する。検出さ
れたトナー濃度に基づいて制御手段がトナーの補給を制
御し、その結果トナー濃度を一定に保つことができる。

その際に前記透明電極と対向電極部材との間の電位差は
直流電圧と交流電圧とから成るように構成すると、透明
電極と対向電極部材との間に存するトナーを含む現像剤
は振動する。この振動によって現像剤中のトナーと透明
電極との接触頻度が向上するので、現像剤の流量が少な
くても透明電極に十分な量のトナーを付着させることが
でき、且つ付着するトナーの入れ代わりを容易に行うこ
とができる。

また、本発明の画像形成装置の構成によれば、第１検出
手段の出力によって現像装置内のトナー濃度が所定の濃
度となっていることが検出されている場合は、第２検出
手段の検出結果による感光体の条件制御が行われる。し
かし、第１検出手段の出力により現像装置内のトナー濃
度が所定の濃度を逸脱してしまっていることが検出され
た場合には、第２検出手段の検出結果による感光体の条
件制御は行われない。これによって例えばトナーエンプ
ティ時に感光体条件制御が誤って行われるという不具合
が回避される。また、第２検出手段の検出結果による感
光体の条件制御がある範囲を越えた信号で感光体劣化に
よる感光体の交換表示が出力される。

実施例 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明のトナー濃度制御装置の一実施例が、電
子複写機に適用された状態を示す図である。図示の現像
装置（１５）には、上部にトナーカートリッジ（１４）
が設置されている。このトナーカートリッジ（１４）内
には、トナー（１２）が蓄えられており、トナーカート
リッジ（１４）下部のトナー補給ローラー（８）を回転
させることによって現像装置（１５）内の現像剤撹拌室
（１６）にトナー（１２）が供給される。現像剤撹拌室
（１６）内には２個のパドル（７）が設置されており、
このパドル（７）が回転することによって現像剤撹拌室
（１６）内の磁性を有するキャリア（図示せず）と供給
されたトナー（１２）とが混合され現像剤（１３）とな
る。現像剤（１３）は、内部にマグネット（図示せず）
を有する現像スリーブ（６）の表面に磁気力により付着
する。この現像スリーブ（６）は現像装置（１５）の開
口部（１７）を介して、矢印（ａ）方向に回転する感光
体（１０）の表面（１１）と対向するように設置されて
いる。現像スリーブ（６）に付着した現像剤（１３）は
、現像スリーブ（６）が矢印（ｂ）方向に回転すると、
スクレーパー（１８）によって穂切りされ、所定量の現
像剤（１３）が開口部（１７）方向へ移動する。スクレ
ーパー（１８）によって穂切りされた余分な現像剤（１
３）は、傾斜板（９）上を矢印（ｃ）方向に移動し、現
像剤撹拌室（１６）内に戻る。ここで、スクレーパー（
１８）によって穂切りされた余分な現像剤（１３）の流
れの一部に接触する位置にドラム状の透明電極（１）が
設置されている。透明電極（１）は、現像装置（１５）
の外に一部露出しており、矢印（ｄ）方向に回転可能と
なっている。透明電極（１）内には透過型センサー（２
）の受光部（４）が設けられており、透明電極（１）を
介してこの受光部（４）に対向するように、現像装置（
１５）の上部には透過型センサー（２）の発光部（３）
が設置されている。発光部（３）は、透明電極（１）の
前記露出した部分に対して光を照射する。尚、透明電極
（１）には、前記現像スリーブ（６）に対す（１５）前
記透明電極（１０）に形成される潜像の電位差と同極性
の電位差が与えられる。この場合、現像スリーブ（６）
と透明電極（１）との間の電位差は例えば透明電極（１
）を接地し現像スリーブ（６）に電圧を印加することに
より達成でき、その電位差は一定である。透明電極（１
）には、上記スクレーパー（１８）によって穂切りされ
た余分な現像剤（１３）中のトナー　（１２）が、前記
電位差によって付着する。この−定の電位差の下では、
透明電極（１）に付着するトナー（１２）の量と、現像
剤（１３）中のトナー濃度との間には、相関関係がある
ので、前記透明電極（１）の露出した部分を透過した光
に基づいて、受光部（４）は検出されたトナー濃度に応
じた信号を出力する。現像装置（１５）外には制御部（
５）が設けられており、この制御部（５）は、透過型セ
ンサー（２）の受光部（４）から出力された信号によっ
て、現像装置（１５）へのトナー（１２）の補給を制御
する制御手段を成す。尚、この制御は前記トナー補給ロ
ーラー（８）を回転させるためのモーター（図示せず）
の作動、不作動を制御することによって実現される。

上記の如く本実施例においては、対向電極部材として現
像スリーブ（６）を用いている。現像スリーブ（６）と
透明電極（１）との間の電位差は、接地したり直流電圧
を印加したりすることによって生じる。従って、その電
位差は上述したように一定であるが、この場合透明電極
（１）の回転（矢印（ｄ）方向）と現像剤（１３）の流
れ（矢印（ｃ）方向）との相対速度が高速でないと、ト
ナー（１２）が透明電極（１）上に適量付着しない。一
方、前記相対速度が高速の場合には、透明電極（１）上
に縦筋が入った状態でトナー（１２）が付着してしまう
。

そこで、第１１図に示すように、前記電位差を与える手
段として、透明電極（１）に直流電圧によってシフトさ
れた正弦波電圧やパルス電圧を印加する交流電源（４２
）を用いるのが好ましい。この場合も直流電圧のみを印
加する場合と同様、透明電極（１）に付着するトナー（
１２）の量と、現像剤（１３）中のトナー濃度との間に
は、相関関係があり、現像電位と同じか又は現像付着す
るに足る電位差と周波数によって、トナー（１２）は透
明電極（１）に付着する。このように交流電源（４２）
を直流電源（４３）と共に用いることによって、透明電
極（１）と現像スリーブ（６）との間に直流電圧と交流
電圧とから成る電位差を与えることができる。そして、
交流電圧によってトナー（１２）を含む現像剤（１３）
は振動するので、トナー（１２）と透明電極（１）との
接触頻度が向上する。その結果、現像剤（１３）の流量
が少なくても透明電極（１）に十分な量のトナー（１２
）が付着すると共に、付着するトナー（１２）の入れ代
わりも容易に行われる。また、直流電圧のみを印加する
場合とは異なり、前記相対速度が高速でも前記縦筋等の
ムラが入った状態にすることなく適量のトナー（１２）
を透明電極（１）上に付着させることができる。

第１２図及び第１３図は、現像スリーブ（６）に＋２５
０ｖの直流電圧を印加し、透明電極（１）に＋８００ｖ
の直流電圧と正弦波電圧ＶａＣ及びパルス電圧Ｖｐをそ
れぞれ印加したときの経時的な電位の変化を示している
。第１２図及び第１３図のいずれについても、トナー（
１２）が負極性に帯電している場合には、現像スリーブ
（６）の電位（＋２５０Ｖ）よりも透明電極（１）の電
位が高いときには、トナー（１２）は透明電極（１）方
向に力が加えられる。逆に、現像スリーブ（６）の電位
よりも透明電極（１）の電位が低いときには、トナー（
１２）は現像スリーブ（６）方向に力が加えられる。

また、現像スリーブ（６）等の対向型掻部材に正弦波電
圧及びパルス電圧を印加しても、トナー（１２）は振動
しなから透明電極（１）に付着する。従って、第１１図
の本実施例に限らず現像スリーブ（６）等に交流電圧を
印加してもよい。

本実施例のトナー濃度制御装置は、主として透明電極（
１）、透過型センサー（２）及び制御部（５）から構成
されているが、これは第１図に示されている電子複写機
に限らず、レーザープリンタ等の他の画像形成装置等に
も適用可能である。従って、第１図の現像装置（１５）
内のトナー濃度の制御だけでなく、容器内のトナー濃度
を検出し、その検出結果に応じて前記容器内へのトナー
の補給を制御する種々の用途に用いることができる。

前記透明電極（１）は、透明な絶縁性回転体と、該回転
体上に形成された透明導電性層と、該透明導電性層上に
形成された透明保護膜と、から成るものであるのが好ま
しい。更に、前記回転体と透明導電性層との間に透明絶
縁性基材層を設けてもよい。

そして、前記透明な回転体としては、例えば第２図に示
すように、両端に開口部（２０）を有する円筒形状を有
するものであって、絶縁性のガラス。

アク、リル樹脂等から成る回転体（１９）を用いること
ができる。

回転体（１９）の外周面に、透明導電性層及び透明保護
膜を順に形成することによって透明電極（１）を構成し
てもよいが、回転体が円筒形状の場合には、透明導電性
層の蒸着は回転体を回転させなから行わなければならな
いので、前記透明絶縁性基材層、透明導電性層及び透明
保護膜を予め一体に形成しておき、前記回転体（１９）
の外周面に巻き着け、固定することによって、透明電極
（１）を形成するのが製造工程等を簡単にしうるので好
ましい。

例えば第３図に示されているように、透明絶縁性基材層
（２１）上に透明導電性層（２２）を蒸着等によって形
成し、該透明導電性層（２２）上に透明保護膜（２３）
を形成することによって３層構造を存するシート（２５
）を形成する。尚、このシート（２５）を前記回転体（
１９）に巻き付け、固定したときに、回転体（１９）の
一端の開口部（２０）側から前記電位差を与えるべく外
部に接続可能とするためにシート（２５）の−辺に舌片
（２４）を設けておく。この舌片（２４）の数は特に限
定されるものではないが、前記回転体（１９）に対する
巻き付け、固定および外部との接続をより確実なものと
するために複数設けるのが好ましい。但し、舌片（２４
）には電気的な接続をより容易に行いうるように、図示
の如く透明保護膜（２３）を透明導電性層（２２）上に
設けない。

前記透明絶縁性基材層（２１）としては、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル系樹脂等から成る
ものを用いることができる。この場合、ＰＥＴを用いる
のが、透光性等の点で好ましく、特に７５μｍ程度の厚
さに形成されたＰＥＴフィルムが好ましい。

前記透明導電性層（２２）としては、インジウムとすず
の酸化物（ＩＴＯ）から成るものを用いるのが透光性等
の点で好ましく、特に１０２〜１０３Ω／ｃｉの抵抗値
を有するＩＴＯを用いるのが好ましい。

このＩＴＯの層は蒸着等によって透明な回転体あるいは
透明絶縁性基材層（２１）上に均一な厚さに形成される
。この透明導電性層が印加電圧の電極として作用する。

前記透明保護膜（２３）としては、１０’〜１０７Ω／
ｃｄの抵抗値を有する静電防止塗料から成るものである
のが好ましい。特に、金属酸化物系フィラーを高分散さ
せたアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂等から成るも
のが、透光性、耐久性等に優れているので好ましい。

また、前記透明電極（１）は、全体として１０１５Ω／
ｃＴＡ以下の抵抗値を有するものであるのが、現像電位
と同等の電位差を得られ、トナー濃度に応じたトナーを
付着させることができるので、好ましい。

前記シート（２５）を第５図の如く前記回転体（１９）
に巻き付け、固定すると本実施例の透明電極（１）が構
成されるが、第１図に示すように矢印（ｄ）方向に回転
させたり、前述したように現像スリーブ（６）との間に
電位差を与えたりするために、第４図に示すような回転
体支持部材（２６）を用いるのが好ましい。この回転体
支持部材（２６）は、回転体（１９）内に配されるよう
になっており、回転体（Ｉ９）を回転させるモーター（
図示せず）等と連結する回転軸（２７）及び該回転軸（
２７）と回転体（１９）とを固定する支持体（２８ａ）
　（２８ｂ）から成るものであって一体に形成されてい
る。また、支持体（２８ａ）は前記舌片（２４）と回転
軸（２７）とを電気的に接続し、該回転軸（２７）は導
電線路としても機能する。

従って、回転体支持部材（２Ｇ）としては、導体から成
るものが用いられる。また、支持体（２８ａ）と（２８
ｂ）　との間隔は、回転体（１９）の長さよりも短く、
例えば回転体（１９）の長さの略２分の１になっている
。

前記シート（２５）を前記舌片（２４）が設けられてい
る一辺が前記回転体（１９）の開口部（２０）の一端か
らはみ出すように、また透明絶縁性基材層（２１）が回
転体（１９）の外周面と密着するように巻き付け、前記
透過型センサー（２）の発光部（３）からの光によって
照射されない部分で接着剤やピン等で固定する。更に、
前記舌片（２４）を回転体（１９）の内周面側８こ折り
曲げた後、前記回転体支持部材（２６）を支持体（２８
ａ）が舌片（２４）と接するように、支持体（２８ｂ）
側から回転体（１９）に嵌合する。

第５図に示されているように支持体（２８ａ）を回転体
（１９）の一端に嵌合すると、支持体（２８ｂ）は回転
体（１９）内の略中央で回転軸（２７）に回転体（１９
）を固定することになるので、図示の如く支持体（２８
ａ）が嵌合された側とは反対側の開口部（２０）側から
、透明電極（１）の前記露出した部分の外周面及び内周
面に接触しないように、且つ発光部（３）及び受光部（
４）がそれぞれ対向するように透過型センサー（２）を
設置することができる。ここでは、透明電極（１）の露
出した部分に対して光を照射する透過型検出手段である
透過型センサー（２）の発光部（３）が、現像装置（１
５）外に設けられており、該透明電極（１）の露出した
部分を透過した光によって検出されたトナー濃度に応じ
て信号を出力する受光部（４）が、前記透明電極（１）
内に前記発光部（３）と対向して設けられているが、逆
に発光部（３）を透明電極（１）内に設け、受光部（４
）を透明電極（１）外に設けてもよい。従って、透過型
センサー（２）は、透明電極（１）の前記露出した部分
に対して光を照射し且つこの透明電極（１）の露出した
部分を透過した光に基づいて検出されたトナー濃度に応
じた信号を出力するものであればよい。

前述したように、回、転軸（２７）はモーターと連結し
て透明電極（１）を回転させるだけでなく、前記舌片（
２４）及び支持体（２８ａ）によって透明導電性層（２
２）と電気的に接続されており、回転軸（２７）は現像
スリーブ（６）との間に電位差を与える手段（図示せず
）と接続されている。この電位差を与える手段としては
、電源やアースを用いることができる。例えば、負極性
に帯電されたトナー（１２）を用いる場合、正規現像法
においてはメインチャージャーによる感光体（１０）の
帯電極性と同極性の電位差を与える電源を用いることが
でき、また反転現像法においては露光によって電荷が抜
けた部分の感光体（１０）の電位と略等しい電位となる
ようにアースを用いることができる。尚、前記電源とし
ては第１１図に示されている前記交流電源（４２）等も
用いることができる。

また、透明電極（１）としては、第６図に示すように、
前記透明な回転体として円板状の回転体（１９ａ）を用
い、該回転体（１９ａ）の一方の側面に透明導電性層（
２２）を蒸着し、透明保護膜（２３）を順に形成したも
のを用いてもよい。この場合、現像スリーブ（６）の表
面に付着した現像剤（１３）は、スクレーパー（１８）
によって穂切りされ、余分な現像剤（１３）が矢印（ｅ
）方向に流れるので、図示の如くこの流れと対向する透
明電極（１）の一方の側面にのみ、透明導電性層（２２
）及び透明保護膜（２３）が回転体（１９ａ）に設けら
れたものを用いればよい。また、これらが回転体（１９
ａ）の両側面に設けられたものを用いてもよいことはい
うまでもない。第６図の透明電極（１）についても、第
５図に示すものと同様に回転体（１９ａ）に前記透明絶
縁性基材層（２１）、透明導電性層（２２）及び透明保
護膜（２３）からなるシート（２５）を貼着し、固定す
ることによって構成してもよい。透明電極（１）は回転
軸（２７）によって回転可能であるので、第５図に示さ
れている透過型センサー（２）と同様に、発光部（３）
及び受光部（４）によってトナー濃度が検出される。尚
、第５図に示す回転軸（２７）と同様に第６回に示す回
転軸（２７）についても前記電位差を与えるために用い
ることができる。

第７図に示す透明電極（１）は、現像スリーブ（６）の
表面に付着した現像剤（１３）がスクレーパー（１８）
によって穂切りされ、余分な現像剤（１３）が矢印（ｆ
）方向に流れたときに、この流れに対して該透明電極（
１）の側面が平行になるように設置したほかは、第６図
に示す透明電極（１）と同様の構成になっている。この
場合、透明電極（１）は、円板状の回転体（１９ａ）の
両側面が現像スリーブ（６）に対し同一の配置条件にな
るので、その両側面に透明導電性層（２２）及び透明保
護膜（２３）が設けられたものであるのが好ましい。

以上の構成において前記透明電極（１）にトナー（１２
）を付着させるには、透明電極（１）を、トナー濃度が
変化したとき現像剤の流量が変化へする位置に設けるの
が好ましい。例えば、第１図の如く現像スリーブ（６）
に現像剤（１３）が付着し、スクレーパー（１８）によ
って穂切りされた余分な現像剤（１３）を含む流れと接
するように透明電極（１）を設置すると、この範囲内で
はトナー濃度の変化に伴って現像剤（１３）全体の体積
が変化し、余分な現像剤（１３）の流量の変化が大きい
ので、精度よくトナー濃度を検出することができる。

また、透明電極（１）を、第１図に示すようにスクレー
パー（１８）等の現像スリーブ（６）に付着する現像剤
（１３）の量を規制する部材によって制限されて現像剤
撹拌室（１６）内に戻る現像剤（１３）の流れの一部に
接触する位置に設けた場合には、この現像剤撹拌室（１
６）内に戻る現像剤（１３）中のトナー濃度が、現像ス
リーブ（６）に付着して現像に用いられる現像剤（１３
）と等しいトナー濃度であるので、トナー濃度の検出を
精度よく行うことができる。

また、第１図に示されているように、現像装置（１５）
内に透明電極（１）との間に現像電位と同じか又はトナ
ー（１２）が透明電極（１）に付着するに足る電位差を
与えるための対向電極部材として現像剤（１３）の流れ
を形成する傾斜板（９）かあるいは磁石を内蔵した回転
体を用いることも可能である。

前記透明電極（１）のトナーの付着した部分の下流の現
像剤撹拌室（１６）内に、前記透明電極（１）上のトナ
ー（１２）を掻き落すためのスクレーパー（図示せず）
を設けてもよい。該スクレーパーを用いた場合、透過型
センサー（２）によって検出された後のトナー（１２）
が透明電極（１）から充分に除去されるので、より精度
よくトナー濃度の検出を行うことができる。また、この
スクレーパーが導電性を有するものである場合、透明電
極（１）に対して適当な電位を設定することによって、
より効果的に透明電極（１）上のトナー（１２）を除去
することが可能となる。尚、前述したように、透明電極
（１）にトナー（１２）が付着するように、透明電極（
１）と現像ス・リーブ（６）・、（頃斜板（９）等の対
向電極部材との間に、直流電圧と交流電圧とから成る電
位差を与える手段（第３図中の交流電源（４２）及び直
流電源（４３）等）を用いた場合、前記スクレーパー等
の部材でトナーを剥さなくても付着するトナー（１２）
の入れ代わりは容易に行われる。

本実施例のトナー濃度制御装置では、制御部（５）が透
過型センサー（２）の受光部（４）からの出力を閾値と
比較し、該閾値を超えたとき、トナー補給ローラー（８
）を駆動してトナー補給を行うが、トナーカートリッジ
（１４）のトナーが無くなった場合には、閾値を超えた
ままになるので、更に第２の閾値を設け、この第２の閾
値を超えた場合には、現像停止及び／若しくはトナーカ
ートリッジ交換の表示をする構成を付加するのが望まし
い。トナーカートリッジ（１４）の交換を表示する手段
としては、前記制御部（５）からの信号によって点灯す
るランプ等を用いることができる。

第８図は透明電極（１）の光の透過率と透過型センサー
（２）の出力との関係を示すグラフである。

図示のように前記閾値として、トナー補給用のトナー濃
度基準値（Ｅ、）及びトナーカートリッジ交換用のトナ
ーエンプティー基準値（Ｅ２）が設定されている場合に
ついて、以下に説明する。前記光の透過率は、現像剤（
１３）中のトナー濃度が低下し、透明電極（１）に付着
するトナー量が少なくなると増大する。従って、トナー
濃度が低下し、透過型センサー（２）（受光部（４））
の出力が、Ｅｌをこえると前記トナー補給手段に制御部
（５）から信号が出力され、更にＥ２をこえるとトナー
カートリッジ（１４）の交換を表示する手段に制御部（
５）から信号が出力される。

以上において、トナー濃度制御装置について述べたが、
このトナー濃度制御装置を使って怒光体側の不具合等を
検出できるようにした画像形成装置の一実施例について
、第９図に示す要部の概略ブロック図を参照して説明す
る。

ここで、現像装置（１５）は第１図に示されているもの
と同様の構成となっており、現像装置（１５）の上部に
設置されている第１検出手段である透過型センサー（２
）によって、トナー濃度の検出が行われる。尚、電極（
４１）としては不透明なものを用いてもよく、それに応
じて第１検出手段として反射型センサー等を用いてもよ
い。ただし、電極（４１）には現像スリーブ（６）との
間に電位差が与えられるようになっていて、トナーがク
ーロン力により電極（４１）に付着される構成は第１図
の場合と同一である。これによって第１検出手段側（従
ってトナー濃度制御装置側）では正確なトナー濃度検出
が確保される。第１図に示されている制御部（５）が第
９図ではトナー補給用比較回路（３５）及びトナーエン
プティ検知用比較回路（３６）で構成されている。透過
型センサー（２）の受光部（４）の出力が第８図のＥｌ
を超えたとき、トナー補給用比較回路（３５）がモータ
ー（３４）を作動させ、モーター（３４）がトナー補給
ローラー（８）を回転させて、現像装置（１５）内にト
ナー（１２）を補給する。更に受光部（４）の出力が第
８図のＥ２をこえたとき、トナーエンプティ検知用比較
回路（３６）がトナーカートリッジ（１４）の交換指示
表示を行う。

また、透過型センサー（２）の出力が、第８図のＥ２以
下である場合、トナーエンプティ検知用比較回路（３６
）からＭＣ補正用比較回路（３７）に該回路（３７）を
作動させる信号が出力される。

感光体（１０）周辺ではメインチャージャー（３１）の
下流に露光装置（４０）が配置されており、この露光装
置（４０）の下流に前記現像装置（１５）が存する。そ
して、現像装置（１５）の下流側には、第２検出手段と
して反射型センサー（３０）が設置されている。このセ
ンサー（３０）の発光部（３０ａ）から感光体（１０）
に光が照射され、受光部（３０ｂ）は感光体（１０）の
非画像領域の所定の位置に所定の大きさに設けられた潜
像に前記現像装置（１５）によって付着したトナー（１
２）の濃度に応じた信号を出力する。尚、前記潜像に付
着したトナー（１２）は、反射型センサー（３０）によ
る光の照射を受けた後、クリーニング装置（３２）によ
って感光体（１０）から除去される。

第１０図は感光体（１０）の光の反射率と反射型センサ
ー（３０）の出力との関係を示すグラフである。ＭＣ（
メインチャージャー）補正用比較回路（３７）は、反射
型センサー（３０）の受光部（３０ｂ）の出力信号が、
第１０図に示されている基準濃度範囲（Ｚ）内であるか
否かを判断する。前記光の反射率は、メインチャージャ
ー（３１）の出力が低下したり、感光体（１０）が劣化
したりして感光体（１０）の潜像に付着するトナー量が
少なくなると増大する。従って矢印（ＸＩ）に示すよう
に前記光の反射率が増大するか又は矢印（Ｙ、）に示す
ように減少すると、ＭＣ補正用比較回路（３７）から信
号が出力され、この信号によってメインチャージャー（
３１）の出力の補正を行う手段として設けられているＭ
Ｃ駆動回路（３８）が作動する。ＭＣ駆動回路（３８）
は、感光体（１０）の帯電電位が所定値になるようにメ
イントランス（図示せず）の出力を補正することによっ
て、メイントランスと電気的に接続しているメインチャ
ージャー（３１）の出力補正を行う。メインチャージャ
ー（３１）の出力補正が行われると、第１０図の矢印（
×２）又は（Ｙ２）に示すように、基準濃度範囲（Ｚ）
内に入るように潜像に付着するトナー量が変化すると共
に、反射型センサー（３０）の出力が変化する。

また、ＭＣ駆動回路（３８）が作動すると、該回路（３
８）から信号がＭＣ出力リミッタ−回路（３９）に出力
される。ＭＣ補正をメインチャージャー（３１）の上限
電圧に達するまで行っても、第１０図の基準濃度範囲（
Ｚ）内に入らない場合、ＭＣ出力リミッタ−回路（３９
）は感光体（１０）が劣化していると判断する。そして
、このように感光体（１０）が劣化していると判断され
た場合予め感光体（１０）の劣化を表示する手段として
ランプ等を設けておくことによって、該表示手段をＭＣ
出力リミッタ−回路（３９）によって作動させて、オペ
レーターに感光体の交換時期がきたことを警告すること
ができる。

ところで、このような反射型センサー（３０）の出力に
基づきＭＣ駆動回路（３８）の出力でメインチャージャ
ー（３１）を制御したり、ＭＣ出力リミッタ−回路（３
９）の出力で感光体（１０）の交換の表示制御を行うの
は現像装置（１５）内のトナー濃度が正常であることが
前提である。しかしなから、実際にはトナーカートリッ
ジ（１４）内のトナー（１２）が無くなっているような
状態では、感光体（１０）側の条件は正常であるにも拘
わらず、反射型センサー（３０）が検知対象としている
感光体部分のトナー付着は少な（なるので、ＭＣ補正用
比較回路り３７）は誤った判断をしてしまい、ＭＣ電圧
を上げさせたり、感光体交換を指示するような結果とな
る。このような問題を克服するため第９図の実施例では
透過型センサー（２）によって正しく得ている現像装置
側のトナー情報をＭＣ補正用比較回路（３７）に与える
ようにしている。具体的にはトナーエンプティー検知用
比較回路（３６）の出力をインバータ（３３）を通して
ＭＣ補正用比較回路（３７）に加えて透過型センサー（
２）の出力が正常値範囲（エンプティー検知レベル以下
）ではＭＣ補正用比較回路（３７）をＯＮＬ、正常値範
囲外（エンプティー検知レベル以上）ではＭＣ補正用比
較回路（３７）をＯＦＦとしている。

ＭＣ補正用比較回路（３７）がＯＦＦの場合はＭＣ駆動
回路（３８）も働らかず、ＭＣ補正及び感光体交換表示
はされない。

この場合、現像装置（１５）側のトナー情報は、できる
だけ正確である必要があるが、透過型センサー（２）が
検知する電極（４１）上のトナー（１２）は先にも述べ
たように電極（４１）と現像スリーブ（６）との電位差
に基づきクーロン力で付着しているので、トナー濃度に
応じた付着量となっている。従って、現像装置（１５）
側のトナー情報は正確に得られている。

溌Ｉしυ九里 以上説明したように本発明によれば、透過型検出手段を
用いているので、トナーの色やトナーを付着させる部材
の色の影響を受けることがない。

また、対向電極部材と透明電極との間に電位差があるの
でトナーの付着が安定しており、トナー濃度の変化に対
する追従性が良好となる。更に、直流電圧と交流電圧と
から成る電圧の印加によって前記電位差を生じさせると
、トナーを含む現像剤は振動するので、直流電圧のみを
印加した場合に比べ、現像剤の流量が少なくても透明電
極に十分な量のトナーが付着し、且つスクレーパー等の
部材で透明電極からトナーを剥さなくても付着するトナ
ーの入れ代わりは容易に行われる。従って、従来のもの
と比べてより精度の高いトナー濃度制御装置を実現する
ことができる。

また、本発明の画像形成装置によれば、感光体の特性変
化やチャージ電圧の低下等に伴なう感光体側の条件変化
を補正したり、感光体の交換を表示したりするような感
光体側の条件制御を行う際に別途現像装置側のトナー濃
度情報を得なから行うようになっているので、トナーエ
ンプティー時などに誤った制御を行うことがなくなり、
正しい感光体側の条件制御が実現されるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナー濃度制御装置の一実施例が、電
子複写機に適用された状態を示す図である。第２図は本
実施例に用いる回転体の具体例を示す斜視図、第３図は
本実施例に用いるシートの具体例を示す斜視図、第４図
は本実施例に用いる回転体支持部材の具体例を示す斜視
図であり、第５図は本実施例に用いる透明電極及び透過
型センサーを示す斜視図である。第６図及び第７図はそ
れぞれ本実施例に用いる透明電極及び透過型センサーが
現像装置に取り付けられた状態を示す図である。第８図
は本実施例に用いる透明電極の光の透過率と透過型セン
サーの出力との関係を示すグラフである。第９図は本発
明の画像形成装置の要部を示すブロック図である。第１
０図は本実施例に用いる感光体の光の反射率と反射型セ
ンサーの出力との関係を示すグラフである。第１１図は
本発明のトナー濃度制御装置の他の実施例が電子複写機
に適用された状態を示す図であり、第１２図及び第１３
図はいずれもそれに用いる透明電極と現像スリーブの電
位の関係を示す波形図である。 （１）−・−透明電極、（２）−・・透過型センサー（
３）・−発光部、（４）−・・受光部、　（５）　−制
御部。 （６）−・−現像スリーブ、（７）・−・パドル。 （８）−トナー補給ローラー、（９）−・−傾斜板（１
０）−・−感光体、　（１１）−表面、　（１２）−ト
ナー（１３）−・−現像剤、　（１４）・−トナーカー
トリッジ。 （１５）・−現像装置、　（１６）−現像剤撹拌室（１
７）・−開口部、　（１８）・・−スクレーパー（１９
）　（１９ａ）・−・回転体、　（２０）−・−開口部
。 （２１）・−透明絶縁性基材層、　（２２）−透明導電
性層。 （２３）−−・透明保護膜、　（２４）、−舌片、　（
２５）−シート。 （２６）・・・回転体支持部材、　（２７）−・−回転
軸（２８ａ）’（２８ｂ）−−一支持体、　（３０）−
、−反射型センサー（３０ａ）　−発光部、　（３０ｂ
）−受光部。 （３１）−メインチャージャー（ＭＣ）。 （３２）−・クリーニング装置、　　（３３）−インバ
ータ。 （３４）−−−モーター、　（３５）−・・トナー補給
用比較回路。 （３６）−）ナーエンブティー検知用比較回路。 （３７）−−・ＭＣ補正用比較回路 （３８）−・ＭＣ駆動回路。 （３９）−Ｍ　Ｃ出力リミンター回路。 （４０）−−一露光装置、　（４１）−・・電極。 （４２）−交流電源、　（４３）−直流電源。

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内のトナー濃度を検出し、その検出結果に応
   じて前記容器内へのトナーの補給を制御するトナー濃度
   制御装置において、回転可能な透明電極と、該透明電極
   に対向する対向電極部材と、前記透明電極にトナーを付
   着するように前記透明電極と前記対向電極部材との間に
   電位差を与える手段と、前記透明電極のトナーの付着し
   た部分に対して光を照射し且つ前記透明電極のトナーの
   付着した部分を透過した光に基づいて検出されたトナー
   濃度に応じた信号を出力する透過型検出手段と、該透過
   型検出手段から出力された信号によって前記容器へのト
   ナーの補給を制御する制御手段と、を具備したことを特
   徴とするトナー濃度制御装置。
2. （２）前記透明電極は、透明な絶縁性回転体と、該透明
   な絶縁性回転体上に形成された透明導電性層と、該透明
   導電性層上に形成された透明保護膜と、から成る第１請
   求項に記載のトナー濃度制御装置。
3. （３）前記透明な絶縁性回転体と前記透明導電性層との
   間に透明絶縁性基材層を設けている第２請求項に記載の
   トナー濃度制御装置。
4. （４）前記透明絶縁性基材層は、ポリエチレンテレフタ
   レートから成るものである第３請求項に記載のトナー濃
   度制御装置。
5. （５）前記透明導電性層はインジウムとすずの酸化物か
   ら成るものである第２請求項に記載のトナー濃度制御装
   置。
6. （６）前記インジウムとすずの酸化物は、１０＾２〜１
   ０＾３Ω／ｃｍ＾２の抵抗値を有するものである第５請
   求項に記載のトナー濃度制御装置。
7. （７）前記透明保護膜は１０＾５〜１０＾７Ω／ｃｍ＾
   ２の抵抗値を有する静電気防止塗料から成るものである
   第２請求項に記載のトナー濃度制御装置。
8. （８）前記透明電極は、全体として１０＾１＾５Ω／ｃ
   ｍ＾２以下の抵抗値を有することを特徴とする第１請求
   項に記載のトナー濃度制御装置。
9. （９）前記透明電極を、トナー濃度が変化したとき現像
   剤の流量が変化する位置に設けたことを特徴とする第１
   請求項に記載のトナー濃度制御装置。
10. （１０）前記透明電極を、前記容器内に設けられた現像
    スリーブに付着する現像剤の量を規制する部材によって
    制限されて現像剤撹拌室内に戻る現像剤の流れの一部に
    接触する位置に設けたことを特徴とする第１請求項に記
    載のトナー濃度制御装置。
11. （１１）前記対向電極部材が現像スリーブである第１請
    求項に記載のトナー濃度制御装置。
12. （１２）前記対向電極部材が現像剤の流れを形成する部
    材であることを特徴とする第１請求項に記載のトナー濃
    度制御装置。
13. （１３）前記対向電極部材が導電性の傾斜板である第１
    請求項又は第１２請求項に記載のトナー濃度制御装置。
14. （１４）前記対向電極部材が磁石を内蔵した回転体であ
    る第１請求項又は第１２請求項に記載のトナー濃度制御
    装置。
15. （１５）前記透明電極に、前記現像スリーブに対する前
    記感光体に形成される潜像の電位差と同極性の電位差を
    印加することを特徴とする第１請求項に記載のトナー濃
    度制御装置。
16. （１６）前記透明電極のトナーの付着した部分の下流の
    現像剤撹拌室内に、前記透明電極上のトナーを掻き落す
    ためのスクレーパーを設けたことを特徴とする第１請求
    項に記載のトナー濃度制御装置。
17. （１７）前記スクレーパーが導電性を有することを特徴
    とする第１６請求項に記載のトナー濃度制御装置。
18. （１８）前記透明電極のトナーの付着した部分に対して
    光を照射する透過型検出手段の発光部が、前記容器外に
    設けられており、該透明電極のトナーの付着した部分を
    透過した光に化体されたトナー濃度に応じて信号を出力
    する受光部が前記透明電極内に前記発光部と対向して設
    けられていることを特徴とする第１請求項に記載のトナ
    ー濃度制御装置。
19. （１９）前記制御手段が前記透過型検出手段から出力さ
    れた信号と予め設定された閾値とを比較し、該制御手段
    からの信号が予め設定された閾値を超えたときに出力さ
    れる信号によって作動するトナー補給手段及び若しくは
    トナーカートリッジの交換を表示する手段が設けられて
    いることを特徴とする第１請求項に記載のトナー濃度制
    御装置。
20. （２０）前記電位差は、直流電圧と交流電圧とから成る
    ことを特徴とする第１請求項に記載のトナー濃度制御装
    置。
21. （２１）前記交流電圧が正弦波電圧であることを特徴と
    する第２０請求項に記載のトナー濃度制御装置。
22. （２２）前記交流電圧がパルス電圧であることを特徴と
    する第２０請求項に記載のトナー濃度制御装置。
23. （２３）感光体表面をメインチャージャーによって帯電
    し、露光装置によって潜像を形成し、現像装置によって
    現像を行う画像形成装置において、トナーを付着させる
    電位差を対向電極部材との間に有する回転可能な電極と
    、該電極に付着しているトナーの濃度に応じた信号を出
    力する第１検出手段と、前記感光体の非画像領域の所定
    の位置に所定の大きさに設けられた潜像に前記現像装置
    によって付着したトナーの濃度に応じた信号を出力する
    反射型の第２検出手段と、該第２検出手段の出力に応じ
    て感光体側の条件を制御する条件制御手段と、前記第１
    検出手段の出力が現像装置内の特定のトナー濃度に対応
    する所定の閾値を超えた場合に前記条件制御手段の動作
    を停止させる手段と、を具備することを特徴とする画像
    形成装置。
24. （２４）前記第２検出手段から出力された信号に基づい
    てメインチャージャーの出力の補正を行う手段が設けら
    れていることを特徴とする第２３請求項に記載の画像形
    成装置。
25. （２５）前記第２検出手段から出力された信号に基づい
    て作動し、感光体の劣化を表示する手段が設けられてい
    ることを特徴とする第２３請求項に記載の画像形成装置
    。
26. （２６）前記電位差が直流成分と交流成分とから成るこ
    とを特徴とする第２３請求項に記載の画像形成装置。
27. （２７）前記交流成分がパルス電圧から成ることを特徴
    とする第２６請求項に記載の画像形成装置。