JPH0425491B2 - - Google Patents

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JPH0425491B2
JPH0425491B2 JP2269683A JP2269683A JPH0425491B2 JP H0425491 B2 JPH0425491 B2 JP H0425491B2 JP 2269683 A JP2269683 A JP 2269683A JP 2269683 A JP2269683 A JP 2269683A JP H0425491 B2 JPH0425491 B2 JP H0425491B2
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JP
Japan
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developer
signal
toner
detection
circuit
Prior art date
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Application number
JP2269683A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS59148851A (en
Inventor
Masaharu Nishikawa
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59148851A publication Critical patent/JPS59148851A/en
Publication of JPH0425491B2 publication Critical patent/JPH0425491B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0848Arrangements for testing or measuring developer properties or quality, e.g. charge, size, flowability
    • G03G15/0849Detection or control means for the developer concentration
    • G03G15/0855Detection or control means for the developer concentration the concentration being measured by optical means
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/08Details of powder developing device not concerning the development directly
    • G03G2215/0888Arrangements for detecting toner level or concentration in the developing device
    • G03G2215/0891Optical detection
    • G03G2215/0894Optical detection through a light transmissive window in the developer container wall
    • G03G2215/0897Cleaning of the light transmissive window

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真複写装置等において、乾式
二成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像装置におけ
るトナー濃度を検出する装置の改良に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a device for detecting toner concentration in a magnetic brush developing device using a dry two-component developer in an electrophotographic copying device or the like.

例えば電子写真複写装置において、鉄粉、フエ
ライト等の磁性体から成るキヤリヤとトナー粒子
とを混合して成る乾式二成分現像剤を用いる磁気
ブラシ現像装置においてはコピーの画像濃度を常
に一定に維持するには、現像剤中のトナーの混合
比率を常に所定の範囲内に維持しなければならな
い。この為にはたえず現像剤のトナー濃度を検出
し、トナーの消費量に応じてトナーを補給する必
要がある。一方、このトナー濃度検出が正確に行
なわれないと、複写画像の画像濃度が著しく変動
したり、地肌カブリが発生して複写装置本来の機
能を果し得ない不具合が生じてしまう。
For example, in an electrophotographic copying machine, a magnetic brush developing device that uses a dry two-component developer made of a carrier made of a magnetic material such as iron powder or ferrite mixed with toner particles always maintains the image density of the copy constant. To do this, the mixing ratio of toner in the developer must always be maintained within a predetermined range. For this purpose, it is necessary to constantly detect the toner concentration of the developer and replenish toner according to the amount of toner consumed. On the other hand, if this toner density detection is not performed accurately, the image density of the copied image will fluctuate significantly or background fog will occur, resulting in problems in which the copying apparatus cannot perform its original functions.

従来知られているトナー濃度検出方法として、
現像剤の透磁率を検知する方法、嵩比重を検知す
る方法、光学的反射率を測定する方法が知られて
いる。しかし、透磁率を測定する方法は現像剤中
のわづかな透磁率変化を検知しなければならずト
ナーの帯電率や現像剤の撹拌度合により検知信号
が大きく変動する欠点があり、嵩比重を検知する
方法においてはトナーの比重がキヤリヤの比重に
比べはるかに小さいため現像剤のトナー量の変化
はわずかな出力でしか検知できず、現像剤の流動
性、撹拌程度により出力値が変動してしまい精度
の高い検出がしにくい欠点を有している。本発明
は上述した事情を鑑み光学的反射率を検知してト
ナー濃度を検出する方法に関するものであるが、
従来の光学式トナー濃度検出装置には以下に述べ
る欠点がある。
As a conventionally known toner concentration detection method,
A method of detecting the magnetic permeability of a developer, a method of detecting the bulk specific gravity, and a method of measuring the optical reflectance are known. However, the method of measuring magnetic permeability has the disadvantage that it is necessary to detect slight changes in magnetic permeability in the developer, and the detection signal varies greatly depending on the toner charge rate and the degree of agitation of the developer. In the detection method, since the specific gravity of the toner is much smaller than the specific gravity of the carrier, changes in the amount of toner in the developer can only be detected with a small output, and the output value fluctuates depending on the fluidity of the developer and the degree of agitation. It has the disadvantage that highly accurate detection is difficult. In view of the above-mentioned circumstances, the present invention relates to a method of detecting toner concentration by detecting optical reflectance.
Conventional optical toner concentration detection devices have the following drawbacks.

この光学的反射率を測定する方法は、トナー粒
子とキヤリヤ粒子の反射率の相違を利用して現像
剤中のトナー量を検出するものであるが、反射率
の測定を行なうために、例えば特公昭38−17245
号公報に示されているように現像剤の収納部の器
壁に測定部を設ける方法が知られている。しかし
この方法では検知窓にトナーが沈積して検知能力
が経時的に低下してしまう欠点があり、また検知
窓付近の現像剤の流動性が悪く実際に現像に寄与
している現像剤のトナー濃度を正確に検出できな
い欠点がある。これに対して実開昭49−8403号公
報に示されるように現像ローラ上に保持されてい
る現像剤の光学的反射率を直接検知する方法が提
案されているが、この方法では現像剤の流動性の
問題は解消されるが、センサ前面の検知窓がトナ
ーにより汚れる欠点は解消できず、更に検知窓に
現像剤が接触した状態で検知するため一般に検知
信号のレベルが低くなり、したがつて検知信号の
S/Nも悪く、検出精度が低下する不具合を生じ
てしまう。更に別な方法として特開昭52−130644
号公報、米国特許第4112870号明細書に示されて
いるようにセンサ部に加圧空気を吹き当て検知窓
の汚れを防止する方法も提案されているが、この
方法では検知窓の汚れを防止できるが、空気流に
より微細なトナー粒子が現像装置の外まで飛散し
装置全体がトナーにより汚染される欠点がある。
This method of measuring optical reflectance detects the amount of toner in the developer using the difference in reflectance between toner particles and carrier particles. Kosho 38-17245
As shown in the above publication, a method is known in which a measuring section is provided on the wall of a developer storage section. However, this method has the disadvantage that toner accumulates on the detection window and the detection ability deteriorates over time.Also, the fluidity of the developer near the detection window is poor, and the toner in the developer that actually contributes to development The disadvantage is that the concentration cannot be detected accurately. On the other hand, a method has been proposed in which the optical reflectance of the developer held on the developing roller is directly detected, as shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 49-8403. This solves the fluidity problem, but it does not eliminate the drawback that the detection window on the front of the sensor gets dirty with toner.Furthermore, the level of the detection signal is generally lower because the detection is performed while the developer is in contact with the detection window. Therefore, the S/N of the detection signal is also poor, resulting in a problem that the detection accuracy is reduced. Another method is JP-A-52-130644.
As shown in US Pat. No. 4,112,870, a method has been proposed in which pressurized air is blown onto the sensor section to prevent the detection window from becoming dirty; however, this method does not prevent the detection window from becoming dirty. However, it has the disadvantage that fine toner particles are scattered to the outside of the developing device by the air flow, and the entire device is contaminated with toner.

本発明の目的は、検知窓のトナーによる汚れを
防止して常に一定の清浄状態を維持することがで
き、したがつて経時的に安定な検出を行なうこと
ができると共に検出時に検知窓にトナーが接触し
ていないのでレベルが高く、ノイズが低い検出信
号を得ることができ、長期間に亘つて精度の高い
検出が可能な光学式トナー濃度検出装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to prevent the detection window from being contaminated by toner and maintain a constant state of cleanliness at all times, thereby making it possible to perform stable detection over time and to prevent toner from forming on the detection window during detection. It is an object of the present invention to provide an optical toner concentration detection device that can obtain a detection signal with a high level and low noise because there is no contact, and can perform highly accurate detection over a long period of time.

本発明は、非磁性材料より成るスリーブおよび
その内部に配置したマグネツトローラを有する現
像ローラにより乾式二成分現像剤を用いて現像を
行なう磁気ブラシ現像装置における現像剤中のト
ナー濃度を検出する装置において、現像剤へ向け
光を放射する光源と、現像剤から反射される光を
受光する光検出器と、これら光源および光検出器
の前面に前記現像ローラと対向して、現像剤の穂
立ち部分とは接触するが穂立ちしていない部分と
は接触しないような間隔を置いて配置した透明板
と、縁切マグネツトローラを回転させる手段と、
マグネツトローラの回転中、現像剤の穂立ちして
いない部分が前記透明板の前面を通過する際に前
記光検出器から出力される信号に基づいて現像剤
の反射率を求めてトナー濃度を検知する手段とを
具えることを特徴とするものである。
The present invention provides a device for detecting toner concentration in a developer in a magnetic brush developing device that performs development using a dry two-component developer using a developing roller having a sleeve made of a non-magnetic material and a magnetic roller disposed inside the sleeve. a light source that emits light toward the developer; a photodetector that receives light reflected from the developer; a transparent plate arranged at intervals such that it contacts the part but does not come into contact with the part where the ears are not standing; and a means for rotating the edge-cutting magnet roller;
While the magnet roller is rotating, the reflectance of the developer is determined based on the signal output from the photodetector when the non-spiked portion of the developer passes through the front surface of the transparent plate, and the toner concentration is determined. The invention is characterized by comprising a means for detecting.

本発明は検知窓を現像ローラに対面するように
配置し、マグネツトローラの磁極部が通過する時
は現像剤の穂立ち部分を検知窓に接触させて検知
窓をクリーニングし、磁極と磁極との中間部の現
像剤の穂立ちしていない部分が通過する時は現像
剤層が検知窓と離間するように配置してこの中間
部が通過する時に現像剤の反射率を検知すること
により高レベルの信号を得るようにしたものであ
る。
In the present invention, the detection window is arranged to face the developing roller, and when the magnetic pole part of the magnet roller passes, the raised part of the developer is brought into contact with the detection window to clean the detection window, and the magnetic poles are separated from each other. When the intermediate part of the developer that does not stand up passes, the developer layer is arranged so as to be separated from the detection window, and the reflectance of the developer is detected when this intermediate part passes. It is designed to obtain level signals.

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明に係るトナー濃度検出装置を具え
る現像装置の一例を示す構成図である。非磁性絶
縁材料より成るトナー粒子と磁性材料より成るキ
ヤリヤは摩擦帯電によりトナー粒子が正又は負に
帯電し、キヤリヤはトナー粒子と逆極性に帯電す
る。そしてトナーとキヤリヤ相互間に作用する静
電引力によりキヤリヤ表面にトナー粒子が付着す
るようにして現像剤を構成する。この現像剤が現
像装置1のハウジング2内に収容されている。こ
のハウジング2内には現像ローラ3が配置されて
いる。この現像ローラ3は、長手方向に一様にS
極とN極が交互に着磁されているマグネツトロー
ラ4と非磁性材料より成るスリーブ5とから構成
されている。現像剤はマグネツトローラ4の磁力
によりスリーブ5上に保持されながらマグネツト
ローラ4の回転方向と逆方向にスリーブ5上を搬
送される。本例ではマグネツトローラ4は時計方
向に回転するため現像剤はスリーブ5上を反時計
方向に回転することになる。スリーブ5上に保持
された現像剤はドクターブレードと呼ばれる穂高
規制板6により一定の厚さの層に規制された後静
電潜像が形成されているドラム状の電荷保持体2
1と対面する現像領域22に搬送され電荷保持体
21上に形成されている静電潜像を現像する。そ
して、現像後現像ローラ3と対面するように配置
されているトナー濃度検出装置12の下を通過
し、その後スクレーパ7によりスリーブ5から離
脱され撹拌装置8まで搬送される。トナー補給ホ
ツパ9にはトナーが貯蔵されていて、後述するト
ナー補給指令に基きトナー補給ローラ10を介し
て一定量のトナーが上記撹拌装置8に補給され
る。そして、スクレーパ7より搬送されてくる現
像剤と均一に混合撹拌され現像に供されることに
なる。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a developing device equipped with a toner concentration detection device according to the present invention. The toner particles made of a non-magnetic insulating material and the carrier made of a magnetic material are triboelectrically charged so that the toner particles are positively or negatively charged, and the carrier is charged with a polarity opposite to that of the toner particles. The developer is constructed such that toner particles adhere to the surface of the carrier due to electrostatic attraction acting between the toner and the carrier. This developer is housed in the housing 2 of the developing device 1. A developing roller 3 is arranged within the housing 2. This developing roller 3 is uniformly S in the longitudinal direction.
It consists of a magnet roller 4 whose poles and north poles are alternately magnetized, and a sleeve 5 made of a non-magnetic material. The developer is conveyed on the sleeve 5 in a direction opposite to the direction of rotation of the magnet roller 4 while being held on the sleeve 5 by the magnetic force of the magnet roller 4. In this example, since the magnet roller 4 rotates clockwise, the developer rotates counterclockwise on the sleeve 5. The developer held on the sleeve 5 is regulated into a layer of constant thickness by a height regulating plate 6 called a doctor blade, and then transferred to a drum-shaped charge carrier 2 on which an electrostatic latent image is formed.
The electrostatic latent image formed on the charge holding body 21 is conveyed to the development area 22 facing the charge holding body 21 and developed. After development, the toner toner passes under the toner concentration detection device 12 which is arranged to face the developing roller 3, and is then separated from the sleeve 5 by the scraper 7 and conveyed to the stirring device 8. Toner is stored in the toner replenishment hopper 9, and a certain amount of toner is replenished to the stirring device 8 via the toner replenishment roller 10 based on a toner replenishment command to be described later. Then, it is uniformly mixed and stirred with the developer conveyed from the scraper 7 and used for development.

第2図は現像ローラ8上の現像剤の分布を示す
線図である。マグネツトローラ4はS極とN極の
磁極が円周方向に交互にかつ長手方向に一様に着
磁されているからマグネツトローラ4が形成する
磁界は磁極部分ではローラの外向き法線方向に向
き、磁極と磁極との中間部分はほぼ円周方向に向
くよう形成される。そして、スリーブ5上にはマ
グネツトローラ4が作る磁界に沿つて現像剤の層
が形成される。よつてマグネツトローラ4の磁極
と対応する部分では現像剤は穂立ちし、厚く不均
一な配列をした穂立ち部分20aが形成され、磁
極と磁極との中間部では磁界が円周方向に均一に
形成されるため薄く層表面が平滑で密な層状部分
20bが形成される。よつて、マグネツトローラ
4の回転に伴ないトナー濃度検出装置12の前面
を厚く不均一な穂立ち部分20aと薄く均一な層
状部分20bとが交互に通過することになる。
FIG. 2 is a diagram showing the distribution of developer on the developing roller 8. As shown in FIG. Since the magnetic roller 4 has S and N magnetic poles alternately magnetized in the circumferential direction and uniformly in the longitudinal direction, the magnetic field formed by the magnetic roller 4 is directed outwardly by the normal to the roller in the magnetic pole portion. The intermediate portion between the magnetic poles is formed to face approximately in the circumferential direction. A layer of developer is formed on the sleeve 5 along the magnetic field generated by the magnet roller 4. Therefore, the developer stands up in the portions corresponding to the magnetic poles of the magnet roller 4, forming thick, unevenly arranged spiked portions 20a, and the magnetic field is uniform in the circumferential direction at the intermediate portion between the magnetic poles. Since the layered portion 20b is formed thinly and has a smooth and dense layer surface, a dense layered portion 20b is formed. Therefore, as the magnet roller 4 rotates, the thick, non-uniform spiked portion 20a and the thin, uniform layered portion 20b alternately pass in front of the toner concentration detection device 12.

第3図は本発明に係るトナー濃度検出装置の一
例を示す構成図である。図中、13は光源であつ
て発熱が少なく光量安定性に優れた発光ダイオー
ドとするのが好適である。14は光検出器であつ
てシリコンフオトダイオード、フオトトランジス
タ等を具えるものである。15は光源からの光を
導くための開口15aと現像剤20からの反射光
を導くための開口15bが形成され背面部には光
源13と光検出器14とが装着されていて不透明
材料より成る素子ブロツク、16は検知窓を構成
し現像剤が内部へ侵入するのを防止するため素子
ブロツク15の前面に密着されている透明板をそ
れぞれ示している。光源13から発した光は開口
15aを通り透明板16を透過して現像剤20に
照射され、吸収又は反射されその一部が光検出器
14に到達し、現像剤の反射率が検知される。そ
して、この反射率をトナー混合比に換算し、現像
剤中のトナー濃度が検出されることになる。トナ
ー濃度検出装置12の検知窓を構成する透明板1
6と現像剤20との距離は現像剤層の穂立ち部分
20aが通過するときは現像剤の穂が透明板16
と接触し、穂立ちしていない層状部分20bが通
過する時は現像剤層と透明板16とが接触しない
ように設定する。このように配置することにより
マグネツトローラ4の回転に伴ない検知窓を構成
する透明板16の表面は現像剤20と接触、非接
触を交互に繰り返し、現像剤の穂立ち部分20a
によりクリーニングされ、常に一定の清浄状態に
維持される。第3図aはマグネツトローラ4の磁
極が透明板16の前面に位置したときの状態を示
している。磁界は外向き法線方向に形成されるた
め現像剤20は現像ローラの外向き法線方向に穂
立ちし不均一かつ不安定な配列状態にある。この
場合光源13からの照射光は現像剤20の奥深く
侵入し多数回乱反射を繰り返すので光検出器14
により受光される反射光は微弱であり、かつ不安
定な光になる。第3図bはマグネツトローラ4の
磁極と磁極との中間部分が透明板16の前面に位
置したときの状態を示している。マグネツトロー
ラ4の磁力線はほぼスリーブ5の円周方向に沿う
ように形成されているから現像剤は密な状態でそ
の表面が平滑な状態に配列され、かつ透明板16
から離間した状態になつている。光源13を発し
た光は、現像剤の層表面が平滑で現像剤が密に配
列されているから現像剤20内にあまり廻り込ま
ず主に表面部で反射され光検出器14に到達す
る。その結果光検出器14からの光電出力は大き
くかつ雑音の少ない安定した検知信号が得られ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a toner concentration detection device according to the present invention. In the figure, numeral 13 is a light source, which is preferably a light emitting diode that generates little heat and has excellent light quantity stability. Reference numeral 14 denotes a photodetector, which includes a silicon photodiode, a phototransistor, and the like. Reference numeral 15 is made of an opaque material and has an opening 15a for guiding light from a light source and an opening 15b for guiding reflected light from the developer 20, and has a light source 13 and a photodetector 14 mounted on the back side. Element block 16 indicates a transparent plate closely attached to the front surface of element block 15 to form a detection window and prevent developer from entering inside. The light emitted from the light source 13 passes through the aperture 15a, passes through the transparent plate 16, is irradiated onto the developer 20, is absorbed or reflected, and a portion of the light reaches the photodetector 14, where the reflectance of the developer is detected. . Then, this reflectance is converted into a toner mixing ratio, and the toner concentration in the developer is detected. Transparent plate 1 forming a detection window of toner concentration detection device 12
The distance between the developer layer 6 and the developer 20 is such that when the spike portion 20a of the developer layer passes, the developer layer is close to the transparent plate 16.
The developer layer and the transparent plate 16 are set so that they do not come into contact with each other when the layered portion 20b that does not stand up passes. With this arrangement, as the magnet roller 4 rotates, the surface of the transparent plate 16 constituting the detection window alternately comes into contact with and out of contact with the developer 20, and the developer 20 rises in the raised portion 20a.
is cleaned and maintained in a constant state of cleanliness. FIG. 3a shows the state when the magnetic pole of the magnet roller 4 is positioned in front of the transparent plate 16. Since the magnetic field is formed in the outward normal direction, the developer 20 stands in spikes in the outward normal direction of the developing roller and is arranged in a non-uniform and unstable state. In this case, the irradiated light from the light source 13 penetrates deep into the developer 20 and is repeatedly reflected many times, so the light detector 14
The reflected light received by the sensor is weak and unstable. FIG. 3b shows the state when the intermediate portion between the magnetic poles of the magnet roller 4 is located in front of the transparent plate 16. Since the lines of magnetic force of the magnet roller 4 are formed approximately along the circumferential direction of the sleeve 5, the developer is arranged in a dense state with a smooth surface, and the transparent plate 16
It is in a state of separation from. Since the surface of the developer layer is smooth and the developer is densely arranged, the light emitted from the light source 13 does not go around much inside the developer 20 and is mainly reflected from the surface and reaches the photodetector 14. As a result, the photoelectric output from the photodetector 14 is large and a stable detection signal with little noise can be obtained.

第4図は本発明に係るトナー検出装置を用いて
トナー濃度を測定したときの光電出力を示す図で
ある。縦軸は出力電圧の相対値を示し、横軸は時
間を示している。使用した現像剤は150〜250メツ
シユの酸化処理鉄粉キヤリヤと平均粒径11μのト
ナーである。#1はトナー混合比8%(重量比)、
#2は6%、#3は4%の現像剤に対する出力を
それぞれ示している。#1〜#3において検知信
号は低レベル信号X1,X2,X3と高レベル信号
Y1,Y2,Y3が交互に検知される。低レベル信号
は現像剤の穂立ち部分20aが通過したときの検
知出力であり、信号レベルが低いと同時にノイズ
成分が多く含まれている。高レベル信号はマグネ
ツトローラ4の磁極と磁極との中間部の現像剤が
密に均一になつている層状部分20bが通過した
時の検知出力であつてレベルが高いと同時にノイ
ズ成分が少ない点に特徴がある。このような差異
は第3図a,bにおける説明より容易に理解され
るところである。また全体としてマグネツトロー
ラの磁極部が通過したときの検知出力に比べ、磁
極と磁極の中間部が通過した時の検知出力の方が
トナーの濃度差に対して大きな検知出力差を呈し
ており、より精度の高い検出能力があることも示
している。現像剤の光学的な反射率は種々の条件
下に於て安定した値をもつものであるが、これを
検知する為の光源、光検出器、信号処理回路等は
温度が変化する事によつてそれぞれ出力特性が変
化することをまぬかれない。特に検知した光電流
が小さいときは光検出器や信号処理回路の暗電流
が無視できない値となり、かつ温度上昇によつて
暗電流が急増して検知誤差を生ずる原因となる。
これ等の暗電流は検知出力とは無関係に存在する
ものであるから、その影響を受けないようにする
為には光電検知出力を高レベルに維持することが
必要である。
FIG. 4 is a diagram showing photoelectric output when toner concentration is measured using the toner detection device according to the present invention. The vertical axis shows the relative value of the output voltage, and the horizontal axis shows time. The developer used was an oxidized iron powder carrier of 150 to 250 mesh and toner with an average particle size of 11 microns. #1 has a toner mixing ratio of 8% (weight ratio),
#2 shows the output for 6% developer, and #3 shows the output for 4% developer. In #1 to #3, the detection signals are low level signals X 1 , X 2 , X 3 and high level signals
Y 1 , Y 2 , and Y 3 are detected alternately. The low level signal is a detection output when the spiked portion 20a of the developer passes, and the signal level is low and at the same time contains many noise components. The high level signal is a detection output when the developer passes through the layered portion 20b between the magnetic poles of the magnet roller 4, where the developer is densely and uniformly distributed, and the level is high and at the same time the noise component is small. There are characteristics. Such a difference can be easily understood from the explanations in FIGS. 3a and 3b. In addition, overall, compared to the detection output when the magnetic pole part of the magnet roller passes, the detection output when the intermediate part between the magnetic poles passes has a larger difference in detection output due to the difference in toner density. , it has also been shown that there is a more accurate detection ability. The optical reflectance of developer has a stable value under various conditions, but the light source, photodetector, signal processing circuit, etc. used to detect this reflectance changes due to changes in temperature. Therefore, it is inevitable that the output characteristics will change. In particular, when the detected photocurrent is small, the dark current of the photodetector or signal processing circuit becomes a value that cannot be ignored, and the dark current increases rapidly due to temperature rise, causing a detection error.
Since these dark currents exist independently of the detection output, it is necessary to maintain the photoelectric detection output at a high level in order to avoid being affected by them.

尚、本発明に係るトナー濃度検出装置において
は少なくとも一回現像剤の穂立ちした部分を検知
窓の前面を通過させれば透過板16のクリーニン
グが行なわれるからマグネツトローラ単独回転現
像方式に限らず、スリーブ及びマグネツトローラ
同時回転現像方式、スリーブ単独回転現像方式の
全ての現像方式の現像装置に適用することができ
る。このうちスリーブ単独回転現像方式の現像装
置においては各コピーとコピーの中間時等の電荷
保持体上に静電潜像が形成されていない領域が現
像領域を通過する時にマグネツトローラを回転す
ることにより本発明を達成することができる。
In the toner concentration detection device according to the present invention, the transmitting plate 16 is cleaned by passing the raised portion of the developer at least once in front of the detection window, so it is limited to the magnetic roller single rotation development method. First, it can be applied to developing apparatuses of all developing methods, including a developing method in which a sleeve and a magnet roller simultaneously rotate, and a developing method in which a sleeve rotates independently. Among these, in a sleeve single rotation developing type developing device, the magnet roller is rotated when an area where no electrostatic latent image is formed on the charge carrier passes through the development area, such as between copies. This makes it possible to achieve the present invention.

本発明に係るトナー濃度検出装置で得られる検
知信号は第4図に示すように周期的に高レベル信
号と低レベルとが含まれているが、そのままでは
検知信号として用いることができない。従つて検
知信号のうち高レベル信号すなわちマグネツトロ
ーラの磁極と磁極との中間の部分が検知窓を通過
する時の信号をサンプリングし、サンプリングし
た信号を整形してトナー濃度検出信号としなけれ
ばならない。第5図は予め設定した基準電圧と光
検出器からの信号電圧を比較してサンプリングと
同時にトナー補給の為の制御信号を得るように構
成した回路例を示すブロツク図である。同図に於
て光検出器14で得られる検知信号はαで示す様
な波形を有している。この信号は増幅回路41に
より増幅されて電圧比較サンプリング回路42に
加えられる。電圧比較サンプリング回路42には
基準電圧発生回路43からトナー混合比の基準と
なる基準電圧が印加されて増幅された検知信号と
比較される。トナー混合比が基準レベルよりも低
くなつている場合には増幅された検知信号のうち
マグネツトローラ4の磁極と磁極の中間部が通過
する際に得られる高レベル信号が基準電圧より高
くなつているから高レベル信号のみサンプリング
したON信号が得られ、βはこのようにして得ら
れた信号を示している。尚、検知信号中に含まれ
る高周波成分は増幅回路等に高周波バイパスフイ
ルタを組込むことにより除去する。βで示される
信号は周期的なON信号であるからこの信号のま
までトナー補給を制御する為の制御信号とする事
はできない。整形回路44はβで示される信号を
連続した制御信号に変換する為の回路で、その出
力はγで示される。整形回路44の作動原理は
種々の方式をとり得るが、一例としては信号を一
定時間遅延させる遅延回路を具え、周期毎に発生
しているON信号を一周期Tの長さとなる様に伸
長させる様な構成が適用される。制御信号発生回
路45はかくして得られた信号をモーター、ソレ
ノイド等のトナー補給装置を駆動するのに適した
電圧又はインピーダンスに変換する為の回路であ
る。そして、制御信号発生回路45からの信号に
基き、トナー補給装置10を作動させトナー補給
を行ない、現像剤のトナー混合比を常に一定に維
持するようにする。第5図に示す構成は光検出器
14からの検知信号をサンプリングすると共に
ON−OFF信号に変換する構成例であるが、光検
出器14からの検知信号をサンプリングしてトナ
ー混合比と対応したアナログ信号を得るようにし
た構成も適用できる。第6図はこの一例を示すブ
ロツク図である。同図に於けるサンプリング回路
46はゲート回路として作用するものを適用し、
その開閉はサンプリング信号回路47からの信号
によつて行う。サンプリング信号回路47は光検
出器14からの信号をもとに高レベル信号を検知
してサンプリング信号を発生してサンプリング回
路46のゲートをON−OFFする信号を作り出
す。サンプリング信号回路例としては光検出器1
4からの信号をローパスフイルタを通して平均電
圧として検知して基準信号とし、この基準信号と
光検出器14からの信号を比較して光検出器14
からの信号が基準信号より大きな時にON信号を
発生させる様な構成が適用できる。サンプリング
回路46から得られる信号は光検出器14で得た
信号の中の高レベル信号のみをとり出したもので
周期的な信号であつてかつその波高値がトナー濃
度に対応した値を有するものである。整形回路4
4はこの信号を利用目的に適した形態に変換する
回路であり、例えば第5図で説明した整形回路4
4と同様に遅延回路を具える構成にして連続信号
に変換する事ができる。整形回路44で得た信号
はトナー濃度に対応した大きさを持つ連続信号で
あり、これを判定回路48において基準電圧発生
回路43から与えられる基準電圧と比較してON
−OFF信号を作り出し、これを制御信号発生回
路45に通してトナー補給のための駆動信号を作
り出す。
Although the detection signal obtained by the toner concentration detection device according to the present invention periodically includes a high level signal and a low level signal as shown in FIG. 4, it cannot be used as a detection signal as it is. Therefore, it is necessary to sample the high level signal of the detection signal, that is, the signal when the intermediate portion between the magnetic poles of the magnet roller passes through the detection window, and shape the sampled signal to use it as the toner concentration detection signal. . FIG. 5 is a block diagram showing an example of a circuit configured to obtain a control signal for toner replenishment at the same time as sampling by comparing a preset reference voltage with a signal voltage from a photodetector. In the figure, the detection signal obtained by the photodetector 14 has a waveform as indicated by α. This signal is amplified by an amplifier circuit 41 and applied to a voltage comparison sampling circuit 42. A reference voltage serving as a reference for the toner mixture ratio is applied from the reference voltage generation circuit 43 to the voltage comparison sampling circuit 42 and compared with the amplified detection signal. When the toner mixing ratio is lower than the reference level, the high level signal obtained when the intermediate portion between the magnetic poles of the magnet roller 4 passes among the amplified detection signals becomes higher than the reference voltage. Therefore, an ON signal obtained by sampling only the high level signal is obtained, and β indicates the signal obtained in this way. Note that high frequency components contained in the detection signal are removed by incorporating a high frequency bypass filter into the amplifier circuit or the like. Since the signal indicated by β is a periodic ON signal, this signal cannot be used as a control signal for controlling toner replenishment. The shaping circuit 44 is a circuit for converting a signal denoted by β into a continuous control signal, and its output is denoted by γ. The operating principle of the shaping circuit 44 can take various methods, but as an example, it includes a delay circuit that delays the signal for a certain period of time, and stretches the ON signal generated every cycle to the length of one cycle T. Various configurations are applicable. The control signal generation circuit 45 is a circuit for converting the signal thus obtained into a voltage or impedance suitable for driving a toner replenishing device such as a motor or solenoid. Then, based on the signal from the control signal generation circuit 45, the toner replenishing device 10 is operated to replenish toner, so that the toner mixing ratio of the developer is always maintained constant. The configuration shown in FIG. 5 samples the detection signal from the photodetector 14 and
Although this is an example of a configuration in which the signal is converted into an ON-OFF signal, a configuration in which the detection signal from the photodetector 14 is sampled to obtain an analog signal corresponding to the toner mixture ratio may also be applied. FIG. 6 is a block diagram showing an example of this. The sampling circuit 46 in the figure is one that acts as a gate circuit,
Its opening/closing is performed by a signal from the sampling signal circuit 47. The sampling signal circuit 47 detects a high level signal based on the signal from the photodetector 14, generates a sampling signal, and generates a signal for turning the gate of the sampling circuit 46 on and off. Photodetector 1 is an example of a sampling signal circuit.
4 is detected as an average voltage through a low-pass filter and used as a reference signal, and this reference signal is compared with the signal from the photodetector 14.
A configuration can be applied in which an ON signal is generated when the signal from the reference signal is larger than the reference signal. The signal obtained from the sampling circuit 46 is a signal obtained by extracting only the high level signal from the signal obtained by the photodetector 14, and is a periodic signal whose peak value corresponds to the toner concentration. It is. Shaping circuit 4
4 is a circuit that converts this signal into a form suitable for the purpose of use; for example, the shaping circuit 4 explained in FIG.
4, it can be converted into a continuous signal by using a configuration including a delay circuit. The signal obtained by the shaping circuit 44 is a continuous signal having a magnitude corresponding to the toner concentration, and is compared with the reference voltage given from the reference voltage generation circuit 43 in the determination circuit 48 to turn it ON.
-OFF signal is generated and passed through the control signal generation circuit 45 to generate a drive signal for toner replenishment.

第7図は外部信号によつてサンプリング信号を
作り出す様に構成した実施例を示すブロツク図で
ある。光検出器14の検知信号はトナー濃度検出
装置の検知窓に現像剤の穂立ち部分が対向するか
否かによつてそのレベルが変化するものであり、
現像剤の穂立ちはマグネツトローラ4の磁極位置
に対応するから、マグネツトローラ4の磁極位置
に対応させた信号によつてサンプリング信号を得
る事ができる。マグネツトローラ4と同軸上に、
磁極位置と対応した信号発生円盤を設けて固設さ
れているセンサと組合せて信号を得る事ができ
る。例えば信号円盤を透明部、不透明部から成る
光学式の円盤としておき、光電センサで信号を発
生させる構成が適用できる。別の信号発生装置と
してはマグネツトローラの端部に対応させてホー
ル素子を固設しておき、ホール素子によつてマグ
ネツトローラの磁極位置を検知する様にしてもよ
い。上述の如き磁極位置検知器によつて得た信号
はサンプリング信号回路47に加えられ、磁極と
磁極との中間部分の穂立ちしていない部分がトナ
ー濃度検出装置12の前面を通過する時に得られ
る検知信号のみをサンプリングするようにサンプ
リング回路46を作動させる。そして整形回路4
4、制御信号発生回路45、基準電圧発生回路4
3、判定回配48などは第6図において用いた回
路をそのまま用いる。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment configured to generate a sampling signal using an external signal. The level of the detection signal from the photodetector 14 changes depending on whether or not the raised portion of the developer faces the detection window of the toner concentration detection device.
Since the spikes of the developer correspond to the magnetic pole position of the magnet roller 4, a sampling signal can be obtained by a signal corresponding to the magnetic pole position of the magnet roller 4. Coaxially with magnet roller 4,
Signals can be obtained by providing a signal generating disk corresponding to the magnetic pole position and combining it with a fixed sensor. For example, a configuration can be applied in which the signal disk is an optical disk consisting of a transparent part and an opaque part, and a photoelectric sensor generates the signal. As another signal generating device, a Hall element may be fixedly provided corresponding to the end of the magnet roller, and the magnetic pole position of the magnet roller may be detected by the Hall element. The signal obtained by the above-mentioned magnetic pole position detector is applied to the sampling signal circuit 47, and is obtained when the non-spilled portion between the magnetic poles passes in front of the toner concentration detection device 12. The sampling circuit 46 is operated to sample only the detection signal. And shaping circuit 4
4, control signal generation circuit 45, reference voltage generation circuit 4
3. For the determination circuit 48, etc., the circuit used in FIG. 6 is used as is.

第8図はトナー濃度検出装置12の検知窓を構
成する透明板16に直流バイアスを印加する実施
例の構成図である。透明板16の現像剤20と対
面する側の表面に導電処理層17を形成し該導電
化処理層17とスリーブ5との間にバイアス電源
18を介してトナー極性と同極性のバイアスを印
加するようにしたものである。これにより透明板
16とトナー粒子との間に静電反発力が生じ、よ
り効果的に透明板16へのトナー付着を防止する
ことができる。この場合の印加電圧は少なくとも
50V以上であることが望ましい。
FIG. 8 is a configuration diagram of an embodiment in which a DC bias is applied to the transparent plate 16 constituting the detection window of the toner concentration detection device 12. A conductive treatment layer 17 is formed on the surface of the transparent plate 16 facing the developer 20, and a bias having the same polarity as the toner polarity is applied between the conductivity treatment layer 17 and the sleeve 5 via a bias power supply 18. This is how it was done. This generates an electrostatic repulsion force between the transparent plate 16 and the toner particles, making it possible to more effectively prevent toner from adhering to the transparent plate 16. The applied voltage in this case is at least
It is desirable that the voltage is 50V or higher.

以上実施例をもつて詳細に説明したが、本発明
はこれ等の実施例に限定されず、他の公知の信号
処理回路を適用して本発明の主旨にそつた範囲内
での変更が可能である。例えば上述した例では制
御信号発生回路ではトナー補給装置のON/OFF
駆動信号を作るようにしたが、トナー濃度測定値
を表示したり、トナー補給装置のデユーテイ駆動
信号を作るようにしてもよい。
Although the present invention has been described in detail using embodiments above, the present invention is not limited to these embodiments, and can be modified within the scope of the invention by applying other known signal processing circuits. It is. For example, in the above example, the control signal generation circuit turns on/off the toner supply device.
Although the driving signal is generated, it is also possible to display the measured value of toner concentration or to generate a duty driving signal for the toner replenishing device.

以上説明したように、本発明はトナー濃度検出
装置の検知窓前面をマグネツトローラの磁極部分
が通過する時にはスリーブ上の現像剤の穂が検知
窓の透明板と接触するように配置されているか
ら、検知窓がクリーニングされ、検知窓を常に一
定の清浄状態に維持することができ、またマグネ
ツトローラ磁極と磁極の中間部分の現像剤が均一
で密に配列されている部分の反射率を検知してい
るから高レベルで雑音の少ない検知信号を得るこ
とができ、常に安定した精度の高いトナー濃度検
出を行なうことが可能になる。
As explained above, the present invention is arranged such that when the magnetic pole portion of the magnet roller passes in front of the detection window of the toner concentration detection device, the spikes of developer on the sleeve come into contact with the transparent plate of the detection window. The detection window is cleaned and the detection window can be maintained in a constant clean state at all times, and the reflectance of the area between the magnetic roller magnetic poles and the intermediate area where the developer is uniformly and densely arranged is improved. Since it is detected, a high-level detection signal with little noise can be obtained, and it is possible to always perform stable and highly accurate toner concentration detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係るトナー濃度検出装置を具
えた現像装置の一例の構成を示す線図的断面図、
第2図は現像ローラ上の現像剤の分布を示す線
図、第3図a,bは本発明に係るトナー濃度検出
装置の一例の構成を示す断面図、第4図は本発明
に係るトナー濃度検出装置を用いたときの光検出
器の出力を示す線図、第5図は本発明に係るトナ
ー濃度検出装置の制御回路の一例を示すブロツク
図、第6図は本発明における制御回路の他の例を
示すブロツク図、第7図は本発明による制御回路
のさらに他の実施例の構成を示すブロツク図、第
8図は透明板にバイアス電圧を印加した本発明の
トナー濃度検出装置の他の実施例の構成を示す線
図である。 1……現像装置、2……ハウジング、3……現
像ローラ、4……マグネツトローラ、5……スリ
ーブ、6……穂高規制板、7……スクレーパ、8
……撹拌装置、9……トナー補給ホツパ、10…
…トナー補給ローラ、11……振動板、12……
トナー濃度検出装置、13……光源、14……光
検出器、15……素子ブロツク、16……透明
板、17……導電化処理層、18……バイアス電
源、20……現像剤、21……電荷保持体、41
……増幅回路、42……電圧比較サンプリング回
路、43……基準電圧発生回路、44……整形回
路、45……制御信号発生回路、46……サンプ
リング回路、47……サンプリング信号回路、4
8……判定回路、49……磁極位置検知器。
FIG. 1 is a diagrammatic cross-sectional view showing the configuration of an example of a developing device equipped with a toner concentration detection device according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the distribution of developer on the developing roller, FIGS. 3a and 3b are sectional views showing the configuration of an example of the toner concentration detection device according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the toner concentration detection device according to the present invention. A diagram showing the output of a photodetector when the density detection device is used, FIG. 5 is a block diagram showing an example of the control circuit of the toner density detection device according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the control circuit in the present invention. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of still another embodiment of the control circuit according to the present invention, and FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of still another embodiment of the control circuit according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the configuration of another embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Developing device, 2...Housing, 3...Developing roller, 4...Magnetic roller, 5...Sleeve, 6...Bear height regulation plate, 7...Scraper, 8
...Agitator, 9...Toner supply hopper, 10...
...Toner supply roller, 11... Vibration plate, 12...
Toner concentration detection device, 13... Light source, 14... Photodetector, 15... Element block, 16... Transparent plate, 17... Conductive treatment layer, 18... Bias power supply, 20... Developer, 21 ...Charge carrier, 41
... Amplification circuit, 42 ... Voltage comparison sampling circuit, 43 ... Reference voltage generation circuit, 44 ... Shaping circuit, 45 ... Control signal generation circuit, 46 ... Sampling circuit, 47 ... Sampling signal circuit, 4
8... Judgment circuit, 49... Magnetic pole position detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 非磁性材料より成るスリーブおよびその内部
に配置したマグネツトローラを有する現像ローラ
により乾式二成分現像剤を用いて現像を行なう磁
気ブラシ現像装置における現像剤中のトナー濃度
を検出する装置において、現像剤へ向け光を放射
する光源と、現像剤から反射される光を受光する
光検出器と、これら光源および光検出器の前面に
前記現像ローラと対向して、現像剤の穂立ち部分
とは接触するが穂立ちしていない部分とは接触し
ないような間隔を置いて配置した透明板と、前記
マグネツトローラを回転させる手段と、マグネツ
トローラの回転中、現像剤の穂立ちしていない部
分が前記透明板の前面を通過する際に前記光検出
器から出力される信号に基づいて現像剤の反射率
を求めてトナー濃度を検知する手段とを具えるこ
とを特徴とする光学式トナー濃度検出装置。
1. In a device for detecting toner concentration in a developer in a magnetic brush developing device that performs development using a dry two-component developer using a developing roller having a sleeve made of a non-magnetic material and a magnetic roller disposed inside the developing roller, A light source that emits light toward the developer, a photodetector that receives light reflected from the developer, and a raised portion of the developer that is located in front of the light source and the photodetector, facing the developing roller. A transparent plate arranged at a distance so as to be in contact but not in contact with a portion where no spikes are formed; a means for rotating the magnet roller; an optical toner comprising means for determining the reflectance of the developer based on a signal output from the photodetector when a portion passes through the front surface of the transparent plate to detect the toner concentration. Concentration detection device.
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