JPH0772731A

JPH0772731A - トナー補給方法

Info

Publication number: JPH0772731A
Application number: JP23924793A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ise; 誠伊勢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】濃度信号から外来ノイズの影響を排除し、適正
な濃度になるようトナー補給ができ安定した画像を得る
ことができるトナー補給方法を提供する。【構成】現像剤Ｄのトナー濃度を検知するトナー濃度検
知手段としての濃度センサー９の信号によりトナーＴを
補給するトナー補給方法で、濃度センサー９は、発光手
段である発光素子９ｃを有し、この発光素子９ｃにより
現像剤Ｄを照射するとともにその反射光を受光する受光
手段である赤外線受光素子９ｅを有し、発光素子９ｃは
発光素子制御回路１０により所定周期で点滅制御されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機等の電子写真法
による画像形成装置において、像担持体上の静電潜像を
現像して可視化するのに使用する現像装置のトナー補給
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の電子写真法による画像形成装
置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装
置を用いて現像し、トナー像として可視化することを行
なっている。

【０００３】このような現像装置のうち、鉄粉、フェラ
イト等の磁性粉（キャリア）と着色粉のトナーとからな
る二成分現像剤を使用する現像装置では、二成分現像剤
を磁石に吸着させてブラシ状の磁気ブラシを形成し、そ
の現像剤の磁気ブラシを像担持体上の静電潜像に対して
摺擦させることにより、静電潜像を現像している。

【０００４】図８に、二成分現像剤を使用する従来の現
像装置の構成を示す。

【０００５】図８において、１０４はトナーの磁性粒子
との混合体からなる二成分現像剤Ｄを収容した現像容器
で、現像装置は、現像容器１０４内に現像剤担持体の現
像スリーブ１０３を有する。この現像スリーブ１０３
は、画像形成装置の像担持体の感光ドラム１０１の周面
に対向して平行に配置され、矢印Ａ′方向に回転する感
光ドラム１０１と同期して、図示しない駆動手段により
矢印Ｂ′方向に回転される。

【０００６】現像スリーブ１０３内には、周囲にＮ極，
Ｓ極の磁極を所定の順で複数個配置したマグネットロー
ラ１０２が不動に配置され、現像容器１０４内に収容さ
れた現像剤Ｄ′は、マグネットローラ１０２により吸着
して現像スリーブ１０３上に担持され、また現像スリー
ブ１０３と感光ドラム１０１とが対向した現像部の手前
から現像剤Ｄ′の磁気ブラシＤ′₁が形成される。現像
剤Ｄ′の磁気ブラシＤ′₁は、感光ドラム１０１上の静
電潜像を摺擦することにより現像してトナー像として可
視化する。

【０００７】現像容器１０４内下部には、図示しない連
絡口を両端に有する隔壁１０５ｃで隔置された２つのス
クリュー型攪拌機１０５ａ，１０５ｂが現像スリーブ１
０３と平行に設けられ、この攪拌機１０５ａ，１０５ｂ
は、図示しない駆動手段により回転して現像容器１０４
内の現像剤Ｄ′を攪拌する。

【０００８】この現像容器１０４内へは、上記の攪拌機
１０５ｂ上に補給口１０６ａを位置させたトナー補給槽
１０６からトナーが補給されるようになっている。

【０００９】上記トナー補給槽１０６内下部には、トナ
ー補給口１０６ａ上に至るスクリューフィーダ１０７が
設けられ、スクリューフィーダ１０７は補給槽１０６の
外部で接続されたモータ１０８で駆動することにより、
補給槽１０６内に収容したトナーＴ′を搬送して補給口
１０６ａから現像容器１０４内に補給するようになって
いる。このトナーＴ′の補給動作は、現像スリーブ１０
３上に設けられたトナー濃度センサー１０９による現像
剤Ｄ′のトナー濃度検知結果に基づき行なわれる。

【００１０】トナー濃度センサー１０９は、現像スリー
ブ１０３の直上に位置したセンサー本体１０９ａ下部
に、スリーブ１０３の周面に対してその接線方向たる水
平方向の透明ガラス窓１０９ｂを設け、その上方に赤外
線ＬＥＤ等の発光素子１０９ｃ、赤外線透過フィルター
１０９ｄおよび赤外線受光素子１０９ｅを設けたものか
らなっている。

【００１１】発光素子１０９ｃは、発光素子制御回路１
１０からの発光命令出力により赤外線を発光し、その赤
外線は透明窓１０９ｂを通って感光ドラム１０３上の現
像剤Ｄ′に照射され、現像剤Ｄ′のトナー濃度に応じた
反射率で反射して、トナー濃度に応じた量の赤外線が透
明窓１０９ｂを通って受光素子１０９ｅに受光され、ト
ナー濃度が検知される。

【００１２】受光素子１０９ｅからのトナー濃度検知出
力は作動増幅器１１１に入力され、作動増幅器１１１は
基準電圧源たる基準値発生器１１２からのトナー濃度の
基準出力と受光素子１０９ｅからの検知出力とを比較
し、その差により補給量を決定し、補給時間を決定して
いた。

【００１３】またトナーの補給動作については、前記基
準値発生器１１２からのトナーの濃度の基準出力と受光
素子１０９ｅからの検知出力とを比較して、その結果ト
ナー補給が必要であると判定するとトナー補給信号を出
力し、これをモータ１０８が受けて、あらかじめ設定さ
れたトナー補給テーブル、つまり、不図示のトナー補給
テーブルにより補給時間が決定され、トナーの補給動作
が行なわれていた。

【００１４】なお、図１０は受光素子の検知出力を示す
関係図である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトナー補給方法においては、現像効率、すなわち潜
像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリー
ブ１０３に、不図示の電圧加圧器により加圧される図９
に示すような現像バイアス電圧がノイズとなって受光素
子１０９ｅからのトナー濃度検知出力に混入して正しい
トナー濃度検知が行なえずに、この誤ったトナー濃度か
らトナーの補給量が設定され、トナーが補給される。よ
って、結果的には画像濃度が不安定になるという問題が
あった。

【００１６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、現像バイ
アス電圧などの、濃度検知信号とは無関係な外来ノイズ
の影響を排除し、適正な濃度になるようトナー補給がで
き安定した画像を得ることができるトナー補給方法を提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、現像剤のトナー濃度を検知するト
ナー濃度検知手段の信号によりトナーを補給するトナー
補給方法において、前記トナー濃度検知手段は、発光手
段を有し、該発光手段により前記現像剤を照射するとと
もにその反射光を受光する受光手段を有し、前記発光手
段は所定周期で点滅制御することを特徴とする。

【００１８】また、前記トナー濃度検知手段において、
前記発光手段の点滅制御に同期して点灯期間の濃度信号
を検知するとよい。

【００１９】さらに、前記トナー濃度検知手段におい
て、前記発光手段の点滅制御に同期して、点灯期間の濃
度信号と消灯期間の濃度信号の差分を検出することもで
きる。

【００２０】

【作用】上記のように構成されたトナー補給方法では、
発光手段が所定周期で点滅制御するので、トナー濃度検
知においてノイズとなる現像バイアス等と周期を変えら
れる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００２２】図１は本発明の実施例を適用した現像装置
の概略図である。

【００２３】図１において、４はトナーと磁性粒子との
混合体からなる二成分現像剤Ｄを収容した現像容器で、
現像装置は、現像容器４内に現像剤担持体の現像スリー
ブ３を有する。この現像スリーブ３は、画像形成装置の
像担持体の感光ドラム１の周面に対向して平行に配置さ
れ、矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１と同期して、図
示しない駆動手段により矢印Ｂ方向に回転される。

【００２４】現像スリーブ３内には、周囲にＮ極，Ｓ極
の磁極を所定の順で複数個配置したマグネットローラ２
が不動に配置され、現像容器４内に収容された現像剤Ｄ
は、マグネットローラ２により吸着して現像スリーブ３
上に担持され、また現像スリーブ３と感光ドラム１とが
対向した現像部の手前から現像剤Ｄの磁気ブラシＤ₁が
形成される。現像剤Ｄの磁気ブラシＤ₁は、感光ドラム
１上の静電潜像を摺擦することにより現像してトナー像
として可視化する。

【００２５】現像容器４内下部には、図示しない連絡口
を両端に有する隔壁５ｃで隔置された２つのスクリュー
型攪拌機５ａ，５ｂが現像スリーブ３と平行に設けら
れ、この攪拌機５ａ，５ｂは、図示しない駆動手段によ
り回転して現像容器４内の現像剤Ｄを攪拌する。

【００２６】この現像容器４内へは、上記の攪拌機５ｂ
上に補給口６ａを位置させたトナー補給槽６からトナー
が補給されるようになっている。

【００２７】上記トナー補給槽６内下部には、トナー補
給口６ａ上に至るスクリューフィーダ７が設けられ、ス
クリューフィーダ７は補給槽６の外部で接続されたモー
タ８で駆動することにより、補給槽６内に収容したトナ
ーＴを搬送して補給口６ａから現像容器４内に補給する
ようになっている。このトナーＴの補給動作は、現像ス
リーブ３上に設けられたトナー濃度センサー９による現
像剤Ｄのトナー濃度検知結果に基づき行なわれる。

【００２８】トナー濃度センサー９は、現像スリーブ３
の直上に位置したセンサー本体９ａ下部に、スリーブ３
の周面に対してその接線方向たる水平方向の透明ガラス
窓９ｂを設け、その上方に赤外線ＬＥＤ等の発光手段で
ある発光素子９ｃ、赤外線透過フィルター９ｄおよび受
光手段である赤外線受光素子９ｅを設けたものからなっ
ている。

【００２９】発光素子９ｃは、発光素子制御回路１０か
らの発光命令出力により赤外線を発光し、その赤外線は
透明窓９ｂを通って感光ドラム３上の現像剤Ｄに照射さ
れ、現像剤Ｄのトナー濃度に応じた反射率で反射して、
トナー濃度に応じた量の赤外線が透明窓９ｂを通って受
光素子９ｅに受光され、トナー濃度が検知される。

【００３０】ここで、１３は発光素子制御回路１０に発
光素子９ｃを所定周期で点滅させるためのタイミング信
号Ｓ２を発生させる発生回路であり、１４は特定周波数
帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ、１５は検波
回路であり、発生回路１３より出力されたタイミング信
号Ｓ２は発光素子制御回路１０と同時に、検波回路１５
に供給され、その出力がトナー濃度検知出力Ｓ６として
差動増幅器１１に供給される構成になっている。

【００３１】図２は所定周期で発光素子９ｃを点滅させ
た際の受光素子９ｅの出力とその後のバンドパス出力お
よび検波出力の様子を示したものである。

【００３２】図２において現像バイアスＳ１の交流電圧
の周波数成分を２キロヘルツ、また発光素子９ｅの点滅
周波数を１０キロヘルツに設定してある。なお、設定周
波数は要求に応じて変更できるのは勿論である。

【００３３】図１および図２を用いて、本発明の主要部
分であるところのトナー濃度検知手段の動作説明をする
と、まず発生回路１３の出力信号Ｓ１に従って発光素子
制御回路１０は発光素子９ｃを点滅させる。受光素子９
ｅは発光素子９ｃによる赤外線の反射光を受光し、トナ
ー濃度が検知されるが、そのときの検知信号は現像バイ
アスの交流成分のノイズと発光素子９ｃの点滅により図
２、Ｓ３に示すような波形となる。

【００３４】ここで、従来例と本発明の検知方式の違い
を明確にするために、受光素子の検知出力の周波数に対
するパワースペクトルの概要を図７（従来例は図１０）
に示す。

【００３５】従来例を示す図１０においては、直流成分
を含めた斜線で塗った部分に示される濃度を表わす信号
成分に現像バイアスの２キロヘルツの交流成分とその交
調波成分が混入していて、分離不可能な状態にある。

【００３６】それに対して、本発明で示すような発光素
子９ｃを１０キロヘルツで点滅させる方式においては、
濃度信号は、結果的に、点滅周波数で、チョッパー型の
振幅変調を受けたのに等しいから、図７（ａ）に示すよ
うな１０キロヘルツのキャリア周波数を中心として、そ
のスペクトルが周波数移動する。ここでは、混入する現
像バイアス成分はその高調波を含めて、斜線で塗った濃
度信号の帯域外にあるので、従来例、図１０の場合と異
なり、点線で示すような濃度信号帯域のみを抽出するバ
ンドパスフィルタ１４を設けることで、分離可能とな
る。

【００３７】バンドパスフィルタ１４の出力信号を図
２、Ｓ４ａに示す。そして、図２、Ｓ４ａの信号に対し
て、図４に示すような検波回路１５を設けることで、濃
度信号の元の周波数帯に周波数移動し、本発明の最終的
なトナー濃度検知出力Ｓ１０を得る（図７（ｂ））。

【００３８】図４は、小信号用ダイオード４１、コンデ
ンサ４２、抵抗器４３によって構成された極めて単純な
包絡線検波回路である。

【００３９】ところで、本発明で示すトナー濃度検知手
段においては、発光素子９ｃの点滅制御信号Ｓ１を有し
ているので、この信号Ｓ１を利用すれば、比較的容易に
点灯期間のみの濃度信号を検知することが可能であり、
これによって点滅周期とは無関係な外来ノイズの影響を
濃度信号から排除することができる。この方法を実現し
たのが第２の実施例である。

【００４０】図５に本発明第２の実施例の検波回路を示
す。検波回路はサンプルホールド回路５１、タイミング
発生器５２、ローパスフィルタ５３から構成される。タ
イミング発生器５２には発生回路１３の出力Ｓ２が供給
され、タイミング発生器５２では、図２、Ｓ５に示すよ
うなサンプルホールドパルスを発生する。サンプルホー
ルドパルスＳ５はサンプルホールド回路５１に供給され
て、Ｓ５のＨｉのタイミングで入力信号であるバンドパ
スフィルタ出力Ｓ４ａをサンプルホールドする。図２で
サンプルホールドパルスＳ５は、バンドパスフィルタ出
力Ｓ４ａの波形の山の部分をサンプルホールドするタイ
ミングに設定されている。サンプルホールド回路５１の
出力はローパスフィルタ５３に供給され、ローパスフィ
ルタ５３ではサンプリング周波数成分が除去されて、本
発明の第２の実施例のトナー濃度検知出力Ｓ１０を得
る。

【００４１】ところで、図１で示すバンドパスフィルタ
１４の出力は、図２、Ｓ４ａに示すように、容易に現像
バイアスＳ１の混入ノイズを分離できるわけではない。

【００４２】バンドパスフィルタ１４自体のＳ１の帯域
における減衰特性も厳しい特性が要求される、加えて分
離後の信号に、再び現像バイアスＳ１によるノイズが混
入することがないようにアース、電源まわりを含めた実
装面での細心の配慮が必要になる。

【００４３】このことはバンドパスフィルタ１４や、実
装面でのコストアップを招くし、装置の特性の安定化の
観点からもあまり好ましいことではない。

【００４４】そこで、発光素子９ｃの点滅に同期して、
点灯期間の濃度と消灯期間の濃度信号の差分を検出する
ことでバンドパスフィルタ１４では分離しきれないＳ１
による混入ノイズをさらに排除するよう工夫したのが第
３の実施例である。

【００４５】図６に本発明の第３の実施例の検波回路を
示す。検波回路はサンプルホールド回路６１，６２、タ
イミング発生器６３、遅延回路６４、加算器６５、ロー
パスフィルタ６６から構成される。

【００４６】タイミング発生器６２には発生回路１３の
出力Ｓ２が供給されタイミング発生器６２では、図３、
Ｓ５，Ｓ６に示すようなサンプルホールドパルスを発生
する。サンプルホールドパルスＳ５はサンプルホールド
回路６１へ、またサンプルホールドパルスＳ６はサンプ
ルホールド回路６２へ供給されて、Ｓ５，Ｓ６は各々Ｈ
ｉのタイミングで、入力信号出力であるバンドパスフィ
ルタ出力Ｓ４ｂをサンプルホールドする。図３で、サン
プルホールドパルスＳ５はバンドパスフィルタ出力Ｓ４
ｂの波形の山の部分をサンプルホールドするタイミング
に、またサンプルホールドＳ６１、バンドパスフィルタ
出力Ｓ４ｂの波形の谷の部分をサンプルホールドするタ
イミングに設定されている。

【００４７】サンプルホールド回路６１の出力Ｓ７は減
算器６５の正極へ供給される。

【００４８】サンプルホールド回路６２の出力Ｓ８は、
サンプルホールドパルスＳ５とＳ６とのサンプルホール
ドタイミングの時間分５０μsec だけ、遅延器６４で遅
延されたのちにその出力信号Ｓ９として、減算器６５の
負極に供給されて、信号Ｓ８から信号Ｓ９が減算され
て、その出力はローパスフィルタ６６に供給される。ロ
ーパスフィルタ６６では、サンプリング周波数成分が除
去されて本発明の第３の実施例のトナー濃度検知出力Ｓ
１０を得る。

【００４９】なお、図１で示した本発明の受光素子９ｅ
においては、図８で示した従来例の受光素子１０９ｅと
比較して、その出力段に安易な構成で出力段増幅器を構
成できるというメリットもある。

【００５０】なぜなら従来例においては、図１０に示し
たように直流成分を含めた非常に低い周波数成分の濃度
信号を直接扱うために、直流結合方式の増幅回路を用い
なければならず、回路の温度ドリフトを抑えるために、
増幅回路の構成もその分複雑になっていたのに対して、
本発明においては、濃度信号は発光素子９ｃの点滅周波
数を中心としてその前後に周波数移動しているためにコ
ンデンサを用いた交流結合方式による増幅回路が利用で
きるからである。

【００５１】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、発光手段が所定周期で点滅制御するので、トナ
ー濃度検知においてノイズとなる現像バイアス等と周期
を変えられ、ノイズを濃度信号から分離できる。

【００５２】また、点灯期間のみの濃度信号を検知する
ことでほとんどの外来ノイズの影響を軽減でき、さら
に、点灯期間の濃度信号と消灯期間の濃度信号の差分を
検出することでバンドパスフィルタでは分離しきれない
さらに多くの混入ノイズを排除することができる。

【００５３】よって、正確なトナー濃度検知がなされ、
適正な濃度になるようトナー補給ができ安定した画像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明が適用された現像装置の実施例を
示す概略図である。

【図２】図２は本発明の第１，第２の実施例を示す信号
波形図である。

【図３】図３は本発明の第３の実施例を示す信号波形図
である。

【図４】図４は本発明の第１の実施例に適用した検波回
路を示す構成図である。

【図５】図５は本発明の第２の実施例に適用した検波回
路を示す構成図である。

【図６】図６は本発明の第３の実施例に適用した検波回
路を示す構成図である。

【図７】図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の受光素
子の検知出力，最終的なトナー濃度検知出力を示す関係
図である。

【図８】図８は従来の現像装置を示す概略図である。

【図９】図９は従来の信号波形図である。

【図１０】図１０は従来の受光素子の検知出力を示す関
係図である。

【符号の説明】

Ｄ，Ｄ’ 現像剤Ｔ，Ｔ’ トナー１，１０１感光ドラム２，１０２マグネットローラ６，１０６トナー補給槽６ａ，１０６ａ補給口７，１０７スクリューフィーダ８，１０８モータ９，１０９濃度センサー（濃度検知手段）９ｃ，１０９ｃ発光素子（発光手段）９ｅ，１０９ｅ赤外線受光素子（受光手段）１０，１１０発生回路１４バンドパスフィルタ１５検波回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃
度検知手段の信号によりトナーを補給するトナー補給方
法において、前記トナー濃度検知手段は、発光手段を有し、該発光手
段により前記現像剤を照射するとともにその反射光を受
光する受光手段を有し、前記発光手段は所定周期で点滅
制御することを特徴とするトナー補給方法。
【請求項２】前記トナー濃度検知手段において、前記
発光手段の点滅制御に同期して点灯期間の濃度信号を検
知することからなる請求項１に記載のトナー補給方法。
【請求項３】前記トナー濃度検知手段において、前記
発光手段の点滅制御に同期して、点灯期間の濃度信号と
消灯期間の濃度信号の差分を検出することからなる請求
項１に記載のトナー補給方法。