JPS6157973A - 現像剤の濃度制御装置 - 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】 く技術分野ン 本発明は記録媒体上に形成された静電潜像を可視化する
ための現像装置にかかシ、特に現像剤濃度を制御する装
置に関する。

〈従来技術〉 電子写真複写機、静電記録装置、レーザビームプリンタ
等は記録媒体上に画情報に応じた静電潜像を形成してお
シ、この潜像を可視化するために現像装置を備えている
。即ち現像装置は、静電潜像にトナーを選択的に付着さ
せることで可視像化している。この場合、現像装置は例
えば上記トナートとキャリアとからなる２成分系の現像
剤を用いている。

上記２成分系現像剤を使用して、静電潜像を可視像化す
る場合において、上記２成分の濃度つまシキャリアとト
ナーの混合比率が適正でないと、画像濃度が薄く、見づ
らくなるか、あるいは濃過ぎて、カブリが増える等の問
題が発生する。そこで、ある一時期までは、現像装置内
にトナーを供給する供給装置にマ三ユアル式のトナー供
給量調整装置を付け、これを、ユーザーが、複写濃度の
変化に気付いた時点で調整する様にしていた。ところが
、トナー供給量を加減しても、現像装置内の混合比率が
急速に変化するわけではなく、応答性に問題があった。

また、それゆえ適正濃度に調整することが困難でもあっ
た。さらに、ユーザーが、−々調整のだめの操作を行う
ということは極めて面倒でもあった。

上記欠点を克服するため、様々な現像濃度自動制御方法
が提案されまた実施されている。この内には、キャリア
とトナーの混合比率に応じて変化する透磁率を検知して
制御するもの、あるいは異なる色に着色されたキャリア
とトナーの、その混合比率に応じて変化する色を検知し
て制御するもの、さらに、一定量のキャリアに対するト
ナー量の変化を体積変化として捉えることにより制御す
るもの等がある。

この内、トナー量の変化を体積変化として制御する方法
は、基準値の検知の容易さのため、使用されることが多
い。この方法を第６図にょυ説明すると、現像装置１内
に現像剤２が攪拌ローラ４にて十分攪拌されて入れられ
ており、その高さは、濃度が一定であればほぼ一定とな
る。今、複写を行うことによシ現像剤２中のトナーを消
費するとその分だけ、体積が減り、現像剤表面位置が下
がる。この様に現像剤表面位置が基準位置よりも下がる
と、基準位置に設置されている例えばセラミック振動子
６（検知素子）と現像剤との接触がなくなることにより
、該振動子の振動が開始され、検知信号が制御回路に送
られる。この信号に基づき制御回路よりトナー供給装置
９のトナー供給ロー２８を駆動する駆動モータ（図示せ
ず）が付勢され、トナー供給が開始される。この後、再
び現像剤２の体積が増加し、基準位置にまで上昇すると
、上記振動子６の振動が停止し、トナー７の供給も停止
する。以後これらを操り返すことにより、現像剤２の濃
度が自動的に制御される。図中３は現像ローラ、５は感
光体である。

この方法では、キャリアとトナーの攪拌が十分に為され
ること及びキャリアの量が常に一定であることを前提と
していることは明らかである。即ち、前者については、
キャリアとトナーとの混合剤はある程度までは攪拌する
に連れてその体積が減少することに起因っており、また
後者については、キャリア量が増減すれば、それと逆方
向にトナー量が増減し、基準濃度を維持できないことに
起因っている。

しかしながら、メンテナンス時の交換用現像剤が十分に
攪拌されて体積変化的に収束しているとは言えず、また
キャリアについても現像時に微量ではあるが感光体へ付
着し、何度もこれを操υ返す内にかなりの量のキャリア
が減少してしまうことから５．上記方法は複写枚数の増
加に連れ、カプリを発生するという問題を抱えていた。

これに対し、キャリアとトナーの混合比率に応じて変化
する透磁率を検知して制御するものであれば、キャリア
が減少してもトナーの混合比率を一定にできる利点を有
する。その−例を第７図に示している。第７図において
第６図と同一部分は、同一符号で示している。図におい
て、現像ローラ３は非磁性体からなる円筒状のスリーブ
１ｏ内ＫＮｌ極を主極として多数極からなる磁石１１を
設けており、該磁石１１の主極が感光体５と対向する現
像領域に位置するように固定され、スリーブ１０が矢印
方向へ回転される。これにより、スリーブ１０上に付着
する現像剤２は、現像領域へと搬送され、Ｎｔ極と対向
することでブラシ状に穂立ち感光体５表面を摺擦し、ト
ナーを静電潜像に付着させている。上記現像剤２は現像
領域へ搬送される途中で、スリーブ１０への付着量がド
クター１２にて一定量に規制される。

上述の様な植成のものにおいて、トナー濃度を検出する
ためのセンサー１３は現像終了後の特にＮ２極と対向す
る位置に配置されている。つまり、スリーブ１０の回転
により現像後の現像剤２は、Ｎ２極と対向することでブ
ラシ、状に穂立ち、センサー１３の検出面に摺接する様
に流れる。これにより、現像剤２の透磁率を検出し、ト
ナー供給装置９のトナー供給ローラ８の駆動を制御する
ことで、トナー濃度に一定に保っている。これであれば
、現像剤２のキャリアが減少しても、現像剤の体積変化
に関係なくトナーの混合状態にて変化する透磁率を検出
しているため、常にトナー製置を一定に制御できること
になる。

しかしながら、ドクター１２にて付着量を規制°された
現像剤２がセンサー１３面を流れるため、上記ドクター
１２にて規制される量の変化に応じて、センサー１３に
上記現像剤２が接触する面積が大きく変化する。これに
よシ、センサー１３は透磁率の変化として誤検出し、ト
ナー濃度制御が不安定になる。例えば第８図の特性図の
様に、センサー１３の出力は、ドクター１２の規制量に
応じて大きく変化する。この図は、横軸にドクター巾つ
まりドクター１２とスリーブ１０との間隔Ｘを示してお
シ、縦軸にセンサー１３による検出出力を示したもので
ある。図に示す様にドクター１２の間隔Ｘが大きくなけ
ば、現像剤２の付着量も大きくなり、センサーによる出
力が大きくなる。このことは、ドクター１２の規制量に
より、センサー１３の出力が大きく左右され、出力が安
定しないことを意味している。

また、センサー１３の取付位置々；磁石１１の磁極Ｎ２
よシ左右にズしてもその出力が大きく変化する。つまり
、磁石１１の固定位置がズしても同様である。その特性
を第９図に示している。この図は、例えばＮＺ極の中心
とセンサー１３の中心とが一致する位置において、基準
位置から磁石１１の主極Ｎｓまでの距離Ｈを２０間に設
定しており、第７図においてＮｌの主極を時計方向にず
らせることで１９．１８・・・とじ、反時計方向にずら
せることで２１．２２・・・とじて図示した。図に示す
様に、センサー１３又は磁石１１の位置ずれ等において
も、センサー１３による出力が大きく変化する０ 更に、スリーブ１０の回転によシ現像剤２は、高速で搬
送されるため、現像剤自身の流動性現像剤の内圧等によ
っても透磁率がバラツキ、検出出力が不安定になる要因
となっていた。

〈発明の目的〉 本発明は例えば現像剤の透磁率を検出することでトナー
濃度を制御するものであって、トナー濃度を一定に保つ
ことを第１の目的としており、特にセンサーの検出出力
を安定化することを目的とする０ また本発明は、ｇ−るセンサニの取 付位置を考慮し、センサーによる出力を安定化すること
を目的とする。

〈実施例〉 第１図は本発明による現像剤の濃度制御装置の一具体例
を示す現像装置部分の断面図である。図において第７図
と同一部分は同一符号を付している。これは、トナー漏
度変化を透磁率の変化として検出するもので、基準とな
るトナー濃度の透磁率と、トナー濃度低下時の透磁率と
の比較を行いトナー補給を行う。図において、５はドラ
ム状の感光体、１５は感光体に形成された静電潜像を現
像する現像装置である。現像装置１５は現像槽１９内に
円筒状の非磁性体スリーブ１０と該スリーブ内に設けら
れ奇数極からなる磁石１１とからなる現像ローラを設け
ている。スリーブ１０は図中時計方向に回転駆動され、
磁石１１は特にＮｌ極（主極）が感光体５の現像位置に
対向すべく固定されている。そのためスリーブ１０上に
は磁石１１の磁力により現像剤２が吸着され、この現像
剤２けスリーブ１００向餅に従って感光体５．Ｌ一対向
する現像位置へと搬送され、この搬送後に現像槽１９に
戻され攪拌ロー２４にて攪拌される。スリーブ１０上に
吸着された現像剤２は感光体５と対向する位置に搬送さ
れる途中で、ドクター１２にて付着量が一定量に規制さ
れる０ドクター１２はスリーブ１０よシＸの間隔を隔て
る様に現像槽１９の側板にビス止めされている。

上述の様に構成された現像装置において、現像剤２５の
トナー濃度を検出するためのセンサー２０は、ドクター
１２にて現像剤２の付着する量が規制される手前で透磁
率を検出す、るように、特に実施例では現像ＷＪ１９の
底面にスリーブ１０と一定の間隔を隔てて対向するよう
に配置されている。

以上の様に構成されたものとにおいては、スリーブ１０
が回転することで、現像剤２は感光体５と対向する現像
領域へと搬送される。この途中で、現像剤２の搬送量は
ドクター１２にて制限される。

上記現像領域を通過後、その現像剤は攪拌ローラ４へと
導かれ、この攪拌ローラ４を紅白して現像ローラ３へと
供給される。供給される現像剤２は、磁石１１の磁極Ｎ
３の磁力にてスリーブ１０上に吸着され、スリーブ１０
の回転に従って矢印方向へ搬送される。この時、磁石１
１の磁極Ｎ３とｓ２との間に対向して設けられたセンサ
ー２０をスリーブ１０に吸着した現像剤が通過する。こ
れにょシ現像剤２のトナー濃度が検出されその検出信号
に応じてトナー供給ローラ８が駆動制御される。

上記のトナー濃度制御にかかる回路構成の例を第２図に
示している。第２図は、本発明によるセンサー２０の検
出出力に基いて、トナーの供給を制御し、現像剤の濃度
を一定に保つためのブロック図である。図に示す様にセ
ンサー２０は、フェライトコア２１に、基準信号を加え
るコイルＬ１、現像剤２の透磁率を検出するためのコイ
ルＬｚ及び基準調整のためのコイルＬ３を巻付けており
、特にコイルＬ２側を検出する現像剤２と対向させ、現
像剤２とフェライトコア２１とで閉磁路を構成している
。またコイルＬ３側にはフェライトコア２１ともう一つ
の閉磁路を構成する、ネジ状に基準調整コア２２が設け
られており、該コア２２にてコイルＬ３に通る磁束を調
整する。コイルＬ２及びコイルＬ３は逆向きに巻付けら
れており、一端が共通接続されている。そして、コイル
Ｌ３の他端は接地され、コイルＬ２の他端は位相検波器
２３の一方の端子に接続されている。

上記コイルＬｌには基準信号を出力する発振器２４が接
続されておシ、基準信号が供給されている。発振器２４
の基準信号の反転信号は上記位相検波器２３の他の端子
に供給されている。位相検波器２３は両信号の位相差に
応じた方形波（パルス）状の信号として出力し、こ、の
出力信号は平滑回路２５に供給される。つまり現像剤２
のトナー濃度が低下すれば、透磁率が大きくなシ、これ
に比例してコイルＬ２の誘起される電圧も大きく且つ位
相もずれる。そして、はとんど変化しないコイルＬ３の
誘起電圧と上記コイルＬ２との電圧との合成信号が位置
検波器２３に供給されることで、基準の信号との位相関
係が比較され、出力信号のパルス幅が大きくなる。従っ
て、平滑回路２５では、パルス幅が広ければ高い電圧と
して次の電圧比較器２６に供給する。そのため、電圧比
較器２６は信号（“Ｈ″）を出力する。これにより、出
力部２７にてトナー供給ローラ８を回転させるモータ等
を駆動することになる０ しかし、トナー縫が一定のレベルであれば、電圧比較器
２６の出力は（＠Ｌ”　）となり、供給ローラ８は回転
されない。つまり、基準トナー濃度の現像剤２を現像槽
１９内に収容した時の平滑回路２５からの出力が、電圧
比較器２６の基準電圧より低く（又は等しく）なるよう
に、センサー２０の基準調整コア２２を調整している。

そのため、トナーＧ度が低下すれば、比較器２６の基準
電圧より大きいくなるような信号（パルス幅）が位相検
波器２３より出力され、トナー供給が基準トナー濃度に
達するまで制御される。

第３図は第２図の詳細を示す回路溝底図である。

図において、電源電圧ｖＤは、抵抗Ｒ１を介してツェナ
ーダイオードＺＤＩ及びコンデンサＣＩからなる定電圧
回路２８に供給され、一定電圧としの一方の入力端子に
供給されている。回路ＥＸ１の発振出力はセンサー２０
のコイルＬｒに及ヒコンデンサＣ３に供給されている。

コイルＬ［他の端子は抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２との
接続部に接続されており、抵抗Ｒ２を介して回路ＥＸＩ
の出力と逆位相の発振出力信号が回路ＥＸＩのもう一方
の入力端子に供給されると共に後述する位相検波器２３
の排他的論理和回路ＥＸ３の一方の入力端子に供給され
ている。発振器２４の発振周波数はコンデンサＣ２，Ｃ
３等にて決められる。

センサー２０の検出用コイルＬ２と基準トナー濃度調整
コイルＬ３との合成誘起電圧は、コンデンサＣ５を介し
て直流分がカットされて増幅用トランジスタＱｌのペー
ス端子に供給されている。

トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ３を介して定電
圧が供給され、エミッタは接地されている。

トランジスタＱ１の増幅されたコレクタ出力は、波形整
形にかかる排他的論理和回路ＥＸ２を介して上述した位
相検出のだめの排他的論理和回路路ＥＸ３は、基準信号
と透磁率変化による検出信号との位相差に応じた幅のパ
ルス信号を出力する。

このパルス信号は次に抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ６から
なる平滑回路２５にて、パルス幅に応じた信号（電圧）
に変換され、比較回路２６の排他的論理和回路ＥＸ４の
一方の入力端子に被検出信号として加えられている。

上記排他的論理和回路ＥＸ４は、基準入力端子を接地し
ておシ、一方の入力端子にスレッシュホールド以上の電
圧が入力すれば信号（Ｈ”）を出力する。そのため、回
路ＥＸ４の一方の入力端に加えられる被検出信号値は、
現像剤が基準トナー濃度時にスレッシュホールド以下（
又は等しい）の値になるように基準調整コア２２を調整
している。従って、トナー濃度が低下すれば透磁率の変
化によシ検出信号の位相が基準時の位相よシ大きくずれ
、排他的論理和回路ＥＸ３よシパルス幅の広い信号が出
力される。そして、平滑回路２５は基準時の値いより高
い電圧値に変換して、回路ＥＸ４に加える。これにより
回路ＥＸ４よυＩＩ　Ｈｊ信号が出力される。この信号
（′Ｈ″）は、出力部２７の抵抗Ｒ７を介してトランジ
スタＱ２のベース端子に供給され、トランジスタＱ２を
導通常状にする。トランジスタＱ２は導通することで、
例えばトナー供給ローラ８を回転させるためのモータを
駆動する。

以上は、トナー濃度変化に基く、透磁率を検出しトナー
補給を行いトナー濃度を一定に保つための制御回路の一
例であるが、これは単なる一例であって本発明は第３図
に示す様な回路に限定されるものではない０つま）、第
３図は透磁率を位相検出により行っているが、透磁率の
変化を、直接電圧変化として検出するようにしても良い
。

また、現像剤２の透磁率を検出してトナーＣ度を制御す
るだけでなく、現像剤の導電率がトナー濃度に応じて変
化することから、この導電率を検出することで、トナー
濃度変化を検出できる。

第１図に示す様にセンサー２０を配置することで、セン
サ一部全体が現像剤２で覆われ、第７図に示す様にセン
サー１３を取付けた場合の欠点であるセンサ一部回９の
不安定要素である空間（空気）が排除され、安定した検
出を可能にできる。

特にスリーブ１０に吸着され搬送されセンサー２０を通
過する現像剤の量が、常に一定になシ、安定した検出が
望める。また、現像剤に含まれるキャリアにより、セン
サ一部が磁気７−ルされ、外部から作用する磁界（磁石
１１等をも含む）を受けなくなる効果もある。

上述の効果をより明確に且２理解しやすくするために、
第４図及び第５図にセンサー２０の出力特性を示した。

まず第４図は、現像剤２の付着量を規制するドクター１
２とスリーブ１０との間隔Ｘを変化させた時のセンサー
２０に基〈出力変化をする特性図でちる。この第４図と
第８図の従来のものと比べ、本発明によれば出力変化が
小さくなっていることがわかる０ また、第５図は主極Ｎｒの位置をずらせてセンサー２０
による出力変化を示す特性図である。この図は第９図と
同様にセンサー２０を固定し磁石１１を基準位置から主
極Ｎ１の高さＨを２０關を定位置とし、これより時計回
転（１９・・・１６）又は反時計回転（２１・・・２３
）させた場合の出力変化を示している。図に示す様に第
９図と対比すれば、本発明による出力変化は、はとんど
生じないことが判明した。

通常、画像濃度調整のため磁石１１の主極Ｎｌの感光体
５に対する角度及びドクター幅を初期状態で調整してい
る。そのため、所定（基準）の現像剤のトナー濃度に対
してセンサー２０による出力変化がないことが望ましい
。この点、本発明によれば、第４図及び第５図に示す如
く第８図及び第９図に比べ出力変化が非常に少なく、ト
ナー濃度を一定に保つのために大きな効果を有する。

尚、センサー２０は特に第１図に示す様に、磁極間に位
置すべく配置している。これは磁石１１が少々ずれても
、特性図の第９図からもわかる様にセンサー２０の出力
変化が生じず、Ｓ２極がセンサー２０によシ近ずくにつ
れ少しの出力変化が見られる。そのため、磁極間にセン
サー２０を配置することがより好ましい。

〈発明の効果〉 本発明の現像剤の濃度制御装置によれば、現像剤の透磁
率を検出するためのセンサーを、現像剤の付着量を規制
する部材の手前で透磁率の検出を行うように設けたもの
であるから、センサー出力が非常に安定になシ、現像剤
の濃度を常に一定に保つことができる。また、センサー
は現像剤の規制を行う手前に配置されるため、現像剤で
センサーが覆われ、不安定要素であった空気が排除され
、センサー出力を安定にさせる効果を有する。

更に、センサーを磁極間に配置することでセンサーの出
力変化がより小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は・本発明による現像剤の縫度制御にかかる現像
部の断面図、第２図は本発明にかかる現像剤の濃度制御
回路の一例を示すブロック図、第３図は第２図の詳細を
示す回路図、第４図及び第Ｓ図は本発明の濃度制御にか
かる特性図、第６図は従来の体積変化による現像剤の濃
度制御Ｋかかる現像部の断面図、第７図は従来の透磁率
変化による現像剤の濃度制御にかかる現像部の断面図、
第８図及び第９図は第７図によるセンサー出力を示す特
性図である。 ２：現像剤　３：現像ローラ　５：感光体８：トナー供
給ローラ　１０ニスリーブ　１１：磁石　１２：ドクタ
ー　２０：センサー　２３二位相検波器　２４：基準信
号発振器　２６：比較器　２７：出力部 代理人　・弁理士　福　士　愛　彦（他２名）Ｆフタ−
鴇　Ｘ（ｍｍ） 第θ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数極の磁石及びスリーブから現像ローラを用いて
   記録媒体に形成された潜像を現像する現像装置において
   、現像剤の濃度を検出するセンサーを上記スリーブに付
   着する現像剤の付着量を規制する前に配置し、上記セン
   サー出力に応じてトナー供給を制御する制御手段を備え
   てなる現像剤の濃度制御装置。 ２、上記センサーを磁石の磁極間に配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の現像剤の濃度制御装
   置。