JPS6157974A - 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〉 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り、特に現像剤濃度を制御する装
置に関する。

〈従来技術１〉 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
おり、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成分の濃度つまりキャリアとト
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、あるいは濃過きて、カブリが増える等の問
題か発生する。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ニュアル式のトナー供
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てはなく、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、ユーザーか、−々調整のための操作を行う
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ｆ、ｌｌｌ
する方法は、基桑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８図により説明すると、現像
装置ｌ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り現像剤２中のト
ナーを消費するとその分だけ１１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）と現像剤との接触かなくなる
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のトナー供給ローラ８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。以後これらを繰り返すことにより、現
像剤２の濃度か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ｔこ起因っており、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、何度もこれを繰り返す内にかなりの皿のキャリア
が減少してしまうことから、上記方法は複写枚数の増加
に連れ、カブ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９図に示している。第９図に右いて
第８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ＩＱ内にＮ１極を主極
として多数極からなる磁石Ｉ＋を設けており、該磁石１
１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ＩＯ上に付着する現像剤２は、現像
領域へと搬送され、Ｎ１極と対向することてブラシ状に
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１ｏへの付着量がドクター１２にて一定景
に規制される。

上述の様な構成のものにおいて、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０１コＮ２極と対向
する位ｆｌｆｆｉ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
てあれば、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、常にトナー濃度をプ定に制御で
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１
２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
り、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１Ｏ図の特性図の
様（乙センサー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Ｊこドクター中
つまりドクター１２とスリーブｌＯとの間隔Ｘを示して
おり、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
れば、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１
３の出力か大きく左右され、出力が安定しないことを意
味している。

また、センサー１３の取付位置が磁石１１の磁極Ｎ２よ
り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１１図に示している。この図は例えばＮ２極の中心と
センサー！３の中心とが一致する位置を２０として示し
、第９図においてＮ１の主極を時計方向にずらせること
で１９゜１８・・・とじ１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ＩＩ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。

更に、スリーブ１０の回転により現像剤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〉 ナー濃度を制御するものであって、トナー濃度をまた本
発明は、′　゛　　　　　　センサーの取付位置を考慮
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興体例
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。図において、５は
ドラム状の感光体、１４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１４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ＩＩとからなる現性口＝う３
を設けている。スリーブｌＯは図中時計方向に回転駆動
され、磁石１１は特にＮ、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ｌＯ上には磁石１．１の磁力により現
像剤２が吸着され、この現像剤２はスリーブ１０の回転
に従って感光体５と対向する現像位置吸着された現像剤
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。ドクター１
２はスリーブ１０より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１４において、現像剤２
のトナ−１１！反を検出するためのセンサー２０は、現
像後の磁石１１のＮ２極と対向する様に配置されている
。このセンサー２０は現像槽１９の上蓋１８に取付けら
れており、磁石１１のＮ２極ノ中心にセンサー２０の中
心か一致するように、スリーブ１０から相当の距離を隔
てて取付けられている。つまり、センサー２０はスリー
ブｌＯとセンサー２０との間隔ｙをドクター幅Ｘに対し
Ｘ〉ｙになるように配置している。

第１図に示す様にセンサー２０を配置することで、セン
サー２０面に接触する現像剤の量か、ドクター１２の間
隔Ｘが変化してもあまり変化せず。

安定した透磁率の検出力を得ることができる。つまり、
第９図に示す様にセンサー１３部の回りの不安定要素子
である空間（空気）＋５が排除され、センサー２０面に
接触する現像剤の量が一定になり、安定した検出が望め
る。

第２図は本発明によるセンサー２０の出力に基（トナー
濃度制御の一例を示すブロック図である。

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Ｌ２及び基準のトナー濃度を設定する
ためのコイルＬ３を巻付けており、特にコイルし２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。またコイルし３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Ｌ１には基準信号を出力する発振器２４が接
続されており、基準信号か供給されている。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、透磁率が大きくなり、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に供給されることて、基準の信号との位相関係
が比較され、出力信号の較器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
モーフ等を駆動することになる。

しかし、トナー濃度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、トナー濃度が低下すれば、比較器２
６の基喀′屯圧より大きくなるような信号（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構成図である。

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Ｃ１からなる定電圧
回路２８に供給され、一定電圧として発振器２４を構成
する排他的論理和回路ＥＸＩの一方の入力端子に供給さ
れている。回路ＥＸＩの発振出力はセンサー２０のコイ
ルし１に及びコンデンサＣ３に供給されている。コイル
Ｌ１他の端子は抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ２との接続部
に接続されて詔り、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，Ｃ３
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のベー
ス端子に供給されている。

トランジスタＱｌ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
相検出のための排他的論理和回路ＥＸ３の他の端子に供
給されている。つまり１回路Ｅ’Ｘ３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
ており、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
変化により検出信号の位相が基準時の位相より大きくず
れ、排他的論理和回路ＥＸ３よりパルス幅の広い信号が
出力される。そして、平滑回路２５は基準時の値より高
い電圧値に変換して１回路ＥＸ４に加える。これにより
回路ＥＸ４より“Ｈ″信号出力される。この信号（“Ｈ
”）は、出力部２７の抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ
２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は導通ずることで、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１よ第３図に
示す様な回路に限定されるものではない。つまり、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、直接サー２０を第１図に示す位置に配置したこと
て、上述した通り、安定した検出出力を得ることかでき
る。ここで、第１図に示すものであれば、現像剤２の一
部がセンサー２０のＢ分にて規制され、現像剤２の進入
側のセンサ一部付近に徐々に現像剤溜まりを形成するこ
とが考えられる。このため現像剤に溜りの変化に応じて
、センサー２０の透磁率の検出出力が変化するものと思
われる。そのため、第４図に示す様に、センサー２０に
現像剤２の進入側に対向して整流板１６を取付けている
。

この整流板１５は、非磁性体のものが好ましい。

上記整流板１６をセンサー２０に取付けたものを、現像
装置に設けた状態を第５図に示している。センサー２０
は取付板１７に固定され、該取付板１７を介して第５図
に示す様に上蓋１８に固定されており、センサー２０に
て規制された現像剤２は、センサー２０の前面（整流板
１６を設けた面）に溜ることなく左右に流れ、センサー
２０に接し流れる現像剤２の量は常に一定に保たれ、よ
り安定しＰ検出が可能となる。

尚、センサー２０に整流板１６を設けているが、センサ
ー２０そのものを整流板１５と同様の作用効果を有する
形状に形成してもよい。そこで、センサー２０が図に示
す様（こ、円形状であれば規制された現像剤はその位置
に溜ることスリーブ１０の回転に応して左右に流れて攪
拌ローラ４へと搬送される。

第６図は、第５図に示すセンサー２０ｉこよる出力特性
を示す。この第６図は、現像剤の付着量を規制するドク
ター１２とスリーブ１０との間隔Ｘを変化させた場合の
センサー２０の検出出力を示すものである。また、上記
間隔Ｘを２．０　ｍと規定した時のセンサー２０とスリ
ーブ１０との間隔Ｙはｔ、　５　ｍとしている。この第
６図に示すものと第１０図に示す従来のものと比へ、本
発明の方がセンサー２０による出力変化が非常に小さく
なっていることがわかる。

また、第７図は主極Ｎ、の位置をすらせてセンサー２０
による出力変化を示す特性図である。この図は第１１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２０ｍ＋＋を定位置とし、これより
時計回転（１９・・＋６）又は反時計回Ｅ、（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１１図と対比すれば１本発明による出力変化は、
はとんど生しないことが判明した。また、整流板１５を
設けることなく円形状のセンサー２０を設けることて、
第６図及び第７図に示す特性とほぼ同様の結果を得た。

通常、画像Ω度調整のため磁石１１の主極Ｎ１の感光体
５に対する角度及びドクター幅を初期状態て調整してい
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６図及び第７図に示す如
く第１０図及び第１１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ために大きな効果を有する。

〈発明の効果〉 の位置に対向して設け、且つセンサーとスリーブ間隔ｙ
をドクター間隔Ｘに対しｘ＞ｙの関係に位置する様に設
けたものであるから、センサ一部を流れる現像剤の量が
、ドクター間隔Ｘの変化に関係なく一定に保つことがで
き、センサー出力を常に安定状■に保てる。そのため、
現像剤濃度を常に一定に保持することができる。

またセンサーの前面に規制される現像剤を左右に流すた
めの現像剤溜まりの防止板を設けることで、より安定し
た検出出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による現像剤の濃度制御にかかる現像剤
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図はセンサーに整流板を取付けた例を示
す平面図、第５図は第４図のセンサーを現像装置に設け
た現像装置の断面図、第６図及び第７図は本発明の濃度
制御にかかる特性図、第８図は従来の体積変化による現
像剤の濃度制御にかかる現像部の断面図、第９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剤の
断面図、第１Ｏ図及び第１１図は第９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、ｌＯニスリーブ、１１：磁石。 １２：ドクター、１６：整流板、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、Ｘ：ドクター間隔、ｙ：センサーと
スリーブの間隔。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁石及びスリーブからなる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
   像剤の濃度を検出しこの検出出力に応じてトナーの供給
   制御を行うためのセンサーを現像後に上記スリーブと対
   向して設けることと共に、スリーブとセンサーとの間隔
   ｙをスリーブ上に付着する現像剤を規制する間隔ｘとｙ
   ＜ｘの関係を維持するように上記センサーを配置したこ
   とを特徴とする現像剤の濃度制御装置。 ２、上記センサーの現像剤の進入側前面を、現像剤溜を
   形成しない形状に形成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。 ３、上記センサーの現像剤の進入側前面に、現像剤溜り
   防止部材を取付けたことを特徴とする特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の現像剤の濃度制御装置。