JPS62108271A - 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〉 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、あるいは濃過ぎて、ガ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。この方法は現像構内に現像剤が攪拌ローラにて十分
攪拌されて入れられており、その高さは、濃度が一定で
あればほぼ一定であって、この高さを常に一定に保つよ
うにするものである。今、複写を行うことにより現像剤
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
ラミック振動子等の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
ナー補給装置のトナー補給ローラを駆動する駆動モータ
等が付勢され、トナー補給が開始される。この後、再び
現像剤の体積が増加し、基準位置にまで上昇すると、上
記振動子の振動が停止し、トナーの補給も停止される。

以後これらを操り返すことにより、現像剤の濃度が自動
的に制御される。

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、何度もこれを操り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、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５図に示している。図において、現
像ローラＩは非磁性体からなる円筒状のスリーブ２内に
Ｎ１極を主極として多数極からなる磁石３を設けており
、該磁石３の主極が感光体４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２が矢印方向へ回転され
る。これにより、スリーブ２上に付着する現像剤５は、
現像領域へと搬送され、Ｎ１極と対向することでブラシ
状に穂立ち感光体４表面を摺擦し、トナーを靜電潜像に
付着させている。上記現像剤５は現像領域へ搬送される
途中で、スリーブ２への付着量がドクター６にて一定量
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７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２の回転によ
り現像剤５は、Ｎ２極と対向することでブラシ状に穂立
ち、センサー７の検出面に摺接する様に流れる。これに
より、現像剤５の透磁率を検出し、トナー補給装置８の
トナー補給ローラ９の駆動を制御することで、トナー濃
度を一定に保っている。これであれば、現像剤５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
にトナー濃度を一定に制御できることになる。尚、図中
１０は現像剤５の撹拌を行う攪拌ローラである。

第５図に示すセンサー７は、第６図に詳細に示す様に、
センサー７はその検出面が対向するスリ−１２の接平面
に対し平行に配置されている。つまり、センサー７の中
心軸と磁石３のＮ２極の中心とが一致する様に、センサ
ー７が配置されている。この様にすることで、センサー
７の検出面とスリーブ２の上記Ｎ２極の中心に対する接
線とが平行になる。この様にセンサー７が配置されてお
れば、スリーブ２上の現像剤５がセンサー７の検出面を
通る際に、進入側と出口側との間隔が一定であるため、
センサー７の検出面に現像剤５の圧力が加わりにくい状
態にある。そのため、センサー７を流れる現像剤５の量
等が安定せず、センサー７による出力が大きくづれるこ
とか考えられ、トナー濃度の制御が不安定になる。

〈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。

また本発明は、現像剤の濃度を検出するセンサーの取付
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具体例
を示す現像装置部分の断面図である。これは、トナー濃
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、１１はド
ラム状の感光体、１２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１２は現像槽１３内
に円筒状の非磁性体スリーブ１４と該スリーブ内に設け
られ奇数極からなる磁石１５とからなる現像ローラ１６
を設けている。スリーブＩ４はＩＮ中時計方向に回転駆
動され、磁石１５は特にＮ１極（主極）が感光体１１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１４上には磁石１５の磁力により現像剤１７が吸着さ
れ、この現像剤１７はスリーブ１４の回転に従って感光
体ＩＩと対向する現像位置へと搬送され、この搬送後に
現像槽１３に戻され攪拌ローラ１８にて攪拌される。ス
リーブ１４上に吸着された現像剤１７は感光体１１と対
向する位置に搬送される途中で、ドクター１９にて付着
量が一定量に規制される。ドクター１９はスリーブ１４
よりＸの間隔を隔てる様に現像槽１３の側板にビス止め
されている。

上記攪拌ローラ１８上部の現像槽１３には、トナーを構
内に補給するためのトナー補給装置２０が設けられてい
る。このトナー補給装置２０内にはトナー２１が収容さ
れており、下部に設けられたトナー補給ローラ２２にて
トナー２１を現像槽Ｉ３へと補給している。つまり、ト
ナー補給ローラ２２が回転することでトナー２１の補給
が行われる。補給されたトナー２１は、攪拌ローラＩ８
にて槽１３内の現像剤と混合され、充分に攪拌された後
に現像ローラ１６へと送り込まれる。

上述の様に構成された現像装置において、現像剤１７の
トナー濃度を検出するためのセンサー２３は、ドクター
！９にて現像剤１７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槽Ｉ３の上
面にスリーブ１４と一定の間隔を隔てて対向するように
配置されている。

特に、センサー２３は磁石１５の磁極Ｎ２に対向する様
に配置されている。そして、センサー２３の検出ｉ￥ｉ
′１２３−１は、対向する接平面が現像剤１７の搬送方
向に対し狭くなるように配置されている。

即ち、第３図に示す様に、センサー２３の中心に対して
、磁石Ｎ２極の中心とを角αずらせて、センサー２３を
配置している。この様な配置により、スＩＪ−ブ１４の
回転方向に対し、センサー２３の進入部を出口部より広
くしている。従って、この進入部の間隔Ａと出口部の間
隔Ｂが、Ａ＞Ｂになる様にセンサー２３を配置している
。

上述の様に構成されたものにおいては、スリーブ１４が
回転することで、現像剤１７は感光体１１と対向する現
像領域へと搬送される。この途中で、現像剤１７の搬送
量はドクター＋９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１８へと導かれ、この攪拌
ローラ１８を経由して現像ローラ１６へと供給される。

供給される現像剤１７は、磁石１５の磁極Ｎ２の磁力に
てスＩＪ−ブ１４上に吸着され、スリーブ１４の回転に
従って矢印方向へ搬送される。この時、磁石１５の磁極
Ｎ２との間に対向して設けられたセンサー２３をスリー
ブ１４に吸着した現像剤が通過する。

これにより現像剤１７のトナー濃度が検出され、その検
出信号に応じてトナー補給ローラ２２が駆動制御される
。

ここで、センサー２３の検出面２３−１を通過する現像
剤＋７は、検出面２３−１の出口部分が進入部に比べ狭
まくなっていることから、検出面２３−１に対して圧力
が加わるようにして通過する。そのため、センサー２３
は十分に現像剤１７が圧接されることから、センサー２
３による検出出力が安定する。つまり、現像剤１７がセ
ンサー２３を通過する量が常に一定に保つための効果が
あり、これによりセンサー２３の検出出力が安定するこ
とになる。

第２図は上述の様にして本発明によるセンサー２１のト
ナー濃度の検出出力に基づいてトナー補給を行い、現像
槽１３内の現像剤濃度を常に一定に保つための制御の一
例を示すブロック図である。

図に示すようにセンサー２３は、フェライトコア３０に
、基準信号を加えるコイルＬ１、現像剤１７の透磁率を
検出するためのコイルＬ２及び基準調整のためのコイル
Ｌ３を巻付けており、特にコイルし２側を検出する現像
剤１７と対向させ、現像剤】７とフェライトコア３０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３０ともう一つの閉磁路を構成する、ネジ状に
基準調整コア３１が設けられており、該コア３１にてコ
イルＬ３に通る磁束を調整する。フィル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３２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３３が接
続されており、基準信号が供給されている。発振器３３
の基準信号の反転信号は上記位相検波器３２の他の端子
に供給されている。位相検波器３２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３４に供給される。つまり現像剤１７
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３２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３４ではパルス幅が広いことから高い電圧
として次の電圧比較器３５に供給する。そのため、電圧
比較器３５は信号（Ｈ”）を出力する。これにより、出
力部３６にてトナー補給装置を駆動しトナー補給を行う
。

しかし、トナー濃度が一定のレベルであれば、電圧比較
器３５の出力は（”Ｌ”）となり、トナー補給装置は駆
動されない。つまり、基準トナー濃度の現像剤１７を現
像槽１３内に収容した時の平滑回路３４からの出力が、
電圧比較器３５の基準電圧より低く（又は等しく）なる
ように、センサー２１の基準調整コア３１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３５の
基準電圧より大きくなるような信号（パルス幅）が位相
検波器３２より出力され、トナー補給が基準トナー濃度
に達するまで制御される。

第４図は本発明にかかるセンサー２３の配置例の他の実
施態様を示す図である。これは、図に示す様に磁石１５
のＮ２極の中心に対し、センサー２３の中心を現像剤１
７の搬送方向の上流側に間隔Ｃずらせて、センサー２３
を配置したものである。この様に配置しても、センサー
２３の検出面２３−１の進入側に対し出口側が狭まくな
る。つまり、検出面２３−１の進入側のスリーブ１４と
の間隔Ａに対し出口側での間隔ＢはＡ）Ｂとなる。この
様なセンサー２３の配置においても第３図と同様の作用
効果を奏する。

〈効　果〉 本発明による現像剤の濃度制御装置によれば、スリーブ
にて搬送される現像剤のトナー濃度等を検出するための
センサーを、現像剤がセンサ一部を通過する際にセンサ
ー進入部に対し出口部の間隔が狭くなるように配置した
ことから、現像剤がセンサーの検出面を通過する際に、
充分に検出面に圧接されるため、センサーの検出出力が
安定する。そのため、現像剤の濃度を常に安定状態に保
つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像剤の濃度を検出する装置を備えた
現像装置の一例を示す断面図、第２図は現像剤濃度を一
定に保つための一制御例を示すブロック図、第３図及び
第４図は本発明にかかるセンサーの配置例の詳細を示す
図、第５図は従来の現像剤の濃度検出例を示す現像装置
の断面図、第６図は第５図にかかるセンサーの配置例を
示す図である。 １２：現像装置　１３：現像槽　１４ニスリーブ　１５
：磁石　１６：現像ローラ　１７：現像剤　２０：トナ
ー補給装置　２３：センサー代理木　弁理士　福　士　
愛　彦（他２名）第１図 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、多数極の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するセンサーを上記スリーブ
   と対向させると共にそのセンサーの検出面がスリーブに
   て搬送される現像剤の進入部側に対し出口側のスリーブ
   との間隔を狭まくなる様に配置し、上記センサーの出力
   に応答して現像剤中にトナーを補給する制御手段を設け
   たことを特徴とする現像剤の濃度制御装置。