JPS62245152A - 粉体検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装
置などに使用される磁性粉体の変化量を検出する粉体検
出装置に関する。

［従来の技術］ この種画像形成装置における現像剤としては、樹脂と磁
性粉を主体とする１成分系の磁性トナー又は磁性キャリ
アとトナーとの混合粉体である２成分現像剤が主に用い
られている。磁性トナーを用いて静電潜像を現像すると
、現像装置に収容された磁性トナーが消費されるので、
現像を続けるためには現像装置内のトナーの残量を検出
することが必要となる。そのため、例えば特開昭５４−
６１９３９号公報に開示されているように、検出コイル
のインダクタンスの変化を利用してトナーの残量を検出
することが提案され、実用化されている。

また２成分現像剤を用いて静電潜像を現像するわ、現像
剤中ｏｔ、ｆ−￥Ｔ費さゎう。ア、現１中のトナー濃度
は低下する。しかるに良質の画像を連続して得るために
は、現像剤中のトナー濃度を適正な値（通常は３〜１０
％内で定められる）に維持する必要がある。したがって
トナー濃度に応じてトナーの補給を行うために、現像剤
中のトナー濃度を検出することが行われている。このト
ナー濃度の検出も、現像剤で検出コイルの磁気回路の一
部を構成させ、検出コイルのインダクタンスの変化とし
て検出することが行なわれ、実用化されている。このよ
うなトナー濃度検出装置は、例えば特開昭５３−４９４
３７号及び同５４−１５９２３３号に開示されている。

上記のように現像剤の実効透磁率の変化に基づく検出コ
イルのインダクタンスの変化を利用してトナーの残量又
はトナー濃度を検出する装置においては、安定した検出
を行うために種々の構造が提案されている。

特開昭５７−１１１５６６号は、トナー濃度をリアクタ
ンスの変化で検出し、それを位相差に変換した形態で電
源電圧の位相差と比較し１位相差の変化に応じて制御電
圧を発生させる検出装置を開示している。また特開昭５
９−１０８１４号は、一対の磁心を有する一対のトラン
スの２次出力の位相差を検知し、基準値との偏差により
トナーレベルを検出する装置を開示している。また、特
開昭５９−９９４６２号は、磁路の一部に現像剤が存在
する磁気回路と基準磁気回路とからなる一対のトランス
の差動２次出力を位相検波することによりトナー濃度を
制御する装置を開示している。更に、特開昭５９−１６
４５７５号は、基準の磁性体を含む磁気回路と２成分現
像剤を含む磁気回路とにおける各検出電圧の位相差を検
出することによりトナー濃度に対応した信号を得る検出
装置を開示している。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の磁路の一部を現像剤が構成する磁気回路と基準磁
気回路とを有する一対のトランスの差動２次出力を位相
検波する構造のトナーレベル又はトナー濃度を検出する
装置は、従来のものより安定した検出が行えるものの、
次のような問題があった。

すなわち、この種装置においては、第８図に示すように
、プラスチック製ボビン２４に細線を巻回して検出コイ
ル２５ａ、１次コイル２５ｂ、比較コイル２５ｃを有す
る検出ヘッドを製作しているため、巻線のバラツキや熱
膨張に基づきコイルのインダクタンスの変化を生じ、温
度変化により検出特性が変動するという問題があった。

また巻線によりコイルを作るので、製品間の品質のバラ
ツキが生じ易く、更に各作業能率の点でも十分とはいえ
なかった。

したがって、本発明の目的は、検出特性が環境条件に対
して安定でかつ安価な粉体検出装置を提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の粉体検出装置は、磁性粉体の磁気特性の変化を
検出する検出コイル部と比較コイル部とを有する検出部
と、磁性粉体の磁気特性の変化に対応する出力信号を発
生する電気回路部とを有する粉体検出装置であって、検
出部を板状絶縁体の一方の面に、渦巻状の一部コイルお
よび２次コイルによって２重のコイルパターンを形成し
、このコイルパターンを隣接して２個配設し、この各々
のコイルパターンを検出コイル部及び比較コイル部とし
、各々の一部コイル同志を直列に接続し、各コイルパタ
ーンの２次コイルはそれぞれのコイルの出力が互いに打
ち消し合う如く結線して構成したことを特徴とする。

さらに、前記板状絶縁体上に前記電気回路部を設けるこ
とも可能なものである。

［実施例コ 以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図は本発明の粉体検出装置のコイル部の平面図であ
る。

１は、プラスチック、セラミックス等の絶縁体からなる
基板である。基板の上面には、比較コイル部２及び検出
コイル部３を構成する。渦巻状で２重に巻回された一対
のコイルパターン４が形成されている。このコイルパタ
ーンは１例えば基板に薄板銅板を貼合せてからフォトエ
ツチングすることにより形成できる。巻数は通常５０〜
１５０タ一ン程度でよい。図中太線で示す比較コイル部
２の内側のコイルと検出コイル部３の外側のコイルは一
部コイルを形成するコイルであり、各コイル端２１及び
３１はそれぞれ端子ａ及びｂにジャンパー線で結線され
ている。一方比較コイル部２の外側のコイルと検出コイ
ル部３の内側のコイルは２次コイルを形成するコイルで
あり、両コイルの２個の出力を互いに打ち消す如く、コ
イル端２２と３２とが結線（図示せず）されている。各
２次コイルの他のコイル端３３及び２３はそれぞれ端子
Ｃ及びｄにジャンパー線で結線されている。尚、電気回
路部も上記平板状絶縁体上に一体的に構成することも可
能である。

第２図は本発明の粉体検出装置の構成を示す模式図であ
る。

５は発振器であり、コイル部の１次側端子ａ、５間に接
続される。コイル１の２次側端子Ｃは、増幅器６を介し
て位相検波器７に接続される。位相検波器７は電圧比較
器８に接続される。そして電圧比１咬器８は外部負荷９
に接続される。

以上の構成により現像剤中のトナー濃度を検出する場合
、まず、トナー濃度が所望の設定値にあるときは、検出
コイル部の相互インダクタンスＭ工と比較コイル部の相
互インダクタンスＭ２が等しくなるように調整しておく
。次にトナー濃度が設定値より大きい時はＭｌ＜Ｍｌと
なり、一方トナー濃度が設定値より小さい時はＭ、＞Ｍ
、となり、第３図に示すような出力信号（差動出力）が
発生する。位相検波器７にてこの出力信号と交流信号で
ある参照信号と比較して、第３図に示すような位相検波
信号（直流電圧）が出力される。この出力電圧を電圧比
較器８に入力して基準電圧と比較し、その出力によって
負荷９を作動してトナー補給を制御する。なお本発明に
おける位相検波器は、例えば、交流入力信号（Ｂ）と交
流参照信号（Ａ）との位相差を検出して、ｅｘｃｕｌｓ
ｉｖｅ−ｏｒ（Ｘ＝Ａ−Ｂ＋Ａ−８）の演算を行なうこ
とにより信号を得て、この信号を平滑フィルターに通し
て整流することにより、位相差に比例した直流の出力電
圧を得るものが使用できる。

第４図は本発明の粉体検出装置の斜視図であり。

電気回路部を組み込んだ状態でも、検出コイル部のみで
、他に電気回路部を設けてもよい。

第５図は第４図の検出装置を設けた現像装置の断面図で
ある。

第２図に示す回路構成を有する粉体検出装置の具体的構
成としては第４図に示すものが挙げられる。第４図にお
いては、比較コイル部をプラスチックケース１０内に収
納し、リード線１１を取出している。−力検出コイル部
はケース１０から突出させている。この検出コイル部は
現像剤中に挿入されるで、コイルの保護及びコイルへの
現像剤の付着を防ぐために、基板１のコイルパターン形
成側の面にプラスチック製の保護板１２を被せるとよい
。保護板１２の代りに、樹脂被覆を施してもよい。電気
回路部はプラスチックケース１０内に設けてもよいし、
又ケース１０とは別のケースに収容してもよい。

第４図において、１３は磁性キャリアとトナーからなる
現像剤であり、現像槽１４内に収容される。現像槽１４
の内部には、矢印Ｚ方向に回転する感光体ドラム２２に
対向して非磁性スリーブ１５が回転自在に設置されてい
る。非磁性スリーブ１５内には、軸１６に支持されたに
複数個の磁極を有する永久磁石１７が固定して設置され
ている。

非磁性スリーブ１の周囲にはスクレーパ１８が設けられ
ており、スクレーパの後方には現像剤を攪拌するための
混合ローラ１９が設けられている。

現像槽１４の上部にはトナー１３ａを収容するトナ一槽
２０が設置されている。°トナ一槽２０の下部開口には
、トナー補給ローラ２１が回転自在に設けられている。

そして現像槽１４の底部には、トナー濃度検出装置２３
が設置されている。

上記現像装置の動作を説明する。非磁性スリーブ１５を
矢印×方向に回転させると、スリーブ上に吸着された現
像剤は、ドクターギャップｄから現像ギャップＤに向か
って搬送される。現像ギャップｄから現像ギヤツブＤ付
近において形成された磁気ブラシで感光体ドラムの表面
を摺擦してして該表面に形成された静電潜像（図示せず
）が現像される。現像ギャップを通過後の現像剤は、ス
クレーパ１８により非磁性スリーブから掻落されて現像
槽１４内に回収される。回収された現像剤は、トナー補
給ロール２１の回転によりトナ一槽２０から供給された
トナーと共に混合ローラによって攪拌されてから、再び
非磁性スリーブ１５上に吸着されて、前記の工程が繰返
される。

上記の現像操作において、現像剤１３が検出装置２３の
検出コイル部を通過する時に、現像剤１３のトナー濃度
の変化が現像剤の透磁率の変化として検出され（トナー
濃度が小さくなると透磁率は大きくなる）、前述したよ
うな原理によりトナー補給量が制御される。この場合、
検出コイル部は図示の如く、即ち第６図（ａ）に示す如
く、現像剤のメ穎平行に設置することが望ましい。但し
。

現像剤の流れが一定ではなく、不均一な時は、第６図（
ｂ）に示すように現像剤の流れを横切るように設置する
と、平均化した出力を得ることができる。又、現像剤の
流れに対し傾斜して設置することもできる。

また検出コイル部の現像剤中の挿入量（第５図にＱで示
す）を調節することにより、検出コイル部と比較コイル
部との磁気的な結合度（相互インダクタンス）の調節が
可能である。この結合度の調整は、回路定数を調節する
ことによっても行なえる。

本発明の粉体検出装置は、上述したトナー濃度の検出手
段に限らず、トナーレベルの検出手段としても使用でき
る。即ち、現像剤として一成分系の磁性トナーを使用す
る場合、現像槽中のトナーレベルが設定値より小さく（
大きく）なると、検出コイル部と比較コイル部との磁気
的なバランスがくずれるので、結合度の差に応じた位相
検波出力を得ることができる。

［実験例］ 第５図において、感光体ドラム２２としてＳｅドラム（
外径１００ｍｍ、周速１５０ｍｍ／５ｅｅ）を用いて、
非磁性スリーブとしてステンレス鋼製円筒（外径３２ｍ
ｍ、回転数３０Ｏｒ、ｐ、ｍ、）を用い、永久磁石１７
としてＳｒフェライト磁石（外径２９ｍｍ）を用いて現
像実験を行なった。ドクターギャップｄと現像ギャップ
Ｄを共に１　、０ｍｍに設定し、現像剤１３は粒径５０
〜１５０μｍのフェライ・トキャリア（日立金属製ＫＢ
Ｎ−１００）と粒径５〜２０μｍのトナーを用いてトナ
ー濃度３％に調整した。

相対温度を５０％に設定し、温度を一２０℃〜８０℃ま
で変化させて、本発明及び従来の検出装置の位相検波出
力を測定した。その結果を第７図に示す。第７図におい
て、Ａが本発明の装置の出力であり、Ｂが従来の装置の
出力である。ここで従来の装置の磁気回路の構成は第８
図に示す通りである。

第７図から、従来の検出装置では、温度により位相検波
出力が大きく変動するが、本発明の検出装置では位相検
波出力は温度によらず略一定であり、安定したトナー濃
度の検出を行なえることがわかる。

［発明の効果］ 以上に記述の如く、本発明の粉体検出装置は、コイル部
を巻線ではなく、基板上にパターン化して形成するので
、環境変化（特に温度）に対して安定したトナー濃度あ
るいはトナーレベルの検出を行なうことができると共に
、小型化と低価格化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粉体検出装置のコイル部の平面図、第
２図は本発明の粉体検出装置の回路構成の概略図、第３
図はトナー濃度と位相検波出力の関係を示す図、第４図
は本発明の粉体検出装置の外観を示す斜視図、第５図は
第４図の装置をそなえた現像装置の断面図、第６図（ａ
）　（ｂ）は検出コイル部の設置状態を示す図、第７図
は位相検波出力と温度の関係を示す図、第８図は従来の
検出コイル部の断面図である。 １：基板、２：検出コイル、３：比較コイル、４：コイ
ルパターン 第１図 ｊＩ２図 第３図 ｊｌｓ　　図 ｊｌＩｓ　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性粉体の磁気特性の変化を検出する検出コイル
   部と比較コイル部とを有する検出部と、前記磁性粉体の
   磁気特性の変化に対応する出力信号を発生する電気回路
   部とを有する粉体検出装置において、前記検出部を、板
   状絶縁体の一方の面に、渦巻状の一次コイルおよび二次
   コイルによって２重のコイルパターンを形成し、このコ
   イルパターンを隣接して２個配置し、この各々のコイル
   パターンを検出コイル部及び比較コイル部とし、各々の
   一次コイル同志を直列に接続し、各コイルパターンの２
   次コイルはそれぞれの出力が互いに打ち消し合う如く結
   線して構成したことを特徴とする粉体検出装置。
2. （２）前記電気回路部は、前記２次コイル間の差動出力
   電圧との１次コイルとの間の位相差を検出し、その位相
   差に応じた電圧を出力する手段を有する特許請求の範囲
   第１項記載の粉体検出装置。
3. （３）前記電気回路部は、前記検出部を有する板状絶縁
   体上に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の粉体検出装置。