JPS62270982A - トナ−濃度検出装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、磁性キャリアと絶縁性トナーとを含み、撹拌
棒等により周期的に攪拌される電子写真現像材のトナー
濃度を検出するトナー濃度検出装置に関し、攪拌周波数
成分を通過させる回路と、この回路を通した後の信号の
ピーク情報を検出する回路とを有することにより、攪拌
による検出レベル変動の影響を除去して、トナー濃度を
高精度、高感度で検出測定できるようにしたものである
。

従来の技術 現像材中のトナー濃度を検出し、その濃度を適正な一定
のレベルに保つ手段として、従来より種々の検知装置が
提案されているが、その内の一つに、センサとして差動
トランスを使用し、差動出力より濃度を検知するトナー
濃度検出装置が知られている。

第７図は従来のトナー濃度検出装置の電気回路図である
。図において、ｌは発振器、２は差動トランスでなるセ
ンサである。３は増幅器、４は位相比較器、５は出力回
路であり、これらはセンサ２から出力される検知信号を
処理する処理回路を構成している。

発振器ｌはインバータ１０１、コンデンサＣＩ、Ｃ２及
び抵抗Ｒ１を備え、コンデンサｃｌ、ｃ２を励磁コイル
Ｎｌの端子間に接続し、コンデンサＣ１，Ｃ２と励磁コ
イルＮｌのインダクタンス成分とによるＬＣπ型同調回
路となっている６差動トランスでなるセンサ２は、一般
的な構造として、励磁コイルＮ！と、この励磁コイルＮ
ｌに結合されトナー濃度に応じて出力電圧Ｅ１が変化す
る第１の出力コイルＮ２１と、トナー濃度によって出力
の変化しない第２の出力コイルＮ２２とを有する。そし
て第１の出力コイルＮ２１と第２の出力コイルＮ２２と
を差動結線し、第１の出力コイルＮ２１の出力電圧Ｅ１
と、第２の出力コイルＮ２２の出力電圧Ｅ２の差動出力
ＥＯを、増幅器３を通して位相比較器４に入力し、励磁
コイルＮ１の励磁電流と同期した基Ｐ−主電圧位相比較
することにより、位相検波出力を生じさせる。差動出力
Ｅ。

の位相はトナー濃度に応じて変化するので、この位相変
化を位相比較器４で弁別することにより、トナー濃度を
検知することができる。

出力回路５は抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ５より構成され
ている。抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ５の時定数は攪拌周
期より大きく選定してあり、攪拌によるレベル変動を含
めて、位相比較器４の弁別出力を平均値化し、端子ａ、
ｂより出力するようになっている。

Ｃ３は、第２の出力コイルＮ２２のインダクタンスＬ２
２及び第１の出力コイルＮ２１のインダクタンスＬ２１
と共に、同調回路を構成するコンデンサ、ＲＯは抵抗で
ある。同調回路は共振特性を利用して大きな出力を取り
出すために設けられたものである。同調回路の共振周波
数ｆｏと駆動周波数ｆ１との間には、差周波数Δｆだけ
の同調ズレを生じさせて、駆動側と同位相またはπだけ
の位相ズレを生じさせておき、トナーのある状態で、始
めて位相弁別出力が生じるようにしである。そして、抵
抗Ｒｏ等を付加して、多少の位相シフトを生じさせ、感
度を調整している。

第８図は差動トランスでなるセンサ２の具体例を示す断
面図であり、棒状のコア２１を挿着させたコイルボビン
２２に、励磁コイルＮｌ、第１の出力コイルＮ２１及び
第２の出力コイルＮ２２をそれぞれ巻装したものを、筒
状のコア２３内に挿着し、全体を非磁性ケース２４内に
挿入配置した構造となっている。そして、第１の出力コ
イルＮ２１のある非磁性ケース２４の表面２４１側を、
トナー６と接触するトナー検知面として利用する構造と
なっている。

第９図はセンサ２の複写機への組込み構造を示す図であ
る０図において、７は磁性キャリヤ及びトナーからなる
電子写真現像材８を収納する容器、９は電子写真現像材
８を回転攪拌する攪拌機、１０は磁気ブラシを立てるマ
グネットローラ、１１は感光体ドラムである。攪拌機９
の構造としては種々のものが知られているが、この従来
例では、外周部に所定の間隔で攪拌羽９１を放射状に設
けた回転式のものを示している。ＦＩ！！拌４！１９を
矢印方向に回転させると、電子写真現像材８が攪拌羽９
１によって攪拌され、磁性キャリヤとトナーとが均一に
混合される。センサ２は、例えば攪拌機９の付近等の適
当な位置で、容器７の側壁部に取付けられている。

上述したトナー濃度検出装置において、攪拌機９を所定
周期で回転させて電子写真現像材８を攪拌しながら、セ
ンナ２でトナー濃度を検知した場合、センサ２の検知出
力ｅｏ及び位相比較器４の出力ｅｌは、攪拌周期に従っ
て変動する信号となる。第１０図はセンサ２の出力ｅＯ
の周期的変動を示す図で、ＴＩは攪拌Ｉａ９の回転によ
る攪拌周期である。攪拌周期ＴＩは、第９図のような構
造の攪拌機９を用いたものでは、センサ２に対して一つ
の攪拌羽９１が対向した後、次の攪拌羽９１が対向する
までの時間によって定まる。

第１０図に示すセンサ２の出力ｅＯにおいて、ピーク値
（イ）の部分は、センサ２に攪拌羽９１−９１間の電子
写真現像材８が最も有効に作用した部分であり、実質的
にトナー濃度レベルを示している。谷（ロ）の部分はセ
ンサ２に攪拌羽９１が最も近づいた場合に対応しており
、実際のトナー濃度とは異なっている０位相比較器４の
出力電圧ｅ１も同様の周期的変動を伴う。

上述のように、センサ２の出力ｅＯ及び位相比較器４の
出力電圧ｅ１が攪拌周期Ｔ１に応じて高くなったり、低
くなったり、周期的に変動すると、データ読取り上、極
めて不便である。そこで、上述の周期的変動を解消させ
る手段として、従来は、位相比較器４の出力側に、抵抗
Ｒ３及びコンデンサＣ５よりなる出力回路５を接続し、
その時定数を攪拌周期Ｔ、より大きくすることにより、
位相比較器４の出力を平均化し、第１０図の平均値出力
ｅ２を得ていた。

発明が解決しようとする問題点 上述のように、従来のトナー濃度検出装置においては、
平均値を検出信号としていたので１次のような問題点が
あった。

（イ）第１０図において、ピーク値（イ）のところは実
際のトナー濃度に近い値を示すのに対し、谷（ロ）のと
ころは実際のトナー濃度とは違う値となる。このため、
第１０図に示すように平均値出力ｅ２を得る従来の回路
構成では、出力ｅ２に、本来のトナー濃度だけでなく、
攪拌に伴う「偽」の情報を含むことになり、精度の高い
検出ができない。

（ロ）本来のトナー濃度とは異なる値の谷（ロ）を含む
出刃を平均化するものであるため、出力レベルが低下し
、感度が低下する。

（ハ）攪拌機９の攪拌周期ＴＩの異なる複写機間では、
同一のトナー濃度であっても、異なる平均値出力となる
ため、互換性がない。

（ニ）攪拌機９の攪拌周期ＴＩが同じであっても、攪拌
機９やこれを収納する容器の構造が違うと、同一のトナ
ー濃度で異なった平均値出力となってしまう。

（ホ）湿度の影！等により、現像材の流れ具合が変動す
ると、その影響を受けて検出レベルが変動し易い。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため１本発明は、磁性キャリアと
絶縁性トナーとを含み所定の攪拌周期で攪拌される電子
写真現像材の前記トナー濃度を検知するセンサと、この
センサから出力される検知信号を処理する処理回路とを
有するトナー濃度検出装置において、前記処理回路は、
前記攪拌周波数の成分を通過させる第１の回路と、この
第１の回路を通した後の信号のピーク情報を検出して出
力する第２の回路とでなる出力回路を有することを特徴
とする。

作用 本発明においては、一定周期で攪拌される電子写真現像
材のトナー濃度を検出する場合に、センサから出力され
る検知信号を処理する処理回路の出力回路として、攪拌
周波数の成分を通過させる第１の回路を備えるから、こ
の第１の回路からは攪拌周波数の成分の信号が出力され
る。この出力信号のピーク値はトナー濃度に対応してい
る。

第１の回路の出力信号は、第２の回路に与えられる。第
２の回路では第１の回路を通して得られた信号のピーク
情報を検出して出力する。第１の回路を通して得られた
信号のピーク情報には実際のトナー濃度情報が含まれて
いる。従って、第２の回路の出力を監視することにより
、攪拌による影響を受けることなく実際のトナー濃度を
検出することができる。

実施例 第１図は本発明に係るトナー濃度検出装置の電気回路接
続図である。この実施例では第７図で説明した差動トラ
ンスによるセンサ２、発振回路１、増幅器３、位相比較
器４を用いたものを示している０図示はされていないが
、センサ２は第９図に示したように、攪拌機等により所
定周期で攪拌される電子写真現像材のトナー濃度を検知
すべく、容器の適当な位置に取付けられることは言うま
でもない。

第１図において、第７図と同一の参照符号は同一性ある
構成部分を示している。従来と著しく異なる点は、位相
比較器４の出力側に接続される出力回路５が、攪拌周波
数の成分を通過させる第１の回路５１と、この第１の回
路５１を通した後の信号のピーク情報を検出して出力す
る第２の回路５２とでなることである。この実施例では
、第１の回路５１は、位相比較器４の出力端に直列に接
続された抵抗Ｒ４と、この抵抗Ｒ４の一端とアースとの
間に接続されたコンデンサＣ６とで構成されている。第
１の回路５１の 時定数τ１＝Ｒ４・０６ は攪拌周期ＴＩより充分に小さくしである。

即ち、 Ｔ１≧τ１ である、このような条件の下では、位相比較器４の出力
電圧ｅｌに含まれる攪拌周波数に追従して、抵抗Ｒ４及
びコンデサＣ６で充放電を繰返し、攪拌周波数の成分を
通過させ、第２の回路５２に与えることができる。第４
図（ＥＬ）は第１の回路５１のコンデンサＣ６の両端に
現われる出力電圧ｅ２の波形図である。ここで、ピーク
値（イ）の部分は実質的にトナー濃度レベルに対応して
いるが、谷（ロ）の部分は実際のトナー濃度とは異なっ
ていることは前述した通りである。

第２の回路５２は、出力端子ａ−ｂ間に接続されるコン
デンサＣ７と、コンデンサＣ７の端子電圧が第１の回路
５１の出力電圧ｅ２を与えるコンデンサＣ６の端子電圧
より低いときに導通してコンデンサＣ７を充電するダイ
オードＤ１と、コンデンサＣ７の端子電圧ｅ３が第１の
回路５１のコンデンサＣ６の端子電圧ｅ２より低いとき
に、コンデンサＣ７の充電電荷を放電する抵抗Ｒ５とを
備えて構成されている。コンデンサＣ７と抵抗Ｒ５の時
定数τ２は攪拌周期ＴＩより大きい値になっている。

第１の回路５１の出力電圧ｅ２が谷（ロ）からピーク値
（イ）に向って上昇して行き、コンデンサＣもの端子電
圧ｅ２がコンデンサＣ１の端子電圧ｅ３より高くなると
、ダイオードＤＩが導通し、コンデンサＣ７が出力電圧
ｅ２の波形に従いピーク値（イ）に向って急速に充電さ
れて行く。

出力電圧ｅ２がピーク値（イ）から谷（ロ）の方向に低
下し始め、コンデンサＣ７の端子電圧ｅ２がコンデンサ
Ｃ６の端子電圧ｅ３より高くなると、ダイオードＤＩが
オフとなり、コンデンサＣ７のＭｕ重電荷抵抗Ｒ５を通
して放電される。

ここで、コンデンサＣ７と抵抗Ｒ５の時定数で２は攪拌
周期Ｔ１、より大きい値になっているから、抵抗Ｒ５に
よるコンデンサＣ７の放電は緩やかに行なわれる。結局
、第２の回路５２の出力電圧ｅ３は第第４図（ｂ）に示
すように、ピーク値（イ）の情報となる。ピーク値（イ
）がトナー濃度に対応していることは前述した通りであ
る。

従って、攪拌による検出レベル変動の形容を除去して、
トナー濃度を検出測定できる。しかも、トナー濃度とな
るピーク値（イ）をとらえるものであるため、出力電圧
ｅ３のレベルを高く保ち、高感度測定が可能である。ま
た、攪拌機による検出レベル変動の影響を除去できるの
で、攪拌機の攪拌周波数や、攪拌機を収納する容器等の
構造が違う複写機間でも、同一のトナー濃度であれば、
略同−の出力レベルとなるので、非常に使い易くなる。

更に、湿度の影響等により現像材の流れ具合が変動して
も、出力電圧ｅ３のレベルの変動が無視できる程小さく
なり、検出精度が上がる。

第２の回路５２は、例えば第２図に示すように、ダイオ
ードＤ１と直列に抵抗Ｒ６を接続して充電時定数を調整
したり、或は第３図に示すように、放電用の抵抗Ｒ５を
コンデンサＣ７と並列に接続する等の変形が可能である
。なお、出力電圧ｅ３は磁性キャリヤもしくはトナーの
自動制御または機器のコントロール信号として利用する
。

更に、第１の回路５１の出力信号に含まれる攪拌周期に
同期して、ピーク値を与える位相においてサンプリング
する回路として構成することもできる。その例を第５図
及び第６図に示しである。

まず第５図の実施例では、容器７の側壁部に攪拌機タイ
ミングセンサ１２を設けてサンプリング、タイミング信
号を得ると共に、このサンプリング、タイミング信号を
処理回路５または処理回路５に接続されたマイクロコン
ピュータ１３に入力し、攪拌周期に同期して、ピーク値
を与える位相において、デジタル、サンプリングする回
路構成となっている。サンプリング、タイミング信号は
、攪拌機９を駆動するモータやギヤの回転周期または電
源周波数等の、攪拌タイミングに関連した信号から作り
出すこともできる。

次に第６図の実施例では、処理回路５において、攪拌周
波数の２倍以上の早さのサンプリング周波数でＤ／Ａ変
換した後、これをマイクロコンピュータ１３に取込み、
演算処理によってトナー濃度信号のピーク値を検出する
構成となっている。なお、第５図及び第６図において、
１４はトナー供給弁、１５はトナー供給弁１４の制御回
路である。

発明の効果 以上述べたように、本発明は、磁性キャリアと絶縁性ト
ナーとを含み一定周期で攪拌される電子写真現像材の前
記トナー濃度を検知するセンサと、このセンサから出力
される検知信号を処理する処理回路とを有するトナー濃
度検出装置において、前記処理回路は、前記攪拌周波数
の成分を通過させる第１の回路と、この第１の回路を通
した後の信号のピーク情報を検出して出力する第２の回
路とでなる出力回路を有することを特徴とするから、次
のような効果が得られる。

（ａ）トナー濃度を、攪拌による検出レベル変動の影響
を除去して、検出測定できる。

（ｂ）本来のトナー濃度となるピーク値をとらえるもの
であるため、出力レベルを高く保ち、高感度測定が可能
である。

（ｃ）攪拌機の回転数が異なる複写機間であってベルを
確保できるので、使い易くなる。

（ｄ）攪拌機やこれを収納する容器等の構造が違う複写
機間でも、同一のトナー濃度であれば、略同−の出力レ
ベルとなるので使い易くなる。

（ｅ）＠度の影響等により、現像材の流れ具合が変動し
ても、検出レベルの変動が無視できる程小さくなり、検
出精度が上がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトナー濃度検出装置の電気回路図
、第２図は同じく他の実施例における要部の電気回路図
、第３図は同じく別の実施例における要部の電気回路図
、第４図（ａ）は第１の回路の出力電圧波形図、第４図
（ｂ）は第２の回路の出力電圧波形図、第５図及び第６
図は本発明に係るトナー濃度検出装置の別の実施例にお
けるブロック図、第７図は従来のトナー濃度検出装置の
電気回路図、第８図は同じく差動トランスの断面図、第
９図は複写機における使用状態を示す図、包１１　　＾
　ｒ’７１１↓　ふ　−ノ　↓し　中　→１よト　耳６
　し　牙←嬰　中　→１歳←　π４　し　屯　二二す図
である。 ｌ・拳・発振器　　　　２・・拳差動トランス３・・・
増幅器　　　　４・・・位相比較器５・・・出力回路　
　５ｉ−−−第１の回路５２・・・第２の回路 第１図 第２図　　　　　　　第３図 第４図 第５図 第６図 第９図 第１０図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性キャリアと絶縁性トナーとを含み所定の周期
   で攪拌される電子写真現像材の前記トナーの濃度を検知
   するセンサと、このセンサから出力される検知信号を処
   理する処理回路とを有するトナー濃度検出装置において
   、前記処理回路は、前記攪拌周波数の成分を通過させる
   第１の回路と、この第１の回路を通した後の信号のピー
   ク情報を検出する第２の回路とを有することを特徴とす
   るトナー濃度検出装置。
2. （２）前記センサは、発振器によって駆動される励磁コ
   イルと、この励磁コイルに結合された出力コイルとを備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のト
   ナー濃度検出装置。
3. （３）前記処理回路は、前記出力コイルの出力電圧と前
   記発振器から与えられる基準電圧との比較出力を検知出
   力とする比較回路を備えることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載のトナー濃度検出装置。
4. （４）前記第１の回路は、攪拌周期よりも小さい時定数
   を持つ時定数回路でなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項に記載のトナー濃度検出
   装置。
5. （５）前記第２の回路は、出力端子間に接続されるコン
   デンサと、前記コンデンサの端子電圧が前記第１の回路
   の出力電圧より低いときに導通して前記コンデンサを充
   電するダイオードと、前記コンデンサの端子電圧が前記
   第１の回路の出力電圧より低いときに前記コンデンサの
   充電電荷を放電する抵抗とを備えてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項
   に記載のトナー濃度検出装置。
6. （６）前記第２の回路は、前記第１の回路の出力信号に
   含まれる攪拌周期情報に同期して、前記第１の回路の出
   力信号をサンプリングする回路でなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または
   第５項に記載のトナー濃度検出装置。