JP2000275951A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー濃度検知センサを用いる系においてラ
ンニングコストの低減を図る。 【解決手段】 ２成分現像器１３としてトナー濃度セン
サ２４を用いる系において、現像器１３を交換などによ
り装置本体から取り外す際、離脱用カム２８を動作させ
て、トナー濃度センサ２４を現像器１３から離脱し、装
置本体側に残す。新規現像器を装置本体に装着した後に
は、離脱用カム２８を逆に動作させてトナー濃度センサ
２４を新規現像器に取着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば複写機あ
るいはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電
記録方式を用いた画像形成装置にする。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾式現像方法を実施する各種現像
装置が提案されまた実用化されている。大きく分ける
と、使用する現像剤によって一成分方式と二成分方式と
に分けられる。一成分方式においてはほとんど非接触方
式であるが、代表的な方式としては磁性トナーを用いた
一成分ジャンピング現像法がある。この現像法は簡易な
構成で高品位な画質が得られるがトナーに磁性体が含ま
れるためカラー画像が得ることができない。また、非磁
性トナーを用いた一成分現像法はカラー画像を得ること
ができるが、現像スリーブ上にトナーを塗布することが
困難で弾性ブレードによってコーティングしているのが
現状であり、安定性、耐久性に欠ける面がある。一方、
二成分現像法は磁性キャリアによりトナーを搬送するも
のであるが、非磁性トナーを用いることができるので、
カラー画像を得ることができ、また画質も高品位であ
る。

【０００３】画像形成装置は、たとえば図６に示すよう
な構成を備えている。同図において、感光ドラム１１０
はコロナ帯電器１０１によって一様に所定電位に帯電さ
れる。そして上記画像形成装置が複写機であれば、図示
せぬ原稿台からの露光、本例のようにプリンタであれば
記録画像情報に対応してレーザーなどの露光１０２が行
われ、感光ドラム１１０に潜像が形成される。つぎに現
像手段としての現像器１０３によって前記潜像にトナー
が現像され、潜像は感光ドラム１１０上にて顕像化され
る。顕像化されたトナーは転写ローラ１０４によって転
写材Ｐに転写され、定着器１３０によって転写材に定着
される。一方、転写ローラ１０７で転写材に転写できな
かった、いわゆる転写残トナーはクリーナ１０５によっ
て回収される。

【０００４】本構成は一例であって、たとえば帯電器１
０１はコロナ帯電器でなく帯電ローラであったり、転写
ローラ１０４もコロナ帯電器であったりと、さまざまな
方式があるが基本的には上記のように帯電、露光、現
像、転写、定着、クリーニングの工程で画像が形成され
る。

【０００５】つぎに、図７により現像器１０３について
説明する。

【０００６】現像器１０３は現像剤容器１１８を備えて
おり、その内部は、隔壁１１９によって現像室（第１
室）Ｒ１と攪拌室（第２室）Ｒ２とに区画され、攪拌室
Ｒ２の上方にはトナー貯蔵室Ｒ３が形成され、トナー貯
蔵室Ｒ３内には補給用トナー（非磁性トナー）１２３が
収容されている。なお、トナー貯蔵室Ｒ３には補給口１
２２が設けられ、現像で消費されたトナーに見合った量
の補給用トナー１２３が補給口１２２を経て攪拌室Ｒ２
内に落下補給される。これに対し、現像室Ｒ１および攪
拌室Ｒ２内には上記トナー粒子と磁性キャリア粒子が混
合された現像剤が収容されている。

【０００７】また、現像室Ｒ１および攪拌室Ｒ２にはそ
れぞれ現像剤を攪拌搬送するためのスクリュー１３０、
１２９が設置され、現像剤容器１１８の開口部には現像
スリーブ１２５が横設され、更に、現像スリーブ１２５
に対向して規制ブレード１２７が付設されている。

【０００８】このようないわゆる２成分現像の場合、ト
ナーは磁性キャリアとの摩擦によって帯電が行われるた
めにトナーと磁性キャリアとの混合比率はトナーの帯電
量に対して非常に影響が大きく、現像特性を安定させる
ためにはトナーとキャリアとの比率、トナー濃度を常に
一定にしておくことが非常に重要である。従って、２成
分現像の場合はトナー濃度を検知するセンサ、すなわち
トナー濃度検知手段が設置されている。

【０００９】トナー濃度センサにはそのトナー濃度に応
じて反射率が変化するのを利用する光検知タイプと磁性
キャリアの混合比率に応じてその透磁率が変化するのを
検知するタイプなどがある。

【００１０】図７の現像器１０３には透磁率を検知する
タイプのトナー濃度センサ１２４が用いられ、このトナ
ー濃度センサ１２４からの信号に応じてトナー貯蔵室Ｒ
３の補給口１２１からトナーが補給され、所定濃度に調
整される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、現像器
１０３にはトナー濃度センサ１２４が設けられている
が、たとえば小型プリンタのような装置では現像器はい
わゆるカートリッジ化されており、ある所定の枚数を過
ぎると、新しい現像器と交換されることになる。

【００１２】この際、現像器に付設されているトナー濃
度センサもいっしょに交換されてしまい、そのためラン
ニングコストが高く、コスト的な面から改善が必要とさ
れていた。

【００１３】従って、本発明の目的は、トナー濃度検知
手段に関わるランニングコストの低減を図ることのでき
る画像形成装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上に形成された静電潜像を現像手段によりトナ
ー像として現像する画像形成装置において、画像形成装
置本体から前記現像手段を取り出す際に、前記現像手段
に取り付けられたトナー濃度検知手段が前記現像手段か
ら外れ、前記画像形成装置本体内に残ることを特徴とす
る画像形成装置である。

【００１５】前記トナー濃度検知手段は、前記画像形成
装置本体から前記現像手段を取り出す際に、その一部分
が前記現像手段側に残ることが好ましい。好ましくは、
前記一部分とは磁性部材である。前記磁性部材はマグネ
ット部材であることが好ましい。前記トナー濃度検知手
段は磁界の変化を検知するタイプであることが好まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１７】実施例１ 本発明の第１実施例について図１〜図４により説明す
る。まず、本実施例の画像形成装置であるカラー複写機
について図２により説明する。

【００１８】本実施例のカラー複写機は複数の画像形成
ユニットを有し、各画像形成ユニットを水平方向に横断
するように転写ベルト２０が配置されている。

【００１９】ここで各画像形成ユニットとはシアン用ユ
ニットＵＣ、マゼンタ用ユニットＵＭ、イエロー用ユニ
ットＵＹ、およびブラック用ユニットＵＫであり、同一
構造を備えている。従って、つぎの説明では、シアン用
ユニットＵＣを代表として説明し、その他の画像形成ユ
ニットの説明を省略する。

【００２０】シアン用ユニットＵＣは、その略中央に回
転移動される静電潜像担持体としての円筒型感光体（以
下、「感光ドラム」という）１０を有し、その周りに、
感光ドラム１０に対して非接触配置され感光ドラム１０
を一様に帯電する一次帯電器１１、一次帯電器１１に対
して、感光ドラム１０の回転方向下流側で感光ドラム１
０を露光する画像露光部１２、感光ドラム１０の露光位
置より更に下流側で、隣接配置され、静電潜像をトナー
像として現像する現像手段としての現像器１３、転写ベ
ルト２０を挟んで対向配置されトナー像を転写ベルト２
０に担持搬送される転写材としての複写紙２１に転写す
るための転写ローラ１４、および、転写位置の下流側に
配置され、転写後感光ドラム１０上に残留したトナーを
除去するクリーニング装置１５が配設されている。

【００２１】つぎに、図１を参照して、本実施例の２成
分磁気ブラシ現像用現像器１３について説明する。

【００２２】現像器１３は現像剤容器１８を備えてお
り、その内部は、隔壁１９によって現像室（第１室）Ｒ
１と攪拌室（第２室）Ｒ２とに区画され、攪拌室Ｒ２の
上方にはトナー貯蔵室Ｒ３が形成され、トナー貯蔵室Ｒ
３内には補給用トナー（非磁性トナー）２３が収容され
ている。なお、トナー貯蔵室Ｒ３には補給口２２が設け
られ、現像で消費されたトナーに見合った量の補給用ト
ナー２３が補給口２２を経て攪拌室Ｒ２内に落下補給さ
れる。これに対し、現像室Ｒ１および攪拌室Ｒ２内には
上記トナー粒子と磁性キャリア粒子が混合された現像剤
が収容されている。

【００２３】また、現像室Ｒ１および攪拌室Ｒ２にはそ
れぞれ現像剤を攪拌搬送するための攪拌スクリュー３
０、２９が設置され、現像剤容器１８の開口部には磁石
２６を内包した現像スリーブ２５が横設され、更に、現
像スリーブ２５に対向して現像スリーブ２５表面に現像
剤を薄層形成するための規制ブレード２７が付設されて
いる。

【００２４】現像スリーブ２５は、少なくとも現像時に
おいては、感光ドラム１０に対し最近接領域が約５００
μｍになるように配置され、現像剤が感光ドラム１０に
対して接触状態で現像できるように設定されている。

【００２５】本実施例における２成分現像剤は、トナー
粒子が粉砕法によって製造された平均粒径６μｍのネガ
帯電トナーに対して平均粒径２０ｎｍの酸化チタンを重
量比１％外添したものを用い、キャリアとしては飽和磁
化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ³の平均粒径３５μｍの磁性キ
ャリアを用いた。またこのトナーにキャリアを重量比
６：９４で混合したものを現像剤として用いた。

【００２６】つぎに、上記構成のシアン用ユニットＵＣ
の画像形成動作について説明する。

【００２７】アルミなどの導電性基体の表面に光半導体
層を有し回転している感光ドラム１０は、一次帯電器１
１のコロナ放電により表面を一様にマイナス帯電され、
その後、画像露光部１２により露光されて原稿に対応し
た静電潜像が形成される。

【００２８】ここで、上記静電潜像を現像器１３を用い
て２成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像
剤の循環系について図１により説明する。

【００２９】まず、現像スリーブ２５の回転に伴いＮ２
極で汲み上げられた現像剤は、Ｓ２極→Ｎ１極と搬送さ
れる過程において、現像スリーブ２５に対して垂直に配
置された規制ブレード２７によって規制され、現像スリ
ーブ２５上に薄層形成される。ここで薄層形成された現
像剤が、現像主極Ｓ１に搬送されてくると磁気力によっ
て穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤に
よって静電潜像を現像し、その後Ｎ３極、Ｎ２極の反発
磁界によって現像スリーブ２５上の現像剤は、現像剤容
器１８内に戻される。

【００３０】現像時には、現像スリーブ２５には図示し
ない電源から直流電圧および交流電圧が印加され、本実
施例では直流電圧として−１５０Ｖ、交流電圧としてＶ
ｐｐ＝１５００Ｖ、Ｖｆ＝２０００Ｈｚが印加されてい
る。一般に二成分現像法においては交流電圧を印加する
と現像効率が増し、画像は高品位になる。

【００３１】再度図２において、感光ドラム１０の表面
に形成されたトナー像は、感光ドラム１０の回転速度に
よる画像形成と同期して、転写ベルト２０へ向かって供
給される複写紙２１に転写される。

【００３２】以上の動作を各画像形成ユニットにおいて
行ない、各感光ドラム上に形成されたトナー像が、転写
ベルト２０に保持された複写紙２１に順次多重転写され
る。フルカラーモードの場合は、複写紙２１に対してシ
アンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫの順で転
写され、単色や、２〜３色モードの場合も上記の順で必
要なトナーが複写紙２１上に多重転写される。

【００３３】一方、感光ドラム１０上に残った転写残ト
ナーはクリーナ１５によってクリーニングされる。

【００３４】つぎに、現像器１３の攪拌室Ｒ２の側壁に
設けられたトナー濃度センサ２４について説明する。

【００３５】トナー濃度センサ２４は一般的に差動トラ
ンスを利用したセンサが多い。差動トランスとは駆動コ
イル、基準コイル、検出コイルの３つのコイルを有し、
現像剤の基準濃度における基準・検出両コイルの出力電
圧を等しくしておき、現像剤のトナー濃度の変化をこの
両コイルの出力の差動出力を利用して、トナー濃度を検
知している。

【００３６】検知したトナー濃度が、設定されたトナー
濃度に対して低い値であるとトナー貯蔵室Ｒ３の補給用
トナー２３が補給口２２から補給される。補給されたト
ナーは現像剤と攪拌されて、また現像室Ｒ１に搬送され
る。

【００３７】さて、図２に示すような画像形成装置にお
いて、帯電器、感光ドラム、クリーナなどのユニットを
その使用枚数が耐用枚数に達した時点で新品ユニットと
交換することになる。現像器も同様で、耐用枚数に達す
ると新規の現像器と交換する。

【００３８】本発明の特徴は、現像器１３を交換すると
きに現像器１３に設けられているトナー濃度検知センサ
２４が現像器１３から離脱して画像形成装置本体側に残
ることである。

【００３９】トナー濃度検知センサ２４は、図３に示す
ように、離脱用カム２８の回転によって現像剤容器１８
から離脱する。このように離脱した状態で現像器１３を
交換し、新規の現像器１３を装着したところでトナー濃
度センサ２４を離脱用カム２８の回転によって現像器１
３に再度装着する。

【００４０】トナー濃度センサ２４は、図４に示すよう
に、現像器１３の長手方向に対して装置手前側（図中右
側）のスクリュー２９の近くに設置されている。図中ス
クリュー３０は左方向へ現像剤を搬送し、スクリュー２
９は左側から右側へ現像剤を搬送する。トナー濃度セン
サ２４はこのスクリュー２９の終端部に位置している。
駆動用のギアなどが本体の手前や奥に位置することが多
いので、この位置にトナー濃度センサ２４を配置するこ
とによって現像器交換時のトナー濃度センサの離脱機構
を本体側に設置しやすくなる。

【００４１】なお、本実施例はトナー濃度センサとして
その透磁率の変化を検知するタイプを用いているが、こ
のタイプはコストが安いというメリットがある。他の方
式としては光学的にトナー濃度を検知するタイプがある
が、黒トナーには使用が難しく、コストが高い、検知窓
の汚れに弱いなどの弱点があり、その点本実施例で用い
た透磁率を検知するタイプが優れている。

【００４２】上記のような本実施例の構成により、トナ
ー濃度センサごと現像器を交換する必要がなくなり、大
きなコスト削減が可能となり、ランニングコストを減ら
すことができる。

【００４３】実施例２ つぎに、本発明の第２実施例について図５により説明す
る。本実施例は、トナー濃度検知センサの一部分として
磁性部材である磁性板２９を、現像剤容器１８の内部の
トナー濃度センサ設置部に設けたものである。

【００４４】本発明で使用している磁気センサは磁気イ
ンピーダンス効果を利用した磁気インピーダンス素子
（以下、「ＭＩ素子」という）が適している。

【００４５】磁気インピーダンス効果とは、アモルファ
スワイヤもしくは磁性薄膜にＭＨｚ帯の高周波電流を印
加すると、外部磁界により磁性体両端のインピーダンス
が数十％変化する現象であり、ＭＩ素子は数ミリガウス
以上の実用感度を持っている。このセンサは透磁率に対
応して出力が変化するためには、非常に感度が良い。

【００４６】本実施例の磁性板２９を設置することによ
り、この磁性板２９近辺の現像剤の透磁率をトナー濃度
センサ２４に伝えやすくする効果があり、特に本発明の
ように、トナー濃度センサ２４が現像剤容器１８から離
脱する場合にはセンサ部の設置のずれなどの影響を与え
にくくすることができる。

【００４７】本実施例のごとく現像剤の透磁率を検知す
るタイプのトナー濃度検知センサを現像器にもち、かつ
そのトナー濃度検知センサは着脱でき、かつ現像剤容器
内に磁性板を設けることにより、更に安定してトナー濃
度検知を行なうことができ、かつ現像ユニット交換の際
の現像器のコストを下げることができ、ランニングコス
トの低減を図ることが可能となる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、画像形成装置本体から現像手
段を取り出す際に、前記現像手段に取り付けられたトナ
ー濃度検知手段が前記現像手段から外れ、前記画像形成
装置本体内に残ることにより、ランニングコストの低減
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る現像器を示す構成図
である。

【図２】本発明の第１実施例に係る図１の現像器を備え
た画像形成装置を示す概略構成図である。

【図３】第１実施例において現像器からトナー濃度セン
サが離脱する様子を示す説明図である。

【図４】図１の現像器に装着されたトナー濃度センサの
位置を説明するための説明図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る現像器を示す説明図
である。

【図６】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図７】図６の画像形成装置における現像器を示す構成
図である。

【符号の説明】

１０ 感光ドラム（像担持体） １３ 現像器（現像手段） ２４ トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段） ２８ 離脱用カム ２９ 磁性板（磁性部材・マグネット手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像担持体上に形成された静電潜像
   を現像手段によりトナー像として現像する画像形成装置
   において、 画像形成装置本体から前記現像手段を取り出す際に、前
   記現像手段に取り付けられたトナー濃度検知手段が前記
   現像手段から外れ、前記画像形成装置本体内に残ること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー濃度検知手段は、前記画像形
   成装置本体から前記現像手段を取り出す際に、その一部
   分が前記現像手段側に残る請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記一部分とは磁性部材である請求項２
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記磁性部材はマグネット部材である請
   求項３の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記トナー濃度検知手段は磁界の変化を
   検知するタイプである請求項１の画像形成装置。