JP2002296889A - 現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、現像剤のトナー濃度を透磁率の変
化から検知する現像剤トナー濃度検知手段を有する二成
分現像装置を有する画像形成装置において、現像剤トナ
ー濃度検知手段によって現像剤の片寄り状態を検知する
ことにより、不必要な現像装置及び現像剤の劣化を防止
しうる長寿命な現像装置を安価に提供することを目的と
している。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明に係
る現像装置及び画像形成装置の代表的な構成は、トナー
とキャリアからなる現像剤を収納する現像剤容器と、前
記現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤容
器内の現像剤を循環させる現像剤搬送手段と、前記循環
される現像剤の透磁率を検知してトナー濃度を検知する
現像剤トナー濃度検知手段とを有する現像装置におい
て、前記現像剤トナー濃度検知手段によって所定のタイ
ミングの前後において検知した透磁率を比較することに
より現像剤の片寄りを検知し、検知した片寄り状態に応
じて前記現像剤搬送手段を更に駆動制御することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
に従って現像剤を用いて画像を記録するプリンタ、複写
機、ＦＡＸなどの画像形成装置に関し、特に現像装置の
長寿命化を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真方式を採用した画像形
成装置において、トナーとキャリアによって構成される
二成分現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を顕像化す
る現像装置の構成が知られている。かかる構成にあって
は、現像剤のトナー濃度を透磁率の変化から検知する現
像剤トナー濃度検知手段で検知し、この現像剤トナー濃
度検知手段の検知結果に応じて、現像装置内へトナー補
給装置からトナーを補給する方法が一般的になされてい
る。

【０００３】このような現像装置においては、現像剤の
片寄り状態が発生してしまった場合、現像剤の剤面高さ
の変動の影響によりトナー濃度検知手段が誤検知を起こ
し、トナー過補給状態となり、カブリ、トナー飛散、画
像汚れなどの問題が発生してしまうことがあった。

【０００４】この問題を回避するために、例えば紙詰ま
り処理などで画像形成装置本体のドアを開閉した場合
や、装置本体から現像装置を抜き差しした場合などに、
充分に長い時間現像剤担持体や現像剤搬送手段を回転さ
せている。これにより現像剤は定常状態、すなわち現像
剤の片寄りがない状態となり、現像剤の片寄り状態が発
生しないよう構成している。

【０００５】また現像装置が装置本体に据え付けられた
構成にあっては、現像剤が片寄ることは希なケースであ
るため、上記従来の技術でも現像剤の片寄り状態を解消
することができ、特に大きな問題はなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現像装置にあ
って使用者がメンテナンス可能なプロセスカートリッジ
を使用した場合には、使用者によっては装置本体からプ
ロセスカートリッジを頻繁に抜き差しする場合がある。
すると上記従来の構成にあっては、現像剤の片寄り状態
にかかわらず現像剤担持体や現像剤搬送手段を所定の長
い時間回転させることになる。従って像担持体の潜像を
顕像化させる現像工程以外での現像装置及び現像剤の劣
化が不必要に生じ、現像剤及びプロセスカートリッジの
寿命を短くしてしまうことになる。

【０００７】そこで本発明は、現像剤のトナー濃度を透
磁率の変化から検知する現像剤トナー濃度検知手段を有
する二成分現像装置を有する画像形成装置において、現
像剤トナー濃度検知手段によって現像剤の片寄り状態を
検知することにより、不必要な現像装置及び現像剤の劣
化を防止しうる長寿命な現像装置を安価に提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る現像装置及び画像形成装置の代表的な
構成は、トナーとキャリアからなる現像剤を収納する現
像剤容器と、前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体
と、前記現像剤容器内の現像剤を循環させる現像剤搬送
手段と、前記循環される現像剤の透磁率を検知してトナ
ー濃度を検知する現像剤トナー濃度検知手段とを有する
現像装置において、前記現像剤トナー濃度検知手段によ
って所定のタイミングの前後において検知した透磁率を
比較することにより現像剤の片寄りを検知し、検知した
片寄り状態に応じて前記現像剤搬送手段を更に駆動制御
することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】［第一実施形態］本発明に係る現
像装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を
用いて説明する。図１は本実施形態にかかる画像形成装
置の概略構成図、図２は本実施形態にかかる現像装置の
概略構成図、図３は現像剤の剤面高さと現像剤トナー濃
度検知手段の出力電圧値の関係を示す図、図４は現像剤
トナー濃度検知手段の出力電圧値と現像剤安定時間の関
係を示す図、図５は検出電圧値Ｖａと標準値ＶＲとの差
と現像剤担持体及び現像剤搬送手段の回転駆動時間の関
係を示す図、図６は現像剤の片寄り検知方法を示すフロ
ーチャートである。

【００１０】まず、図１を用いて画像形成装置の全体構
成について説明する。像担持体である感光体ドラム１の
周囲には、感光体ドラム１を一様に帯電する帯電装置2
0、帯電された感光体ドラム１上に潜像を形成する露光
装置21、潜像をトナーにて現像する現像装置22、現像装
置内へトナーを補給するトナー補給装置12、可視化され
たトナー像を記録媒体に転写する転写手段である転写装
置25、感光体ドラム１上に残留した転写残トナーを除去
するクリーニング装置23を配置している。また感光体ド
ラム１の搬送方向下流側には定着装置26が備えられ、ト
ナー像を転写された記録媒体に加熱、加圧することによ
り画像を定着させる。感光体ドラム１は外径が30mmの円
筒状部材であって、図の矢印方向に周速100mm/sにて回
転駆動される。

【００１１】現像装置22は装置本体に対して着脱可能な
プロセスカートリッジに構成しており、図１に矢印にて
示すように装置本体から取り外し、使用者がメンテナン
スを行うことができるよう構成されている。

【００１２】図２に示すように、現像装置22は現像剤８
を収納する現像剤容器10を備えている。現像剤容器10の
感光体ドラム１に近接対向する部位には開口部が設けら
れ、該開口部に現像スリーブ２が設けられている。現像
スリーブ２はアルミニウムや非磁性ステンレス鋼などの
非磁性の現像剤担持体であって、外径16mmで図の矢印方
向に周速200mm/sにて回転駆動され、トナー及びキャリ
アの混合された現像剤８を感光体ドラム１に担持搬送す
る。現像スリーブ２上に現像剤層厚規制ブレード４で規
制されて形成された現像剤８の薄層は、現像部で矢印方
向に回転する感光体ドラム１に磁気ブラシとなって接触
し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。

【００１３】現像剤容器10の内部は仕切壁７によって現
像スリーブ２と平行に分割されており、現像スリーブ２
に近接する側の現像室10ａと、離隔する側の攪拌室10ｂ
とに区画されている。現像室10ａには第一スクリュー
５、攪拌室10ｂには第二スクリュー６が備えられてお
り、これらのスクリューが現像剤容器10内で現像剤８を
循環させる現像剤搬送手段を構成している。第一スクリ
ュー５は外径が13mmで図の矢印方向に250rpmで回転し、
第二スクリュー６は外径が14mmで図の矢印方向に300rpm
で回転する。第一スクリュー５と第二スクリュー６の現
像剤搬送方向は逆方向に設定されており、また現像剤容
器10の両端において仕切壁７は設けられていないことに
より、現像剤容器10内において現像剤８は仕切壁７の周
囲を循環するよう構成されている。

【００１４】現像剤８はトナー粒子と磁性キャリア粒子
が混合された、いわゆる二成分現像剤である。トナーと
しては、バインダー樹脂に着色剤や帯電制御剤などを添
加した公知のものが使用できる。トナーの平均粒径とし
ては５〜15μｍであることが好ましい。一方、本実施形
態における磁性キャリアは、フェライト等の磁性体粒子
などの他に、磁性体粒子の表面に極めて薄い樹脂コーテ
ィングを施したもの等でも使用可能である。キャリアの
平均粒径としては５〜70μｍが好ましい。

【００１５】攪拌室10ｂの上方には上述のトナー補給装
置12が備えられ、補給用のトナー（非磁性トナー）が収
容されている。現像剤容器10の側面には補給口11が設け
られており、現像で消費されたトナーに見合った量のト
ナーがトナー補給装置12より攪拌室10ｂ内に落下補給さ
れる。トナー補給は、エンジンコントローラ27（図１参
照）の補給トナー要求に応じて、適正量のトナーが随時
補給される。

【００１６】攪拌室10ｂ内には、現像剤８のトナー濃度
を透磁率の変化から検知する現像剤トナー濃度検知手段
である濃度センサ９が設置されている。本実施形態にお
いては、後述するように濃度センサ９が現像剤の片寄り
を検知する現像剤片寄り検知手段にも用いられる。

【００１７】また現像装置22には記憶装置17が備えられ
ている。本実施形態において記憶装置17には、読み書き
可能なEPROMを使用している。記憶装置17は現像装置22
を装置本体に装着することによってエンジンコントロー
ラ27と電気的に接続され、現像装置22の常用を装置本体
から読み書きできるよう構成されている。本実施形態に
おいて記憶装置17には、現像装置の初期設置時に記憶さ
れる初期現像剤トナー濃度（標準値）や、標準値を記録
枚数に応じて補正した補正後の標準値や、任意の現像剤
トナー濃度検出電圧値などを格納する。

【００１８】次に、現像剤の片寄り検知及びこれに応じ
た現像剤搬送手段の駆動制御について説明する。

【００１９】上記濃度センサ９は、現像剤８内のトナー
濃度を検知するために透磁率の変化を電圧の変化として
出力している。このように現像剤８中の透磁率を検知す
ると、現像剤の剤面高さが変動すると出力電圧も変化す
るという性質があり、通常は図３に示すように現像剤８
の剤面高さが大きくなると出力電圧が大きくなるという
出力特性を示す。そこで、この出力電圧の変化を読み取
ることにより現像剤の片寄り状態を検知する。

【００２０】図６に示すように、濃度センサ９は画像形
成装置の動作中は常時透磁率を連続的に検知しており
（S101）、検出した電圧値によりトナー濃度が低下して
いると判断された場合には、随時トナー補給装置12から
トナーを補給する（これは従来からの動作である）。こ
のとき現像剤搬送手段である第一スクリュー５及び第二
スクリュー６は回転駆動され、現像剤容器10の内部で現
像剤を循環させている。

【００２１】そして本実施形態においては、第二スクリ
ュー６の一回転分に相当する透磁率の変化を取得し（S1
02）、平均若しくはその他統計的処理により出力電圧値
を算出する。この検出電圧値を標準値ＶＲとし、記憶装
置17に格納する（S103）。標準値ＶＲは第二スクリュー
６の回転毎に随時更新され、最新の値が記憶装置17に格
納される。なお本実施形態では、標準値ＶＲは2.5Vとな
るよう制御されている。

【００２２】そして紙詰まり処理などにより装置本体の
ドアが開閉された場合（S104）には、現像装置22の抜き
差しが行われた可能性があるため、上記と同様に濃度セ
ンサ９によって第二スクリュー６の一回転分に相当する
透磁率の変化から、平均若しくはその他統計的処理によ
り出力電圧値を算出する（S105）。この検出電圧値Ｖａ
をとし、記憶装置17に格納する（S106）。なお、現像装
置22の着脱を検知する検知手段を設け、ステップS104に
おいてドアの開閉の代わりに現像装置22の着脱に応じて
処理を行うことでもよい。

【００２３】この検出電圧値Ｖａと先に記憶装置17に格
納しておいた標準値ＶＲとを比較し（S107）、Ｖａ−Ｖ
Ｒ＝0である場合（S108）には、現像スリーブ２や第一
スクリュー５、第二スクリュー６を回転させることなく
画像形成動作を行えるようにする（S111）。一方、Ｖａ
−ＶＲ≠０である場合（S108）にはその差分、すなわち
（Ｖａ−ＶＲ）の値に応じて、現像スリーブ２や第一ス
クリュー５、第二スクリュー６の回転時間を設定し（S1
09）、これらを回転駆動（S110）させた後に、画像形成
動作を行えるようにする（S111）。

【００２４】図４に、検出電圧値Ｖａと現像剤８の片寄
りがない状態になるまでの時間（以下、現像剤安定時間
という）の関係を示す。検出電圧値Ｖａと標準値ＶＲと
の差が大きいほど、現像剤安定時間が長くなっているこ
とがわかる。出願人が検討した結果、検出電圧値Ｖａと
標準値ＶＲとの差（Ｖａ−ＶＲ）と現像スリーブ２や第
一スクリュー５、第二スクリュー６の回転時間を、図５
に示す如く設定した。

【００２５】図５に示す回転時間の設定に際しては、同
じ検出電圧値Ｖａでも、実際には現像剤の片寄り状態に
よっては現像剤安定時間が異なることを考慮して、現像
剤安定時間の最大時間となるように設定している。

【００２６】上記の如く構成したことにより、紙詰まり
処理などによって画像形成装置本体のドアを開閉し、装
置本体からの現像装置の抜き差しが行われた場合であっ
ても、現像剤の片寄り状態に応じて現像剤担持体及び現
像剤搬送手段の回転時間を設定することができ、不必要
な現像装置及び現像剤の劣化を防止することができる。

【００２７】［第二実施形態］本発明に係る現像装置及
び画像形成装置の第二実施形態について説明する。図７
は本実施形態に係る現像剤の片寄り検知方法を示すフロ
ーチャートであって、上記第一実施形態と説明の重複す
る部分については同一の符号を付して説明を省略する。

【００２８】上記第一実施形態においては、所定のタイ
ミング、すなわち装置本体のドアの開閉や、現像装置22
の着脱の前後において濃度センサ９により検知した透磁
率を比較することにより片寄り状態を検知するよう構成
して説明した。しかし原則として現像剤中のトナー濃度
は維持されているため、現像装置22の初期設置時に基準
値を取得し、これと所定のタイミングの後の透磁率とを
比較することによっても片寄り状態を検知することは可
能である。

【００２９】しかしトナー及びキャリアの混合された二
成分現像剤を用いた画像形成装置においては、記録枚数
に応じて現像剤８の劣化が生じる場合がある。この場
合、補給トナーのトリボ付与性が悪くなるため、記録枚
数にかかわらず、トナーのトリボを安定させるために、
記録枚数に応じて現像剤のトナー濃度を初期より低めに
設定する場合がある。この場合には、初期設置時に取得
した基準値に対して補正をかける必要が生じる。

【００３０】図６に示すように、まず現像装置22を初期
設置（S201）した際に、第二スクリュー６の一回転分に
相当する透磁率の変化を濃度センサ９によって検知し
（S202）、算出した標準値ＶＲを記憶装置17に格納する
（S203）。そして記録枚数に応じて標準値ＶＲを補正し
（S204）、その補正後の標準値Ｖｈを記憶装置17に格納
する（S205）。

【００３１】そしてドアの開閉検知（S206）によって濃
度センサ９により透磁率を検知し（S207）、検出電圧値
Ｖａを算出して記憶装置17に格納する（S208）。この検
出電圧値Ｖａと標準値Ｖｈとを比較することにより（S2
09、S210）、現像スリーブ２や第一スクリュー５、第二
スクリュー６の回転時間を設定（S211）、回転駆動（S2
12）させるか、または回転駆動させることなく画像形成
を行えるようにする（S213）。

【００３２】このように構成することにより、随時標準
値を取得する必要がなく、制御を簡略とすることができ
ると共に、記録枚数に応じた補給トナーのトリボ付与性
に対しても対処することが可能となる。

【００３３】［第三実施形態］本発明に係る現像装置及
び画像形成装置の第三実施形態について説明する。図８
は本実施形態に係る現像剤の片寄り検知方法を示すフロ
ーチャートであって、上記第一実施形態と説明の重複す
る部分については同一の符号を付して説明を省略する。

【００３４】上記各実施形態においては、濃度センサ９
は第二スクリュー６の一回転分の透磁率の変化を検知す
るのみであったが、本実施形態においては現像剤が現像
剤容器10内を一循環する間検知することにより、さらに
判断の精度を向上するものである。

【００３５】図８に示すように、濃度センサ９は画像形
成装置の動作中は常時透磁率を連続的に検知しており
（S301）、現像剤８が現像剤容器10内を一循環するのに
要する時間に相当する間透磁率を検知し（S302）、その
間の最大の標準値VRmax、または最小の標準値VRminを算
出し、記憶装置17に格納する（S303）。標準値ＶＲは現
像剤８が一循環する毎に随時更新され、最新の値が記憶
装置17に格納される。なお本実施形態において現像剤８
が現像剤容器10内を一循環するのに要する時間として、
20秒を設定した。

【００３６】そして紙詰まり処理などにより装置本体の
ドアが開閉された場合（S304）には、上記と同様に濃度
センサ９によって現像剤８が現像剤容器10内を一循環す
るのに要する時間に相当する間透磁率を検知し（S30
5）、その最大の検出電圧値Vmax、または最小の検出電
圧値Vminを算出して記憶装置17に格納する（S306）。

【００３７】この最大の検出電圧値Vmaxと記憶装置17に
格納したVRmaxとを比較し（S308）、差分（Vmax−VRma
x）の値に応じて、現像スリーブ２や第一スクリュー
５、第二スクリュー６の回転時間を設定（S309）、回転
駆動（S310）させるか、あるいは回転駆動させることな
く画像形成を行えるようにする（S311）。または、最小
の検出電圧値Vminと記憶装置17に格納したVRminとを比
較し、差分（Vmin−VRmin）の値に応じて、現像スリー
ブ２や第一スクリュー５、第二スクリュー６の回転時間
を設定（S309）、回転駆動（S310）させるか、あるいは
回転駆動させることなく画像形成を行えるようにするこ
とでもよい（S311）。

【００３８】また、本実施形態においては標準値と検出
電圧値の最大値同士、又は最小値同士を比較するよう説
明したが、検出電圧値の最大値と最小値を比較すること
により片寄り状態を判断し、これに応じて現像剤搬送手
段などを制御するよう構成することでもよい。

【００３９】

【発明の効果】上記説明した如く、本発明に係る現像装
置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置において
は、現像剤トナー濃度検知手段を用いて現像剤の片寄り
状態を検知し、これに応じて現像剤担持体や現像剤搬送
手段の回転駆動を行うことにより、不必要な現像装置及
び現像剤の劣化を防止しうる長寿命な現像装置を安価に
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態にかかる画像形成装置の概略構成
図である。

【図２】第一実施形態にかかる現像装置の概略構成図で
ある。

【図３】現像剤の剤面高さと現像剤トナー濃度検知手段
の出力電圧値の関係を示す図である。

【図４】現像剤トナー濃度検知手段の出力電圧値と現像
剤安定時間の関係を示す図である。

【図５】検出電圧値Ｖａと標準値ＶＲとの差と現像剤担
持体及び現像剤搬送手段の回転駆動時間の関係を示す図
である。

【図６】現像剤の片寄り検知方法を示すフローチャート
である。

【図７】第二実施形態に係る現像剤の片寄り検知方法を
示すフローチャートである。

【図８】第三実施形態に係る現像剤の片寄り検知方法を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ …感光体ドラム ２ …現像スリーブ ４ …現像剤層厚規制ブレード ５ …第一スクリュー ６ …第二スクリュー ７ …仕切壁 ８ …現像剤 ９ …濃度センサ 10 …現像剤容器 10ａ …現像室 10ｂ …攪拌室 11 …補給口 12 …トナー補給装置 17 …記憶装置 20 …帯電装置 21 …露光装置 22 …現像装置 23 …クリーニング装置 25 …転写装置 26 …定着装置 27 …エンジンコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA26 DA27 DD07 DE04 DE07 DE09 EA04 EC06 ED08 EE02 2H077 AB02 AC02 AD02 BA02 BA09 CA02 DA10 DA24 DA42 DA52 DA81 DB25 EA03 GA04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーとキャリアからなる現像剤を収納
   する現像剤容器と、 前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、 前記現像剤容器内の現像剤を循環させる現像剤搬送手段
   と、 前記循環される現像剤の透磁率を検知してトナー濃度を
   検知する現像剤トナー濃度検知手段とを有する現像装置
   において、 前記現像剤トナー濃度検知手段によって所定のタイミン
   グの前後において検知した透磁率を比較することにより
   現像剤の片寄りを検知し、検知した片寄り状態に応じて
   前記現像剤搬送手段を更に駆動制御することを特徴とす
   る現像装置。
2. 【請求項２】 前記所定のタイミングとは、装置本体か
   ら前記現像剤容器を着脱したことを検知したときである
   ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記所定のタイミングとは、装置本体の
   ドアを開閉したことを検知したときであることを特徴と
   する請求項１記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記所定のタイミングの前の透磁率と
   は、該所定のタイミングの直前に検知したものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記所定のタイミングの前の透磁率と
   は、前記現像剤容器の初期設置時に検知したものである
   ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤搬送手段とは回転することに
   より現像剤を搬送するものであって、 前記所定のタイミングの前後において比較する透磁率と
   は、前記現像剤搬送手段が一回転する間に検知した透磁
   率から算出することを特徴とする請求項１記載の現像装
   置。
7. 【請求項７】 前記所定のタイミングの前後において比
   較する透磁率とは、現像剤が前記現像剤容器内を一循環
   する間に検知した透磁率から算出することを特徴とする
   請求項１記載の現像装置。
8. 【請求項８】 画像形成装置に対し着脱可能に構成され
   たプロセスカートリッジであって、少なくとも請求項１
   乃至７のいずれか１項記載の現像装置を有することを特
   徴とするプロセスカートリッジ。
9. 【請求項９】 潜像を担持する像担持体と、 前記潜像をトナーにて現像する請求項１乃至７のいずれ
   か１項記載の現像装置と、 記録媒体に前記トナー像を転写する転写手段とを有する
   ことを特徴とする画像形成装置。