JP2003215903A

JP2003215903A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003215903A
Application number: JP2002010099A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shida; 昌規志田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】インダクタンス検知センサーをトナー濃度セ
ンサーとして使用し、且つトリックル現像方式を用いた
構成で、誤差の少ないトナー濃度制御と、補給された補
給用にトナー濃度を調整された現像剤の現像容器中の現
像剤への攪拌混合性を確保する。【解決手段】現像剤溢出口の設置位置を、トナー濃度
センサーのセンサー面が全て現像剤に覆われるようにセ
ンサー面より高い位置に、且つ現像剤攪拌スクリューの
一部が現像剤から露出するように攪拌スクリューの頂点
よりも低い位置に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録
画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、
特に二成分現像剤のトナー濃度を適正に制御する現像剤
濃度制御装置を備えた画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式や静電記録方式の
画像形成装置が具備する現像装置には、トナー粒子とキ
ャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が用いられてい
る。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラ
ー画像を形成するカラー画像形成装置には画像の色味な
どの観点から、殆どの現像装置が二成分現像剤を使用し
ている。しかし、この二成分現像方式には現在提案され
ている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の
耐久性などの長所を備える一方、長期の耐久による現像
剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、
画像形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を
行う必要がある。

【０００３】この問題に対する解決策がいくつか提案さ
れている。例えば、特公平２−２１５９１号公報による
と、「キヤリアとトナーを撹拌する撹拌手段と、同撹拌
手段で撹拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロール
とを備えた電子写真複写機用現像装置において、前記撹
拌手段の上方にキヤリア補給装置とトナー補給装置とを
分離しまたは一体化して設け、現像装置ハウジングの側
壁に現像剤溢出部を設けたため、新しい現像剤を前記補
給装置により少しずつ補給するとともに前記現像剤溢出
部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内
の現像剤の特性を一定に維持させることができ、その結
果、複写物の画質も一定に保持させることができる。／
また本発明においては、前記現像装置ハウジング内の古
くなつた現像剤は前記現像剤溢出部より順次自動的に排
出されるため、従来のもののように、現像装置を複写機
より外し、同装置のハウジング内の古い現像剤を取出
し、新しい現像剤を再充填した後、再び現像装置を取付
けるといった面倒な現像剤交換作業が不必要となり、し
かも現像剤飛散が防止されて衛生的である。」とある。

【０００４】つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新
しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキ
ャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が
安定する。これによって現像剤交換という作業を不要に
し、メンテナンス性を向上させているのである。

【０００５】また、二成分現像剤では周知のようにトナ
ー濃度（即ち、キャリア粒子及びトナー粒子の合計重量
に対するトナー粒子重量の割合。以下Ｔ／Ｄ比と称す
る）は画像品質を安定化させる上で極めて重要な要素に
なっている。現像剤のトナー粒子は現像時に消費され、
トナー濃度は変化する。このため、現像剤濃度制御装置
（ＡＴＲ）を使用して適時現像剤のトナー濃度を正確に
検出し、その変化に応じてトナー補給を行ない、トナー
濃度を常に一定に制御し、画像の品位を保持する必要が
ある。

【０００６】このように現像により現像器内の現像剤濃
度が変化するのを補正するために、即ち、現像器に補給
するトナー量を制御するために、現像容器中のトナー濃
度の検知及び濃度制御装置は、従来さまざまな方式の物
が提案され実用化されている。

【０００７】例えば、現像剤担持体（一般に現像スリー
ブが用いられる場合が多いので以下の説明では「現像ス
リーブ」と称す）、あるいは現像容器の現像剤搬送経路
に近接し、現像スリーブ上に搬送された現像剤あるいは
現像容器内の現像剤に光を当てたときの反射率が、トナ
ー濃度により異なることを利用して、トナー濃度を検知
し制御する現像剤濃度制御装置、あるいは現像器の側壁
に磁性キャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけ
の透磁率を検知して電気信号に変換するインダクタンス
検知センサーを設置し、このインダクタンス検知センサ
ーからの検出信号によって現像器内の現像剤のトナー濃
度を検知し、基準値との比較によりトナーを補給するよ
うにしたインダクタンス検知方式の現像剤濃度制御装置
が使用されている。

【０００８】また像担持体（一般に感光体ドラムが用い
られる場合が多いので以下の説明では「感光体ドラム」
と称す）上に形成したパッチ画像濃度を、その表面に対
向した位置に設けた光源及びその反射光を受けるセンサ
ーにより読みとり、アナログ−ディジタル変換器でディ
ジタル信号に変換した後ＣＰＵに送り、ＣＰＵで初期設
定値と比較し、初期設定値より濃度が高ければ初期設定
値に戻るまでトナー補給が停止され、初期設定値より濃
度が低ければ初期設定値に戻るまで強制的にトナーが補
給され、その結果トナー濃度が間接的に所望の値に維持
される方式などがある。

【０００９】しかし、現像スリーブ上に搬送された現像
剤あるいは現像容器内の現像剤に光を当てたときの反射
率からトナー濃度を検知する方式は、トナー飛散等によ
り検知手段が汚れてしまった場合、正確にトナー濃度を
検知できない等の問題がある。またパッチ画像濃度から
間接的にトナー濃度を制御する方式は複写機、或いは画
像形成装置の小型化に伴い、パッチ画像を形成するスペ
ースや検知手段を設置するスペースが確保できない等の
問題がある。

【００１０】これに対し、インダクタンス検知方式は、
センサー単体のコストも安価な事に加え、上記のような
スペースの問題、トナー飛散による汚れの問題の影響を
受けないため、低コスト、小スペースの複写機、或いは
画像形成装置において、最適なトナー濃度検知方式とい
える。

【００１１】上記インダクタンス検知方式の現像剤濃度
制御装置（以下『インダクタンス検知方式ＡＴＲ』と称
す）は、例えば現像剤の見かけの透磁率が大きいと検知
された場合、一定体積内で現像剤中のキャリア粒子が占
める割合が多くなりトナー濃度が低くなったことを意味
するのでトナー補給を開始する、逆に見かけの透磁率が
小さくなった場合、一定体積内で現像剤中のキャリアが
占める割合が少なくなりトナー濃度が高くなったことを
意味するのでトナー補給を停止する、というような制御
に基づきトナー濃度を制御することになる。

【００１２】また、該インダクタンス検知センサーの設
置位置は、直接現像容器中の現像剤を検出するためイン
ダクタンス検知センサーのセンサー面に、トナー濃度検
知が可能な程度の現像剤の剤厚を有し、現像剤撹拌時に
現像剤が一定の流動を示す場所でなければならない。よ
って、インダクタンス検知センサーを現像容器底面に設
置した場合、センサー面上と現像剤攪拌スクリューの最
外郭面との間（図１０参照）のスペースに現像剤が滞留
しやすく、滞留し攪拌搬送されない現像剤（図中領域
Ｍ）を通して、攪拌搬送されるトナー濃度が変動する現
像剤（図中領域Ｎ）を検知しなければならないため検知
感度が低く、且つ現像剤トナー濃度変化に対し、インダ
クタンス検知センサーの検出出力が反応するまでに時間
がかかり追従性が悪く、正確に現像剤トナー濃度変化を
検出できなくなる。このため、インダクタンス検知セン
サーの設置位置は現像容器側面で、インダクタンス検知
センサーのセンサー面上の現像剤が攪拌搬送されやすい
ように、センサーは攪拌スクリューに近接するように配
置することが好ましい。特にセンサー面〜攪拌スクリュ
ー最外郭面間（図中Ｌ）が０．３〜１．０ｍｍとするこ
とが好ましい。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】近年、画像形成装置の
なかで特にフルカラー複写機においては、装置の小型化
が要求されており、それに伴い現像装置も更なる小型化
を追求しなければならない状況にある。その結果、現像
装置においては現像容器だけでなく、現像スリーブ、攪
拌部材に至るまで小型化されたものを用い、従来と変わ
らない信頼性の高い装置を形成しなければならない。

【００１４】また、上述の通り、本発明で使用されるト
ナー濃度検知センサーは一定体積内の現像剤の見掛け透
磁率変化を検知するため、現像容器中でセンサー面が現
像剤に接触し、トナー濃度検知が可能な程度の現像剤の
剤厚と剤面を有し、現像剤撹拌時にセンサー面上の現像
剤が一定の流動を示す場所に設置する事が好ましい。

【００１５】この条件を満足しない場合、センサー面が
現像剤剤面から露出しセンサーが検知可能な領域中に存
在する現像剤量が少なくなり、同じトナー濃度であって
も、センサー検知領域中に十分現像剤がある状態に比
べ、検出する出力値は低くなるため、正確なトナー濃度
制御が出来ない問題が起こる。

【００１６】この問題は、特に小型の現像容器の側面に
インダクタンス検知センサーを設置する場合に生じやす
く、現像器の小型化への課題となる。

【００１７】例えば図１１はＴ／Ｄ比を６〜１０％でト
ナー濃度制御を行った場合のＴ／Ｄ比に対するセンサー
出力値、図１２の（ａ）−１は図１１における実線
（ａ）時のインダクタンス検知センサーのセンサー面と
現像剤剤面の関係、図１２の（ｂ）−１は図１１におけ
る実線（ｂ）時のインダクタンス検知センサーのセンサ
ー面と現像剤剤面の関係を示す。図中はグラフの実線
（ａ）は、現像剤剤面が最も低くなるＴ／Ｄ比６％の時
でも、現像剤剤面がトナー濃度センサーを十分覆ってい
る（図１２（ａ）−１参照）時のＴ／Ｄ比に対するセン
サー出力値を示し、Ｔ／Ｄ比の変化に対し、ほぼリニア
にセンサー出力値が変わっている。図中グラフの点線
（ｂ）は、Ｔ／Ｄ比が低く、現像剤剤面が低くなるとト
ナー濃度センサーが現像剤から露出してしまう（図１２
（ｂ）−１参照）場合のＴ／Ｄ比に対するセンサー出力
値を示す。図中の例ではＴ／Ｄ比８％以下になるとトナ
ー濃度センサーのセンサー面が現像剤から露出し、セン
サー出力値が低下し、Ｔ／Ｄ比８％以下ではＴ／Ｃの変
化に対するセンサーの出力変化量が少なく、Ｔ／Ｄ比が
６％になってもＴ／Ｄ比８％の出力を検出してしまい、
トナー濃度誤検知を起こし、正確にトナー濃度制御がで
きなくなる問題が生じる。

【００１８】よって、本発明で使用されるインダクタン
ス検知センサーを使用した場合、現像剤剤面はトナー濃
度センサーよりも高いことが理想的であるが、小型の現
像器を使用した場合、現像剤攪拌スクリューのスパイラ
ルも小径となり、現像剤剤面を高めに設定しすぎると、
スパイラルが現像剤に覆われてしまうため、現像容器中
の現像剤攪拌性能が落ち、補給トナーや、現像動作によ
りトナー消費された現像剤が、現像容器中の現像剤に攪
拌できず正確にトナー濃度制御ができない問題が生じ
る。この問題によりトナー補給しているにもかかわら
ず、補給トナーが現像剤に攪拌されないため、トナー濃
度センサーがトナー補給によりＴ／Ｄ比が上がっている
ことを検知できずトナー補給を続けＴ／Ｄ比が過剰に上
がってしまったり、補給トナーの攪拌不良によるトナー
飛散・画像カブリ・画像濃度濃いの問題が生じ、逆にト
ナー消費された現像剤が攪拌されなかった場合は、トナ
ー濃度センサーがＴ／Ｄ比の低下を検知できず、現像剤
トナー不足となり画像濃度薄等の問題が生じる。このた
め現像剤剤面は、現像剤トナー濃度が画像形成に問題が
生じない最も薄い濃度（図１２中でのＴ／Ｄ比６％）で
インダクタンス検知センサーのセンサー面を覆い、かつ
画像形成に問題が生じない最も高い濃度（図１２中での
Ｔ／Ｄ比１０％）で攪拌スクリューを覆い隠さない剤面
に設定することが好ましい。

【００１９】一方、上記インダクタンス検知センサーを
トナー濃度センサーとして使用し、

【００２０】

【従来技術】での現像容器に現像剤溢出部を設け現像容
器中の劣化現像剤を排出し、新しい現像剤を補給する手
段（以下トリックル現像方式）を使用すると、現像剤溢
出部の設置位置によっては上記と同じ問題が生じること
がある。つまり、トリックル現像方式では新しい現像剤
が補給され、現像剤溢出部から過剰現像剤がオーバーフ
ローして排出されるため現像剤剤面は現像剤溢出部の設
置高さに安定するようになる。このため、この現像剤溢
出部を現像容器側面でインダクタンス検知センサーのセ
ンサー面に干渉する高さに設置するとセンサー面が現像
剤剤面から露出してしまい、攪拌スクリューよりも高い
位置に設置すると現像剤剤面が攪拌スクリューを覆って
しまう。これによって生じる問題は前記した通りであ
る。

【００２１】従って、本発明の目的は、インダクタンス
検知センサーをトナー濃度センサーとして使用し、且つ
トリックル現像方式を用いた構成において、トナー濃度
制御の誤差が少ない画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る画像形成装置により達成される。要約すれば、本発明
は、像担持体と、該像担持体の周りに配置された、表面
の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静
電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜像
にトナー粒子及びキャリア粒子からなる二成分現像剤を
複数の磁界発生装置が内部に固定配置された回転可能な
現像剤担持体により像担持体の対向部に搬送することで
可視画像を形成する現像装置と、該可視画像を転写材に
転写する転写装置と、像担持体上の転写残トナーを回収
するクリーニング部材を具備する画像形成装置におい
て、該現像装置は、現像容器中の二成分現像剤を攪拌搬
送するために現像容器中の現像剤流路内に配置された回
転可能な攪拌搬送部材と、現像容器中の二成分現像剤の
トナー濃度変化を見かけ透磁率変化として検知する現像
容器側面に設置されたトナー濃度センサーと、所定のト
ナー濃度の二成分現像剤を現像容器中に補給する手段
と、現像容器から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢出
口を有し、該現像剤溢出口は現像容器側面で、且つトナ
ー濃度センサーのセンサー面よりも上に設置されている
事を特徴とする画像形成装置。

【００２３】更に攪拌部材がスパイラル形状で、前記現
像剤溢出口は、前記攪拌搬送部材のスパイラルが現像剤
から露出するように、スパイラルの最外郭面の頂点より
も下方に設置されていることを特徴とする画像形成装
置。

【００２４】なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は
下記の構成によって前記課題を解決できた。

【００２５】（１）像担持体と、該像担持体の周りに配
置された、表面の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の
帯電処理面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置
と、該静電潜像にトナー粒子及びキャリア粒子からなる
二成分現像剤を複数の磁界発生装置が内部に固定配置さ
れた回転可能な現像剤担持体により像担持体の対向部に
搬送することで可視画像を形成する現像装置と、該可視
画像を転写材に転写する転写装置と、像担持体上の転写
残トナーを回収するクリーニング部材を具備する画像形
成装置において、該現像装置は、現像容器中の二成分現
像剤を攪拌搬送するために現像容器中の現像剤流路内に
配置された回転可能な攪拌搬送部材と、現像容器中の二
成分現像剤のトナー濃度変化を見かけ透磁率変化として
検知する現像容器側面に設置されたトナー濃度センサー
と、所定のトナー濃度の二成分現像剤を現像容器中に補
給する手段と、現像容器から二成分現像剤の排出を行う
現像剤溢出口を有し、該現像剤溢出口は現像容器側面
で、且つトナー濃度センサーのセンサー面よりも上に設
置されている事を特徴とする画像形成装置。

【００２６】（２）前記攪拌部材がスパイラル形状で、
前記現像剤溢出口がスパイラル最外郭面の頂点よりも下
方に設置されていることを特徴とする前記（１）に記載
の画像形成装置。

【００２７】（３）前記トナー濃度センサーは、該攪拌
部材の最外郭面よりも外側の現像容器側面に該攪拌搬送
部材に近接するように設置されていることを特徴とする
前記（１）又は（２）に記載の画像形成装置。

【００２８】（４）前記トナー濃度センサーは攪拌搬送
部材の回転時に検知するようにし、かつその設置場所を
現像剤攪拌時にセンサー面を流れる剤の流速が一定であ
り、且つその流動が規則的である場所としたことを特徴
とする前記（１）又は（２）に記載の画像形成装置。

【００２９】（５）前記現像剤溢出口の設置場所を現像
剤攪拌時にセンサー面を流れる剤の流速が一定であり、
且つその流動が規則的である場所としたことを特徴とす
る前記（１）又は（２）に記載の画像形成装置。

【００３０】（６）前記トナー濃度センサーの設置位置
が、現像剤流路中の現像剤補給口位置に対し現像剤搬送
方向上流側に設置された事を特徴とする前記（１）又は
（２）に記載の画像形成装置。

【００３１】（７）前記現像剤溢出口の設置位置が、現
像剤流路中の現像剤補給口位置に対し現像剤搬送方向上
流側に設置された事を特徴とする前記（１）又は（２）
に記載の画像形成装置。

【００３２】（８）前記トナー濃度センサーのセンサー
面中心が、現像剤攪拌搬送部材の軸中心よりも下方に設
置された事を特徴とする前記（１）又は（２）に記載の
画像形成装置。

【００３３】

【作用】本発明によれば、インダクタンス検知センサー
をトナー濃度センサーとして使用し、且つトリックル現
像方式を用いた構成において、現像剤溢出口の設置位置
を、トナー濃度センサーのセンサー面が全て現像剤に覆
われるようにセンサー面より高い位置に、且つ現像剤攪
拌スクリューの一部が現像剤から露出するように攪拌ス
クリューの頂点よりも低い位置に設定することにより、
トナー濃度制御の誤差が少なく、且つ補給された補給用
にトナー濃度を調整された現像剤の現像容器中の現像剤
への攪拌混合性を確保することが可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１、図２に、本発
明が適用できる、電子写真方式画像形成装置の概略構成
図を示す。この、画像形成装置は矢印方向に回転する感
光ドラム１を備え、その周囲には、帯電器２、転写用放
電器３、および感光ドラムの図上方に配置したレーザー
ビームスキャナー等（図示せず）からなる画像形成手段
から構成されている。ＣＣＤ等の光電変換素子を有する
原稿読み取り装置は、原稿の白黒画像情報に対応する画
像信号を出力する。レーザービームスキャナーに内蔵さ
れた半導体レーザーは、この画像信号に対応して制御さ
れ、レーザービーム５を射出する。

【００３５】この画像形成装置全体のシーケンスは、ま
ず感光体ドラムが、帯電器によって一様に帯電される。
感光体は、矢示の時計方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃ．のプ
ロセススピード（周速度）で回転する。

【００３６】次に画像信号により変調されたレーザービ
ーム光５により走査露光が行われ、感光ドラム１上に静
電潜像が形成され、現像器６によってこの静電潜像は反
転現像される。本実施例では現像剤として非磁性トナー
と磁性キャリアを混合した現像剤による、２成分接触現
像方式を用いることで、磁気ブラシ帯電器から吐き出さ
れたトナーの回収性を向上させている。また前記の工程
をイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色の画像
について行うことによって、フルカラー画像を得ること
ができる。

【００３７】感光ドラム上のトナー像は、図示されてい
ない給紙カセットから取り出され、給紙ローラ、給紙ガ
イドを経由して進行した紙などの転写材７に、転写帯電
器（コロナ帯電器）３により転写される。転写されずに
感光ドラム１表面に残ったトナーは磁気ブラシ帯電器２
に一時的に回収される。その後、感光ドラム１は前露光
により除電され、再び、静電潜像の形成を行う。

【００３８】一方、トナーが転写された転写材７は、搬
送ベルト３０で定着器（熱ローラ定着器）９に送られ、
画像の定着が行われる。

【００３９】次に本実施例で述べる現像装置について図
３を用いて説明する。

【００４０】現像器４４は感光体ドラム１に対向して配
置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁５１
によって第１室（現像室）５２と第２室（撹拌室）５３
とに区画されている。第１室５２には矢印方向に回転す
る非磁性の現像スリーブ５４が配置されており、この現
像スリーブ５４内にマグネット５５が固定配置されてい
る。現像スリーブ５４はブレード５６によって層厚規制
された二成分現像剤（磁性キャリアと非磁性トナーを含
む）の層を担持搬送し、感光体ドラム１と対向する現像
領域で現像剤を感光体ドラム１に供給して静電潜像を現
像する。現像効率、即ち潜像へのトナーの付与率を向上
させるために、現像スリーブ５４には電源５７から直流
電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加され
ている。

【００４１】第１室５２及び第２室５３にはそれぞれ現
像剤撹拌スクリュー５８及び５９が配置されている。ス
クリュー５８は第１室５２中の現像剤を撹拌搬送し、ま
た、スクリュー５９は、後述する所定トナー濃度に調合
された補給用現像剤補給槽の排出口６１から搬送スクリ
ュー６２の回転によって供給された補給用現像剤６３と
既に現像器内にある現像剤４３とを撹拌搬送し、トナー
濃度を均一化する。隔壁５１には図３における手前側と
奥側の端部において第１室５２と第２室５３とを相互に
連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、
上記スクリュー５８、５９の搬送力により、現像によっ
てトナーが消費されてトナー濃度の低下した第１室５２
内の現像剤が一方の通路から第２室５３内へ移動し、第
２室５３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路
から第１室５２内へ移動するように構成されている。

【００４２】本実施例では、静電潜像の現像により現像
器４４内の現像剤濃度が変化するのを補正するために、
即ち、現像器４４に補給するトナー量を制御するため
に、現像器４４の第２室（攪拌室）５３の側壁にインダ
クタンス検知センサー２０が設置され、このインダクタ
ンス検知センサー２０からの検出信号によって現像器４
４内の、具体的には第２現像室５３内の、現像剤４３の
実際のトナー濃度を検知し、基準値との比較により補給
用現像剤を補給するようにしたインダクタンス検知方式
ＡＴＲが設けられている。

【００４３】本発明で使用されるトナー粒子は、球形重
合トナーで、その製法は、本実施例に於いては、重合法
のモノマーに着色剤及び荷電制御剤を添加したモノマー
組成物を水系の媒体中で懸濁し重合させることで球形状
のトナー粒子を得た。この方法は安価に球形状のトナー
を作製するには好適で、且つ球形状であることから耐久
・放置等による現像剤かさ密度変動が少なく、現像剤の
かさ密度を検出するインダクタンス検知方式ＡＴＲには
最適なトナー粒子といえる。

【００４４】本発明で使用される現像キャリア粒子は、
低磁化キャリアが用いられており、上記球形重合トナー
との組み合わせで高画質化が達成される。本発明者らの
実験によると、現像剤担持体と像担持体との距離（以下
Ｓ−Ｄｇａｐと称す）が３００〜１０００ｕｍ、単位面
積当たりの現像剤担持体上の現像剤量（以下Ｍ／Ｓと称
す）が２０〜５０ｍｇ／ｃｍ²、Ｔ／Ｄ比が５〜１２％
の範囲内では、現像キャリアの磁化の強さは、磁場１キ
ロエルステッドにおける磁化の強さ（σ１０００）が２
００ｅｍｕ／ｃｍ³以下、好ましくは１４０ｅｍｕ／ｃ
ｍ³以下であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互
作用が低磁化量のために小さく、その結果磁気ブラシの
補が緻密にかつ短くなることにより、磁気ブラシが潜像
上のトナー付着面をソフトにはくので、現像トナーがか
き取られることにより発生する画像不良である、いわゆ
るスキャベンジングを防ぎ、画像として解像度の高いも
のを提供できる。本実施例では現像キャリアの磁化の強
さ（σ１０００）は１３５ｅｍｕ／ｃｍ²である。

【００４５】なお上記した磁化特性は理研電子（株）静
の振動磁場型磁気特性自動機録装置ＢＨＶ−３０を用い
て測定した。キャリア粉体の磁気特性値は１キロエルス
テッドの外部磁場を作り、その時の磁化の強さを求め
る。キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密にな
るようにパッキングした状態に作製する。この状態で磁
化モーメントを測定し、試料を入れたときの実際の重量
を測定して、磁化の強さ（ｅｍｕ／ｇ）を求める。つい
で、キャリア粒子の真比重を乾式自動密度計アキュピッ
ク１３３０（島津製作所（株）社製）により求め、磁化
の強さ（ｅｍｕ／ｇ）に真比重をかけることで本発明に
おける単位体積あたりの磁化の強さ（ｅｍｕ／ｃｍ³）
を求めた。

【００４６】さて上述したように、二成分現像剤は磁性
キャリアと非磁性トナーを主成分としており、現像剤４
３のトナー濃度（キャリア粒子及びトナー粒子の合計重
量に対するトナー粒子重量の割合）が変化すると磁性キ
ャリアと非磁性トナーの混合比率による見かけの透磁率
が変化する。この見かけの透磁率をインダクタンス検知
センサー２０によって検知して電気信号に変換すると、
図４に示すように、この電気信号はトナー濃度に応じて
ほぼ直線的に変化する。即ち、インダクタンス検知セン
サー２０からの出力電気信号は現像器４４内の二成分現
像剤のトナー濃度に対応する。このインダクタンス検知
センサー２０からの出力電気信号の処理を図５を用いて
説明する。インダクタンス検知センサー２０からの出力
電気信号を比較器２１の一方の入力に供給する。この比
較器２１の他方の入力には、基準電圧信号源２２から、
現像剤４３の規定のトナー濃度（初期設定値におけるト
ナー濃度）における見かけの透磁率に対応する基準電気
信号が入力されている。従って、比較器２１は規定トナ
ー濃度と現像器内の実際のトナー濃度とを比較すること
になるから、両入力信号の比較結果として、比較器２１
の検出信号はＣＰＵ６７に供給される。

【００４７】ＣＰＵ６７は、比較器２１からの検出信号
に基づいて、次回の補給用現像剤の補給時間を補正する
ように制御する。例えば、インダクタンス検知センサー
２０によって検出された現像剤４３の実際のトナー濃度
が規定値よりも小である場合には、つまり、トナーが不
足している場合には、ＣＰＵ６７は不足分のトナーに見
合った補給用現像剤を現像器４４に補給するように補給
用現像剤補給槽６０の搬送スクリュー６２を作動させ
る。即ち、比較器２１からの検出信号に基づいて、不足
分のトナーに見合った補給用現像剤量を現像器４４に補
給するに要するスクリュー回転時間を算出し、モータ駆
動回路６９を制御してその時間だけモータ７０を回転駆
動し、不足分のトナーを現像器４４に補給する。また、
インダクタンス検知センサー２０によって検出された現
像剤４３の実際のトナー濃度が規定値よりも大である場
合には、つまり、トナーが過剰補給である場合には、Ｃ
ＰＵ６７は比較器２１からの検出信号に基づいて現像剤
中の過剰トナー量を算出する。そして、その後の原稿に
よる画像形成に際しては、この過剰トナー量が無くなる
ような補給をさせるか、或は過剰トナー量が消費される
までトナーを補給せずに画像を形成させ、即ち、トナー
無補給で画像を形成して過剰トナー量を消費させ、過剰
トナー量が消費されたら補給用現像剤の補給動作を前述
の通り行なわせる等の制御を行なう。

【００４８】ここで補給用現像剤について説明する。本
実施例においては補給用現像剤のトナー及びキャリアの
混合比は重量比で９：１程度の高濃度現像剤を使用す
る。即ち現像容器内の２成分現像剤の比に対してトナー
量が圧倒的に多く、画像形成によって消費されたトナー
を補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくこと
になる。しかし、特にこの数値に限定されるものではな
く、補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同じ
量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、
現像容器内の２成分現像剤はフレッシュな状態に近づく
が、その分キャリアの消費量が多くなる。このためそれ
ぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ま
しい。

【００４９】この補給用現像剤の補給により現像容器中
にフレッシュな現像剤が補給されるとともに、現像容器
中の現像剤が過剰量となり、過剰分の現像剤が現像容器
側面に設置された現像剤溢出口１０（図３参照）から排
出し現像剤回収容器（図示せず）に回収される。この動
作の繰り返しにより現像容器中の現像剤が常にフレッシ
ュな状態に近づけることができる。

【００５０】次に本実施例における現像剤溢出口６１の
設置位置に関して図６を用いて説明する。

【００５１】本実施例において攪拌搬送スクリュー５
８、５９の径はφ１８のものを使用し、インダクタンス
検知センサー２０のセンサー径はφ１０のものを使用す
る。インダクタンス検知センサーは図のように現像容器
第２室５３の側面にセンサー面の中心が攪拌スクリュー
の中心に合わせて設置されているが、設置できるスペー
スがあれば第一室５２でもかまわない。但しセンサー面
はセンサー面上の現像剤の攪拌搬送性を考慮して攪拌搬
送スクリューに近接配置することが必須である。攪拌ス
クリュー５９最外郭面とインダクタンス検知センサー２
０のセンサー面の距離Ｘは、本発明者らの検討では０．
３〜１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。但し、セン
サー面を攪拌スクリューに近づけすぎると攪拌スクリュ
ー最外郭面がセンサーに接触し、攪拌スクリューの回転
によりセンサー面が削れる事から、センサー面が変形、
或いは現像容器中に削り粉が混入、さらにはセンサー〜
攪拌スクリュー間の現像剤が押しつぶされ、互いに凝集
し、その凝集塊が画像劣化を引き起こす問題を生じる場
合がある。よって本実施例においては距離Ｘを０．５ｍ
ｍに設定した。

【００５２】また、本実施例においては現像剤溢出口１
０からインダクタンス検知センサー２０までの距離Ｐを
２．０ｍｍ上面、攪拌スクリュー最外郭面の頂点から現
像剤溢出口までの距離Ｑを２．０ｍｍとした。しかし、
上記距離Ｐ、Ｑはトナー濃度センサーの径、検知感度、
攪拌スクリューの径、現像剤Ｔ／Ｄ比等の条件により変
化するため特に規定するものではない。このため、それ
ぞれの装置において補給用現像剤の現像容器中現像剤へ
の攪拌混合性が良好であること、画像に影響を及ぼさな
い範囲内でトナー濃度変化に対するトナー濃度センサー
の検知信号の変化が１：１である（図４参照）ような現
像剤剤面、現像剤溢出口位置を別途定めるのが好まし
い。

【００５３】以下に本発明者らが行った、距離Ｐ、Ｑの
設定方法について説明する。

【００５４】距離Ｐの設定は、図７のように初期設置時
で基準トナー濃度である現像剤（本実施例においてはＴ
／Ｄ比８％である。この値より高すぎるとトナーのひさ
ん等が生じ、低すぎると画像濃度が薄くなる等の問題が
生じることがある。）をもちいて、現像容器中に充填す
る現像剤量を変え、距離Ｐを１．０ｍｍずつ変化させた
時の現像剤トナー濃度変化に対する、トナー濃度センサ
ーの検出信号変化の関係を示したものである。センサー
の検出信号値は条件が一定であるように基準トナー濃度
８％時の出力が、どの剤面でも２．５Ｖになるように調
整し、各距離で画像に影響を与えない現像剤トナー濃度
の範囲内（図７においてはＴ／Ｄ比６〜１０％）でトナ
ー濃度を変化させる。

【００５５】この結果をもとに、現像剤のトナー濃度変
化に対するインダクタンス検知センサーの検出出力変化
の関係が１：１となるように、基準現像剤トナー濃度で
の距離Ｐを設定すればよい。

【００５６】次に距離Ｑの設定は、距離Ｐの時と同様に
現像容器中に充填する現像剤量を変える事で距離Ｑを変
え、高濃度の画像を画出ししたときの補給現像剤の攪拌
混合性を確認することで決定した。図８は、高濃度の画
像を連続数枚画出した後の現像容器第２室５３から第１
室５２への受け渡し部の現像剤を無作為に抜き出し、そ
の現像剤中のトナー３０００個のトナー帯電量分布をホ
ソカワミクロン社製Ｅ−スパートアナライザーにより解
析した結果である。つまり、現像容器第２室５３の補給
口から補給された補給用現像剤が第１室５２に受け渡さ
れるまでに現像容器中の現像剤に攪拌・混合できている
かを確認した。

【００５７】図中実線Ａ：完全に攪拌・混合された現像剤のトナー帯電量
分布実線Ｂ：距離Ｐが１ｍｍに設定された現像剤量で高濃度
の画像を連続数枚画出した後の現像剤のトナー帯電量分
布点線Ｃ：距離Ｐが２ｍｍに設定された現像剤量で高濃度
の画像を連続数枚画出した後の現像剤のトナー帯電量分
布である。図のように完全に攪拌・混合された現像剤のト
ナー帯電量分布に対し、距離Ｐが１ｍｍに設定された時
の現像剤のトナー帯電量分布では帯電されていないトナ
ーの個数が増え、補給現像剤の攪拌・混合性が悪化して
いることがわかる。それに対し距離Ｐが２ｍｍに設定さ
れた時の現像剤のトナー帯電量分布は、ほぼ実線Ａと変
わらない事がわかる。

【００５８】次に、上記画像濃度で画出し耐久を１００
００枚行い同様にトナー帯電量分布を測り実線Ａにほぼ
重なることを確認し距離Ｑを決定した。

【００５９】上記の検討結果に基づき現像剤溢出口の位
置を決定すればよい。

【００６０】また上記方法でなくとも、現像剤トナー濃
度変化に対するトナー濃度センサーの検出信号変化、或
いは補給トナーの現像容器中現像剤への攪拌混合性を確
認できるのであれば、どの方法を使用しても良い。

【００６１】上記方法で現像剤溢出口を設定することで
誤差の少ないトナー濃度制御と、補給用現像剤の現像容
器中現像剤への攪拌混合性を確保することができる。

【００６２】本実施例においては、現像剤溢出口の口径
については特に規定しなかったが、補給用現像剤の補給
により過剰となった現像剤をスムーズに排出し、且つ溢
出口に現像剤が詰まりづらい口径であることが好まし
い。

【００６３】さらに現像剤搬送方向での補給用現像剤補
給口、トナー濃度センサー、現像剤溢出口の位置関係は
特に規定しないが、現像によりトナー消費された現像剤
に対しトナー濃度センサーで現像剤トナー濃度を検出
し、トナー補給を行う、或いは補給用現像剤により現像
容器中に補給されたフレッシュな現像キャリアを現像に
使用する前に排出してしまう事を防止するために、トナ
ー濃度センサー、現像剤溢出口は現像剤搬送方向で補給
口の上流側に設置したほうが好ましい（特開平１０−１
８６８５５号公報参考）。

【００６４】（実施例２）上記の実施例１では、現像剤
溢出口１０の設置位置によって決まる現像剤剤面がイン
ダクタンス検知センサー２０のセンサー面よりも高く、
且つ攪拌スクリュー最外郭面の頂点よりも低く設定する
ことで誤差の少ないトナー濃度制御と、補給用現像剤の
現像容器中現像剤への攪拌混合性を確保することができ
た。

【００６５】第二の実施例では、更に小型の現像器で第
一の実施例と同様の効果を得るためのもので、第一の実
施例よりも更に小径の攪拌スクリューに対し、センサー
面の頂点から現像剤までの距離Ｐと攪拌スクリューから
現像剤面までの距離Ｑを確保できない構成の現像器に対
し、攪拌スクリューの軸中心よりもトナー濃度センサー
の設置位置を下方にずらして距離Ｐ、距離Ｑが確保でき
るようにしたものである。

【００６６】例えばセンサー径がφ１０のインダクタン
ス検知センサーとトリックル現像方式を攪拌スクリュー
の径がφ１５の現像容器で使用する場合、センサー中心
を攪拌スクリューの軸中心に合わせて設置すると、距離
Ｐ＋Ｑ＝２．５ｍｍとなり、このまま現像剤溢出口を設
定すると距離ＰかＱの適正値が確保できなくなり、トナ
ー濃度検知、或いは補給現像剤の取り込み攪拌性に影響
が出てしまう。このため図９のようにインダクタンス検
知センサー２０を設置位置Ｄから設置位置Ｅに、センサ
ー面の中心を攪拌スクリューの軸中心から下方にずらし
て設置することで距離Ｐ＋Ｑを確保するようにしたもの
である。

【００６７】但し、距離Ｐ＋Ｑを多く確保するために、
あまりにセンサー面を下げすぎるとセンサー面と現像剤
の接触面積が減り、インダクタンス検知センサーの検知
感度が悪化するため、検知感度を確認しながらセンサー
設置高さを設定することが好ましい。

【００６８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
像担持体と、該像担持体の周りに配置された、表面の帯
電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電処理面に静電潜
像を形成する画像情報書き込み装置と、該静電潜像にト
ナー粒子及びキャリア粒子からなる二成分現像剤を複数
の磁界発生装置が内部に固定配置された回転可能な現像
剤担持体により像担持体の対向部に搬送することで可視
画像を形成する現像装置と、該可視画像を転写材に転写
する転写装置と、像担持体上の転写残トナーを回収する
クリーニング部材を具備する画像形成装置において、該
現像装置は、現像容器中の二成分現像剤を攪拌搬送する
ために現像容器中の現像剤流路内に配置された回転可能
な攪拌搬送部材と、現像容器中の二成分現像剤のトナー
濃度変化を見かけ透磁率変化として検知する現像容器側
面に設置されたトナー濃度センサーと、所定のトナー濃
度の二成分現像剤を現像容器中に補給する手段と、現像
容器から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢出口を有
し、該現像剤溢出口は現像容器側面で、且つトナー濃度
センサーのセンサー面よりも上に設置されている事を特
徴とする画像形成装置である。

【００６９】更に攪拌部材がスパイラル形状で、前記現
像剤溢出口は、前記攪拌搬送部材のスパイラルが現像剤
から露出するように、スパイラルの最外郭面の頂点より
も下方に設置されていることを特徴とする画像形成装置
である。

【００７０】この構成をとることによりインダクタンス
検知センサーをトナー濃度センサーとして使用し、且つ
トリックル現像方式を用いた構成において、現像剤溢出
口の設置位置を、トナー濃度センサーのセンサー面が全
て現像剤に覆われるようにセンサー面より高い位置に、
且つ現像剤攪拌スクリューの一部が現像剤から露出する
ように攪拌スクリューの頂点よりも低い位置に設定する
ことにより、トナー濃度制御の誤差が少なく、且つ補給
された補給用にトナー濃度を調整された現像剤の現像容
器中の現像剤への攪拌混合性を確保することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す
説明図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置における画像形成
部の詳細図である。

【図３】図２の画像形成部が具備する現像器の概略構
成を示す概略断面図である。

【図４】現像剤のトナー濃度の変化によってインダク
タンスヘッドからの検出信号が変化する状態を示す特性
図である。

【図５】本発明のインダクタンス検知センサーによる
トナー補給制御を説明した図である。

【図６】本発明のインダクタンス検知センサーの設置
位置と現像剤溢出口の設置場所を示す概略断面図であ
る。

【図７】図６のおける距離Ｐを変えたときのトナー濃
度変化に対するインダクタンス検知センサーの出力信号
が変化する状態を示す特性図である。

【図８】図６のおける距離Ｑを変えたときの補給され
た補給現像剤と現像容器中の現像剤とが攪拌混合された
状態をホソカワミクロン社製Ｅ−スパートアナライザー
により解析した特性図である。

【図９】本発明の第二の実施例でのインダクタンス検
知センサーの設置位置と現像剤溢出口の設置場所を示す
概略断面図である。

【図１０】

【従来の技術】における、インダクタンス検知センサー
を現像容器側面、底面に設置したときの現像剤滞留部を
示す概略断面図である。

【図１１】

【発明が解決しようとする課題】における、トナー濃度
変化に対するインダクタンス検知センサーの出力信号が
変化する状態を示す特性図である。

【図１２】

【発明が解決しようとする課題】における、インダクタ
ンス検知センサーのセンサー面とトナー濃度変化に対す
る現像剤の剤面変動度合いを示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電器３転写用放電器（転写帯電器、コロナ帯電器）５レーザービーム６現像器７転写材９搬送ベルトで定着器（熱ローラ定着器）１０現像剤溢出口２０インダクタンス検知センサー２１比較器２２基準電圧信号源３０搬送ベルト４３現像剤４４現像器５１隔壁５２第１室（現像室）５３第２室（撹拌室）５４現像スリーブ５５マグネット５６ブレード５７電源５８、５９現像剤撹拌スクリュー６０補給用現像剤補給槽６１排出口６２搬送スクリュー６３補給用現像剤６７ＣＰＵ６８ＲＡＭ６９モータ駆動回路７０モータ７１減速機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体の周りに配置さ
れた、表面の帯電を行う帯電装置と、該像担持体の帯電
処理面に静電潜像を形成する画像情報書き込み装置と、
該静電潜像にトナー粒子及びキャリア粒子からなる二成
分現像剤を複数の磁界発生装置が内部に固定配置された
回転可能な現像剤担持体により像担持体の対向部に搬送
することで可視画像を形成する現像装置と、該可視画像
を転写材に転写する転写装置と、像担持体上の転写残ト
ナーを回収するクリーニング部材を具備する画像形成装
置において、該現像装置は、現像容器中の二成分現像剤を攪拌搬送す
るために現像容器中の現像剤流路内に配置された回転可
能な攪拌搬送部材と、現像容器中の二成分現像剤のトナ
ー濃度変化を見かけ透磁率変化として検知する現像容器
側面に設置されたトナー濃度センサーと、所定のトナー
濃度の二成分現像剤を現像容器中に補給する手段と、現
像容器から二成分現像剤の排出を行う現像剤溢出口を有
し、該現像剤溢出口は現像容器側面で、且つトナー濃度
センサーのセンサー面よりも上に設置されている事を特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記攪拌部材がスパイラル形状で、前記
現像剤溢出口がスパイラル最外郭面の頂点よりも下方に
設置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像
形成装置。
【請求項３】前記トナー濃度センサーは、該攪拌部材
の最外郭面よりも外側の現像容器側面に該攪拌搬送部材
に近接するように設置されていることを特徴とする請求
項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記トナー濃度センサーは攪拌搬送部材
の回転時に検知するようにし、かつその設置場所を現像
剤攪拌時にセンサー面を流れる剤の流速が一定であり、
且つその流動が規則的である場所としたことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記現像剤溢出口の設置場所を現像剤攪
拌時にセンサー面を流れる剤の流速が一定であり、且つ
その流動が規則的である場所としたことを特徴とする請
求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記トナー濃度センサーの設置位置が、
現像剤流路中の現像剤補給口位置に対し現像剤搬送方向
上流側に設置された事を特徴とする請求項１又は２に記
載の画像形成装置。
【請求項７】前記現像剤溢出口の設置位置が、現像剤
流路中の現像剤補給口位置に対し現像剤搬送方向上流側
に設置された事を特徴とする請求項１又は２に記載の画
像形成装置。
【請求項８】前記トナー濃度センサーのセンサー面中
心が、現像剤攪拌搬送部材の軸中心よりも下方に設置さ
れた事を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
置。