JP2814243B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は、静電複写機、同プリンタなど、静電記録
プロセスを利用する画像形成装置用現像装置の、とくに
トナー濃度検知装置に関するものである。 （従来技術と解決すべき課題） 像担持体表面に形成した潜像に、トナーを付着させて
これを顕像可する工程を含む周知の画像形成装置におい
て、現像剤として、トナーと磁性キャリヤとからなる２
成分系現像剤を使用するものが従来からひろく実用され
ている。 このような現像剤を使用するものは、実際に現像に寄
与するのはトナーだけでキャリヤは関係がないので、現
像作業を継続するにつれて現像剤中のトナー量が減少し
て画像濃度が低下することを免れない。したがって、常
時トナー濃度を検知して、これが低下したときにはトナ
ーを補給することが必要となる。 このためのトナー量検知手段としては、現像剤中のト
ナー量の変化による現像剤の、反射率の変化を検知する
光学的手段、透磁率変化を検知する磁気的手段など従来
から幾多のものが提案実用されている。 ところで、現像装置内の現像剤の振舞いをみると、一
般に現像剤収納部内には撹拌部材が配設してあり、トナ
ーが供給されたのち、この撹拌部材によって現像剤を撹
拌して、キャリア中にトナーを均一に分散させるように
なっているのが普通である。 このような構成では、トナーが供給されてから、これ
が現像剤中に均一の混合される状態になるまでにある程
度の時間がかかることはやむを得ないところであり、こ
のために、前述のようなトナー検知手段を用い、また、
これが正確に作動したとしても、実際の現像に寄与する
部材におけるトナー量を常に適正に維持することは必ず
しも容易ではない。 たとえば、比較的小さい開口から、トナーを現像剤収
納部に供給するような場合、トナー検知手段を該開口近
傍に配置すれば、供給時の開口近傍の局部的な過剰トナ
ーを検知して実質的なトナー不足状態を招来して画像濃
度を低下させ、開口から離れた位置に配置すれば、供給
されたトナーが分散して検知手段がこれを検知するのに
時間がかかり、実質的に過剰トナー状態をもたらして、
カブリなどの画質の劣化を引き起こすおそれを免かれな
い。 複数個の検知手段を各所に配設して、それらからの信
号を総合して処理するような仕方も理論的には考えられ
るが、このようなものは付帯機構が複雑になり、スペー
ス、コストの面から云っても到底実用に耐えるものでな
いことは容易に理解できるところであろう。 さらに、トナーを現像剤収納部に供給する開口位置
が、現像剤を現像位置に搬送する現像剤担持部材（いっ
ぱんに、スリーブ状に形成されている場合が多い）の長
手方向にのびて比較的大きく形成されている場合には、
トナー濃度のムラを修正することが困難で、巾方向の一
部にカブリを生じたり、濃度ムラのある画像が得られる
ような問題があった。 本発明は以上のような事態に対処すべくなされたもの
であって、２成分系現像剤を使用する現像装置におい
て、常時そのトナー濃度を正確に検知でき、濃度ムラや
カブリの発生のない画像を得られるような現像装置用ト
ナー濃度検知装置を提供することを目的とするものであ
る。 （２）発明の構成 （課題を解決する技術手段、その作用） 上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体と対
向する現像部と、トナーとキャリヤとを有する現像剤を
前記現像部へ供するまえに混合する混合部と、現像剤の
濃度を検知するための検知手段とを有し、前記検知手段
は光透過性部材をそなえ、この光透過性部材を介して現
像剤濃度を検知し、前記光透過性部材は前記キャリヤと
摩擦されると前記トナーの帯電極性と同極性に帯電する
ものであり、前記トナーと摩擦させたときよりも前記キ
ャリヤと摩擦させたときの方が帯電する電荷量が大きい
ものである現像装置において、前記混合部で現像剤を混
合し搬送する搬送手段を有し、前記光透過性部材は前記
混合部で前記搬送手段に対向して設けられ現像剤は前記
搬送手段の搬送作用により前記光透過性部材と摺擦する
ことを特徴とする現像装置である。 （実施例の説明） 第１図は、本発明を適用するに適した現像装置の側断
面図であって、紙面に垂直方向にのびており、トナー供
給部１と、これにキャリヤを混合した現像剤を保持する
現像剤収容部２をそなえており、トナー供給部１内に
は、不図示の制御手段によって、現像剤収容部内のトナ
ー濃度が低下した場合に作動してトナーを現像剤収容部
に供給するトナー搬送部材３が配設してある。 前記トナー供給部１と現像剤収容部２とは、メッシュ
状のトナー補給開口3aによって連通しており、前記搬送
部材の作動によってトナーは供給部１から該開口を経て
スクリュー５によってトナーとキャリヤとを混合する混
合部を形成する収容部２に供給されるものとする。 現像剤収容部２には、周面に複数の磁極を有する円筒
状の固定マグネットローラ7aと、これを囲繞しており、
不図示の駆動源によって矢印方向に回転する非磁性スリ
ーブ7bとからなる現像剤担持部材７が配設してあり、該
部材７が走行する像担持体Ｄに近接して、その表面の静
電潜像にトナーを付与して該像を顕像化するものとす
る。 図示符号４、５は前記現像剤担持部材７にほぼ平行に
配設されている、現像剤の撹拌搬送用スクリューであっ
て、前述のトナー供給部から供給されるトナーは、搬送
スクリュー５によってキヤリヤと撹拌混合されるととも
に、第２図に示すように、図示Ｘ方向に搬送され、該ス
クリューは現像装置の外方に突出しているチューブ部材
5aにまでのびているので、これに沿って搬送される。 チューブ部材5aは、同図に示すように、上向して、前
記搬送スクリュー４が内装されているチューブ部材4a内
の搬送スクリュー４の近傍に達しているので、搬送スク
リュー５によって撹拌搬送されたトナーは、搬送スクリ
ューによってさらに搬送されて現像装置内に復帰するこ
とになる。 現像装置内に復帰した現像剤は、前記搬送スクリュー
４が内装されるチューブ状部4bに沿って進行し、このさ
い、該チューブ状部に形成された開口部８から落下して
前記担持部材７に達し、回転スリーブによって搬送さ
れ、像担持体Ｄに形成されている潜像に付着してこれを
顕像化するものとする。 現像装置内のトナーは、前述のように、、搬送スクリ
ュー５によってこれから排出されて進行するが、このさ
い該チューブ状部材内部に現像剤の存在しない空間部分
が形成されず、迅速に搬送されるように、スクリュー５
の径は可及的に大きく形成して、この搬送領域において
すみやかにトナーがキャリヤに均一に混合されるように
するのが好適である。従って、トナー濃度検知手段９を
この領域の適所に配設することによって、実際に現像に
寄与する現像剤に包含されているトナー濃度を正確に検
知制御することができる。 第３図は、搬送スクリュー５を内装した混合部たるチ
ューブ状部材5aに当接し、搬送スクリュー５に対向して
配設したトナー濃度検知手段を例示するものであって、
本体内に光源9aが配してあり、その光束の一部はセンサ
9bに、一部は、チューブ状部材5aに透明材料で形成した
検知窓5bを介して内部の現像剤で反射してセンサ9cに達
するようになっている。 したがって、両反射光をそれぞれ、たとえば電圧に変
換し、所定濃度のときに両者が等しくなるように調整し
ておいて両者を逐次比較してゆき、センサ9cによる出力
を、センサ9bのそれとの差によって前記トナー搬送部材
３を作動または不作動として、トナーの供給をオン、オ
フするように制御することができるこのは容易に理解で
きるところであろう。 ところで、このような構成とした場合、通常適宜材料
の透明合成樹脂で形成した検知窓5bの内壁面に次第にト
ナーが付着し、センサ9cに達する反射光がこのトナーに
影響されて減少して誤作動の原因となるおそれがあるの
で、本発明においては、前記検知窓部の材料を、トナー
と同じ帯電極性を有する材料で構成するものとする。 以下これについて説明すると、現像剤が前述のように
搬送されてゆくと、搬送スクリュー５の搬送力により搬
送路の壁面と摺擦し、搬送路の壁面との摩擦によって帯
電し、これによって現像剤の各要素と壁面との間に静電
的な力が作用する。 キャリヤと壁面との間に作用する力をF1,トナーと壁
面との間に作用する力をF2とすると、 F1＞F2 の状態のときにトナーが壁面に付着しにくくなる。 また、トナーとキャリヤの帯電量をｑとし、壁面との
摩擦帯電による電荷の授受量をΔｑとすると、壁面と現
像剤の各要素との間に作用する力は、 Ｆ∝（ｑ＋Δｑ）^２ となるから、上記前者の式を満足するには、トナーと壁
面との間の電荷授受量が小さく、キャリヤと壁面との間
の電荷授受量が大ききくなるように、すなわち、検知窓
近傍部分の材料として、下記の帯電系列表において、キ
ャリヤの帯電特性よりもトナーの帯電特性に近いものを
選択するのが好適である。 実際の実験例についていうと、トナーには、スチレン
・アミノ・アクリル系樹脂を用い、磁性キャリヤとして
は、ふっ素アクリルコーティングをほどこしたフェライ
トを用いた。 これら両者を混合すると、トナーは正極性を、キャリ
ヤは負極性を示すので、検知窓部材としては、キャリヤ
に対しては正帯電し、かつトナーとの間の電荷授受量
が、キャリヤとの間のそれよりも小さい材料を選択すれ
ばよい。 実際には、検知窓を構成する材料を、トナーおよびキ
ャリヤと摩擦帯電させ、その表面電位の絶対値が、キャ
リヤと摩擦させたときの方が、トナーと摩擦させたとき
よりも大きいような材料を選択して良好な結果を得られ
たが、とくに、両者の差が、キャリヤの場合の方が数百
ボルト高くなるような物質を使用した場合トナーの付着
は実質的に全くみられなかった。 前出の表に依っていうと、ナイロン、アクリルを検知
窓材料として用いた場合、トナーの付着はみられず、ま
た、ポリカーボネートでも同様の好結果を得られた。 したがって、前表のナイロンよりも正帯電側の物質を
採用することによって検知窓へのトナーの付着を有効に
阻止することができる。 以上説明したように、本発明にあっては、トナーと摩
擦したときよりもキャリヤと摩擦したときの方が帯電量
が大となるような光透過性部材を配設することによっ
て、該部材にキャリヤを積極的に摺擦させてこの部材の
帯電量を増してトナーとこの部材との反発力を強めてト
ナーの付着を阻止するようにしたから、トナーの光透過
性部材への付着を確実に阻止することが可能となる。 トナー検知手段の位置、構成などが前述のようなもの
に限定されるものではなく、また、検知窓の材料も上記
にものに限らず、内面にトナーと同じ帯電特性になるよ
うな物質をコーティングしてもよい。 （３）発明の効果 本発明は、以上説明したように、２成文系現像剤を使
用する画像形成装置において、トナー濃度検知手段の少
なくとも濃度検知領域を、トナーと同じ帯電特性を示す
物質で構成するとともに、検知窓全体の帯電量をキャリ
ヤと窓との摩擦によって大きくしたから、トナーが当該
検知部分に付着することを有効に阻止することができ、
特段の付帯機構を要することなく、簡単な構成で高精度
でトナー濃度の検知が可能であるので、濃度正確に管理
することができ、良質の画像を植るのに資するところが
大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による現像装置の実施例の側断面図、 第２図は同上要部の端面断面図、 第３図はトナー検知手段を例示するその断面図である。 １……トナー供給部、２……現像剤収容部、３……トナ
ー搬送部材、４、５……搬送スクリュー、７……現像剤
担持部材、８……開口、９……トナー検知装置。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．像担持体と対向する現像部と、トナーとキャリヤと
   を有する現像剤を前記現像部へ供するまえに混合する混
   合部と、現像剤の濃度を検知するための検知手段とを有
   し、 前記検知手段は光透過性部材をそなえ、この光透過性部
   材を介して現像剤濃度を検知し、前記光透過性部材は前
   記キャリヤと摩擦されると前記トナーの帯電極性と同極
   性に帯電するものであり、前記トナーと摩擦させたとき
   よりも前記キャリヤと摩擦させたときの方が帯電する電
   荷量が大きいものである現像装置において、 前記混合部で現像剤を混合し搬送する搬送手段を有し、
   前記光透過性部材は前記混合部で前記搬送手段に対向し
   て設けられ、現像剤は前記搬送手段の搬送作用により前
   記光透過性部材と摺擦することを特徴とする現像装置。