JP2973508B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トナーとキャリアとからなる粉体現像剤を
使用する複写機、プリンタ等の現像装置であって、前記
トナーとキャリアの混合比を光学的手法により検出する
装置を備えたものに関する。

〔従来の技術〕

トナーとキャリアとからなる粉体現像剤を用いた画像
形成装置では、画像濃度の適正化を図るために、現像剤
濃度、すなわちキャリアに対するトナーの重量混合比
（以下、「トナー濃度」という。）を測定し、その結果
に基づいてトナー補給をしなければならない。

そのために、トナー濃度を測定する方法の一つとし
て、透明検出窓を介して現像剤を照明し、その反射光か
ら現像剤のトナー濃度を推定する光学式濃度御測定方法
が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記光学式濃度測定方法では、前記透
明検出窓に現像剤が付着すると、現像剤の真のトナー濃
度を測定できず、種々の問題を生ずる。

すなわち、キャリアはトナーよりも光の反射率が低い
ので、透明検出窓にキャリアが付着するとトナー不足状
態と判定され、トナーが必要以上に補給されて、現像装
置からトナーがこぼれて機内汚染を招来する。

一方、トナーが透明検出窓に付着すると、トナー過剰
状態と判定され、トナーの補給が中断する。

しかし、両者を比較した場合、キャリア付着を生じた
ときは、画像形成装置を分解してトナーを回収しなけれ
ばならず、復旧処理が著しく面倒になるのに対し、トナ
ー付着を生じたときは、画質が悪化するだけで、画像形
成装置自体に被害は無い。

そこで、本発明は、検出窓への現像剤の付着を防止す
るとともに、トラブルによって検出窓に対する現像剤の
付着防止機能が停止したときでも、少なくともキャリア
付着だけは防止し、被害を最小限に止どめるようにした
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の現像装置は前記問題点を解決するためになさ
れたもので、トナーとキャリアとからなる現像剤を有
し、現像バイアスと被現像部材（感光体２）との電位差
に基づいて前記被現像部材（２）にトナーを供給する現
像装置（8Y,8M,8C,8K）において、 ａ） 前記現像剤を収容する現像剤搬送路（第１撹拌路
31,第２撹拌路32）と、 ｂ） 該現像剤搬送路（31,32）に臨み、現像剤と対向
する面がトナーの付着を防止すべくトナーと同極性に帯
電するように構成されてなる透明検出窓（58）と、 ｃ） 前記現像剤搬送路（31,32）に回転可能に配置さ
れ、前記検出窓（58）との対向部に磁石および接地され
た電極（43）を有する回転部材（軸42）と、 ｄ） 前記検出窓（58）を介して現像剤を照明し、その
反射光より現像剤濃度を測定する濃度測定装置（トナー
濃度検出センサ53）と、 ｅ） 非現像中であって、少なくとも前記回転部材（4
2）の回転中、前記現像バイアスをキャリアの電荷を打
ち消す方向に切り換える現像バイアス切換手段（CPU:第
15図のステップ＃54）と、 を設けたものである。

〔作用〕

前記現像装置（8Y…8K）では、現像剤搬送路（31,3
2）を搬送される現像剤が磁石に保持される。

磁石に保持された現像剤は磁界に沿った磁気ブラシを
構成し、回転部材の回転と共に周期的に透明検出窓（5
8）を摺擦する。また、透明検出窓（58）を摺擦する現
像剤は濃度測定装置（53）で照明され、その反射光より
トナー濃度が測定される。

一方、トナーと同極性に帯電されている透明検出窓
（58）と、これに対向する回転部材（42）に保持された
電極との間には一定の電界が形成され、透明検出窓（5
8）への現像剤付着が防止される。

また、非現像中であって回転部材（42）の回転中、現
像バイアスはキャリアの電荷を打ち消す方向に切り換え
らる。したがって、電極（43）が接地不良等によって電
気的にフロート状態になり、電極（43）と検出待初（5
8）との間に形成される電界強度が変化しても、透明検
出窓（58）には少なくともキャリアの付着だけは防止さ
れる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

I.複写機の概略構成および動作 第１図は電子写真法によるフルカラー複写機を示す。

このフルカラー複写機１では、プリントスイッチ（図
示せず）が押されると感光体（被現像部材）２が矢印方
向に回転し、帯電装置３で外周の感光体層が帯電され
る。

画像読取装置５は原稿台４に置かれた原稿（図示せ
ず）を照明し、その反射光が読取光学部６に露光され、
画素ごとに赤、青、緑の三色の色信号として読み取られ
る。この赤、青、緑の色信号は画像処理回路によって、
イエロー、マゼンタ、シアンの３色の信号、若しくはこ
れにブラックを加えた４色の信号に変換されてレーザ発
生装置７に送られる。

レーザ発生装置７は前記信号に戻づいて変調されたレ
ーザ光を感光体２の帯電領域に照明し、各色の画像情報
に応じた静電潜像が順番に形成される。

画像ユニット８は、トナーとキャリアとからなる二成
分系の現像剤を収容した複数の現像装置8Y,8M,8C,8Kを
備えている。なお、現像装置8Y,8M,8C,8Kはそれぞれイ
エローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの色のト
ナーを収容している。そして、前記現像装置8Y,〜,8Kは
一体的に上下し、選択された一の現像装置だけが感光体
２に対向し、静電潜像が対応する色のトナーで現像され
る。つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの
画像情報に応じて形成されたそれぞれの静電潜像は、対
応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー
でそれぞれ現像される。

転写紙は給紙装置９より一枚づつ給紙され、転写ドラ
ム10の外周に巻き付けられ、前記トナー像が転写装置11
の放電に基づいて順次転写され、フルカラートナー像が
形成される。

フルカラートナー像が形成された転写紙は転写ドラム
10から分離され、搬送装置12で定着装置13に搬送され、
ここでトナー像が加熱定着されたのち排紙トナー14に排
出される。

II.現像装置の構成 第2,3図は現像装置8Y,〜,8Kの構成を示す。

現像装置8Y,〜,8Kは、概略、現像部20、現像剤撹拌部
30（以下、「撹拌部30」と略す。）、トナー補給部61で
構成されている。

（イ）現像部20 現像部20には、感光体２に対向する現像ローラ21が収
容され、その上部外周面に微小間隔を置いて穂高規制ブ
レード22が対向させてある。現像ローラ21は磁石体23と
これに外装したスリーブ24とを組み合せて構成したもの
で、両端部がハウジングの側壁81（81a）,81（81b）に
支持され、磁石体23が非回転状態に固定され、スリーブ
24が回転可能としてあり、側壁81bから突出したスリー
ブ駆動軸25の端部にはギヤ29が取り付けてある。

また、スリーブ24は、直流電源27と交流電源28を有す
る現像バイアス電源26に接続され、直流現像バイアスV
_B-DCと交流現像バイアスV_B-ACを重畳した現像バイアスV
_B（＝V_B-DC＋V_B-AC）が印加されるようになっており、
前記直流電源27の出力がマイクロコンピュータの制御装
置CPU（第７図参照）からの信号に基づいて切り換えら
れるようになっている。なお、直流現像バイアスV_B-DC
は各現像装置8Y,〜,8Kで異なり、交流現像バイアスV
_B-ACはすべての現像装置8Y,〜,8Kで同一としてある。

（ロ）撹拌部30 撹拌部30には、現像部20に隣接する第１撹拌路31と、
その後部に位置する第２撹拌路32が設けてある。第１撹
拌路（現像剤搬送路）31は現像部21と平行にしてあり、
現像装置8Y,〜,8Kを複写機１に装着した状態で、第１撹
拌路31が水平になるようにしてある。第２撹拌路（現像
剤搬送路）32は第２図の右側（手前側）で第１撹拌路31
よりも低く、第２図の左側（奥側）で第１撹拌路31より
も高くなるように傾斜させてある。また、第１撹拌路31
と第２撹拌路34と所定の間隔を置いて形成したバイパス
通路36で連絡されている。

バケットローラ37は第１撹拌路31に配置され、ハウジ
ング側壁81,81に回転可能に支持されている。そして、
一方のハウジング側壁81aから突出するバケットローラ3
7の軸38にはギヤ39aが固定され、このギヤ39aはクラッ
チCL1を介してモータM1に駆動連結できるようになって
いる。なお、モータM1は複写機１の本体に設けてあり、
感光体２に対向する現像装置に駆動を伝えるようになっ
ている。一方、クラッチCL1はそれぞれの現像装置に設
けてあり、各現像装置のクラッチCL1によって、独立し
た動作でモータM1に駆動連結できるようになっている。

他方のハウジング側壁81bから突出するバケットロー
ラ37の軸38にはギヤ39bが取り付けてあり、このギヤ39b
が別のギヤ40を介してスリーブ駆動ギヤ29に連結されて
いる。また、クラッチCL2により、スリーブ駆動ギヤ29
への駆動伝達が遮断できるようになっている。

したがって、クラッチCL1をオンにすることによりモ
ータM1の回転がバケットローラ37に伝達され、この状態
で更にクラッチCL2をオンすると、モータM1の駆動がス
リーブ24に伝達される。

搬送スクリュウ41は第２撹拌路32に配置され、ハウジ
ング側壁81,81に回転可能に支持されている。搬送スク
リュウ41の軸（回転部材）42には、手前側に位置する通
路34とバイパス通路36との間の領域に、軸42と同様に導
電性の非磁性部材からなる電極43が設けてある。

この電極43は円錐台状に形成され、外周には対称に磁
石44,44が取り付けてあり、上端面が現像ローラ21等と
平行になるようにしてある。すなわち、第４図に示すよ
うに、電極43の上端部では、搬送スクリュウ41の傾斜θ
が電極43の外面勾配によってキャンセルされ、電極上端
面が水平軸αと平行になるようにしてある。

ハウジング側壁81aから突出する搬送スクリュウ41の
軸42の一端側にはギヤ45が固定され、このギヤ45は別の
ギヤ46を介してバケットローラ37に固定されているギヤ
39aに連結されている。したがって、搬送スクリュウ41
はバケットローラ37に同期して回転する。

また、第６図に示すように、搬送スクリュウ41の支軸
一端面には凹部47が形成されている。一方、ギヤボック
ス48には板ばね49が設けてあり、この板ばね49に設けた
端子50を前記凹部47に嵌合し、電極43および軸42がアー
スされている。

他方、ハウジング側壁81bから突出した搬送スクリュ
ウ41の他端側には遮光板51が取り付けてあり、その側部
にこの遮光板51を検出するホトインタラプタ52が配置さ
れている。なお、遮光板51、磁石44,44、ホトインタラ
プタ52は特定の位置関係にあり、ホトインタラプタ52の
検出信号から磁石44,44の位置が確認できるようにして
ある。

トナー濃度検出センサ（濃度測定装置）53は、第4,5
図に示すように、開口部55を有するハウジング54、この
ハウジング54に設けた発光素子56および受光素子57、前
記開口部55を覆う透明検出窓58で構成され、ハウジング
54には透明検出窓58の一側端に沿って堰止壁59が設けて
ある。また、検出窓58は、下面を導電性被膜で覆い、ト
ナーと同極性のバイアスを印加するか、または下面を現
像剤と接触することにより摩擦帯電系列上トナーと同極
性に帯電する部材で形成することによって窓表面がトナ
ーの付着を防止すべくトナーと同極性に帯電するように
構成されている。

前記トナー濃度検出センサ53は、第3,4,5図に示すよ
うに電極43の上方に配置され、検出窓58を電極43に対向
させ、堰止壁59を感光体側に位置させて固定する。ま
た、検出窓58の導電性被膜は窓バイアス電源60に接続さ
れ、直流の窓バイアスV_Wが印加されるようになってい
る。なお、検出窓58を現像剤と接触することによりトナ
ーと同極性に帯電する部材を用いる事によりトナーと同
極性に帯電する場合は窓バイアスを印加する必要は無
い。

（ハ）トナー補給部61 トナー補給部61は第２撹拌路32の後部に隣接してお
り、これらトナー補給部61と第２撹拌路32は補給口62を
介して連絡してある。

補給スクリュウ63はトナー補給部61に配置され、ハウ
ジング側壁81aから突出する一端部にギヤ64が固設さ
れ、このギヤ64が搬送スクリュウ41に固定されているギ
ヤ45に連結してある。したがって、補給スクリュウ63
は、搬送スクリュウ41、バケットローラ37に同期して回
転する。また、トナー補給部61はトナー貯蔵部15（第１
図参照）に連結され、モータM2の駆動に基づいて各現像
装置のトナー補給部61にトナーが補給されるようになっ
ている。

（ニ）マイクロコンピュータ マイクロコンピュータの制御装置CPUは、第７図に示
すように、現像モータM1、トナー補給モータM2（Y,M,C,
K）、クラッチCL1（Y,M,C,K）、クラッチCL2（Y,M,C,
K）、交流現像バイアスV_B-AC、直流現像バイアス
V_B-DC、窓バイアスV_Wのリモート信号を出力し、プリン
ト信号、トナー濃度検出センサ（ATDCセンサ）（Y,M,C,
K）から信号が入力されるようになっている。

III.現像動作 感光体２に対向している現像装置の現像動作について
概略説明する。

現像剤は第１撹拌路31、第２撹拌路32に収容されてい
る。なお、トナーとキャリアは相互の接触によりトナー
がマイナス、キャリアがプラスに帯電するものが使用さ
れる。

モータM1が駆動し、クラッチCL1,CL2がオンすると、
モータM1の駆動がスリーブ24、バケットローラ37、搬送
スクリュウ41、補給スクリュウ63に伝達され、それぞれ
が矢印a,b,c,d方向に回転する。

これにより、現像剤は、バケットローラ37と搬送スク
リュウ41の回転により撹拌路31,32を第２図に示す矢印
方向（時計回り方向）に混合されながら循環搬送され、
トナーとキャリアは相互に接触することにより逆極性
（トナーはマイナス極性、キャリアはプラス極性）に帯
電する。

すなわち、第１撹拌路31の現像剤は奥側から手前側に
搬送される。また、この搬送過程で現像剤はスリーブ24
に供給される。

スリーブ24に供給された現像剤は磁石体23の磁石によ
ってスリーブ外周面に磁気ブラシ状態で保持され、スリ
ーブ24の回転と共に穂高規制ブレード22の対向部を通過
し、感光体２との対向部で静電潜像にトナーを供給す
る、 なお、感光体２に対するトナーの供給は、感光体２の
表面電位と現像バイアスV_Bの直流現像バイアスV_B-DCと
の電位差に基づいて行なわれる。

第１撹拌路31に搬送された現像剤は、通路34およびバ
イパス通路36を介して第２撹拌路32に送り込まれる。

ここで、通路34を介して第２撹拌路32に入る現像剤量
は一定しており、その他の現像剤がバイパス通路36を介
して第２撹拌路32に送り込まれる。その理由は、第２撹
拌路32では、電極43が現像剤の搬送を邪魔しており、電
極43の回りを通過する現像剤がほぼ一定に制限されるか
らである。

第２撹拌路32の現像剤は搬送スクリュウ41の回転によ
り混合撹拌されながら手前側から奥側に搬送され、通路
35を介して第１撹拌路31に送り出される。

電極43の周囲を通過していく現像剤は、搬送スクリュ
ウ41と共に回転する磁石44,44に順次保持される。

磁石44,44に保持された現像剤は、第５図に示すよう
に磁石ブラシを構成し、搬送スクリュウ41の回転にした
がって検出窓58を摺擦する。検出窓58の対向部を通過し
た現像剤は堰止壁59で一部が堰き止められ、検出窓58の
対向部に現像剤溜まりを形成し、磁石44,44が検出窓58
との対向部を通過する間、ほぼ一定の圧力でかつ安定的
に現像剤を検出窓58に接触させる。

ここで、窓バイアスVwは−1.5KVに設定してある。こ
の窓バイアスV_Wは、検出窓58へのトナーやキャリアの付
着を防止するように実験的に定めてある。すなわち、本
実施例の現像装置8Y,〜,8Kでは、第８図に示すように、
窓バイアスVwが−1.3KVよりも低圧では検出窓58にトナ
ーが付着し、窓バイアスVwが−1.6KVよりも高圧では検
出窓58にキャリアが付着した。そこで、窓バイアスVwを
−1.3KV〜−1.6KVの間の値に設定し、トナーとキャリア
の付着が防止してある。

トナー濃度検出センサ53では、発光素子56が検出窓58
を介して現像剤を照明し、その反射光が受光素子57で検
出される。

受光素子57は反射光量に応じた電圧の信号を制御装置
CPUに出力する。

制御装置CPUでは測定されたトナー濃度の大小に基づ
いてモータM2を駆動制御する。

すなわち、トナー濃度が所定の基準濃度よりも低けれ
ば、モータM2を駆動してトナー補給部61にトナーを補給
する。補給されたトナーは補給スクリュウ63の回転によ
って補給口62から第２撹拌路32に補給され、トナー濃度
が適正状態に復帰する。

IV.現像バイアス，トナー濃度制御 制御装置CPUによる現像バイアス制御について、第９
図のタイムチャート、第10〜19図のフローチャートを参
照して説明する。

（ａ）メインルーチン（第10図参照） 複写機１に電源が投入されると制御装置CPUのプログ
ラムがスタートし、まずステップ＃１でレジスタや周辺
のインターフェイスの初期設定が行われる。

ステップ＃２では、１ルーチンの長さを規定するため
の内部タイマをスタートする。この１ルーチンの長さ
は、以下で説明する各種タイマの基準となるもので、こ
れらタイマは本ルーチンを通過するごとに更新される。

ステップ＃３では現像バイアスV_Bの制御、ステップ＃
４ではトナー濃度制御、ステップ＃５ではその他の処理
が実行される。これらのうち、現像バイアス制御とトナ
ー濃度制御は後に詳細に説明する。

最後に、ステップ＃６では、内部タイマの終了を判定
し、終了すれば再びステップ＃２に戻り、再度内部タイ
マをスタートさせる。

以後、同一の処理が繰り返される。

（ｂ）現像バイアス制御ルーチン 現像バイアス制御ルーチンについて説明する。

i.現像バイアス制御（その１）〔第11図参照〕 本ルーチンでは、ステップ＃10でステートＡが“0"か
否か判定する。ステートＡは、制御状態に応じて“0"〜
“6"の値に設定され、この値をチェックすることで現在
の状態を判断し、対応する処理が実行される。なお、ス
テートＡは、電源投入時に初期設定ルーチン＃１で“0"
に設定されている。

そして、ステートＡが“0"ならばステップ＃11に進
み、“0"以外ならばステップ＃20に進む。

ステップ＃11では、プリントスイッチの信号からオン
エッジを検出する。なお、オンエッジとは、プリントス
イッチからの信号がオフからオンに切り換わる状態をい
う。

そして、プリントスイッチのオンエッジが検出されな
ければメインルーチンに戻り、プリントスイッチのオン
エッジが検出されると、ステップ＃12〜＃16の処理を実
行してメインルーチンに戻る。

ステップ＃12では、直流現像バイアスV_B-DCの出力をV
_H＝−600Vに設定する。このとき、交流現像バイアスV
_B-ACは、ピーク・ツー・ピーク値が1200Vとなるように
設定されている。

ステップ＃13では現像バイアスV_B（＝V_B-DC＋V_B-AC）
の出力をオンし、これを現像スリーブ24に印加する。

ステップ＃14では、窓バイアスV_W（＝−1.5KV）の出
力をオンし、これをトナー濃度検出センサ53の検出窓58
に印加する。

ステップ＃15では、窓バイアス立上がりタイマt1をセ
ットする。この窓バイアス立上がりタイマt1は、窓バイ
アスV_Wが完全に立ち上がるのに必要な時間で、このタイ
マt1が終了までは現像剤の撹拌を中止している。その理
由は、窓バイアスV_Wが十分立上がっていない状態で現像
剤を撹拌すると、この拡散された現像剤が検出窓58に付
着し、その後のトナー濃度検出に支障を来すからであ
る。

なお、現像バイアスV_B、窓バイアスV_Wのオンタイミン
グに一致して現像モータM1が駆動を開始する。ただし、
このとき感光体２に対向する現像装置のクラッチCL1は
オフされており、バケットローラ37、搬送スクリュウ41
が回転することはない。

ステップ＃16では、ステートＡを“1"に変更する。

ii.現像バイアス制御（その２）〔第12図参照〕 ステップ＃20ではステートＡが“1"か否か判定する。

ステートＡが“1"ならばステップ＃21に進み、“1"以
外ならばステップ＃30に進む。

ステップ＃21では、窓バイアス立上がりタイマt1を更
新する。ステップ＃22では、窓バイアス立上がりタイマ
t1が終了したか否か判定し、未終了ならばメインルーチ
ンに戻り、終了するとステップ＃23〜＃26の処理を実行
する。

ステップ＃23ではタイマt1をリセットし、ステップ＃
24で新たに濃度検出許可タイマt2をセットする。この濃
度検出許可タイマt2は、クラッチCL1の応答性、現像装
置内の現像剤が撹拌開始から安定するまでに要する時間
に設定されている。

ステップ＃25では、感光体に対向している現像装置の
クラッチCL1をオンする。このとき、既に現像モータM1
は駆動状態にあるので、クラッチCL1をオンすると同時
に、モータM1の回転はバケットローラ37、搬送スクリュ
ウ41、および補給スクリュウ63に伝達され、これらが矢
印b,c,d方向にそれぞれ回転する。これにより、撹拌路3
1,32の現像剤が循環搬送される。

ステップ＃26でステートＡを“2"に変更する。

iii.現像バイアス制御（その３）〔第13図参照〕 ステ
ップ＃30ではステートＡが“2"か否か判定する。

ステートＡが"2“ならばステップ＃31に進み、“1"以
外ならばステップ＃40に進む。

ステップ＃31ては、濃度検出許可タイマt2を更新す
る。ステップ＃32では、濃度検出許可タイマt2が終了し
たか否か判定し、未終了ならばメインルーチンに戻り、
終了するとステップ＃33〜＃35の処理を実行する。な
お、タイマt2が終了した時点で、撹拌路31,32には安定
した現像剤の流れが形成されている。

ステップ＃33ではタイマt2をリセットし、ステップ＃
34で濃度検出許可フラグをセットする。この濃度検出許
可フラグは、トナー濃度検出を行なうか否かの判断を行
なうためのもので、後述するトナー濃度制御で利用す
る。

ステップ＃35では、ステートＡを“3"に変更する。

iv.現像バイアス制御（その４）〔第14図参照〕 ステップ＃40では、ステートＡが“3"か否かを判定
し、ステートＡが“3"以外のときはステップ＃50に進
み、ステップＡが“3"のときは、ステップ＃41で作像許
可フラグが有るか否かを判定し、作像許可フラグが設定
されていなければメインルーチンに戻り、作像許可フラ
グが設定されていれば、ステップ＃42〜＃45の処理が実
行される。この作像許可フラグはスリーブ24を回転させ
るか否かを判定するフラグである。

ステップ＃42ではクラッチCL2をオンし、モータM1の
回転をスリーブ24に伝達する。これにより、スリーブ24
の外周に保持された現像剤が感光体２との対向部に搬送
され、感光体上に形成されている静電潜像の現像が開始
される。

ステップ＃43では、直流現像バイアスV_B-DCをV_L＝−4
00Vに切り換える。一方、交流現像バイアスV_B-ACは現状
を維持する。

ステップ＃44ではスリーブオフタイマt3をセットす
る。このスリーブオフタイマt3は、作像時に必要なスリ
ーブ回転時間を規定し、このタイマt3のカウント中に現
像が実行される。

ステップ＃45では、ステートＡを“4"に変更する。

v.現像バイアス制御（その５）〔第15図参照〕 ステップ＃50では、ステートＡが“4"か否かを判定す
る。

そして、ステートＡが“4"以外ならばステップ＃60に
進み、ステートＡが“4"ならばステップ＃51に進む。

ステップ＃51では、スリーブオフタイマt3を更新す
る。

ステップ＃52では、スリーブオフタイマt3の終了を判
定し、未終了ならばメインルーチンに戻り、終了すると
ステップ＃53に進む。

ステップ＃53では、クラッチCL2をオフし、現像スリ
ーブの回転を停止する。

ステップ＃54では、直流現像バイアスV_B-DCをV_H＝−6
00Vに変更する。

ステップ＃55では、次のコピー要求が有るか否かを判
定し、次のコピー要求が有ればステップ＃56に進み、ス
テートＡを“3"に切り換え、再び現像を実行する。一
方、次のコピー要求が無ければステップ＃57でクラッチ
CL1オフタイマt4をセットし、ステップ＃58でステート
Ａを“5"に変更する。このクラッチCL1オフタイマt4
は、現像終了後、現像装置内へトナーを補給し、さらに
トナー濃度の安定化を図るための撹拌時間を規定する。

vi.現像バイアス制御（その６）〔第16図参照〕 ステップ＃60では、ステートＡが“5"か否かを判定す
る。そして、ステートＡが“5"以外のときはステップ＃
70に進み、ステートＡが“5"のときはステップ＃61に進
む。

ステップ＃61では、クラッチCL1オフタイマt4を更新
する。

ステップ＃62では、クラッチCL1オフタイマt4が終了
したか否かを判定し、未終了ならばメインルーチンに戻
り、終了するとステップ＃63〜＃68の処理を実行する。

ステップ＃63ではクラッチCL1オフタイマt4をリセッ
トし、ステップ＃64でクラッチCL1をオフする。これに
より、モータM1からバケットローラ37等への駆動が遮断
され、現像剤の撹拌搬送が停止する。

ステップ＃65ではモータM1を停止し、ステップ＃66で
濃度検出許可フラグをリセットしてトナー濃度の検出を
停止する。

ステップ＃67では、窓バイアスオフタイマt5をセット
する。この窓バイアスオフタイマt5は、クラッチCL1、
モータM1が停止してから、バケットローラ37、搬送スク
リュウ41の惰性による回転が完全に停止するまでの時間
としてある。

ステップ＃68ではステートＡを“6"に変更する。

vii.現像バイアス制御（その７）〔第17図参照〕 ステップ＃70では窓バイアスオフタイマt5を更新す
る。

ステップ＃71では、窓バイアスオフタイマt5の終了を
判定し、未終了ならばメインルーチンに戻り、終了する
とステップ＃72〜＃75の処理を実行する。

ステップ＃72では窓バイアスオフタイマt5をリセット
し、ステップ＃73で窓バイアスV_Wをオフする。このよう
に、窓バイアスV_Wは、モータM1,クラッチCL1が停止して
からt5時間経過し、バケットローラ37、搬送スクリュウ
41が完全に停止してからオフされるので、トナー濃度検
出センサ53の検出窓58に現像剤が付着することがなく、
清潔な状態が維持される。

ステップ＃74では現像バイアスV_Bをオフし、ステップ
＃75でステートＡを“0"に変更する。

以上のように、この現像バイアス制御ルーチンでは、
スリーブ24が回転している現像動作中は直流現像バイア
スV_B-DCをV_L＝−400Vに設定している。また、非現像中
であってバケットローラ37、搬送スクリュウ41の回転中
は直流現像バイアスV_B-DCをV_H＝−600Vに設定してい
る。

そのため、現像剤の電荷がプラス側に移行しやすい条
件で、加えて電極43の接地不良により電極43と検出窓58
との間の電界が変化しても、検出窓58へのキャリア付着
だけは防止できる。

その理由を説明する。

以上のような現像バイアス制御が行われていなけれ
ば、現像装置では次のようにして検出窓58にキャリアが
付着する。

すなわち、トナー濃度検出センサ53に対向する電極43
は、搬送スクリュウ41の軸42の一端凹部47に端子50を嵌
合し、これら軸42と端子50との接触により接地されてい
る。しかし、軸42は回転部材であるから、軸42と端子50
との接触部分では両者が摩耗し、また現像装置から漏れ
出た現像剤がこれらの接触部に侵入して、軸42と端子50
との電気的接続が遮断される恐れがある。事実、このよ
うな電気的接続形式を採用しているものでは、しばしば
接続不良を招いていた。

軸42と端子50との電気的接続が断たれると、電極43は
電気的にフロート状態になる。

この場合、撹拌路31,32を搬送されているトナーとキ
ャリアは電荷を保有しており、通常は両者の全荷電量が
均衡している。しかし、現像によってマイナス極性に帯
電したトナーが大量に消費されると、現像剤の総電荷は
プラス側に移行する。特に湿度が低下したときや、現像
剤が新しいときにこの現像は発生しやすい。

そして、このプラス電荷がフロート状態の電極43に移
動すると、検出窓58と電極43との間の電界が変化する。
すなわち、電極43が接地されているとき、窓バイアスV_W
が−1.5KVであれば、検出窓58と電極43との間には1.5KV
の電位差があるが、電極43にプラス電荷が移動すると、
検出窓58と電極43との電位差は更に大きくなる。

その結果、第８図から明らかなように、検出窓58にキ
ャリアが付着する。

検出窓58にキャリアが付着すると、キャリアはトナー
よりも反射率が低いので、トナー濃度検出センサ53から
の信号によって現像剤がトナー不足状態にあると判定さ
れる。そして、現像装置にトナーが補給され、現像剤に
含まれるトナー量が必要以上に多くなり、トナー過剰状
態となってトナーが現像装置からこぼれ出る。

しかし、前述の制御を有する本発明の現像装置では、
このような問題はない。

すなわち、非現像中であって窓バイアスV_Wが印加中、
直流現像バイアスV_B-DCが高圧V_H＝−600Vに切り換えら
れる。その結果、トナーの大量消費等によって現像剤が
プラスに移行しても、マイナス極性の直流現像バイアス
V_B-DC＝−600Vの電荷が現像剤に注入され、現像剤が電
気的に中和される。

したがって、トナーの大量消費や湿度変化によって現
像剤の電荷がプラス側に移行しやすい条件で、電極43が
接地不良によってフロート状態になっても、現像剤の総
電荷が中和されているために、トナー濃度検出センサ53
の検出窓58にキャリアが付着することがなく、正確なト
ナー濃度検出が行われる。

なお、前記実施例では、現像バイアス電源26には、直
流バイアス電源27と交流バイアス電源28を設け、スリー
ブ24に直流と交流を重畳した電圧を印加するものとした
が、電源26は直流だけを有するものであってもよい。た
だし、交流を重畳すれば、現像剤への電荷注入が素早く
行われるという利点がある。

（ｃ）トナー濃度制御ルーチン トナー濃度制御について、第18,19図を参照して説明
する。

i.トナー濃度制御（その１）〔第18図参照〕 ステップ＃80では、ステートＢが“0"か否か判定され
る。このステートＢは“0"または“1"に設定され、複写
機１に電源を投入したとき、初期設定ルーチンで“0"に
設定される。

ステップ＃81では濃度検出許可フラグが設定されてい
るか否か判定する。この濃度検出許可フラグは、前記ス
テップ＃34で設定される。

ステップ＃82では、トナー濃度検出センサからのデー
タをサンプリングする。

ステップ＃83では、データサンプリング数が10個にな
ったか否かを判定し、サンプリング数が10個に満たない
ときはメインルーチンに戻ってサンプリングを継続し、
サンプリング数が10個になるとステップ＃84に進む。

ステップ＃84では10個のサンプリングデータを平均化
する。

ステップ＃85では、データの平均値を制御すべき基準
濃度とを比較し、検出されたトナー濃度が基準濃度より
も高ければステップ＃90に進み、トナー濃度のデータを
クリアする。

一方、検出されたトナー濃度が基準濃度よりも低けれ
ば、ステップ＃86〜＃89の処理を実行する。

ステップ＃86では検出されたトナー濃度のデータをク
リアし、ステップ＃87でトナー補給モータM2を駆動し、
ステップ＃88でトナー補給タイマt6をセットする。これ
により、トナー貯蔵部15から対応する色のトナーが現像
装置に補給される。

そして、ステップ＃89でステートＢを“1"に変更す
る。

ii.トナー濃度制御（その２）〔第19図参照〕 ステップ＃91では濃度検出許可フラグがセットされて
いるか否かを判定する。

そして、セットされていればステップ＃92でトナー補
給タイマt6を更新し、ステップ＃93でタイマt6の終了を
判定し、タイマt6が未終了ならばメイルーチンに戻る。
一方、タイマt6が終了すればトナー補給を停止してステ
ップ＃94に進む。

これに対し、濃度許可フラグがセットされていなけれ
ばステップ＃94に進む。

ステップ＃94ではタイマt6をリセットし、ステップ＃
95でトナー貯蔵部15からのトナー補給を停止し、ステッ
プ＃96でステートＢを０に変更する。

なお、本実施例では検出窓58をトナーと同極性に帯電
させる手段として、導電性被膜にバイアス印加する方法
を用いているが、窓部に現像剤との摩擦帯電によりトナ
ーと同極性に帯電する部材を用いる等の方法を用いても
かまわない。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明に係る光学式濃
度測定方法用いた現像装置では、トナーと同極性に帯電
される透明検出窓と、これに対向する回転部材に保持さ
れた電極との間には一定の電界が形成され、透明検出窓
への現像剤付着が防止される。

また、非現像中であって現像剤を撹拌する回転部材の
回転中、現像バイアスはキャリアの電荷を打ち消す方向
に切り換えられる。

したがって、たとえトラブルによって電極と検出窓と
の間の電界強度が変化しても、透明検出窓には少なくと
もキャリアの付着だけは防止される。

このため、現像装置から現像剤がこぼれて周囲を汚染
することがなく、画像形成装置を清潔な状態に維持する
ことができる。また、トラブルの解消に当たっても、画
像形成装置を分解して清掃するような面倒な作業は不要
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像形成装置の概略構成を示す断面図、第２図
は現像装置の横断面図、第３図は現像装置の縦断面図、
第４図はトナー濃度検出センサの断面図、第５図は第４
図のＶ−Ｖ線断面図、第６図は電極の接地状態を示す平
面図、第７図はマイクロコンピュータにおける制御装置
の回路構成図、第８図は窓バイアスと検出窓へのトナー
またはキャリアの付着との関係を示す説明図、第９図は
現像バイアス制御に関するタイムチャート、第10図はメ
インルーチンのフローチャート、第11図から第17図は現
像バイアス制御に関するフローチャート、第18,19図は
トナー濃度制御に関するフローチャートである。 １……フルカラー複写機、２……感光体、8Y,8M,8C,8K
……現像装置、21……現像ローラ、31……第１撹拌路、
32……第２撹拌路、37……バケットローラ、41……搬送
スクリュウ、43……電極、44……磁石、53……トナー濃
度検出センサ、58……透明検出窓、V_B……現像バイア
ス、V_B-DC……直流現像バイアス、V_B-AC……交流現像バ
イアス、V_W……窓バイアス。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−201486（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−59267（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーとキャリアとからなる現像剤を有
   し、被現像部材の表面電位と現像バイアスとの電位差に
   基づいて前記被現像部材にトナーを供給する現像装置に
   おいて、 ａ） 前記現像剤を収容する現像剤搬送路と、 ｂ） 該現像剤搬送路に臨み、現像剤と対向する面がト
   ナーの付着を防止すべくトナーと同極性に帯電するよう
   に構成されてなる透明検出窓と、 ｃ） 前記現像剤搬送路に回転可能に配置され、前記検
   出窓との対向部に磁石および接地された電極を有する回
   転部材と、 ｄ） 前記検出窓を介して現像剤を照明し、その反射光
   より現像剤濃度を測定する濃度測定装置と、 ｅ） 非現像中であって、少なくとも前記回転部材の回
   転中、前記現像バイアスをキャリアの電荷を打ち消す方
   向に切り換える現像バイアス切換手段と、 を設けたことを特徴とする現像装置。