JPH0450880A - 電子写真装置の現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、現像剤としてトナーとキャリアを混合した二
成分現像剤を使用する電子写真装置の現像装置に関する
ものである。

（従来の技術） 従来、電子写真装置においては、帯電させた感光体ドラ
ムを光源により照射してその表面に静電潜像を形成し、
該静電潜像にトナーを付着させて現像を行った後に該ト
ナー像を記録媒体に転写させるようになっている。

トナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する現像
装置の場合、トナーとキャリアの混合比、すなわちトナ
ー濃度を所定値に制御して、記録紙上に形成される画像
濃度を適正化するようにしている。この場合、現像剤の
トナー濃度は、コイルを用い、現像剤中の磁性キャリア
の量に応じて変化する透磁率により検出する方法、又は
、フォトセンサを用い現像剤の光反射率を測定すること
により検出する方法が知られている。

第７図は透磁率によりトナー濃度を検出する検知センサ
の原理説明図、第８図は第７図の動作の説明図である。

図において、１は検知センサであり、この検知センサ１
は基準波形を入力する一次側コイル２と二次側コイルを
備え、該二次側コイルは、現像剤３中の磁性キャリアを
磁気回路の一部として有する検出コイル４と、フェライ
トコア５を磁気回路の一部として有するコイル６とを有
している。そして、現像剤３中の磁性キャリアの量に応
して検出コイル４のインダクタンスＭ、が変化すると、
基準となるコイル６のインダクタンスＭ２との差により
検出波形Ａ＋Ｂの位相差が生ずる。この位相差を測定す
ることにより、トナー濃度を検知することができる。

そのため、−次側の基準波形Ｃとブリッジ結合により合
成された二次側の検出波形Ａ十Ｂが位相検波器７に入力
され比較される。そして、基準波形Ｃに対する検出波形
Ａ−Ｉ−Ｂの位相差が大きくなるほど、比較後の信号が
高電位の１を示す時間、すなわち二次側の検出波形Ａ＋
Ｂ側の入力が高電位で、基準波形Ｃ側の入力が低電位と
なる時間が長くなるため、これを積分して、直流電圧信
号の変化として取り出すことができる。

ところが、上記構成の検知センサの場合、トナー濃度を
一定に調整することができても、帯電したトナーが保有
する電荷量、すなわちトナー帯電量が変化すると画像濃
度が変化してしまう。

第９図はトナー帯電量と画像濃度の関係図である。トナ
ー濃度を一定としたまま帯電量のみを変化させて得たデ
ータに基づいてプロットされている。

図に示されるように、現像剤のトナー濃度を一定に保持
しても、トナー帯電量が変化することによって画像濃度
が変化してしまう。すなわち、トナー帯電量が少ない場
合は画像濃度は高くなり、トナー帯電量が多いと画像濃
度が低下する。

ところで、現像剤中のトナー帯電量は種々の要因によっ
て変化する。例えば、トナー濃度や現像剤攪拌条件が一
定であっても環境湿度が変化するとトナー帯電量は大き
く変動する。

第１０図は湿度と画像濃度の関係図である。

図に示されるように環境湿度（相対湿度）が５０％以上
になると画像濃度が急激に上昇することが分かる。これ
は、高湿度環境下でトナー帯電量が少なくなるからであ
る。

そこで、画像濃度が湿度により変化するのを防止するこ
とができる現像装置が提案されている（特開昭５８−３
３２７１号公報参照）。

第１１図は画像濃度調整装置の回路図である。図におい
て、Ｓはトナー濃度センサ、８はコンパレータ、９はプ
ロセッサ、１０はトナー補給回路、ＨＤは湿度センサで
ある。上記構成の画像濃度調整装置においては、トナー
帯電量が環境湿度に応して変化するのに対応してコンパ
レータ８の（＋）入力の基準電圧を変化させるようにし
ている。このための基準電圧は電源電圧■を湿度センサ
ＨＤを含む抵抗回路で分圧した電圧を使用する。

（発明が解決しようとする課！！り しかしながら、上記構成の電子写真装置の現像装置にお
いては、トナー帯電量が環境湿度だけでなく、現像剤の
使用時間によっても大きく変動してしまう。

第１２図はトナー濃度とトナー帯電量の関係図である。

図は、現像剤が初期使用状態の場合と５０時間使用した
後の場合についてトナー濃度とトナー帯電量の関係を示
している。すなわち、５０時間現像剤を使用した場合に
は、約２μｃ／Ｈのトナー帯電量が低下することがわか
る。

したがって、初期使用状態で適正な画像濃度が得られる
ようにトナー濃度が設定された現像剤を５０時間使用し
た場合には、トナー帯電量が不足して画像濃度が過剰と
なり「地かぶり」が発生してしまう。

本発明は、上記従来の電子写真装置の現像装置の問題点
を解決して、環境湿度の変化に対してだけでなく、現像
剤の使用時間に対してもトナー帯電量の補正を行い常に
適正な画像濃度を得ることができる電子写真装置の現像
装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明の電子写真装置の現像装置は、トナ
ーとキャリアからなる二成分の現像剤を収容し、静電潜
像が形成された像担持体の表面に上記トナーを供給する
トナー供給部と、該トナー供給部にトナーを補給するト
ナー補給部を有している。

そして、上記トナー供給部内のトナー濃度を検知するト
ナー濃度検知手段が設けられ、該トナー濃度検知手段か
らの信号が基準値と比較されて、上記トナー補給部から
トナー供給部へのトナー補給量が制御されるようになっ
ている。

上記基準値は、環境湿度と現像剤の使用時間によって補
正されトナー帯電量の変化をなくすようになっている。

そのため、環境湿度を検知する湿度検知手段と、上記現
像剤の使用時間を検知する使用時間検知手段が設けられ
る。

（作用） 本発明によれば、トナーとキャリアからなる二成分の現
像剤を収容し、静電潜像が形成された像担持体の表面に
上記トナーを供給するトナー供給部と、該トナー供給部
にトナーを補給するトナー補給部と、上記トナー供給部
内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有して
おり、該トナー濃度検知手段からの信号を基準値と比較
し、トナー濃度が低下すると上記トナー補給部からトナ
ー供給部にトナーを補給するようにしである。

この時のトナー補給量を制御するための基準値は環境湿
度及び現像剤の使用時間によって補正される。すなわち
、環境湿度が高くなったり現像剤の使用時間が長くなる
とトナー帯電量が低下してしまうため、その分トナー濃
度を低下してやることによってトナー帯電量を維持する
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す電子写真装置の現像装置
の制御回路図、第２図は本発明の実施例を示す電子写真
装置の現像装置の概略図、第３図は本発明の現像装置が
適用される電子写真装置の概略図である。

第３図において、１１は矢印Ｒ方向に回転する円筒状の
感光体ドラム（像担持体）、１２は該感光体ドラム１１
の表面に電荷を付与する帯電器、１３はＬＥＤ素子を感
光体ドラム１１の軸方向に配列したＬＥＤヘッド、１４
は該ＬＥＤヘッド１３の駆動を制御する印字制御部、１
５は上計感光体ドラム１１の表面にトナーを転移させ静
電潜像を可視像化する現像装置である。また、１６は転
写紙Ｐを収容する給紙カセ・７ト、１７は該給紙カセッ
ト１６から転写紙Ｐを１枚ずつ取り出す給紙ロール、１
８は転写紙Ｐの搬送タイミングを調整するレジストロー
ル、１９は感光体ドラム１１上のトナーを転写紙Ｐに転
写させる転写帯電器、２０は転写紙Ｐを感光体ドラム１
１から分離する分離除電器、２１は定着器である。なお
、２２は感光体ドラムｌｌ上において不要となった静電
潜像を消去する除電ランプ、２３はクリーニング部であ
る。上記構成を有する電子写真装置は次のように動作す
る。

まず、感光体ドラム１１は矢印Ｒ方向に回転し、帯電器
１２によってその表面に一様に帯電が施される。−様に
帯電された感光体ドラム１１は、ＬＥＤヘッド１３の前
を通過する際に、印字制御部１４からの画像信号に基づ
いて発光するＬＥＤ素子により像を露光され、表面に静
電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置１５に対
向する位置に至り、ここでトナーを付着させられて現像
が行われる。

その後、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は転
写帯電器１９に対向する位置に至る。一方、レジストロ
ール１８は、このトナー像の移動のタイミングと合わせ
て感光体ドラム１１と転写帯電器１９間に転写紙Ｐを搬
送し、転写帯電器１９の作用により、感光体ドラムｌｌ
上のトナー像を転写紙Ｐ上に転写させる。トナー像を転
写された転写紙Ｐは、分離除電器２０により感光体ドラ
ム１１から分離され定着器２１に搬送される。定着器２
１においては、定着用ヒータによって一定温度に保持さ
れた定着ローラがトナー像を転写紙Ｐに熱定着させ、こ
の後、転写紙Ｐは機外に排出される。

なお、感光体ドラム１１表面の不要となった電荷は除電
ランプ２２により消去され、また転写紙Ｐに転写される
ことなく感光体ドラム１１上に残留したトナーはクリー
ニング部２３により除去される。この後、感光体ドラム
１１は、次の画像露光に備えて再び帯電器１２により一
様に帯電され、次の画像形成プロセスに移る。

次に、上記現像装置１５について第２図に基づいて説明
する。

図に示すように、現像装置１５はトナーとキャリアから
なる二成分の現像剤を収容し、トナーを感光体ドラム１
１に供給するトナー供給部３０と該トナー補給部４０を
有する。上記トナー供給部３０は、トナーとキャリアと
を収容する収容槽３１、該収容槽３１のトナーを感光体
ドラム１１に搬送するためのスリーブ３２、該スリーブ
３２の中に備えられたマグネットロール３３、上記スリ
ーブ３２の近傍に配設されるとともにスリーブ３２上に
保持される現像剤の厚さを規制する規制部材（ブレード
）３４、上記収容槽３１のトナーとキャリアとを攪拌す
る攪拌ロール３５及び収容槽３１内のトナー濃度を検知
するトナー濃度センサ３６を有する。

また、トナー補給部４０は、上記トナー供給部３０の上
側に配置され、トナー補給カートリ、ジ４２を収容する
トナー補給槽４１該トナー補給槽４１のトナー供給部３
０にトナーを補給する補給ローラ４３を有する。上記ト
ナー供給部３０において、供給槽３１の内側のトナーが
消費されると補給ローラ４３が回転して補給槽３１に補
給されたトナーは、攪拌ロール３５によりキャリアと混
合される。

また、スリーブ３２は、アルミ等の非磁性体の円筒で構
成され矢印Ｑ方向に回転する。スリーブ３２の内部には
、多極固定磁石からなるマグネットロール３３が配設さ
れ、スリーブ３２表面に現像剤を吸着させている。現像
剤中のキャリアとしては粒径２０〜２００μｌの磁性体
を主成分とするとともに樹脂をコーティングしたものな
どが使用され、トナーとしては樹脂を主成分としたもの
が使用される。

次に、上記現像装置１５の動作について説明する。

現像装置１５では、攪拌ローラ３５がトナーとキャリア
を攪拌するとトナーは摩擦帯電する。現像剤は、スリー
ブ３２上を搬送されて規制部材３４との間隔を通過する
と、一定の高さだけ穂状に形成されて感光体ドラム１１
との対間部に送られる。そして、現像剤の穂状部を感光
体ドラム１１の表面に接触させ、感光体ドラム１１の表
面の静電潜像とトナーの電荷との静電引力により、トナ
ーの一部を感光体ドラム１１の表面に転移させて静電潜
像にトナーを付着させる。

上述したように現像剤の穂は、規制部材３４により一定
の高さに規制されるが、規制部材３４に当たって取り除
かれた現像剤は、マグネットロール３３の磁界の影響を
受けない位置に達するとくずれ落ちて収容槽３１の下部
に回収される。そして、回収後の現像剤はトナー補給ロ
ール４３の回転により補給されたトナーと共に、攪拌ロ
ーラ３５によって混合攪拌され、その後再びスリーブ３
２上に吸着されて現像に供される。

また、現像剤が攪拌ローラ３５とトナー濃度センサ３６
との間隔を通過する時に、トナー濃度センサ３６が現像
剤中のトナー濃度を検出する。トナー濃度が検出される
と、後述のトナー濃度制御回路はトナー補給ロールによ
り所定量のトナーの補給動作を行う。

次に、上記現像装置１５のトナー濃度制御について第１
図に基づいて説明する。

図に示されるように、トナー濃度の制御回路においては
、トナー濃度センサ３６の出力がコンパレータ５１の（
−）入力に接続され、コンパレータ５１の（＋）入力に
は基準電圧Ｖｃが入力される。また、コンパレータ５１
の出力はプロセンサ５日の入力ボートに接続され、プロ
セッサ５８の出力ボートは、トナー補給部４０の補給ロ
ーラ４３の駆動モータを回転させるトナー補給回路５９
に接続される。さらに、プロセンサ５８の入出力ボート
には現像剤使用時間記憶素子（ＥＥＦＲＯＭ）　３７が
接続される。またプロセッサ５日の出力ボートは、イン
バータＩＣ５７及び抵抗５６が直列に接続され、かつ抵
抗５６がコンパレータ５１の（＋）入力に接続される。

第４図は本発明の電子写真装置の現像装置の動作を説明
するためのトナー濃度とトナー帯電量の関係図である。

現像剤のトナー濃度が初期使用状態で４％であるとする
と、その時のトナー帯電量と同じ帯電量を５０時間使用
した後の現像剤で得るためにはトナー濃度を３％にすれ
ばよいということを示している。

第５図はトナー濃度、トナー濃度センサの出力電圧及び
基準電圧ＶＣの関係図である。ａ、は現像剤使用時間が
０時間のときの基準電圧Ｖｃであり、ａ２は現像剤使用
時間が５０時間のときの基準電圧Ｖ。である。この時の
湿度条件は共に５０％である。

図に示されるように、トナー濃度センサ出力は、トナー
濃度が低下する程大きくなる。そこで、現像剤使用時間
が長くなるのに伴いトナー帯電量が低下したとき、それ
に併せて基準電圧Ｖｃをａ、からａ２に上昇させると、
第４図におけるトナー帯電量が一定となる。

ここで、湿度検知素子５２としては、ヒユーミライト（
商品名）やセラミック湿度センサＨ１０４（商品名）等
、湿度上昇に対して抵抗値が低下するものを使用して基
準電圧Ｖｃを上昇させている。

また、現像剤使用時間記憶素子３７としては、ＥＥＦＲ
ＯＭを用いる。そして、上記現像剤使用時間記憶素子３
７には、現像装置の攪拌ロール３５を駆動するモータの
回転時間に比例した情報がブロモ、す５８により書き込
まれるようになっている。

第６図は基準電圧Ｖｃの設定を行うための動作フローチ
ャートである。

ステップ■　プロセッサ５８により現像剤使用時間記憶
素子３７に書き込まれた現像剤使用時間の情報を読み出
す。

ステップ■　設定時間と比較する。

ステップ■　設定時間を越える値であれば、インバータ
ＩＣ５７の出力をＨ”レベルとして基準電圧Ｖｃを上昇
させる。その結果、トナー濃度が低下しトナー帯電量の
現像剤使用時間による低下を補正する。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、トナーと
キャリアからなる二成分の現像剤を収容し、静電潜像が
形成された像担持体の表面に上記トナーを供給するトナ
ー供給部と、該トナー供給部にトナーを補給するトナー
補給部と、上記トナー供給部内のトナー濃度を検知する
トナー濃度検知手段を有しており、該トナー濃度検知手
段からの信号を基準値と比較し、トナー濃度が低下する
と上記トナー補給部からトナー供給部にトナーを補給す
るようにしである。

そして、この時のトナー補給量を制御するための基準値
は環境湿度及び現像剤の使用時間によって補正されるた
め、トナー帯電量を常に一定に保つことができる。した
がって、画像濃度を一定にすることができ、「地かぶり
」が発生したり画像品位が低下したりすることがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電子写真装置の現像装置
の制御回路図、第２図は本発明の実施例を示す電子写真
装置の現像装置の概略図、第３図は本発明の現像装置が
適用される電子写真装置の概略図、第４図は本発明の電
子写真装置の現像装置の動作を説明するためのトナー濃
度とトナー帯電量の関係図、第５図はトナー濃度、トナ
ー濃度センサの出力電圧及び基準電圧Ｖｃの関係図、第
６図は基準電圧Ｖｃの設定を行うための動作フローチャ
ート、第７図は透磁率によりトナー濃度を検出する検知
センサの原理説明図、第８図は第７図の動作の説明図、
第９図はトナー帯電量と画像濃度の関係図、第１Ｏ図は
湿度と画像濃度の関係図、第１１図は画像濃度調整装置
の回路図、第１２図はトナー濃度とトナー帯電量の関係
図である。 ３６・・・トナー濃度センサ、３７・・・現像剤使用時
間記憶素子、４３・・・補給ローラ、５１・・・コンパ
レータ、５２・・・温度検知素子、５６・・・抵抗、５
７・・・インバータＩＣ１５８・・・プロセッサ、５９
・・・トナー補給回路。 第 ２図 ジ１準１し牙ルｅθぶしど臼テンＢｔｐ動すｒノ０−テ
マート第６図 第 図 第７図の動作のり門口 第８図 トナー平電量 （！’％〕 ｙｘ度　（％） 月り度と、！、像ｌｕＬ”関φ升図 第１０図 ＋Ｖ 画像濃度４川警斌置Ｑ回路図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）トナーとキャリアからなる二成分の現像剤を収容
   し、静電潜像が形成された像担持体の表面に上記トナー
   を供給するトナー供給部と、 （ｂ）該トナー供給部にトナーを補給するトナー補給部
   と、 （ｃ）上記トナー供給部内のトナー濃度を検知するトナ
   ー濃度検知手段と、 （ｄ）該トナー濃度検知手段からの信号を基準値と比較
   し、上記トナー補給部からトナー供給部へのトナー補給
   量を制御する手段と、 （ｅ）環境湿度を検知する湿度検知手段と、 （ｆ）上記現像剤の使用時間を検知する使用時間検知手
   段と、 （ｇ）上記湿度検知手段及び使用時間検知手段の出力に
   よって上記基準値を補正してトナー帯電量の変化をなく
   す補正手段を有することを特徴とする電子写真装置の現
   像装置。