JPH056090A - 二成分現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー補給量に応じて適正な現像剤攪拌を行
い、トナー帯電量を一定化し、それによって現像剤の過
攪拌による画像濃度低下や現像剤の早期劣化を抑制する
とともに、攪拌不足によるトナー飛散や下地カブリを減
少させ、さらに、現像剤中のトナー濃度を正確に検出し
て安定したトナー濃度制御を行う。 【構成】 補給されたトナーを既存現像剤と攪拌する攪
拌ローラ４の回転数をトナー補給量に応じて低速、高速
に切り換え制御する制御部６１と、現像剤がセンサＡＴ
ＤＣへ略一定の密度で供給されるように、該センサへ現
像剤を搬送するスパイラルローラ５の回転数を高速、低
速に切り換え制御する制御部６２を備えた二成分現像装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタ等の電
子写真方式の画像形成装置における現像装置、特にトナ
ーとキャリアを含む二成分現像剤を使用する現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置では、一様
に帯電させた静電潜像担持体に画像露光して静電潜像を
形成し、この潜像を現像装置で現像して可視像とし、こ
の可視像を転写材へ転写し、定着する。この現像装置と
してよく知られているものに、キャリアとトナーを含む
二成分現像剤を使用するものがある。

【０００３】この種の現像装置では、一般に、現像剤中
のトナー濃度を検出する手段と、前記検出手段へ現像剤
を搬送する手段と、前記検出手段にて検出されるトナー
濃度に応じてトナーを補給する手段と、補給されたトナ
ーを既存現像剤と攪拌する手段とを備えている。前記ト
ナー攪拌手段は、一定の速度（例えば、一定回転数）で
運転され、新たに補給されるトナーは、既に現像装置内
にある現像剤とこの攪拌手段により混合攪拌され、帯電
して現像部へ供給され、そこから静電潜像担持体上の静
電潜像の現像に供される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像剤
攪拌手段の運転速度が一定の現像装置では、トナー補給
量が少量である場合、過攪拌によりトナーの帯電量が上
昇し過ぎ、静電潜像担持体に付着するトナー量が減少す
るため、画像濃度の低下が起こるという問題がある。さ
らに、過攪拌のため現像剤が早く劣化する。また、トナ
ー補給量が多い場合、攪拌不足のためトナーが十分帯電
しないまま現像領域へ運ばれ、その結果、下地カブリや
トナー飛散といった問題が発生する。

【０００５】そこでこの問題を解決する方法として、ト
ナー補給量に応じて適正な現像剤攪拌を行えるように、
攪拌手段の運転速度をトナー補給量に応じて変更するこ
とが考えられる。しかしまた、このように構成すると新
たに次の問題が発生する。すなわち、前記攪拌手段とト
ナー濃度検出手段へ現像剤を搬送する手段は、通常、連
動するようになっており、例えば攪拌手段が速く運転さ
れると、搬送手段も速く運転される。そのためトナー濃
度検出手段への現像剤供給量が増加し、その結果、トナ
ー濃度が誤って読み取られる現象が生じる。

【０００６】さらに説明すると、前記トナー濃度検出手
段としては、所謂ＡＴＤＣセンサが広く用いられてお
り、このセンサは、これを通過するキャリアによる磁束
密度をアナログ電圧に変換してトナー濃度を測定するも
ので、図６に示すように、トナー濃度が適正濃度より低
いとき、換言すれば、トナーに比べてキャリア量が多い
とき、出力電圧が適正濃度に対応する基準電圧ＳＶより
高くなって多量トナー補給を指示し、トナー濃度が適正
濃度より高くなると、出力電圧が基準電圧ＳＶより低下
して少量トナー補給を指示するものである。

【０００７】従って、攪拌手段が速く運転されるに伴い
搬送手段が速く運転されてＡＴＤＣセンサへの現像剤供
給量が増加すると、同じトナー濃度でも出力電圧が上昇
してトナーの多量補給を指示し、現像剤中のトナー濃度
が高濃度側へシフトする傾向がでる。そこで本発明は、
トナー補給量に応じて適正な現像剤攪拌を行い、トナー
帯電量を一定化し、それによって従来現像装置に比べて
現像剤の過攪拌による画像濃度低下や現像剤の早期劣化
を抑制するとともに、攪拌不足によるトナー飛散や下地
カブリを減少させ、さらに、現像剤中のトナー濃度を正
確に検出して安定したトナー濃度制御を行うことができ
る二成分現像装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従
い、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を現像に供す
ることができ、現像剤中のトナー濃度を検出する手段
と、前記検出手段へ現像剤を搬送する手段と、前記検出
手段にて検出されるトナー濃度に応じてトナーを補給す
る手段と、補給されたトナーを既存現像剤と攪拌する手
段とを有する二成分現像装置において、前記トナー補給
手段によるトナー補給量に応じて前記攪拌手段の運転速
度を制御する手段及び現像剤が前記トナー濃度検出手段
へ略一定の密度で供給されるように前記搬送手段の運転
速度を制御する手段を備えたことを特徴とする二成分現
像装置を提供するものである。

【０００９】

【作用】本発明現像装置によると、前記攪拌手段の運転
速度を制御する手段により、該攪拌手段は、トナー補給
量が多いときは速く運転され、少ないときはそれより低
速度で運転される。また、前記搬送手段の運転速度を制
御する手段により、該搬送手段は、トナー濃度検出手段
へ略一定の密度で現像剤を搬送する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１はキャリアとトナーを含む二成分現像剤を使
用する複写機用の現像装置の断面を示している。図２の
（Ａ）および（Ｂ）はこの現像装置中の現像剤攪拌手段
である攪拌ローラ４及びトナー濃度検出センサへ現像剤
を搬送する搬送手段であるスパイラルローラ５の回転数
制御部の概略構成を示している。

【００１１】この現像装置は、複写機の感光体ドラムＰ
Ｃに臨む上下二段の現像スリーブ１１、１２を有してお
り、上段スリーブ１１内には固定磁石体２１が、下段ス
リーブ１２内には固定磁石体２２がそれぞれ内蔵されて
いる。下段スリーブ１２の背後下方にはバケットローラ
３が配置されており、該ローラ３の後方斜め上方には現
像剤攪拌ローラ４が、ローラ３の背後にはスパイラルロ
ーラ５がそれぞれ配置され、該スパイラルローラの中央
部にはトナー濃度検出のためのＡＴＤＣセンサが臨設さ
れている。

【００１２】現像スリーブ１１、１２、バケットローラ
３、攪拌ローラ４、スパイラルローラ５は、いずれも図
示しないモータの駆動力にて図中時計方向ａに回転駆動
される。なお、攪拌ローラ４はバケットローラ３を介し
て駆動力を伝達され、このローラ３に連動する。バケッ
トローラ３及び攪拌ローラ４は図２に示す回転数制御部
６１を介して前記図示しないモータにより駆動される。
また、スパイラルローラ５は図２に示す回転数制御部６
２を介して同じモータにより駆動される。

【００１３】回転数制御部６１は、バケットローラ３の
軸３１に遊嵌するギアＧ１、軸３１に固定されたギアＧ
４、ギアＧ１とＧ４を接続または分離させるための電磁
クラッチＣＬ１、ギアＧ４にかみ合い回転するギアＧ
３、ギアＧ３の軸ｇに遊嵌し、ギアＧ１にかみ合い回転
するギアＧ２、及びギアＧ３とＧ２を接続または分離さ
せるための電磁クラッチＣＬ２を備えている。ギアＧ１
は図示しない伝動装置を介して図示しない前記モータか
ら駆動力を受けることができる。

【００１４】一方、回転数制御部６２は、スパイラルロ
ーラ５の軸５１に遊嵌するギアＧ５、軸５１に固定され
たギアＧ８、ギアＧ５とＧ８を接続または分離させるた
めの電磁クラッチＣＬ３、ギアＧ８にかみ合い回転する
ギアＧ７、ギアＧ７の軸ｈに遊嵌し、ギアＧ５にかみ合
い回転するギアＧ６、及びギアＧ７とＧ６を接続または
分離させるための電磁クラッチＣＬ４を備えている。ギ
アＧ５は図示しない伝動装置を介して図示しない前記モ
ータから駆動力を受けることができる。

【００１５】この回転数制御部６１によると、図２
（Ａ）に示すように、クラッチＣＬ１がオンとなり、ギ
アＧ１及びＧ４が接続され、クラッチＣＬ２がオフでギ
アＧ２及びＧ３が分離されている状態では、駆動力はギ
アＧ１、クラッチＣＬ１、ギアＧ４及びローラ軸３１を
介してバケットローラ３に、従って攪拌ローラ４にも伝
えられる。この場合、攪拌ローラ４は低速回転駆動され
る（以下、これを「モードＡ」という）。モードＡにお
ける攪拌ローラ４の低速回転の程度は、現像剤が現像ス
リーブに十分搬送される程度としておく。

【００１６】一方、図２の（Ｂ）に示すように、クラッ
チＣＬ１がオフ、クラッチＣＬ２がオンの状態では、駆
動力はギアＧ１からギアＧ２、軸棒ｇ、ギアＧ３、ギア
Ｇ４及びローラ軸３１を介してバケットローラ３に、従
って攪拌ローラ４にも伝えられる。この場合、攪拌ロー
ラ４は高速回転駆動される（以下、「モードＢ」とい
う）。

【００１７】なお、クラッチＣＬ１オンでＣＬ２オフ或
いはクラッチＣＬ１オフでＣＬ２オンの切り替え操作
は、図３に示すように、トナー濃度検出センサＡＴＤＣ
からの出力に基づきクラッチ制御部６０によって行われ
る。また、回転数制御部６２によると、図２（Ａ）に示
すように、クラッチＣＬ３がオンとなり、ギアＧ５及び
Ｇ８が接続され、クラッチＣＬ４がオフでギアＧ６及び
Ｇ７が分離されている状態では、駆動力はギアＧ５、ク
ラッチＣＬ３、ギアＧ８及びローラ軸５１を介してスパ
イラルローラ５に伝えられる。この場合、スパイラルロ
ーラ５は高速回転駆動される（以下、これも「モード
Ａ」という）。

【００１８】一方、図２の（Ｂ）に示すように、クラッ
チＣＬ３がオフ、クラッチＣＬ４がオンの状態では、駆
動力はギアＧ５からギアＧ６、軸棒ｈ、ギアＧ７、ギア
Ｇ８及びローラ軸５１を介してスパイラルローラ５に伝
えられる。この場合、スパイラルローラ５は低速回転駆
動される（以下、これも「モードＢ」という）。なお、
クラッチＣＬ３オンでＣＬ４オフ或いはクラッチＣＬ３
オフでＣＬ４オンの切り替え操作も、図３に示すよう
に、トナー濃度検出センサＡＴＤＣからの出力に基づき
クラッチ制御部６０によって行われる。

【００１９】制御部６１のクラッチと制御部６２のクラ
ッチの関係では、クラッチＣＬ１がオン、ＣＬ２がオフ
のときクラッチＣＬ３がオン、ＣＬ４がオフされ、クラ
ッチＣＬ１がオフ、ＣＬ２がオンのときクラッチＣＬ３
がオフ、ＣＬ４がオンされるように制御される。制御部
６２における各ギア比は、攪拌ローラ４の低速、高速回
転に拘らず、前記スパイラルローラ５の高速、低速回転
の切り換えにより一定の密度で現像剤がセンサＡＴＤＣ
に供給されるように選択、決定してある。

【００２０】この現像装置は、さらに、トナー補給装置
７を備えている。トナー補給装置７は、上下二段に設け
られたトナー搬送部材７１、７２およびトナー補給ロー
ラ７３を備えている。搬送部材７１、７２は図中反時計
方向に、トナー補給ローラ７３は図中時計方向にそれぞ
れ図示しない駆動手段により回転駆動される。さらに、
上段現像スリーブ１１には上方から穂高規制部材９が臨
んでおり、スリーブ１１から攪拌ローラ４に向けて現像
剤案内板８が設けられている。

【００２１】この現像装置によると、本体部分にはトナ
ーとキャリアを含む現像剤Ｄが収容され、該現像剤はバ
ケットローラ３の回転により下段現像スリーブ１２に供
給される。供給された現像剤は該スリーブ内の磁石体２
２の磁力に基づきスリーブ１２上に保持され、スリーブ
の回転に伴って上段スリーブ１１上に渡される。

【００２２】上段スリーブ１１は内部の磁石体２１の磁
力によりその表面に現像剤を保持して感光体ドラムＰＣ
に臨む現像領域へ搬送する。なお、その搬送途中で、現
像剤搬送量が穂高規制部材９により規制される。現像領
域へ搬送された現像剤は感光体ドラムＰＣ上の静電潜像
の可視化に供され、余った現像剤はそこから下段スリー
ブ１２と感光体ドラムとの間の現像領域へ搬送され、そ
こで静電潜像を一層確実に可視像化し、なお余った現像
剤はスリーブ１２の回転に伴ってバケットローラ３へ流
れ込む。

【００２３】穂高規制部材９によって搬送を阻止された
現像剤は案内板８上を下降して攪拌ローラ４へ流入す
る。攪拌ローラ４はこのように流入してきた現像剤を再
びバケットローラ３へ戻すのであるが、トナー補給装置
７におけるトナー補給ローラ７３の回転によりこの攪拌
ローラ４へ新しいトナーが補給されるときには、該新ト
ナーと現像剤を混合攪拌したのちバケットローラ３へ送
り出す。

【００２４】攪拌ローラ４は下段スリーブ１２へ現像剤
を供給するだけでなく、スパイラルローラ５にも現像剤
を供給する。スパイラルローラ５はその両端から中央部
へ向け現像剤Ｄを送り込むスクリュータイプに構成され
ており、中央部へ送り込まれた現像剤はそこでトナー濃
度検出センサＡＴＤＣにより現像剤の平均的トナー濃度
を測定されたのち再びバケットローラ３へ送り込まれ
る。

【００２５】トナー補給装置７では、そこに収容された
トナーＴが搬送部材７２、７１の回転により補給ローラ
７３に供給され、補給ローラ７３はその回転によってト
ナーＴを攪拌ローラ４上に補給する。補給ローラ７３
は、前記トナー濃度検出センサＡＴＤＣからの出力に基
づき現像装置内のトナー濃度を一定に維持するように駆
動される。

【００２６】次に前記バケットローラ３及び攪拌ローラ
４の回転数制御部６１におけるクラッチＣＬ１、ＣＬ２
の制御と、スパイラルローラ５の回転数制御部６２にお
けるクラッチＣＬ３、ＣＬ４の制御の詳細について説明
する。トナー濃度検出センサＡＴＤＣの出力電圧とトナ
ー濃度との関係を示す図６から分かるように、適正トナ
ー濃度よりトナー濃度が高くなると、センサＡＴＤＣ出
力電圧が低下し、少量トナー補給が望まれる。逆に、ト
ナー濃度が低くなると、センサＡＴＤＣ出力電圧が高く
なり、多量トナー補給が望まれる。

【００２７】従って、基本的にはセンサＡＴＤＣの出力
電圧が適正トナー濃度に対応する基準電圧ＳＶよりも高
い場合には、攪拌ローラ４及びスパイラルローラ５をモ
ードＢで運転し、低い場合はローラ４及び５をモードＡ
で運転すればよいが、図４に示すように、実際にはセン
サＡＴＤＣの出力電圧は激しく変動するので、回転数制
御部６１、６２のクラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、Ｃ
Ｌ４のチャタリングが発生し、動作不良を生じる恐れが
ある。

【００２８】そこで本例では、図４に示すように、前記
基準電圧にヒステリシスＨを持たせることにより、クラ
ッチの動作不良が発生しないようにしてモードＡ、モー
ドＢの切り替えを行うようにしている。すなわち、この
現像装置によると、トナー濃度が適正濃度より高く、従
ってＡＴＤＣセンサ出力が該適正濃度に対応する基準電
圧ＳＶより低下し、ヒステリシスＨの下限又はその近傍
に達すると、トナー少量補給に切り換えられ、現像剤攪
拌ローラ４がＡモードで低速回転駆動される。また、ト
ナー濃度が次第に低下してＡＴＤＣセンサの出力が基準
電圧ＳＶより上昇し、ヒステリシスＨの上限又はその近
傍に達すると、トナー多量補給に切り換えられ、攪拌ロ
ーラ４がＢモードで高速回転駆動される。このように、
トナー補給量に応じて攪拌ローラ４の回転数が切り換え
られることにより、補給されたトナーと既存現像剤との
適正な攪拌が行われ、トナー帯電量も所望帯電量に一定
化し、それによって現像剤の過攪拌による画像濃度低下
や現像剤の早期劣化が抑制されるとともに、攪拌不足に
よるトナー飛散や白地カブリも低減する。

【００２９】図５はモードＡとモードＢにおけるトナー
帯電量と現像剤の攪拌時間の関係を示している。この図
から分かるように、モードＡではトナー帯電量がゆっく
りと立ち上がってくるのに対し、モードＢではこれが急
速に立ち上がり、トナー消費が多く、多量トナーが補給
されるときでも、補給されたトナーを直ぐに現像に供す
ることができることが分かる。

【００３０】また、スパイラルローラ５は、その回転数
が攪拌ローラ４の回転数に応じてＡモード、Ｂモードと
切り換えられ、それによってローラ５は攪拌ローラ４の
回転数に拘らず、センサＡＴＤＣ上に一定の密度で現像
剤を供給することができ、その結果、センサＡＴＤＣの
トナー濃度検出精度が向上し、該センサ出力に基づくト
ナー補給及びトナー濃度制御が安定化する。

【００３１】

【発明の効果】本発明二成分現像装置によると、トナー
補給量に応じて適正な現像剤攪拌を行い、トナー帯電量
を一定化し、それによって従来現像装置に比べて現像剤
の過攪拌による画像濃度低下や現像剤の早期劣化を抑制
するとともに、攪拌不足によるトナー飛散や下地カブリ
を減少でき、さらに、現像剤中のトナー濃度を正確に検
出して安定したトナー濃度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体の断面図である。

【図２】攪拌ローラ及びスパイラルローラの回転数制御
部の概略構成を示す図である。

【図３】回転数制御部のクラッチのオン、オフ制御を行
う部分のブロック図である。

【図４】図１に示す現像装置を組み込んだ複写機を用い
て複写を行い、そのときのセンサＡＴＤＣの出力電圧を
モニターしたタイムチャートである。

【図５】モードＡとモードＢの場合におけるトナー帯電
量と現像剤攪拌時間の関係を示すグラフである。

【図６】トナー濃度検出センサの出力電圧とトナー濃度
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

３ バケットローラ ４ 現像剤攪拌ローラ ５ スパイラルローラ ６１ 攪拌ローラ回転数制御部 ６２ スパイラルローラ回転数制御部 Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４ ギア ＣＬ１、ＣＬ２ 電磁クラッチ ３１ バケットローラの軸 ｇ ギアＧ３の軸 Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８ ギア ＣＬ３、ＣＬ４ 電磁クラッチ ５１ スパイラルローラの軸 ｈ ギアＧ７の軸 ６０ クラッチ制御部 ＡＴＤＣ トナー濃度検出センサ Ｄ 現像剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 昌彦 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 清水 保 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビルミノルタカメラ株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 トナーとキャリアを含む二成分現像剤を
   現像に供することができ、現像剤中のトナー濃度を検出
   する手段と、前記検出手段へ現像剤を搬送する手段と、
   前記検出手段にて検出されるトナー濃度に応じてトナー
   を補給する手段と、補給されたトナーを既存現像剤と攪
   拌する手段とを有する二成分現像装置において、前記ト
   ナー補給手段によるトナー補給量に応じて前記攪拌手段
   の運転速度を制御する手段、及び現像剤が前記トナー濃
   度検出手段へ略一定の密度で供給されるように前記搬送
   手段の運転速度を制御する手段を備えたことを特徴とす
   る二成分現像装置。