JPH06102743A

JPH06102743A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06102743A
Application number: JP4249872A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fujiki; 嘉男藤木; Norihiro Suzuki; 則広鈴木; Masakazu Ide; 雅一井手
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】現像装置に関し、現像剤の寿命を正確に検出
できるようにした現像装置を提供することを目的とす
る。【構成】現像剤４を貯留する容器５と、該容器５内で
現像剤４を攪拌する攪拌パドル６と、所定の電位に帯電
されるとともに、マグネットを備えることによって、上
記現像剤４を吸着する現像ローラ７と、該現像ローラ７
に吸着された現像剤に含まれるトナーを表面に形成され
た静電潜像部に吸着する感光体２とよりなる現像器３を
備える現像装置において、上記容器５内の現像剤４が流
動する部分に適当な間隔を置いて設けた１対の電極８
（８ａ，８ｂ）と、両電極８ａ、８ｂ間に電圧を印加す
る電源９と、両電極８ａ、８ｂ間の抵抗値又は電流値を
検出する検出部１０とを設ける構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザプリン
タ、電子写真式複写機、ファクシミリ装置等に用いられ
る現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ、電子写真式複写機、フ
ァクシミリ装置等の電子写真の原理を応用した画像形成
装置においては、まず帯電器でドラム状あるいは無端帯
状の感光体の表面を一様に帯電させ、次いで露光装置で
その帯電状態を変化させて静電潜像を形成し、該静電潜
像部に現像ローラによって供給されるトナーを付着させ
てトナー画像を形成するようにしている。このようにし
て形成された感光体上のトナー画像は更に、転写器で紙
等の記録媒体に転写させ、記録媒体に転写されたトナー
画像は、定着器で記録媒体に定着される。また、感光体
はトナー画像を転写した後、除電手段によって除電さ
れ、残留したトナーをクリーニング装置で除去した後、
再び帯電器で帯電される。

【０００３】最近、これらの電子写真式画像形成装置に
おいては、安定した高印字品質が要求されており、高印
字品質を安定良く維持するため、印字枚数をカウント
し、適当に設定された所定の枚数を基準にして現像剤を
定期的に交換し、現像剤の劣化による印字品質の低下を
防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現像剤の劣
化はトナーの劣化とキャリアの劣化とに分けて考えるこ
とができる。

【０００５】キャリアの劣化は現像器の運転時間すなわ
ちトナーとの攪拌時間が長い程進行する。一方、トナー
劣化は、補充されてから現像器内にとどまる滞留時間が
長い程、上記攪拌によって次第に微粉化し帯電能力が低
下することによって進行する。

【０００６】ところで、上記印字枚数と上記現像器の運
転時間あるいはトナーの滞留時間との関係は、装置の使
用状態によって種々異なっている。すなわち、一回の印
刷工程は現像剤を帯電させるための攪拌工程と印刷工程
とよりなる。従って、連続印刷（例えば一日中印刷装置
を止めない）を行う場合には攪拌工程の時間は短くてよ
いので、間歇的に印刷を繰り返す場合に比して、運転時
間の割りに印刷枚数が多くなる。

【０００７】また、印字の黒点率が多ければトナーの消
費が多くなるので、上記トナーの滞留時間が短くなるの
に対して、印字の黒点率が少なければ多量のトナーが現
像器内に残され、上記滞留時間が長くなる。

【０００８】更に、用紙サイズによっても用紙一枚に消
費されるトナー量が異なるため、枚数に対する滞留時間
が異なることになる。このため、枚数を基準にして現像
剤の交換をする従来の方法では、一方では、印字枚数が
所定数に達する前に現像剤が劣化し、地カブリが発生し
たり、印字濃度が低下したりすることがあり、他方で
は、まだ高印字品質を維持できるにもかかわらず現像剤
が交換されることがある。

【０００９】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、現像剤の寿命を正確に検出できるようにした
現像装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために以下の手段を採用する。すなわち、例え
ば図１の構成図に示すように、現像剤４を貯留する容器
５と、該容器５内で現像剤４を攪拌する攪拌パドル６
と、所定の電位に帯電されるとともに、マグネットを備
えることによって、上記現像剤４を吸着する現像ローラ
７と、該現像ローラ７に吸着された現像剤に含まれるト
ナーを表面に形成された静電潜像部に吸着する感光体２
とよりなる現像器３を備える現像装置を前提として、上
記容器５内の現像剤４が流動する部分に適当な間隔を置
いて設けた１対の電極８（８ａ，８ｂ）と、両電極８
ａ、８ｂ間に電圧を印加する電源９と、両電極８ａ、８
ｂ間の抵抗値又は電流値を検出する検出部１０とを設け
る構成とする。

【００１１】また、上記検出部１０の検出結果に応じて
感光体２と現像ローラ７との電位差を制御する制御部１
６を設ける構成とする。更に、上記検出部１０の検出結
果に応じてトナー供給装置１３のトナー供給量を制御す
る制御部１６を備える構成とする。

【００１２】

【作用】現像器３内に収納された現像剤４の抵抗値は、
例えば図３に示すように、使用開始直後の所定値（例え
ば１０⁷Ωcm程度）から現像剤４のキャリアの表面が安
定するまでの間一旦低下し、その後次第に上昇してキャ
リアの表面が安定するとある値（５×１０⁷Ωcm程度）
に安定し、その後は使用時間に対応して緩やかに増加す
る。現像剤４の寿命になると現像剤４の抵抗値が例え
ば、５×１０⁸Ωcm程度になる。

【００１３】従って、現像器３の容器５内の現像剤４が
流動する部分に適当な間隔を置いて設けた１対の電極８
ａ、８ｂ間に電源９より電圧を印加し、検出部１０で両
電極８ａ，８ｂ間の抵抗が上記の値になることを検出す
ることにより、現像剤４が寿命に達したことが確認でき
る。上記抵抗値にかわって両電極８ａ，８ｂ間のに流れ
る電流値を用いてもよいことはもちろんである。

【００１４】また、トナーは現像ローラ７と感光体ドラ
ム２の表面間の電位差によって、感光体ドラム２の表面
からは相対的に反発力を受けている。この状態で、レー
ザによって感光体ドラム２の表面に静電潜像が形成され
ると、該潜像部に集中してトナーが吸着されるようにな
っている。従って上記のように、検出部１０の検出結果
に応じて制御部１６によって、感光体２と現像ローラ７
との電位差を制御すると、上記反発力を制御することに
なり、現像剤の劣化にともなう画像濃度の低下を防止す
ることができることになる。

【００１５】更に、現像剤の劣化は画像濃度の低下を招
く、従って、検出部１０の検出結果に応じて制御部１６
によって、トナー供給量を制御することによって、画像
濃度を適正に保つことになる。

【００１６】

【実施例】本発明をレーザプリンタに適用した場合の第
１実施例を図面に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００１７】本発明の現像装置が備える現像器３には従
来と同様図上、時計回り方向に回転する感光体ドラム２
が備えられる。一方、電源１１からの電力が帯電器１に
供給され該帯電器１によって、該感光体ドラム２の表面
は例えば３５０〜４５０Ｖ程度の所定の電位に一様に帯
電される。その後、図示しない露光装置が出射するレー
ザ光によって該感光体ドラム２の表面が軸心方向に走査
され、帯電電位が低い静電潜像が形成される。

【００１８】上記現像器３には従来と同様、更に、現像
剤４を貯留する容器５と、該容器５内で現像剤４を攪拌
する攪拌パドル６と、現像ローラ７と、トナー供給装置
１３と、トナー濃度センサ１４とを備えている。そして
上記現像ローラ７は、マグネットを備えて、上記容器５
内の現像剤４を吸着して感光体２に対向する位置まで運
ぶとともに、電源１２によって例えば２４０〜２８０Ｖ
程度の所定の電位に帯電されて、上記感光体ドラム２と
の間に電位差を形成している。

【００１９】本発明では、上記従来の構成に加えて、上
記容器５内の現像剤４が流動する部分に、図１及び図２
の斜視図に示すように、適当な間隔を置いて１対の電極
８（８ａ、８ｂ）が設けられる。

【００２０】すなわち、１つの平板状の電極８ａがその
１面が容器５内の空間に露出するように容器５の肉壁に
埋設され、これを２〜３ｍｍ程度の間隔をおいて現像剤
４の流動方向と直角方向に跨ぐように形成されたハット
型のもう１つの電極８ｂの両脚部が容器５の肉壁に埋設
され、両電極８ａ、８ｂの間に２〜３ｍｍ×２０〜３０
ｍｍ程度の断面長方形の現像剤流路１５が形成される。

【００２１】なお、現像剤４の流れ全体に大きな影響を
与えないようにするためには、両電極の間隔をできるだ
け大きくする必要があるが、逆に以下に説明するように
両電極８ａ、８ｂ間の抵抗測定感度又は電流測定感度を
大きくするためにはできるだけ小さくする必要があり、
両者のバランスをとる必要がある。

【００２２】両電極８ａ、８ｂを設置する位置は、上記
容器５内の現像剤４が流動する部分であれば特に限定さ
れないが、この実施例では、できるだけ安定良く両電極
８ａ、８ｂ間の抵抗又は電流検出ができるようにするた
め、現像剤４の流動状態が比較的安定する攪拌パドル６
の近傍部に両電極８ａ、８ｂを設置している。

【００２３】両電極８ａ、８ｂは検出部１０を介して電
源９に接続され、両電極８ａ、８ｂ間に例えば５〜１０
ＫＶ程度の電圧が印加される。これによって上記検出部
１０によって、図３の特性図に示すように、現像装置の
使用時間、すなわち、現像剤４の劣化の進行度合に応じ
て変化する電流値あるいは抵抗値（ここでは、劣化の進
行度合に比例して増加する抵抗値）が検出される。

【００２４】更に、上記検出部１０の出力は制御部１６
に入力され、該制御部１６は、後述するようにトナー濃
度制御、感光体ドラム２と現像ローラ７の間の電圧差制
御を行う。

【００２５】上記のような構成において、まずレーザプ
リンタの現像器３の容器５に所定量の新しい現像剤４を
入れ、使用時間と現像剤４の電気抵抗値を測定したとこ
ろ、図３の特性図に示すように、現像剤４の電気抵抗値
は使用開始直後から現像剤４のキャリアの表面が安定す
るまでの間（３０〜４０時間程度）に、１０⁷Ωcm程度
から一旦１０⁶Ωcm程度まで低下し、キャリアの表面が
安定するとある値（５×１０⁷Ωcm程度）に安定し、そ
の後は使用時間に比例して増加し、予め設定された限界
値（５×１０⁸Ωcm程度）に達すると寿命とされる。従
って、現像剤４の抵抗値（あるいは電流値）が上記の限
界値になることを検出することにより、現像剤４が寿命
に達したことが検出される。

【００２６】このようにして、検出された現像剤４の寿
命の到来は例えば表示ランプの点灯、表示パネルへの絵
模様あるいは文字の表示等によって視覚的に報知した
り、ブザー音、チャイム音、音声等を出力することによ
って聴覚的に報知したりすることができる。そして、こ
の報知によってオペレータが正確に現像剤４の寿命が来
たことを認識することができ、現像剤４の交換を促さ
れ、これに応じて現像剤４を交換することにより、現像
剤４の劣化による印字品質の低下を確実に防止できると
ともに、寿命前の現像剤４の交換を防止してランニング
コストを削減することができる。

【００２７】上記抵抗値の測定による現像剤４の寿命の
判定は、例えば予め定められた印刷枚数の印刷が行われ
た時点で行うようにしてもよい。すなわち、この判定時
に現像剤４の抵抗値が所定値より大きくなっており、現
像剤４の寿命が来ている場合には容器５内の現像剤４が
直ちに交換される。逆に、上記判定時に、現像剤４の抵
抗値が所定値に達しておらず、寿命迄に余裕が有る場合
には、この時の抵抗値とその時の印刷枚数から寿命まで
印刷可能な印刷枚数を予測することができ、この予測さ
れた印刷枚数の印刷が成された後に再び寿命が来ている
か否かを判定することになる。

【００２８】このようにして、寿命が来ている現像剤４
を交換して印字品質の低下を防止できる一方、寿命前の
現像剤４の交換を防止して、ランニングコストを削減す
ることができる。

【００２９】更に、上記検出部１０が検出した両電極８
ａ、８ｂ間の電流値あるいは抵抗値は、上記のように制
御部１６に入力され、該制御部１６は現像剤が劣化し
て、抵抗値が上がると感光体ドラム２の表面電位（帯電
器１の電圧）と現像ローラ７との間の電位差を小さくす
る。

【００３０】すなわち、トナーは現像ローラ７と感光体
ドラム２の表面間の電位差によって、感光体ドラム２の
表面からは相対的に反発力を受けている。この状態で、
レーザによって感光体ドラム２の表面に静電潜像が形成
されると、該潜像部に集中してトナーが吸着されるよう
になっている。そこで、上記のように電位差が小さくな
ることによって、感光体ドラム２から現像ローラ７との
間に働くトナーに対する反発力が小さくなって、トナー
の感光体ドラム２の潜像部への吸着量が多くなり、トナ
ー劣化による画像濃度の低下を防止することになる。

【００３１】ここで、制御部１６は現像剤４の劣化の進
行度合に応じて感光体ドラム２と現像ローラ７との電位
差が小さくなるように制御すれば足りる。ところが、感
光体ドラム２あるいは現像ローラ７のいずれか一方のみ
の電圧を大きく変化させると該感光体ドラム２あるいは
現像ローラ７の性能低下を引き起こすことになり不都合
である。従ってここでは、図４に示すように感光体ドラ
ム２と現像ローラ７との電位差を制御している。

【００３２】すなわち、感光体ドラム２の表面電位は帯
電器１の電位に依存するので、図４の制御特性図のａ線
で示すように、現像剤４の劣化の進行度合に応じて帯電
器１の電圧を低くさせるように上記帯電器１用の電源１
１を制御する。また、現像ローラ７の電位は同図のｂ線
で示すように現像剤４の劣化の進行度合に応じて現像ロ
ーラ７の電圧を高くさせるように上記現像ローラ７用の
電源１２を制御する。

【００３３】なお、この感光体ドラム２の電位と現像ロ
ーラ７の電位の制御は現像剤４が導入されて後該現像剤
４の寿命に達するまでの期間全体にわたって行ってもよ
いが、印字濃度の低下が発生するおそれがある程度まで
劣化してから後にのみ、上記電位制御を実行するように
してもよい。

【００３４】更に、従来の現像装置では、現像剤４が劣
化してくると、キャリアの帯電量が低下し、キャリアへ
のトナーの付着量が減少する結果、現像ローラ７から感
光体ドラム２の潜像部に運び出されるトナーの量が少な
くなり、印字濃度が低下することがあった。

【００３５】そこで、上記制御部１６は、上記検出部１
０の検出する抵抗値が大きくなるにともなって、図５に
示すように現像剤４のトナー濃度を高めるようにしてい
る。すなわち、検出部１０より得られる抵抗値に対応し
て、トナー濃度センサ１４の出力あるいはトナー濃度制
御基準値を補正するとともに、トナー供給装置１３のト
ナー供給制御ローラ１７を駆動するモータ１８を制御し
て、図５の制御特性図に示すように、トナー供給量を制
御し、地カブリが発生しない程度で、トナー濃度が高め
られるようにしている。

【００３６】図６の構成図、図７の斜視図及び図８の断
面図に示す本発明の第２実施例に係る現像装置では、上
記一方の電極８ｂが攪拌パドル６の羽根１９の一つに固
定され、他方の電極８ａが容器５の肉壁の内面に固定さ
れる。

【００３７】この構成において、攪拌パドル６を６０〜
３００ｒｐｍで回転させると、両電極８ａ、８ｂ間に検
出される電流値は、図９の波形図に示すように、攪拌パ
ドル６の回転数に対応して、６０〜３００回／分のパル
スとして検出される。ここで、攪拌パドル６の回転数が
６０ｒｐｍを下回ると、現像剤４の攪拌が不十分になる
とともに、パルスのピーク近傍の電流変化が著しく緩慢
になり、ピークの検出が困難になるので、好ましくな
く、また、攪拌パドル６の回転数が３００ｒｐｍを上回
ると、現像剤４の流動状態の変動によってピーク値が大
きく変動し、電流値を安定良く検出できないので好まし
くない。

【００３８】この実施例では、攪拌パドル６の回転によ
って両電極８ａ、８ｂの間の現像剤４を強制的に流動さ
せるので、両電極８ａ、８ｂの間に現像剤４が詰まるお
それが無く、したがって、両電極８ａ、８ｂの間隔を放
電しない程度に接近させて両電極８ａ、８ｂ間に流れる
電流を大きくして電流の検出を容易にすることができ
る。

【００３９】この第２実施例のその他の構成、作用ない
し効果は、上記の第１実施例に係る現像装置と同様であ
るので、これらの説明は重複を避けるために省略する。
図１０の構成図及び図１１の断面図に示す本発明の第３
実施例に係る現像装置は、容器５内に補助攪拌パドル２
０を設けて、両電極８ａ、８ｂの間の現像剤流路１５に
現像剤４を強制的に連続して送り込むようにしている。

【００４０】この第３実施例では、現像剤４が現像剤流
路１５に強制的に連続して送り込まれるので、現像剤流
路１５内での現像剤４の詰まりが発生し難くなり、両電
極８ａ、８ｂの間隔を放電しない程度に接近させて両電
極８ａ、８ｂ間に流れる電流を大きくして電流の検出を
容易にすることができるとともに、補助攪拌パドル１８
によって現像剤４を攪拌することにより、現像剤４の攪
拌効率を高めることができる。

【００４１】この第３実施例のその他の構成、作用ない
し効果は、上記の第１、第２の実施例に係る現像装置と
同様であるので、これらの説明は重複を避けるために省
略する。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、１対の
電極の間の抵抗値あるいは電流値を検出することにより
現像剤の劣化の進行度合を知ることができるので、現像
剤の寿命を正確に検出でき、寿命前の現像剤交換を防止
して、ランニングコストを削減することができる。

【００４３】本発明において、特に両電極間に流れる電
流を検出する検出部の検出結果に対応して感光体と現像
ローラとの一方または両方の電位を制御する制御部を設
ける場合には、感光体と現像ローラとの一方または両方
の電位を制御することにより寿命が近付いた現像剤ある
いは寿命が過ぎた現像剤のトナーに作用する感光体と現
像ローラとの一方または両方を制御し、トナーが現像ロ
ーラから感光体に移転し難くなることを防止して印字濃
度の低下を防止できる。

【００４４】また、本発明において、特に上記検出部の
検出結果に対応してトナー供給装置のトナー供給量を制
御する制御部を備える場合には、キャリアへのトナーの
付着量を増大させて印字濃度の低下を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】本発明の第１実施例の電極の斜視図である。

【図３】現像剤の劣化特性図である。

【図４】本発明の感光体ドラムおよび現像ローラの電位
制御特性図である。

【図５】本発明のトナー濃度制御特性図である。

【図６】本発明の第２実施例の構成図である。

【図７】本発明の第２実施例の要部の斜視図である。

【図８】本発明の第２実施例の要部の断面図である。

【図９】本発明の第２実施例の検出電流の波形図であ
る。

【図１０】本発明の第３実施例の構成図である。

【図１１】本発明の第３実施例の要部の断面図である。

【符号の説明】

１帯電器２感光体ドラム３現像器４現像剤５容器６攪拌パドル７現像ローラ８電極９電源１０検出部１３トナー供給装置１４トナー濃度センサ１６制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤(4) を貯留する容器(5) と、該容
器(5) 内で現像剤(4) を攪拌する攪拌パドル(6) と、所
定の電位に帯電されるとともに、マグネットを備えるこ
とによって、上記現像剤(4) を吸着する現像ローラ(7)
と、該現像ローラ(7) に吸着された現像剤に含まれるト
ナーを表面に形成された静電潜像部に吸着する感光体
(2) とよりなる現像器(3) を備える現像装置において、上記容器(5) 内の現像剤(4) が流動する部分に適当な間
隔を置いて設けた１対の電極(8；8a,8b)と、両電極(8a,8b) 間に電圧を印加する電源(9) と、両電極(8a,8b) 間の抵抗値又は電流値を検出する検出部
(10)とを設けることを特徴とする現像装置。
【請求項２】上記検出部(10)の検出結果に対応して感
光体(2) と現像ローラ(7) との電位差を制御する制御部
(16)を設けた請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】上記検出部(10)の検出結果に対応してト
ナー供給装置(13)のトナー供給量を制御する制御部(16)
を備える請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】上記トナー供給量の制御が現像剤の劣化
に応じてトナー濃度センサ(14)の出力又はトナ−濃度制
御基準値を補正することによってなされる請求項３に記
載の現像装置。