JPS602662B2 - 電子写真複写機等の現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真複写機、静電記録装置等の現像装置に
関するもので、特にトナー濃度を検知して均一なトナー
濃度を有する現像剤を使用する現像装置に関するもので
ある。

トナーとキャリアとから成る２成分現像剤を使用する現
像方法においては、トナー濃度を常に一定にすると共に
現像剤を渡洋して均一なトナー濃度に維持しなければな
らない。

トナー濃度検知装置によって現像剤中のトナー混合比が
低下したことを検知すると、トナー補給装置を作動させ
て、トナー濃度があらかじめ決められた値に達するまで
トナーを補給するように行われていた。しかし、従来の
複写装置においては、複写サイクルが終了すると、各複
写プロセスユニットと同時にトナー補給装置をも停止さ
せていた。複写サイクルがリピートコピー時の如く継続
されていれば問題ないが、上述のように複写サイクルが
終了すると、トナー濃度が設定値以下で、トナー補給装
置の動作が途中で中断される為に、次の複写作業を開始
させたとき、トナー濃度が低いので、画像濃度の低い複
写物が得られるという欠点があった。このような問題を
なくすために１回当りのトナー補給量を増加させるトナ
一緒給方法が提案されたが、補給量が増加すると、現像
剤の横梓が不十分となってトナー濃度を均一にすること
が出来ないばかりでなく十分な摩擦帯電を行うことが出
来ず、異常画像が発生した。一方、現像剤の疲労等を考
虜して、また現像剤の交換時期を延ばすために現像剤の
容量を増やすことが行われたが、このような現像剤を使
用すると全体のトナー濃度を上昇させるためには、かな
りの量のトナーを騰給しなければならず、上述したよう
な問題が発生した。

また従来知られている何れの対策も複写速度が高速にな
ると、例えば画像面積が多く又画像濃度の高い原稿を用
いて連続複写するとトナー補給が造いつな〈なる。そこ
で本発明は従来の欠点を解消し複写サイクルに使用され
ない空時間を利用してこの時間にトナー濃度を所定値に
回復させるよう、残りのトナー補給動作をを継続させる
新規な現像装置を提供することを目的とするものである
。本発明の他の目的は、複写画像濃度を適切に再現する
ように現像剤のトナー濃度を狭い範囲内で制御すること
である。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本発明の実施例を示す現像装置の断面図である
。

符号１は感光体ドラムで示矢方向に回転している。感光
体ドラムーはアルミニウム等の導電性支持体２とその表
面に置かれた光導軍体層３とから構成されており、光導
電体層としてはセレン、酸化亜鉛、硫化カドミウム、有
機光学電体等が使用される。また感光体として、表面に
透明絶縁層を有する３層構成の感光体も使用可能である
が、この場合は、従来公知の特殊な複写プロセスを使用
すればよい。感光体ドラムーの左下部には現像装置４が
設けられており、これによって感光体ドラムー上に形成
された静露潜像を現像する。現像装置４は大きく現像部
とトナー補給部とに分かれており、現像部には現像ロー
ラー５が配置されている。該現像ローラー５は髄６に固
設された３つの永久磁石７，，７２，７３と、その周囲
を囲んで、示矢方向に回転する非磁性のスリーブ８とか
ら構成されている。磁石は「それぞれ互いに異極性とな
るように配列されており、この磁気的吸引力によって現
像剤をスリーブ８に吸着して上方へ搬送する。スリーブ
８は例えばアルミニウムが使用され、表面はアルマイト
処理等の絶縁処理が施されており、さらに現像剤の汲み
上げを増すためにアヤメローレット、平目ローレツト等
の加工が行われている。スリーブ８には図示しない電源
によって、バイアス電圧が印加されるようになっている
。現像ローラー５の一部を囲み「内部に現像剤を収容す
る現像容器９があり、この中には、現像剤を境拝する損
洋羽根１０が設けられている。境詩芋羽根１川ま反時計
方向に回転しており、この駆動は、上記スリーブ８を駆
動する駆動モーターと共通であり、互いに同じタイミン
グで作動している。スリーブ８の右方には現像容器９の
端部に調整可能に取り付けられたドクター板Ｉ１がスリ
ーブ８と所定間隔を有して配置されている。該ドクター
板１１としてリン青銅板が用いられている。このドクタ
ー板１１とスリーブ８との間隔は、スリーブ８と感光体
ドラム１との最近接位置での間隔と同等か又はや）大き
く設定されている。スリーブ８の左上部には、掻き落し
板１２の先端がスリーブ８の表面に近接又は接触してス
リーブ８上の現像剤を掻き取るように構成されており、
掻き落し板１２は図のように斜談されて、掻き落された
現像剤を滞ることなく落下させるようになっている。さ
て、この掻き落し板の略中央部には直径約１仇舷の穴１
３が穿たれており、その穴１３の下簿にはトナー濃度検
知装置１４が配置されている。トナー濃度検知装置１４
は非磁性の中空円筒１５と、その外周に巻回されたコイ
ル１６と、図示しない制御回路とから成っている。中空
円筒１５はポリアセタール製のものであり、トナー濃度
を正確に検知するため現像剤の流れを良くしたりするこ
とが出釆、また現像剤の流れを一定にかつ安定にするた
めに出口をや〉狭くしている。現像容器９の左方にはト
ナー補給装置１７が現像装置４に対し、引き出し可能に
設けられている。このトナー補給装置１７は円筒形のト
ナー容器１８と、その中心部に回転自在に設けられた補
給軸１９と、この補給藤１９の両端部に固定された補給
アーム２０，２０と、該補給アーム２０間に張られたコ
イルスプリング２１から構成されている。トナー容器１
８の右上方には閉口１８ａが長手方向に形成されており
、補給アーム２０の矢印方向への回転によってコイルス
プリング２１内に貯められたトナーを遠心力によって放
出し現像装置４内に補給するように構成されている。補
給アーム２川まトナー放出後駆動が断たれ自重によって
下降し、コイルスプリング２１がトナー容器１８内のト
ナー層の最上部にその自重で乗っている。これを利用し
てトナーの残量検知を行っている。例えば補給軸１９に
補給アームの位置を示す部材を取り付けしその位置によ
って機外に残量有無を表示する。次に現像装置の作用に
ついて説明する。現像容器９内に貯蔵されたトナーと磁
性キャリアとから成る２成分現像剤は、磁石７，，７２
の磁気的吸引力によってスリーブ８に吸着され、そのス
リーブ８の回転方向に汲み上げられる。搬送途中におい
て、余剰の現像剤はドクター板１１によって除去される
。所定厚さに制御された現像剤で感光体ドラム１上の静
蚤浴隊を可視像化する。現像後スリーブ８の現像剤は騒
き落し板１２によって除去され再び現像容器９に戻され
再使用される。現像後の現像剤は、トナーが静電潜像に
吸着されて持ち去られるので、そのトナー濃度は低下し
ている。しかし、トナー濃度検知装置１４でそれが直ち
に検出されるとは限らない。数回複写動作をした後、ト
ナー濃度の低下を検知するようになるかも知れない。こ
れは、画像の濃度やトナー濃度検知装置１４の検知精度
によるところが大である。何れにしても掻き落し板１２
の穴１３から落下する一部の現像剤は、中空円筒１５の
中を充満して落下している。トナー濃度が低下すると、
中空円筒１５内を通過する鉄粉の量が多くなり、透磁率
が大きくなる。即ち、インダクタンス値が変化すること
になる。このィンダクタンスの変化を利用してＬＣ共振
回路を作り、基準トナー濃度に対応する共振周波数に対
応させて、トナー濃度を一定に制御している。このトナ
ー濃度検知装置１４からトナー濃度が設定値以下である
ことが出力されると、トナー補給装置１７を作動させ、
トナー濃度が設定値になるまでそれを継続させる。トナ
ー補給装置１７が作動すると、トナーが現像装置内に補
給されるが、掻き落し板１２の上を流れる現像剤に振り
かけられ、混合される。トナー補給動作が間欠的である
ため、トナー濃度が均一ではないので、損群羽根１０‘
こよって十分に贋拝されなければならない。ところで、
第２図に示すように画像反射濃度と現象剤中のトナー重
量比との間には相関関係があることがわかる。

図中点線は５肋角べ夕の中央部のものを、実線は３５肋
丸べタ中央部のもののそれぞれの画像反射熊度を測定し
たデータである。最適画像濃度として０．８〜１．２ま
でを得ようとすると、トナー重量比を一定範囲内に制御
しなければならないことがわかる。即ち、トナー濃度を
１．４〜１．級ｔ％に、現像プロセスのバラッキを考虜
すると１．５〜１．７ｗｔ％に制御しなければならない
。トナー濃度不足信号が発せられると、１回の補給動作
当り約２タ程補給される。ところでトナー使用量はＢ４
サイズ１枚当り（標準画像面積を７％として）０．０６
〜０．０７夕である。しかし、トナー補給信号が入って
補給するのに要する時間は機構上コピー時間の２倍の時
間が必要である。一般原稿では文字や線が主体であるの
で、上記補給量で十分であるが、写真黒べ夕、絵画のよ
うな特殊原稿では不十分となる。またトナ−の完全補給
に要する時間がコピー時間の２倍であるためワンッーワ
ン複写時にコピー終了後直ちに機械を停止させるとトナ
ー補給が終了しないうちに補給動作が停止させられてし
まうことになる。これを第３図の「従釆のトナー補給機
構」に示している。複写動作（複写サイクル）が終了し
ても、機械を停止させず、トナー濃度が設定値に復帰す
るまで機械を作動させるように構成した。機械全体を作
動させることは他のユニットの耐久性、騒音等の事情に
より、トナー濃度検知装置１４、トナー補給装置１７及
び現像装置４だけは稼動にして、他の装置は停止させて
おく方が好ましい。このトナー補給動作に関連した作業
を第３図を用いて説明する。複写装置に電源を投入し、
プリントボタンを押すことによって複写動作が開始する
。これと同時に現像ローラー５及び損梓羽根１０の駆動
用モーターが駆動される。従ってトナー濃度検知装置１
４の作動は、上記駆動モーターの作動中は行われている
ことになる。複写サイクルとは感光体ドラム１への帯電
から転写、クリーニングまで、場合により除電まで含め
た工程であり、例外として転写紙の給紙から排紙までの
距離が長い場合には、転写紙が複写装置から９Ｅ紙され
た時をもって複写動作の終了と称することがある。もし
この複写サイクル中にトナー濃度検知装置１４が現像剤
のトナー濃度が低下してことを検知して、トナー濃度不
足信号を発すると、トナー補給装置１７の作動が開始さ
れる。そして複写動作又は複写サイクルが終了してもト
ナー濃度不足信号が発せられていると、トナー補給装置
はその補給動作を中断することなく、また現像ローラー
及び櫨洋羽根駆動モーターも駆動を継続する。なお、そ
の他の複写ユニットの動作は上述したようにその作動は
停止している。そして所定のトナー補給が終了すると、
トナー濃度検知装置１４からトナー濃度過多信号が発せ
られ、トナー補給装置１７の動作は停止する。しかし現
像ローラー及び損伴羽根駆動モーターは一定時間ｔだけ
経過後にその動作は停止する。これは、トナー補給動作
終了後、直ちに櫨浮動作を中止すると、現像剤中に補給
されたトナーの高濃度部分が存在したままになり、損拝
が不十分となるのを防止するためである。そして、再び
プリントボタンが押下されると複写動作が開始し以下上
述の動作が繰り返される。もっとも、２回目の複写時に
、原稿としてべタ部の多くない通常の文字又は線画の原
画であれば、複写サイクル中にトナー濃度不足信号が発
せられることはないだろう。第４図は本発明の実施例を
示すトナー補給動作及び複写動作を制御する制御回路で
ある。

この制御回路は、トナー濃度検知装置１４によって現像
剤の濃度変化を現像剤のィンダクタンス変化に変換し、
共振周波数の変化として検知すべく、検知濃度周波数ｆ
と、基準濃度周波数ｆｏとを比較する周波数比較回路２
２を有している。検知濃度周波数ｆは次式で得られる。
ｆ＝・／２汀ノて÷で このようなトナ‐濃度検知装置
の代表的な例としては特関昭５１一１９５４０号が知ら
れている。

周波数比較回路からの出力信号波を整形する波形回路２
３と、トナー濃度不足信号をセット・リセットするフリ
ツプフロツプ２４を有するトナー濃度不足記憶回路２５
と、トナー補給装置１７を駆動するため補給鞠１９を回
転させるソレノィド２６を駆動する駆動回路２７と、現
像ローラー及び損梓羽根駆動モーターの作動停止を遅延
させる遅延回路２８と、波形整形回路２９と、現像ロー
ラー及び樽浮羽線駆動モーター３０を駆動するモーター
駆動回路３１とから構成されている。いま、トナー濃度
が基準値より低下したことをトナ−濃度検知装置が検知
すると、周波数比較回路２２から３角波が出力される。

この３角波は波形整流回路２３によって整流され、トナ
ー濃度不足記憶回路２５のフリツプフロップ２４へトナ
−濃度不足信号をセットし、トナー濃度不足状態をトナ
ー濃度過多信号が入るまで、記憶する。フリツプフロッ
プ２４からの出力信号によってトランジスタ２７１が導
通し、ソレノイド２６が励磁する。これによってトナー
補給装置１７の補給軸１９が回転し、トナーが現像装置
４に補給される。一方、現像ローラー及び櫨梓羽根駆動
モーターの駆動制御回路３１は、複写動作信号、周波数
比較回路２２からのトナー濃度低下の信号、フリップフ
ロップ２４からのトナー濃度不足信号の何れかによって
駆動されるようオア回路３２によって制御されている。
複写サイクル中には複写動作信号が常時出されており、
これによつリレＲＡをオンさせ、その接点ＲＭを閉成し
、駆動モーター３町を駆動させる。この複写サイクル中
にトナー濃度が低下すると、複写動作信号以外に２つの
信号がオア回路３２に入る。従って複写動作が終了して
複写動作信号が無くなっても、駆動モーター３０は駆動
制御回路３１によって駆動される。そして、トナー濃度
検知装置１４がトナー濃度が所定値に達したことを検知
すると、周波数比較回路２２から出力信号が出なくなる
と同時に、トナー濃度過多信号が図示しない回路によっ
てＡからフリツプフロツプ２４をリセットする。フリツ
プフロップ２４からの信号は遅延回路２８を経てオア回
路に入力されるので、トナー補給装置１７の作動停止後
も、いまらくの間現像ローラー５及び横浮羽線１０‘ま
駆動されることになる。一定時間ｔ経過すると、リレー
ＲＡが消磁され、接点ＲＡＩを開成し、駆動モーター３
０の駆動を停止させる。ところで、上述の実施例におい
て、トナ−濃度検知方法として現像剤として磁性キャリ
ャを使用し、その特性を巧みに利用した磁気的検出方法
について述べたが、現像剤のトナ−濃度の他の方法とし
て現像剤の反射濃度を測定し、基準現像剤のその濃度と
比較する光電的検出方法や、感光体の画像非形成部に現
像剤のトナー濃度測定用の静電像を形成し、同一現像剤
で現像し、この反射濃度を測定することによってトナー
濃度を測定する等の種々のトナー濃度検知方法が使用可
能である。また、トナー補給装置としては、１回の補給
で少量のトナーを補給し、それによってトナーと現像剤
の混合・損梓を行い易くすることが出来る方式のもので
あれば、従来から知られているトナー補給装置を使用す
ることができる。以上のように、本発明によれば、常に
トナー濃度を一定範囲内に維持するので、電源投入と同
時に複写動作を開始しても、十分な画像濃度の複写物を
得ることができる。

しかも「複写動作以外の空時間を利用して、トナ−濃度
を設定値に維持するようにしているのでトナ−補給タイ
ミングを問題にすることがなくなり余裕度が出せる。そ
して、１回当りのトナー補給量を少量にすることが出来
るので現像剤と補給トナーとの混合損梓が行いやすく、
摩擦帯電、濃度の均一を十分に行うことが出釆、良好な
画質の複写物を得ることが可能である。なお、複写動作
終了後、トナー補給動作を継続している間に次の複写動
作を開始させると、トナー補給動作はこれに影響を受け
ることなく、それを継続する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す現像装置の断面図、第２
図は、画像反射濃度とトナー重量比との相関関係図、第
３図は複写動作とトナ−補給動作のタイミングチャート
、第４図は本発明の実施例を示す現像装置の回路図であ
る。 １・・・・・・感光体ドラム、４・・・・・・現像装置
、５・・・・・・現像ローフー、８・・・・・・スリー
ブ、１０・・・・・・損梓羽根、１４・・・…トナー濃
度検知装置、１７・・・・・・トナー補給装置、２８・
・・・・・遅延回路、３１・・・・・・モーター駆動制
御回路。 州１図 席２図 捲る図 席４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トナーとキヤリアとから成る２成分現像剤のトナー
   濃度を検知するトナー濃度検知装置と、トナー濃度が基
   準以下あるるときトナーを捕給するトナー捕給装置と、
   捕給されたトナーを上記現像剤と均一に混合する撹拌装
   置とを有する電子写真複写機等の現像装置において、ト
   ナー濃度が基準値以下のときに複写装置が終了しても上
   記トナー捕給装置の作動を継続させることを特徴とする
   電子写真複写機等の現像装置。 ２ トナーとキヤリアとから成る２成分現像剤のトナー
   濃度を検知するトナー濃度検知装置と、トナー濃度が基
   準以下あるるときトナーを捕給するトナー捕給装置と、
   捕給されたトナーを上記現像剤と均一に混合する撹拌装
   置とを有する電子写真複写機等の現像装置において、ト
   ナー濃度が基準値以下のときに複写装置が終了しても上
   記トナー捕給装置の作動を継続させ、トナー濃度が基準
   値に達しトナー捕給装置の作動を停止しても、一定時間
   撹拌装置を作動させるようにしたことを特徴とする電子
   写真複写機の現像装置。