JPH06110331A

JPH06110331A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06110331A
Application number: JP4281083A
Authority: JP
Inventors: Hidekiyo Tachibana; 英清立花; Yutaka Toyoda; 裕豊田; Masatsugu Kajimoto; 昌嗣梶本; Mikio Yamamoto; 美樹夫山本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】現像装置を小型化した場合であっても現像剤収
容室内の現像剤の堆積量を正確に検知することができ、
現像剤収容室内に貯留される現像剤の量をほぼ一定量に
維持して良好な画像形成を行うことが可能な現像装置を
提供する。【構成】現像剤を貯留する現像剤収容室6と、この現像
剤収容室6から静電潜像保持体1に面した現像領域Aへ現
像剤を搬出する現像剤担持体2と、外部から現像剤が補
給される現像剤貯蔵箱11から上記現像剤収容室6に現像
剤を搬送する現像剤搬送手段9とを備えた現像装置にお
いて、上記現像剤収容室6には当該室内に貯留された現
像剤を挟み込むようにして第一及び第二の電極5,7を配
設する一方、これら電極5,7の間に交流電圧を印加し且
つ上記電極5,7の間に流れた電流値を検出する現像剤量
検出手段8を配設し、この現像剤量検出手段8の検出信号
に基づいて供給制御手段10が上記現像剤搬送手段9を駆
動するようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真複写機
やレーザープリンタ等に用いられる現像装置に係り、特
に、現像装置のハウジング外に設けられた現像剤貯蔵箱
からハウジング内の現像剤収容室に適宜現像剤を補給す
るタイプの現像装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー複写機やプラスワンカラー
複写機等、多数色の画像を形成することが可能な複写機
やプリンタが普及してきているが、これら多色複写機で
は色数に応じた数の現像装置を静電潜像保持体の周囲に
配設する必要があり、現像装置の小型化が重要な課題で
ある。このため、現像装置のハウジング内に設けられる
現像剤収容室の大きさを最小限とし、ハウジング外に設
けられた現像剤貯蔵箱から必要に応じて上記現像剤収容
室へ現像剤を供給する機構が多く用いられてきた。

【０００３】このような機構において、現像剤貯蔵箱か
ら現像剤収容室へ現像剤を搬送する現像剤搬送手段は、
現像剤収容室における現像剤の堆積量が常に略一定とな
るように駆動が制御されなければならない。何故なら
ば、上記現像剤搬送手段による現像剤の供給量が画像形
成による現像剤の消費量よりも少なければ現像剤収容室
の現像剤は徐々に減少するので、この現像装置により現
像した記録画像には部分的な濃度低下や画像欠陥が生じ
る。また、現像剤搬送手段による現像剤供給量が現像剤
の消費量よりも多ければ現像剤収容室内の現像剤は徐々
に増加するので、現像剤収容室内で現像剤が塊状となっ
たり、現像剤貯蔵箱から現像剤収容室へ通じる搬送通路
に現像剤が詰まってしまう。

【０００４】上記現像剤搬送手段の駆動を制御するため
には現像剤収容室に堆積している現像剤の量を正確に検
出する必要があり、その手段は特開昭61ー109082号公報
及び特開昭61ー77070号公報に開示されている。前者の
特開昭61ー109082号公報は、現像剤担持体を駆動するモ
ーターの駆動電流を検出し、この電流値から現像剤収容
室内の現像剤の堆積量を検出する装置を開示している。
また、後者の特開昭61ー77070号公報に開示された記録
装置は画像信号の黒レベル期間を積算する手段を備え、
積算された値から現像剤の消費状況を監視している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら公報に
開示された装置は次のような問題点を有している。特開
昭61ー109082号公報に開示される検出装置は、現像剤担
持体を駆動するモーターの回転負荷によって現像剤収容
室内の現像剤の多少を検出するものであるが、一般に現
像剤担持体には現像剤の散逸を防止するためのシール部
材等が接触しており、この場合にはモーターの回転負荷
の多くがその接触摩擦によるものとなる。従って、現像
剤の堆積量の減少による回転負荷の変動と、他の要因に
よる回転負荷の変動とを分離して検出することができ
ず、正確な現像剤の堆積量を検出することができない。

【０００６】また、特開昭61ー77070号公報の記録装置
では画像信号の黒レベル期間を積算した値のみから現像
剤の消費量を監視しているため、現像剤の帯電量や静電
潜像保持体上の潜像電位のバラツキによる現像剤消費量
の変動を検出することができず、実際の現像剤消費量と
検出した現像剤消費量との誤差は大きくならざるを得な
い。

【０００７】尚、現像剤収容室の現像剤堆積量を検出す
るその他の装置としては、圧電素子を用いた検出センサ
が一般的であるが、現像剤収容室を小型化した場合には
現像剤と検出センサとの接触圧が小さくなるため、現像
剤の堆積量を正確に検知することはできない。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、現像装置を小
型化した場合であっても現像剤収容室内の現像剤の堆積
量を正確に検知することができ、現像剤収容室内に貯留
される現像剤の量をほぼ一定量に維持して良好な画像形
成を行うことが可能な現像装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の現像装置は、現像剤を貯留する現像剤収容
室と、この現像剤収容室から静電潜像保持体に面した現
像領域へ現像剤を搬出する現像剤担持体と、外部から現
像剤が補給される現像剤貯蔵箱から上記現像剤収容室に
現像剤を搬送する現像剤搬送手段とを備えた現像装置に
おいて、上記現像剤収容室には当該室内に貯留された現
像剤を挟み込むようにして第一及び第二の電極を配設す
る一方、これら電極の間に交流電圧を印加し且つ上記電
極の間に流れた電流値を検出する現像剤量検出手段を配
設し、この現像剤量検出手段の検出信号に基づいて供給
制御手段が上記現像剤搬送手段を駆動するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００１０】このような技術的手段において、上記第一
及び第二の電極としては、現像剤収容室における現像剤
の堆積レベルが現像剤の消費量に応じて第一及び第二の
電極の面方向に沿って変位するものであれば、これら電
極は如何なる形状あるいは如何なる位置に配設されても
差し支えない。但し、現像装置の小型化を図るという発
明目的に鑑みれば、第一の電極は現像剤収容室内で回転
して現像剤担持体に現像剤を付着させる搬送供給部材と
する一方、第二の電極はこの搬送供給部材と所定の間隙
を保って現像剤収容室の壁面に固定される固定電極とす
るのが好ましい。

【００１１】また、上記第一の電極を搬送供給部材とす
る場合、搬送供給部材は周面に複数の開口が形成された
導電性スリーブであることが好ましい。搬送供給部材を
このように構成すれば、現像剤は搬送供給部材の中空部
にも侵入するので、現像剤収容室における現像剤の流動
性が向上し、現像剤が偏って堆積するのを防止すること
ができる。従って、現像剤収容室に堆積している現像剤
の量を常に正確に検出することができる。

【００１２】更に、現像剤量検出手段による交流電圧の
印加及び電流値の検出は現像動作中であっても差し支え
ないが、現像動作中は現像剤担持体を駆動するモータや
現像バイアス電圧を発生する高圧電源等の電気的ノイズ
が多く、また現像剤収容室内の現像剤量も不安定なの
で、実際の現像剤の堆積量に正確に対応した電流値を検
出することができない。従って、現像剤量検出手段によ
る交流電圧の印加は現像動作の停止時に行うのが好まし
い。

【００１３】また、第一及び第二の電極の間に印加する
交流電圧は、検出される電流値が他の電源等から発生す
る電気的ノイズの影響を受けることがないよう、0.1V以
上であることが望ましい。一方、交流電圧が電極間につ
くる電界によって現像剤の帯電量が変動するのを避け、
また、ハウジング等から電流が漏洩するのを防止するた
め、上記交流電圧は50V以下であることが望ましく、そ
の周波数としては100Hzから100kHzであることが望まし
い。

【００１４】

【作用】このような技術的手段によれば、現像剤の消費
によって現像剤収容室に堆積している現像剤の量が減少
してくると、第一の電極と第二の電極とが挟み込む現像
剤の量も減少する。一般的に現像剤の誘電率は空気のそ
れに比べて大きいため、第一及び第二の電極の間に挟み
込んでいる現像剤の量が減少すると、これら電極の間の
静電容量は小さくなる。すなわち第一及び第二の電極は
コンデンサーの如く機能し、これら電極間に一定の交流
電圧を印加した場合に、電極間を流れる電流は静電容量
の減少と共に小さくなる。従って、第一及び第二の電極
の間を流れる電流値が所定の規定値を下回ったときに、
供給制御手段は現像剤収容室に堆積している現像剤の量
が規定値を下回ったと判断して現像剤搬送手段を駆動す
る。これにより、現像剤貯蔵箱から現像剤収容室に現像
剤が供給される。

【００１５】一方、充分な量の現像剤が現像剤貯蔵箱か
ら現像剤収容室内に導入され、第一及び第二の電極の間
に挟み込んでいる現像剤の量が増加すると、これら電極
間の静電容量は大きくなり、二つの電極間を流れる電流
が増大する。従って、電流値が所定の規定値を上回った
とき、供給制御手段は現像剤収容室に堆積している現像
剤の量が規定値を上回ったと判断して現像剤搬送手段を
停止させ、あるいは現像剤搬送力を低下させる。これに
より、現像剤貯蔵箱から現像剤収容室への現像剤の供給
は停止または減少される。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の現像装置
を詳細に説明する。図1は、本発明を適用した現像装置
の第一実施例を示すものであり、図中矢線B方向に回動
する静電潜像保持体1に隣接して配置されている。

【００１７】符号2はハウジング4に設けられた現像剤収
容室6から静電潜像保持体1に面した現像領域Aへ現像剤
を搬出する現像剤担持体であり、周面に現像剤を付着さ
せて図中矢線C方向へ回動する。現像剤担持体2は周面が
フェノール樹脂等の半導電層で被覆された直径約5〜40m
mのアルミニウム又はステンレススチールの丸棒あるい
は中空パイプであり、機械研磨によってその表面粗さが
Ra=0.1〜1.0μm程度(望ましくはRa=0.2〜0.4μm)に仕上
げられている。円周面の研磨方法としてはサドブラス
ト、液体ホーニングあるいはエメリー研磨等の機械研磨
が用いられ、機械研磨以外にも化学腐食で研磨すること
ができる。また、材質がアルミウムの場合には、フェノ
ール樹脂等で被覆することなく、陽極酸化処理によって
周面に半導電層を設けることもできる。周面に半導電層
を有する場合、現像剤担持体2の表面層肉厚方向の体積
抵抗率は約10⁵〜10¹²Ωcmである。

【００１８】上記現像剤担持体2は通常100〜300rpmで回
転するように設定され、約100〜400μm(望ましくは150
〜300μm)の間隙を維持して静電潜像保持体1と対向して
いる。現像剤担持体2と静電潜像担持体1との間には現像
バイアス用電源13によって直流重畳交流電圧が印加さ
れ、その交流成分は1000〜4000Vpp(ピーク・トゥ・ピー
ク電圧)、周波数は約1〜5kHz(望ましくは2.5〜4kHz)、
直流成分は-50〜-400Vである。また、交流成分の電圧
は、ピーク電圧を現像剤担持体2と静電潜像保持体1との
間隙で除した値が4〜7V/μmの範囲となるように設定す
るのが望ましい。

【００１９】また、符号3は現像剤担持体2に付着した現
像剤を所定厚さの薄層に形成する現像剤規制部材であ
り、厚さ約0.03〜0.3mmのステンレススチール製板ばね
の先端に幅約10mm、厚さ約1mm、ゴム硬度50゜のシリコ
ンゴムまたはEPDMゴム等の軟弾性体を加硫接着して構成
されている。そして、この現像剤規制部材3はホルダー2
0によってハウジング4に固定され、上記軟弾性体が約20
〜200g/cmの接触圧力で現像剤担持体2と当接している。
これにより、現像剤担持体2の表面に付着した現像剤は
約5〜30μmの厚さに薄層化されると共に、摩擦帯電によ
って約2〜20μC/gの電荷が付与される。

【００２０】更に、図中符号5は現像剤収容室6に貯留し
ている現像剤を現像剤担持体2に供給する搬送供給部材
であり、直径約10〜20mm、肉厚約1〜4mmのアルミニウム
またはステンレススチール製スリーブの周面に複数の楕
円または長円状の開口5aが形成されている。この搬送供
給部材5は現像剤担持体2と約0.5〜2.0mmの間隙を維持し
て対向配置され、現像剤担持体2の約1〜5倍の周速で回
転する。また、搬送供給部材5と現像剤担持体2との間に
は現像剤供給用バイアス電源14によって約200〜1000vの
直流バイアス電圧が印加されており、この電位差によっ
て現像剤が搬送供給部材5側から現像剤担持体2側へ吸引
されるようになっている。

【００２１】上記現像剤収容室6の壁面には上記搬送供
給部材5と約0.2〜5mmの間隙を維持して固定電極7が配設
されている。この固定電極7は現像剤収容室6の側壁に配
設され、現像剤収容室6に堆積した現像剤の量が変化す
る場合において、その堆積面が固定電極の面方向に沿っ
て移動するようになっている。また、当該電極7と搬送
供給部材5との間には交流電源を備えた現像剤量検出回
路8が接続されており、固定電極7と搬送供給部材5との
間に交流電圧を印加する一方、両部材5,7の間に流れた
電流値を検出し、その検出信号をコントローラ10に対し
て出力するよう構成されている。

【００２２】一方、ハウジング4の外には複写機等のユ
ーザーやメカニックによって現像剤が適宜補給される現
像剤貯蔵箱11が配設されており、この現像剤貯蔵箱11の
内部空間は搬送通路21によって現像剤収容室6と連結さ
れている。上記搬送通路21にはスクリュー状の搬送部材
9が配設されており、ディスペンスモータ12によってこ
の搬送部材9を回転させると、現像剤貯蔵箱11から現像
剤収容室6へ現像剤が補給される。

【００２３】上記ディスペンスモータ12はコントローラ
10からの制御信号によって駆動される。コントローラ10
は上記現像剤量検出回路8から取り込んだ検出信号に基
づいて、固定電極7と搬送供給部材5との間の電流値が予
め設定された電流値よりも小さいか否かをチェックし、
小さいと判断したときはディスペンスモータ12を一定期
間だけ駆動する。

【００２４】尚、図中符号15は搬送供給部材5の表面に
接触して設けられた厚さ約50〜500μmの薄板状弾性部材
であり、搬送供給部材5の周面に現像剤が固着するのを
防止する。また、符号16は現像剤の散逸を防止するシー
ル部材であり、電源17によってバイアス電圧が印加され
ている。

【００２５】この実施例で使用する現像剤は非磁性一成
分系の現像剤であり、スチレン樹脂、アクリル樹脂ある
いはポリエステル樹脂等の各種熱可塑性樹脂中にカーボ
ン等の顔料や含金属アゾ染料等の極性制御剤を分散し、
粉砕、分級によりその大きさを5〜20μmに調整し、更に
電荷制御剤が外添してある。電荷制御剤としては、疎水
化処理したシリカ、アルミナ、チタン等の0.1μm以下の
微粒子が用いられるが、疎水性シリカが最も好ましい。

【００２６】以上のように構成される現像装置におい
て、現像剤収容室6へ貯留された現像剤は搬送供給部材5
の有する開孔5aから搬送供給部材5の内部へ導入され、
搬送供給部材5の回転に伴い撹拌されながら現像剤担持
体2の軸方向に分散する。また、現像剤供給用バイアス
電源14から印加されたバイアス電圧によって搬送供給部
材5と現像剤担持体2との間に電界が生じ、搬送供給部材
5の内部及び搬送供給部材近傍の現像剤が現像剤担持体2
に吸引される。

【００２７】現像剤担持体2の表面に付着した現像剤
は、現像剤規制部材3によって薄層化されると共に帯電
され、現像剤担持体2の回転によって静電潜像保持体1と
対向する現像領域Aへ搬送される。この現像領域Aでは現
像剤担持体2に印加された直流重畳交流電圧によって現
像剤担持体2と静電潜像保持体1との間に振動電界が生じ
ており、現像剤はこの電界に誘引されて現像剤担持体2
側から静電潜像保持体1側へ飛翔し、最終的には静電潜
像保持体1上に形成されている静電潜像に付着してこれ
を現像する。

【００２８】このような現像動作を繰り返すことにより
現像剤収容室6内の現像剤は消費され、現像剤収容室6に
おける現像剤の堆積面は徐々に低下していく。つまり、
図2(a)→図2(b)に示すように、固定電極7と搬送供給部
材5との間に存在する現像剤18の堆積面も時経過と共に
低下する。従って、現像剤が消費されると、固定電極7
及び搬送供給部材5で形成される疑似コンデンサーの静
電容量は次第に小さくなり、固定電極7と搬送供給部材5
との間に交流電圧を印加した場合に両部材5,7の間に流
れる電流値も減少する。図3は電圧10Vrms、周波数10kHz
の正弦波交流電圧を固定電極7と搬送供給部材5との間に
印加した場合に、これら部材5,7の間を流れる電流値と
現像剤収容室6内の現像剤の重量との関係を示すグラフ
である。このグラフからは、現像剤の重量の低下に比例
して電流値が減少している様子が伺える。

【００２９】現像剤量検出回路8は一連の現像動作が終
了する毎に固定電極7と搬送供給部材5との間に交流電圧
を印加し、両部材5,7の間に流れる電流値を検出する。
そして、その検出信号をコントローラ10に入力する。コ
ントローラ10は検出された電流値が予め設定された敷居
値よりも小さいと判断した場合、ディスペンスモータ12
に対して制御信号を出力する。これによりディスペンス
モータ12の駆動が開始され、搬送部材9が現像剤貯蔵箱1
1から現像剤収容室6へ現像剤を搬入する。

【００３０】一方、現像剤収容室6に充分な量の現像剤
が搬入されると、図2(b)→図2(a)に示すように固定電極
7と搬送供給部材5との間に存在する現像剤18の堆積面は
上昇するので、固定電極7及び搬送供給部材5で形成され
る疑似コンデンサーの静電容量は次第に大きくなる。つ
まり、固定電極7と搬送供給部材5との間に交流電圧を印
加した場合に、両部材5,7の間に流れる電流値も増大す
る。従って、コントローラ10は現像剤量検出回路8によ
つて検出された電流値が規定値を上回ったときにデイス
ペンスモータを停止させ、現像剤収容室への現像剤の搬
入を中止する。

【００３１】このように本実施例の現像装置では現像剤
収容室6内に貯留されている実際の現像剤の量を電気的
に検出し、この検出結果に応じて現像剤貯蔵箱11から現
像剤収容室6への現像剤の搬入を制御しているので、現
像剤収容室6内の現像剤の量が常に略一定に維持され
る。

【００３２】尚、現像剤量検出回路8によつて検出され
た電流値が規定値を上回った場合に必ずしもデイスペン
スモータ12を停止させる必要はなく、ディスペンスモー
タ12の回転速度を低下させて搬送部材9による時間当た
りの現像剤搬送量を低下させるように構成しても良い。
また、規定値を段階的に設定しておき、検出電流値と各
規定値との比較に基づいて搬送部材による時間当たりの
現像剤搬送量を段階的に低下させるように構成すること
もできる。

【００３３】本発明の技術的効果の経時的安定性を確認
するため、本実施例の現像装置を搭載した複写機を用い
て下記の条件で長時間のプリントテストを行った。静電潜像保持体負帯電有機感光体プロセススピード 160mm/sec 現像剤担持体直径24mm、回転速度180rpm フェノール樹脂被覆(体積抵抗10⁶Ωcm) 現像剤供給部材直径19mm、回転速度600rpm ステンレススチール製現像剤規制部材板ばね SUS303製、厚さ0.12mm 軟弾性体 EPDMゴム、厚さ1mm 現像剤担持体との接触圧力は約120gf/cm 静電潜像保持体と現像剤担持体との間隙約200μm 静電潜像保持体上の電位潜像部 -100V 背景部 -350V 現像バイアス電位直流成分ー200V 交流成分 2400Vpp、周波数4kHz 現像剤供給用バイアス電源直流600V 現像剤非磁性一成分カラー現像剤(ポ
リエステル系)

【００３４】その結果、約60,000枚の用紙に対してコピ
ー作業を行った後でも、現像剤収容室6内の現像剤量は
略一定に保たれ、本発明の技術的効果の経時的安定性が
確認された。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の現像
装置によれば、現像剤収容室に貯留されている現像剤の
量の変化に応じ、上記現像剤収容室に配設された第一及
び第二の電極の間に流れる電流値が変化するので、この
電流値を検出することで現像剤収容質内の現像剤の量を
正確に検知することができる。また、検出した電流値に
基づき、供給制御手段が現像剤貯蔵箱から現像剤収容室
へ現像剤を搬送する現像剤搬送手段の駆動を制御するの
で、現像剤収容室内の現像剤の利用を常に一定に維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の第一実施例を示す概略図
である。

【図２】第一実施例に係る搬送供給部材と固定電極と
の間の現像剤の変位を示す図である。

【図３】現像剤収容室内の現像剤の重量と固定電極を
流れる電流値との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

1…静電潜像保持体、2…現像剤担持体、5…搬送供給部
材、6…現像剤収容室、7…固定電極、8…現像剤量検出
回路、9…搬送部材、10…コントローラ(供給制御手
段)、11…現像剤貯蔵箱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本美樹夫神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社海老名事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を貯留する現像剤収容室と、この
現像剤収容室から静電潜像保持体に面した現像領域へ現
像剤を搬出する現像剤担持体と、外部から現像剤が補給
される現像剤貯蔵箱から上記現像剤収容室に現像剤を搬
送する現像剤搬送手段とを備えた現像装置において、上記現像剤収容室には当該室内に貯留された現像剤を挟
み込むようにして第一及び第二の電極を配設する一方、
これら電極の間に交流電圧を印加し且つ上記電極の間に
流れた電流値を検出する現像剤量検出手段を配設し、こ
の現像剤量検出手段の検出信号に基づいて供給制御手段
が上記現像剤搬送手段を駆動するようにしたことを特徴
とする現像装置。
【請求項２】第一の電極は現像剤収容室内で回転して
当該室内の現像剤を現像剤担持体に付着させる搬送供給
部材であり、且つ、第二の電極は上記搬送供給部材と所
定の間隙を保って現像剤収容室の壁面に配設された固定
電極であることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
【請求項３】搬送供給部材は周面に複数の開口を有す
る導電性スリーブであることを特徴とする請求項2記載
の現像装置。
【請求項４】現像剤量検出手段による交流電圧の印加
は現像動作の停止時に行われることを特徴とする請求項
2又は請求項3記載の現像装置。