JPH06194960A

JPH06194960A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06194960A
Application number: JP4356707A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Kikuchi; 宣光菊池
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー濃度検出の精度の向上及び誤検知の防
止を図り、適正なトナー補給制御を行なう。【構成】トナー濃度センサ８によるトナー濃度検出動
作に先がけて、撹拌パドル４の回転数を高回転数に設定
し、該トナー濃度検出動作が終了したら、通常回転数に
戻す。また、トナー濃度センサ８の上方の撹拌パドル４
の搬送管４１の中央部に現像剤を排出するための開口部
４１ｃを設けてもよい。また、トナー濃度センサ８の検
出面８ａに、表面が平滑なフィルム９を貼り付けてもよ
い。

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、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に用いる現像装置に係
り、詳しくは、現像剤を流動させながら現像剤収容部の
トナー濃度を検出するトナー濃度検出手段の出力値に基
づいて、トナー収容部からトナーを補給し該現像剤収容
部のトナー濃度が一定になるように制御し、現像剤搬送
手段により、該現像剤収容部の現像剤を撹拌しながら現
像剤担持体の回転軸方向に循環するように搬送する現像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の現像装置に用いるトナー
濃度検出手段としては、例えば、トナーの非磁性とキャ
リアの磁性とを利用し、現像剤の透磁率を測定する透磁
率センサを用いたものが知られている。この現像剤の透
磁率の測定値により、キャリアに対するトナーの比率が
わかる。

【０００３】上記透磁率センサは、現像剤が定常的に通
過し、常に現像剤が流動しながら循環する位置に配設し
なければならない。また、透磁率センサは、コイルによ
り磁気回路を形成し、その磁気回路中に現像剤を通過さ
せて現像剤の透磁率を測定し、その透磁率の変化を電気
信号の変化に変換することにより、現像剤のトナー濃度
を検出しているので、上記磁気回路中に、他の磁性体や
導体があると検出できないという特性を有している。そ
のため、トナー濃度検出手段としての透磁率センサの近
傍は、樹脂などの非磁性絶縁体で構成しなければなら
ず、現像装置の本体ケーシングが金属材料で構成されて
いるものでは、プラスチックなどの非磁性絶縁体のアダ
プタを使用して上記透磁率センサが固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、梅雨時や高
湿度環境下での現像剤の吸湿や現像剤の帯電量の低下に
よって、現像剤の流動性の低下が発生すると、現像剤と
現像装置の本体ケーシング内面若しくはトナー濃度検出
手段の検出面との摩擦係数が増大し、現像剤が脈動的な
流動状態となったり滞留したりして、トナー濃度検出手
段によるトナー濃度の正確な検出ができなくなる。な
お、上記現像剤の流動性の低下は、現像剤のトナー濃度
が高くなっても発生する。

【０００５】また、上記現像剤搬送手段の撹拌部材とし
ての羽根の影響で、上記トナー濃度検出手段の出力があ
る振幅を持った周期的な変化（リップル）を示すように
なり、正確なトナー濃度の検出が困難となる。

【０００６】以上のようにトナー濃度の検出精度、検出
感度、及び応答性が悪くなると、正確なトナー補給制御
ができなくなり、トナー濃度が所定範囲より濃くなった
り薄くなったりして画像品質の劣化するという不具合が
ある。また、トナー濃度の過度の上昇でトナー飛散が発
生したり、逆にトナー濃度の過度の低下で画像濃度の不
足やキャリア付着が発生したりするという不具合もあ
る。また、トナー濃度検出手段の検出面を覆うようにフ
ィルムを貼ることにより、検出面での摩擦力を均一化
し、現像剤の流動性を向上させたものが知られている
（特開平３−２３９２７５）。しかし、このフィルムを
貼っただけでは、フィルムの表面にトナーが凝着して摩
擦抵抗が大きくなった場合には、まったく効果を発揮し
なくなるという不具合がある。

【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、現像剤のトナー濃度検出の精度の
向上及び誤検知の防止を図り、適正なトナー補給制御を
行なうことにより、安定した画質が得られ、トナー飛散
のない現像装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の現像装置は、トナーとキャリアからな
る現像剤を流動させながら現像剤収容部のトナー濃度を
検出するトナー濃度検出手段と、該トナー濃度検出手段
の出力値に基づいてトナー収容部からトナーを補給し該
現像剤収容部のトナー濃度が一定になるように制御する
制御手段と、該現像剤収容部の現像剤を撹拌しながら現
像剤担持体の回転軸方向に循環するように搬送する現像
剤搬送手段とを備えた現像装置において、該トナー濃度
検出手段によるトナー濃度検出の際の該現像剤搬送手段
による該現像剤の撹拌及び循環能力を、非検出時より高
くするように制御する制御手段を設けたことを特徴とす
るものである。

【０００９】また、請求項２の現像装置は、請求項１の
現像装置において、上記現像剤収容部の上記トナー収容
部からのトナー補給位置と、上記トナー濃度検出手段に
よるトナー濃度検出位置との間の現像剤搬送経路が短く
なるように構成したことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項３の現像装置は、請求項１又
は２の現像装置において、上記現像剤収容部内の現像剤
が接する上記トナー濃度検出手段の検出面を覆うよう
に、表面が平滑なフィルム状部材を取り付けたことを特
徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１の現像装置においては、上記トナー濃
度検出手段によるトナー濃度検出の際の上記現像剤搬送
手段による上記現像剤の撹拌及び循環能力を、非検出時
より高くするように制御している。例えば、該現像剤搬
送手段の回転数を高くするように制御する。これによ
り、上記現像剤収容部における該トナー濃度検出手段の
検出面を通過する現像剤の流動性がよくなり、現像剤の
脈流や滞留がなくなり、また、該現像剤搬送手段の撹拌
部材によるリップルの影響が少なくなる。

【００１２】請求項２の現像装置においては、上記現像
剤収容部の上記トナー収容部からのトナー補給位置と、
上記トナー濃度検出手段によるトナー濃度検出位置との
間の現像剤搬送経路が短くなるように構成している。例
えば、該現像剤搬送手段の上記トナー濃度検出手段の近
傍に開口部を設け、該現像剤搬送手段の内部を循環して
いる現像剤が速やかに該トナー濃度検出手段の検出面上
に供給されるようにしている。これにより、該トナー収
容部から該現像剤収容部に補給されたトナーが、すぐに
該トナー濃度検出手段の検出面上に到達し、トナーが補
給された現像剤のトナー濃度を迅速に測定できるように
なる。

【００１３】請求項３の現像装置においては、上記現像
剤収容部内の現像剤が接する上記トナー濃度検出手段の
検出面を覆うように、表面が平滑なフィルム状部材を取
り付けている。これにより、該フィルム状部材を取り付
けた該トナー濃度検出手段の検出面と現像剤との摩擦係
数が小さくなり、該検出面上での現像剤の流れがさらに
よくなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置であるカラー電
子写真複写機（以下、複写機という）に用いる現像装置
に適用した一実施例について説明する。図２は本実施例
に係る現像装置の概略構成を示す正面図である。本実施
例に係る複写機は、感光体ドラム１上に形成されたブラ
ックＢｋ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの４色に
対応した各静電潜像を現像する４台の現像装置２を備え
ている。

【００１５】各現像装置２（２ｂｋ，２ｃ，２ｍ，２
ｙ）は、内部に磁石が配設され正回転・逆回転可能な現
像スリーブ３、内部に現像剤搬送手段としての撹拌パド
ル４が配設された現像剤収容部５、トナー収容部として
のトナーホッパー６、現像剤収容部５のケーシング７に
取り付けられたトナー濃度検出手段としてのトナー濃度
センサ８等により、それぞれ構成されている。なお、各
現像装置２（２ｂｋ，２ｃ，２ｍ，２ｙ）の構成が同じ
であるので、図２ではイエローに対する現像装置２ｙの
各部材のみに符号を付している。

【００１６】図３は、現像装置２のトナー補給部の概略
構成を示す部分断面側面図であり、図４は、現像装置２
の現像剤収容部５の概略構成を示す部分断面側面図であ
る。上記現像剤収容部５は、手前側のトナー補給口５ａ
の下方まで延在しており、その内部に配設された上記撹
拌パドル４は、両端が回動自在に支持された円筒状の搬
送パイプ４１、搬送パイプ４１内部に固設され現像剤を
手前側（図の左側）から奥側（図の右側）に搬送するた
めの内スクリュー４２、搬送パイプ４１の外部に固設さ
れ現像剤を奥側から手前側に搬送するための外スクリュ
ー４３、及び現像剤を撹拌しながら現像スリーブ３上に
搬送するための撹拌部材としての羽根状部材４４、搬送
パイプ４１及び内スクリュ−４２を独立して回転駆動す
る駆動部４５等から構成されている。トナー補給口５ａ
の下方の搬送パイプ４１の端部には現像剤を内側に取り
入れるための開口部４１ａが形成され、搬送パイプ４１
の奥側の端部には現像剤を内側から外側に排出するため
の開口部４１ｂが形成されている。上記トナー濃度セン
サ８としては、例えば透磁率センサを用いることがで
き、撹拌パドル４の略中央下方のケーシング７に検出面
８ａを内側にして取り付けられている。

【００１７】上記現像剤収容部５内の現像剤は、手前側
（図の左側）の開口部４１ａから、回転している搬送管
４１の内部に入り、内スクリュー４２によって奥側（図
の右側）に送られ、開口部４１ｂから搬送管４１の外部
に排出され、羽根状部材４４によって撹拌されながら、
外スクリュー４３によって手前側に送られて流動しなが
ら循環している。

【００１８】上記トナーホッパー６内のトナーは、トナ
ー補給手段（不図示）によってトナー補給口５ａから現
像剤収容部５内に所定のタイミングで補給される。補給
されたトナーも、前述のように、既存のトナーやキャリ
アと共に現像剤収容部５の内部を手前側、奥側、手前側
と撹拌されて流動しながらながら循環する。

【００１９】ところで、高湿度環境や経時において現像
剤の帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下すると、図５に示すよう
に、現像剤の流動性が悪くなり、現像剤収容部５のトナ
ー濃度センサ８近傍において現像剤の滞留が発生しやす
くなる。このように現像剤の滞留が発生すると、制御基
準電圧に対するトナー濃度センサ８の出力値の変化を引
き起こし、好ましくない。一般的に、現像剤の帯電量が
低下すると、現像剤の流動性が悪くなり、透磁率が高目
に検出され、トナー濃度センサ８の出力電圧が高くな
る。

【００２０】また、例えば低温低湿環境下では、トナー
の帯電量が上昇し、コピー画像の濃度不足が発生するの
で、適正な画像濃度を得るためにはトナー濃度を高目に
制御する必要がある。一般的に、カラーの現像剤は、経
時環境変動が大きくので、トナー濃度を広い幅、例えば
２〜１０wt％の範囲で制御している。このような制御を
行なっている場合、トナー濃度２wt％よりも１０wt％の
ときのほうが、現像剤の嵩が増加し、図６に示すように
現像剤の流動性が悪くなり、現像剤収容部５のトナー濃
度センサ８近傍において現像剤の滞留が発生しやすくな
る。なお、現像剤のトナー濃度が高くなると、検知され
る磁性体すなわちキャリアの量が少なくなり、透磁率が
低く検出され、図７に示すようにトナー濃度センサ８の
出力電圧が低くなる。

【００２１】そこで、本実施例では、図１に示すよう
に、コピースタートと同時に各駆動手段４５により撹拌
パドル４を所定の回転数（以下、通常回転数という）で
回転駆動し、各色の現像中に撹拌パドル４を高い回転数
（以下、高回転数という）で回転駆動し、所定時間経過
したところで、トナー濃度センサ８によるトナー濃度の
検出を行ない、このトナー濃度の検出の終了と同時に撹
拌パドル４の回転数を通常回転数に戻すように、ＣＰ
Ｕ、記憶部、Ｉ／Ｏ部等からなる制御手段（不図示）に
より駆動部４５を制御している。

【００２２】なお、上記通常回転数は、現像剤の目標の
混合率が得られればよく、それほど高く設定する必要は
ない。逆に、必要以上に高く設定すると、ギアや現像剤
にストレスを与え、現像剤の劣化を促進させてしまうお
それがある。

【００２３】また、前述したように、トナーホッパー６
から補給されたトナーは、開口部４１ａから搬送パイプ
４１の内部に入り、内スクリュー４２によって奥側に送
られ、外側の外スクリュー４３によって再び手前側に送
られて循環させられることから、トナー補給口５ａから
補給されたトナーがトナー濃度センサ８の検出面８ａの
位置まで到達するまで長い時間がかかる。したがって、
補給トナーがトナー濃度の検出に反映されるまでの時間
が長くなり、トナーの補給を開始して、そのトナーの補
給が確認されるまで、トナーを補給し続けることにな
り、トナー濃度制御におけるトナー濃度の変動幅が大き
くなってしまう。そこで、本実施例では、図８に示すよ
うに、トナー濃度センサ８の上方の搬送管４１の中央部
に現像剤を排出するための開口部４１ｃを設けている。

【００２４】また、本実施例では、図９（ａ）に示すよ
うに、トナー濃度センサ８の検出面８ａに、表面が平滑
なフィルム９を貼り付けている。図９（ｂ）はトナー濃
度センサ８をアダプタ１０を用いてケーシング７に固定
した場合の変形例を示している。

【００２５】以上、本実施例によれば、トナー濃度の検
出時の撹拌パドル４の回転数を高く設定しているので、
図１０に示すように、トナー濃度センサ８の検出面８ａ
状での現像剤の流動性がよくなり、現像剤の滞留・脈流
の発生が抑えられる。

【００２６】また、図１１に示すように、トナー濃度の
検出時の撹拌パドル４の回転数が高くなると、羽根状部
材４４の影響によるトナー濃度センサ８の出力電圧のリ
ップルの発生が抑えられる。これは、図１２の上記リッ
プルの振幅の時間変動の説明図に示すように、撹拌パド
ル４の回転数をＡ’→Ｂ’→Ｃ’と高くしていくと、リ
ップルの振幅が小さくなり、平均化が進むからである。

【００２７】なお、図１１のトナー濃度センサ８の出力
電圧の時間変動の各変動曲線Ａ，Ｂ，及びＣは、それぞ
れ現像搬送手段４の回転数が１００，１５０，及び２０
０rpmの場合を示しており、トナー濃度センサ８の感度
を０．５Ｖ／wt％とすると、回転数１００rpmの曲線Ａ
のトナー濃度センサ８の出力電圧の変動幅が約０．８Ｖ
であるので、トナー濃度変動幅は約１．６wt％になる。
同様に、回転数１５０，２００rpmの曲線Ｂのトナー濃
度変動幅は約１wt％、回転数２００rpmの曲線Ｃのトナ
ー変動幅は約０．６ｗｔ％になる。ここで、画像上で許
容できるトナー濃度変動幅は目標値から１wt％の変化ま
でで、これを超えた場合には濃度差が容易に認められる
ので、リップルの変動幅はトナー濃度にして１wt％以下
であることが望ましい。

【００２８】また、図１１に示すように、撹拌パドル４
の回転数を高く設定すると、トナー濃度センサ８の出力
電圧が小さくなるので、感度のよい出力電圧レベルにす
るときには制御基準電圧を調整する必要がある。

【００２９】以上のように、トナー濃度センサ８上の現
像剤の滞留及び脈流が抑えられ、リップルの影響が少な
くなると、トナー濃度の検出精度が向上し、誤検知が防
止できるので、適正なトナー補給が可能となり、画質の
安定化を達成できるようになる。また、トナー濃度の過
度の上昇によるトナー飛散も防止することができる。

【００３０】また、本実施例によれば、図８に示すよう
に、トナーホッパー６から現像剤収容部５内に補給され
たトナーは、既存のトナーやキャリアと共に、トナー補
給口５ａの下方の開口部４１ａから搬送管４１の内部に
入り、内スクリュー４２により奥側に搬送され、その現
像剤の一部は中央部の開口部４１ｃからトナー濃度セン
サ８上に排出される。これにより、撹拌パドル４による
現像剤の搬送速度が一定であるとすると、トナーホッパ
ー６からトナーが補給された現像剤のトナー濃度は、開
口部４１ｃが設けられていない場合に比較して、約１／
３の時間でトナー濃度センサ８の出力に反映される。し
たがって、トナーが補給された現像剤のトナー濃度を迅
速に検出でき、トナー濃度制御が細かく行なえるように
なり、トナー濃度制御時のトナー濃度の変動幅を小さく
することができる。

【００３１】また、本実施例によれば、トナー濃度セン
サ８の検出面８ａに貼り付けた表面が平滑なフィルム９
により、検出面８ａ上の現像剤に対する摩擦力が小さく
なって均一になり、現像剤がスムーズに流れ、速度変動
がなくなる。これにより、さらにトナー濃度センサ８に
よるトナー濃度の検出精度が向上し、誤検知が防止でき
る。

【００３２】なお、上記フィルム９を貼っただけでは、
トナーがフィルム９の表面に凝着した場合、フィルム９
の表面と現像剤との摩擦力が上昇し、現像剤の流動性が
低下するが、本実施例のように現像剤の移動速度がある
程度速ければ、現像剤の流れが悪くなることはない。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の現像装置によれば、上記現像
剤収容部における上記トナー濃度検出手段の検出面を通
過する現像剤の流動性がよくなり、現像剤の脈流や滞留
が抑えられ、上記現像剤搬送手段の撹拌部材によるリッ
プルの影響が少なくなり、これにより、該トナー濃度検
出手段によるトナー濃度の検出精度が向上し、誤検知が
防止できるので、適正なトナー補給が可能となり、画質
の安定化を達成できるようになるという効果がある。ま
た、トナー濃度の過度の上昇によるトナー飛散を防止で
きるという効果もある。

【００３４】また、非検出時の該現像剤搬送手段による
現像剤の撹拌及び循環能力は、高く設定していないの
で、ギア等の駆動部材や現像剤に過剰のストレスを与え
ることがなく、現像剤の劣化を促進させないという効果
もある。

【００３５】請求項２の現像装置によれば、上記トナー
収容部から上記現像剤収容部に補給されたトナーが、す
ぐに上記トナー濃度検出手段の検出面上に到達し、トナ
ーが補給された現像剤のトナー濃度を迅速に測定できる
ようになるので、トナー濃度制御が細かく行なえるよう
になり、トナー濃度制御時のトナー濃度の変動幅を小さ
くすることができるという効果がある。

【００３６】請求項３の現像装置によれば、上記フィル
ム状部材を取り付けた上記トナー濃度検出手段の検出面
と現像剤との摩擦係数が小さくなり、該検出面上での現
像剤の流れがよくなるので、さらに上記トナー濃度検出
手段によるトナー濃度の検出精度が向上し、誤検知が防
止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るトナー濃度検知及び撹拌パドル４
の回転駆動等のタイミングチャート。

【図２】実施例に係る現像装置の概略構成を示す正面
図。

【図３】現像装置２のトナー補給部の概略構成を示す部
分断面側面図。

【図４】従来の現像装置の現像剤収容部５の概略構成を
示す部分断面側面図。

【図５】トナー帯電量の絶対値と現像剤の流動性との関
係を示す特性図。

【図６】トナー濃度と現像剤の流動性との関係を示す特
性図。

【図７】トナー濃度とトナー濃度センサ８の出力電圧と
の関係を示す特性図。

【図８】実施例に係る現像装置２の現像剤収容部５の概
略構成を示す部分断面側面図。

【図９】（ａ）は実施例に係るトナー濃度センサ８の取
り付け部の構造を示す断面図、（ｂ）は同トナー濃度セ
ンサ８の取り付け部の構造の変形例を示す断面図。

【図１０】現像剤搬送手段の回転数と現像剤の滞留との
関係を示す特性図。

【図１１】トナー濃度センサ８の出力電圧の羽根状部材
４４による時間変動の測定値を示す特性図。

【図１２】トナー濃度センサ８の出力電圧の羽根状部材
４４による時間変動の説明図。

【符号の説明】

２現像装置３現像スリーブ４撹拌パドル５現像剤収容部５ａトナー補給口６トナーホッパー７ケーシング８トナー濃度センサ８ａ検出面９フィルム４１搬送管４１ａ，４１ｂ，４１ｃ開口部４２内スクリュー４３外スクリュー４４羽根状部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアからなる現像剤を流動さ
せながら現像剤収容部のトナー濃度を検出するトナー濃
度検出手段と、該トナー濃度検出手段の出力値に基づい
てトナー収容部からトナーを補給し該現像剤収容部のト
ナー濃度が一定になるように制御する制御手段と、該現
像剤収容部の現像剤を撹拌しながら現像剤担持体の回転
軸方向に循環するように搬送する現像剤搬送手段とを備
えた現像装置において、該トナー濃度検出手段によるトナー濃度検出の際の該現
像剤搬送手段による該現像剤の撹拌及び循環能力を、非
検出時より高くするように制御する制御手段を設けたこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項２】上記現像剤収容部の上記トナー収容部から
のトナー補給位置と、上記トナー濃度検出手段によるト
ナー濃度検出位置との間の現像剤搬送経路が短くなるよ
うに構成したことを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】上記現像剤収容部内の現像剤が接する上記
トナー濃度検出手段の検出面を覆うように、表面が平滑
なフィルム状部材を取り付けたことを特徴とする請求項
１又は２の現像装置。