JPS6018065B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静露潜像を担持する部材を顕画化するための現
像装置に関し、詳しくはキャリアとトナーを有する現像
剤の濃度及び現像能力を一定に保つ手段を有する現像装
置に関するものである。

従来からキャリアとトナーを混合した現像剤を用い、電
子写真法や静電記録法で形成した溶像を現像することは
広く知られている。この様な現像方法の一方法であるマ
グネットブラシ現像法では、キャリアとして磁性体の鉄
粉を、又トナーとして可帯電着色樹脂で形成した微粒子
を用い、両者を混合したものを現像剤として用いている
。そして、これら現像剤はマグネットにキャリア分が附
着し磁気ブラシを構成し、このキャリアに附着したトナ
ー分が静露潜像に摺擬されることにより、該潜像にトナ
ーが附着し現像を行なう。以上の様に現像剤のうちトナ
−は現像を繰り返すごとに消費され、キャリアに対する
比率が低下し、そ０の結果、現像画像の濃度が低下する
。この濃度低下を防止するためには消費したトナーの量
と同量のトナーを、現像剤に適宜供給しなければならな
い。ところで一般に行なわれてきたトナー供給手段夕と
しては、一回の現像作動や１枚の潜像担簿体を現像する
毎に、規定量のトナーを供給する定量供給法がある。

しかし、この定量供給法は消費するトナーの量に無関係
にトナーが供給されるので、現像剤濃度がきわめて不安
定になるという欠点が０ある。この欠点を改良したもの
に現像剤濃度を検出して、検出値に従ってトナーを供給
する方法がある。具体的には使用中の現像剤のキャリア
とトナーの割合を光学的、又は電気的な手段で検知し、
その検出信号に従ってトナー供給手段を作動２夕させ、
現像剤濃度を一定に保持する方法である。しかし、上記
の検知手段のうち光電式のものでは光源や受光素子が現
像材で汚れ、誤動作し易いという問題があり、従釆のも
のは安定してトナーの濃度を検知するものは少なく、更
に複雑高価なものであった。本発明の目的は上記の様な
従来の現像剤濃度の調整方法における欠点を除去し、適
正な現像剤濃度を保持することが可能な現像装置を提供
することにあり、更にはキャリアの劣化を生じることな
く長期に渡り現像装置を最適な状態に保つことが可能な
現像装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の現像装置とは、トナーとキ
ャリアを混合した現像剤を静電潜像担持体に附与する手
段と、現像に供する現像剤を収納する容器と、該現像剤
収納容器に一定量の現像剤又は一定量のキャリアを供給
する現像剤供給手段と、上記現像剤収納容器中の現像剤
を一定量づつ談収納容器から排出する手段と、上記収納
容器の現像剤の体積を検知する手段と、上記体積検知手
段の検知信号により現像剤収納容器内に現像剤が所定体
積に至るまでトナーを供孫舎する手段とを有するもので
ある。

即ち、本発明では予め所定量の現像剤が入った現像容器
の中へ、一定量の現像剤又はキャリアを供給し、一方こ
の供給と略同一量の現像剤を上記容器から排出し、現像
により消費したトナー量を体積検知手段により検知して
トナーを供給するものである。これにより現像剤収納容
器内の現像剤濃度は常に一定となり、又キャリアの一部
が常時交換されているためキャリア劣化を生じることが
なく、長時間に渡りキャリア交換を行なわず所定の機能
を果すことができる。なお上記各現像剤等の供給手段が
排出手段には従来公知の粉体現像剤の供給手段や、その
他一般の粉体の搬送手段が適用できる。また体積検知手
段には粉体用のフロートとマイクロスイッチの組合せ、
超音波、受光素子等の各手段による現像剤の上面検出や
、特に現像剤が磁性体トナ−や磁性体キャリアを用いる
場合は透磁率による現像剤の上面検出が適用できる。と
ころで上記各方法のうち透磁率を用いる方法は、検出手
段の現像剤汚染による誤動作を防止し易いので有効であ
る。以下本発明を実施例及びその説明図に従って更に詳
述する。なお実施例においては画像形成装置として電子
写真法を適用した記録装置を用いている。第１図は記録
装置の概略を略画側面図により示すもので、図中１は導
電基板と表面光導電層を有しドラム状に構成した感光体
で、カールソン法により潜像を形成する該感光体１は、
矢印方向に回転する。

２は帯電器、３は露光手段で図示しない制御手段からの
信号により光を画像化して感光体１上に露光する。

４は本発明による現像装置、５は転写材にトナー像を転
写する転写用帯電器、６は感光体１上の残留トナーを除
去するためのクリーニング手段である。

上記構成において潜像が形０成された感光体１は現像装
置により現像され、帯電器５により転写材上に現像像を
転写し、更にクリーニング手段によりクリーニングを行
ない、次の記録工程に備える。第２図は第１図の矢印Ａ
の方向から見た上誌本発明の現像装置４を展開して示す
ものである。

図において、７は所定のトナーとキャリア比率にある現
像剤を一定量だけ収納している現像剤収納容器、８は該
容器７内に配置した蝿幹部材で該部材８は、２本のスク
リューより成っており、右ねじスクリュ−と左ねじスク
リューを平行に対向配置してあり、これらスクリューの
回転により現像剤が容器７内を循環する。上記容器７に
はこれら櫨梓部村８の一端の上側に新規現像剤及びトナ
ーの供給口７ａ，７ｂを有し、他端下側には現像剤を一
定量づっ排出する送りスクリュー８ｂへ現像剤を導く開
ロ７ｃがある。なお図中１６は送りスクリューにより送
られた現像剤を収容する容器を示す。上記第２図におい
ては感光体１へトナーを附与する手段として、磁性体と
回転非磁性体を有した機構を用いているが、ここでは省
略する。上記容器７内の現像剤の体積は容器７の壁に固
定した透磁率による体積検知手段９により検知し、該手
段９の検知信号によりトナ−供給手段を作動する。この
トナー供給手段は供給用トナ−１０を収納する容器１１
の下部に設けた溝付ローラ１２を回転するもので、該ロ
ーラ１２の回転によりトナーは、供聯合口７ｂを介して
上記蝿梓部材８上に落下する。上記トナ−の容器１１の
隣りの容器１３は新規現像剤１４の収納容器で、該容器
１３内の現像剤は容器１３下部のスクリュー１５の回転
により一定量づつ送出され、供給口７ａを介して上記櫨
梓部材８上に落下する。以上が本発明の現像装置４の主
要部構成であるが、次に上記装置４の作動を説明する。
実施例の現像装置は感光体１の作動に同期して作動し、
上記燈拝部材８の回転により現像剤が容器内を循環させ
、供９溝口７ａから落下する新規現像剤１４を定量づつ
容器７内の現像剤と混合する。

ところで上記容器７内には通常現像剤が体積検知手段位
置まで入っているが、現像により現像剤中のトナーが感
光体１上の港像により消費されると、現像剤の体積がト
ナーの消費分だけ減少し、その結果現像剤のレベルが低
下することになる。このレベル低下は体積検知手段９に
より検知され、該手段９の発信信号により供給用トナー
１０の容器１１に取付けたローラ１２を回転させ、トナ
ーを供孫舎する。この様にして供給されたトナーは、常
時定量供給されいる現像剤と混合され、ながら容器７に
至り、該容器７内の現像剤量が所定体積になると上記ト
ナーの供給は停止される。なお新規現像剤の供ｖ給と同
時に同量の使用中の現像剤がスクリュー８ｂにより容器
７の外へ排出されているため、容器７内の現像剤の量は
変化せず、更に体積検知手段９とトナー供給手段のみに
よる現像剤濃度の自動調整が行なれる。本実施例は上記
の様に体積検知手段と主に現像剤濃度を自動調整し、従
来の様にトナー汚染等が問題となる光学手段を有しない
ため、濃度調整装置がきわめて簡易化でき、且つ正確に
調整ができる。更に本発明現像装置は、使用中の現像剤
が常時一定量交換されているので現像剤使用による現像
剤能力の低下がなく、常に安定した状態で潜像を現像す
ることが可能となる。なお本装置においてはたとえ現像
剤の供給量と排出量との間に誤差を生じても、現像剤濃
度がどこまでも変化することはない。

例えば供給用のスクリュー１５による供給量に対し、送
りスクリュー８ｂ‘こより排出量が若干多い場合には、
収納容器７内の現像剤の量が減少し、その分だけトナー
１０が多く補給される。このため一時現像剤濃度が上昇
し、排出される現像剤中のトナー比率が上がり、キャｌ
ｉア比率が低下する。そして、スクリュー８ｂの送り量
が多いのにもかかわらず「排出されるキャリア量は減少
し、最終的にはスクリュー１５により供給される現像剤
中のキャリア量と、スクリュー８ｂにより排出されるキ
ャリア量とが一定の値をとるところで安定する。上記実
施例装置においては、トナー重量比１５％の現像剤７０
０ｃｃを用い現像する場合、転写材１枚の複写操作につ
き０．０２ｃｃのトナー重量比１５％の現像剤１４を供
給するのに対し、０．０２ｃｃ／枚の使用中現像剤を排
出すると、１０万枚の使用後も収納容器７内の現像剤濃
度は約１５％のトナー重量比を保っており、更にキャリ
アの劣化はまったく認められなかった。

また供鰍登用現像剤１４の供給が０．０２ｃｃ／枚であ
るのに対し、使用中現像剤の排出量が０．０１８ｃｃ／
枚であるとき、即ち供給と排出で１０％の藷畠葦を生じ
ている場合でも、容器７内の現像剤のトナー重量比は約
１３％で安定に至った。なおこの１３％の値は使用にお
いて全く実用範囲にある。ちなみに実施例におけるトナ
ー重量比の実用範囲は、１５±３％程度であった。とこ
ろで上記の様に一定量の現像剤供艶簿‘こ対して、現像
剤の排出量を変化することにより現像剤濃度を調整する
ことも可能であり、その実験結果を第３図により説明す
る。

第２図の装置において、供ｖ給用スクリュー１５の供Ｖ
給量を駆動モーターＭ２により１枚当り０．０２ｃｃ供
給するように制御手段１７により設定し、一方排出用ス
クリュー８ｂの排出量を駆動モーターＭＩにより該０．
０２２ｃｃｌ枚前後でいくつかの値を制御手段１７によ
り設定してみた。第３図は排出する現像剤の体積が一定
量づっ供給される現像剤中のキャリア体積よりも多い場
合、排出量に対してトナー重量比が一定量の値で安定す
ることを示すものである。山枚当りの現像剤排出量を０
．０２３ｃｃ、０．０２２ｃｃ、０．０２１ｃｃ、０．
０２０ｃｃ、０．０１９ｃｃ、０．０１８ｃｃ、０．０
１７ｃｃに設定した場合は、収納容器７内の現像剤濃度
は各々１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３
％、１２％のトナー重量比となり安定した。上記結果を
利用して複写装置の操作者の必要好みに応じて、画像濃
度が高過るときは排出量を少なくし、逆に濃度が低過ぎ
るときは排出量を多く設定することで、常に望ましい現
像結果を得ることが可能となる。上記第２図の実施例装
置においては、スクリューによる現像剤の定量交換機構
を例示したが、バケットを用いても同じ作用を行なうこ
とができる。

現像剤に関しては磁性キャリアとトナ‐‐とを混合した
ものを用いてマグネット現像を行なうものを例示したが
、その他磁性体トナーと非磁性体キャリアの現像剤は透
磁率による体積検知手段に適用可能である。そして透磁
率によらず体積を検知するときは、ガラスまたは樹脂ビ
ーズによるカスケード現像法を本発明に適用することも
できる。ところで本発明においては、クリーニング手段
により回収したトナーを現像剤収納容器内に再び還すこ
とにより、トナ−の消費がより少なくなくできる。なお
現像時にキャリアが若干なりとも消費される場合は供給
用トナーに若干のキャリアを混入したり、又は別にキャ
リアを混入しても良い。上記実施例では一定量の現像剤
を供給しているが、キャリアのみを供給しても良いこと
は言うまでもない。第４図は別の実施例を示す正面図で
ある。図において１８は現像剤収納容器、１９は使用中
の現像剤、２川ま体積検知手段、２１は送り鷹梓部材で
中央部２１ａが灘梓作用を行ない、両端の２１ｂ，２１
ｃは送り作用を行なう。この中央部は楕円板を斜めに取
付けた構成であり、両端の２１ｂ，２１ｃはスクリュー
で構成してある。上記送り櫨幹部材２１はモーター２２
により回転する。２３は供給用の現像剤で容器２４に収
納され、スクリュー２１ｂにより容器１８内に搬送され
る。

またスクリュー２１ｃの回転により一定量の使用中現像
剤１９が、容器２５中に排出される。容器２５内の現像
剤２６は、キャリアの径より小さく又トナーの径よりも
大きい閉口を有した金網２７の外側のファン２８の吸引
力により、トナーのみが導管２９を介してトナー収納容
器３０内に搬送される。上記容器３０内のトナーは、体
積検知手段２０の信号で作動する供給手段３２により、
所定体積になるまで供孫合する。クリーニング手段から
回収トナーを上記容器３０内に導仇ま、上記同様に更に
トナーを有効に使用することが可能となる。以上詳しく
述べた様に本発明は、従来の現像剤濃度検知手段による
現像剤濃度制御方法と異なり、簡単且つ安価で安定した
濃度制御機構を可能とした。

また、現像剤濃度制御方法と現像剤の一０部交換機構に
より、現像剤濃度を一定に保つばかりでなく、現像能力
を常に安定させ長時間に亘り安定した画像を行なうこと
が可能となった。なお本発明は乾式現像に限らず溢式現
像にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した記録装置の略画側面図、第２
図は本発明の一実施例の略画正面図、第３図はトナー濃
度と排出現像剤体積との関係を示すグラフ、第４図は本
発明の他の実施例を示す略画正面図である。 図において、１・・・・・・感光体、４…・・・現像装
置、７…・・・現像剤収納容器、８・・・・・・縄梓部
材、９…・・・体積検知手段、１０・・・・・・供聯合
用トナー、１ １・・・・・・容器、１２…・・・溝付
ローラ、１３・・・・・・容器、１４……現像剤、１５
・・…・スクリュー、１６・・・…容器、１７・・・・
・・制御部、２７・・・・・・金網、２８・・・・・・
ファン、２９・・・・・・導管。 つイ図 磨る図 第Ｚ図 孫４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電潜像を顕画化するための現像装置において、ト
   ナーとキヤリアを混合した現像剤を静電潜像担持体に附
   与する手段と、現像に供する現像剤を収納する容器と、
   該現像剤収納容器に新規現像剤を一定量ずつ供給する供
   給手段と、上記現像剤収納容器中の現像剤を一定量ずつ
   該収納容器から排出する排出手段と、上記収納容器中の
   現像剤の体積を検知する手段と、上記体積検知手段と検
   知信号により現像剤収納容器内に現像剤が所定体積に至
   るまでトナーを供給する手段と、上記供給手段による供
   給量と上記排出手段による排出量を制御する手段とを有
   し、上記現像剤収納容器中の現像剤濃度を制御すること
   を特徴とする現像装置。 ２ 上記現像剤収納容器中の現像剤の体積を検知する手
   段として透磁率を利用することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の現像装置。