JP2646147B2 - ２成分現像法を用いる現像装置のトナー濃度安定構造設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真法の現像装置であって、トナーと
キャリアを所定の比率で混合した２成分現像法を用いる
現像装置のトナー濃度安定構造設定方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、電子複写機やレーザビームプリンタ等の画
像形成装置に利用されている電子写真法は、感光ドラム
表面の感光体を露光して潜像を形成し、この潜像に現像
装置で現像剤であるトナーを付着させトナー像とし、こ
のトナー像を記録用紙に転写すると共に定着装置によっ
て定着させてハードコピーとするものである。

このような電子写真法で用いられる現像剤には、トナ
ーのみの１成分系のものと、トナーとキャリアを所定の
比率で混合した２成分系のものがあるが、一般的には、
高解像度が可能である等の長所を有する２成分系の現像
剤が広く用いられている。

２成分系の現像剤のキャリアは、磁性体により形成さ
れ、トナーを摩擦帯電させると共に現像空間まで搬送す
るものである。

このようなキャリアを含む２成分系の現像剤では、現
像に際してトナーは消費されるがキャリアは消費されな
い為、現像作用に伴って現像剤中のトナー量が減少して
トナーとキャリアの比率（即ちトナー濃度）が変化す
る。良好な現像を行なう為には、このトナーとキャリア
の比率を常に高精度で一定に維持しておくことが必要で
あり、この為、２成分系の現像剤を使用する現像装置で
は、トナーセンサを設け、このトナーセンサによりトナ
ー濃度を検知すると共に、該トナー濃度が変化（減少）
した場合にはトナーを補給して常に一定のトナー濃度を
維持するよう構成される。

トナーセンサーは、磁気検出用のセンサーコイル、発
振器及び検出信号を検波する検波器とにより構成され、
センサーコイルの表面に近接する現像剤の見掛け透磁率
を検知して対応する直流電圧を出力するものである。

［従来技術の課題］ しかし乍ら、透磁率を検知する方法では、非磁性体で
あるトナーとトナーの存在しない空間部分との区別がで
きず、従って、このような透磁率に依存するトナーセン
サーによるトナー濃度検知では、磁性体であるキャリア
の密度（位置関係）を検知していることとなる。そのた
め、このようのトナーセンサーは、トナーが消費されて
現像剤中のトナー量が減少するのに伴ってキャリア密度
が大きくなれば、トナー濃度の低下を検知するが、キャ
リア密度が同じであればトナー量が減少していても同じ
トナー濃度として検知（把握）してしまう、即ち実際の
トナー濃度の変化が検知できないという問題点がある。

その結果、このようなトナーセンサーが検知した不確
実なトナー濃度に基いてトナーの供給制御を行なう現像
装置では、トナー濃度を高精度で一定に維持することが
できず、従って、良好な現像を行うことができないもの
であった。

ところで、現像剤全体の密度は現像装置の機構的要因
（特に穂切り板下圧力）に依存して決まるものであり、
現像装置の構成を現像剤が適当な密度で安定するように
設定することができれば、前述の如きトナーセンサーに
よるトナー濃度検知精度を高めてトナー濃度を安定的に
制御するとが可能となる。

ここで、現像剤全体の密度が低目となる（穂切りの板
下の圧力が低い）設定の現像装置では、現像剤全体の密
度は低い為、現像剤中に於るトナーの存在可能な空間域
（キャリア間空間）が広く、トナーの消費・補給を繰返
すうちにこのキャリア間空間にトナーが入り込むことに
よって透磁率（キャリア密度）は同じであっても実際の
トナー濃度は高くなる。

トナー濃度が高くなると、感光ドラムへのトナー供給
量が増加することから、記録用紙に余分なトナーが付着
し、汚れが生ずる。

一方、現像剤全体の密度が高目となる（穂切り板下の
圧力が高い）設定の現像装置では、現像剤全体の密度が
高い為に現像剤中に於るトナーの存在可能なキャリア間
空間は狭く、又、トナー密度も高いが、トナーの消費・
補給を繰返すとトナー同士が反発し合ってキャリア間空
間に於て適度なトナー密度を得る（トナー密度は低下す
る）こととなり、その結果、透磁率（キャリア密度）は
同じであっても実際のトナー濃度は低くなる。

トナー濃度が低くなると、感光ドラムへのトナー供給
量が減少することから、印字かすれが生じる。

［発明の目的］ 本発明は、上記の如き事情に鑑み、現像剤を良好に現
像作用を行なえる理想的な密度に安定して維持できるよ
うに現像装置の機構的要因を設定することのできる、２
成分現像法を用いる現像装置のトナー濃度安定構造設定
方法の提供、を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的達成の為、本発明に係る２成分現像法を用い
る現像装置のトナー濃度安定構造設定方法は、トナー濃
度を検出するためのトナーセンサーを有し、トナーセン
サーにより検出されたトナー濃度検出値がある設定値以
下になった場合に一定量のトナーを補給する補給手段を
備えると共に、現像剤を吸着して現像領域まで搬送する
現像ロールと、該現像ロールへの現像剤の吸着量を制御
する穂切り板とを有する現像装置において、トナーとキ
ャリアを、所定のトナー濃度となるよう調合した現像剤
を現像装置に充填し、現像装置を所定時間稼動させた
後、トナー濃度検出値が安定するまで空運転を行った上
で現像剤をサンプリングし、サンプリングした現像剤に
おけるトナー濃度の実測値と所定トナー濃度とを比較
し、この差に応じて現像ロールに対する穂切り板下の圧
力を変更し、実測値と所定トナー濃度とが実質的に同じ
になるまで、この一連の作業を繰り返すことにより、現
像ロールに対する穂切り板下の圧力を決定すること、を
特徴とするものである。

［発明の実施例］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る２成分現像法を用いる現像装
置のトナー濃度安定構造設定方法を利用して現像装置を
設定する構成の構造の概念図である。

図中10は現像装置であり、現像ロール11の下側のトナ
ー収容部12内に、当該トナー収容部12内のトナーを撹拌
循環する為の二本のオーガスクリュウ13,14が平行に配
置され、該オーガスクリュウ13,14によって撹拌循環さ
れるトナーの透磁率を検知するトナーセンサ15が一方の
オーガスクリュウ13に隣接して配置されている。

現像ロール11は、図中矢印で示す如く反時計回りに回
転駆動されるようになっており、その回転方向前方のト
ナー収容部12の縁（当該現像装置のハウジングの側板10
A）に、台座16を介して穂切り板17が装着されている。

台座16は、鉛直なハウンジングの側板10Aに沿って上
下にその位置を移動可能として装着されている。

該台座16の現像ロール11と対向する面（穂切り板下面
16A）は、穂切り板17保持部位側が僅かに現像ロール11
に接近する略現像ロール11の外周に沿う円弧状に形成さ
れており、当該台座16を側板10Aに沿って移動すること
によって穂切り板17の先端と現像ロール11表面との間隔
（ダクターギャップ）が変化すると共に、穂切り板下面
16Aが現像ロール11に対して離接してその外周との間隔
が変わり、現像剤への圧力も変化するようになってい
る。

トナーセンサ15からの出力は、積分回路21を介してペ
ンレコーダ等の記録手段22に入力されて記録される。一
方、当該現像装置10の制御部30にも入力されるようにな
っており、制御部30は、第３図のフローチャートに示す
如く、入力値（トナーセンサ15出力:V_A）をコンパレー
タで基準値:Vと比較して入力値が基準値を越えた場合
（トナー濃度が低くなったと判断された場合）には、ト
ナー収容部12の上側に配置されたトナーホッパ18を作動
させて所定量のトナーをトナー収容部12内に補充して常
にトナー濃度を一定に維持するように制御する。

現像装置10の現像ロール11に隣接して、穂切り板17よ
り回転方向下流側に、導電性部材で円筒状に形成された
トナー吸着ロール40が配置されている。

該トナー吸着ロール40は、図中矢印で示す如く時計回
り方向に回転駆動されるようになっていると共に、その
現像ロール11と対向する位置より回転方向下流側にクリ
ーニングブレード41が当接配置されており、該クリーニ
ングブレード41によって当該トナー吸着ロール40に吸着
したトナーを掻き落すようになっている。

トナー吸着ロール40と、現像装置10の現像ロール11に
は、夫々所定のバイアス電圧が印加されるようになって
おり、各々のバイアス電圧は本実施例の構成では、トナ
ー吸着ロール40が−500V,現像ロール11は−800Vとなっ
ている。

而して、上記構成によれば、現像装置10を作動させる
と、現像ロール11にはトナー収容部12と対向する位置で
その表面に現像剤が吸着され、該吸着された現像剤は現
像ロール11の回転に伴なって穂切り板17でその高さを揃
えられる。そして、現像ロール11の回転によってトナー
吸着ロール40との対向位置に至ると、現像剤中のトナー
はバイアス電圧の差によってトナー吸着ロール40に吸着
される。つまり、トナー吸着ロール40が実際の現像作用
の際の感光体ドラムと同様に機能し、トナーが消費され
るものである。尚、トナー吸着ロール40に吸着されたト
ナーは、クリーニングブレードによって掻き落される。

上記の如き構成とし、第２図のフローチャートに示す
安定トナー濃度探査工程によってトナー濃度安定構造を
設定することができる。

まず、所定のトナー濃度の調合された現像剤を現像装
置10に充填し（S1）、現像装置を、トナー消費を行わな
い状態で作動させた上で、現像剤を検知したトナーセン
サ15の出力を確認・記録する（S2）。その後、現像装置
10を作動させて前述の如くトナーをトナー吸着ロール40
に吸着させて消費させると共に、該トナー消費に伴なう
トナー補充（現像装置10の制御部30による通常の制御）
を１サイクルとしてこの工程を所定サイクル繰返す（S
3,S4）。

所定サイクル繰返した後、トナー消費を中止してトナ
ーセンサ15からの出力が安定する迄（即ち現像剤が均一
状態となる迄）空運転を行ない（S5）、トナーセンサ15
からの出力が安定し（S6）、然もその値が所定トナー濃
度の現像剤を検知した値と略等しい値となった時（S
7）、現像装置10内の現像剤をサンプリングしてその実
際のトナー濃度を検査し（S9）、このトナー濃度が所定
トナー濃度であるか否かを確認する（S10,S11）。尚、
トナーセンサ15からの出力が所定トナー濃度の現像剤を
検知した値とは異る値で安定した場合には、トナーを増
減するよう操作して（S8）所定トナー濃度の現像剤を検
知した値と略等しい値に安定させる。

このトナーセンサ15からの出力が所定トナー濃度の現
像剤を検知した値と略等しい値で安定した時の現像剤の
実際のトナー濃度が所定のトナー濃度であれば、その現
像装置10は現像剤の密度変化の少ない構成であるという
ことができる。

ここで、実際のトナー濃度が所定トナー濃度より高い
場合には、現像剤の密度が低いということであり、従っ
て、穂切り板17の台座16を現像ロール11に近づける方向
に移動調整して穂切り板17下の圧力が高くなるように設
定（穂切り板下面16Aと現像ロール11との間隔を狭く）
し（S13）、再度前述の工程を繰返す。

又、トナー濃度が所定のトナー濃度より低い場合に
は、現像剤の密度が高いということであり、従って、穂
切り板17の台座16を現像ロール11から離れる方向に移動
調整して穂切り板17下の圧力が低くなるように設定（穂
切り板下面16Aと現像ロール11との間隔を狭く）し（S1
2）、再度前述の工程を繰返す。

つまり、現像装置10内の現像剤の密度は、穂切り板17
に至る穂切り板17下の圧力（即ち穂切り板下面16Aと現
像ロール11との間隔）によって決まるものであり、この
穂切り板17下の圧力が最適値となる、現像ロール11に対
する穂切り板下面16Aの形状及び位置を設定することで
現像剤の密度変化の少ない現像装置を構成することが可
能となるものである。

第４図に、初期トナー濃度が４％の現像剤を用いて現
像作用を行った際の穂切り板下面16Aと現像ロール11の
間隔に対するトナー濃度の変化のグラフを示す。これに
よって台座16の位置を移動させる（穂切り板下面16Aと
現像ロール11の間隔を変化させる）ことにでトナー濃度
が変化することが解る。勿論、図中トナー濃度が４％で
変化しない位置が最も望ましい位置である。

上記の如く穂切り板17の台座16位置を調整しつつ前述
の安定トナー濃度探査工程を繰返し、トナーセンサ15か
らの出力が所定トナー濃度の現像剤を検知した値と略等
しい値で安定した時の現像剤のトナー濃度が所定のトナ
ー濃度となる位置を見つけ、当該位置に於る台座16の穂
切り板17下面形状に倣って現像装置10を構成すれば、当
該現像装置10内に於る現像剤の密度変化が少なく、従っ
て、透磁率に基いてトナー濃度を高精度に把握すること
ができ、トナーセンサ15の検知出力に効くトナー補充制
御によってトナー濃度を高精度に維持することのできる
現像装置10構成とすることができるものである。

尚、上記安定トナー濃度探査工程で用いる現像装置10
は、穂切り板17の台座16を移動調整することによりその
穂切り板17下面と現像ロールとの間隔が変化してトナー
に加わる圧力を可変調整可能として構成した試作治具と
し、該試作治具によって構成を設定した後、それに倣っ
て現像装置10を構成すれば良いものである。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明に係る２成分現像法を用い
る現像装置のトナー濃度安定構造設定方法によれば、現
像剤の密度変化の少ない現像装置構成を合理的に探すこ
とができ、これによって設定された構成とすることによ
って、透磁率に依拠するトナーセンサの検知出力に基く
トナー補充制御によってもトナー濃度を高精度に維持す
ることができ、現像作用を良好に行うことのできる現像
装置と成し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る２成分現像法を用いる現像装置
のトナー濃度安定構造設定方法を利用して現像装置の構
成を設定する構成の概念図、第２図は安定トナー濃度探
査工程のフローチャート、第３図は現像装置の制御フロ
ーチャート、第４図は穂切り板下の圧力とトナー濃度と
の関係を示すグラフである。 10……現像装置 15……トナーセンサー 16……台座 16A……穂切り板下面 17……穂切り板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーとキャリアよりなる２成分系の現像
   剤を用いる現像装置であって、 トナー濃度を検出するためのトナーセンサーを有し、前
   記トナーセンサーにより検出されたトナー濃度検出値が
   ある設定値以下になった場合に一定量のトナーを補給す
   る補給手段を備えると共に、現像剤を吸着して現像領域
   まで搬送する現像ロールと、該現像ロールへの現像剤の
   吸着量を制御する穂切り板とを有する現像装置におい
   て、 トナーとキャリアを、所定のトナー濃度となるよう調合
   した現像剤を前記現像装置に充填し、 前記現像装置を所定時間稼動させた後、前記トナー濃度
   検出値が安定するまで空運転を行った上で現像剤をサン
   プリングし、 サンプリングした現像剤におけるトナー濃度の実測値と
   前記所定トナー濃度とを比較し、この差に応じて前記現
   像ロールに対する前記穂切り板下の圧力を変更し、 前記実測値と前記所定トナー濃度とが実質的に同じにな
   るまで、この一連の作業を繰り返すことにより前記現像
   ロールに対する前記穂切り板下の圧力を決定すること、 を特徴とする２成分現像法を用いる現像装置のトナー濃
   度安定構造設定方法。