JP3021086B2

JP3021086B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3021086B2
Application number: JP3126757A
Authority: JP
Inventors: 浩司林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH04329564A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像剤担持部材に担持
された二成分系の現像剤を現像剤担持部材と潜像担持体
との間の現像領域へ搬送し、該現像剤によって、潜像担
持体に形成された静電潜像を可視像化する現像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機、プリンタ或いはファクシミ
リなどの画像形成装置において、トナーとキャリアを有
する二成分系の現像剤を用いる上記形式の現像装置を採
用することは従来より周知である。かかる現像装置にお
いては、現像剤中のキャリアが経時的に劣化し、これを
そのまま使用し続けると可視像の画質が低下する。そこ
で従来より、現像剤の劣化状態を検出し、現像剤が寿命
となったとき、その現像剤を新たなものと交換するよう
にしている。

【０００３】ところが従来のこの種の現像装置において
は、現像剤の寿命を検出するための検出電流が画像形成
装置の各種要素の影響によって変動し、正確に現像剤の
寿命を検出することが難しかった。また検出電流自体が
非常に微弱であるため、検出電流がノイズに埋もれ易い
という欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の欠点を除去し、簡単な構成によって現像剤の寿命
を正しく検出できる現像装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、冒頭に記載した形式の現像装置において、前
記現像剤担持部材の外表面に対して所定の間隔をあけて
配置された対向電極と、潜像担持体上の静電潜像と次の
静電潜像の間の非画像部が現像剤担持部材を通過してい
る時に、該現像剤担持部材に所定の電圧Ｖ_０を印加する
電圧印加手段と、該電圧Ｖ_０の印加時に現像剤担持部材
上の現像剤を通して前記対向電極に誘起される電圧Ｖ_１
を検出する誘起電圧検出手段と、該電圧Ｖ_１と前記印加
電圧Ｖ_０との電圧比Ｒ_１を演算し、該電圧比Ｒ_１と基準
電圧比Ｒ_０とを比較する演算比較手段と、Ｒ_１≦Ｒ_０と
なったとき現像剤の寿命と判断する制御手段とを具備す
る現像装置の構成を提案する。

【０００６】また対向電極として、現像剤担持部材に担
持されて現像領域へ搬送される現像剤の量を規制する導
電性の剤規制部材を用いると有利である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に
説明する。

【０００８】図１は本発明に係る現像装置を具備した画
像形成装置の一例である電子複写機を示し、先ずその全
体構成と作用を明らかにする。

【０００９】複写機本体１の上部に固設されたコンタク
トガラス２上に原稿３が載置され、画像形成動作時にこ
の原稿３が光学系４によって照明走査される。すなわ
ち、図１の右方に移動する第１スキャナ５のハロゲンラ
ンプ６からの光が原稿３に当てられ、原稿からの光は第
１スキャナ５の第１ミラー７にて反射する。この反射光
は同じく右方に移動する第２スキャナ８の第２ミラー９
及び第３ミラー１０にて順次反射し、レンズ１１を通っ
た後、第４ミラー１２、第５ミラー１３、第６ミラー１
４で反射し、防塵ガラス１５を通って、時計方向に回転
するドラム状の感光体１６を露光し、その表面に原稿画
像を結像する。

【００１０】上述の防塵ガラス１５は、トナーや紙粉な
どの浮遊物が光学系４に入り入んで光学素子を汚す不具
合を防止するものである。図示した光学系４は、最大２
００％から最小５０％まで、１％ごとのズーム変倍機能
を有している。また図示していない光ファイバーを用い
て、原稿３の地肌濃度を検出し、それに基づいて、後述
する現像スリーブ１７への現像バイアス電圧を補正する
ことにより、きれいな地肌を有する画像が得られるよう
にした自動濃度調整システムを設けることもできる。

【００１１】感光体１６は潜像担持体の一構成例をなす
ものであって、図示していない駆動装置により図１にお
ける時計方向に回転駆動される。また図示した感光体１
６は、ドラム状の導電性支持体上に有機感光層を積層し
て成る有機感光体として構成されている。

【００１２】感光体１６はその回転時に帯電チャージャ
１８によって所定の極性、本例ではマイナスに一様に帯
電される。すなわち、暗中にて帯電チャージャ１８のチ
ャージワイヤに高圧電圧を印加してコロナ放電を発生さ
せ、これによってマイナスの電荷を感光体上に均一に付
与する。このときの感光体１６の表面電位は例えば−８
００Ｖである。チャージワイヤと感光体１６との間に
は、電位を均一かつ一定に制御するためのグリッド１９
が設けられている。

【００１３】上述のように帯電された感光体表面に、前
述の如く像露光がなされ、これによって静電潜像が形成
される。

【００１４】次いで感光体１６は、その非画像部にイレ
ーサ２０からの光を照射され、不要な電荷が消去され
る。これによって、後述するクリーニング動作の容易化
が図られる。イレーサ２０は長尺状のＬＥＤよりなり、
先端イレース及び後端イレースを行っている。

【００１５】上述の如く形成された静電潜像は、現像装
置２１を通るとき、トナー像として可視像化される。

【００１６】現像装置２１を通過した感光体表面部分は
転写前除電ランプ２２によって光を照射される。この除
電ランプ２２は、図示していないメインモータのスター
トと同時に点灯され、フィルタにより拡散されながら感
光体１６上の残留電荷を消去する光を感光体１６に当て
る。かかる動作は後述する除電ランプ２３においても同
様に行われる。

【００１７】一方、図示していない給紙部から給送され
た転写材の一例である転写紙２４が、レジストローラ２
５によって所定のタイミングで感光体１６へ向けて送り
出されて感光体１６に密着し、転写チャージャ２６のコ
ロナ放電作用によって感光体１６上のトナー像が転写紙
２４に転写される。次いで分離チャージャ２７によって
転写紙２４が感光体１６から分離される。これによって
も、万一転写紙を分離ができなかったときは、分離爪２
８によって強制的に転写紙を分離する。分離後の転写紙
２４は搬送ベルト２９により定着装置３０へ搬送され、
次いで機外に排出される。

【００１８】クリーニング装置１３１は、感光体１６の
表面に残留するトナーを掻き落すクリーニングブラシ３
１とクリーニングブレード３２を有し、クリーニングブ
レード３２は、感光体軸線方向の各端部における接触圧
が均一となるように、中央にて一点で支持されている。
クリーニングブラシ３１は感光体１６と同一の時計方向
に回転し、クリーニングブレード３２では除去しにくい
紙片などの異物を除去する。クリーニングブレード３２
及びブラシ３１により掻き落されたトナーはトナー回収
部に回収される。クリーニング装置１３１を通過した感
光体表面は、除電ランプ２３によって除電作用を受け
る。

【００１９】定着装置３０は搬送ベルト２９によって搬
送されてくる転写紙に一定の温度と圧力を加え、トナー
像を転写紙上に触着させて定着させるものであり、サー
ミスタ３３によって濃度検知を行いながら、ヒータの温
度制御を行う。

【００２０】現像装置２１は、感光体１６に対向する部
分に開口部を有する現像容器３４を具備し、この現像容
器３４には、トナーとキャリアを有する粉体状の二成分
系の現像剤Ｄが収容されている。キャリアとしては、例
えば平均粒径が７０μmの樹脂コートキャリアなどを用
いることができる。

【００２１】現像容器３４には、感光体１６に対向して
位置する現像スリーブ１７が支持され、その内部には複
数の異なる磁極が交互に配置された磁石３５が、現像ス
リーブ１７の内面から一定の間隔を隔てて設けられてい
る。図１に示した現像スリーブ１７は、アルミニウムな
どの導電性の非磁性体より成る円筒体によって構成さ
れ、感光体１６とのギャップは例えば、０．７５mmであ
る。

【００２２】現像容器３４内の現像剤Ｄは回転する撹拌
ローラ３６，３７によって撹拌され、そのトナーとキャ
リアが互いに異極性に摩擦帯電される。本例ではトナー
がプラスに、キャリアがマイナスに帯電される。また一
方の撹拌ローラ３６によって、現像剤が現像スリーブ１
７へ供給され、磁石３５の磁力によって現像スリーブ１
７に担持される。

【００２３】このとき現像スリーブ１７が反時計方向に
回転し、該スリーブ１７に担持された現像剤が磁気ブラ
シを形成しながら反時計方向に搬送され、例えばアルミ
ニウムなどの非磁性で導電性の材料から成るドクターブ
レード３８によって過剰な現像剤が掻き取られる。掻き
取られた現像剤はセパレータ３９によってガイドされ、
下方に落下する。現像スリーブ１７を回転させる代りに
磁石３５を時計方向に回転させ、或いはスリーブ１７と
磁石３５を共に回転駆動して現像剤を搬送してもよい。

【００２４】ドクターブレード３８を通過した現像剤は
現像スリーブ１７と感光体１６との間の現像領域へ搬送
され、ここを通過する。このとき現像剤より成る磁気ブ
ラシが静電潜像を形成された感光体１６の表面に接触
し、又は近接して、プラスに帯電したトナーがマイナス
に帯電した静電潜像に静電的に移行し、該潜像をトナー
像として可視像化する。

【００２５】上述の現像スリーブ１７は、現像剤を現像
領域へ搬送する部材であって、現像剤担持部材の一構成
例をなすものである。かかるスリーブ１７の代りに、ベ
ルトより成る現像剤担持部材を用いることもできる。ま
た現像スリーブ１７に内設された磁石３５は、現像剤を
現像剤担持部材に吸着保持させる磁界発生手段の一構成
例をなす。さらに現像スリーブ１７の上方に配置された
ドクターブレード３８は、現像剤担持部材に担持されて
現像領域へ搬送される現像剤の量を制御する剤規制部材
の一例を構成するものである。そして、本例の現像装置
は、前述のように、現像スリーブ１７より成る現像剤担
持部材に担持された二成分系の現像剤を現像剤担持部材
と感光体１６より成る潜像担持体との間の現像領域へ搬
送し、該現像剤によって、潜像担持体に形成された静電
潜像を可視像化するように構成されている。

【００２６】前述の現像動作が行われるとき、感光体１
６の導電性持支体はアースされているが、現像スリーブ
１７には図２に示したバイアス電源４０によってバイア
ス電圧が印加される。かかるバイアス電圧は感光体１６
上の地汚れ防止と画像濃度調整のために印加するもので
あって、この例では静電潜像の表面電位が前述のように
−８００Ｖ、地肌部電位が−４０Ｖであるとして、バイ
アス電圧は−２００Ｖ程度に設定される。但し、最終的
なバイアス電圧値は、原稿濃度或いはオぺレータの要望
に応じて定められることになる。

【００２７】現像容器３４内の現像剤のトナー濃度が低
下すると、トナー容器４１内のトナーが、トナー補給バ
ー４１ａの回転によってトナー補給ローラ４２にふりか
けられ、該トナーはトナー補給ローラ４２の回転によっ
て、スリッター４２ａに形成された孔（図示せず）を通
して現像容器３４内の現像剤Ｄ中に補給される。また現
像スリーブ１７の外径は例えば３０mmに設定され、磁石
３５は、現像スリーブ１７の表面磁力が例えば約８００
ガウスとなるようにその磁力が設定される。

【００２８】現像動作は前述のように行われるが、この
ような動作を繰返し実行するうちに現像剤中のキャリア
が劣化する。劣化した現像剤をそのまま使用し続ける
と、可視像の画質が低下する。従って、現像剤の劣化状
態を検出し、これが寿命に達したときは、現像剤を新た
なものと交換する必要がある。

【００２９】本例では図２に示した構成に従って図３に
示すように現像剤の寿命がチェックされる。かかるチェ
ックは、現像装置２１が感光体１６上の静電潜像を実際
に可視像化している現像動作時を含めた適時に行うこと
が可能であるが、本例では現像装置２１の各要素が作動
しているものの、感光体１６上の或る静電潜像と次の静
電潜像の間の非画像部が現像装置２１を通過していると
きに現像剤寿命チェックが行われるものとする。

【００３０】先ず、図２に示した電圧印加手段としての
バイアス電源４０によって、感光体１６上の或る静電潜
像と次の静電潜像の間の非画像部が現像スリーブ１７を
通過している時に、反時計方向に回転する現像スリーブ
１７に対して所定の直流電圧Ｖ_０が印加される（図３
（ａ））。このとき現像スリーブ１７の外表面に対して
所定の間隔をあけて配置された導体より成るドクターブ
レード３８は、例えば、アースされるか又は電圧的にフ
ロート状態にされる。

【００３１】上述のように現像スリーブ１７に電圧Ｖ₀
を印加すると、これに対置されたドクターブレード３８
には、現像スリーブ１７上に磁力で担持された現像剤Ｄ
を通して電圧Ｖ₁が誘起される。このように、本例では
ドクターブレード３８が現像スリーブ１７に対する対向
電極としての用をなす。

【００３２】上述の誘起電圧Ｖ₁は、図２に示した誘起
電圧検出手段４３によって検出される（図３（ｂ））。
この検出手段としては、閉回路を作る接触型の電圧計又
は非接触の表面電位計などを適宜用いることができ、現
像剤寿命チェック時に前述の如くドクターブレード３８
をアースしたときは接触型電位計が、また該ブレード３
８をフロート状態にしたときは非接触型の表面電位計が
使用されるのが普通である。

【００３３】今、上述の両電圧Ｖ₁とＶ₀の比Ｖ₁／Ｖ₀を
Ｒ₁で表わすとすると、この電圧比Ｒ₁と、現像剤の使用
時間、すなわちコピー枚数は、例えば図４にＢで示す関
係を有している。この図から、現像剤の使用時間が増加
するに従って、ドクターブレード３８に誘起される電圧
Ｖ₁が減少することを理解することができる。これは、
コピー枚数が増大し、現像剤の使用時間が増大するに従
って、現像剤中の各キャリアにトナーがスペントし、こ
れにより現像剤の抵抗が上昇するので、対向電極として
のドクターブレード３８に誘起される電圧Ｖ₁が低下す
るものと考えられる。

【００３４】このような観点から本例においては、図２
に示すようにバイアス電源４０の電圧Ｖ_０と誘起電圧検
出手段４３で検出された電圧Ｖ_１とが演算比較手段４４
に与えられ、電圧比Ｒ_１＝Ｖ_１／Ｖ_０が演算される（図
３（ｃ））。また演算比較手段４４には制御基準データ
記憶手段４５に予め格納されている基準電圧比Ｒ_０が与
えられ、前述の電圧比Ｒ_１と基準電圧比Ｒ_０（現像剤劣
化の基準データ）とが比較される（図３（ｄ））。

【００３５】ここで、現像剤が未だ劣化していないとき
は、前述の比較結果はＲ_１＞Ｒ_０となるが、図４に示し
たようにコピー枚数がＰ_０ないしはそれ以上となり、こ
れに伴って現像剤が劣化し、電圧比Ｒ_０がしきい値Ｌ以
下となると、前述の比較結果はＲ_１≦Ｒ_０となる。そこ
で、制御手段４６により、Ｒ_１≦Ｒ_０となったときに現
像剤の寿命と判断し、その事実を複写機本体１（図１）
の操作部に付設された表示部より成る表示手段４７に、
制御手段４６から剤寿命信号を送出し、該表示部に、現
像剤が寿命となり、従ってその交換が必要である旨表示
する（図３（ｅ））。オペレータはこの表示によって現
像剤が寿命に達したことを知ることができ、即座にオペ
レータないしはサービスマンなどによって現像剤の交換
作業を行うことができる。このように、本例の現像装置
は、現像スリーブ１７より成る現像剤担持部材の外表面
に対して所定の間隔をあけて配置されたドクターブレー
ド３８より成る対向電極と、感光体１６より成る潜像担
持体上の静電潜像と次の静電潜像の間の非画像部が、現
像剤担持部材を通過している時に、その現像剤担持部材
に所定の電圧Ｖ_０を印加するバイアス電源４０より成る
電圧印加手段と、その電圧Ｖ_０の印加時に現像剤担持部
材上の現像剤を通して前記対向電極に誘起される電圧Ｖ
_１を検出する誘起電圧検出手段４３と、該電圧Ｖ_１と前
記印加電圧Ｖ_０との電圧比Ｒ_１を演算し、該電圧比Ｒ_１
と基準電圧比Ｒ_０とを比較する演算比較手段４４と、Ｒ
_１≦Ｒ_０となったとき現像剤の寿命と判断する制御手段
４６とを有している。

【００３６】上述のように、ドクターブレード３８に誘
起される電圧値と、現像剤劣化度特性を示す基準値とを
比較し、その結果に基づいて現像剤の劣化を判断し、そ
の事実を表示部に表示するので、簡単な構成で、正確に
寿命の交換時期を検出することができる。

【００３７】また本例では、感光体１６上の非画像部が
現像装置２１を通るときのように、実際の現像動作を行
っていないときに現像剤の寿命チェックを行っているの
で、特にその検知精度を高めることができる。すなわ
ち、静電潜像を実際に可視像化している時期に、前述の
現像剤寿命チェック動作を行い、現像スリーブ１７とド
クターブレード３８の間の現像剤Ｄ中に電流を流すと、
現像スリーブ１７ないしはドクターブレード３８へのト
ナー付着量が増大し、現像剤Ｄの寿命検出精度が多少低
下するおそれがあるが、本例ではこのような不具合も除
去できるのである。

【００３８】また以上説明した実施例では、対向電極と
して、現像剤担持部材に担持されて現像領域へ搬送され
る現像剤の量を規制するドクターブレード３８より成る
導電性の剤規制部材を用いたため、構成の簡素化を達成
できる。勿論、ドクターブレード３８とは別の独立した
対向電極を設け、これを現像スリーブなどの現像剤担持
部材の外表面に対して所定の間隔をあけて配置してもよ
い。

【００３９】同様に、図示した例では、通常の画像形成
動作時に用いるバイアス電源４０を、現像剤寿命チェッ
クのために現像スリーブ１７に電圧を印加する電圧印加
手段として用いたため、その構成を簡素化できるが、別
々の電源を用いることも可能である。

【００４０】また、現像動作時ないしは現像剤寿命チェ
ック時に、現像スリーブなどの現像剤担持部材に印加す
る電圧を直流電圧とするほか、交流又は交流と直流の重
畳電圧などとしてもよい。

【００４１】なお、図２に示した演算比較手段４４、制
御基準データ記憶手段４５、及び制御手段４６は、例え
ばマイクロコンピュータにより簡単に構成することがで
きる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載した構成によれば、二成
分系の現像剤の寿命を簡単な構成によって正確に検出す
ることができる。

【００４３】請求項２に記載の構成によれば、対向電極
として剤規制部材を用いたため、構造の簡素化とコスト
の低減を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置を有する電子複写機の断
面構成図である。

【図２】本発明一実施例の現像装置を示す説明図であ
る。

【図３】図２に示したブロック図に対応するフローチャ
ートである。

【図４】コピー枚数と電圧比Ｒ₁との関係の一例を示す
図である。

【符号の説明】

２１現像装置４３誘起電圧検出手段４４演算比較手段４６制御手段Ｄ現像剤

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持部材に担持された二成分系の
現像剤を現像剤担持部材と潜像担持体との間の現像領域
へ搬送し、該現像剤によって、潜像担持体に形成された
静電潜像を可視像化する現像装置において、前記現像剤
担持部材の外表面に対して所定の間隔をあけて配置され
た対向電極と、潜像担持体上の静電潜像と次の静電潜像
の間の非画像部が現像剤担持部材を通過している時に、
該現像剤担持部材に所定の電圧Ｖ_０を印加する電圧印加
手段と、該電圧Ｖ _０の印加時に現像剤担持部材上の現像
剤を通して前記対向電極に誘起される電圧Ｖ_１を検出す
る誘起電圧検出手段と、該電圧Ｖ_１と前記印加電圧Ｖ_０
との電圧比Ｒ_１を演算し、該電圧比Ｒ_１と基準電圧比Ｒ
_０とを比較する演算比較手段と、Ｒ_１≦Ｒ_０となったと
き現像剤の寿命と判断する制御手段とを具備することを
特徴とする現像装置。