JPH01251065A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｎ像担体表面に形成した静電荷像を磁気ブラ
シ法により顕像化するための現像装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において
は、セレン感光体、酸化亜鉛感光体、有機光導電体、誘
電体等の画像担体の表面に静電荷像を形成し、この静電
荷像を磁性現像剤からなる磁気ブラシを使用して現像し
１次いで定着するか若しくは現像画像を普通紙等の転写
シート上に転写した後定着して最終画像を得ている。

上記の磁気ブラシ法において使用する磁性現像剤として
は、磁性キャリアとトナー粒子との混合物である二成分
系の現像剤が多い。この磁性キャリアには、鉄粉５フエ
ライト＜５）末、ニッケル粉末等からなるもの、若しく
はそれらの粒子の表面を有機重合体等によって被覆した
ものがある。またトナー粒子は樹脂中に着色顔料や染料
等の添加物を分散させて形成し、前記磁性キャリアと混
合することによって相互に逆極性にＩＩｉ！擦帯電する
ように構成材料を選定する。

上記の二成分系現像剤を使用して静電荷像を現像する場
合、現像によってトナー粒子が消費されるため、現像の
繰返しにより現像剤中のトナー濃度が低下し、ｍ像濃度
を低下させることとなる。

このため二成分系現像剤を使用する場合には、現像剤中
のトナー濃度を所定レヘル（３〜１０％）に保持するた
めに、トナ−１ｚ度検出部材を設置し。

この検出部材からの信号に応じてトナー補給手段を制御
するように現像装置を構成するのか−ｍ的である。

一方現像剤中のトナー濃度を検出する方法としては、現
像剤中のトナー粒子の量により現像剤の透磁率が変化す
る現象を利用する方式が多く１例えば現像剤によって検
出コイルの磁気回路の一部を構成し、検出コイルのイン
ダクタンスの変化としてトナー濃度を検出することが多
い（例えば特開昭５３−４９４３７号、同５４４５９２
３３号公報参照）。またトナー濃度検出部材の検出部に
おいて接触する現像剤の密度の変動に起因する検出誤差
を低くシ。

信転性を向上させるために、現像剤収容部内に設けられ
現像剤を撹拌混合するための部材と前記検出部との間隙
を規制し、現像剤層の厚さを所定範囲内に納めるような
提案が開示されている（例えば特開昭６１−１３０９７
１号、同６１−１５１５７９号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記提案は、現像剤を撹拌する撹拌羽根若しくは混合ロ
ーラとトナー濃度検出部材の検知面若しくは検出面との
間隙を所定寸法範囲に規定したものであるが、近年の現
像装置に要求される更に高い検出精度および応答性に応
えるためには、上記の間隙を規定したのみでは不充分で
あり、改善の余地があることが判明した。すなわち本発
明に等の実験によると、前記撹拌羽根若しくは混合ロー
ラと現像槽との間隙の大小により、検出出力が不安定に
なり、および／または応答性が劣ることがわかった。す
なわち従来技術において前記のように検出面と対向する
部材との間隙を規定したのみでは、必ずしも）食出精度
および応答性の高い現像４ＡＩを得ることができないと
いう問題点がある。

本発明は上記問題点を解決し、現像剤中のトナー９７４
度の検出精度および応答性を一段と向上させ得る現像装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来技術に存在する問題点を解決するために１本発
明においては、非磁性材料からなり磁性・トヤリアとト
ナー粒子を含む現像剤を保持するスリーブと、このスリ
ーブ内に設けかつ表面に複数個の磁極を有する永久磁石
部材と、前記現像剤を収容する現像槽と、非磁性および
絶縁性を有する材料からなりかつ前記現像剤を環１′ト
する混合ローラと、一次コイルとこの一部コイルに電磁
的に結合した二次コイルとを含む検出ヘソＦ部と、一次
コイルに交流電流を供給する発振回路と、二次コイルか
ら生ずる差動出力の位相変化を検出する位相検波回路と
、この位相検波回路の出力から現像剤のみかけ透磁率の
変化に対応する信号を出力する回路とを備えかつ前記検
出ヘッド部を前記混合ローラと対向する位置に設置した
トナー濃度検出部材とを有する現像装置において、前記
混合ロ−ラと前記トナー濃度検出部材の検出面との間隙
ｇおよび前記トナー濃度検出部材を支持する前記現像槽
の内壁との間隙Ｇを、各々ｇ　＝０．２〜１．（１＋＋
（Ｇ＝０．３〜２．５１とする。という技術的手段を採
用したのである。

〔作　用〕

上記の構成により、Ｉ・ナー濃度検出部材の検出面と接
触する現像剤層の厚さは勿論のこと、検出面近傍の現像
剤の層厚若しくは体積等を所定範囲に規制することがで
き、磁気回路の構成要素である現像剤の状態を安定させ
ることができ、検出出力を安定化させると共に、現像剤
の透磁率の変化に直ちに追随した検出信号を発するとい
う高応答性をル１持することができるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図である。同図
において、現像槽ｌ内には磁性キャリアとトナーとの混
合体からなる現像剤２を収容保持すると共に、非磁性材
料により中空円筒状に形成したスリーブ３を回転自在に
、かつ感光体ドラム４と対向させて設ける。スリーブ３
内には表面に３個の磁極を有する永久磁石部材５を固定
して設ける。上記の磁極のうちＮ極は現像ギャップＤに
対向する位置に設けた現像磁極、Ｓｌ極および８つ極は
各々搬送磁極を示している。スリーブ３の表面には１回
転方向において８１極の後方にスクレーパ６を接線方向
に設ける０次にスリーブ３の感光体ドラム４と反対側の
位置に、プラスチック等の非磁性および絶縁性を存する
材料からなる混合ローラ７を回転自在に設けると共に、
この混合ローラフの上方にはトナー８を収容するトナー
槽９を設ける。トナー槽９の下部開口には、多孔質弾性
体からなる補給ロール１０を回転自在に設ける。

また現像槽ｌには、前記スリーブ３上の現像剤の厚さを
規制するドクタ一部材１）を設ける。なお１２はトナー
濃度検出部材であり、現像槽１の側壁に前記混合ローラ
７と対向する位置に設ける。

第２図は第１図における混合ローラ７を示す斜視図であ
り１例えばステンレス鋼からなる回転軸７１に、デルリ
ンからなる斜口板状の羽根７２を複数個固着して形成す
る。

以上の構成により１次に作用について説明する。

まずスリーブ３を第１図に示すように反時計方向に回転
させると、スリーブ３上に吸着された現像剤２はドクタ
ーギャップｄから現像ギャップＤに向かって搬送される
。そして現像ギャップＤの近傍において、現像剤２によ
って形成された磁気ブラシ（図示せず）が感光体ドラム
４の表面を摺擦して、感光体ドラム４の表面に形成され
た静電荷像（図示せず）を現像する。現像ギャップＤを
通過した現像剤２は、スクレーパ６によりスリーブ３の
表面から掻落されて現像槽１内に回収される。

次に回収後の現像剤２は、補給ロール１０を介してトナ
ー槽９から排出されたトナー８と共に、混合ローラフに
よって撹拌混合された後、再びスリーブ３上に吸着され
て現像に供される。なお現像剤２が混合ローラ７とトナ
ー濃度検出部材１２との間隙Ｇを通過する際に、トナー
濃度検出部材１２によって現像剤２中のトナー濃度を検
出し、この検出されたトナー濃度に応じて外部信号を出
力し、適宜の駆動手段（図示せず）を介して補給ロール
１０の回転を制御するのである。

次に第３図は第１図におけるトナー濃度検出部材１２の
回路構成図であり、検出コイルのインダクタンスの変化
を利用する手段の一例である。同図において、　１３は
Ｈ字形の磁心であり、一次コイル１．１　と二次コイル
Ｌ　２ａ、　　Ｌ　２ｂを巻回してトランスを形成する
。一次コイルＬｌには発信器１４の出力端子（図示せず
）を接続すると共に、二次コイルＬ　２ａ、　　Ｌ　２
ｂは位相検波器１５の入力端子（図示せず）を接続する
。なお位相検波器１５の入力端子には検波信号を入力可
能に形成する。　１６は電圧比較器であり、前記位相検
波器１５の出力側と接続し。

位相検波出力を所定のトナー濃度に対応する基準電圧と
比較して、電圧の差に応じた信号を出力する。

上記の構成により、現像剤２によって構成される磁気回
路の結合係数が変化（トナー濃度の変化により）した場
合に、その変化分に対応した位相検波出力を得るように
なっている。１７は感度調節部材であり、ソフトフェラ
イト等の材料により例えばねし状のコアに形成する等、
トナー濃度が所定の値である場合において、基準の電圧
を出力するために使用するものである。

本発明におけるトナー濃度検出手段は、一次コイルと二
次コイルとをブリ・２ジ接続し、二次コイルの出力電圧
の位相差を利用する磁気ブリッジ式の検出手段であれば
よく、第３図に示すものに限らず、特開昭ＧＯ−１５４
２７５号に記載されるような。

円筒状ボビンに一次コイルと二次コイルとを巻回した検
出用トランスを有するものでもよい、またこのような検
出用トランスにおいて１円筒状ボビンに２個の一次コイ
ルと１個の二次コイルとを巻回し、２個の一次コイルに
おける出力差を二次コイルから取り出すようにしたもの
であってもよい。

次に表は第１図に示すトナー濃度検出部材１２の出力の
安定性および応答性の良否を示すものである。この場合
混合ローラ７とトナー濃度検出部材１２の検出面との間
隙とおよび現像槽ｌの内壁との間隙Ｇの値を変化させて
評価した。なお感光体ドラム４としてＳｅ　ドラム（外
径ｌｚｏ１ｍ、周速１５０龍／秒）、スリーブ３として
ステンレス鋼製（外径３２ｍｍ、回転数３００ｒｐｍ）
　、永久磁石部材５としてＳｒ−フェライト磁石（外径
２９龍）　を夫々使用した。永久磁石部材５におけるＮ
極は９５０Ｇ、　　３１極およびＳ２極は各々８００Ｇ
　（何れもスリーブ３上の値）とした。混合ローラ７　
（外径４３■Ｉ）の回転数は１６０ｒｐ−である。なお
現像剤２は粒径５０〜１５０μ鴨のフェライトキャリア
（日立金属製ＫＢＮ−１００）と粒径５〜２０μｍのト
ナーを使用して調製した。ドクターギャップｄと現像ギ
ャップＤは共に１．Ｏｎに設定して現像を行なった。

以下余白 （注）○：良、△：稍劣、×：不良 表から明らかなように、Ｇを一定値としてｇの値を変化
させた場合において、Ｎａｌの条件ではｇの値が小さす
ぎるため前記トナー濃度検出部材１２の検出面と現像剤
２との接触が不安定となり、すなわち現像剤２の密度が
変動するため、出力が安定しないと共に、現像剤２中の
トナー濃度の変動に対する応答性も劣る。一方阻６にお
い“ζは台の値が大であるため、安定性は確保されるが
、前記検出面近傍における現像剤の挙動が鈍くなるため
応答性が劣る。これに対して階２〜５においては。

出力の安定性および応答性の両特性共良好である。

次にＧの値を変化させた場合においては、まず−７の条
件ではｇ＋　Ｇの両者共に小さすぎるため。

現像剤の濃度が変動し、結果が良くない、一方。

＆１２およびＮａ１５においては、Ｇの値が大きすぎる
ため、応答性が若干劣ると共に、出力が不安定になる。

この理由としては現像剤の流れ安定性に起因するものと
推定されるが、その関係については前記のように本発明
者等の実験により確認されたものである。

第４図ないし第６図は前記の表の中の代表的なものに対
する検出出力と時間との関係を示す模式図である。第４
図は前記表の１）ｍ４に対するものであり、ａにおける
トナー補給後においても出力の変動幅がＯ，ｌＶ以下で
極めて安定している。またトナー？農度の変動に対する
応答の遅れは殆んど認められていない。次に第５図は前
記表のＮ１）５に対するものであり、出力が安定せず、
かつ出力の変動幅も大である。また第６図は前記表の階
６に対するもので、応答性の劣る例を示す。すなわちト
ナ−７Ｓ度の変動に対する応答の遅れがあり、（３頼性
が低い。

なお本発明においては、トナー濃度検出部材を構成する
発信器から１００〜２５０ｋｌｌｚの高周波電圧が出力
されるため、検出面の近傍に交流磁界を発生ずる。すな
わら検出面と対向し°ζ配設した混合ローラを導電性材
料で形成すると、渦電流を生ずると共に、この渦電流に
よる反磁界を誘起する。

このように反磁界が存在すると現像剤の密度ムラを生じ
て、出力電圧が変動するため好ましくない。

従って混合ローラは非磁性および絶縁性を有する材料か
ら形成する。また現像槽の少なくともトナー濃度検出部
材に近接した部分も上記材料によって形成するのが望ま
しい。すなわらトナー濃度検出部材においては、磁気空
隙部からの漏洩磁束が存在するので、この漏７！Ｘ！磁
束による渦電流の発生を防止するためである。更にまた
現像剤中の磁性キャリアとしてフェライトキャリアを使
用すると。

現像剤の流動性を向上させると共に、検出面に沿う現像
剤の流れを安定化させるのに有効である。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
現像剤中のトナー濃度の検出精造を向上させ得ると共に
、トナー濃度の変化に直ぢに追随し得る高応答性を具有
するため、現像装置の品質および信頬性を大幅に向上さ
せ得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図、第２図は第
１図における混合ローラを示す斜視図。 第３図は第１図におけるトナー濃度検出部材の回路構成
図、第４図ないし第６図は夫々検出出力と時間との関係
を示す模式図である。 ｌ：現像槽、３ニスリーブ、７：混合ローラ。 １２：トナー濃度検出部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性材料からなり磁性キャリアとトナー粒子を
   含む現像剤を保持するスリーブと、このスリーブ内に設
   けかつ表面に複数個の磁極を有する永久磁石部材と、前
   記現像剤を収容する現像槽と、非磁性および絶縁性を有
   する材料からなりかつ前記現像剤を撹拌する混合ローラ
   と、一次コイルとこの一次コイルに電磁的に結合した二
   次コイルとを含む検出ヘッド部と、一次コイルに交流電
   流を供給する発振回路と、二次コイルから生ずる差動出
   力の位相変化を検出する位相検波回路と、この位相検波
   回路の出力から現像剤のみかけ透磁率の変化に対応する
   信号を出力する回路とを備えかつ前記検出ヘッド部を前
   記混合ローラと対向する位置に設置したトナー濃度検出
   部材とを有する現像装置において、前記混合ローラと前
   記トナー濃度検出部材の検出面との間隙ｇおよび前記ト
   ナー濃度検出部材を支持する前記現像槽の内壁との間隙
   Ｇを、各々ｇ＝０．２〜１．０ｍｍ、Ｇ＝０．３〜２．
   ５ｍｍとしたことを特徴とする現像装置。
2. （２）現像槽の少なくともトナー濃度検出部材を支持す
   る現像槽の部分を非磁性および絶縁性を有する材料によ
   って形成した請求項１記載の現像装置。
3. （３）磁性キャリアをフェライトで形成した請求項１若
   しくは２記載の現像装置。