JPH047580A - 磁性粉体搬送装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、回転機構を用いずに磁界を波動進行させて磁
性粉体を搬送する磁性粉体搬送装置に関するものである
。

〔従来技術とその問題点〕

従来、磁性成分を含有した磁性現像剤を使用する現像装
置として、第１２図に示す様な現像装置がよく知られて
いる。磁性現像剤ｄを貯留するホッパ１０１内に、現像
剤搬送手段としての現像剤搬送ロール１０２を配設しで
ある。現像剤搬送ロール１０２は、その周面の一部がホ
ッパ１０１から突出して感光体ドラム等の像担持体ドラ
ム１０３表面に近接する様に配設しである。この現像剤
搬送ロール１０２は、非磁性材料から成るスリーブ１０
２ａ内に複数の磁極を備えたマグネットロール１０２ｂ
を内蔵してなる。この場合、スリーブ１０２ａ又はマグ
ネットロール１０２ｂの何れか一方或いは双方を回転さ
せれば、磁性現像剤ｄをスリーブ１０２ａ表面に沿って
搬送することができる。本例では、スリーブ１０２ａを
固設し、マグネットロール１０２ｂを反時計回り、方向
イに駆動回転する。これにより、磁性現像剤ｄがスリー
ブ１０２ａの露出表面上を逆の時計回り方向口（破線で
示す）に移動し、像担持体ドラム１０３と最近接する現
像位置りにおいて像担持体ドラム１０３側へ選択的に転
移し、顕像を形成する。

現像剤搬送手段として上述の様な現像剤搬送ロール１０
２を用いる場合、スリーブ１０２ａ又はマグネットロー
ル１０２ｂを回転させる為に機械的な回転機構を必要と
する。この機械的回転機構は、次の様な種々の欠点を備
えている。

先ず、軸受等の回転摺接部を有する為、摺接部材の摩耗
や騒音の発生が不可避であり、これらは現像装置の耐久
性や騒音面での製品品質の低下を招く。又、モータ等の
駆動源からの回転力を伝達する駆動伝達機構が、現像装
置の構造を複雑且つ大型化する。更に、現像剤搬送手段
の形状が回転体に制約される為、画像形成機器に設置す
る際に大きい設置スペースを必要とするだけでなく、設
置位置に関する自由度も低減し、画像形成機器の小型化
に不利となる。加えて、現像剤搬送ロール１０２内部に
部品を設置する必要が生じた場合、これに対応すること
ができない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、機械的回転機構を備えず、従って、耐久性や騒
音面の品質に優れると共に適用機器の小型化に有利な磁
性粉体搬送装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

上記目的は１．非磁性材料から成るスリーブの内部に磁
性材料から成る基体を配設し、前記基体の前記スリーブ
内面に対向する表面に複数個の凸部を軸方向に沿って平
行に延在形成し、各前記凸部に導線を夫々巻回して複数
個のコイルを形成してなる磁性粉体搬送装置であって、
前記コイルをｍ個の組に分け、各組のコイルを（ｍ−１
）個おきに配置して順次磁極の方向が逆となるようなパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）電流を通電し、属する組が異なる
隣設したｍ個のコイルにはπ／ｍづつ順次位相のずれた
パルス幅変調（ＰＷＭ）電流を配置順に通電し、前記ス
リーブの外周面に沿って進行する進行波磁界を形成して
磁性粉体を搬送することを特徴とする磁性粉体搬送装置
を提供することにより、達成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について、第１図乃至第１１図に
基づき詳細に説明する。

第１図及び第２図は、夫々、本発明の一実施例としての
現像装置を示す模式的断面図と斜視図である。本例では
、現像剤として磁性成分を含有するトナー粒子から成る
一成分現像剤の磁性トナーを用いる。磁性トナーｄｔを
貯留するホッパ１内に、トナー搬送体としてのスリーブ
２を固設しである。スリーブ２は、非磁性材料から成り
、ホッパ１の開口部１ａからその周面の一部が突出する
位置に固定設置しである。このスリーブ２の突出周面が
トナー搬送経路となる。

スリーブ２の内部には、コイルロールＲを嵌装固設しで
ある。コイルロールＲは、第３図に示す様に、磁性体か
らなるベースロール３の周面に、複数個の凸条部３ａを
等間隔で軸方向に沿って平行に延在形成し、その各凸条
部３ａに導線４ａを巻回してコイル４を形成した構成と
なっている。

この場合、凸条部３ａの長さは、スリーブ２周表面上に
画定しであるトナー搬送経路の幅よりも長く設定しであ
る。又、スリーブ２の厚さＳｔは、コイル４のスリーブ
法線方向の厚さＣｔより薄く設定しである。

各コイル４は、第４図に示す様に、凸条部３ａの長手方
向（ベースロール３の軸方向）に平行に導線４ａを所定
方向に多数回巻きつけて形成しである。この導線４ａの
巻回方向については、後述する。尚、巻回する導線４ａ
は普通の導体電線（ワイヤ）に限らず、絶縁フィルム上
に平行な複数の導線をエツチング等によりパターン形成
してなる可視性印刷回路（ＲＰＣ）を巻回してコイル４
を形成してもよい。

上述したコイル４は、夫々同数で偶数個づつの適数個の
組に分け、各組のコイル４はベースロール３周囲に均等
に分散配置しである。即ち、ｍ個の組に分けた場合、各
組のコイル４は（ｍ−１）個おきの配置となる。本例で
は、第３図に示す様に、１６個のコイル４を８個づつの
Ａ組とＢ組の２組に分け、各組のコイル４を１個おきに
配置しである。即ち、Ａ組の１番目のコイル４Ａ１の図
中右隣にＢ組の１番目のコイル４Ｂ１が位置し、その右
隣にＡ組の２番目のコイル４Ａ２が位置し、その右隣に
Ｂ組の２番目のコイル４Ｂ２が位置する配置となってい
る。因みに、第５図（ａ）に示す様に、コイル４をＡ、
Ｂ、Ｃの３組にわける場合は、各組の１番目のコイル４
　Ａｌ、　　４　Ｂｌ、　　４　Ｃ１を時計回り方向に
この順序で配置すれば、次に各組の２番目のコイル４Ａ
２．４Ｂ２．　４０２を同じ順序で配置する。

而して、各組の８個のコイル４の巻回方向は、奇数番目
のコイル４と偶数番目のコイル４とで巻回方向を逆にし
である。第６図で、Ａ組１番目のコイル４Ａ１は、スリ
ーブ２方向から視て（第４図参照）反時計回り方向に導
線４ａを巻回して形成し、Ａ組２番目のコイル４Ａ２は
導線４ａを逆の時計回り方向に巻回して形成し、以下同
様に８番目のコイル４Ａ８まで順次巻回方向を逆にして
形成しである。Ｂ組のコイル４Ｂ１〜４８８も、同様に
順次巻回方向を逆にして形成しである。

上述の様に構成したｍ組のコイル４に対し、位相がπ／
ｍづつずれたｍ種類（ｍ組）のパルス幅変調（ＰＷＭ）
による交番電流（以下、ＰＷＭ電流と称する）を配置順
に通電する。即ち、コイル４をＡ、Ｂ、　　・・・・９
Ｍのｍ組に分け、この順序で各組のコイル４を（ｍ−１
）個おきに配置した場合、夫々のコイル組に下記の様な
ＰＷＭ電流を通電する。

コイル４Ａ及び４Ａ ｉＡ＝ＰＷＭ　Ｃｌ５ｉｎ（Ｃｔ）’３コイル４Ｂ及び
４Ｂ ｉ　ｓ＝　ＰＷＭ　ＣＩ　ｓｉｎ　（Ｃｔ　＋　π／ｍ
）　）コイル４Ｍ及び４Ｍ ｉ　Ｍ：　ＰＷＭ　ＣＩ　ｓｉｎ　（Ｃｔ　十（ｍ−１
）π／ｍ））但し、に波高値（最大値） ω＝２πｆで ｆ：周波数 ｔ：時間 本例では、２組にコイル４を分けたから、第７図（ａ）
に示す様にπ／２だけ位相をずらせた２種類（２相）の
ＰＷＭ電流ｌＡｌｌＢ １　Ａ＝ＰＷＭ　　Ｃｌ５ｌｎ　（ω　ｔ）：］　　　
　　　　−（１）ｉｎ＝ＰＷＭ　　Ｃｌ５ｉｎ（ωｔ＋
　π／２））−（２）を、夫々Ａ組のコイル４Ａ、４Ａ
とＢ組のコイル４Ｂ、４Ｂに通電する。

ここで上記各式におけるＰＷＭの意味は、例えば（１）
式の場合、１Ａ＝Ｉｓｊｎ（Ｃｔ）で定義される交流電
流を流したときと同様な積分電流を得られるＰＷＭ波形
を意味する。すなわち第７図（ａ）の場合パルス巾は時
間Ｏ付近で最も狭く、時間Ｔ／４まで順次増大し、時間
Ｔ／４で最大となって、逆に時間２Ｔ／４まで順次狭く
なり、時間２Ｔ／４で最も狭くなる。

従って、あたかも、第７図（ｂ）に示す様な２種類の交
番電流（第７図（ａ）で破線で示す）を通電した場合と
同様の結果となる。即ち、コイル４Ａ 及び４Ａ　　ｉｘ虜ｌ５ｉｎ（Ｃｔ） コイル４Ｂ 及び４Ｂ　　ｉｎ’＝Ｉｓｌｎ（ωｔ＋π／２）又、第
５図に示す様に３組に分けた場合は、Ａ。

Ｂ、Ｃの各組のコイル４に下記のπ／３　づつ位相のず
れた３種類のＰＷＭ電流を通電する。

コイル４Ａ及び４Ａ ｉＡ＝ＰＷＭ　（：ｌ５ｌｎ（ωｔ）　〕コイル４Ｂ及
び４Ｂ ｉＢ＝ＰＷＭ　［ｌ５ｌｎ（ωｔ＋π／３））コイル４
Ｃ及び４Ｃ ｉｃ”ＰＷＭ　Ｉ：ｌ５ｌｎ（ωｔ＋２π／３）〕上述
の様に、各コイル４へＰＷＭ電流を通電することにより
、各凸条部３ａには通電電流に対応した磁界が励磁され
る。第８図は、スリーブ２表面の各コイル４に対応する
位置での励磁磁界の時間的な強さの変化を示すグラフ図
である。同グラフ図では、縦軸が励磁磁界のスリーブ半
径方向成分Ｈｒのその最大値Ｈｒｍａｘに対する比を表
し、横軸がスリーブ２表面上の位置を表している。尚、
Ｔは、通電するＰＷＭ電流の周期である。

本例では、前述した様に各組における奇数番目と偶数番
目の各コイル４（例えば４Ａ１と４Ａ２）の巻線方向を
逆に切り換え、且つ、同位相の電流を流すから、各組の
奇数番目と偶数番目の各コイル４による励磁磁界の磁極
の方向は互いに逆方向になっている。その結果、スリー
ブ２表面上に形成される磁界の分布曲線も、第８図に示
す様にＰＷＭ電流に対応した波形を描いている。そして
、この波形磁界はＰＷＭ電流と同様に周期Ｔで変化する
から、結果的に図中凸方向に進行する進行波磁界を形成
することになる。即ち、第６図において、全コイル４に
よりスリーブ２表面に形成された波形磁界が、スリーブ
２表面に沿って反時計回り方向イヘ所定速度で進行する
ことになる。これは、第１２図に示した従来の現像装置
でマグネットロール１０２ｂを反時計回り方向イに所定
速度で回転させた場合と略同様の現象であり、従って、
進行波磁界の進行方向イとは逆の時計回り方向口に磁性
トナーｄｔを搬送することができる。

ここで、磁性トナーｄｔの搬送速度は、上記進行波磁界
の進行速度に基づく。その進行波磁界の進行速度ＳＨは
、 ５Ｈ＝Ｇ＠ｆ　Ｃｍ／Ｓ〕 但し、Ｇ：３個おきのコイル４、 例えば、コイル４Ａｊとコイ ル４　ＡＩ＋２間のスリーブ２上 での間隔 ｆ：通電電流の周波数でこれは 進行波磁界の周波数と同一 となる。即ち、磁性トナーｄの搬送速度は、コイル４に
通電する電流の周波数ｆとコイル間隔Ｇに比例する。コ
イル間隔Ｇは、 Ｇ＝πｓＤｓ÷Ｖｃ／２ｍ 但し、ｖＣ：コイル数 ＤＳニスリーブ直径（ｍ） ｍ：電流の相数 となる。従って、進行波磁界の移動速度ＳＨは、となる
。本例では、２相の電流を通電するから、進行波磁界の
移動速度ＳＨは、 となる。

進行波磁界の進行方向を切り換えるには、通電するＰＷ
Ｍ電流の位相差を逆にすればよい。即ち、ｍ個のコイル
組に夫々下記の様なＰＷＭ電流を通電すればよい。

コイル４Ａ及び４Ａ ｉＡ＝ＰＷＭ　（Ｉｓ＋ｎ（ωｔ）） コイル４Ｂ及び４Ｂ ｉ　ｎ＝ＰＷＭ　ＣＩ　ｓｉｎ　（ωｔ　−π／ｍ）　
）コイル４Ｍ及び４Ｍ １Ｍ”ＰＷＭ　Ｃｌ５ｌｎ　（ωｔ−（ｍ−１）π／ｍ
））これにより、第６図において、磁性トナーの搬送方
向を矢印口の時計回り方向から反時計回り方向イヘ切り
換えることができる。

第１図に戻って、各コイル４へ上述した様にＰＷＭ電流
を通電することにより、ホッパ１に貯留されている磁性
トナーｄｔが、スリーブ２の露出した周面を時計回り方
向口へ搬送される。このトナー搬送経路の上流側には、
トナー層厚規制部材５を配設しである。本例のトナー層
厚規制部材５は、ホッパ１の開口縁部を折曲し、その先
端をスリーブ２表面に近接させて構成しである。このト
ナー層厚規制部材５により、進行波磁界により搬送され
る磁性トナーｄｔの搬送量が規制され、適切な厚さのト
ナー薄層ｄｔＯが形成される。この場合、搬送されるト
ナー薄層ｄｔＯの層厚は、先ず、コイル４へ通電する電
流の大きさ、即ち、上記（１）式における電流波高値Ｉ
に成る程度まで比例した厚さとなるが、最終的にはトナ
ー層厚規制部材５により所期の厚さに規制される。この
トナー薄層ｄｔＯは、感光体ドラム６の周面と最近接す
る現像位置りへ搬送される。現像位置りでは、感光体ド
ラム６の反時計回り方向二の回転と共にその表面に形成
され搬送されてきた静電潜像に、トナー薄層ｄｔＯのト
ナー粒子が選択的に転移し、静電潜像がトナー像に現像
される。

上述の現像工程において、充分な濃度で且つ地肌汚れ等
の画質不良を発生させない良好な現像効果を安定して発
揮するには、トナー層厚規制部材５により形成したトナ
ー薄層ｄｔＯをより均一に現像位置りへ搬送供給するこ
とが必要とされる。トナー薄層ｄｔＯを均一に搬送する
には、第８図に示した進行波磁界の波形においてピーク
間の間隔（波長に相当する）を短くすると共に、その波
形自体を第６図に示す様なｓｉｎ波形に近づければよい
。

進行波磁界のピーク間隔を短くするには、磁極の数を増
やせばよい。磁極数Ｐとコイル４の数Ｖｃ及び通電電流
の相数ｍとの間には、Ｐ＝Ｖｃ／ｍ　　・・・・・・・
・（３）の関係が成り立つ。従って、電流の相数ｍが一
定ならば、コイル数Ｖｃを増やすことにより、極数Ｐが
増加して進行波磁界のピーク間隔が短くなる。

これに対応して、スリーブ２上を搬送されるトナー薄層
ｄｔｏのピーク間隔も狭くなり、現像位置Ｄヘトナーを
より均一に搬送することができる。

一方、進行波磁界をｓｉｎ波形に近づける為には、第９
図に示す様に、コイル４を巻回形成する凸条部３ａの先
端角部を除去すればよい。図示例では先端面全体を円周
状に加工しであるが、これに限らず、角部を二点鎖線で
示す様に斜めに切断する所謂面取り加工を施してもよい
。この様に、凸条部３ａの先端角部を除去することによ
り、角部におけるエツジ磁界の局所的な発生を防止でき
る。更に、第１０図に示す様に、凸条部３ａを先細状に
形成することにより、進行波磁界の波形をよりｓｉｎ波
形に近似させることができる。これらの方法による場合
、スリーブ２の厚さが薄い程より効果的に進行波磁界の
波形をｓｉｎ波形に近似させることができる。

又、通電電流の相数ｍを増やすことによっても進行波磁
界の波形をｓｉｎ波形に近づけることができる。この場
合、上記（３）式から、コイル数Ｖｃを増やさずに電流
相数ｍを増やせば、磁極数Ｐが減少してトナー薄層の均
一搬送を妨げることになる。従って、磁極数Ｐを減らさ
ない様に、コイル数Ｖｃと共に電流相数ｍを増やす必要
がある。

次に、本発明の他の実施例について、第１１図に基づき
説明する。

第１１図に示す現像剤搬送ロールは、全体的に長円形を
成している。非磁性材から成る長円形のスリーブ７内に
磁性材から成る略長円形のベースロール８を嵌装固設し
である。ベースロール８の外周には、その一部分を除い
て、第１図に示す実施例と同様にコイル９を等間隔に形
成しである。

又、ベースロール８は中空状に形成してあり、その内部
空間Ｓには、本例の現像剤搬送ロールを駆動する制御回
路等を備えた制御回路板１０を配設しである。ＬＳＩチ
ップ１０ａ等を搭載した制御回路板１０からは、配線回
路１１をベースロール８及びスリーブ７の一部を貫通さ
せて外部に引き出しである。この場合、ベースロール８
及びスリーブ７は共に固定設置して回転しないから、配
線回路１１の引出し構造が簡単となる。

上述の様に構成した現像剤搬送ロールにおいて、前述の
実施例と同様に位相を適量づつずせらせたＰＷＭ電流を
各コイル９に通電すれば、スリーブ７外周面のコイル９
を形成した部分に対応する領域にのみ進行波磁界が形成
され、その領域に亘り磁性現像剤を搬送することができ
る。コイルを形成していない領域ＺＯは、進行波磁界が
形成されないから磁性現像剤を搬送することができない
が、この領域ＺＯを磁性現像剤が重力で落下できる様に
現像剤搬送ロールを配置すれば、磁性現像剤の循環搬送
経路を形成できる。その結果、少ないエネルギーで効率
良く磁性現像剤を所望の経路に沿って搬送できる。

又、現像剤搬送手段を本例の長円形現像剤搬送ロールの
様な円筒形以外の形状に自由に形成することができれば
、現像装置の形状の自由度も増える。更に、現像剤搬送
ロールの内部空間に制御回路板１０等の部品を設置し、
現像装置の小型化を促進できる。従って、本例の様な非
円筒形現像剤搬送ロールを搭載した現像装置は、画像形
成機器の小型化に極めて有利となる。

加えて、制御回路板１０を磁性材のベースロール８で覆
う構成となるから、電磁波ノイズの出入りを遮断でき、
電磁波障害（ＥＭＩ）対策の面で極めて好都合である。

尚、本発明は、上記の特定の実施例等に限定されるべき
ものでなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が
可能であることは勿論である。

例えば、本発明の現像剤搬送ロールは、磁性トナーの様
な磁性−成分現像剤に限らず、磁性二成分現像剤等の他
の磁性現像剤を使用する現像装置にも適用することがで
きる。

又、本発明は、磁性現像剤以外の種々の磁性粉体の搬送
装置に広く適用できる。

〔発明の効果〕 以上、詳細に説明した様に、本発明によれば、非磁性ス
リーブの内面に沿って複数の励磁コイルを配設し、これ
ら励磁コイルに適量づつ位相をずらしたＰＷＭ電流を通
電することにより、スリーブ及び励磁コイルの双方を固
定したままでスリーブ表面に沿って進行する進行波磁界
を形成することができる。従って、回転機構を用いずに
磁性粉体を所望の循環経路に沿って搬送することができ
、耐久性や騒音面の品質に優れた磁性粉体搬送装置を提
供することができる。又、本発明を現像剤搬送ロールに
適用した場合、ロール形状を円筒形以外の形状に自由に
形成することができるから、現像装置の形状の自由度も
増え、その現像装置を適用する画像形成機器の小型化に
極めて有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は及び第２図は夫々本発明の一実施例としての現
像装置を示す模式的断面図と斜視図、第３図は上記現像
装置における現像剤搬送ロールを示す断面図、第４図は
第３図でのＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図（ａ）、（ｂ）
は夫々上記現像剤搬送ロールの変形実施例を示す部分断
面図とその巻線構造を示す部分説明図、第６図は上記現
像剤搬送ロールの巻線構造を示す部分説明図、第７図（
ａ）及び第７図（ｂ）は夫々上記現像剤搬送ロールに通
電するＰＷＭ電流とそれに近似する交番電流の各波形を
示すグラフ図、第８図は上記現像剤搬送ロールで形成さ
れる磁界における波形の時間的変化を示すグラフ図、第
９図及び第１０図は夫々上記現像剤搬送ロールにおける
突条部の変形例を示す各部分断面図、第１１図は本発明
の他の実施例を示す模式的断面図、第１２図は従来の現
像装置を示す模式的断面図である。 １．１０１・・・ホッパ ２、　７．　ｌ０２ａ・・・スリーブ ３．８・・・ベースロール ３ａ・・・凸条部 ４．９・・・コイル ４ａ・・・導線 ５・・・トナー層厚規制部材 ６・・・感光体ドラム １０・・・制御回路板 Ｃｔ・・・コイルのスリーブ法線方向厚さｄｔ・・・磁
性トナー ｄｔＯ・・・トナー薄層 Ｄ・・・現像位置 Ｒ−ｅ・コイルロール Ｓｔ・・・スリーブ厚さ 特許出願人　　　　カシオ計算機株式会社１１１１図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性材料から成るスリーブの内部に磁性材料か
   ら成る基体を配設し、前記基体の前記スリーブ内面に対
   向する表面に複数個の凸部を軸方向に沿って平行に延在
   形成し、各前記凸部に導線を夫々巻回して複数個のコイ
   ルを形成してなる磁性粉体搬送装置であって、前記コイ
   ルをｍ個の組に分け、各組のコイルを（ｍ−１）個おき
   に配置して順次磁極の方向が逆となるようなパルス幅変
   調（ＰＷＭ）電流を通電し、属する組が異なる隣設した
   ｍ個のコイルにはπ／ｍづつ順次位相のずれたパルス幅
   変調（ＰＷＭ）電流を配置順に通電し、前記スリーブの
   外周面に沿って進行する進行波磁界を形成して磁性粉体
   を搬送することを特徴とする磁性粉体搬送装置。
2. （２）前記スリーブの厚さは、前記コイルのスリーブ法
   線方向の厚さより薄い請求項１記載の磁性粉体搬送装置
   。
3. （３）前記凸部の先端角部を除去した請求項１記載の磁
   性粉体搬送装置。
4. （４）前記凸部を先細状に形成した請求項１記載の磁性
   粉体搬送装置。
5. （５）前記基体を中空状に形成した請求項１記載の磁性
   粉体搬送装置。
6. （６）前記基体における前記スリーブ内面に対向する表
   面の一部分に前記コイルを形成した請求項１記載の磁性
   粉体搬送装置。
7. （７）前記パルス幅変調電流の位相をずらす方向を切り
   換えて前記進行波磁界の進行方向を切り換える請求項１
   記載の磁性粉体搬送装置。