JPH0795207B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH0795207B2
JPH0795207B2 JP63079105A JP7910588A JPH0795207B2 JP H0795207 B2 JPH0795207 B2 JP H0795207B2 JP 63079105 A JP63079105 A JP 63079105A JP 7910588 A JP7910588 A JP 7910588A JP H0795207 B2 JPH0795207 B2 JP H0795207B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,画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,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,フェ
ライト粉末,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摩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,画像濃度
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ベル
(3〜10%)に保持するために,トナー濃度検出部材を
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が一般的であ
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,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54-159233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し,信
頼性を向上させるために,現像剤収容部内に設けられ現
像剤を攪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61-130971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,現像剤を攪拌する攪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
明者等の実験によると,前記攪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,必ずしも検出精度お
よび応答性の高い現像装置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,現像剤中のトナー濃度の
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,本発
明においては,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攪拌する混
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しかつ前記現像槽の前記現
像剤充填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前記トナー濃度検出部
材の検出面との間隙Gを,各々g=0.2〜1.0mm,G=0.5
〜2.5mm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,ト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
う高応答性を期待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1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,S1極およびS2極は各
々搬送磁極を示している。スリーブ3の表面には,回転
方向においてS1極の後方にスクレーパ6を接線方向に設
ける。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有する材料
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7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
らなる補給ローラ10を回転自在に設ける。また現像槽1
には,前記スリーブ3上の現像剤の厚さを規制するドク
ター部材11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,例えばステンレス鋼からなる回転軸71に,デルリン
からなる斜円板状の羽根72を複数個固着して形成する。
以上の構成により,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7によって攪拌混合さ
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の検出面との間隙gおよび現像槽1の内壁とトナー濃
度検出部材12の検出面との間隙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L1と二次コイルL2a,L2bを巻
回してトランスを形成する。一次コイルL1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
L2a,L2b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じ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
次コイルとをブリッジ接続し,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60-154275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,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g
および現像槽1の内壁とトナー濃度検出部材12の検出面
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120mm,周速150mm/秒),スリ
ーブ3としてステンレス鋼製(外径32mm,回転数30rp
m),永久磁石部材5としてSr−フェライト磁石(外径2
9mm)を夫々使用した。永久磁石部材5におけるN極は9
50G,S1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43mm)の回転数は160r
pmである。なお現像剤2は粒径50〜150μm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1.0mmに設定して現像を行なった。
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,No.1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No.6においては
g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No.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No.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,No.12およびNo.15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No.4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0.1V以下で極めて安定
している。またトナー濃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No.15
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No.6に対するもの
で,応答性の劣る例を示す。すなわちトナー濃度の変動
に対する応答の遅れがあり,信頼性が低い。
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100〜250KHz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する。すなわち検出
面と対向して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。すなわち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,この漏洩磁束
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度を向上させ得ると共
に,トナー濃度の変化に直ち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頼性を大幅に向上
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。 1:現像槽,3: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. 【請求項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攪拌する混合
    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しかつ前記現像槽の前記現像
    剤充填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前記トナー濃度検出部材
    の検出面との間隙Gを,各々g=0.2〜1.0mm,G=0.5〜
    2.5mmとしたことを特徴とする現像装置。
  2. 【請求項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. 【請求項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。
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