JPS6135469A - 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、画像担体表面に形成された静電荷像を砒気ブ
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、画像担体（セレン感光体、酸化亜鉛感光体、有機光
導電体、誘電体等）の表面に静電潜像を形成し、該静電
潜像を磁性現像剤を用いて磁気ブラシ法により現像し、
ついで定着するか、もしくは、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。

磁気ブラシ法に使用される磁性現像剤としては、強磁性
キャリアとトナー粒子の混合物である二成分系現像剤が
多く使用されている。この磁性キャリアは、鉄粉、フェ
ライト粉末、ニッケル粉末等もしくは、それらの表面を
有機重合体で被覆したものであり、また、トナー粒子は
、樹脂中に着色顔料や染料などの添加物を分散したもの
であり、キャリア粒子とトナー粒子は、それらの混合に
よって互に逆極性に摩擦帯電するように材料が選定され
る。

上記の二成分系現像剤を用いて静電潜像を現像する場合
、現像によりトナー粒子が消費されるので現像が繰返さ
れると現像剤中のトナー濃度が低下する。トナー濃度が
低下したままで現像を行なうと、画像濃度が低下してし
まうものである。

そこで、二成分系現像剤を使用する場合は、現像剤中の
トナー濃度を所定レベル（５〜１０チ程度）に保つため
に、トナー濃度を検出する手段を設置し、該検出部材か
らの信号に応じてトナーを補給するように現像装置を構
成するのが一般的である。

そしてトナー濃度検出方法としては、現像剤中のトナー
濃度が変化して現像剤の透磁率が変化することを利用す
ることが多く、例えば、永久磁石部材の磁場中にホール
素子を設け、現像剤からの漏洩磁束を検出すること（％
開昭５１−１１７０４７号公報参照）も提案されている
が、ホール素子は、検出精度は高いが温度変化の影響を
受けやすく信頼性に問題がある。従って、通常は、現像
剤で検出コイルの磁気回路の一部を構成させ、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５３−４９４５７号および同
５４−１５９２６５号公報参照）。

また、二成分系現像剤を用いた現像装置では、現像後の
現像剤を新たに補給されたトナーと混合する必要がある
ことから、現像後の現像剤を非磁性スリーブから掻き落
すために、非磁性スリーブに近接してスクレーパ部材を
設けることが多い（例えば実公昭５５−５０６８５号、
同５３−５４９２１号の各公報参照）。

発明の解決しようとする問題点 ところで、検出コイルのインダクタンスの変化を検出し
てトナー濃度を検出する場合、磁性キャリアは、永久磁
石の磁界により磁気飽和するので、磁石の温度特性や経
時変化に伴う飽和度の違いによるインダクタンス変化が
検出誤差として現われること、およびトナー濃度検出部
材の取付スペースの関係で検出コイルの大きさが制限さ
れるので、現像剤の不均一混合に基く検出誤差が生じる
などの問題が生じる。

そこで、従来からトナー濃度の検出は、現像剤の一部を
サンプルとして取り出し、永久磁石の磁界を受けない位
置で行うのが一般的である（例えば特開昭５５−１２６
９４４号、同５４−７６１６５号の各公報参照）。しか
し、この場合には、トナー濃度検出部材が大型化および
複雑化するという不具合がある。

従って、サンプリング機構を設けずに、かつ、現像剤の
流れに沿って検出コイルを配置するために、トナー濃度
検出部材の検出面を上述したスクレーパ部材の上面に対
向して、かつ、平行に設けることも行われている。しか
しながら、通常は、スクレーパ部材をその先端が掻き落
し磁極の直後に位置する如く傾斜させているため、検出
面と現像剤との接触が不安定となる。即ち、現像剤密度
が変動するため検出されたトナー濃度の信頼性が劣ると
いう問題があった。

本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解消し、信
頼性の高いトナー濃度の検出が可能な現像、装置を提供
することにある。

本発明の構成は、磁性キャリアとトナー粒子を含む現像
剤を保持する非磁性回転スリーブと、該非磁性回転スリ
ーブ内に設けられた現像用磁極および該磁極と逆極性の
掻き落し用磁極を含む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、前記非磁性回転
スリーブに近接して設けられたスクレーパ部材と、前記
スクレーパー部材に取り付けられたトナー濃度検出部材
とを有する現像装置において、前記スクレーパー部材を
、その先端が前記スリーブの中心軸を通る鉛直線上に略
一致させた状態で水平に設け、前記検出部材を前記スク
レーパー部材の現像剤と接する側の表面に前記検出部材
の検出面が位置する如く設けた現像装置にある。

実施例 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。

ここで、第１図は、一実施例に係る現像装置の断面図、
第２図は、第１図のトナー濃度検出部材の回路構成を示
す図、第３図は、第２図の回路出力波形を示す図である
。

まず、第１図において、磁性キャリアとトナーからなる
二成分系現像剤２は、現像槽３内に収容され、また現像
槽３の内部には、図示矢印Ｚ方向に回転する感光体ドラ
ム１に対向して円筒状の非磁性スリーブ４が回転自在に
配置されている。非磁性スリーブ４内には表面に複数個
（図では３個）の磁極を有する永久磁石５を、軸６に固
定してなる永久磁石部材７が配置されている。該磁極の
うちＮ、極は、現像ギャップＤに対向する位置にある現
像磁極ｓ　Ｓｌ極は、掻き落し磁極を各々示している。

Ｓ１極の上方には、スクレーバ部材１５が水平に設置さ
れ、かつ、その先端は、非出性スリーブ４の中心軸０を
通る鉛直線４上に略一致している。またスクレーバ部材
１５は現像剤の掻落しを容易にするために途中から折曲
げられている。

非出性スリーブ４の感光体ドラム１と反対側の位置には
、一対のスクリュー９．９′が回転自在に設置されてお
り、スクリュー９．９′の上方には、トナー２ａを収容
するトナ一槽１０が形成されている。

トナ一槽１０の下部開口には、軸１１の回りに多孔回転
自在に設けられている。また現像槽３には、非磁性スリ
ーブ４上の現像剤の厚さを規制するドクタ一部材１４が
設置されている。そしてトナー濃度検出部材８は、スク
レーバ一部材フ５の裏面（現像剤と接する側と反対側の
面）に設けられ、検出面はスクレーバ部材の表面と略一
致した位置にある。

上記構成になる現像装置の動作は、まず、非磁性スリー
ブ４を、図示矢印Ｘ方向に回転させると該スリーブ４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に向って搬送される。現像ギヤツブＤ付近に
おいて、現像剤２により形成された磁気ブラシで感光体
ドラム１の表面を摺擦して、該ドラム１上に形成された
静電潜像（図示せず）が現像される。現像ギャップＤを
通過後の現像剤２は、スクレーパ部材１５により非磁性
スリーブ４から掻き落されて現像槽３内に回収される。

次に、回収後の現像剤２は、トナー補給ロール１５の回
転により、トナ一槽１０から排出されたトナー２ａと共
にスクリュー９．９′によって攪拌混合された後、再び
非磁性スリーブ４上に吸収されて現像に供される。

また、現像剤２が現像ギャップＤを通過した後にスクレ
ーバ部材１５上を通過すると、そこで現像剤層に接触す
るトナー濃度検出部材８によって現像剤２中のトナー濃
度を検出し、検出されたトナー濃度に応じて外部信号を
出力して、図示していない駆動手段によってトナー補給
ローＡ／　１５　ノ回転を制御する。

次に、検出コイルのインダクタンスの変化を利用したト
ナー濃度検出部材８としては、種々の構造のものが知ら
れているが、例えば、第２図に示す構造のものが提案さ
れている。

同図において、コ字形の磁心１６ａには、−次コイルＩ
４ａと二次コイルＬ、ａが、同様に磁心１６ｂには、−
次コイルＬ、ｂと二次コイルＬ、ｂが巻き回されて２個
のトランスを構成している。−次コイルＬ、ａとり、ｂ
は、発信器１７の出力端子（図示せず）に接続され、二
次コイルｌ、ａとり、ｂは、位相比較器１８の信号入力
端子（図示せず）に接続されており、また、各トランス
の二次側には比較信号検出コイルＬ爬とＬＲ，が巻回さ
れ、これらは、位相比較器１Ｂの比較信号入力端子に接
続されている。位相比較器１８の出力端子（図示せず）
は、電位比較器１９の入力端子（図示せず）に接続され
、そこで所定のトナー濃度に対応する基準電圧と比較さ
れ電位差に応じた信号が出力される。そして電、位比較
器１９は、駆動回路２０を経て負荷（モータ等の駆動源
）２１に接続される。

上記回路構成によれば、発信器１７からの発信出力が各
−次コイルＬ１ａおよびり、ｂに印加されると各磁気回
路の結合度に対応した出力信号が二次コイルＬｅａおよ
びＬ！ｂに誘起される。

ここで、両磁気回路の結合度が等しい場合には、二次コ
イルＬ、ａおよびＬｂの出力は、逆位相で続ことから打
消し合って、その差動出力は０となる。

しかして、両磁気回路の結合度が異なる場合には。

二次コイルＬ、ａおよびり、ｂのどちらか一方の出ヵが
犬となって、結合度の差に応じた差動出力が生じるので
、その差動出力を位相比較器１８で基準値と比較し、当
該位相に対応した位相検波出力が出力される。

すなわち、トナー濃度が設定値と等しい場合には、位相
検波出力が０となるように〔第３図０）参照〕、基準電
圧を調整しておき、トナー濃度が変化し現像剤の透磁率
が変動した時に、この透磁率の変化分に対応した位相検
波出力が出力されるように〔第３図（ロ）参照〕、すれ
ばよい。

なお、このトナー濃度検出部材８の感度調整機構として
は、例えば、ソフトフェライト等の磁性体からなるねじ
コアを用い、これを基準磁気回路側に設ければよい。

上述したように、このトナー濃度検出部材によれば、２
つの磁気回路の出力信号を比較してトナー濃度を検出す
るため、温度および湿度などの環境条件の変化には実質
的に影響されず、極めて信頼性の高いトナー濃度の検出
が可能となる。

上述した如くの検出コイルのインダクタンス変化を利用
してトナー濃度を検出する場合は、出力信号の変動幅（
ノイズ）が大であるとトナー濃度の検出を高精度で行え
なくなる。このため一般には、この変動幅は出来る限り
小さくおさえることが必要である。しかして従来の現像
装置においては、スクレーパ部材は傾斜して設置されて
いるため、前述した如くの不具合が生じる。

そこで、本発明者が検討した結果、スクレーパ部材１５
と検出部材８を、上述した特定の位置に設けることによ
り、検出精度が大幅に向上することが見出された。詳述
すると、スクレーパ部材１５を水平に設け、かつ、その
先端を前記ｔ１上に略一致させることにより、スクレー
パ部材１５上に移動した現像剤２は、略一定の厚さの層
状の流れを形成する。ここで、スクレーパ部材１５の先
端が４を越えてＮ、極側にあると、該スクレーパ部材１
５の先端に現像剤２が堆積して掻き落し不良を生じてし
まう。そして、このように設けられたスクレーパ部材１
５の表面にその検出面が位置する如く検出部材８が設け
られているため、検出面は、スクレーパ部材１５上の現
像剤層の下面と略一定の状態で接触することになる。す
なわち、現像剤２の密度が略一定の状態でトナー濃度の
検出が行われるために出力信号の変動幅を狭くでき、高
精度の検出が可能となる。

具体例 第１図において、感光体ドラム１として８ｅドラム（外
径１２０叫φ１周速１５０■／５ｅｃ）を非磁性スリー
ブ４として外径３２ＮｎφのＢａ−フェライト磁石を用
いた。また、永久磁石５において、　ＮＨ極は、８［［
ＩＧ、８．、Ｓ２極は、全て６５０Ｇ（いずれもスリー
ブ上での値）とし、角度θ、は１０°、！極間角度θ、
。

θ、は、各々１００°、１９０°とした。現像剤２とし
ては粒径１００〜２００μｍの鉄粉キャリア（日本鉄粉
製ＥＦＶ　）と粒径５〜２０μｍのトナー粒子を用いた
。

そして、ドクターギャップｄおよび現像ギャッ７’Ｄを
、いずれも４ｍｍに設定し非磁性スリーブ４を２０Ｏｒ
、ｐ、ｍで回転させ、現像剤中のトナー濃度の基準値を
５チに設定して連続１００００枚のコピーテストを行っ
た。

ここで、検出部材としては、第２図のものを使用し、出
力信号の中央値を２．５Ｖに、そして目標変動幅を１Ｖ
以下に設定して出力信号を測定した結果、出力信号の変
動幅を１ｖ以内に収めることができた。また、比較のた
めにスクレーパ部材を傾斜させかつ検出部材８をその検
出面が現像剤層の表面と接する位置に設けた場合（第１
図に一点鎖線で示す）は、出力信号の変動幅は２ｖであ
った。

発明の効果 以上に述べたように、本発明は、総合して、現像剤中の
トナー濃度の高精度の検出を可能とする効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る現像装置の一実施例を示す断面
図、第２図は、トナー濃度検出部材の回路構成を示す図
、第３図は、第２図の回路出力波形を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁性キャリアとトナー粒子を含む現像剤を保持する
   非磁性回転スリーブと、該非磁性回転スリーブ内に設け
   られた現像用磁極および該磁極と逆極性の掻き落し用磁
   極を含む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前記非磁性回転スリーブに近接
   して設けられたスクレーパ部材と、前記スクレーパ部材
   上を搬送される現像剤と接するトナー濃度検出部材とを
   有する現像装置において、前記スクレーパー部材の現像
   剤が搬送される側と反対側に前記トナー濃度検出部材を
   設けかつ前記検出部材の検出面を前記スクレーパー部材
   の現像剤と接する側の表面に位置せしめたことを特徴と
   する現像装置。