JPH0115873B2

JPH0115873B2 -

Info

Publication number: JPH0115873B2
Application number: JP5740981A
Authority: JP
Inventors: Kenju Oka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1989-03-20
Also published as: JPS57171364A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、磁性キヤリアと絶縁性トナーとの混
合物からなる磁性現像剤を用いて、静電潜像担体
の表面に担持される静電潜像を現像するための磁
気刷子現像装置に関するものである。

従来技術２成分系磁性現像剤、即ち、磁性キヤリアと絶
縁性トナーとの混合物からなる磁性現像剤を用い
て静電潜像を現像する際、絶縁性トナーのみが選
択的に消費されて行くことは良く知られている。
従つて、２成分系磁性現像剤を用いて静電潜像担
体の表面に担持される静電潜像を現像するための
磁気刷子現像装置においては、装置内の現像剤中
に含まれるトナーの量、換言するならば、トナー
濃度（現像剤の全体量に対するトナーの量の割
合）を一定に維持するために、装置内の現像剤に
対して適宜トナーを補給する必要がある。そして
そのために、前記磁気刷子現像装置においては、
装置内の現像剤のトナー濃度を適時検出すること
が重要である。

これに応え、近年、本発明者により現像剤のト
ナー濃度を電気的に検出するトナー濃度検出機構
を採用した下記の如き磁気刷子現像装置、即ち、
「静電潜像担体の表面に対向して設けられると共
に、一定の方向に回転駆動される導電性現像スリ
ーブと、磁性キヤリアと絶縁性トナーとの混合物
からなる磁性現像剤を前記現像スリーブの周面に
供給する手段と、現像スリーブ内に設けられた現
像磁石と、現像スリーブに対して静電潜像担体の
表面に担持される静電潜像の極性と同じ極性の現
像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、
現像スリーブの周面に沿つて搬送される磁性現像
剤によつて摺擦される様に現像スリーブの周面に
対向して設けられると共に、対向する現像スリー
ブの周面との間にトナー濃度検出用の電界を形成
する電極部材と、前記トナー濃度検出用の電界が
形成された際に現像スリーブと電極部材との間に
生ずる電流の値を測定する手段とを有する磁気刷
子現像装置」が開発されるに至つている。この磁
気刷子現像装置においては、第１図のグラフ中の
実線Ｒで示される如く、前記測定手段によつて測
定された電流値と現像剤のトナー濃度とが略一定
の比例関係を示すことが確認されており、この比
例関係を利用して現像剤のトナー濃度が検出でき
る。そして、更に、前記測定された電流値に応じ
て適宜トナー補給機構を作動させ、装置内の現像
剤に対して適宜トナーを補給することによつて前
記トナー濃度を一定に保持することもできる。

ところが、前記磁気刷子現像装置に関して本発
明者が多くの実験を積み重ねたところ、前記磁気
刷子現像装置においては、トナー濃度検出の精度
を一層確実にするため、下記の如き改善されるべ
き点が明らかにされた。

即ち、前記磁気刷子現像装置においては、現像
スリーブが回転駆動される関係上、現像スリーブ
の回転軸が偏心していた場合、現像スリーブの回
転駆動に伴い現像スリーブの周面と電極部材との
間〓が一定周期で変動する。この結果、前記磁気
刷子現像装置においては、現像剤のトナー濃度が
同一であつても、電流値を測定するタイミングに
よつて測定された電流値がバラつき、トナー濃度
検出に誤差を生ずるという不都合が存在すること
が明らかにされたのである。なお、前記現像スリ
ーブの回転軸の偏心は、その製造上避けることは
できず、また、その偏心量を微少にしたにせよ、
現像スリーブの周面と電極部材との間〓自体が狭
いため、更には、前記変動量が前記偏心量の２倍
で現われるため、前記変動量を実質的に無視でき
る程度に抑えることは不可能である。前記測定さ
れた電流値のバラツキにつき第１図を参照しなが
ら具体的に説明すると、現像スリーブの周面と電
極部材との間〓が一定であつた場合、測定された
電流値と現像剤のトナー濃度とは実線Ｒで示され
る間係を示すべきところ、第１図のグラフ中の○・
点で示される如く、実際に測定された電流値は比
較的大きくバラついているのである。

発明の目的本発明の目的は、現像スリーブの回転軸に偏心
が存在するにも拘わらず、精度良くトナー濃度を
検出し得るトナー濃度検出機構を備えた磁気刷子
現像装置を提供することにある。換言するなら
ば、本発明の目的は、現像スリーブの回転軸の偏
心に起因する前記電流値のバラツキを軽減したト
ナー濃度検出機構を備えた磁気刷子現像装置を提
供することにある。

発明の要旨本発明の要旨は、本発明に係る磁気刷子現像装
置が、現像剤搬送方向に対して上流側と下流側に
分割されている電極部材を含む新規なトナー濃度
検出機構を備えていることにある。なお、前記の
如く電極部材を分割することにより、前記トナー
濃度検出機構のトナー濃度検出精度が向上されて
いる。

実施例転写型電子写真複写機に組み込まれた形にて、
以下、本発明に係る磁気刷子現像装置の実施例に
つき説明する。

第２図中、電子写真感光体ドラム１は、周速
110mm／secで矢印ａ方向に回転駆動されると共
に、その回転に伴い、図示されぬ作像装置により
その表面に静電潜像を形成される一方、その表面
に形成された静電潜像は、本発明に係る磁気刷子
現像装置２によつて現像される。因に、前記静電
潜像の最高電位（暗黒部の電位）は、−550V、最
低電位（背景部の電位）は、−220Vである。

前記磁気刷子現像装置２は、現像槽３内に収容
されている２成分系磁性現像剤４を用いて、電子
写真感光体ドラム２の表面に担持される静電潜像
を現像するためのものであり、前記２成分系磁性
現像剤４は、10¹⁴Ω・cmの抵抗値を有する平均粒
径21μｍの小径磁性キヤリアと、小径磁性キヤリ
アに対して正摩擦帯電特性を示す平均粒径11μｍ
の絶縁性トナーとの混合物からなる。なお、前記
磁気刷子現像装置２は、前記静電潜像を正規現像
するためのものであるため、現像槽３内には前記
の如き２成分系磁性現像剤４が収納されている
が、反転現像するためのものである場合には、前
記の如き２成分系磁性現像剤４と比較して逆の摩
擦帯電特性を示す現像剤が収容される必要があ
る。

現像スリーブ５は、電子写真感光体ドラム１の
表面に近接状態で対向して現像槽３の上方に設け
られている。この現像スリーブ５は、導電性と非
磁性とを兼ね備えた材質、具体的には、ステンレ
ス材からなり、直径31mmの外径を有すると共に、
矢印ｂ方向に30r.p.mの速度で回転駆動される。
一方、現像槽３の下方には、現像槽３内に収容さ
れている２成分系磁性現像剤４中に一部が埋没す
る状態でバケツトローラ６が設けられている。こ
のバケツトローラ６は、矢印ｃ方向に回転駆動さ
れることにより、現像槽３内に収容されている２
成分系現像剤４を現像スリーブ５の周面に供給す
る機能と、現像槽３内に収容されている２成分系
現像剤４を混合撹拌して２成分現像剤４中の絶縁
性トナーを正極性（静電潜像の極性と逆の極性）
に摩擦帯電する機能とを果す。

前記現像スリーブ５内には、磁気ローラ７が回
転可能に設けられている。この磁気ローラ７は、
矢印ｄ方向、即ち、現像スリーブ５の回転方向と
同じ方向に1300r.p.mという高速で回転駆動され
ることにより、バケツトローラ６によつて現像ス
リーブ５の周面に供給された２成分系磁性現像剤
４を現像スリーブ５の周面に沿つて矢印ｅ方向、
即ち、現像スリーブの回転方向と逆の方向に搬送
する。なお、現像スリーブ５と磁気ローラ７との
回転方向が同じ方向であり、加えて２成分系磁性
現像剤４の搬送方向がそれらの回転方向と逆の方
向であることにより、前記搬送途上において、２
成分系磁性現像剤４は高速で自転し、その結果、
２成分系磁性現像剤４は十分な撹拌力を受ける。
この様に現像スリーブ５の周面に沿つて２成分系
磁性現像剤４が搬送される際に、２成分系磁性現
像剤４が撹拌されることは、本実施例において使
用されている如き２成分系磁性現像剤４のトナー
濃度を検知するうえで非常に重要である。

前記現像スリーブ５に対しては、現像バイアス
電源８が電気的に接続されている。この現像バイ
アス電源８は、現像スリーブ５に対して電子写真
感光体ドラム１の表面に担持される静電潜像の極
性と同じ極性の現像バイアス電圧を印加し、前記
静電潜像を現像する際に現像カブリが発生するの
を防止するものである。因に、現像バイアス電圧
値は、−300V程度、即ち、前記静電潜像の最低電
位より50〜100V高い値に設定されている。

前記現像スリーブ５の周面と電子写真感光体ド
ラム１の表面とが近接する領域、即ち、現像領域
に対して反矢印ｅ方向側に位置する現像スリーブ
５の周面には、電極板９が近接状態で対向して設
けられている。この電極板９は、矢印ｅ方向に２
分割されており、第１電極板９ａ、第２電極板９
ｂとからなる。そして、この第１、２電極板９
ａ，９ｂの各々の対向する現像スリーブ５の周面
部分、詳しくは、矢印ｅ方向における前記各電極
板９ａ，９ｂの各々の中心部分の対向する現像ス
リーブ５の周面部分は、矢印ｅ方向において角
θ、本実施例においてはθ＝90゜隔つている。な
お、θが大なる程、トナー濃度検出精度は向上す
るのであり望ましいのであるが、一般的に、θは
90゜以上であれば十分である。また、前記第１、
２電極板９ａ，９ｂは、各々同一形状をしてお
り、矢印ｅ方向における長さｌは、５mmに設定さ
れている。この長さｌは、短い程好ましいが、後
記の電流計１１による電流測定精度の関係から、
この程度の長さが必要である。

一方、前記第１、２電極板９ａ，９ｂの現像ス
リーブ５の周面側の面は、現像スリーブ５の周面
に沿つて撹拌されつつ搬送される２成分系磁性現
像剤４の磁気刷子によつて摺擦される様、現像ス
リーブ５の周面に対して微小間〓ｗ、本実施例に
おいてはｗ＝1.2mmを保つて設置されている。ま
た、前記第１、２電極板９ａ，９ｂは、導電性と
非磁性とを兼ね備えた材質、具体的には、アルミ
ニウム材からなり、その反矢印ｅ方向の両端面
は、各々Ｌ字型に折り曲げられている。なお、前
記第１、２電極板９ａ，９ｂは、現像スリーブ５
の周面に沿つて前記現像領域へと搬送される２成
分系磁性現像剤４の搬送量を規制する機能、いわ
ゆる、穂高規制板の機能をも有しており、現像領
域において形成される２成分系磁性現像剤４の磁
気刷子の穂の高さを正確に制御する。

一方、前記電極板９は、対向する現像スリーブ
５の周面との間に、トナー濃度検出用の電界、本
実施例においては、２成分系磁性現像剤４中の絶
縁性トナーが現像スリーブ５の周面へと静電的に
吸着される方向の電界を形成するものである。本
実施例においては、前記絶縁性トナーが正極性に
摩擦帯電されるものであること、現像スリーブ５
に対して−300Vの現像バイアスが印加されてい
ることから、電極板９が単に接地されることのみ
によつて前記電界が形成され得る。このため、電
極板９、即ち、第１、２電極板９ａ，９ｂは、ス
イツチ１０を介して接地されている。このスイツ
チ１０は、トナー濃度検出時にのみ閉じられ、他
の場合には常時開放されるものである。なお、前
記トナー濃度検出のタイミングは、静電潜像現像
時、具体的には、現像されるべき静電潜像を担持
する電子写真感光体ドラム１の表面部分が前記現
像領域を通過する間を外れる様に設定されてお
り、このため、前記スイツチは、静電潜像現像時
には必らず開放されている。換言するならば、本
実施例においては、静電潜像現像時の前後の磁気
刷子現像装置２の予備作動期間中に、２成分系磁
性現像剤４のトナー濃度を検出すべく前記トナー
濃度検出のタイミングが設定されており、トナー
濃度検出時以外には、前記電界の形成を解除すべ
くスイツチ１０が開放されるのである。なぜなら
ば、静電潜像現像時にスイツチ１０が開閉される
と、静電潜像の現像に対して若干の悪影響が及び
得るからである。

前記電極板９の接地電路中には、トナー濃度検
知用の電流計１１が設けられている。この電流計
１１は、前記電界が形成された際、即ち、スイツ
チ１０が閉じられた際、前記電界中を撹拌されつ
つ搬送される２成分系磁性現像剤４中の絶縁性ト
ナーが現像スリーブ５の周面に静電的に吸着され
た結果、現像スリーブ５と電極板９との間に生ず
る電流の値を測定するためのものである。

一方、前記電流計１１により測定された電流量
は、２成分系磁性現像剤４のトナー濃度に比例す
るものであるため、本実施例においては、電流計
１１による測定結果が図示されぬトナー補給装置
へと伝達され、その測定結果に応じて、磁気刷子
現像装置２内の２成分系現像剤４に対して適量の
絶縁性トナーが補給される様になつている。

なお、前記実施例中、クリーナ板１２は、前記
トナー濃度検出時ににおいて現像スリーブ５の周
面に対して静電的に吸着された絶縁性トナーを、
現像スリーブ５の矢印ｂ方向の回転駆動に伴い、
現像スリーブ５の周面から掻き落すためのもので
ある。また、スクレーパ板１３は、現像領域を通
過した後、現像スリーブ５の周面に沿つて矢印ｅ
方向に搬送される２成分系磁性現像剤４を現像ス
リーブ５の周面から掻き落すものである。

以上が本発明に係る磁気刷子現像装置の一実施
例の構成の説明である。本発明者が前記実施例に
おける、現像スリーブの回転駆動に伴う測定電流
値の変化を確認したところによると、その変化の
様子は第４図のグラフに示される通りであつた。
即ち、第４図のグラフ中の実線Ａで示される如
く、一定の周期ｔ、具体的には現像スリーブが１
回転するのに要する時間であり、前記実施例にお
いては２秒の周期をもつて周期的に変動すること
が確認された。なお、この場合、現像スリーブの
回転軸の偏心量が0.1mm程度の際、△Ｉ（測定電流
値の変動幅）／I₀（測定電流値の変動中央値）は、
10％未満であることも併せて確認された。一方、
本発明に係る磁気刷子現像装置の効果を明らかに
するため、第５図に示される如く、第１の比較例
として、前記実施例における電極板９を他の電極
板１９に置換して前記と同様の確認を行つたとこ
ろ、その結果は第６図のグラフに示される通りで
あつた。なお、前記電極板１９は、前記実施例に
おける第１、２電極板９ａ，９ｂを矢印ｅ方向に
おいて一体化させたものに相当するものである。
また、この場合、第６図のグラフ中の実線Ｂで示
される如く、測定電流値の変化の周期は、前記実
施例のものと同様であつたが、△Ｉ／I₀の値は２
倍以上となることも併せて確認された。

更に、第７図に示される如く、第２の比較例と
して、前記実施例における電極板９を他の電極板
２９に置換して前記と同様の確認を行つたとこ
ろ、その結果は第８図のグラフに示される通りで
あつた。なお、前記電極板２９は、前記実施例に
おける第１、２電極板９ａ，９ｂとの間に円弧状
の電極板を追加し、その結果、第１、２電極板９
ａ，９ｂを追加した電極板によつて一体化させた
ものに相当するものである。また、この場合、第
８図のグラフの実線Ｃで示される如く、測定電流
値が相対的に増大すると共に、測定電流値の変動
幅も増大することも併せて確認された。但し、こ
の場合、△Ｉ／I₀の値は、前記実施例のものと比
較して２倍弱であり、第５図に示される場合と比
較して、測定電流値の相対的変動は軽減されてい
た。

以上の結果から明らかな様に、本発明に係る磁
気刷子現像装置においては、第５，７図に示され
る磁気刷子現像装置と比較して、現像スリーブの
回転駆動に伴う測定電流値の相対的変動が大幅に
軽減されているので、第１図のグラフ中の○・点で
示される測定電流値のバラツキも少なく、よつて
トナー濃度検出誤差は少ない。なお、前記の如
く、測定電流値の相対的変動が軽減される理由
は、第１、２電極板９ａ，９ｂの各々と現像スリ
ーブ５との間に生ずる電流の変動の位相がずれて
おり、両者の和である測定電流値の相対的変動が
小さくなる様に作用するものと考えられる。

一方、前記実施例の変形例として、第９図に示
される如く、前記実施例における電極板９を絶縁
性支持板１４に対して２枚の導電性シート１５
ａ，１５ｂを貼着してなる電極板９′することも
可能である。また、磁気ローラ７の回転駆動を停
止して固定する一方、現像スリーブ５の回転駆動
方向を逆方向にすることも可能である。但し、２
成分系磁性現像剤４として、本発明者によつて開
発された新規な現像剤、即ち、10¹²Ωcm以上の抵
抗値を有する小径磁性キヤリア（平均粒径５〜
40μｍ）と絶縁性トナーとの混合物からなる現像
剤を用いる場合に限つては、磁気ローラ７の回転
駆動を停止する様にすることは避けるべきであ
る。

発明の効果本発明に係る磁気刷子現像装置においては、現
像剤搬送方向に分割されている電極部材を含むト
ナー濃度検出機構が備わつているので、いかなる
タイミングにおいてトナー濃度検出がなされたと
しても、現像スリーブの回転軸の偏心に起因する
トナー濃度検出誤差は少ない。

また一方、本発明に係る磁気刷子現像装置の実
施例におけるトナー濃度検出機構は、下記の３
点、即ち、 (a) 現像スリーブの周面に沿つて磁性現像剤が撹
拌されつつ搬送されること。

(b) 現像スリーブと電極部材との間に、磁性現像
剤中の絶縁性トナーが現像スリーブの周面に静
電的に吸着される方向の電界が形成されるこ
と。

(c) 前記電界中を磁性現像剤が撹拌されつつ搬送
される際に、磁性現像剤中の絶縁性トナーが現
像スリーブの周面に静電的に吸着された結果、
現像スリーブと電極部材との間に生ずる電流の
値が測定されること。

をも併せて特徴としているので、前記実施例の如
く、本発明者によつて開発された新規な２成分系
磁性現像剤、即ち、10¹²Ωcm以上の抵抗値を有す
る小径磁性キヤリア（平均粒径５〜40μｍ）と絶
縁性トナーとの混合物からなる現像剤が用いられ
たとしても、そのトナー濃度をも容易に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明者によつて開発された磁気刷
子現像装置における現像剤のトナー濃度と測定電
流値との関係を示すグラフ、第２図は、本発明に
係る磁気刷子現像装置の一実施例の内部構造の概
略を示す図面、第３図は、前記実施例の要部を示
す図面、第４図は、前記実施例における測定電流
値の時間的変動を示すグラフ、第５図は、第１の
比較例の要部を示す図面、第６図は、前記第１の
比較例における測定電流値の時間的変動を示すグ
ラフ、第７図は、第２の比較例の要部を示す図
面、第８図は、前記第２の比較例における測定電
流値の時間的変動を示すグラフ、第９図は、本発
明に係る磁気刷子現像装置の変形例の要部を示す
図面である。１……電子写真感光体ドラム、２……磁気刷子
現像装置、４……２成分系磁性現像剤、５……現
像スリーブ、６……バケツトローラ、７……磁気
ローラ、８……現像バイアス電源、９，９′，１
９，２９……電極板、９ａ……第１電極板、９ｂ
……第２電極板、１０……スイツチ、１１……電
流計、１４……絶縁性支持板、１５ａ，１５ｂ…
…導電性シート。

Claims

【特許請求の範囲】１静電潜像担体の表面に対向して設けられると
共に、一定の方向に回転駆動される導電性現像ス
リーブと、磁性キヤリアと絶縁性トナーとの混合
物からなる磁性現像剤を前記現像スリーブの周面
に供給する手段と、現像スリーブ内に設けられた
現像磁石と、現像スリーブに対して静電潜像担体
の表面に担持される静電潜像の極性と同じ極性の
現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源
と、現像スリーブの周面に沿つて搬送される磁性
現像剤によつて摺擦される様に現像スリーブの周
面に対向して設けられると共に、対向する現像ス
リーブの周面との間にトナー濃度検出用の電界を
形成する電極部材と、前記トナー濃度検出用の電
界が形成された際に現像スリーブと電極部材との
間に生ずる電流の値を測定する手段とを有する磁
気刷子現像装置において、前記電極部材が現像剤
搬送方向に対して上流側と下流側に分割されてい
ることを特徴とする磁気刷子現像装置。２前記電極部材が２分割されていると共に、そ
の分割された電極部材の各々の対向する現像スリ
ーブの周面部分が現像剤搬送方向において90゜以
上隔つていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の磁気刷子現像装置。３前記現像スリーブの回転駆動方向が現像剤搬
送方向に対して逆の方向である一方、前記現像磁
石が現像スリーブ内に回転可能に設けられた磁気
ローラであると共に、現像スリーブの回転駆動方
向と同方向に高速で回転駆動されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の磁気
刷子現像装置。４前記現像剤供給手段によつて現像スリーブの
周面に供給される磁性現像剤が、10¹²Ωcm以上の
抵抗値を有する小径磁性キヤリアと絶縁性トナー
との混合物からなることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の磁気刷子現像装置。