JPH0362070A - 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】 の１ 本発明は、電子写真もしくは静電記録等を利用した画像
形成装置において使用する二成分現像剤を用いた現像装
置に関し、詳しくは現像剤濃度を検出する検出装置の検
出ヘッド部先端の検出窓に現像剤が付着するのを防止し
た現像装置に関するものである。

鎧迷」出友五 一般に、電子写真もしくは静電記録等を利用した画像形
成装置の現像装置で使用する二成分現像剤は、トナーと
キャリアとを主成分にしてなっている。この現像剤のト
ナーとキャリアの混合比は現像剤濃度と呼ばれ、画像品
質の安定化に極めて重要な要素である。現像剤のトナー
は現像時に消費され、現像剤濃度は変化する。現像剤濃
度検出装置は、適時現像剤の濃度を検出し、その変化に
応じてトナー補給を行ない、現像剤濃度を一定に制御し
、画像の品質を保っている。

ここで、従来の現像装置における現像剤濃度検出装置に
ついて説明する。第５図は、従来の現像装置における現
像剤濃度検出装置を示す断面図である。

図において、２１は現像装置の現像容器２０内に設けら
れた現像スリーブで、現像スリーブ２１上には現像剤濃
度検出装置の現像器側検出ヘッド部３０が設けられ、こ
の検出ヘッド部３０に非接触に現像器外付けの外部検出
ユニット４０が設けられている。外部検出ユニット４０
の側板４１に取り付けられた光源４２からの白色光は、
検出ヘッド部３０の光ファイバー３２を通って反射ミラ
ー３２で反射され、現像剤濃度検出窓３３を照射する。

検出窓３３にはグイクロイックミラー３５が設けてあり
、白色光のうち７００ｎｍを境にして長波長成分の近赤
外光のみを通過させる。検出窓３３を通過した近赤外光
は現像スリーブ２１上の現像剤２６中のトナーで反射し
て再び検出窓３３を通り、ミラー３５で反射した短波長
成分の可視光と共に光ファイバー３４に導かれ、側板４
１の開口部４３と色分解フィルター４４を通ってシリコ
ンフォトダイオードの受光素子４５に入射する。

色分解フィルター４４は波長が７００ｎｍ以上の光を通
す赤外透過フィルター４７とそれ以下の波長の光を通す
可視透過フィルター４８の２枚があり、ソレノイド４９
により受光素子４５に入る光の波長を分けている。赤外
透過フィルター４７を通過してきた光は受光素子４５で
光電変換され、現像剤２６中のトナー濃度に対応した信
号（以下濃度信号と称す）となり、また可視透過フィル
ター４８を通過してきた光も光電変換され、これは光源
４２の劣化および検出光学系の汚れを検出する信号（以
下参照信号と称す）となる。

これらの信号は図示しない現像剤濃度制御装置において
、第７図に示すようにＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し
たのち、図に示すアルゴリズムによって処理される。以
下にその説明をする。

Ａ／Ｄ変換後、演算回路で濃度信号から参照信号を差し
引く演算を行なう。濃度信号から参照信号を差し引いた
ものを補給信号と呼ぶ。

補給信号＝濃度信号−参照信号 現像剤の初期状態の補給信号初期値をトナー補給のしき
い値としてメモリー内に記憶しておき、トナーが消費さ
れ濃度信号が小さくなって、補給信号がしきい値の初期
値より小さくなると、比較回路によりその補給信号と初
期値の差に応じたトナー補給信号が出力される。このト
ナー補給信号の出力により現像容器内の現像剤中にトナ
ーの補給が行なわれると、現像剤の濃度が高（なり濃度
信号も大きくなるり、再び補給信号が初期値を下回るま
ではトナーの補給が行なわれない。このようにトナーが
消費され濃度信号が小さくなるとそれに応じてトナーを
補給し、現像剤濃度を一定に保っている。

以上で現像剤濃度に変化がなくとも光源の強度が変化し
たり、光学系が汚れて光路が妨げられる場合にも濃度信
号が変化してしまう。この対策に現像剤濃度によらずに
光学系の変化を監視している参照信号がある。前記のよ
うにトナー濃度の変化以外で濃度信号が変化した場合は
、参照信号もそれに伴なって変化するので、濃度信号と
参照信号との差分である補給信号は影響を受けず、従っ
てトナーが誤って補給されるのが防止される。

以上のようにして光学系の異常などに左右されない安定
した現像剤濃度制御が行なわれる。

が　　しよ　とする しかし、上記従来の現像剤濃度検出装置では、次のよう
な問題があった。

第６図は、第５図の現像剤濃度検出装置の検出部を示す
断面図である。現像容器２０内に収容された現像剤２６
はトナーとキャリアとを有してなっており、大きなキャ
リア粒子の回りに小さなトナー粒子が静電気力で付着し
た状態で、マグネットローラ２２に引き付けられながら
現像スリーブ２１の回転方向２４に動いている。しかし
同時に検出窓３３も検出面３３ａとトナー粒子との間、
あるいは検出面３３ａとキャリア粒子との間にも静電気
力が働くため、検出面３３ａにもトナーやキャリアが付
着してしまうことがある。

このとき検出面３３ａではトナーの反射濃度によって現
像剤濃度を検知しているので、検出光の近赤外光はトナ
ーが付着すると実際よりも多く反射され、逆にキャリア
が付着すると実際よりも少なく反射され、濃度信号を実
際の値からずらしてしまう。

トナー粒子がキャリア粒子から遊離して検出窓３３の検
出面３３ａに付着する現象を防ぐ対策としては、現像剤
移動方向下流側に現像剤溜りを形成する部位を備える方
法（特開昭６３−１７８２７６号）などが知られている
が、検出面３３ａへのキャリアの付着を容易、確実に防
止することができない難点があった。

従って、本１発明の目的は、現像剤濃度検出装置の検出
窓の検出面への二成分現像剤のキャリアなどの付着を容
易、確実に防止することによって、現像剤濃度を精度よ
く検出して、トナー補給を良好に行なわせることにより
現像剤濃度を一定に維持し、良好な現像を行なうことを
可能とした現像装置を提供することである。

・　を　２　るための 上記目的は本発明の現像装置にて達成される。

要約すれば本発明は、マグネットを内蔵した現像スリー
ブ上に担持されたトナーとキャリアとを有する現像剤の
濃度を、検出ヘッド部の検出窓を通して検出する現像剤
濃度検出装置を備えた現像装置において、前記現像剤は
前記トナーの体積平均粒径が１０ＬＬｍ以下で、前記キ
ャリアの重量平均粒径が３０〜８０μｍであり、前記検
出窓の前記現像剤に相対する検出部の、前記現像剤に摺
擦された際の帯電量が、前記トナーの帯電と同極性で絶
対値で２００〜５００Ｖであり、且つ前記マグネットの
磁界による前記検出面に相対する検出位置での前記現像
剤に及ぼす力の垂直成分が２゜０×１０−ａニュートン
以上であることを特徴とする現像装置である。本発明の
一態様によれば、前記検出窓の周囲に現像剤規制部材を
突出して設けて、前記現像剤規制部材の突出量を変化さ
せることにより、前記検出面の前記現像剤の摺擦による
前記帯電量が規制される。本発明の他の一態様によれば
、前記検出面の前記現像スリーブに対する角度を変化す
ることにより、前記検出面の前記現像剤の摺擦による前
記帯電量が規制される。

見轟泗 以下本発明の実施例について詳述する。

第１図は、本発明の現像装置の一実施例における現像剤
濃度検出装置の検出部を示す断面図、第２図は、同じく
検出部の拡大図である。

本発明の現像装置における現像剤濃度検出装置の基本構
成は、第５図に示した従来の現像装置における現像剤濃
度検出装置と同様になっており、検出装置の現像器側検
出ヘッド部３０の下端には、近赤外光を通して現像スリ
ーブ２１上の二成分現像剤２６．に照射し、その反射光
を受光するためのグイクロイックミラー３５を備えた検
出窓３３が、同様に設けられる。

本発明に従えば、上記検出ヘッド部３０下端の検出窓３
３の周囲には、現像装置の現像容器２０内に設置された
現像スリーブ２１方向に突出した現像剤規制部材５４が
設けられる。この現像剤規制部材５４は、現像スリーブ
２１上の二成分現像剤２６による検出窓３３の検出面３
３ａの摺擦を制御して、検出面３３ａの帯電量を規制し
、これによって検出面３３ａへの現像剤２６の付着を防
止するためのものである。本発明によれば、規制部材５
４を設けることによって、検出面３３ａの帯電量は、現
像剤２６の帯電極性と同極性で絶対値で２００〜５００
Ｖに規制される。

本実施例では、現像スリーブ２１の直径は３２ｍｍ、検
出窓３３の検出面３３ａとスリーブ２ｊとの間の距離は
４ｍｍ、検出面３３ａの現像剤移動方向２４と同方向の
大きさは１０ｍｍで、上記規制部材５４の突出量は０．
５ｍｍとされる。検出面３３ａは、その中心点とスリー
ブ２１の中心点とを結ぶ線２５に対し垂直に位置される
。また現像剤コート量規制板２３のスリーブ２１との間
の隙間は８００ｔＬｍとされる。

本発明に従えば、検出面３３ａへの現像剤２６の付着を
防止するために、更に現像スリーブ２１内のマグネット
ローラ２２の磁界は、検出窓３３の検出面３３ａに対応
するスリーブ２１上の検出位置において、現像剤２６中
のキャリア粒子に及ぼす力の垂直成分Ｆｒが２．０Ｘ１
０−”ニュートン以上とされる。本実施例ではマグネッ
トローラ２２は５極から構成され、現像極のＳ１極＝１
０００ガウスを最大として、以降反時計回りにＮｌ極＝
４５０ガウス、Ｓ２極＝８００ガウス、Ｎ２極＝５５０
ガウス、Ｎ３極＝７００ガウスの磁力とすることによっ
て、スリーブ２１上の検出位置で現像剤２６中のキャリ
ア粒子に及ぼす力の垂直成分Ｆｒが２．７８Ｘ１０−’
ニュートンとされる。

本実施例の現像装置における検出装置の検出窓３３の検
出面３３ａへの現像剤２６の付着防止について、試験例
に基ずき更に説明する。

上記のマグネットローラ２２を内蔵した現像スリーブ２
１を回転して、検出窓３３の検出面３３ａを帯電した。

その際、現像剤規制部材５４の突出量を変化させ、検出
面３３ａの帯電量の変化および検出面３３ａへの現像剤
２６の付着の有無を調べた。なお、検出面３３ａは、従
来通り、窓材として１１００ｔＬ厚のフッ粗樹脂シート
を用いたものが使用されている。

検出面３３ａの帯電量の測定は、第３図に示すように、
検出ヘッド部３０に用いたのと同様なＡＢＳ樹脂を用い
て、検出ヘッド部３０下端部と同一に形成した治具５５
に上記のフッ素樹脂シートからなる検出面３３ａをセッ
トして、表面電位計５０およびその測定プローブ５１に
より行なった。検出面３３ａの測定プローブ５１と反対
側の面には、接地された０、２ｍｍ厚の帯電測定用アー
ス板５２を設け、測定プローブ５１は、検出面３３ａと
０．５ｍｍ以内の小間隙を開けて、検出面３３ａの帯電
量を測定した。

二成分現像剤２６としては、ポリエステル系の１−ナー
とフェライト系のキャリアとを撹拌、混合したものを用
いた。

トナーは、体積平均粒径１０μｍ以下のものを使用した
。トナー粒子の体積平均粒径の測定は、コールタ−カウ
ンターＴＡ−ＩＩを用い、個数平均分布、体積平均分布
を出力するインターフェイス（日科機製）およびＣＸ−
Ｉパーソナルコンピュータ（キャノン製）を接続して行
なった。測定用の電解液は、１級の塩化ナトリウムを使
用して１％ＮａＣｌ２水溶液を調整して用いた。

上記のＮａｃｊ２水溶液１００〜１５０ｍｎ中に分散剤
として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホ
ン酸塩を０．１〜５ｒｎｊ２を加え、更に測定試料のト
ナーを加えて、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を
行なった。そしてコールタカウンターにより１１００ｕ
のアパチャーを使用して、粒径２〜４０ＬＬｍのトナー
粒子の粒度分布を求め、更に粒度分布から体積平均分布
を求めて、その体積平均分布から体積平均粒径を得った
。

キャリアは、重量平均粒径が３０〜８０μｍ、好ましく
は４０〜７０μｍで、抵抗値が１０’Ωｃｍ以上、好ま
しくは１０’Ωｃｍ以上のフェライト粒子（最大磁化６
０　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　）に樹脂コーティングしたも
のを使用した。キャリア粒子の抵抗値の測定には、測定
電極面積４ｃｒｒｒ、電極間隔０．４ｃｍのサンドイッ
チタイプのセルを用い、片方の電極に１ｋｇ重量の加圧
を加えた条件下で、両電極間に電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印
加して、回路に流れた電流からキャリア粒子の抵抗値を
得る方法を採用した。

現像スリーブ２１は、毎分２８０　ｍ　ｍの周速で回転
させることにより、フッ素樹脂シートからなる検出面３
３ａを帯電させた。

その結果、検出窓３３より現像剤移動方向２４上流側の
現像剤規制部材５４の部分の高さを０．２〜０．７ｍｍ
と変化させることにより、フッ素樹脂シートからなる検
出面３３ａに約−１２００〜−５０Ｖの帯電量を得た。

このうち０．３５〜０．５０ｍｍの間で規定の帯電量を
得ることができ、そのときの検出面３３ａにはトナーも
キャリアも付着を起さず、出力された濃度信号値も安定
していた。規制部材５４の上流側部分の高さが０．３５
ｍｍよりも低いときは、検出面３３ａの帯電量が一５０
０Ｖを越えてしまい、検出面３３ａにはキャリアが付着
し、出力された濃度信号値は低下して行ってしまった。

また規制部材５４の上流側部分の高さが０．５０ｍｍよ
り高いときは、検出面３３ａの帯電量が少なくなってし
まい、検出面３３ａにはトナーが付着し、出力された濃
度信号値は上昇して行ってしまった。

更に検出面３３ａを構成する窓材の材質を変えた場合で
も、現像剤２６の初期トナー濃度を変化させた場合でも
、また現像剤２６自体の特性を変えた場合でも、検出面
３３ａの帯電量が規定値以内にあるときは検出面３３ａ
へのトナー等の現像剤２６の付着は生じなかった。また
マグネットローラ２２の磁カバターンを変化させ、検出
位置での磁界によるキャリア粒子に及ぼす力を８．５×
１０−９ニユートンにしたところ、キャリアの検出面３
３ａの箇所での動きが鈍化し、現像スリーブ２１による
摺擦を続けることによって、キャリアが検出面３３ａに
付着したまま動かなくなってしまった。これは、磁力が
弱くなったためにキャリア粒子の拘束力が弱くなり、そ
のため検出面３３ａでの帯電により付着を起したもので
、結果として濃度の誤検知を招いてしまった。

また現像スリーブ２１の回転時の周速は２８０ｍｍ／分
としたが、検出装置の検出窓３３の検出面３３ａの帯電
量と帯電飽和時間は現像スリーブ２１の周速に左右され
るため、周速２８０ｍｍ／分では約１０分で検出面３３
ａの帯電が飽和した。この現像スリーブ２１の周速を２
１０ｍｍ／分とすることによって、検出面３３ａの帯電
の立ち上がり、飽和帯電量が共に約１５％低くなった。

現像スリーブ２１の周速は現像性に大きく影響するため
に極端に変えることはできないが、これをさせることに
よって検出面３３ａの帯電量を制御することができた。

そして検出面３３ａの帯電量が規定値以内にあれば、現
像スリーブ２１の周速を変化させても検出面３３ａへの
現像剤２６の付着は生じなかった。

第４図は、本発明の現像装置の他の実施例における現像
剤濃度検出装置の検出部を示す断面図である。

本実施例では、検出装置の検出ヘッド部３０下端の検出
窓３３に、現像剤規制部材を設ける代りに、検出面３３
ａの現像スリーブ２１に対する角度（検出面３３ａの中
心点とスリーブ２１の中心点とを結ぶ線２５に対する角
度）θを、検出窓３３より現像剤２６の移動方向上流側
の検出面３３ａの部分が高くなるように変化することに
より、検出面３３ａの帯電量の規制を行なうことが特徴
である。

以上のような検出面３３ａの角度θの変化によっても、
現像スリーブ２１上の現像剤２６による検出面３３ａの
摺擦を制御して、検出面３３ａの帯電量を規定値内に規
制することができ、同様に検出面３３ａへの現像剤２６
の付着を防止して、誤検出することなく現像剤２６の濃
度を検出することができる。

も亘立激１ 以上説明したように、本発明の現像装置では、体積平均
粒径１０μｍ以下のトナーと重量平均粒径３０〜８０μ
ｍのキャリアを有する現像剤の濃度を検出する検出装置
の検出窓に、現像剤規制部材を設けるなどの手段により
、検出窓の検出面の現像剤に摺擦された際の帯電量を、
トナーの帯電と同極性で絶対値で２００〜５００Ｖに規
制し、そして現像スリーブ内のマグネットの磁界による
検出面に相対する現像剤に及ぼす力の垂直成分を２．０
Ｘ１０−”ニュートン以上としたので、検出面への現像
剤のキャリアなどの付着を容易、確実に防止して、検出
装置に現像剤濃度を精度よく検出させることができる。

従ってトナー補給装置でのトナーの補給によって、現像
剤濃度を一定に維持させることにより、良好な現像を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置の一実施例における現像剤
濃度検出装置の検出部を示す断面図である。 第２図は、同じく検出部の拡大図である。 第３図は、第１〜２図の検出部の検出窓に設けられた検
出面の帯電量の測定法を示す説明図である。 第４図は、本発明の現像装置の他の実施例における現像
剤濃度検出装置の検出部を示す断面図である。 第５図は、従来の現像装置における現像剤濃度検出装置
を示す断面図である。 第６図は、第５図の検出装置の検出部を示す断面図であ
る。 第７図は、第５図の現像装置における現像剤濃度制御装
置の信号処理を示すブロック図である。 ２１：現像スリーブ ２２：マグネットローラ ２６二二成分現像剤 ３０：検出ヘッド部 ３３：検出窓 ５４：現像剤規制部材 第 図 ０ 第２図 ５ 第３図 第５図 第４図 第６図 第７図 ５駄イ菖号 勢照４８＠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マグネットを内蔵した現像スリーブ上に担持された
   トナーとキャリアを有する現像剤の濃度を、検出ヘッド
   部の検出窓を通して検出する現像剤濃度検出装置を備え
   た現像装置において、前記現像剤は前記トナーの体積平
   均粒径が１０μｍ以下で、前記キャリアの重量平均粒径
   が３０〜８０μｍであり、前記検出窓の前記現像剤に相
   対する検出面の、前記現像剤に摺擦された際の帯電量が
   、前記トナーの帯電と同極性で絶対値で２００〜５００
   Ｖであり、且つ前記マグネットの磁界による前記検出面
   に相対する検出位置での前記現像剤に及ぼす力の垂直成
   分が２．０×１０＾−＾３ニュートン以上であることを
   特徴とする現像装置。 ２）前記検出窓の周囲に現像剤規制部材を突出して設け
   て、前記現像剤規制部材の突出量を変化させることによ
   り、前記検出面の前記現像剤の摺擦による前記帯電量を
   規制する請求項１記載の現像装置。 ３）前記検出面の前記現像スリーブに対する角度を変化
   することにより、前記検出面の前記現像剤の摺擦による
   前記帯電量を規制する請求項１記載の現像装置。