JPH11352764A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小型化とインダクタンス検知センサー
によるＴ／Ｃ比検知の信頼性向上を図る。 【解決手段】 現像容器１の攪拌室Ｒ２内に１０〜１６
ｍｍ径の小型攪拌スクリュー５を収容し、攪拌室Ｒ２の
側壁面にインダクタンス検知センサー１０を配置する。
攪拌スクリュー５の回転中心軸と垂直な平面内で、セン
サー１０の検知面中心点が、前記回転中心軸を原点とす
る座標空間で第１ないし第４象限内にあり、前記回転中
心軸とトナー濃度の中心点を通る直線と前記回転中心軸
を通る水平線とのなす角度θが、第１象限内を＋、第４
象限内を−としたとき、−３５゜≦θ≦＋２０゜であ
り、Ｄｍｉｎ：攪拌部材の最外郭面と検知表面との最近
接距離（ｍ）、ｒ：検知表面の半径、Ｒ：攪拌部材の最
外郭回転半径（ｍ）、としたとき、０≦Ｄｍｉｎ≦１×
１０^-3 、０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７５、を満足する構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式ある
いは静電記録方式等によって像担持体上に形成された静
電潜像を現像して可視画像を形成する複写機、プリン
タ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装
置、および該画像形成装置の現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像剤担持体の表面に顕画剤とし
ての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体
の表面近傍に、この現像剤を搬送供給し、像担持体と現
像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電
潜像を現像して顕像化する現像装置がよく知られてい
る。

【０００３】なお、上記現像剤担持体は、一般に現像ス
リーブが用いられる場合が多いので、以下の説明では
「現像スリーブ」といい、また、像担持体は一般に感光
体ドラムが用いられる場合が多いので、以下の説明で
は、「感光体ドラム」という。

【０００４】上記現像方法として、従来から、例えば２
成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）からなる現像
剤（２成分現像剤）により、内部に磁石を配置した現像
スリーブの表面に磁気ブラシを形成させ、微小な現像間
隙を保持して対向させた感光体ドラムにこの磁気ブラシ
を摺擦または近接させ、そして現像スリーブと感光ドラ
ム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加することに
よってトナー粒子の現像スリーブ側から感光体ドラム側
への転移および逆転移を繰り返して行わせて現像を行
う、いわゆる磁気ブラシ現像法が知られている。（例え
ば、特開昭５５−３２０６０号公報、特開昭５９−１６
５０８２号公報参照）。

【０００５】上記２成分磁気ブラシ現像用の現像装置
は、隔壁によって現像室と攪拌室に区画された現像容器
を備えており、現像室と攪拌室んはそれぞれ攪拌部材で
ある攪拌搬送スクリューが回転可能に収容されている。
現像室の開口部には、所定の方向に回転する感光体ドラ
ムと微小間隔をおいて、所定の方向に回転する現像スリ
ーブが対向配置され、その内部にはマグネットが固定配
置されている。

【０００６】現像容器中にはトナー粒子と磁性キャリア
が混合された現像剤が収容されており、トナー粒子と磁
性キャリアの混合比（以下「Ｔ／Ｃ比」という）は、現
像により消費されたトナーに見合った量のトナーが、補
給用トナーの収容されているトナー貯蔵室から落下補給
されることで一定に保っている。

【０００７】落下補給されたトナーは、攪拌室内のスク
リューによる攪拌によって現像容器中の現像剤と攪拌さ
れ、搬送される。現像室内の搬送スクリューの現像剤搬
送方向とは逆に容器長手方向に沿って搬送する。隔壁に
は手前側と奥側に開口が設けられており、この開口部で
現像剤の受け渡しが行われる。

【０００８】ところで、現像容器中の２成分現像剤のト
ナー粒子と磁性キャリアの混合比の維持は、出力画像の
安定化に非常に重要であり、その検知、維持方法は従来
さまざまな方式のものが提案されている。例えば、感光
体ドラム周辺に検知手段を設け、感光体ドラム上の現像
トナー像に光を照射し、このときの透過光あるいは反射
光からトナー補給量を調整し、その結果としてＴ／Ｃ比
を検知する方式のもの、現像スリーブ近傍に検知手段を
設け、現像スリーブ上に塗布された現像剤に光を照射し
たときの反射光からＴ／Ｃ比を検知する方式のもの、ま
た現像容器中にセンサーを設け、コイルのインダクタン
スを利用してセンサー近傍の一定体積内の現像剤の見掛
け透磁率変化を検知し、Ｔ／Ｃ比を検知する方式のもの
が提案され、実用化されている。

【０００９】しかし、感光体ドラム上の現像トナー量か
らＴ／Ｃ比を維持する方式のものは、例えば、感光体と
現像スリーブとの間隙や、潜像電位の変動等により現像
容器中の現像剤のＴ／Ｃ比とは関係なく現像トナー量が
変動してしまい、その結果適正トナー補給ができないと
いう問題があり、また現像スリーブ上に塗布された現像
剤に光を照射した時の反射光からＴ／Ｃ比を検知する方
式のものは、高湿環境下等でトナーの帯電量が低下した
とき等に生じるトナー飛散により反射光検知手段表面が
汚れてしまった場合に、正確なＴ／Ｃ比を検知できない
問題がある。

【００１０】これらに対し、コイルのインダクタンスを
利用してセンサー近傍の一定体積内の現像剤の透磁率変
化を検知し、Ｔ／Ｃ比を検知する方式のもの（以下「イ
ンダクタンス検知センサー」という）は、センサー単体
のコストが安価なことに加え、上記のような誤検知が少
なく、正確に現像剤のＴ／Ｃ比を検知可能である。

【００１１】上記インダクタンス検知センサーはスクリ
ュー近傍に配置され、例えば一定体積中の現像剤の透磁
率が大きくなった時は、現像剤のＴ／Ｃ比が低くなった
と判断し、トナー補給を開始させ、逆に透磁率が小さく
なった場合、現像剤のＴ／Ｃ比が高くなったと判断し、
トナー補給を停止するようなシーケンスに基づき現像剤
のＴ／Ｃ比を制御する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、画像
形成装置、特にフルカラー複写機においては、装置の小
型化が要求されており、それに伴い、現像装置もさらな
る小型を追求しなければならない状況にある。その結
果、現像容器だけではなく、現像スリーブや、攪拌部材
も小型化されたものを用い、従来と変わらない信頼性の
高い装置を形成しなければならない。

【００１３】一方、上記のインダクタンス検知センサー
は、一定体積中の現像剤の透磁率変化を検知するもので
あるため、放置や環境変動等による現像剤の嵩（かさ）
密度変動があった場合、同一Ｔ／Ｃ比であっても異なる
透磁率であると判断してしまうという問題が発生するの
で、この問題に対処するため、通常このセンサーは現像
剤が安定して循環、流動している攪拌部材近傍に配置し
ている。

【００１４】このとき、小径の攪拌部材と現像剤の嵩高
さ、および、センサーの形状、大きさの関係によって
は、以下のような問題が生じる場合があった。

【００１５】図８に示すように、攪拌部材１０５の回転
径およびその曲率に略沿った現像容器１０１に対して、
センサー１１０の検知表面の大きさ、例えば、検知表面
が略円形状の場合、その径が、かなり大きい場合はセン
サー１１０と攪拌部材１０５との間隙に斜線ｃ部、ｄ部
のようなスペースができてしまう。

【００１６】このようなスペースがある状態で現像容器
１０１中で現像剤を攪拌した場合、斜線ｃ部、ｄ部のス
ペースに入った現像剤、特にｃ部では攪拌部材１０５に
よって搬送されず滞留してしまう。

【００１７】現像動作によるトナーの消費・補給に対し
て現像剤Ｔ／Ｃ比が変化するのは、攪拌部材１０５によ
って現像容器１０１中を循環する斜線ｅ部の現像剤が主
であるため、現像剤が滞留する斜線ｃ部、ｄ部のスペー
スに存在する現像剤、特にｃ部はＴ／Ｃ比の変動が非常
に少ない。

【００１８】この状態でインダクタンス検知センサー１
１０でＴ／Ｃ比を検知しようとすると、Ｔ／Ｃ比が変動
する斜線部ｅの現像剤と共に、現像剤Ｔ／Ｃ比の変化の
少ない斜線ｃ部、ｄ部の滞留現像剤も一緒に検知してし
まうため、正確にＴ／Ｃ比に対するトナー濃度検知セン
サー１１０の出力値を得ることができない。

【００１９】図９において、直線Ｘは現像剤のＴ／Ｃ比
に対するトナー濃度検知センサーの出力値の関係を示し
たものである。

【００２０】この直線Ｘの関係が理想状態であり、中心
Ｔ／Ｃ比からトナー消費、補給を行った場合でも上記直
線Ｘ上を推移しなければ、トナー補給量に誤差を生じ
る。それに対して図中の直線Ｙは上記スペースが存在す
る状態で、実際に消費・補給を行ったときのインダクタ
ンス検知センサーの出力値の変化を見たものである。直
線ＹはＴ／Ｃ比が低くなるとインダクタンス検知センサ
ーの出力が直線Ｘの場合に比べて低くなり、Ｔ／Ｃ比が
高くなるとインダクタンス検知センサーの出力が直線Ｘ
の場合に比べて高くなる傾向があることが分かる。

【００２１】これは現像容器中を循環する斜線部ｅの現
像剤のＴ／Ｃ比が低下したとしても斜線ｃ部、ｄ部の滞
留現像剤は中心Ｔ／Ｃ比に近いままであり、その結果イ
ンダクタンス検知センサーはＴ／Ｃ比の低い現像剤の両
方を検知してしまうため、直線Ｘでの出力値に対し出力
値が低くなってしまい、逆に斜線部ｅの現像剤のＴ／Ｃ
比が上昇しても斜線ｃ部、ｄ部の滞留現像剤は中心Ｔ／
Ｃ比に近いままであるため、インダクタンス検知センサ
ーはＴ／Ｃ比の高い現像剤と中心Ｔ／Ｃ比の現像剤の両
方を検知してしまうため、直線Ｘでの出力値に対し出力
値が高くなってしまうためである。

【００２２】上記の理由から正確にＴ／Ｃ比に対するイ
ンダクタンス検知センサーの出力値を得ることができな
いのだが、この場合、斜線ｃ部、ｄ部の滞留現像剤が動
かなければ、センサー感度（Ｔ／Ｃ比１％の変化に対す
るセンサー出力変化量）は落ちるがＴ／Ｃ比の変化に対
してインダクタンス検知センサーのセンサーの出力値
が、常に直線Ｙ上で変化すればＴ／Ｃ比の変化を十分検
知することができる。

【００２３】しかし、複写機自体の振動、複写動作によ
る現像器の振動、現像剤の流動性変化、現像剤の嵩密度
変化等が原因で滞留現像剤が動いた場合、Ｔ／Ｃ比の追
従直線Ｙを再現しなくなってしまう。

【００２４】逆に、攪拌部材の回転径およびその曲率に
ほぼ沿った容器に対して、センサーの検知表面の大き
さ、例えば、検知表面が略円形状の場合、その径が、か
なり小さい場合は、上記のデッドスペースの問題は解決
されるが、まず、センサーの絶対出力の低下という問題
が生じる。この絶対出力低下は、センサー内部のコイル
やコアなどの部材を改良することで防止できるのだが、
その場合にはコストアップを招いてしまう。また、セン
サー検知面積が小さくなると、現像容器内現像剤の局所
的な透磁率変化（例えば、局所的に凝集トナーを含んで
しまっている現像剤）を検知してしまう可能性が高くな
り、その結果この場合もトナー補給誤動作が生じる。

【００２５】また、インダクタンス検知センサーの誤検
知は、攪拌部材配置部に存在する現像剤の嵩高さとセン
サー配置位置の関係でも発生する場合がある。これは、
特にセンサーが攪拌部材近傍の容器側壁面に配置されて
いる場合に発生しやすい。通常、攪拌室Ｒ２内の攪拌部
材配置部の現像剤の嵩高さ（現像剤面）は、良好な攪拌
を満足するため、図１０に示すように、攪拌部材回転最
外郭面の略７５％〜９０％ほどが埋まるようにしてい
る。このとき攪拌部材の側壁面に配置したセンサーが攪
拌部材回転中心軸より、あまり上方にあると、現像剤最
上面よりセンサー最上面が上方に位置してしまい、検知
出力が激減してしまう現象が発生する。

【００２６】一方、図１０の斜線部ｈで示す攪拌部材下
部と容器底部近傍内壁面との間隙に存在する現像剤は、
流速が上部に比較して、やや遅く、特に高湿環境下にお
いては、滞留しがちである。この部分にセンサー検知面
が懸かった場合も出力精度が低下してしまう。

【００２７】よって、小径攪拌部材とインダクタンス検
知センサーの位置関係、大小関係、および形状、両者の
ギャップ等の適正化が望まれている。

【００２８】従って、本発明の主な目的は、装置の小型
化とトナー濃度検知手段の信頼性向上を両立できる現像
装置および画像形成装置を提供することである。

【００２９】本発明の他の目的は、現像剤の攪拌部材と
トナー濃度検知手段の関係が最適化された現像装置およ
び画像形成装置を提供することである。

【００３０】本発明の他の目的は、トナー濃度検知手段
の検知精度を向上できる現像装置および画像形成装置を
提供することである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上に形成された静電潜像を可視画像に現像する
ために、前記像担持体に対向して非磁性トナーおよび磁
性キャリアを含む２成分現像剤を担持し搬送する、内部
に固定磁界発生手段を配置する回転可能な現像剤担持体
と、２成分現像剤を収容する現像容器と、２成分現像剤
を循環、攪拌するために前記現像容器内に配置された攪
拌部材と、該攪拌部材の最外郭面より外側の前記現像容
器側壁面近傍でかつ前記攪拌部材に近接して、２成分現
像剤のトナー濃度変化を、透磁率変化として検知する、
その検知表面が略円形状をしたトナー濃度検知手段とを
有する現像装置において、前記攪拌部材の最外郭半径Ｒ
（ｍ）が５．０×１０^-3≦Ｒ≦８．０×１０^-3の範囲で
あり、かつ前記攪拌部材の回転中心軸と垂直な平面内
で、前記トナー濃度検知手段の中心点が、前記回転中心
軸を原点とする座標空間で第１象限ないし第４象限内に
あり、前記回転中心軸およびトナー濃度検知手段の検知
表面中心点を通る直線と前記回転中心軸を通る水平線と
のなす角度θが、第１象限内を＋、第４象限内を−とし
たとき、−３５゜≦θ≦＋２０゜であり、Ｄｍｉｎ：攪
拌部材の最外郭面と検知表面との最近接距離（ｍ）、
ｒ：検知表面の半径、Ｒ：攪拌部材の最外郭回転半径
（ｍ）、としたとき、０≦Ｄｍｉｎ≦１×１０^-3 と、
０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７５ との２式を満足することを
特徴とする現像装置である。

【００３２】前記非磁性トナーは、その形状係数ＳＦ−
１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲
内である、重合法で生成された略球形状のトナーである
ことが好ましい。前記磁性キャリアは、バインダー樹
脂、磁性金属酸化物、および非磁性金属酸化物からなる
樹脂磁性キャリアを重合法により生成した高抵抗キャリ
アを使用することが好ましい。使用される高抵抗キャリ
アの形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１
００〜１２０の範囲であることが好ましい。前記磁性キ
ャリアの比抵抗は、１×１０¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍの
範囲内であることが好ましい。

【００３３】前記攪拌部材はスパイラル形状を有するこ
とが好ましい。前記検知表面は、前記現像容器の内壁面
よりも前記現像容器の内側に突出していることが好まし
い。

【００３４】本発明による他の態様によれば、静電潜像
が形成される像担持体を具備し、静電潜像を可視画像に
現像するために、前記像担持体に対向して非磁性トナー
および磁性キャリアを含む２成分現像剤を担持し搬送す
る、内部に固定磁界発生手段を配置する回転可能な現像
剤担持体と、２成分現像剤を収容する現像容器と、２成
分現像剤を循環、攪拌するために前記現像容器内に配置
された攪拌部材と、該攪拌部材の最外郭面より外側の前
記現像容器側壁面近傍でかつ前記攪拌部材に近接して、
２成分現像剤のトナー濃度変化を、透磁率変化として検
知する、その検知表面が略円形状をしたトナー濃度検知
手段とを有する現像装置を具備する画像形成装置におい
て、前記攪拌部材の最外郭半径Ｒ（ｍ）が５．０×１０
^-3≦Ｒ≦８．０×１０^-3の範囲であり、かつ前記攪拌部
材の回転中心軸と垂直な平面内で、前記トナー濃度検知
手段の中心点が、前記回転中心軸を原点とする座標空間
で第１ないし第４象限内にあり、前記回転中心軸とトナ
ー濃度の中心点を通る直線と前記回転中心軸を通る水平
線とのなす角度θが、第１象限内を＋、第４象限内を−
としたとき、−３５゜≦θ≦＋２０゜であり、Ｄｍｉ
ｎ：攪拌部材の最外角面と検知表面との最近接距離
（ｍ）、ｒ：検知表面の半径、Ｒ：攪拌部材の最外郭回
転半径（ｍ）、としたとき、０≦Ｄｍｉｎ≦１×１０^-3
、０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７５ の２式をを満足するこ
とを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置およ
び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。な
お、つぎに説明する実施例にては、本発明は、例えば図
２に示されるような電子写真画像形成装置に具現化され
るものとして説明するが、これに限定されるものではな
い。

【００３６】図２にて、電子写真画像形成装置は、像担
持体である感光体ドラム６を回転自在に設け、該感光体
ドラム６を一次帯電器２１で一様に帯電し、次に例えば
レーザのような発光素子２２によって情報信号を露光し
て静電潜像を形成し、現像装置３０で可視像化する。次
に該可視像を転写帯電器２３により転写紙２４に転写
し、更に定着装置２５にて定着して永久画像を得る。
又、感光体ドラム６上の転写残トナーはクリーニング装
置２６により除去する。

【００３７】実施例１ 本発明の第１実施例について、図１、および図３〜図５
により説明する。

【００３８】図１にて現像装置３０は現像容器１を備
え、その内部は隔壁２によって現像室Ｒ１と攪拌室Ｒ２
に区画され、攪拌室Ｒ２の上方には図示しないトナー貯
蔵室が設けられ、中には補給用トナー１２が収容されて
いる。トナー貯蔵室下部にある補給口１３からは、現像
で消費されたトナーに見合った量のトナー１２が攪拌室
Ｒ２内に落下補給される。一方、現像室Ｒ１、および攪
拌室Ｒ２内には、上記トナー粒子と磁性キャリアが混合
された現像剤１１が収容されている。

【００３９】現像室Ｒ１内には現像剤攪拌、および搬送
性に優れた機能を有するスパイラル形状をした第１スク
リュー（攪拌部材）４が収容されており、回転駆動によ
り現像剤を現像剤担持体である現像スリーブ７の長手方
向に沿って搬送する。

【００４０】攪拌室Ｒ２内には、同様に、スパイラル形
状の第２スクリュー（攪拌部材）５が収容されており、
第２スクリュー５による現像剤搬送方向は第１スクリュ
ー４によるそれとは反対方向である。隔壁２には手前側
と奥側に図に示さない開口が設けられており、第１スク
リュー４で搬送された現像剤１１がこの開口の１つから
第２スクリュー５に受け渡され、第２スクリュー５で搬
送された現像剤１１が上記の開口の他の１つから第１ス
クリュー４に受け渡される。

【００４１】また、現像容器１の感光体ドラム６に近接
する部位には開口部が設けられ、該開口部にアルミニウ
ムや非磁性ステンレス鋼等の材質で、その表面に適度な
凹凸を有する現像スリーブ７が設けられている。

【００４２】現像スリーブ７は、本実施例においては、
矢印ｂ方向（感光体回転方向と同方向）に周速度Ｖｂで
回転し、現像容器１の開口部上端に設けられた層厚規制
ブレード８にて適正な現像剤層厚に規制された後、該現
像剤を現像領域に担持搬送する。現像スリーブ７に担持
された現像剤の磁気ブラシは現像領域で矢印ａ方向に周
速度Ｖａで回転する感光体６に接触し、静電潜像はこの
現像領域で現像される。現像スリーブ７の周速度Ｖｂは
感光ドラム周速比１３０〜２００％が望ましく、１５０
〜１８０％ならさらによい。上記の範囲以下では十分な
画像濃度が得られず、またそれ以上では現像剤の飛散が
生じる。

【００４３】現像スリーブ７内にはローラ状の磁界発生
手段である磁石９が固定配置されている。この磁石９
は、現像領域に対向する現像磁極Ｓ１を有している。現
像磁極Ｓ１が、現像領域に形成する現像磁界により現像
剤の磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが感光ドラ
ム３に接触して静電潜像を現像する。その際、磁気ブラ
シに付着しているトナーと、スリーブ表面に付着してい
るトナーも、該静電潜像の画像領域に転移して現像す
る。本実施例では、磁石は上記現像磁極Ｓ１の他にＮ
１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２の各極を有している。

【００４４】斯かる構成により、従来と同様に、現像ス
リーブ７の回転によりＮ２極およびＳ２極にて塗布され
た現像剤は層厚規制ブレード８を通過して現像磁極Ｓ１
に至り、その磁界中で穂立ちした現像剤が感光体６上の
静電潜像を現像する。その後Ｎ２極、Ｎ３極間の反発磁
界により現像スリーブ７上の現像剤は、攪拌室Ｒ１内へ
落下する。攪拌室Ｒ１内に落下した現像剤は第１、第２
スクリュー４、５により攪拌搬送される。

【００４５】本実施例におけるトナー濃度検知手段であ
るインダクタンス検知センサー１０は、図１に示すよう
に攪拌室Ｒ２の側面で第２スクリュー５に近接した場所
に配置されている。第２スクリュー５の側面部は、現像
剤の流速が速く、かつ規則的で滞留を起こしにくいた
め、この部分にインダクタンス検知センサー１０を配置
すると、現像容器１内の他の部分に配設するより、かな
り検知精度が上がる。このトナー濃度検知用インダクタ
ンス検知センサー１０は、「従来の技術」の項で述べた
ように、コイルのインダクタンスを利用し、現像剤の透
磁率変化を検知するものを使用する。

【００４６】つぎに、本実施例における構成と、その構
成の効果を詳述する。

【００４７】本実施例で使用される略円形状をしたイン
ダクタンス検知センサー１０の径とその近傍に配設され
る小径の攪拌部材であるスパイラル形状をした第２スク
リュー５の最外郭回転半径の関係は以下の３式を満足す
るように設定する。 （１） ０≦Ｄｍｉｎ≦１×１０³ Ｄｍｉｎ：攪拌部材の最外郭面とセンサー表面との最近
接距離（ｍ） （２） ０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７５ ｒ：センサー検知表面の半径（ｍ） Ｒ：スクリューの最外郭回転半径（ｍ） （３） −３５゜≦θ≦＋２０゜ θ：図３に示すように、攪拌部材５の回転中心軸５ｃと
垂直な平面内で、上記インダクタンス検知センサー１０
の検知表面中心点１０ｃが、上記回転中心軸５ｃを原点
とする座標空間で第１ないしは第４象限内にあり、上記
回転中心軸５ｃおよびインダクタンス検知センサーの中
心点１０ｃを通る直線と上記回転中心軸５ｃを通る水平
軸とのなす角度（第１象限内が（＋）、第４象限内が
（−））

【００４８】この３式を満足することは、第２スクリュ
ー５の回転径が１０〜１６ｍｍと小径の時に必須とな
る。その理由は、第２スクリュー５の回転径がセンサー
１０の検知表面の径に比して十分に大きい場合は第２ス
クリュー５とセンサー１０の間隙でのデッドスペースも
少なく、かつ第２スクリュー５の回転に伴う現像剤の搬
送力も強く滞留しづらいためであることと、スクリュー
の回転径が大きいと、その部分の現像剤の嵩高さ（現像
剤面）も高くすることが可能であり、側面設置のセンサ
ーの高さ方向の配置位置自由度が上がるためである。

【００４９】本発明者らの詳細な実験によると、（１）
式において、Ｄｍｉｎが、上記範囲を下回ると、スクリ
ューとセンサーが接触することになり、その結果、現像
剤の劣化や、スクリュートルクの増大、センサーの故障
を招く。また、上記範囲を上回ると、（２）、（３）式
を満足していても、第２スクリュー５とセンサー１０間
のデッドスペースが広すぎて検知誤差を生じる。

【００５０】（２）式においては、ｒ／Ｒが上記範囲を
下回ると、センサーの検知表面が小さくなりすぎ、絶対
出力の低下をもたらし、上記範囲を上回ると第２スクリ
ューに対するセンサー検知表面が大きくなりすぎ、デッ
ドスペースの増加によるセンサーの検知誤動作を生じや
すくなる。

【００５１】また、（３）式は、第２スクリュー５とセ
ンサー１０の高さ方向の位置関係を規定する式である。

【００５２】図３に示すように、第２スクリューの回転
中心軸と垂直な平面内で、上記インダクタンス検知セン
サーの検知表面中心点が、上記回転中心軸を原点とする
座標空間で第４象限内にあり、上記回転中心軸およびイ
ンダクタンス検知センサーの中心点を通る直線と上記回
転中心軸を通る水平線とのなす角度θが、上記（３）式
の範囲内であれば、本実施例のスクリュー、センサー、
現像剤面の関係では、センサーの高さ方向において、ほ
ぼ常に、現像剤で覆われるようになる。ところが、上記
範囲より上回ると、特に、高湿環境で、Ｔ／Ｃが低めの
場合等に、現像剤面最上面よりセンサー最上面が上方に
位置してしまい、センサーの、現像剤が接触していない
部分は、空間の透磁率を検知してしまい、その結果検知
出力が激減してしまう現象が発生する。

【００５３】一方、従来例でも記したように、スクリュ
ー下部と容器底部近傍内壁面との間隙に存在する現像剤
は、流速が上部に比較して、やや遅く、特に高湿環境下
においては、滞留しがちである。よって、上記（３）式
の範囲を下回ると、この部分にセンサー検知面が掛かっ
てしまい、出力精度が低下してしまう。

【００５４】つまり、現像装置の小型化に伴い、攪拌部
材であるスクリューを小径化し、かつ、現像剤のＴ／Ｃ
比をインダクタンス検知センサーを用いて検知する系に
おいては、上記３式を全て満足することが、Ｔ／Ｃ比安
定化にとって必須の項目となる。

【００５５】以下に本実施例で用いたスクリューとイン
ダクタンス検知センサーの条件を記す。また、この条件
で現像容器中に基準Ｔ／Ｃ比現像剤を入れ、実際に消費
・補給を行ったときのインダクタンス検知センサーの出
力と実際のＴ／Ｃ比の関係を示すグラフを図４に記す。

【００５６】上記３式を満足している構成であると、現
像容器内の現像剤のＴ／Ｃ比変化に対して正確にインダ
クタンス検知センサーの検知が行われているのがわか
る。なお、本実施例に対する比較例の条件とセンサーの
出力とＴ／Ｃ比の関係のグラフを図５に示しておく。セ
ンサー出力感度が、特にＴ／Ｃ比の低い側で低下してい
るのがわかる。このとき、現像剤の最上面は、センサー
の最上面より下方に位置していた。

【００５７】なお、本実施例と比較例における攪拌部材
およびトナー濃度検知センサーの条件は下記の通りであ
る。

【００５８】（本実施例） 攪拌部材；スパイラル形状のスクリュー、最外郭回転半
径７．０×１０^-3ｍ トナー濃度検知センサー； インダクタンスセンサー、検知表面・・・円形、半径
５．０×１０^-3ｍ、現像容器側面に配置し、スクリュー
に対峙、上記（３）式のθ＝−７．５゜ 攪拌部材とセンサーの最近接距離；０．５×１０^-3ｍ、 上記構成において、Ｄｍｉｎ＝０．５×１０^-3ｍ、ｒ／
Ｒ＝０．７１である。

【００５９】（比較例） 攪拌部材；スパイラル形状のスクリュー、最外郭回転半
径６．０×１０^-3ｍ トナー濃度検知センサー； インダクタンスセンサー、検知表面・・・円形、半径
４．０×１０^-3ｍ、現像容器側面に配置し、スクリュー
に対峙、上記（３）式のθ＝−２５゜ 攪拌部材とセンサーの最近接距離；０．５×１０^-3ｍ、 上記構成において、Ｄｍｉｎ＝０．５×１０^-3ｍ、ｒ／
Ｒ＝０．６７、で本発明の範囲外である。その結果、図
５に示すようにセンサーの出力感度が低下し、正確なＴ
／Ｃ比検知が不可能となっている。

【００６０】実施例２ つぎに、本発明の第２実施例について説明する。本実施
例の特徴は、第１実施例の構成において使用する２成分
現像剤のトナーの材質および形状である。

【００６１】本実施例で使用する非磁性トナーは、球形
トナーであり、本実施例においては、重合法のモノマー
に着色剤および荷電制御剤を添加したモノマー組成物を
水系の媒体中で懸濁し重合させることで球形状のトナー
粒子を得た。なお、生成方法は上記方法に限るものでは
なく、乳化重合法等で生成して構わず、また、他の添加
物が入っていても構わない。

【００６２】この製法により得られる球形重合トナーの
形状係数はＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１０
０〜１２０である。このＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立
製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナーを１
００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインタ
ーフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｓｅ
ｘ３）に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値
を本発明においては形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２と定義
した。

【００６３】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ｝×（π／４）
×１００ （ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投影面
積、ＰＥＲＩ：周長）上記ＳＦ−１は、球形度合いを示
し、より大きいと球形から徐々に不安定になる。ＳＦ−
２は凹凸度合いを示し、より大きいと表面積の凹凸が顕
著になる。

【００６４】上記球形重合トナーの形状係数に対し、従
来の粉砕トナーの形状係数はＳＦ−１が１８０〜２２
０、ＳＦ−２が１８０〜２００であることから、従来の
粉砕トナーに比べて球形重合トナーはトナー粒子の形状
が真円に近いことが分かる。この球形重合トナーは、従
来の粉砕トナーに比べて現像剤劣化に対するトナー粒子
の形状係数の変化率も少なく、現像器が５時間稼働した
ときに起こる現像剤攪拌、現像剤圧縮に伴う形状係数の
変化は、粉砕トナーではＳＦ−１が１２０〜１５０、Ｓ
Ｆ−２が１２０〜１４０と球形に近くなるのに対し、球
形重合トナーはＳＦ−１が１００〜１２０、ＳＦ−２が
１００〜１２０とほとんど変化がない。

【００６５】これは粉砕トナーが攪拌によるキャリアあ
るいはトナー同士の接触による摩擦によって凹凸した表
層が削りとられ球形に近づくため形状変化が大きく、も
ともと真円に近い球形重合トナーは、粉砕トナーに対し
形状変化する要因が少ないため形状変化が少ないことを
示す。上記のことから粉砕トナーはトナー粒子の形状の
変化が大きく、よって、現像剤同士の接触面積の変化率
も大きく、空隙率、嵩密度の変化も大きい。これに対し
球形重合トナーでは上記の通りトナー粒子の形状の変化
が少ないため嵩密度変化も少ない。

【００６６】したがって、本発明の上記３式に加え、球
形重合トナーを用いることで、画像形成初期と後半にお
いてインダクタンス検知センサーの精度をより安定化す
ることができる。

【００６７】実施例３ つぎに図６を用いて第３実施例について説明する。本実
施例では、キャリアの材質、物性を変えることにより、
Ｔ／Ｃ比に対するトナー帯電量の変化および環境による
トナー帯電量の変化を抑え、その結果として現像剤の面
の変動を抑え、インダクタンス検知センサーの検知精度
をさらに安定化させることを特徴としている。

【００６８】図６は、従来使用されるフェライト系磁性
キャリアと、本実施例でのトリボ変化量を抑えることが
できた高抵抗のキャリアとの、Ｔ／Ｃ比変化に対するト
ナー帯電量の変化を示したものである。

【００６９】従来のフェライト系磁性キャリアに比べて
本実施例の磁性キャリアの方が、トナー帯電量の変化が
少ないことがわかる。この現象に対し、本発明者らは以
下のように考察した。すなわち、本実施例の高抵抗キャ
リアとフェライト系磁性キャリアはその形状係数が異な
り、それぞれ高抵抗キャリアがＳＦ−１が１４０〜１８
０、ＳＦ−２が１００〜１２０に対し、フェライト系磁
性キャリアはＳＦ−１が１４０〜１８０、ＳＦ−２が１
４５〜１８５と表層が凸凹しているため、比較測定を行
ったＴ／Ｃ比の範囲で、フェライト系磁性キャリアの方
がトナーとの接触面積が広く、その結果トナーとの接触
によるトリボ付与性が高く、またキャリア自体の抵抗が
低いため、キャリア内の電荷の蓄積が少なく、飽和しづ
らい。但しＴ／Ｃ比が高くなると、トナーによるキャリ
ア被覆面積が高くなり、トナーとキャリアとの接触面積
が減るため、トナー帯電量はＴ／Ｃ比が低いときに比べ
て低くなってくる。これに対し高抵抗キャリアはキャリ
ア自身の比抵抗が、１×１０¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍと
高く、トナーとの接触により付与された帯電電荷が蓄積
されるためトナー帯電量が飽和しやすい。よってＴ／Ｃ
比が変化してもキャリアの飽和トナー帯電量の変化は少
ないため、トナー帯電量の変化は少ないのではないかと
考える。

【００７０】このようにＴ／Ｃ比変化に対するトナー帯
電量変化を抑えることができれば、より現像剤の嵩密度
変化（センサー近傍の現像剤面変化）の少ない系が達成
され、上記第１実施例との組み合わせにより、さらに正
確なＴ／Ｃ比管理を行うことができる。もしくは、第１
実施例の３式の最適範囲が広がり、現像器設計に自由度
が高まるという効果がある。

【００７１】なお、本発明者らは、上記高抵抗キャリア
を、バインダー樹脂、磁性金属酸化物、および非磁性金
属酸化物からなる樹脂磁性キャリアを重合法により生成
したが、他の製法によりトナー帯電量の変化を抑えるこ
とができれば、そのキャリアを使用しても構わない。

【００７２】実施例４ つぎに、本発明の第４実施例について図７により説明す
る。

【００７３】本実施例の特徴は、本発明の３式を満足し
ながらトナー濃度検知センサー１０のセンサー面１０ａ
を現像容器１の壁面よりも内側に突出させることで、デ
ッドスペースを減じるようにしたものである。その結
果、センサー１０と攪拌部材である第２スクリュー５の
最近接距離を簡単に狭めることが可能になり、センサー
検知精度をより一層向上させることができる。

【００７４】以下に本実施例の条件を示す。

【００７５】攪拌部材；スパイラル形状のスクリュー、
最外郭回転半径７．０×１０^-3ｍ トナー濃度検知センサー； インダクタンスセンサー、検知表面・・・円形、半径
４．０×１０^-3ｍ、現像容器側面に配置し、第２スクリ
ューに対峙、容器内側面から０．５×１０^-3ｍ突出。上
記（３）式のθ＝＋１５゜ 攪拌部材とセンサーの最近接距離；０．３×１０^-3ｍ、 上記構成において、Ｄｍｉｎ＝０．２×１０^-3ｍ、ｒ／
Ｒ＝０．５７である。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、攪拌部材の最外郭半径Ｒ（ｍ）が５．０×１
０^-3≦Ｒ≦８．０×１０^-3の範囲であり、かつ前記攪拌
部材の回転中心軸と垂直な平面内で、トナー濃度検知手
段の検知表面中心点が、回転中心軸を原点とする座標空
間で第１象限ないし第４象限内にあり、前記回転中心軸
およびトナー濃度検知手段の検知表面中心点を通る直線
と前記回転中心軸を通る水平線とのなす角度θが、第１
象限内を＋、第４象限内を−としたとき、−３５゜≦θ
≦＋２０゜であり、Ｄｍｉｎ：攪拌部材の最外角面と検
知表面との最近接距離（ｍ）、ｒ：検知表面の半径、
Ｒ：攪拌部材の最外郭回転半径（ｍ）、としたとき、０
≦Ｄｍｉｎ≦１×１０^-3 、０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７
５、を満足することにより、装置の小型化とトナー濃度
検知手段の信頼性向上とを両立することができ、前記攪
拌部材と前記トナー濃度検知手段の関係が最適化され、
トナー濃度検知手段の検知精度を向上でき、ひいては画
像安定性を維持することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される現像装置の一例を示す構成
図である。

【図２】本発明が適用される電子写真画像形成装置の一
例を示す概略構成図である。

【図３】本発明に係るインダクタンス検知センサとスク
リューとの関係を説明するための説明図である。

【図４】本発明の第１実施例におけるＴ／Ｃ比とインダ
クタンス検知センサー出力の関係を示すグラフである。

【図５】本発明の第１実施例に対する比較例におけるＴ
／Ｃ比とインダクタンス検知センサー出力の関係を示す
グラフである。

【図６】本発明の第３実施例に係る高抵抗キャリアおよ
び従来のキャリアを用いたときの、トナー帯電量とＴ／
Ｃ比との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の第４実施例おけるインダクタンス検知
センサーとスクリューの構成を示す拡大概略構成図であ
る。

【図８】従来のインダクタンス検知センサーの配置を示
す概略構成図である。

【図９】従来の構成でのＴ／Ｃ比とインダクタンス検知
センサー出力の関係を示すグラフである。

【図１０】従来構成のインダクタンス検知センサー近傍
の現像剤の状態を示す拡大構成図である。

【符号の説明】

１ 現像容器 ４ スクリュー（攪拌部材） ５ スクリュー（攪拌部材） ６ 感光体ドラム（像担持体） １０ インダクタンス検知センサー（トナー濃度検知
手段） ３０ 現像装置 Ｒ１ 現像室 Ｒ２ 攪拌室

フロントページの続き (72)発明者 小澤 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成された静電潜像を可視
   画像に現像するために、前記像担持体に対向して非磁性
   トナーおよび磁性キャリアを含む２成分現像剤を担持し
   搬送する、内部に固定磁界発生手段を配置する回転可能
   な現像剤担持体と、２成分現像剤を収容する現像容器
   と、２成分現像剤を循環、攪拌するために前記現像容器
   内に配置された攪拌部材と、該攪拌部材の最外郭面より
   外側の前記現像容器側壁面近傍でかつ前記攪拌部材に近
   接して、２成分現像剤のトナー濃度変化を透磁率変化と
   して検知する、その検知表面が略円形状をしたトナー濃
   度検知手段とを有する現像装置において、 前記攪拌部材の最外郭半径Ｒ（ｍ）が５．０×１０^-3≦
   Ｒ≦８．０×１０^-3の範囲であり、かつ前記攪拌部材の
   回転中心軸と垂直な平面内で、前記トナー濃度検知手段
   の中心点が、前記回転中心軸を原点とする座標空間で第
   １象限ないし第４象限内にあり、前記回転中心軸および
   トナー濃度検知手段の検知表面中心点を通る直線と前記
   回転中心軸を通る水平線とのなす角度θが、第１象限内
   を＋、第４象限内を−としたとき、 −３５゜≦θ≦＋２０゜ であり、 Ｄｍｉｎ：前記攪拌部材の最外郭面と前記検知表面との
   最近接距離（ｍ）、 ｒ：前記検知表面の半径、 Ｒ：前記攪拌部材の最外郭回転半径（ｍ）、としたと
   き、以下の２式を満足することを特徴とする現像装置。 ０≦Ｄｍｉｎ≦１×１０^-3 ０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７５
2. 【請求項２】 前記非磁性トナーは、その形状係数ＳＦ
   −１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範
   囲内である、重合法で生成された略球形状のトナーであ
   ることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 前記磁性キャリアは、バインダー樹脂、
   磁性金属酸化物、および非磁性金属酸化物からなる樹脂
   磁性キャリアを重合法により生成した高抵抗キャリアで
   あることを特徴とする請求項１の現像装置。
4. 【請求項４】 使用される高抵抗キャリアの形状係数Ｓ
   Ｆ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の
   範囲であることを特徴とする請求項３の現像装置。
5. 【請求項５】 前記磁性キャリアの比抵抗が、１×１０
   ¹⁰〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍの範囲内であることを特徴とす
   る請求項１の現像装置。
6. 【請求項６】 前記攪拌部材はスパイラル形状を有する
   ことを特徴とする請求項１の現像装置。
7. 【請求項７】 前記検知表面は、前記現像容器の内壁面
   よりも前記現像容器の内側に突出していることを特徴と
   する請求項１の現像装置。
8. 【請求項８】 静電潜像が形成される像担持体を具備
   し、静電潜像を可視画像に現像するために、前記像担持
   体に対向して非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む２
   成分現像剤を担持し搬送する、内部に固定磁界発生手段
   を配置する回転可能な現像剤担持体と、２成分現像剤を
   収容する現像容器と、２成分現像剤を循環、攪拌するた
   めに前記現像容器内に配置された攪拌部材と、該攪拌部
   材の最外郭面より外側の前記現像容器側壁面近傍でかつ
   前記攪拌部材に近接して、２成分現像剤のトナー濃度変
   化を、透磁率変化として検知する、その検知表面が略円
   形状をしたトナー濃度検知手段とを有する現像装置を具
   備する画像形成装置において、 前記攪拌部材の最外郭半径Ｒ（ｍ）が５．０×１０^-3≦
   Ｒ≦８．０×１０^-3の範囲であり、かつ前記攪拌部材の
   回転中心軸と垂直な平面内で、前記トナー濃度検知手段
   の中心点が、前記回転中心軸を原点とする座標空間で第
   １象限ないし第４象限内にあり、前記回転中心軸および
   トナー濃度検知手段の検知表面中心点を通る直線と前記
   回転中心軸を通る水平線とのなす角度θが、第１象限内
   を＋、第４象限内を−としたとき、 −３５゜≦θ≦＋２０゜ であり、 Ｄｍｉｎ：攪拌部材の最外角面と検知表面との最近接距
   離（ｍ）、 ｒ：検知表面の半径、 Ｒ：攪拌部材の最外郭回転半径（ｍ）、としたとき、以
   下の２式を満足することを特徴とする画像形成装置。 ０≦Ｄｍｉｎ≦１×１０^-3 ０．４≦ｒ／Ｒ≦０．７５