JPS60147775A - 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】 ［技術分野］ 本゛発明は画像、担体表、面に形成された静電荷像を磁
気ブラシ法により順像化するための現像装置に関する。

［先行技術］ 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沫により現像し、
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、又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潤賀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。

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？ＩＩＵを所定レベル（３〜１０％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−りるように現像装置を
構成覆るのが一般的である。そしてトナー淵度検出方法
としては、現像剤中のトナー濃度が変化して現像剤の透
磁率が変化づることを利用Ｊ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
洩磁束を検出部ること（特開昭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】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
濃度を検出部ることが多い。（例えば特開昭５３−４９
４３７号及び同５４−１５９２３３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５
３−３４９２１号の各公報参照）。

ところで検出コイルのインダクタンスの変化を検出し１
トナ一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出し、永久磁石の磁
界を受けない位置で行なうのが一般的である（例えば特
開昭５３−１２６９４４＠、同５４−７６１不具合を伴
う。

従ってザンプリ゛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なわれている。しかしなが
ら、この場合は、検出面と現像剤との接触が不□安□定
となる、ずなわら現像剤密度が変動Ｊるため、検出され
たトナニ淵度の信頼性が劣るという欠点があった。

［目的Ｊ 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Ｊ
ることである。

［要旨］ 本発明の現像装置は、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スリーブと、該非磁性スリーブ
の内部に固定し゛Ｃ配置された複数個の！ｌ極を有する
永久磁石部材と、前記非磁性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に対向□し
て設けられたトナー濃度検出部材を備えた現像装置にお
いて、前記スクレーパ部材の上面に対して前記トナー濃
度検出部材の検出面を微小角だけ傾けたことを特徴とし
でいる。

［実施例］ 以下本発明の詳細を図面に゛より説明Ｊる。

第１図は本発明の現像装置の一実施例を示す断面図、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図の回路の出力波形を示１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現
像剤２は現画像Ｉ！３内に収容され、又規像槽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ぞい
る。非磁性スリーブ４内には表面に複数個（図では４個
）の磁極を＠づる永久磁石５を軸６に固定してなる永久
磁石部材７が固定して配置されている。該磁極のうちＮ
１極は現像ギャップＤ”ｋ：’対□向する位置にある現
像磁極、Ｓ１極会廿３７は掻落し磁極、Ｎ２及びＳ２極
は搬送磁極を各々示している。非磁性スリーブ４の回転
方向からみて８１極の後方にはスクレーパ部材１５が設
置されている。非磁性スリーブ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、スクリューの上方にはトナー２ａを収
容づるトナ一槽１０が形成されている。トナ一槽１０の
上部間口には、軸１１の回りに多孔質弾性体層１２を固
定してなるトナー補給ロール１３が回転自在に設けられ
ている。またＩＡ像槽３には非磁性スリーブ４上の現像
剤の厚さを規制Ｊるドクタ一部材１４が設置され−Ｃい
る。そしてトナー濃度検出部材８はスレーパ一部材１５
に対向して設置されている。

上記現像装置の動作を説明すると次の通りである。

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３はスクレーパ部材１５により
非磁性スリーブ２から掻落されて現像１３内に回収され
る。

次に回収後の現像剤３は、トナー補給ロール１３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１−９．９′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
バ部材上を通過づるど、そこで現像剤層に接触するトナ
ーｍ度検出部材８によって現像剤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
図示しない駆動手段によってトナー補給ロール１３の回
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、１字形の磁心１６ａには一次コイルＬ＋
ａと二次コイルＬ２ａが、１７５］様に磁心１６ｂには
一次コイルＬ＋ｂと二次コイルＬ２ｂが巻回されて２個
のトランスを構成している。−次コイルＬｅａとＬ＋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’２　ａとＬ２ｂ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、又各トランスの二
次側には比較信号検出コイルＬＲ＋とＬＲ２が巻回され
、これらは位相比較器１８の比較信号式ツノ端子に接続
されている。位相比較器１８の出り端子（図示せず）は
電位比較器１９０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ツノされる。そしで電位比較器
１９は駆動回路２０を経て負荷（モータ等の駆動源ン２
１に接続される。

上記回路構成によれば、発信器からの発信出力が各−次
」イルし１ａおよびし１ｂに印加されるど、各磁気回路
の結合度に対応した出力（、ｉ＠が二次コイルＬ２ａお
よびＬ２ｂ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Ｌ２ａおよびＬ２ｂの出力は逆位相であることから打
消し合って、その作動出力はＯ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Ｌ２ｂの
どちらか一方の出力が大となって、結合度の差に応じた
作動出力が生じるので、その作動出力を位相比較器１９
で基準値と比較し、当該位相に対応した位相検波出力が
位相検波出力が０となるように（第３図（イ）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
相検波用ツノ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−８ｉ度検出部材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ネジコ
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
つの磁気回路の出方信号を比較してトナーｉｎ瓜を検出
部るため、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の変化を利
用してトナー濃度の検出りる場合は、出力信号の変動幅
（ノイズ）が人であるとトナー濃度の検出を高制度で行
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、トナー濃度検出部材の検出面はスク
レーパーと平行に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、検出面をスクレーパー
の上面に対し−Ｃやや傾番ノることにより、検出精度が
人中に向上覆ることが見出された。

詳述するど、検出面をスクレーパーの上面に対し−【微
小角だけ傾斜させると、スクレーパの上面を現像剤が通
過づ“る時に、現像剤が検出面で適度に圧迫されて現像
剤は比較的密な状態で検出面と接触するために、Ｊなわ
ち現像剤の密度がほぼ一定の状態で検出が行なわれるた
めに、出力信号の変動幅を狭くでき、よって高精度の検
出が可能となる。具体的な傾斜角度（第１図にｅ′ｃ示
す）としては２°〜１０°の範囲が適当である。これは
、２°未渦の時は現像剤の密度むら（圧）〕むら）が生
じ易くよっ−Ｃ検出精度の変動は４０％を越えてしまい
、一方１０°を越える時は現像剤の流れが阻害され、し
かも現像剤密度の影響を受け易く出力信置の変動が大き
くなるからである。傾斜角度の最適範囲は３６〜８°で
ある。

［具体的］ 第１図において、感光体ドラム１として３ｅドラム（外
径１２０ＩｎＩＩｌφ、周速１５０Ｉｌ１ｍ　／　ｓｅ
ｃ、　）を非磁性スリーブ４として外径３２１１　ｎ１
ｌｌφのＢａ−フェライト磁石用いた。また永久磁石５
において、Ｎ１極は８００Ｇ１Ｎ２、ｓｌ、ｓ２極は全
７６５０Ｇ　（いずれもスリーブ上での値）とし　、、
、’二。

磁極開角度θ２、θ３及びθ４は各々９０’　、１２０
°及び６０°とした。ただしＮ、極と永久磁石部Ｈの中
心Ｏを結ぶ線と水平線ａのなず角度θ１は１０°とした
。現像剤としては粒径１００〜２００μｍの鉄粉キレリ
ア（日本鉄粉製ＥＦＶ）と粒径５〜２０μｍのトナー粒
子を用いた。

ｉｌ、Ｉｌｌ、で回転させ、現像剤中のトナー濃度の基
準値を５％に設定して連続１０，０００枚のコビーテス
トを行なった。

ここＣ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Ｉｌｌを１Ｖ
以下に設定して、傾斜角を変化さｌ！　ＩＣ時の出力信
号を測定した。測定結果は第４図に示Ｊ通りひある。第
４図から、傾斜角が２°・−８゜の範囲であれば、出ツ
ノイー号の変動幅が１Ｖ以内に収まり、トナー濃度の検
出精度が高くできることがわかる。

［効果Ｊ 以上に記述の如く、本発明によれば、現像剤中のトナー
濃度を精度よくかつ安定して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の一実施例を示づ断面図、第
２図はトナー検出部祠の回路構成を示す図、第３図は第
１図の回路の出方波形を示１図、第４図は傾斜角度と出
力電圧の関係を示す図である。 １：感光体ドラム、２：現像剤、４；非磁性スリーブ、
７：永久磁石部材、８：トナー濃度検出部材、１５：ス
クレーバ部祠 第　ｌ　図 第２図 ｅｂ 第３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性キャリアとトナー粒子を含む現像剤を保持する
   非磁性スリーブと、該非磁性スリーブ内に設けられた表
   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、前記非磁性スリーブに近接して設
   けられたスクレーバ部、、祠と、前記スクレーパ部材に
   対向して設けられたトナー濃度検出部材を有する現ＩＩ
   Ｉ装置において、前記スクレーバ一部材の上面に対して
   前記検出部材の検出面を微小角だけ傾斜せしめたことを
   特徴とする現像装置。 ２、前記傾斜角を２″〜１０°の範囲に設定したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装置。