JPH034261A - 現像剤濃度制御装置 - Google Patents

現像剤濃度制御装置

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JPH034261A
JPH034261A JP13895689A JP13895689A JPH034261A JP H034261 A JPH034261 A JP H034261A JP 13895689 A JP13895689 A JP 13895689A JP 13895689 A JP13895689 A JP 13895689A JP H034261 A JPH034261 A JP H034261A
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JP
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charge
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toner
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JP13895689A
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Masao Nakano
正雄 仲野
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Canon Inc
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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、電子写真もしくは静電記録等の画像記録装置
におけるトナー粒子とキャリアー粒子を有する二成分現
像剤の現像剤濃度制御装置及びそれを有する現像装置に
関する。
〔従来の技術〕
一般に、電子写真もしくは静電記録等の画像形成装置に
用いられる二成分現像剤はトナー粒子とキャリアー粒子
を主成分にしている。この現像剤のトナー粒子とキャリ
アー粒子の混合比は現像剤濃度と呼ばれ、画像品質の安
定化において極めて重要な要素である。現像剤のトナー
粒子は現像時に消費され、現像剤濃度は変化する。現像
剤濃度制御装置は適時現像剤の濃度を正確に検出し、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、画像の品位を保っている。
ここで従来例における現像剤濃度制御装置を以下に示す
。第4図は、現像剤濃度制御装置の断面図である。20
は現像器21は現像剤担持体であるところの現像スリー
ブである。30は現像器側の検出ヘッド部であり、40
は現像器外付けの外部検出ユニットで30のヘッド部と
は非接触に保たれている。
外部検出ユニットの側板41に取付けられた光源42か
らの白色光はヘッド部30の光ファイバー32を通り反
射ミラー31に反射され現像剤濃度検出窓33を照射す
る。検出窓33にはダイクロイックミラー35があり、
白色光のうち700nmを境にして長波長成分である近
赤外光のみを透過させる。検出窓33を通過した近赤外
光は現像スリーブ上の現像剤26に反射されまた再び検
出窓を通りダイクロイックミラーで反射された短波長成
分である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を通してシリコ
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とそれ以下の光を通す可視透
過フィルター48の二枚がありソレノイド49により受
光素子45にはいる光の波長を分けている。赤外透過フ
ィルターを透過してきた光は光電変換され、現像剤中の
トナー濃度に対応した信号(以下濃度信号と呼ぶ)とな
り、また可視透過フィルターを透過してきた光も光電変
換され、こちらは光源の劣化及び検出光学系の汚れを検
出する信号(以下参照信号と呼ぶ)となる。
これらの信号は、A/D変換され第7図に示されるアル
ゴリズムによって処理される。以下その説明をする。
濃度信号から参照信号を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を、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
が小さくなり補給信号が補給のしきい値より小さくなる
と、その差に応じたトナー補給信号が出される。トナー
補給信号により、現像器中にトナー補給が行なわれると
現像剤濃度が高くなり濃度信号も太き(なり、また再び
補給信号がしきい値を割るまではトナー補給は行なわれ
ない。このようにトナーが消費され濃度信号が低くなる
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。
また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光学
系の変化を見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
号もそれに伴って変化するので、差分である補給信号に
は影響を与えず、誤補給を防いでいる。
以上説明したアルゴリズムによっ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を行なっている。
〔発明が解決しようとしている課題〕
しかし、従来のこのような現像剤濃度安定装置では、次
のような欠点が生じていた。
第5図に検出窓部33と現像剤26、現像スリーブ21
との関係を示す。現像剤26はトナー粒子とキャリアー
粒子からなっており、大きなキャリアー粒子の周りに小
さなトナー粒子が静電気力で付着している状態で、マグ
ネットローラー22に引きつけられながらスリーブ回転
方向24に動いている。
しかし同時にトナー粒子と検出窓部との間、あるいはキ
ャリアー粒子と検出窓部の間にも静電気力が働くため、
検出窓部にトナー粒子やキャリアー粒子が付着してしま
うことがある。またこの現象はトナー粒径、キャリアー
粒径ともに小さ(なることによって起こりやす(なるこ
とが知られている。この時検出面ではトナー粒子の反射
濃度によって現像剤濃度を検知しているので、検出光で
ある近赤外光は、トナー粒子が付着すると実際より多く
、またキャリアー粒子が付着すると実際より少なく反射
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″キャリアー粒子から遊離して検出面に付着する
現象の対策としては、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(特開昭63−178276
)方法などが知られている。
〔課題を解決するための手段(及び作用)〕本発明は、
体積平均粒径10μm以下のトナー粒子と重量平均粒径
30μm〜80μmの磁性粒子(キャリアー)からなる
二成分現像剤を使用する現像装置で、前記二成分現像剤
のトナー濃度一定に制御するため、内部にマグネットロ
ーラーを持ち回転しながら現像剤を担持搬送する現像剤
担持部表面の現像剤を検知面に摺擦させる現像剤濃度制
御装置において、現像剤濃度制御装置検知面の、現像剤
に摺擦された際の帯電量が、トナーと同極性で、絶対値
が200V以上500v以下であり、かつ検出位置での
、マグネットローラーによる磁界が、Br<Bθである
ことを特徴とする現像剤濃度制御装置である。
本発明によれば、検知面の表面電位に上記規定を設ける
ことによりトナー粒子の付着は静電的に押さえられ、ま
た検知面でのキャリアー粒子に磁界が及ばす力はBr<
Bθを満たすことで検知面にあるキャリアー粒子を引き
つけ、より動きやすくする働きがある。これらの効果に
より、検知面へのトナー粒子やキャリアー粒子の付着を
防止し常に安定な現像剤濃度制御が出来る。
〔実施例〕
以下における現像剤濃度検出装置において、現像容器2
0.検出ヘッド30.外部検出ユニット40などの基本
構成は同じであり、現像剤の濃度の検出方法、検出光の
航路及び信号処理方法ならびに現像剤濃度の制御方法は
従来例と同じ場合(又は異なる場合も適用できる)であ
る。
第1図は、基本構成は第4図におけるヘッド部30とス
リーブ21の左方向から見た検出面での断面図である。
第2図は、第1図における検出部の拡大図で、本発明で
ある帯電量の規制をするための、部材54が検出窓部周
囲に額縁のようについている。
この現像剤規制部材54の形状は検出窓に対して垂直に
スリーブ方向に突き出しておりその長さは0.5mmで
ある。本実施例においては、スリーブ21の直径は32
mm、第1図においてスリーブと検出窓33との距離は
4mm、検出窓33は現像剤移動方向の大きさは10m
mでその中点とスリーブ21の中心をつなぐ線25に対
し垂直になっている。また、23は現像剤コート量規制
板でスリーブ21との隙間は800μmである。
スリーブの内部には磁界発生手段として、マグネットロ
ーラー22がある。本実施例に用いられたマグネットロ
ーラーは5極から構成されており、現像極であるSl極
は100OG、以降反時計層りにNl極=450G、 
N2極=550G、 S2極=800GSN3極=70
0Gの磁力で、濃度検出面において、Br=900゜B
θ=450Gであった。
また帯電量は第4図に示される様な帯電測定用の治具5
5を使用し図中の配置により表面電位計50で測定した
。検出面33゛とプローブ51とのギャップは0.4m
mである。第2図、第3図における検出窓部の構成は、
ABS樹脂製検出ヘッド30. 55.2tダイクロイ
ツクミラー35.0.2を帯電測定用アース板52.1
00μm帯電用フッソ樹脂シート53、現像剤規制部5
4である。現像剤26としては、ポリエステル系のネガ
トナー粒子とフェライトキャリアー粒子を撹拌したもの
を用いた。
トナー粒子としては、10μm以下の体積平均粒径を有
するものを使用した。体積平均粒径の測定は、コールタ
−カウンターTA−n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)及びCX
−4パーソナルコンピユータ(キャノン製)を接続し電
解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaC1’水位
溶液を調整する。
測定方法としては前記電解水溶液100〜150mj!
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0.1〜5ml加え、更に測定資料
を0.5〜50m1!加える。資料を懸濁した電解液は
超音波分散機で約1〜3分間分散処理を行ない、前記コ
ールタ−カウンターにより、100μmのアパーチャー
を使用し2〜40μmの粒子の粒度分布を求める。これ
らから求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
キャリアー粒子としては、重量平均粒径が30〜80μ
m1好ましくは40〜70μmで、抵抗値が10’Ωc
m以上、好ましくはlOaΩcm以上のフェライト粒子
(最大磁化60 e m u / g )へ樹脂コーテ
ィングしたものを使用した。なお、磁性粒子の抵抗値の
測定には、測定電極面積4 c m”、電極間隔0.4
cmのサンドイッチタイプのセルを用い、片方の電極に
1kg重量の加圧下で、両電極間の印加電圧E(V /
 c m )を印加して、回路に流れた電流から磁性粒
子の抵抗値を得るという方法をとっている。
スリーブは毎分280 m mの周速で回転させること
によりフッソ樹脂シートを帯電させた。検出部33より
現像剤移動方向に対し上流側の現像剤規制部の高さを0
゜2mm〜0.7mmと変化させることにより約−12
00V〜−50Vの帯電量を得た。このうち0.35m
m〜0.50mmの間で、規定の帯電量を得ることがで
き、その時の検出窓部にはトナー粒子もキャリアー粒子
も付着を起こさず、出力された信号値も安定していた。
現像剤規制部の高さが0.35mmより低い時は、帯電
量が一500Vを越えてしまい、窓部にはキャリアー粒
子が付着し、出力信号は、下がっていりてしまった。ま
た現像剤規制部の高さが0.50mmより高い時は、帯
電量が少なくなってしまい、窓部にはトナー粒子が付着
し、出力信号は、上昇していっていまった。さらに、窓
の材質を変えた場合でも、初期トナー濃度を変化させて
も、また現像剤自体の特性を変えても、帯電量が規定値
内にあるときは、窓部への現像剤の付着は起こらなかっ
た。
また、検出位置を現像剤移動方向に対して、上流側に移
動し、Br=Bθとなる点aと、Br>Bθとなる点す
において、上記に示される現像剤規制部の高さを変化さ
せ、帯電量を規定する検討を行なつた。a点では、上流
側規制部の高さを0.35mmとしたときに帯電量が一
250vと条件を満たしていたが、検出窓面での現像剤
の動きが悪く、特に窓部中央では現像剤が搬送されずに
とどこうりながら渦を作り、トナーの遊離が起こり誤検
知をまねいてしまった。さらに環境が高湿になるにつれ
て、窓部には遊離したトナーが付着しはじめ、完全に窓
の下流側1/3をトナーでおおってしまい濃度信号が上
限にはりついてしまった。b点では、帯電量が規定値に
なっていても常にキャリアー粒子が検出窓部に付着して
しまい、濃度信号が徐々に下がっていく結果となり、や
はり正しい濃度検知が行なえなかった。
〔他の実施例〕
(実施例2) 帯電量と帯電の飽和時間は、スリーブ周速によって左右
され、上記実施例(スリーブ周速は280m m / 
m i n )においては約10分で帯電は飽和してい
た。スリーブ周速を210 m m / m i nに
することによって帯電の立ち上がり、飽和帯電量ともに
約15%低(なった。スリーブ周速は現像性に太き(影
響するため、あまり極端にするわけにはいかないが、こ
れを変化させることによって帯電量を制御することが出
来た。また帯電量が規定値内にあればスリーブ周速を変
化させても窓部への現像剤の付着は起こらなかった。
(実施例3) 更にまた、第6図に示されるように、検出面33が、そ
の中心とスリーブに中心を結ぶ線25に対する角度θを
変化させることによっても帯電量を制御でき、同様の効
果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、体積平均粒径10μm以下のトナ
ー粒子と重量平均粒径30μm〜80μmの磁性粒子(
キャリアー)からなる二成分現像剤の、トナー濃度を一
定に制御する現像剤濃度制御装置において、前記現像剤
濃度制御装置検知面の、現像剤に摺擦された際の帯電量
が、トナーと同極性で、絶対値が200v以上500v
以下であり、かつ検出位置でのマグネットローラーによ
る磁界が、Br〈Bθであることにより、窓の材質を変
えた場合でも、初期トナー濃度を変化させても、また現
像剤自体の特性を変えても、窓部にはトナー粒子、キャ
リアー粒子の付着が起きず、安定した正確なトナー濃度
制御をすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における現像剤濃度制御装置の断面図で
ある。 第2図は本発明における現像剤濃度制御部の検出ヘッド
部の拡大図である。 第3図は本発明における帯電量を規定するための帯電量
測定系の図である。 第4図は従来例における現像剤濃度制御装置を示す図で
ある。 第5図は第4図の従来例における現像剤濃度制御装置の
断面図である。 第6図は本発明における他の実施例を説明する図である
。 第7図は信号処理ブロック図である。 21は回転非磁性スリーブ、22は固定マグネット、3
0はトナー濃度検出ヘッドである。 何 手 続 ネ甫 正 書(方式) 事件の表示 平成 38956 発明の名称 現像剤濃度制御装置 補正をする者 事件との関係

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)体積平均粒径10μm以下のトナー粒子と重量平
    均粒径30μm〜80μmの磁性粒子(キャリアー)か
    らなる二成分現像剤を使用する現像装置で、前記二成分
    現像剤のトナー濃度一定に制御するため、内部に固定の
    マグネットローラーを持ち、回転しながら、現像剤を担
    持搬送する現像剤担持部表面の現像剤を、検知面に摺擦
    させる現像剤濃度制御装置において、前記現像剤濃度制
    御装置検知面の、現像剤に摺摩擦された際の帯電量が、
    トナーと同極性で、絶対値が200V以上500V以下
    であり、かつ検出位置でのマグネットローラーによる磁
    界が、Br<Bθとなることを特徴とする現像剤濃度制
    御装置。
  2. (2)上記検出窓は、その周囲に現像剤規制部を持ち、
    かつ上記帯電量は、上記検出部より現像剤移動方向に対
    し上流側の現像剤規制部の高さを変えることにより、現
    像剤の検知面への摺擦力を変化させ、制御される請求項
    第一項記載の現像剤濃度制御装置。
  3. (3)上記検出窓は、その周囲に現像剤規制部を持ち、
    かつ上記帯電量は、上記検出部より現像剤移動方向に対
    し下流側の現像剤規制部の高さを変えることにより、現
    像剤の検知面への摺擦力を変化させ、制御される請求項
    第一項記載の現像剤濃度制御装置。
  4. (4)上記帯電量が、上記検出窓部材の現像剤担持体に
    対する角度を変化させることにより制御される請求項第
    一項記載の現像剤濃度制御装置。
  5. (5)上記帯電量が、上記現像剤担持体の回転速度を変
    化することにより制御される請求項第一項記載の現像剤
    濃度制御装置。
JP13895689A 1989-05-31 1989-05-31 現像剤濃度制御装置 Pending JPH034261A (ja)

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