JPH0619320A - Detection of toner concentration - Google Patents
Detection of toner concentrationInfo
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- JPH0619320A JPH0619320A JP5079584A JP7958493A JPH0619320A JP H0619320 A JPH0619320 A JP H0619320A JP 5079584 A JP5079584 A JP 5079584A JP 7958493 A JP7958493 A JP 7958493A JP H0619320 A JPH0619320 A JP H0619320A
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- toner
- developer
- light
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真等に於いて、
静電潜像を現像する現像器に収容された現像剤のトナー
濃度を検出する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to electrophotography and the like.
The present invention relates to a method for detecting the toner concentration of a developer contained in a developing device that develops an electrostatic latent image.
【0002】[0002]
【従来の技術】トナー粒子とキャリア粒子が混合された
所謂二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する場合、ト
ナー粒子が次第に減少して行くので、その減少量に対応
する量のトナー粒子を現像器内の二成分現像剤中に補給
する必要がある。2. Description of the Related Art When an electrostatic latent image is developed by using a so-called two-component developer in which toner particles and carrier particles are mixed, the toner particles gradually decrease. It is necessary to replenish the particles in the two-component developer in the developing device.
【0003】このため、現像装置内の現像剤のトナー濃
度を検出するトナー濃度検出装置と、検出された信号に
応じてトナーの補給を行なわせるトナー補給制御装置か
ら構成されたトナー濃度制御装置を設け、現像剤のトナ
ー濃度を一定に保つようにしている。Therefore, there is provided a toner concentration control device comprising a toner concentration detection device for detecting the toner concentration of the developer in the developing device and a toner replenishment control device for replenishing toner according to the detected signal. The toner concentration of the developer is kept constant.
【0004】そして、上記トナー濃度、即ち二成分現像
剤中でのトナー粒子量の割合を検出する方法として、特
公昭60−7792号公報に記載されているような、現
像剤に光を照射し、そして現像剤で反射されて赤外波長
領域の光を受光素子で受光してその受光光量に対応する
電気信号を形成する方法がある。As a method for detecting the toner concentration, that is, the ratio of the amount of toner particles in the two-component developer, the developer is irradiated with light as described in JP-B-60-7792. Then, there is a method in which the light in the infrared wavelength region reflected by the developer is received by the light receiving element and an electric signal corresponding to the received light amount is formed.
【0005】この方法は、キャリア粒子が鉄粉、或いは
Fe,Cu,Ni等のフェライト粒子をその磁性材とし
て含み、従って黒色を呈して赤外波長領域の光を実質的
に反射しないものであり、一方、トナー粒子は赤外波長
領域の光を実質的に反射する二成分現像剤のトナー濃度
検出には有効である。According to this method, the carrier particles contain iron powder or ferrite particles such as Fe, Cu, and Ni as the magnetic material, and thus are black and do not substantially reflect light in the infrared wavelength region. On the other hand, the toner particles are effective for detecting the toner concentration of the two-component developer that substantially reflects light in the infrared wavelength region.
【0006】しかし、着色材としてカーボンブラックを
含有した黒色トナーの場合、赤外波長領域の光を実質的
に反射しない。このようなトナー粒子を如上のキャリア
粒子と混合した二成分現像剤のトナー濃度検出方法に
は、上記の方法は適用できない。However, a black toner containing carbon black as a coloring material does not substantially reflect light in the infrared wavelength region. The above method cannot be applied to the toner concentration detecting method for a two-component developer in which such toner particles are mixed with the above carrier particles.
【0007】鉄粉に白色に着色された樹脂をコーティン
グして光を反射するようにしたキャリア粒子を含む二成
分現像剤光を照射し、その反射光を検知してトナー濃度
を検出するようにした方法が特開昭58−55954号
公報に記載されている。The iron powder is coated with a resin colored in white to irradiate the light of a two-component developer containing carrier particles that reflect light, and the reflected light is detected to detect the toner density. This method is described in JP-A-58-55954.
【0008】しかし、キャリア粒子を長時間使用してい
る内に、コア材(黒色磁性材)の表面から白色の樹脂薄
層が剥離してなくなって行き、キャリア粒子の反射率が
低下して行くので、次第に正確なトナー濃度の検出が困
難となる。However, while the carrier particles are used for a long time, the white resin thin layer is peeled off from the surface of the core material (black magnetic material), and the reflectance of the carrier particles decreases. Therefore, it becomes gradually difficult to accurately detect the toner density.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、検出
光の波長領域の光を実質的に反射しないトナー粒子を含
む現像剤のトナー濃度を長期間正確に検出できるトナー
濃度検出方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a toner concentration detecting method capable of accurately detecting a toner concentration of a developer containing toner particles that does not substantially reflect light in a wavelength region of detection light for a long period of time. It is to be.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のトナー濃度検出
方法は、静電潜像を現像する現像器に収容する現像剤と
して、トナー粒子と、所定波長領域での分光反射率がト
ナー粒子の着色材よりも高い磁性材を含むことにより上
記所定波長領域での分光反射率がトナー粒子よりも高い
磁性キャリア粒子とが混合されている現像剤を使用し、
上記現像剤に光を照射し、上記現像剤で反射された上記
所定波長領域の反射光を受光素子で受光し、その受光光
量に対応した電気信号を形成することにより現像剤のト
ナー濃度を検出する。According to the toner concentration detecting method of the present invention, the toner contained in the developing device for developing the electrostatic latent image is toner particles and the spectral reflectance in a predetermined wavelength region is the toner particles. Using a developer mixed with magnetic carrier particles having a spectral reflectance in the predetermined wavelength region higher than toner particles by including a magnetic material higher than a coloring material,
The toner concentration of the developer is detected by irradiating the developer with light, receiving the reflected light in the predetermined wavelength region reflected by the developer with a light receiving element, and forming an electric signal corresponding to the received light amount. To do.
【0011】[0011]
【実施例】図1で本発明が利用できる現像器5の容器6
内には、非磁性トナー粒子と磁性キャリア粒子が混合さ
れた二成分現像剤7が収容されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A container 6 of a developing device 5 in which the present invention can be used in FIG.
A two-component developer 7 containing non-magnetic toner particles and magnetic carrier particles is contained therein.
【0012】容器6の開口部には、非磁性材製の現像ス
リーブ8が、電子写真感光体や誘電体等の静電潜像担持
体4に対向して配置されている。現像スリーブ8内に
は、磁石9が静止配置されている。A developing sleeve 8 made of a non-magnetic material is arranged at the opening of the container 6 so as to face the electrostatic latent image carrier 4 such as an electrophotographic photosensitive member or a dielectric. Inside the developing sleeve 8, a magnet 9 is arranged stationary.
【0013】矢印方向に回転する現像スリーブ8は磁石
9の磁力によって二成分現像剤7を担持し、静電潜像に
トナーを付着させる現像領域に搬送する。現像領域に搬
送される現像剤の層厚はブレード10によって規制され
る。The developing sleeve 8 rotating in the direction of the arrow carries the two-component developer 7 by the magnetic force of the magnet 9 and conveys it to the developing area where the toner is attached to the electrostatic latent image. The layer thickness of the developer conveyed to the developing area is regulated by the blade 10.
【0014】現像スリーブ8には電源11により交流電
圧に直流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加されて
いる。これにより現像効率を向上している。A developing bias voltage in which a DC voltage is superimposed on an AC voltage is applied to the developing sleeve 8 by a power source 11. This improves the developing efficiency.
【0015】現像領域を通過して容器6内に戻って来た
現像剤はスリーブ8から離脱し、容器6内で攪拌され
る。The developer which has passed through the developing area and returned to the container 6 is released from the sleeve 8 and agitated in the container 6.
【0016】12、13は容器内に配置された攪拌スク
リューである。スクリュー12、13は夫々矢印方向に
回転して現像剤7を攪拌し、トナー粒子をキャリア粒子
で摩擦帯電させるとともに、スリーブ8の長手方向にわ
たって現像剤7のトナー濃度を均一化している。Reference numerals 12 and 13 denote stirring screws arranged in the container. The screws 12 and 13 respectively rotate in the directions of the arrows to stir the developer 7 to frictionally charge the toner particles with the carrier particles and to make the toner concentration of the developer 7 uniform over the longitudinal direction of the sleeve 8.
【0017】スクリュー12は図上奥側から手前側に、
スクリュー13は手前側から奥側に、現像剤を移動させ
る。スクリュー12と13の間の隔壁14には、奥側と
手前側に夫々現像剤通過開口が設けられていて、これら
の開口を通して現像剤7はスクリュー12からスクリュ
ー13へ、スクリュー13からスクリュー12へ移動す
る。The screw 12 is from the back side to the front side in the drawing,
The screw 13 moves the developer from the front side to the back side. The partition wall 14 between the screws 12 and 13 is provided with developer passage openings on the back side and the front side, respectively. Through these openings, the developer 7 travels from the screw 12 to the screw 13, and from the screw 13 to the screw 12. Moving.
【0018】容器6内の、スクリュー13が設けられて
いる室には、ホッパー15に収容されている非磁性トナ
ー粒子16が補給される。即ち、ホッパー15内のトナ
ー粒子16は、補給ローラ17をモータ18で回転させ
ることにより、現像器5の容器6内の二成分現像剤7中
に補給される。The chamber provided with the screw 13 in the container 6 is replenished with the non-magnetic toner particles 16 contained in the hopper 15. That is, the toner particles 16 in the hopper 15 are replenished in the two-component developer 7 in the container 6 of the developing device 5 by rotating the replenishing roller 17 by the motor 18.
【0019】ホッパー15から補給された新鮮な非磁性
トナー粒子と、スクリュー13、12によってよく混合
される二成分現像剤は、スクリュー12の設けられてい
る室で、磁石9の磁力により、再びスリーブ8に汲み上
げられる。The fresh non-magnetic toner particles replenished from the hopper 15 and the two-component developer which is well mixed by the screws 13 and 12 are re-sleeved by the magnetic force of the magnet 9 in the chamber where the screw 12 is provided. Pumped up to 8.
【0020】現像剤7のトナー濃度の検出器23が現像
剤層厚規制ブレード10の直前に配置されている。検出
器23は、スリーブ8に担持されている現像剤7のトナ
ー濃度を検出する。A detector 23 for the toner concentration of the developer 7 is arranged immediately before the developer layer thickness regulating blade 10. The detector 23 detects the toner concentration of the developer 7 carried on the sleeve 8.
【0021】この検出器23は、現像スリーブ8に担持
されている二成分現像剤7に接触するように配置され
た、ガラス、アクリル樹脂等の透明材製の窓19と、こ
の窓19を通して一端側から現像剤7に赤外領域の光を
照射する発光ダイオード(LED)20と、現像剤7で
反射された赤外領域の光を窓19を介して受光し、受光
光量に対応した電気信号を発生する第1のフォトダイオ
ード21と、上記LED20の他端側から射出された赤
外領域の光を直接受光し、受光光量に対応した電気信号
を発生する第2のフォトダイオード22とを有してい
る。This detector 23 is provided with a window 19 made of a transparent material such as glass or acrylic resin, which is arranged so as to come into contact with the two-component developer 7 carried on the developing sleeve 8, and one end through this window 19. A light emitting diode (LED) 20 that irradiates the developer 7 with light in the infrared region from the side, and the light in the infrared region reflected by the developer 7 is received through the window 19 and an electrical signal corresponding to the amount of received light is received. And a second photodiode 22 that directly receives the light in the infrared region emitted from the other end side of the LED 20 and generates an electric signal corresponding to the amount of received light. is doing.
【0022】上記第1フォトダイオード21の出力信号
は現像剤7のトナー濃度に対応している。第2フォトダ
イオード22の出力信号は、参照信号、即ち基準信号の
形成に使用される。本図例では、第2フォトダイオード
22で現像剤7を介さずに受光したLED20からの赤
外光を用いて基準信号を形成しているが、他の基準信号
形成手段に換えてもよい。The output signal of the first photodiode 21 corresponds to the toner density of the developer 7. The output signal of the second photodiode 22 is used to form a reference signal, that is, a standard signal. In the illustrated example, the reference signal is formed using the infrared light from the LED 20 received by the second photodiode 22 without passing through the developer 7, but another reference signal forming means may be used instead.
【0023】図2に示されているように、第1フォトダ
イオード21の出力信号は増幅器24で増幅され、A/
D変換器26でデジタル信号Cに変換される。この信号
Cは二成分現像剤7のトナー濃度に対応している。As shown in FIG. 2, the output signal of the first photodiode 21 is amplified by the amplifier 24, and the output signal A /
The digital signal C is converted by the D converter 26. This signal C corresponds to the toner density of the two-component developer 7.
【0024】一方、第2フォトダイオード22の出力信
号は増幅器25で増幅され、A/D変換器27でデジタ
ル信号Rに変換される。この信号Rは所定の目標トナー
濃度に対応する参照信号である。On the other hand, the output signal of the second photodiode 22 is amplified by the amplifier 25 and converted into the digital signal R by the A / D converter 27. This signal R is a reference signal corresponding to a predetermined target toner density.
【0025】上記両信号C、Rは制御回路(cpu)2
8に伝達される。cpu28は信号C、Rの差分を演算
し、駆動回路29を介してこの差分に対応する時間、又
はこの差分に対応する回転速度で一定時間、モータ18
を回転させる。つまり、現像器5内の現像剤7に、上記
差分に対応する量のトナー粒子が、ホッパー15から補
給される。Both signals C and R are control circuit (cpu) 2
8 is transmitted. The cpu 28 calculates the difference between the signals C and R, and the motor 18 is operated through the drive circuit 29 for a time corresponding to this difference or for a predetermined time at the rotation speed corresponding to this difference.
To rotate. That is, the developer 7 in the developing device 5 is replenished with the toner particles in an amount corresponding to the difference from the hopper 15.
【0026】本発明では現像剤7のトナー濃度が低下す
ると第1フォトダイオード21の受光光量が増大する。
従って第1フォトダイオード21の受光光量が、目標ト
ナー濃度に対応する受光光量よりも大となった時、現像
剤7にトナーが上記の如くして補給される。このように
して容器6内の現像剤のトナー濃度が目標トナー濃度に
維持される。In the present invention, when the toner concentration of the developer 7 decreases, the amount of light received by the first photodiode 21 increases.
Therefore, when the received light amount of the first photodiode 21 becomes larger than the received light amount corresponding to the target toner concentration, the toner is replenished to the developer 7 as described above. In this way, the toner concentration of the developer in the container 6 is maintained at the target toner concentration.
【0027】さて、トナー粒子はカーボンブラックで黒
色に着色されている。このようなトナー粒子としては、
80〜90wt%のバインダー樹脂中に、5〜15wt
%のカーボンブラック、若干量の電荷制御剤を分散させ
たものが使用できる。The toner particles are colored black with carbon black. As such toner particles,
5 to 15 wt% in 80 to 90 wt% binder resin
% Carbon black and a dispersion of a small amount of charge control agent can be used.
【0028】例えば、ポリエステル樹脂80〜90wt
%にカーボンブラックを5〜15wt%、更に負電荷制
御剤としてアルキル置換サリチル酸の金属錯体を分散さ
せた平均粒径6〜10μmのトナーを用い、これに流動
性向上剤として酸化チタンTiO2 を0.5〜2wt%
外添して使用できる。外添剤にはこの他シリカを用いて
もよい。For example, polyester resin 80 to 90 wt
% To 5% by weight of carbon black, and a toner having an average particle size of 6 to 10 μm in which a metal complex of an alkyl-substituted salicylic acid is further dispersed as a negative charge control agent. Titanium oxide TiO 2 is used as a fluidity improver. 0.5-2 wt%
Can be used as an external additive. Other silica may be used as the external additive.
【0029】バインダー樹脂としては、ポリスチレン樹
脂や、スチレン−アクリル共重合体等も使用できる。As the binder resin, polystyrene resin, styrene-acrylic copolymer, etc. can be used.
【0030】カーボンブラックで着色されたトナーは前
述したように、可視域から赤外域に亙って光吸収特性を
有していて、実質的に光を反射しないので、トナーの反
射光量によるトナー濃度検出を行なうことができない。
このため、前述のように、キャリアの反射光量によりト
ナー濃度の検出ができるようにするために、フェライト
等の磁性体表面に白色に着色された樹脂のコートをした
キャリアを用いる技術が提案されている。しかし、この
先行技術には前述のような欠点がある。As described above, the toner colored with carbon black has a light absorption property from the visible region to the infrared region and does not substantially reflect light. Therefore, the toner density depending on the amount of reflected light of the toner is used. No detection can be done.
Therefore, as described above, in order to detect the toner concentration by the amount of reflected light of the carrier, a technique using a carrier in which a magnetic material surface such as ferrite is coated with a resin colored in white has been proposed. There is. However, this prior art has the above-mentioned drawbacks.
【0031】そこで、本発明では、磁性キャリア粒子と
して、受光素子(21)で受光して電気信号に変換する
検出光の波長領域での分光反射率がトナー粒子の着色材
よりも高い磁性材を含むことにより、上記波長領域での
分光反射率がトナー粒子よりも高い磁性キャリア粒子を
使用する。Therefore, in the present invention, as the magnetic carrier particles, a magnetic material having a higher spectral reflectance in the wavelength region of the detection light received by the light receiving element (21) and converted into an electric signal than the coloring material of the toner particles is used. Due to this, magnetic carrier particles having a higher spectral reflectance in the above wavelength range than the toner particles are used.
【0032】例えば磁性キャリア粒子30a磁性コア3
1(図3(a)として、磁性を有し、茶色の着色顔料で
あるマグヘマイト(γ−Fe2 O3 )を用い、このコア
31の表面に、摩擦帯電性、環境安定性、耐久性を向上
する為に、樹脂を0.5〜2wt%コートした平均粒径
40〜60μmものが使用できる。図3(a)で32は
上記樹脂のコート薄層である。上記マグヘマイトは、現
像剤の成分として使用するのに十分な磁気特性を有して
いる。For example, magnetic carrier particles 30a magnetic core 3
1 (FIG. 3 (a), maghemite (γ-Fe 2 O 3 ) which is magnetic and has a brown coloring pigment is used, and triboelectrification, environmental stability and durability are provided on the surface of the core 31. For improvement, a resin having a mean particle size of 40 to 60 μm coated with 0.5 to 2 wt% of resin can be used.In FIG. 3 (a), reference numeral 32 is a thin layer of the resin, and maghemite is a developer. It has sufficient magnetic properties to be used as a component.
【0033】上記コート薄層32を構成する樹脂として
は、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素樹
脂、シリコーン樹脂等を使用できる。そしてコート薄層
32を構成する樹脂は前記検出光の波長領域の光を透過
できるものであればよく、着色されている必要はない。Acrylic resins, polyester resins, fluororesins, silicone resins and the like can be used as the resin forming the coat thin layer 32. The resin forming the thin coat layer 32 may be any resin as long as it can transmit light in the wavelength region of the detection light, and need not be colored.
【0034】LED20からの光は、キャリア粒子30
のコート薄層32を透過してコア31の表面に入射し、
そしてこのコア31の表面で反射して再びコート薄層3
2を透過し、キャリア粒子30外に出射する。The light from the LED 20 is emitted by the carrier particles 30.
Penetrates the coat thin layer 32 of and enters the surface of the core 31,
Then, the coating thin layer 3 is reflected again on the surface of the core 31.
2 and is emitted outside the carrier particles 30.
【0035】このようなキャリア粒子は、可視光も赤外
光も反射する。Such carrier particles reflect both visible light and infrared light.
【0036】一例を挙げれば、LEDで、光強度分布の
ピーク値が波長950nmにあり、スペクトル半値幅
(光強度分布上、ピーク値の1/2の強度レベルでの分
布幅)45nmの赤外光で照射し、感度を有する波長帯
域が840〜1150nm、最大感度波長が970nm
のフォトダイオードで、受光面の照射光強度0.1mW
/cm2 、開放電圧250mVの条件で検知すると、キ
ャリア粒子の分光反射率は約40%であった。As an example, in the case of an LED, the peak value of the light intensity distribution is at a wavelength of 950 nm, and the spectrum half-width (in the light intensity distribution, the distribution width at an intensity level of ½ of the peak value) is 45 nm. Irradiate with light, wavelength band having sensitivity is 840 to 1150 nm, maximum sensitivity wavelength is 970 nm
With a photodiode of 0.1 mW
When detected under conditions of / cm 2 and an open circuit voltage of 250 mV, the carrier particles had a spectral reflectance of about 40%.
【0037】これに対し、トナー粒子を上記のように照
射し、上記のように受光すると、トナー粒子の分光反射
率は1〜2%であった。On the other hand, when the toner particles were irradiated as described above and received as described above, the spectral reflectance of the toner particles was 1 to 2%.
【0038】図4に、上記キャリア粒子とトナー粒子混
合した二成分現像剤を用い場合の、トナー濃度(トナー
粒子重量/(トナー粒子重量+キャリア粒子重量)×1
00)と、フォトダイオード21の出力電圧の関係を直
線Aで示した。FIG. 4 shows the toner concentration (toner particle weight / (toner particle weight + carrier particle weight) × 1) in the case of using the two-component developer in which the above-mentioned carrier particles and toner particles are mixed.
00) and the output voltage of the photodiode 21 are shown by a straight line A.
【0039】図4の直線Bは、トナーとしてシアン、マ
ゼンタ、イエローの顔料をバインダー樹脂に混入して着
色した黒トナーを、磁性キャリアとしてフェライト粒子
に樹脂を薄くコートした黒色キャリアを混合した二成分
現像剤(キヤノン製カラー複写機CLC−500用現像
剤)を用いた場合の、トナー濃度と、フォトダイオード
21の出力電圧の関係を示す直線である。A straight line B in FIG. 4 is a two-component composition in which a black toner obtained by mixing cyan, magenta, and yellow pigments into a binder resin for coloring is mixed as a toner, and a black carrier in which ferrite particles are thinly coated with a resin is mixed as a magnetic carrier. 3 is a straight line showing the relationship between the toner concentration and the output voltage of the photodiode 21 when a developer (developer for Canon color copying machine CLC-500) is used.
【0040】後者の場合は、キャリア粒子は赤外光を実
質的に反射せず、トナー粒子は赤外光を実質的に反射す
る。従って現像剤のトナー濃度が低下すると、フォトダ
イオード21で受光する光量が低下する(尚、前記CL
C−500では、現像剤を反射した赤外光でトナー濃度
を検出し、トナー補給を制御している)。In the latter case, the carrier particles do not substantially reflect infrared light, and the toner particles substantially reflect infrared light. Therefore, when the toner concentration of the developer decreases, the amount of light received by the photodiode 21 decreases (note that the CL
In C-500, the toner density is detected by the infrared light reflected from the developer, and the toner replenishment is controlled).
【0041】図4の直線Bでは、検出感度は200mV
/wt%である。これに対して直線Aでは、検出感度は
150mV/wt%である。これによりトナー濃度の正
確な検出と、トナー補給の正確な制御が可能になった。In the straight line B in FIG. 4, the detection sensitivity is 200 mV.
/ Wt%. On the other hand, in the straight line A, the detection sensitivity is 150 mV / wt%. This enables accurate detection of toner density and accurate control of toner replenishment.
【0042】いずれにせよ、コート薄層32がコア31
から剥離しても、キャリア粒子の分光反射率はさ程変化
せず、長期にわたって正確なトナー濃度の検出が可能に
なる。In any case, the thin coat layer 32 is the core 31.
Even if it is peeled off, the spectral reflectance of the carrier particles does not change so much, and the toner concentration can be accurately detected over a long period of time.
【0043】これに対して、前述した先行技術に於ける
ように、白色に着色した樹脂をコアにコートするもので
は、コート層のコアからの剥離を防止し、また、十分な
反射率を得ようとすれば、コート層の厚みを相当厚くし
なくてはならない。そうするとキャリア粒子の体積抵抗
が1018Ωcmにも及ぶようになり、その場合キャリア
粒子に摩擦電荷が過剰に蓄積してしまい、トナーに十分
な摩擦電荷を付与できなくなったり、現像バイアス電圧
の効果が低下して現像効率が低下したりすることもあ
る。On the other hand, as in the above-mentioned prior art, when the core is coated with a resin colored in white, peeling of the coating layer from the core is prevented and sufficient reflectance is obtained. If this is the case, the thickness of the coat layer must be increased considerably. Then, the volume resistance of the carrier particles reaches 10 18 Ωcm, and in that case, the triboelectric charges are excessively accumulated in the carrier particles, so that the triboelectric charges cannot be sufficiently imparted to the toner, and the effect of the developing bias voltage is reduced. In some cases, the developing efficiency may be lowered and the developing efficiency may be lowered.
【0044】これに対して本発明では、樹脂コート層3
2は薄いものでよいので、如上の不都合も容易に解決で
きる。因みに前記キャリア粒子の場合、体積抵抗率は1
08〜1010Ωcmである。On the other hand, in the present invention, the resin coating layer 3
Since 2 may be thin, the above inconveniences can be easily solved. Incidentally, in the case of the carrier particles, the volume resistivity is 1
0, which is the 8 ~10 10 Ωcm.
【0045】次の実施例では、二成分現像剤のキャリア
粒子30として、前述した樹脂のバインダ33中にマグ
ヘマイト微粉34を分散させたキャリアを用いたことが
特徴である。つまり本実施例では、スチレン−アクリル
系樹脂に有色磁性体であるマグヘマイト(γ−Fe2 O
3 )を分散させた磁性粉を、キャリアとして用いる。The following example is characterized in that, as the carrier particles 30 of the two-component developer, a carrier in which maghemite fine powder 34 is dispersed in the binder 33 of the resin described above is used. That is, in the present embodiment, styrene-acrylic resin is used as a colored magnetic material such as maghemite (γ-Fe 2 O).
The magnetic powder in which 3 ) is dispersed is used as a carrier.
【0046】このときのキャリアは、平均粒径40〜5
0μm、電気抵抗1013〜1014Ωcmの茶色のキャリ
アであった。先の実施例と同様な方法で、二成分現像剤
に赤外光を照射して、キャリアによる反射光によりトナ
ー濃度を検出したところ、検出感度は140mV/wt
%であり、十分、実用に耐え得るものであった。The carrier at this time has an average particle size of 40 to 5
It was a brown carrier having a thickness of 0 μm and an electric resistance of 10 13 to 10 14 Ωcm. In the same manner as in the previous example, the two-component developer was irradiated with infrared light and the toner density was detected by the reflected light from the carrier. The detection sensitivity was 140 mV / wt.
%, Which was sufficient for practical use.
【0047】以上の実施例では、光反射性を有する磁性
体としてマグヘマイトを含有させた磁性粉をキャリアと
し、これとトナーとを混合して二成分現像剤として用い
たが、本実施例では、スチレン−アクリル系樹脂に茶色
磁性体であるマグヘマイト(γ−Fe2 O3 )を分散し
て、重量平均粒径を10μmとした、赤外光反射性の磁
性粉を茶色トナーとして使用する。そしてポリエステル
系樹脂に黒色磁性体であるマグネタイトを分散して、重
量平均粒径を10μmとした、赤外光吸収性の磁性粉を
黒色トナーとして、これら茶色トナーと黒色トナーを混
合して現像剤として用いる。In the above examples, magnetic powder containing maghemite as a magnetic substance having light reflectivity was used as a carrier, and this was mixed with a toner to be used as a two-component developer. Magnesium (γ-Fe 2 O 3 ) which is a brown magnetic material is dispersed in styrene-acrylic resin to have a weight average particle diameter of 10 μm, and infrared-reflective magnetic powder is used as a brown toner. Magnetite, which is a black magnetic substance, is dispersed in a polyester resin, and the infrared ray absorbing magnetic powder having a weight average particle diameter of 10 μm is used as a black toner. These brown toner and black toner are mixed to form a developer. Used as.
【0048】このとき、茶色トナーは荷電制御剤により
プラスに帯電するようにし、黒色トナーは荷電制御剤に
よりマイナスに帯電するようにしておく。これらのトナ
ーを50%の重量比で混合して、茶色のトナーは黒色ト
ナーとの摩擦でプラスに、黒色のトナーは茶色トナーと
の摩擦でマイナスに安定して帯電するようにする。At this time, the brown toner is positively charged by the charge control agent, and the black toner is negatively charged by the charge control agent. These toners are mixed in a weight ratio of 50% so that the brown toner is positively charged by friction with the black toner and the black toner is negatively charged by friction with the brown toner.
【0049】この状態で図1の現像スリーブ8上に茶色
トナー及び黒色トナーの2色の混合トナーの薄層を形成
し、現像スリーブ8と像担持体4の距離を300μmと
し、2kVpp、2kHzのバイアスを印加して非接触
現像を行なう。ここで潜像電位が現像スリーブ8に対し
てマイナスであれば、茶色のトナーで現像が行なわれ、
プラスであれば黒色のトナーで現像が行なわれる。転写
電圧をプラスのトナーならばマイナス、マイナスのトナ
ーならばプラスに切り替える。In this state, a thin layer of a mixed toner of two colors of brown toner and black toner is formed on the developing sleeve 8 of FIG. 1, the distance between the developing sleeve 8 and the image carrier 4 is set to 300 μm, and 2 kVpp and 2 kHz are set. A bias is applied to perform non-contact development. Here, if the latent image potential is negative with respect to the developing sleeve 8, development is performed with brown toner,
If it is positive, development is performed with black toner. The transfer voltage is switched to negative for positive toner and positive for negative toner.
【0050】茶色のトナーで現像する場合は黒色のトナ
ーがキャリアとして機能し、黒色のトナーで現像する場
合は茶色のトナーがキャリアとして機能する。When developing with brown toner, black toner functions as a carrier, and when developing with black toner, brown toner functions as a carrier.
【0051】尚、像担持体4としてOPCのネガ帯電の
ものを使用した場合には、マイナスのトナーのときは画
像部を露光するようにし、プラスの場合は非画像部を露
光して潜像を形成するようにすればよい。When an OPC negatively charged one is used as the image bearing member 4, the image portion is exposed when the toner is negative, and the non-image portion is exposed when the toner is positive. Should be formed.
【0052】以上のように、1つの現像器に2色のトナ
ーを混合した現像剤を用いた場合、従来は、光反射方式
により現像剤の2色のトナー濃度(混合比)を検出し
て、その濃度を一定に制御するというようなことは困難
であったが、本発明では茶色トナーに光反射タイプの磁
性粉を用いているために、混合された茶色、黒色のトナ
ー同士でも、茶色トナーの反射光量を検知することによ
り、これらトナーの濃度を検知することができる。As described above, when a developer in which two color toners are mixed is used in one developing device, conventionally, the toner density (mixing ratio) of the two colors of the developer is detected by the light reflection method. However, it was difficult to control the concentration to be constant, but in the present invention, since the light-reflecting type magnetic powder is used for the brown toner, even the mixed brown and black toners are brown. The density of these toners can be detected by detecting the amount of reflected light of the toners.
【0053】そこで本実施例では黒色トナーと茶色トナ
ーを補給する手段を設け、検知された濃度に応じて黒色
か茶色のトナーを補給することにより、1個の現像器で
常に安定して選択的に2色の現像を行なうことが可能に
なった。Therefore, in the present embodiment, a means for supplying black toner and brown toner is provided, and black or brown toner is supplied according to the detected density, so that one developing device can always stably and selectively operate. It is now possible to develop two colors.
【0054】尚、以上の各例につき検討の結果、検出光
(前記の例では赤外光)の波長領域で20%以上の分光
反射率を有する粒子(磁性キャリア粒子又は磁性トナー
粒子)と、検出光の波長領域で5%以下の分光反射率を
有する粒子(非磁性トナー粒子又は磁性トナー粒子)と
を混合した現像剤を使用すれば、検出光により両粒子の
混合比率を実用上十分な精度で検出でき、混合比率を正
確に制御できることが判った。As a result of examining each of the above examples, particles (magnetic carrier particles or magnetic toner particles) having a spectral reflectance of 20% or more in the wavelength region of detection light (infrared light in the above examples), If a developer mixed with particles (non-magnetic toner particles or magnetic toner particles) having a spectral reflectance of 5% or less in the wavelength region of detection light is used, the mixing ratio of both particles by the detection light is practically sufficient. It has been found that it can be detected with accuracy and the mixing ratio can be accurately controlled.
【0055】また、前記各例では検出光を赤外光とした
が、可視光でも良いし、紫外光でもよい。In each of the above examples, the detection light is infrared light, but it may be visible light or ultraviolet light.
【0056】また、現像剤には、タングステンランプの
放射光の如く広い波長範囲の光を照射し、反射光を特定
波長の光のみを透過するフィルタを介して受光素子で受
光するようにしてもよい。Further, the developer may be irradiated with light in a wide wavelength range such as emitted light from a tungsten lamp, and the reflected light may be received by a light receiving element through a filter that transmits only light of a specific wavelength. Good.
【0057】また、前記キャリア粒子としては、樹脂コ
ート等を施さないで、マグヘマイト等の検出光反射性の
磁性材単独で構成されたものも使用できる。Further, as the carrier particles, it is also possible to use particles which are made of a magnetic material such as maghemite which is reflective to detection light, without being coated with a resin or the like.
【0058】[0058]
【発明の効果】本発明によれば、反射光検出方式によ
り、長期間正確に現像剤のトナー濃度を検出できる。According to the present invention, the toner density of the developer can be accurately detected for a long period of time by the reflected light detection method.
【図1】本発明が適用できる現像器の一例の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a developing device to which the present invention can be applied.
【図2】トナー補給制御回路の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a toner supply control circuit.
【図3】本発明に利用できるキャリア粒子の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of carrier particles that can be used in the present invention.
【図4】トナー濃度検出感度の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of toner density detection sensitivity.
5 現像器 7 二成分現像剤 8 現像スリーブ 20 LED 21 第1フォトセンサ 22 第2フォトセンサ 5 Developing Device 7 Two-Component Developer 8 Developing Sleeve 20 LED 21 First Photo Sensor 22 Second Photo Sensor
Claims (4)
像剤として、トナー粒子と、所定波長領域での分光反射
率がトナー粒子の着色材よりも高い磁性材を含むことに
より上記所定波長領域での分光反射率がトナー粒子より
も高い磁性キャリア粒子とが混合されている現像剤を使
用し、上記現像剤に光を照射し、上記現像剤で反射され
た上記所定波長領域の反射光を受光素子で受光し、その
受光光量に対応した電気信号を形成することにより現像
剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出方法。1. The toner according to claim 1, wherein the developer contained in a developing device for developing the electrostatic latent image contains toner particles and a magnetic material having a spectral reflectance in a predetermined wavelength region higher than a coloring material of the toner particles. Using a developer mixed with magnetic carrier particles having a spectral reflectance in the wavelength region higher than that of toner particles, irradiating the developer with light, and reflecting in the developer in the predetermined wavelength region. A toner concentration detection method in which light is received by a light receiving element and an electric signal corresponding to the amount of the received light is formed to detect the toner concentration of the developer.
ャリア粒子が20%以上、トナー粒子が5%以下である
請求項1のトナー濃度検出方法。2. The toner concentration detecting method according to claim 1, wherein the spectral reflectance in the predetermined wavelength region is 20% or more for carrier particles and 5% or less for toner particles.
又はマグネタイトであり、前記キャリア粒子の磁性材は
マグヘマイトである請求項1又は2のトナー濃度検出方
法。3. The toner concentration detecting method according to claim 1, wherein the coloring material of the toner is carbon black or magnetite, and the magnetic material of the carrier particles is maghemite.
ある請求項1、2又は3のトナー濃度検出方法。4. The toner concentration detecting method according to claim 1, 2 or 3, wherein the predetermined wavelength region is a wavelength region of infrared light.
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JP4-112432 | 1992-04-06 | ||
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