JPH07175315A - 二成分系現像剤のトナー濃度測定方法及び装置 - Google Patents

二成分系現像剤のトナー濃度測定方法及び装置

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JPH07175315A
JPH07175315A JP6292033A JP29203394A JPH07175315A JP H07175315 A JPH07175315 A JP H07175315A JP 6292033 A JP6292033 A JP 6292033A JP 29203394 A JP29203394 A JP 29203394A JP H07175315 A JPH07175315 A JP H07175315A
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toner
developer
sensor
concn
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Tomoe Hagiwara
登茂枝 萩原
Mitsuo Aoki
三夫 青木
Masanori Suzuki
政則 鈴木
Fumio Kondo
富美雄 近藤
Takahisa Kato
貴久 加藤
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Ricoh Co Ltd
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    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー及びキャリアからなる二成分系現像剤
におけるそのトナー濃度を安定して測定する方法及び装
置を提供する。 【構成】 キャリア及びトナーからなる二成分系現像剤
を用いる複写機の現像部でその現像剤の透磁率を磁気ブ
リッジ方式濃度センサによって検知しトナー濃度を測定
するに際して、該センサ表面の中心線平均粗さを０．４
μｍＲａ以下にして行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真法、静電記録法
などに用いられる二成分系現像剤のトナー濃度測定方法
及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電荷像をトナーを用いて現像するに
は、トナーのみからなる一成分系現像剤、キャリア及び
トナーを混合した二成分系現像剤のいずれかが用いられ
るが、多くの場合、二成分系現像剤が使用されている。
この二成分系現像剤を用いる現像法は、トナーとキャリ
アとを撹拌摩擦することにより、各々を互いに異なる極
性に帯電せしめ、この帯電したトナーにより反対極性を
有する静電荷像が可視化される（反転現像では露光部に
トナーを付着させる）ものであり、トナーとキャリアの
種類により、鉄粉キャリアを用いるマグネットブラシ
法、ビーズキャリアを用いるカスケード法、ファーブラ
シ法等がある。
【０００３】良質でかつ安定した画像を得るには、現像
剤のトナー濃度の管理が極めて重要である。この現像剤
中のトナー濃度は現像剤の透磁率を磁気センサによって
測定する磁気ブリッジ方式濃度センサ等により測定さ
れ、トナー濃度とセンサ出力との関係から、その時のト
ナー濃度を推定しフィードバックするような方法が提案
されている（特開平４−２４６５１号公報）。しかし、
現像機中の現像剤の流動性が悪化した場合、現像機中の
現像剤の撹拌状態が安定しないために磁気センサの出力
値が安定せず、実際のトナー濃度とは異なった信号を出
力してしまうという不都合が生じがちであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トナ
ー及びキャリアからなる二成分系現像剤を収納した複写
機の現像部で磁気ブリッジ方式濃度センサを用いたトナ
ー濃度測定装置によって、安定したトナー濃度測定値が
得られる方法及び装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、（１）
現像剤の透磁率を磁気ブリッジ方式濃度センサによって
検知しトナー濃度を測定する装置において、該センサ表
面の中心線平均粗さを０．４μｍＲａ以下にすることを
特徴とする二成分系現像剤のトナー濃度測定装置、
（２）現像剤の透磁率を磁気ブリッジ方式濃度センサに
よって検知しトナー濃度を測定する方法において、該セ
ンサ表面の中心線平均粗さを０．４μｍＲａ以下にする
ことを特徴とする二成分系現像剤のトナー濃度測定方
法、が提供される。
【０００６】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明者らは前記課題を達成するためには先の要件を充た
すことが必要であり、従って、本発明の二成分系現像剤
のトナー濃度測定装置においては、好ましくは磁気ブリ
ッジ方式濃度センサのセンサ表面の中心線平均粗さが
０．４μｍＲａ以下のとき更に良好な結果が得られるこ
とをつきとめた。ここで、センサ表面の中心線平均粗さ
が０．４μｍＲａより大きい（従来の中心線平均粗さは
０．４〜０．６μｍＲａくらいである）と、センサ表面
と現像剤との摩擦係数が大きくなり、現像剤のセンサ表
面でのながれがスムーズに行くまでに時間がかかるため
に、初期のセンサ出力値が安定せず所望の値を得ること
ができない。
【０００７】一方、本発明の方法では、磁気ブリッジ方
式濃度センサのセンサ部を通過する現像剤の嵩密度が、
トナー濃度２．０重量％のとき１．９〜２．３ｇ／ｃｍ
3の範囲にあればより好ましい。ここで、センサ部を通
過する現像剤の嵩密度がトナー濃度２．０重量％のとき
２．３ｇ／ｃｍ3より大きいと現像剤の見掛け上の体積
が小さくなるために、現像剤の撹拌性が悪くなり、現像
剤のセンサ表面での流れがスムーズに行くまでに時間が
かかって、初期のセンサ出力値が安定せず所望の値が得
られにくくなる。逆に、現像剤の嵩密度がトナー濃度
２．０重量％のとき１．９ｇ／ｃｍ3より小さいと現像
剤の見掛け上の体積が大きくなり、現像装置から現像剤
があふれ易くなる。なお、従来の現像剤の嵩密度は、フ
ェライトキャリア使用のときで１．８〜１．９ｇ／ｃｍ
3、鉄粉キャリア使用のときで２．５〜４．０ｇ／ｃｍ3
程度である。
【０００８】また、本発明の方法では、磁気ブリッジ方
式濃度センサのセンサ部を通過する現像剤中のキャリア
の嵩密度が１．５〜３．１ｇ／ｃｍ3の範囲にあればよ
り好ましい。ここで、センサ部を通過する現像剤中のキ
ャリアの嵩密度が３．１ｇ／ｃｍ3より大きいと、現像
剤の見掛け上の体積が小さくなるため現像剤の撹拌性が
悪くなり、現像剤のセンサ表面上での流れがスムーズに
行くまでに時間がかかって、初期のセンサ出力値が安定
せず所望の値を得ることができにくくなる。また、現像
剤中のキャリアの嵩密度が１．５ｇ／ｃｍ3より小さい
と、現像剤の見掛け上の体積が大きくなり、現像装置か
ら現像剤があふれ易くなる。
【０００９】更にまた、本発明の方法では、磁気ブリッ
ジ方式濃度センサのセンサ部を通過する現像剤中のトナ
ー凝集度が５〜４０％の範囲（一般のトナー凝集度は５
〜１０％くらいである）にあればより好ましい。ここ
で、センサ部を通過する現像剤中のトナーの凝集度が４
０％より大きいと現像剤の撹拌性が悪くなり、現像剤の
センサ表面での流れがスムーズに行くまでに時間がかか
って、初期のセンサ出力値が安定せず所望の値を得るこ
とができにくくなる。逆に、現像剤中のトナーの凝集度
が５％より小さいと、現像装置中でのトナーの補給量が
多すぎて、所望のトナー帯電量が得られにくく、トナー
濃度上昇による地肌汚れ等が発生しやすくなる。トナー
を補給する方法としては、各種考案されているが、複写
機中の空スペースを有効に利用した大容量ホッパーの使
用が可能であるという利点からトナーの補給ホッパーを
水平に配置し回転させ、トナーを送る補給方法が考案さ
れている。この補給方式で用いられるトナーの凝集度
は、５〜４０％の範囲であることが有効である。トナー
凝集度は少量の疎水性シリカの添加で所望の値にするこ
とができ、従って、センサ出力値に影響を与えず正確な
トナー濃度を得ることが可能である。本発明の方法では
磁気ブリッジ方式濃度センサのセンサ部を通過するトナ
ーの体積平均径は特に規定しないが、５〜１０μｍの範
囲にあれば、画質上好ましい。
【００１０】本発明方法においては、センサ表面の中
心線平均粗さの定義はＪＩＳ Ｂ−０６０１に準じ、測
定法については、ＪＩＳ Ｂ−０６２１、Ｂ−０６５１
に準じて行ない、また現像剤、キャリアの嵩密度は、
嵩密度測定法（ＪＩＳ Ｚ−２５０４）に準じて行なっ
た。トナー凝集度は、ホソカワミクロン社製パウダー
テスターに上からフルイ目開き１５０μｍ、７５μｍ、
４５μｍの各フルイをセットし試料トナー２ｇを上部の
フルイに入れ振幅目盛１ｍｍ、振動時間３０秒の条件で
振動させた後、 としたとき 凝集度（％）＝（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ） として算出した。
【００１１】続いて、本発明方法で用いられるトナーに
ついて説明する。本発明に使用される結着樹脂として
は、ポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニ
ルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；
スチレン−ｐ−クロロスチレン、スチレン−プロピレン
共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸
メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合
体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−
アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸
メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合
体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン
−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエ
ーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重
合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合
体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、
スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸
エステル共重合体などのスチレン系共重合体が挙げられ
る。
【００１２】また、下記の樹脂を混合して使用すること
もできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタ
クリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタ
ン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラー
ル、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペ
ン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹
脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン
ワックスなど。
【００１３】特に圧力定着用に好適な結着樹脂としては
下記のものを挙げることができ、これも前記の例と同様
に混合して使用することもできる。ポリオレフィン（低
分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、酸化ポ
リエチレン、ポリ４弗化エチレンなど）、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体
（モノマ−比５〜３０：９５〜７０）、オレフィン共重
合体（エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アク
リル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重
合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチ
レン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、アイオノマー樹脂）、ポリビニルピロリドン、メ
チルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、マレイ
ン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂
など。
【００１４】本発明に使用される着色剤としては、カー
ボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシ
ン染料、アニリンブル−、フタロシアニンブルー、フタ
ロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６
Ｇレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナ
クリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリ
アリルメタン系染料、モノアゾ系或いはジスアゾ系染顔
料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混
合して使用し得る。
【００１５】本発明の方法で用いられるトナーには、必
要に応じて添加物を混合してもよい。添加物としては、
例えばテフロン、ステアリン酸亜鉛のごとき滑剤；酸化
セリウム、炭化ケイ素等の研磨剤；例えばコロイダルシ
リカ、酸化アルミニウムなどの流動性付与剤；ケーキン
グ防止剤；例えばカーボンブラック、酸化スズ等の導電
性付与剤；低分子量ポリオレフィンなどの定着助剤等が
ある。これらの添加物は、一次粒子の粒径が０．１μｍ
より小さく、表面をシランカップリング剤やシリコンオ
イル等で疎水化処理し、疎水化度が４０％以上のものが
好ましい。疎水化度が４０％未満の場合には、高温高湿
環境下でトナー表面に水分が作用し、トナーが凝集しや
すくなり、画像ムラが発生する場合がある。これらの添
加物の疎水化度は、Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｗｅｔｔａｂｉ
ｌｉｔｙ法での測定に準ずる。本発明の方法で用いられ
るトナーには、必要に応じて離型剤を添加してもよい。
離型剤としては脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モ
ンタン系エステルワックス、モンタン系エステルワック
ス、酸化ライスワックスなどがあげられる。これらのワ
ックスは単独で用いても組み合わせて用いてもよく、ト
ナー全体の１〜１５重量部含有させることが好ましい。
【００１６】本発明の方法で使用されるキャリアとして
は、公知のもののすべてが使用可能であり、例えば鉄
粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉
体、ガラスビーズ等及びこれらの表面を樹脂などで処理
したものなどが挙げられる。
【００１７】
【実施例】次に、実施例及び比較例をあげて本発明の方
法及び装置をさらに具体的に説明する。 （キャリア）実施例１及び比較例１では、粒径約１００
μｍの球状Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ又はフェライトを用意し
た。実施例２では、実施例１のものをキャリア母材と
し、これにシリコーン樹脂を被覆した。実施例３、４、
５及び６では、粒径約７０μｍの球状Ｆｅ、Ｚｎ又はフ
ェライトにシリコーン樹脂を被覆した。 （トナー） 実施例１、２及び３、比較例１では スチレン樹脂 ８８重量部 カーボンブラック １０重量部 第４級アンモニウム塩 ２重量部 を加熱溶融し、分散後分級して平均粒径約１１μｍのト
ナーとした。実施例４では実施例１と同じ処方で平均粒
径約１２μｍのトナーとした。実施例５では実施例４の
もの１００重量部に対しシリカ０．５重量部を外添して
トナーとした。実施例６では実施例４のもの１００重量
部に対しシリカ１．０重量部を外添してトナーとした。
実施例７では実施例６のトナー平均粒径を約８μｍとし
た。実施例８では実施例６のトナー平均粒径を約７μｍ
とした。
【００１８】これら実施例及び比較例で用いた磁気ブリ
ッジ方式濃度センサ（図１）の出力特性は図２のようで
あり、中心線平均粗さは０．２５μｍＲａである。セン
サは図３の位置（符号８で表わした）に取り付けた。
【００１９】表１に示すような特性の現像剤を用いてト
ナー濃度が１％、２％、３％時における出力電圧の測定
を行なった。△Ｖは、理想的な出力電圧からのズレ値で
あり、表中の「３．２Ｖ」「２．５Ｖ」及び「１．８
Ｖ」はそれぞれ理想的な出力電圧である。
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、二成分径現像剤を用い
る複写機の現像部で磁気ブリッジ方式濃度センサを用い
たトナー濃度測定方法並びに装置によって、安定したト
ナー濃度測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法又は装置で用いられる磁気ブリッ
ジ方式濃度センサの回路例である。
【図２】トナー濃度と出力電圧との関係を表わしたグラ
フである。
【図３】本発明の実施における装置で現像部、トナー補
給部を中心に表わした模式断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム ２ ドクターブレード ３ 搬送スクリュー ４ 撹拌セパレータ ５ アジテータ ６ トナーカートリッジ ７ トナー補給ローラ ８ 磁気ブリッジ方式濃度センサ ９ 撹拌ローラ １０ 現像ローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 9/10 15/09 Ｚ (72)発明者 近藤 富美雄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 加藤 貴久 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 現像剤の透磁率を磁気ブリッジ方式濃度
    センサによって検知しトナー濃度を測定する装置におい
    て、該センサ表面の中心線平均粗さを０．４μｍＲａ以
    下にすることを特徴とする二成分系現像剤のトナー濃度
    測定装置。
  2. 【請求項２】 現像剤の透磁率を磁気ブリッジ方式濃度
    センサによって検知しトナー濃度を測定する方法におい
    て、該センサ表面の中心線平均粗さを０．４μｍＲａ以
    下にすることを特徴とする二成分系現像剤のトナー濃度
    測定方法。
  3. 【請求項３】 前記センサ部を通過する現像剤がキャリ
    ア及び体積平均粒径５〜１０μｍのトナーからなる請求
    項２記載の二成分系現像剤のトナー濃度測定方法。
  4. 【請求項４】 前記のセンサ部を通過する現像剤の嵩密
    度がトナー濃度２．０重量％のとき１．９〜２．３ｇ／
    ｃｍ3の範囲にする請求項２記載の二成分系現像剤のト
    ナー濃度測定方法。
  5. 【請求項５】 前記のセンサ部を通過するキャリアの嵩
    密度を１．５〜３．１ｇ／ｃｍ3の範囲にする請求項２
    記載の二成分系現像剤のトナー濃度測定法。
  6. 【請求項６】 前記のセンサ部を通過する現像剤中のト
    ナー凝集度を１０〜３０％の範囲にする請求項２記載の
    二成分系現像剤のトナー濃度測定法。
JP6292033A 1993-11-08 1994-11-02 二成分系現像剤のトナー濃度測定方法及び装置 Pending JPH07175315A (ja)

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