JPH0786717B2 - Electrophotographic recording device and recording system - Google Patents
Electrophotographic recording device and recording systemInfo
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- JPH0786717B2 JPH0786717B2 JP63233428A JP23342888A JPH0786717B2 JP H0786717 B2 JPH0786717 B2 JP H0786717B2 JP 63233428 A JP63233428 A JP 63233428A JP 23342888 A JP23342888 A JP 23342888A JP H0786717 B2 JPH0786717 B2 JP H0786717B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザビームプリンタ、複写機などの電子写真
記録装置及びそのシステムに係り、特に、高速、高濃
度、長寿命の電子写真装置及びそのシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrophotographic recording apparatus such as a laser beam printer and a copying machine and a system thereof, and more particularly to an electrophotographic apparatus of high speed, high density and long life and the same. Regarding the system.
従来の装置では、特開昭53−31136号公報に記載される
ように摩擦帯電，コロナチヤージヤによる帯電，静電誘
導による帯電などの方法があつた。また、電子写真記録
技術の現像剤の帯電に関する理論的解析については、ア
ール・エム・シヤフアート著「電子写真」（R.M.SCHAFF
ERT,“ELECTROPHOTOGRAPHY",THE FOCAL PRESS 出版）井
上英一監訳（1973年）：共立出版の中の第５章「ゼログ
ラフイー画像の現像理論」第329頁から第347頁に詳しく
述べられている。In the conventional apparatus, as described in JP-A-53-31136, there are methods such as frictional charging, charging by corona charger, charging by electrostatic induction and the like. Also, regarding the theoretical analysis of the electrostatic charge of the developer in the electrophotographic recording technology, "Electrophotography" by RM Schyafuart (RMSCHAFF
ERT, "ELECTROPHOTOGRAPHY", THE FOCAL PRESS, published by Eiichi Inoue (1973): Kyoritsu Publishing, Chapter 5 "Theory of Developing Xerographic Images", pages 329-347. .
また、第９図に、一般に用いられている電子写真の印写
プロセスを示す。構成は、帯電部２、露光部40、現像部
65、転写部70、定着部80、清掃部90の各工程からなる。
現像部50の内部にはキヤリヤ12、トナー13、トナー濃度
センサ55が納められており、ホッパー10に溜められたト
ナー13が現像部50に補給される。記録紙の径路75には転
写部70と定着部80が配置される。トナーとキヤリヤとの
混合割合は、トナー濃度センサ55により計測される。ト
ナー濃度はトナーの補給により一定濃度になるように制
御される。Further, FIG. 9 shows a generally used electrophotographic printing process. The configuration is a charging unit 2, an exposure unit 40, a developing unit.
The process includes a 65, a transfer unit 70, a fixing unit 80, and a cleaning unit 90.
The carrier 12, the toner 13, and the toner concentration sensor 55 are housed inside the developing unit 50, and the toner 13 accumulated in the hopper 10 is replenished to the developing unit 50. A transfer unit 70 and a fixing unit 80 are arranged on the path 75 of the recording paper. The mixing ratio of toner and carrier is measured by the toner concentration sensor 55. The toner concentration is controlled so as to be a constant concentration by replenishing the toner.
この電子写真記録の処理工程において、帯電された現像
剤の一部は記録紙に定着されて失われるが、大部分の現
像剤は除電の後、回収され再度帯電されて繰返し使用さ
れる。このような帯電・除電を繰り返すうちに、現像剤
の帯電量が未使用時の初期の帯電量を維持できなくなつ
て、帯電量が減少してくる。これは、いわゆる現像剤の
疲労・劣化である。これらの公知例ではこの帯電量の減
少を予測し、一律に多目に帯電量を与えていた。これら
公知例では電子写真記録の処理工程において、実際に使
用中の現像剤を取り出してその電荷量を測定したり、そ
の結果をもとにして再び帯電させたりして帯電量を制御
するものは見当らない。In this electrophotographic recording process, a part of the charged developer is fixed and lost on the recording paper, but most of the developer is discharged, discharged, and then recharged for repeated use. While such charging and discharging are repeated, the charge amount of the developer cannot maintain the initial charge amount when it is not used, and the charge amount decreases. This is so-called developer fatigue / deterioration. In these known examples, the decrease of the charge amount was predicted, and the charge amount was uniformly given to a large number. In these known examples, in the electrophotographic recording process, the developer that is actually in use is taken out and its charge amount is measured, or the charge amount is controlled again based on the result. I can't find it.
上記従来技術では、現像剤の使用頻度や使用循環に応じ
て帯電量が変化し、これを一定に保つ配慮がなされてい
なかつた。また、現像濃度が変化したり、トナーが飛散
したりして現像剤の寿命が短くなる等の問題があつた。In the above-mentioned prior art, the amount of charge changes depending on the frequency of use and circulation of the developer, and no consideration has been given to keep it constant. Further, there are problems that the developing density is changed, the toner is scattered, and the life of the developer is shortened.
本発明の目的は現像剤の帯電量を一定に保ち、現像濃度
を安定にすること、現像剤の寿命を長くし、かつその寿
命を予測することである。The object of the present invention is to keep the charge amount of the developer constant, to stabilize the development density, to prolong the life of the developer, and to predict the life thereof.
上記目的は現像剤を構成するトナー，キヤリヤの帯電量
を計測し、その計測結果に従つて帯電機構を動作させ、
トナー，キヤリヤの帯電量が一定なるように制御する構
成とし、かつ、外部に設けた計算機に帯電量の計測結果
を送信し、それ基づいて計算機は帯電量を制御信号を送
信したり、寿命を判定することによつて達成される。The purpose is to measure the charge amount of the toner and the carrier that make up the developer, and operate the charging mechanism according to the measurement result.
The charge amount of toner and carrier is controlled to be constant, and the measurement result of the charge amount is transmitted to an external computer. Based on this, the computer transmits the control signal of the charge amount and determines the life. It is achieved by judging.
本電子写真記録装置では、トナー，キヤリヤを遠心力を
利用した運動の空間や磁界，電界の中に置き、それぞれ
により加わる力、あるいはそれらの力の差によりトナ
ー，キヤリヤの帯電量を計測する。次に摩擦帯電，コロ
ナチヤージヤ等により帯電量を後述の規定の値になるよ
うに制御する。さらに、２成分の現像剤の場合には遠心
力や静電力を用いてトナーとキヤリヤとに分離し、それ
ぞれの帯電量を計測する。次に同様に帯電させて規定値
の帯電量にした後、混合するのである。In this electrophotographic recording apparatus, the toner and the carrier are placed in the space of motion, magnetic field and electric field using centrifugal force, and the amount of charge of the toner and the carrier is measured by the force applied by each, or the difference between these forces. Next, the charge amount is controlled by friction charging, corona charging, etc. so that it will be a specified value described later. Further, in the case of a two-component developer, it is separated into toner and carrier by using centrifugal force or electrostatic force, and the respective charge amounts are measured. Next, the materials are charged in the same manner to a specified charge amount, and then mixed.
以下、実施例を用いて構成，動作及び効果を説明する。 Hereinafter, the configuration, operation, and effect will be described with reference to examples.
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図であり、電
子写真記録装置内の現像剤の流れを示したものである。
従来は現像剤の帯電状態を、感光体に供給する寸前で検
出して、次ぎの現像を行なうために帯電量を制御する構
成となっていた。本発明は、トナーとキャリアの帯電状
態を現像用に供給する前に計測し、必要な帯電量に制御
した後感光体に供給する構成としたものである。すなわ
ち、電子写真記録装置50の内部に、トナー及びキャリア
の帯電量を計測する計測機構１と、この計測結果に基づ
いて帯電量を制御する制御機構30と、制御機構から与え
られる指令によって摩擦帯電機構、又はコロナ帯電機構
などの規定の帯電量を与える帯電機構とを設けてある。
ここで規定の帯電量とは、現像剤に与えるべき一定の電
荷量であって、本発明になる電子写真の初期の段階で保
持されるべき濃度又は高濃度の記録を維持するために必
要な電荷量を云う。この規定の帯電量となった現像剤を
現像ブラシ３に送り、感光体上に形成された静電潜像に
トナーを付着させて現像する。この現像で使用されなか
ったトナーとキャリアは、先の計測機構１に戻され再度
帯電量を計測され、帯電される構成となっている。ま
た、計測機構１には現像に使用され減少した分の現像剤
が補給される。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, showing the flow of the developer in the electrophotographic recording apparatus.
Conventionally, the charge state of the developer is detected just before the developer is supplied to the photoconductor, and the charge amount is controlled for the next development. The present invention has a configuration in which the charge states of the toner and the carrier are measured before being supplied for development, and the charge amount is controlled to a necessary amount and then supplied to the photoconductor. That is, inside the electrophotographic recording apparatus 50, a measurement mechanism 1 for measuring the charge amount of toner and carrier, a control mechanism 30 for controlling the charge amount based on the measurement result, and a friction charging by a command given from the control mechanism. Mechanism, or a charging mechanism such as a corona charging mechanism that provides a specified amount of charge.
Here, the specified charge amount is a constant charge amount to be given to the developer, and is necessary for maintaining a high-density or high-density record to be held in the initial stage of electrophotography according to the present invention. The amount of electric charge. The developer having the specified charge amount is sent to the developing brush 3, and toner is attached to the electrostatic latent image formed on the photoconductor to develop the latent image. The toner and the carrier that have not been used in this development are returned to the previous measuring mechanism 1, the charge amount is measured again, and they are charged. Further, the measuring mechanism 1 is replenished with the amount of the developer used for the development and reduced.
本実施例によれば、現像剤の疲労、トナー濃度の変化、
温度、湿度の変化による現像剤の帯電量の変化を防止で
きる。また、安定な記録濃度を実現で切るという効果も
有る。According to this embodiment, the fatigue of the developer, the change in the toner concentration,
It is possible to prevent changes in the charge amount of the developer due to changes in temperature and humidity. In addition, there is an effect that a stable recording density can be achieved and cut.
さらに、現像剤の帯電量を複数の段階に変えることによ
り、複数の記録濃度が得られる。また、計測機構１の計
測結果を電子写真装置50のコントローラで制御するので
はなく、電子写真装置50とは別に設けた計算機40に送信
し、計算機40で制御条件を決定し、帯電量を変化させ記
録濃度を変えることもできる。Furthermore, a plurality of recording densities can be obtained by changing the charge amount of the developer in a plurality of steps. Further, the measurement result of the measuring mechanism 1 is not controlled by the controller of the electrophotographic apparatus 50, but is transmitted to the computer 40 provided separately from the electrophotographic apparatus 50, the control condition is determined by the computer 40, and the charge amount is changed. It is also possible to change the recording density.
以上、述べたような現像剤の帯電を繰り返して行くうち
に、現像剤の帯電量が規定の値になるように制御できな
くなることがある。すなわち、現像剤が、疲労、劣化
し、帯電されにくくなるのである。このような場合に
は、この時点を現像剤の寿命が尽きたと判定し、現像剤
の一部又は全部を交換するのである。この判定と交換の
表示は第１図に示したように、電子写真記録装置50自身
あるいはその装置を制御するコントローラ又は計算機40
によって行なっても良い。第２図は本発明の電子写真記
録装置の計測機構と帯電機構の構成を示したものであ
る。これは現像剤として２成分、すなわちキヤリヤとト
ナーから成る場合である。トナーとキヤリヤは互いに反
対の符号の電荷を持ち、静電吸引力により互いに付着し
ている。トナーとキヤリヤが付着した状態で両者の帯電
量を測定することは容易にできることではない。なぜな
ら、ほぼ電気的に中和状態にある極く微量の電荷量を測
ることになるからである。そこで、第２図では処理工程
の最初にトナーとキヤリヤの分離機構４を設ける。分離
したトナーとキヤリヤの帯電量をトナー帯電量計測機構
5,キヤリヤ帯電量計測機構６により、それぞれ計測す
る。そして帯電機構２により帯電させた後、両者を混合
機構７で混ぜ合わせて現像ブラシ３に送る。この場合、
全トナーの電荷量と全キヤリヤの電荷量の絶対値は大き
さが等しく、符号が反対になるように制御する必要があ
る。こうすると、２成分から成る現像剤の場合でも第１
図の説明にて述べた効果と同様の効果が得られる。As described above, when the charging of the developer as described above is repeated, it may not be possible to control the charge amount of the developer to a specified value. That is, the developer is fatigued, deteriorated, and is less likely to be charged. In such a case, it is determined that the life of the developer is exhausted at this point, and a part or all of the developer is replaced. As shown in FIG. 1, the display of the judgment and the exchange is the electrophotographic recording apparatus 50 itself or the controller or computer 40 for controlling the apparatus.
May be done by. FIG. 2 shows the structures of the measuring mechanism and the charging mechanism of the electrophotographic recording apparatus of the present invention. This is a case where the developer is composed of two components, that is, a carrier and a toner. The toner and the carrier have charges of opposite signs and are attached to each other by electrostatic attraction. It is not easy to measure the charge amount of the toner and the carrier with the carrier attached. This is because a very small amount of charge that is almost electrically neutralized will be measured. Therefore, in FIG. 2, a toner / carrier separation mechanism 4 is provided at the beginning of the processing step. Toner charge amount measurement mechanism to measure the charge amount of the separated toner and carrier
5, Measured by the carrier charge amount measuring mechanism 6. After being charged by the charging mechanism 2, both are mixed by the mixing mechanism 7 and sent to the developing brush 3. in this case,
It is necessary to control so that the absolute values of the total toner charge amount and the total carrier charge amount have the same magnitude and opposite signs. In this way, even in the case of a two-component developer, the first
The same effect as the effect described in the explanation of the drawings can be obtained.
第３図，第４図は第２図におけるトナーとキヤリヤとの
分離機構４の実施例を示す。3 and 4 show an embodiment of the toner / carrier separation mechanism 4 in FIG.
第３図はホツパー10内に収められた多極の磁気ロール８
の外側に、回転する非磁性のスリーブ９を置き、更に交
流コロナ帯電器11を配置したものである。スリーブ９を
高速で回転させてトナー13とキヤリヤ12との質量の違い
による遠心力の差を利用することにより、トナーをキヤ
リヤから分離する。交流コロナ帯電器11がなくても分離
動作に問題はないが、これを用いることによりトナー，
キヤリヤの電荷は帯電器から発生した正負の電荷により
中和される。よつて両者間に働く吸引力が減少し、分離
が容易になる効果がある。FIG. 3 shows a multi-pole magnetic roll 8 housed in a hopper 10.
A rotating non-magnetic sleeve 9 is placed on the outer side of, and an AC corona charger 11 is further arranged. The toner is separated from the carrier by rotating the sleeve 9 at a high speed and utilizing the difference in centrifugal force due to the difference in mass between the toner 13 and the carrier 12. There is no problem in the separating operation even without the AC corona charger 11, but by using this, the toner,
The carrier charge is neutralized by the positive and negative charges generated by the charger. Therefore, there is an effect that the suction force acting between the two is reduced and the separation is facilitated.
第４図は多極の磁気ロール８の外側に回転する非磁性の
スリーブ９を置き、スリーブ９からの間隔をおいて電極
14を配置する。現像剤はスリーブ９上に磁気力で吸い付
けられている。これは現像剤の成分であるトナーは非磁
性体、キヤリヤは磁性体であることによる。すなわち、
トナーは静電力でキヤリヤに付着しており、キヤリヤは
磁気力でスリーブに吸い着けられている。この状態で電
極14とスリーブ９との間に電圧源15を用いて高電界を印
加する。すると、キヤリヤに付着しているトナーとの静
電力とは反対方向に、より大きな静電力が与えられるの
で、両者が分離される。電界を印加する方向としては、
トナーが正の電荷を帯びている場合には電極14には負の
電圧を、負の電荷を帯びている場合には正の電圧を印加
する。このようにしてトナー13を電極14に付着させる。
トナーが分離される条件は ここでｑ ：トナーの電荷量 q0 ：キヤリヤの電荷量 ｄ ：トナーとキヤリヤの電荷間の距離 ε０：誘電率 Ｅ ：電極14とスリーブ９による電界 となり、（１）式を満足する電界Ｅを与えることにより
トナーを分離出来る。この場合、電極14に電圧を与えた
ままではトナーが電極14に付着し続けるため、適当な時
間間隔で電圧を0V又は反対符号の0V附近の電圧にし、付
着しているトナー13を電極14から離すのである。トナー
が分離されたあと、キヤリヤは従来行なわれている磁気
的な方法（図示していない）でスリーブ９から搬出でき
る。FIG. 4 shows that a rotating non-magnetic sleeve 9 is placed on the outer side of a multi-pole magnetic roll 8 and an electrode is provided at a distance from the sleeve 9.
Place 14 The developer is magnetically attracted onto the sleeve 9. This is because the toner, which is a component of the developer, is a non-magnetic material and the carrier is a magnetic material. That is,
The toner adheres to the carrier by electrostatic force, and the carrier is attracted to the sleeve by magnetic force. In this state, a high electric field is applied between the electrode 14 and the sleeve 9 using the voltage source 15. Then, a larger electrostatic force is applied in a direction opposite to the electrostatic force of the toner attached to the carrier, so that the two are separated. The direction of applying the electric field is
A negative voltage is applied to the electrode 14 when the toner is positively charged, and a positive voltage is applied when the toner is negatively charged. In this way, the toner 13 is attached to the electrode 14.
The conditions under which toner is separated Here, q is the charge amount of the toner, q0 is the charge amount of the carrier, d is the distance between the charge of the toner and the carrier, ε0 is the dielectric constant, E is the electric field due to the electrode 14 and the sleeve 9, and the electric field E satisfying the expression (1) is given. This allows the toner to be separated. In this case, since the toner continues to adhere to the electrode 14 while the voltage is applied to the electrode 14, the voltage is set to 0 V or a voltage near 0 V of the opposite sign at an appropriate time interval, and the adhered toner 13 is removed from the electrode 14. Let go. After the toner is separated, the carrier can be carried out of the sleeve 9 by a conventional magnetic method (not shown).
第５図，第６図は第２図において示した現像剤の帯電量
の計測機構の各実施例を示すものである。第５図はトナ
ーの帯電量計測機構である。軸19の回りを回転出来るバ
ケツト16を備えた測定アーム17と補強アーム18を備え、
測定アーム17,補強アーム18が矢印の方向に回転してホ
ツパー20内のトナー13をすくい取るようになつている。
アームが水平の位置になつたところで、絶縁ロツド21に
支持された電極対14が絶縁ロツド21の回転によりバケツ
ト16を上下にはさみ込むのである。この状態で電極対14
に矩形波の電圧を電圧源15により加えるのである。この
ようにすると測定アーム17には下方にバケツト16内のト
ナーの重力が働く。一方、電極対14による電界により、
トナーの持つ電荷に上，下方向の力が矩形波的に交互に
働く。これらの力は測定アーム17を上下方向に変形させ
る。測定アーム17の根元にはストレインゲージ23が貼付
けられ、導線22を通つてストレインメータ24に接続され
ており、バケツト16にかかる力を間接的に測定するので
ある。測定例を同図の中に示したが、時間に対して矩形
波状に変化する。このときの平均値F0，最大値F1，最小
値F2から、重力と静電力の比が、電界をE,トナーの電荷
量をq,質量をｍとして で求められ、これより単位重量当りのトナーの電荷量q/
mを求めることが出来る。測定アーム17は測定感度を上
げるために変形しやすくしている。補強アーム18はトナ
ーのすくい取り時に測定アーム17が損傷されないよう、
規定の変形量以上になつた場合に測定アーム17を支える
目的で設けられている。トナーの重量は僅かであるた
め、測定の精度が心配されるが、F1，F2の測定を多数回
繰返し、平均化することにより精度を上げることができ
る。バケツト16内のトナーは第５図に示す状態から180
°回転した方向になつた時、重力により落下し、次の回
転ではまた新しいトナーがバケツト16にすくい取られる
ことになる。このようにして刻々、新しいトナーの帯電
量が計測されることになる。5 and 6 show each embodiment of the mechanism for measuring the charge amount of the developer shown in FIG. FIG. 5 shows a toner charge amount measuring mechanism. With a measuring arm 17 with a bucket 16 that can rotate around an axis 19 and a reinforcing arm 18,
The measuring arm 17 and the reinforcing arm 18 rotate in the direction of the arrow to scoop up the toner 13 in the hopper 20.
When the arm reaches the horizontal position, the electrode pair 14 supported by the insulating rod 21 inserts the bucket 16 vertically by the rotation of the insulating rod 21. Electrode pair 14 in this state
Then, a rectangular wave voltage is applied by the voltage source 15. In this way, the gravity of the toner in the bucket 16 acts on the measuring arm 17 downward. On the other hand, due to the electric field generated by the electrode pair 14,
The upward and downward forces act on the electric charge of the toner alternately in a rectangular wave. These forces deform the measuring arm 17 in the vertical direction. A strain gauge 23 is attached to the base of the measuring arm 17, and is connected to a strain meter 24 through a conductor 22 to indirectly measure the force applied to the bucket 16. Although a measurement example is shown in the figure, it changes in a rectangular wave shape with time. From the average value F 0 , the maximum value F 1 , and the minimum value F 2 at this time, the ratio of the gravity and the electrostatic force is E, the electric charge of the toner is q, and the mass is m. The charge amount of toner per unit weight q /
You can ask for m. The measurement arm 17 is easily deformed to increase the measurement sensitivity. Reinforcing arm 18 is designed to prevent damage to measuring arm 17 when scooping toner.
It is provided for the purpose of supporting the measuring arm 17 when the amount of deformation exceeds a prescribed amount. Since the weight of the toner is small, the accuracy of the measurement is a concern, but the accuracy can be improved by repeating the measurement of F 1 and F 2 many times and averaging. The toner in the bucket 16 is 180 from the state shown in FIG.
° When it rotates in the direction of rotation, it falls due to gravity, and new toner will be scooped up in the bucket 16 in the next rotation. In this way, the charge amount of new toner is measured every second.
第６図はキヤリヤの帯電量の計測機構の例で、キヤリヤ
12は移動する多極磁石25により搬送板26上を搬送され
る。搬送板26の一部に圧電素子27が埋め込まれ、キヤリ
ヤによる上下方向の力を計測するようになつている。搬
送板26の上方に間隔を置いて電極14を配置し、電圧源15
により電極14と搬送板26間に矩形波状の電圧をかけるの
である。このように構成すると圧電素子27で検出される
力は図示のように時間に対して矩形波状になる。これよ
り平均値F3，最大値F4，最小値F5を求め、以下の式によ
り電荷量を求めるのである。Fig. 6 shows an example of a mechanism for measuring the charge amount of a carrier.
12 is transported on a transport plate 26 by a moving multi-pole magnet 25. The piezoelectric element 27 is embedded in a part of the carrier plate 26, and the force of the carrier in the vertical direction is measured. The electrodes 14 are arranged at intervals above the carrier plate 26, and the voltage source 15
Thus, a rectangular wave voltage is applied between the electrode 14 and the carrier plate 26. With this configuration, the force detected by the piezoelectric element 27 has a rectangular wave shape with respect to time as shown in the figure. From this, the average value F 3 , the maximum value F 4 , and the minimum value F 5 are obtained, and the charge amount is obtained by the following formula.
ここにq :キヤリヤの電荷量 Fm:キヤリヤに働く磁気力 M :キヤリヤの質量 Fmはキヤリヤの体積さらに質量に比例することから
（３）式よりキヤリヤの単位重量当りの帯電量q/Mを求
めることが出来る。 Where q: charge amount of carrier Fm: magnetic force acting on carrier M: mass of carrier Fm is proportional to the volume of the carrier and the mass. Therefore, the amount of charge q / M per unit weight of the carrier is calculated from Eq. (3). You can
第７図，第８図は第２図におけるトナー，キヤリヤの分
離機構４とトナーの帯電量の計測機構５を同時に行なう
機構を示したものである。第７図は多極磁気ロール８の
外側に回転するスリーブ９を配置し、更に９から間隔を
置いて電極14を設け、電流計28により電極14とスリーブ
９間に流れる電流を求めるのである。このような構成で
スリーブ９の回転数を０から図に示すように加速する。
トナーに遠心力がかかり、帯電量の小さいトナーから順
にキヤリヤから離れ、電極14に到達する。トナー13は電
荷を持つているため電流計28により電流として計測され
る。その電流の測定例をf1で示す。トナーの平均帯電量
は次式により求められる。即ち、トナーの帯電量が一様
に分布しているものと仮定すると f2＝αｔ（α：定数,t:時間） となる。7 and 8 show a mechanism for simultaneously performing the toner / carrier separating mechanism 4 and the toner charge amount measuring mechanism 5 in FIG. In FIG. 7, a rotating sleeve 9 is arranged outside the multi-pole magnetic roll 8, an electrode 14 is further provided at a distance from 9, and an electric current flowing between the electrode 14 and the sleeve 9 is obtained by an ammeter 28. With such a configuration, the rotational speed of the sleeve 9 is accelerated from 0 as shown in the figure.
A centrifugal force is applied to the toner, and the toner having a smaller charge amount is separated from the carrier in order and reaches the electrode 14. Since the toner 13 has an electric charge, it is measured as a current by the ammeter 28. An example of measuring the current is shown by f 1 . The average charge amount of toner is calculated by the following equation. That is, assuming that the toner charge amount is uniformly distributed, f 2 = αt (α: constant, t: time).
しかし、実際のトナーの帯電量の分布は均一ではないた
め、分布に対応して、時間に対してはピークが現われ
る。この実際の帯電量の分布f1と、平均帯電量の分布f2
とは全電荷量が等しいと考えられる。よつて、 と置ける。これにより、 が求まる。したがつて、f1とf2の差 が最大となる時間t1を求め、その時の遠心力を求めるこ
とにより、帯電量が得られる。However, since the actual distribution of the charge amount of the toner is not uniform, a peak appears with time corresponding to the distribution. This actual charge amount distribution f 1 and the average charge amount distribution f 2
And are considered to have the same total charge. Yotsutte Can be placed. This allows Is required. Therefore, the difference between f 1 and f 2 The amount of charge can be obtained by obtaining the time t 1 at which the maximum value is obtained and then the centrifugal force at that time.
すなわち、トナーに働く遠心力Ｆは時間t1のときのスリ
ーブ９の回転数をn1（rpm），トナーの質量をm,スリー
ブの回転半径をｒとすると、 となる。この遠心力がトナーとキヤリヤの吸引力に等し
いという条件によりトナーの帯電量が求められる。すな
わち、 ここで、キヤリヤの帯電量q0もｑと同様に未知である
が、トナーとキヤリヤの重量比は既知であって、それぞ
れの電荷量の合計は大きさが等しく、符号が反対であ
る。すなわち、キヤリヤに対するトナーの重量比βは既
知であるから全トナーの個数をSt,全キヤリヤの個数をS
cとして、 St・ｍ＝β・Sc・Ｍ …（iii） となるので、キヤリヤ１個当りに含まれるトナーの個数
γは、 このγを用いて、ｑとq0の関係が求められる。電荷量が
等しいことから γ・ｑ＝q0 …（ｖ） 式（iv），（ｖ）を式（ii）に代入し、ｑについて整理
すると、 として求めることができる。That is, when the centrifugal force F acting on the toner is the rotational speed of the sleeve 9 at time t 1 , n 1 (rpm), the mass of the toner is m, and the radius of rotation of the sleeve is r, Becomes The charge amount of the toner is obtained under the condition that this centrifugal force is equal to the suction force of the toner and the carrier. That is, Here, the charge amount q 0 of the carrier is also unknown like q, but the weight ratio of the toner and the carrier is known, and the sum of the respective charge amounts is the same and the signs are opposite. That is, since the toner weight ratio β to the carrier is known, the total number of toners is St and the total number of carriers is S.
As c, St · m = β · Sc · M (iii), the number γ of toner contained in one carrier is Using this γ, the relationship between q and q 0 is obtained. Since the charge amounts are the same, γ · q = q 0 (v) Substituting equations (iv) and (v) into equation (ii) and rearranging for q, Can be asked as
第８図は電界を加えてトナーを分離，飛翔させ、飛翔時
間から帯電量を求めるものである。第７図の場合とは異
なる。第８図ではトナーがキヤリヤから離脱するのに充
分な電界を電圧源15を用いてステツプ状に電極14に与え
る。この状態で電流計28により、電極14とスリーブ９の
間の電流を測定すると、時間軸に対して山型の電流波形
が得られる。FIG. 8 is a graph in which an electric field is applied to separate and fly toner, and the charge amount is obtained from the flight time. It differs from the case of FIG. In FIG. 8, an electric field sufficient to separate the toner from the carrier is applied to the electrode 14 in a step-like manner by using the voltage source 15. When the current between the electrode 14 and the sleeve 9 is measured by the ammeter 28 in this state, a mountain-shaped current waveform is obtained with respect to the time axis.
トナーがキヤリヤから離れる条件は（１）式に示した通
りであるが、キヤリヤから離れると（１）式のｄは急速
に大きくなるから、キヤリヤの吸引力は小さくなる。一
方、トナーの運動は次式により与えられる。The condition for the toner to separate from the carrier is as shown in the formula (1). However, when the toner separates from the carrier, d in the formula (1) rapidly increases, and the suction force of the carrier becomes small. On the other hand, the movement of the toner is given by the following equation.
ここにx:トナーの変位 c:トナーの受ける空気抵抗 となる。近似的には とqEにより決まるので電極への到達時間は ここにx0：電極14とスリーブ９との距離となる。図に示
すように電流が最大となる時間t0を求め、これを（６）
式に代入することにより、トナーの単位質量当りの電荷
量q/mを求めることができるのである。 Where x: toner displacement c: toner air resistance. Approximately And qE, so the time to reach the electrode is Where x 0 is the distance between the electrode 14 and the sleeve 9. As shown in the figure, find the time t 0 at which the current becomes maximum, and
By substituting into the formula, the charge amount q / m per unit mass of toner can be obtained.
すなわち、ｔ＝t0として より が求められる。That is, assuming t = t 0 Than Is required.
以上のように、第７図、第８図の実施例では分離と計測
を同時に行なうことができ、かつ現像剤の一部を用いる
ことのみでできる利点がある。As described above, the embodiments shown in FIGS. 7 and 8 have the advantages that separation and measurement can be performed at the same time, and that only a part of the developer can be used.
次に第３図から第６図までの方法を用いることにより、
図示していないがトナー，キヤリヤの帯電能力を求め、
能力の低い成分を除去したり、一定の帯電能力を現像剤
を選別する方法及び装置を提供することができる。Next, by using the method of FIGS. 3 to 6,
Although not shown, the charging ability of toner and carrier is calculated,
It is possible to provide a method and an apparatus for removing a component having a low ability or for selecting a developer having a constant charging ability.
このようにすることにより、濃度が安定で飛散の少ない
現像剤を提供出来る。By doing so, it is possible to provide a developer having a stable concentration and less scattering.
本発明が適用できる電子写真記録装置としては、トナー
を用いて帯電電荷により静電潜像を顕像化（現像化）で
きる記録装置であればどのようなものでもよく、複写
機、レーザービームプリンタ、発光ダイオードプリン
タ、液晶プリンタ、静電プリンタも対象となり得る。ま
た、記録の最終結果物であるプリントされた印写像に基
づいて、現像剤の帯電量、現像装置での現像剤に印加す
るバイアス電圧、現像装置の現像ロールと感光体との現
像ギヤツプ、トナー濃度等を、これらを計測するセンサ
により自動計測して前記現像剤の帯電量の制御にフイー
ドバツクすることにより、前記プリントされた印写像を
得るための印写プロセスのコントロールも可能となる。The electrophotographic recording apparatus to which the present invention can be applied may be any recording apparatus that can visualize (develop) an electrostatic latent image by using a toner and a charged charge, such as a copying machine or a laser beam printer. , Light emitting diode printers, liquid crystal printers, electrostatic printers can also be targeted. Also, based on the printed image that is the final result of recording, the charge amount of the developer, the bias voltage applied to the developer in the developing device, the developing gap between the developing roll of the developing device and the photoconductor, and the toner. It is also possible to control the printing process for obtaining the printed image by automatically measuring the density and the like with a sensor for measuring these and feeding back the control of the charge amount of the developer.
本発明によれば、現像剤の帯電量を測定し、その結果、
帯電量を制御して規定の値にすることができる。よつて
高濃度まで安定に記録が可能となる。また、トナーの飛
散も防止できる。更に、劣化により現像剤の帯電能力が
低下しても帯電量を規定の値まで回復維持できる。この
ため、結果的に現像剤の長寿命化が達成できる。さら
に、現像剤の帯電量を制御しても規定の帯電量に達しな
い場合には、その旨をコントローラまたは計算機に計測
指令として与えることができる。ということは本発明に
なる電子写真記録装置の現像剤の状態を人間に代わつて
管理することができる、という効果がある。すなわち、
これらの計測信号を計算機等に取込ませ、総合判断させ
ることにより、人間の手を煩わせずに現像剤の状態の管
理をすることができるようになる。したがつて、さらに
現像剤の寿命判定の結果である現像剤の交換要求、交換
時期不具合の内容等を外部に表示したり知らせしめるこ
ともできる。According to the present invention, the charge amount of the developer is measured, and as a result,
The charge amount can be controlled to a specified value. Therefore, stable recording is possible even at high density. Further, it is possible to prevent the toner from scattering. Further, even if the charging ability of the developer is deteriorated due to deterioration, the charge amount can be recovered and maintained up to a specified value. Therefore, as a result, the life of the developer can be extended. Furthermore, when the charge amount of the developer is controlled but the specified charge amount is not reached, the fact can be given to the controller or the computer as a measurement command. This means that the state of the developer of the electrophotographic recording apparatus according to the present invention can be managed on behalf of a human. That is,
By incorporating these measurement signals into a computer or the like and making a comprehensive judgment, it becomes possible to manage the state of the developer without bothering humans. Therefore, it is also possible to further display or inform externally the request for replacement of the developer, the content of the problem of replacement timing, and the like, which are the results of the life judgment of the developer.
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロツク図、第３図は第１図
の分離機構の一実施例の機構図、第４図は第１図の分離
機構の他の実施例の機構図、第５図は第２図の計測機構
の一実施例の機構図、第６図は第２図の計測機構の他の
実施例の機構図、第７図は第２図の分離・計測を同時に
行なう一実施例の機構図、第８図は第２図の分離・計測
を同時に行なう他の実施例の機構図、第９図は一般に用
いられている電子写真記録装置の印刷工程を説明する図
である。 １…帯電量計測機構、２…帯電機構、３…現像ブラシ、
４…トナー，キヤリヤ分離機構、８…磁気ロール、９…
スリーブ、14…電極、15…電圧源、23…ストレインゲー
ジ、27…圧電素子、28…電流計。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a mechanism diagram of one embodiment of the separating mechanism of FIG. 4 is a mechanism diagram of another embodiment of the separating mechanism of FIG. 1, FIG. 5 is a mechanism diagram of one embodiment of the measuring mechanism of FIG. 2, and FIG. 6 is another embodiment of the measuring mechanism of FIG. An example mechanism diagram, FIG. 7 is a mechanism diagram of one embodiment for simultaneously performing the separation and measurement of FIG. 2, and FIG. 8 is a mechanism diagram of another embodiment for simultaneously performing the separation and measurement of FIG. The drawings are diagrams for explaining a printing process of a commonly used electrophotographic recording apparatus. 1 ... Charge amount measuring mechanism, 2 ... Charging mechanism, 3 ... Development brush,
4 ... Toner, carrier separation mechanism, 8 ... Magnetic roll, 9 ...
Sleeve, 14 ... Electrode, 15 ... Voltage source, 23 ... Strain gauge, 27 ... Piezoelectric element, 28 ... Ammeter.
Claims (3)
帯電させる機構を備えた電子写真記録装置において、 現像ブラシで使用されなかったトナーの付着したキャリ
アを磁気ロールの外側に設けた非磁性スリーブに付着さ
せ、前記スリーブを高速回転することにより、キャリア
とトナーの質量の違いにより分離する分離手段と、 支持軸と、前記支持軸に一端側を垂直方向に回転可能に
取り付けられた測定用アームを有し、前記測定用アーム
の他端側に前記分離されたトナーまたはキャリアを収納
する収納バケットと、前記測定用アームの一端側の支持
軸の近傍にアームに加わる力を測定するセンサを設け、
前記測定用アームを水平に保持した状態で前記収納バケ
ットの上下に電圧を印加する電圧印加手段を有する電荷
計測機構と、 前記トナーまたはキャリアを帯電する帯電手段と、帯電
された前記トナーとキャリアを混合する混合手段を有す
る帯電機構と、を設けたことを特徴とする電子写真装
置。1. An electrophotographic recording apparatus having a mechanism for charging a developer composed of a toner and a carrier, wherein a non-magnetic sleeve provided with a carrier, which is not used in a developing brush, to which a toner is attached, is provided outside a magnetic roll. Separation means for separating the carrier and toner by rotating the sleeve at a high speed according to the difference in mass of the carrier and the support shaft, and a measuring arm attached to the support shaft such that one end side thereof is vertically rotatable. And a storage bucket for storing the separated toner or carrier on the other end side of the measurement arm, and a sensor for measuring the force applied to the arm near the support shaft on one end side of the measurement arm. ,
A charge measuring mechanism having a voltage applying means for applying a voltage to the upper and lower sides of the storage bucket in a state where the measuring arm is held horizontally, a charging means for charging the toner or carrier, and the charged toner and carrier. An electrophotographic apparatus, comprising: a charging mechanism having a mixing means for mixing.
帯電させる機構を備えた電子写真記録装置と前記電子写
真装置を制御する計算機からなる記録システムにおい
て、 現像ブラシで使用されなかったトナーの付着したキャリ
アを磁気ロールの外側に設けた非磁性スリーブに付着さ
せ、前記スリーブを高速回転することにより、キャリア
とトナーの質量の違いにより分離する分離手段と、 支持軸と、前記支持軸に一端側を垂直方向に回転可能に
取り付けられた測定用アームを有し、前記測定用アーム
の他端側に前記分離されたトナーまたはキャリアを収納
する収納バケットと、前記測定用アームの一端側の支持
軸の近傍にアームに加わる力を測定するセンサを設け、
前記測定用アームを水平に保持した状態で前記収納バケ
ットの上下に電圧を印加する電圧印加手段を有する電荷
計測機構と、 前記トナーまたはキャリアを帯電する帯電手段と、帯電
された前記トナーとキャリアを混合する混合手段を有す
る帯電機構とを設けた電子写真装置と、前記計算機が前
記電荷計測機構からの信号に基づいて、前記帯電機構に
帯電量の制御指令を出力する構成であることを特徴する
記録システム。2. A recording system comprising an electrophotographic recording apparatus having a mechanism for charging a developer composed of toner and a carrier, and a computer controlling the electrophotographic apparatus, wherein toner not used by a developing brush is attached. The carrier is attached to a non-magnetic sleeve provided on the outside of the magnetic roll, and the sleeve is rotated at a high speed to separate the carrier according to the difference in mass between the carrier and the toner, the support shaft, and one end of the support shaft. And a storage bucket for storing the separated toner or carrier on the other end side of the measurement arm, and a support shaft on one end side of the measurement arm. A sensor that measures the force applied to the arm is installed near
A charge measuring mechanism having a voltage applying means for applying a voltage to the upper and lower sides of the storage bucket in a state where the measuring arm is held horizontally, a charging means for charging the toner or carrier, and the charged toner and carrier. An electrophotographic apparatus provided with a charging mechanism having a mixing means for mixing, and the calculator is configured to output a control command of a charge amount to the charging mechanism based on a signal from the charge measuring mechanism. Recording system.
計測機構から前記トナー又はキャリアの帯電量の信号か
ら寿命を判定し、その判定結果を表示することを特徴と
する記録システム。3. The recording system according to claim 2, wherein the computer judges the life of the toner from the signal of the charge amount of the toner or carrier from the charge measuring mechanism, and displays the judgment result.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233428A JPH0786717B2 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Electrophotographic recording device and recording system |
| US07/764,122 US5237371A (en) | 1988-09-20 | 1991-09-24 | Developing apparatus having charger for controlling charge on developer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233428A JPH0786717B2 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Electrophotographic recording device and recording system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282273A JPH0282273A (en) | 1990-03-22 |
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Family
ID=16954893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63233428A Expired - Lifetime JPH0786717B2 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Electrophotographic recording device and recording system |
Country Status (1)
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Family Cites Families (8)
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-
1988
- 1988-09-20 JP JP63233428A patent/JPH0786717B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0282273A (en) | 1990-03-22 |
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