JPS5872175A - 電子写真複写機のトナ−濃度制御方法 - 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 本発明はトナー粒子とキャリア粒子とからなる２成分現
像剤を用いた磁気ブラシ現像装置により感光体上に形成
された静゛屯潜像を現像する電子写真複写機におけるト
ナー濃度制御方法に関するものである。

従来技術 ゛電子写真複写機、電子プリンター等において２成分現
像剤により静電荷像を現像する場合、現像剤中のトナー
とキャリアとの混合比を適正な値に維持しなければ、所
定の画像濃度を得ることができない。

これがため、従来より現像毎に現像剤中のトナーが消費
されてトナーの混合比が低下したとき、トナー補給して
適正な値に維持するためにトナー濃度制御方法が種々提
案されている。しかし、それらは、装置が複雑である、
トナー濃度の検知が必ずしも正確でない等の欠点を有し
ている。その中で比較的すぐれた方法は特開昭５４−６
１９３８号公報に提案されている方法であり、原稿台の
前端又は後端に黒色の基準像を設け、原稿の露光工程毎
に感光体の転写所要面積外の前端又は後端に該基準像を
露光してトナー濃度制御面積像を形成せしめ、現像工程
で該基準潜像を原稿の静電潜像とともに現像してトナー
濃度制御画像を形成せしめ、転写工程と清掃工程との間
で光゛屯変換素子により該画像の反射光を検知してその
濃度に応じて比較同一路を介してトナー補給量を正確に
制御するものである。しかし前記方法の場合次のような
問題が生じる。

電子写真複写機にはコピー濃度を調節するため露光量可
変ダイヤルが設けられており、コピー濃度を濃くしたい
ときは露光量を減らし、コピー濃度を薄くしたいときは
露光量を増すよう構成されている。

即ち、Ｎ光量を減らしコピー濃度を濃くしたい場合には
、該トナー濃度制御画像の濃度も濃くなるため、トナー
補給は行なわれない１があるいは補給量が少ない。

コピー濃度が濃いということはトナー消費量が多いとい
うことであってトナー補給が行なわれなければトナー濃
度が下がり、結果的にはコピー濃度は濃くならない。ま
た反対に露光量を増し、コピー濃度を薄くあるいはバッ
クのカブリを除去したい場合には、該トナー濃度制御画
像の濃度も薄くなるため、トナー補給は行なわれるかあ
るいは補給量が増加する。、そうするとコピー濃度を薄
くしたいにもかかわらずトナー濃度が上昇するため、結
果的にはコピー濃度は薄くならない。このことばカブリ
についても同様のことがいえる。またコピー濃度を現像
バイアス電圧を可変して調節する形式の電子写真複写機
においても全く同様のことがいえる。これらを補償する
ために該トナー濃度制御画像部を常ｆニ一定光量、一定
現像バイアス゛屯位で形成し検出することが考えられる
が装置が複雑になる。

本発明者はこのような欠点のないトナー濃度制御方法を
提供すべく種々検討し、既に１つの解決方法を提案した
。

即ち、トナー粒子とキャリア粒子とからなる２成分現像
剤を用いた磁気ブラシ現像装置において、キャリア粒子
として、絶縁性樹脂中に磁性微粒子を分散させた、トナ
ー粒子と同程度の大きさく即ち、５〜４０μｍ）の体積
抵抗値１’０１０Ω・ｍ以上の凋抵抗磁性粒子（以下単
にマイクロキャリアとよぶ）を用いたものは、磁気ブラ
シの穂が軟かくなり、同−晴の大径キャリアに比べて表
面積が非常に大きくなるのでカブリがなく高解像力の良
好な複写が得られ、トナー混合比の許容幅も広くなり、
耐久方も上がる等の利点があり、この磁気ブラシ現像装
置は非画像部へのトナー付看が生じないように静置潜像
と同極性のバイアス電圧を印加するが、このマイクロキ
ャリアはトナー粒子との摩擦接触によりトナー粒子の帯
電と逆極性に帯電される関係上上記バイアス電圧の設定
値、マイクロキャリアの帯電量、画像露光による非暉像
部の残留電位の状態により非画像部に若干のキャリア付
着が発生するものであり、その付着の現象は、バイアス
電圧を非画像部電位とほぼ同電位に設定した場合、画像
露光量の増減により非画像部の残留ば位も変化し、露光
量が大のとき残留電位が小となり、バイアス電圧により
現像幅位差が反転しキャリア付番を生じるようになる。

ここにおいて、このキャリア付番はトナー濃度即ち、ト
ナー粒子の混合割合が標準の１０　ｗｔ％のときには若
干付着する程度であり、露光量の増減およびトナー濃度
の増減によりキャリア付着も、増減することを見い出し
た。またキャリア付着はキャリア径が小さいこと、トナ
ー極性と逆に帯電していることより、転写工程において
転写されることなく、コピー画像を損ねることもない。

本発明者は、トナー濃度の変化により非画像部に付着し
たマイクロキャリアの付ｉｔが一定関係、即ち付着量は
マイクロキャリアのもつ題荷醗に比例し増加する。換言
すると、トナー濃度が高くなるほど付着量が増加する関
係にあることに注目し、このキャリア付着酸を検出り。

その晴に応じてトナー補給計を制御したところ上述の問
題を解決できた。

しかし、このトナー濃度制御方法は、原稿非いという問
題がある。

本発明は、色付きの原稿に対しても、前述した欠点のな
いトナー濃度制御方法を提供することを目的とする。

本発明者は、マイクロキャリアの付着を特開昭５４−６
１９３８号公報の如き基準像を用いるタイプについて鋭
意検討し、基準像として原稿の非画像部と同じ色、即ち
白色の基準像を採用したところ、全く同様の関係が得ら
れることに注目し、白色の基準像によるトナー濃度制御
潜像へのキャリア付着量を検出し、その量に応じてトナ
ー補給量を制御したところ満足な結果を得、本発明の目
的が十分達成されることを確認した。

実施例 以下１本発明を実施例である図面に従って詳述する。

第１図は本発明方法を適用した電子写真複写機を示す。

図において反時計回り方向に回転する感光体ドラム（υ
周囲には帯電用コロナチャージャー（２）、画像露光装
置（３）、現像装置（４）、転写用コロナチャージャー
（５）、分離用コロナチャージャー（６）、クリーニン
グ装置（７）及びイレースランプ（８）が順次配置され
る。ここで、画像露光装置（３）は、原稿（０）を載置
したガラス台（３υが矢印方向に走査するタイプであり
、ガラス台（３υの前端に白色の基準像（ＡＪが設けら
れ、露光ランプ（３２）により原稿（０）が照射される
前に、基準像（Ａ）が照射され、その光像が光学系（３
３）を介してチャージャー（２）により予じめ一様に帯
電された感光体ドラム（１）上に投影され、続いて露光
ランプ（３２）により照射された原稿（０）の光像が感
光体ドラム（１）上に遂次投影される構成であり、これ
により感光体ドラム（１）上に基準像（Ａ）によるトナ
ー濃度制御潜像と原稿（０）に対応する静電潜像が遂次
形成され、この制御潜像と静電潜像は次の現１象装置（
４）により現像される。

なお、Ｈ光量調節は、図示しない操作パネル上に設けら
れた調整ノブを操作することにより露光ランプ（３２）
の光量を変化させて行われる。

−万、複写紙（Ｐ）は１図中左方の図示しない給紙装置
により給紙され、転写位置で転写用チャージャー（５月
二よって感光体ドラム（υ上のトナー像を転写された後
、分離用チャージャー（６）で感光体ドラム（１］から
分離されて搬送ベルト（９）で搬送され、図示しない定
石器で転写像を定石させた後、機外に搬出される。

クリーニング装置（７）は、ブレード（７υを感光体ド
ラム（１）に摺接させて播き取るタイプで、掻き取られ
た現像剤は、循環パイプ（７２）によって再び現像装置
（４）に戻され、現像に寄与する。また、感光体ドラム
（１）の残留電位はイレースランプ（８）によって消散
均一化される。現像装置（４）は磁石固定、スリーブ回
転式の磁気ブラシ現像装置であって、現像剤タンク（４
１）内の感光体ドラム（υに近接した位置に内部磁石（
４３〕が固設され反時計回り方向に回転駆動される現像
用導峨性スリーブ（４２）が設けられる。なお、本装置
においては磁石（４３）も回転させでもよい。現像装置
（４）上には後述するトナー自動補給装置（ＩＯＪが配
置されている。ここで、本実施例では、非磁性トナー（
ｎＴ）と絶縁性樹脂中に磁性微粒子を分散させた、比較
的小径（平均粒径１６μ〜１８μ）の体積抵抗値１０１
３Ω・ｃｒｒＩ以−Ｆの高抵抗磁性粒子から成るマイク
ロキャリア（ｍＣＪとからなる二成分現像剤が用いられ
、感光体ドラム（１）上の静電潜像が負′嘔荷をもつ場
合、トナー（ｎＴ）とキャリア（ｍＣ）とは摩擦接触に
より、夫々、トナー（ｎＴ）は正、キャリア（ｍＣ）は
負に帯ボするよう設定される。そして、現像スリーブ（
４２）はバイアス市量（４４）により静電潜像の非画像
部へのトナー（ｎＴ）の付着が生じないように静電潜像
と同極性のバイアス屯王を印加しである。

これにより、現像スリーブ（４２）上に穂高規制部材（
４５）で穂高をそろえられブラシ状に形成された現像剤
は、感光体ドラム（１）上のトナー濃度制御潜像と静（
潜像とを順次摺擦して原稿（０）の画像部にのみトナー
（ｎＴ７が耐着することにより現像が行なわれる。しか
し、現像剤中°のトナー（ｎＴＪの割合が多くなって（
ると、キャリア（ｍＣ）が十分に摩擦帯電され、その帯
電昨が増大して現像スリーブ（４２）に印加されている
負のバイアス電圧による制御潜像の電位差（正磁位）に
より、負嘔荷をもつキャリア（ｍＣ）はスリーブ（４２
）内の磁石（４３）の保持力に打ち時って制御潜像に付
着する。この付着量は、キャリア（ｍＣ）のもつ′市荷
量（二比例して増加する。即ち、現像剤中のトナー（ｎ
Ｔ）の混合割合が多くなるほど増加する関係にある。

ここで、上記関係については、次の実験例を用いて詳述
する。

結着したものであり、静゛題潜像は画像部最高電位−５
５０ｖとし、感光体ドラム（１］とスリーブ（４２）と
の間隙を０．７調、磁石（４３）のスリーブ表面の磁力
が７５０　ｇａｕｓｓ、スリーブ（４２）の回転数が３
００　ｒｐｍ　、スリーブ（４２）へのバイアス電圧−
３００Ｖに設定されたものに、非磁性トナー（ｎＴ）と
して、スチレンアクリル樹脂（グツドイヤ化学製プライ
オライドＡ　ＣＬ　）　１ｏｏ市量重量着色剤（三菱化
成製カーボンブラック）８重量部と染料（オリエント化
学製ニグロシンノ１重量部とを混合し、機械粉砕法によ
って製造された平均粒径１０〜１５μｍ、抵抗値１０１
４Ω・α以上の粒子と、マイクロキャリア（ｍりとして
、スチレンアクリル樹脂（工作化成製ハイマーＳＢＭ−
７，３）　１００重量部と磁性微粒子（チタン工業製マ
グネタイトＲＢ−ＢＬ、粒径Ｇ　０．６　ｔｉｍ１体積
抵抗３　Ｘ　１０５Ω・α）　２００重蓋部と着色剤（
＠記カーボンブラック）８重量部とを混合し、機械粉砕
法によって製造された平均粒径１６〜１８μｍ、抵抗値
１０１３Ω・ｍ以上の粒子からなる２成分現Ｒ剤を用い
て、調整ノブを操作することによりランプ（３２）の光
量を変化させ、基準像（Ａ）の制御潜像の磁位（ｖｌ）
を−１００ｖ及び−２００Ｖに二設定し、夫々における
マイクロキャリア（ｍＣ）の付番縫とトナー濃ｑ　（ｎ
Ｔの混合割合）との関係を調べた。その結果は第２図に
示す如くであった。

図において、△Ｖは制御潜像の′磁位（Ｖりとバイアス
屯圧との電位差を示す。

また、トナー（ｎＴＪの帯醒量とトナー濃度（ｎＴの混
合割合］との関係を調べた。その結果は第３図に示す如
くであった。

上記実験結果より、トナー濃度が多くなるとトナー（ｎ
Ｔ）の帯電量が減少すると共に、キャリア（ｍＣ）の付
着量が増加する関係にあることが確認された。

本発明は上記現像装置イニおけるトナー濃度とキャリア
の付着量との相関関係に注目し、感光体ドラム（１）上
の制御潜像に付着するキャリアの付着量を検出すること
により、その際のトナー濃度を知り、予じめ設定された
トナー濃度例えはＩＱ　ｗｔ％（二比較して少ない場合
、トナー（ｎＴ）を補給することにより、トナー濃度を
設定値に維持し、常に所定範囲の複写濃度を得ることが
できるものである。

上記実施例は、マイクロキャリア（ｍｃ）として平均粒
径１６μ〜１８μ、体積抵抗値１０１３Ω・ｍ以上の磁
性粒子を用いた場合であるが、平均粒径５μ〜４０μ、
体積抵抗値１０１０Ω・α以上の磁性粒子を用いた場合
でも、トナー濃度とキャリアの付着量との相関関係が認
められ、キャリアの付着量を検出することにより同様に
行える。

本発明のトナー濃度制御方法は上記関係を利用して行な
うものであり、現像装置（４）上に配置されたトナー自
動補給装置ｌｌ　（１０）は、トナータンク（１０１）
の下部にトナー補給ローラ（１０２）を回転可能に設け
、このローラ（１０２）の周面には軸方口に複数のトナ
ー補給用凹部（１０２ａ）が形成されており、この凹部
（１０２ａ）はローラ（１０２）の回転に従ってトナー
タンク（１０１）内に充填されたトナー（ｎ’ｒ）　ｆ
現像剤タンク（４１）内に落下補給するものであり、現
像装置（４）の下方に、感光体ドラム（１）上の制御潜
像が現像された後のマイクロキャリア（ｍりの付Ｍ量を
検出する磁気検知素子からなる検出部（１０３）が配置
され、この検出信号を磁気電気変換装置（１０４）によ
り゛電気信号に変換して、駆動制御装置（１０５）に入
力し、この検出信号に応じてトナー補給ローラ（１０２
）の回転を制御するようになっている。なお、検出部（
１０３）による検出信号は、制御潜像の通過時のみ作動
するようタイミングをとって行なわれる。

次に上述の複写機において、濃度の薄いコピー或いは濃
いコピーを得ようとするため（：は、露光量を多く或い
は少なくすることで容易に実施できる。即ち露光量を多
くすると制御潜像の電位■がより零に近づくため、スリ
ーブ（４２）に印加されているバイアス市圧との電位差
（△Ｖフッカ大し、制御潜像へのマイクロキャリア（ｍ
Ｃ）の付着量が増加する。従って検出信号によりトナー
補給ローラＣ１０２）の回転が停止される即ち露光量を
増加させたときはトナー濃度は低い意中平衡する。抽万
露光砒を少なくすると、制御潜像の電位（ｖｌ）の低下
が小さくなるのでバイアス蝦圧による電位差（△Ｖ）が
減少し、制御潜像へのマイクロキャリア（ｍＣ）の付着
゛蚕が減少する。従って検出信号によりトナー補給ロー
ラ（１０２）は回転する。このようにしてトナー濃度制
御が自動的に行なわれる。

上記の実施例は、マイクロキャリア（ｍＣ）の付着量を
磁気的検出で行った場合であるが、特開昭５４−６１９
３８号公報に示す如き光学的検出方式によりマイクロキ
ャリア（ｍＣ）の付着量を光反射濃度として検出するこ
とで同様に行なうことができる。この場合は、検出部（
１０３）トシてランプと受光素子、変換装置（１０４）
として元・嘔気変換装置を用いる。

また、白色の基準像（Ａ）の位置は、原稿ガラス台（３
１）の後端に設けても同様ｆ二行なうことができる。さ
らに、原稿ガラス台（３υの両側端の一方に設けてもよ
いが、この場合、少なくともチャージャー（２）で予じ
め帯電せしめる構成をとる必要がある。

また、検出部（１０３）の位置は、分離用コロナチャー
ジャー（６）とクリーニング装置（７）との間であって
も同様に行なうことができる。

史にまた、トナー補給ローラ（１０２）の制御に関して
も、検出信号により、トナー補給ローラ（１０２）を回
転、停止切換制御させる以外に、高速回転、低速回転切
換制御或いは、連続的に回転数を変化させる制御等を行
なってもよい。

また１本発明によれば、露光量を変化させるかわりにバ
イアス電源（４４）を可変となし、バイアス電圧を同様
に変化させても全く同様に実施できる。

、効　　果 本発明は上述した如く、異なる極性に摩擦帯電するトナ
ー粒子と磁性粒子とからなる２成分現像剤を用いて感光
体上に形成された静磁潜像を、該潜像と同極性の現像バ
イアス電圧を印加して磁気ブラシ現像する重子写真複写
機において、原稿の露光工程毎に、原稿とは異なる位置
に設けられた白色の基準像を露光して感光体上にトナー
濃度制御潜像を形成せしめ、現像工程で上記バイアス填
圧により現像電位差が反転した該制御潜像を現像し、該
制御潜像に付番した磁性粒子の量を検出し、その量に応
じてトナー補給量を制御することを特徴とする嵐子写真
複万機のトナー濃度制御方法であるから、従来の如き濃
いコピーがほしいのにトナー濃度が下がってコピー濃度
が上がらないという欠点はなくなり、より迅速、゛正確
に希望する濃度のコピーを得ることができる利点がある
。また、原稿の非画像部で検出する場合に比べ、非画像
部が色付きの原稿に対しても上述のトナー濃度制御がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した゛重子写真複写機の説明図
、第２図はトナー濃度とマイクロキャリア（ｍりの付着
量との関係を示すグラフ、第３図はトナー濃度とトナー
（ｎＴ）の帯電量との関係を示すグラフである。 ｎＴ・・・トナー粒子、　　ｍＣ・・・マイクロキャリ
ア（磁性粒子）、　　１・・・感光体、　　４・・・現
像装置、４２・・・現１象スリーブ、　　４４・・・バ
イアス醸源、Ａ・・・基準像、３２・・・露光ランプ、
　　１０・・・トナー補給装置、　　１０２・・・トナ
ー補給ローラ、　　１０３・・・検出部、　　１０４・
・・変換装置、 出願人　ミノルタカメラ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる極性に摩擦帯屯するトナー粒子と磁性粒子と
   からなる２成分現像剤を用いて感光体上に形成された静
   電潜像を、該潜像と同極性の現像バイアス電圧を印加し
   て磁気ブラシ現像する電子写真複写機において、原稿の
   露光工程毎に、原稿とは異なる位置に設けられた白色の
   基準像を露光して感光体上にトナー濃度制御潜像を形成
   せしめ現像工程で上記バイアス幅圧により現像嘔位差が
   反転した該制御潜像を現像し、該制御潜像に付看した磁
   性粒子を検出し、その量に応じてトナー補給量を制御す
   ることを特徴とする電子写真複写機のトナー濃度制御方
   法。 ２、前記磁性粒子の量の検出は、該磁性粒子の磁気的検
   出により行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電子写真複写機のトナー濃度制御方法。 ３、前記磁性粒子の量の検出は該磁性粒子の光学的検出
   により行うことを特徴とする特許請求Ｑ）範囲第１項記
   載の電子写真複写機のトナー濃度制御方法。 ４、前記磁性粒子は絶縁性樹脂中に磁性微粉末を分散し
   １０１０Ω・ｍ以上の抵抗値を有するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３−項のいずれ
   かに記載の電子写真複写機のトナー濃度制御方法。 ５、前記磁性粒子の粒径は５〜４０μｍであることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項記載の電子写真複写機の
   トナー濃度制御方法。