JPS607792B2 - 現像剤の濃度検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はキャリアとトナーの混合から成る現像剤の濃度
検出方法に関するものである。

一般に、電子写真若しくは静電記録の現像剤としては、
キャリアとトナ−の混合から成る現像剤を用いる。

この為例えばマグネットブラシ現像法を適用する場合に
は、その現像剤の磁性キャリアとトナー（例えば着色樹
脂微粉末）の混合比率が現像効果の上から極めて重要な
要素となる。即ちマグネットに付着した現像剤は静雷潜
像を摺察してその潜像をトナーで顕像化する。その結果
、現像剤からトナーが徐々に消費されキャリアに対する
トナーの比率が低下し、即ち、現像剤の濃度が低下し、
次第に現像画像の濃度が薄くなる。そこでトナーを適宜
補給するが、その場合トナーが適正以上に補給されると
画像の濃度が濃くなり過ぎると共にカブリがふえる不都
合を生ずる。従って、好ましい色調の画像を連続して得
るためには、現像剤の濃度を正確に検出することが必要
となる。従来、現像剤の濃度を自動的に制御する方法が
いくつか知られている。特公昭３８一１７２４業等‘こ
於いて提案されている方法は、キャリアとトナーの色を
違えておき、トナーの消費に従ってキャリアとトナーの
混合体たる現像剤の混合色濃度が変化することを利用し
て、その変化を光学的に検知し、その変化に応じて現像
剤へのトナーの補給を制御せしめ、現像剤濃度を一定に
保つようにしたものである。

然しながら、この方法はキャリアとトナーの色調が類似
していると使用出来ない。

一般に広く使用されているマグネットブラシ法に於いて
は、トナーとして樹脂にカーボン、制御剤を混合した黒
色トナーを用いるに対して、キャリアは鉄粉例えば日本
製粉ＫＫ製ＥＦ２５０−４００（あるいは鉄粉の表面を
酸化したもの例えば日本製粉ＫＫ製ＥＦＶ２５０−４０
０）を用いている。

この場合第２図の１．３に示す如くキャリア、トナーの
拡散反射率が双方とも小さく、その差が少ないばかりか
現像剤の反射光量が少なく現像剤濃度の検出として使用
することは困難である。

本発明は有機顔料、あるいは染料が一般に赤外線に対し
て反射あるいは透過を有することを利用して樹脂と有機
顔料あるいは染料を主成分とする粉体をトナーとして使
用し、かつ赤外部で現像剤の反射もしくは透過濃度を検
知することにより、正確に現像剤濃度を検知せんとする
ものである。更に本発明の長所は‘１’ 赤外部の反射
率の大きい有機顔料あるいは染料を用いることにより、
トナー濃度による反射率の変化即ち、反射光量の変化が
大きくとれ、トナー濃度の検出精度が良い、又反射光量
が多くとれる。

■ 顔料あるいは染料を適当に選ぶことにより、黒トナ
ーを使用する白黒コピー中のみでなく、単色カラーある
いは多色のカラーのコピー中にも使用出来る。

（なぜならこれらに使用する顔料あるいは染料のトナー
は一般に赤外線に対して高い反射率を示すからである。
）脚 光源としてタングステンランプを用いるならばそ
のエネルギー分布は、赤外部にピークを持ちこの赤外部
を使用するのは効率が良い。

又受光素子として一般に用いられるシリコンフオトダイ
オード、シリコンフオトトランジスター等を用いるなら
ばこれらのシリコン光電変換素子の感度のピークは赤外
部にあり、効率が良い。

以下本発明を図面と共に更に詳記する。

第１図はいわゆるマグネットスリーブ現像器１１によっ
て、感光ドラム１２上の静電潜像を現像する模式図であ
る。

固定マグネット１３とその回りを回転するスリーブ１４
により現像剤○が感光ドラム１２上に供与され、静露潜
像は現像可視化される。現像剤Ｄのキャリャは、例えば
日本鉄粉ＫＫ製鉄粉ＥＦＶ２５０一４００のような拡散
反射率の低い磁性体を用い、トナーには例えばポリエス
テル、ポリスチロールのような透明樹脂に有機顔料ある
いは染料と必要に応じて少量の制御剤を溶融まぜあわせ
１０一程度に粉砕した赤外線に対して拡散反射率の高い
ものを用いる。

第２図、第３図に本発明に使用される現像剤の１実施例
を示す。

第２図はキャリアとトナーの分光拡散反射率である。１
はキャリア、（日本鉄粉■製鉄粉ＥＦＶ２５０−４００
）の分光拡散反射率を示す。

２はポリエステル樹脂と染料（日本化薬■製カャセット
ブラックＡＮ）からなるトナーの分光拡散反射率であり
、赤外において反射率の差が大きい。

３は従来のカーボンブラックと樹脂からなるトナーの分
光拡散反射率であり赤外部に於いても反射率が４・さく
、反射濃度による濃度測定に不向であることを示してい
る。

４はタングステンランプＡ光源（色温度２８５５．６ｏ
Ｋ）の相対反射強度で、５はシリコン受光素子、Ｂｅｌ
ｌ ＆ Ｈｏｗｅｌｌ製Ｔｙｐｅ５０９の相対分光感度
である。

各々近赤外部にピークを持っていることが明らかである
が、本実施例に於いては赤外透過フィルター（富士フィ
ルム製ＳＣ−７４等）で可視光をカットすることにより
、近赤外８００仏ｍ〜１２００山ｍを使用している。な
お７は比視感度特性である。第３図の８は第２図に示し
たキャリャ１とトナー２を用いた現像剤濃度と反射率と
の関係を示し、９−１，９一２は従釆のカーボンブラッ
クと樹脂からなるトナ−とＥＦＶ２５０−４００或いは
ＥＦ２５０−４００（日本鉄粉■製）による現像剤の濃
度と反射率を示す。

濃度０％はキャリアのみの反射率をあらわし、１００％
はトナーのみの反射率をあらわす。

第１図にもどり説明をつづける。第２図に示した如き特
性曲線１，２を有するキャリャ、トナーより成り現像剤
Ｄの濃度は、現像スリーブ上で拡散反射光により検出さ
れる。

図示の如くスリーブ上で検出せずに現像剤落下部Ａで検
出してもよいのは勿論である。現像剤Ｄは矢印Ｐ方向に
移動するものであるが、かかるスリーブ上の現像剤と対
向する如く透明窓１５を設け、この窓１５の上部より第
２図４で示す如き特性を有するランプ１６（その電源は
１６一１である）により現像剤Ｄを照射する。

現像剤Ｄからはトナーの量に応じた反射があるので、第
２図６で示した如き特性を有する赤外線透過フィルター
１７を介してこの反射光を受光素子１８に導入して電気
信号に変換する。この受光素子１８は例えば第２図の５
で示す如き特性を有するシリコン受光素子やＣｄＳ受光
素子の如く赤外線に感光する受光素子であればよい。

この様にして電気信号に変換された赤外反射光は、一つ
の入力に基準電圧（基準電圧源は２４）（信号）を与え
た演算増幅器１９の他の入力に印加され、この演算増幅
器１９で反射光信号と基準信号の差に応じた出力信号を
形成する。かかる出力信号は補給トナー２２を貯蔵した
ホッパー２０から、前記現像器１１へのトナーの補給を
行うスクリュー２３の回転を制御するモータ２１の回転
を制御する信号として用いられるものである。

即ち、トナーの濃度が高くなって所定の反射以上の反射
光、もしくは所定範囲内の反射光を受けているときは、
モータ２１の回転を停止し、トナーの濃度が低くなって
所定の反射以下の反射光を受けているときはモータ２１
を回転してトナ２２を現像器１１に補給するものである
。

第１図に於いて、反射受光器２５は説明を容易にするた
めに、簡単な構造のものを示したが、ランプ光量の変化
、受光素子のドリフト等に対処するため、参照光を導入
して、この参照光と反射光を比較する方法をとることも
出来る。

例えば第４図ａのようにランプ３０の光の一部を検出用
受光素子３１と同特性の受光素子３２で受光し、この受
光素子３２の出力の全部又は一部を前記基準電圧とする
方法。又は第４図ｂのように窓１５の上に近接した個所
に反射板３３を配置し、当該反射板３３を点線の如き位
置に配置したときのランプ３０からの光を反射板３３を
介して受光素子３１で検出したときの電気信号を基準信
号とし、この基準信号と反射板３３を実線の如き位置に
退避させたとき、ランプ３０からの光が現像剤で反射し
た光を受光素子３１で検出した電気信号と比較してもよ
いものである。又更に他の実施例としては、第４図Ｃの
ように窓１５の一部に、参照とすべき反射濃度を有する
パターンを有する反射板３３を設け、図示の如き状態で
現像剤からの反射光を受光し、次にランプ３０と受光素
子３１を矢印Ｓ方向に移動して、反射板３３からの反射
光を受光して電気信号に変換し、これを基準電圧とする
ものである。

第４図ｄは第４図ｂあるいはｃに使用する電気回路の一
例である。

ランプ３川こよって照射された反射板３３あるには現像
剤Ｄからの拡散反射光は受光素子３１で受光されて電気
信号に変換された後、増幅器３４により増幅される。

先づ最初に第４図ｅのばで示す時間に反射板３３からの
反射光が検出されて増幅される。

この検出出力は第４図ｅのＡに示す如きゲート信号で記
憶回路３５に格納するが、この記憶した検出出力はゲー
ト信号が到釆しない時期においても演算増幅器３６の一
端に印加されるものである。次に第４図ｅのＢの３の時
間に被検出体は反射板３３から現像剤にかわり、第４１
図Ｃのｙの時間、現像剤の反射検出出力が演算増幅器３
６の他の入力端に印放される。

従ってこの時間ｙの間は演算増幅器３６より比較出力が
導出されるものであるが、一端に前記第４図ｅのＣで示
す信号をゲート信号として印加したアンドゲート３７よ
り、かかる比較出力のみを外に導出するものである。な
お、各図において共通の番号を付した部材は同一の部材
より成るものとする。第５図はカラートナーの実施例で
ある。

一般にカラー複写機にはイエロー、マゼンタ、シアンの
トナーが使用されるが、第５図は樹脂はいずれもポリエ
ステルでイエローに顔料、大日本インク製Ｙ２１９を用
いたときの特性曲線ａ、マゼン外こ大日本インク製Ｒ４
１３４を用いたときの特性曲線ｂ、シアンに大日本イン
ク製Ｃ５００７を用いたときの特性曲線ｃを示すもので
あり夫々分光拡散反射率特性曲線を示したものである。

なお、同図ｄは赤外線透過フィル夕の透過特性曲線であ
る。この第５図からも明らかな如くいずれのトナーも赤
外部で大きい拡散反射率を示し、現像剤濃度を赤外部で
現像剤反射濃度として検出することが出来、ランプの発
光効率をいかすことが出釆るものである。

なお、上記実施例においてはトナーとして染料と樹脂を
用いたものについてのみ例示したが、トナーとして有機
顔料を用いたものも、同様に赤外部において高い反射率
を有するものであり「本発明に適用し得るものである。

図面の簡単な説明第１図は本発明による現像剤の濃度検
出方法を適用した複写装置の要部を示す断面図、第２図
は本発明に適用するトナー、キャリャの分光拡散反射率
を示す特性図、第３図は現像剤の拡散反射率を示す特性
図、第４図ａ〜ｃは反射受光器の他の実施例を示す断面
図、第４図ｄは第４図ｂ，ｃに示した反射受光器に接続
する制御信号形成回路、第４図ｅは第４図ｄに示した制
御信号形成回路の動作説明に供する波形図、そして第５
図は帯色現像剤の分光拡散反射率を示す特性図である。

ここで、１１は現像器、Ｄは現像剤、１５は窓、１６は
ランプ、１７は赤外透過フィル夕、１８は受光素子、１
９は増幅器、２４‘ま基準電圧源、そして２５は反射受
光器である。弟イ図 第２図 第５図 弟ろ図 累４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤリヤと、赤外線に対して反射あるいは透過する
   性質を有する顔料あるいは染料を主成分とするトナーと
   を有する現像剤の濃度を、該現像剤の赤外部の反射光も
   しくは透過光として検出することを特徴とする現像剤の
   濃度検出方法。 ２ 特許請求の範囲１において、トナーの主成分が有機
   顔料と樹脂から成ることを特徴とする現像剤の濃度検出
   方法。 ３ 特許請求の範囲１において、トナーの主成分が染料
   と樹脂から成ることを特徴とする現像剤の濃度検出方法
   。 ４ 特許請求の範囲２において、前記有機顔料は黒色よ
   り成ることを特徴とする現像剤の濃度検出方法。 ５ 特許請求の範囲３において、前記染料は黒色より成
   ることを特徴とする現像剤の濃度検出方法。 ６ 特許請求の範囲２において、前記有機顔料は帯色顔
   料より成ることを特徴とする現像剤の濃度検出方法。 ７ 特許請求の範囲３において前記染料は有色染料より
   成ることを特徴とする現像剤の濃度検出方法。