JPS6336506B2

JPS6336506B2 -

Info

Publication number: JPS6336506B2
Application number: JP55095995A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Oonuma; Nobuo Mochizuki; Toshasu Kawabata
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1980-07-14
Filing date: 1980-07-14
Publication date: 1988-07-20
Also published as: JPS5720766A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子写真複写機、静電記録装置等にお
いて使用される多成分現像剤のトナー濃度を検知
する方法に関するものである。

一般に、現像剤の種類としてはトナーのみから
成る１成分現像剤と、少なくともトナー及びキヤ
リヤから成る多成分現像剤とがある。１成分現像
剤は成分が単一であるためにトナー濃度という考
え方はないが、多成分の現像剤においては、静電
潜像を現像することによりトナー等の着色粉末が
一方的に消費されるために現像回数が増すにつれ
て各成分の混合比が変化するのでトナー濃度を検
知しなければならない。

従来、このような多成分現像剤のトナー濃度検
知方法としては以下のものが知られていた。その
代表的なトナー濃度検知方法を説明する。第１は
光学的にトナー濃度を検知するもので、これには
現像剤に直接光を照射し、その反射光を測定して
トナー濃度を検知する方法と、感光体表面の帯電
部分にトナーを付着させ、そこに光を照射してそ
の反射濃度を測定することによつてトナー濃度を
検知する方法があつた。前者は、トナーとキヤリ
ヤの色調差を出さなければならないとか、現像剤
流路を限定する壁の光透過部分にトナー等が付着
して正確なトナー濃度検知が行えない等の欠点が
あつた。後者は、トナーの付着する帯電部分の電
位変動の影響が大きく、そのためそれを一定にす
る電位制御が複雑になることや、トナー付着にむ
らが生じると著しく検知精度が低下したり、環境
の変化を受け易い等の欠点があつた。第２は磁気
的にトナー濃度を検知する方法であるが、現像剤
の透磁率の変化を利用するものと、現像剤の流動
度の変化を利用するものとがあつた。前者は現像
剤の成分として、非磁性トナーと磁性キヤリヤの
ように両成分の間に透磁率の差が大きい場合はよ
いが、その差が小さい場合には正確な検知が行え
なかつた。また、現像剤が疲労して現像に寄与し
ないトナーがキヤリヤの周囲に固着するようにな
ると、誤つた検知をする等の欠点があつた。後者
は、現像剤の各成分の粒径の差が大きい場合はよ
いが、その差が小さい場合には流動度の変化が少
なくなり、正確なトナー濃度検知を行えない欠点
があつた。

その他にも種々のトナー濃度検知方法がある
が、何れも完全なものではないのが現状である。

本発明は上述の欠点を解消するとともに、環境
条件、現像剤の粒径、検知部の電位変動等の影響
を受け難く、常に安定した高精度のトナー濃度検
知方法を提供することを目的とする。

まず、本発明の原理について説明する。例え
ば、非磁性トナーと磁性キヤリヤ又は磁性トナー
と磁性キヤリヤとから成る２成分現像剤を用いて
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像す
るとき、上記現像剤が静電潜像に接近すると現像
剤の成分のうち磁性を有する成分、この場合は磁
性トナー又は磁性キヤリヤであるが、これに上記
静電潜像と逆極性の電荷が外部回路を介して静電
誘導される。このときの、単位重量当りの誘導電
荷量ｑ／ｍは次式で表わされる。

誘導電荷量ｑ／ｍ＝３／4ρ_t・γ√２・₀・（ｃ／Kg）なお、上式においてρ_t、γ、ε₀、Fmは次のと
おりである。

ρ_t：電荷誘導される成分の密度（Kg／m³） γ：電荷誘導される成分の平均半径（ｍ） ε₀：真空の誘電率（8.85×10^-12F／ｍ） Fm：電荷誘導される成分に働く磁気的束縛力
（Ｎ／m²）従つて、現像剤の構成成分の磁気特性が異なる
と、それぞれ異なつた単位重量当りの誘導電荷量
ｑ／ｍを有することになるので、ある使用する現
像剤のｑ／ｍをあらかじめ求めておけば、その混
合比を決定することが出来る。

そして、所定電位に設定された検知部に現像剤
を付着させ、そのとき流れる全電荷量及び付着量
を測定すれば設定値との差を求めることが出来る
のである。ここで上述した式において、単位重量
当りの誘導電荷量ｑ／ｍが検知部の電位に依存し
ないということは重要である。従つて、検知部の
電位は、現像剤特にトナーの付着開始電位以上で
あれば特にその大きさを限定する必要はない。

また、現像剤の構成成分の磁気特性が著しく異
なる場合には、必ずしも上述した単位重量当りの
誘導電荷量ｑ／ｍを測る必要はなく、付着量測定
を省略して、全電荷量を測るだけでも充分な精度
でトナー濃度を検知することができる。

さて、多成分現像剤として磁性トナーと磁性キ
ヤリヤとから成る混合系についてその混合比を変
えた場合の単位重量当りの電荷量ｑ／ｍの変化を
第１図に示している。磁性トナーは樹脂47.5wt
％、磁性体50wt％、塗料2.5wt％の比率で構成さ
れており、その平均粒径は10μｍで比重は1.85
ｇ／cm³である。磁性キヤリヤは四三酸化鉄で出来
ており、その平均粒径は5μｍで比重は4.85ｇ／cm³
である。第１図の横軸は現像剤中の磁性キヤリヤ
の混合率を、縦軸は電荷量ｑ／ｍをそれぞれ表わ
している。磁性キヤリヤの混合率を増していく
と、単位重量当りの電荷量ｑ／ｍが増加すること
がわかる。

第２図も同じく上記現像剤の混合比を変えた場
合の検知部即ち、付着単位面積当りの電荷量ｑ／
ｓの変化を示している。図において、横軸は現像
剤中の磁性キヤリヤの混合率を、縦軸は付着単位
面積当りの電荷量ｑ／ｓをそれぞれ表わしてい
る。曲線ｌは検知部の電位が−200V、曲線ｍは
−400V、曲線ｎは−600Vの場合をそれぞれ示し
ている。これによると磁性キヤリヤの混合率が増
大すれば、電荷量ｑ／ｓも増加することがわかる
し、混合率が同じであつても、検知部の電位の絶
対値を高くすれば電荷量ｑ／ｓを増加させること
になることがわかる。

次に、検知部への現像剤の付着量を測定するわ
けであるが、通常その付着量を正確に測定するこ
とは難しく、そのため付着量が１mg／cm²以下では
光学的に反射濃度を測定して、その代用特性とす
ることが好ましい。第３図に反射濃度と付着量と
の関係を示している。図において横軸は検知部へ
の現像剤の付着量、縦軸は検知部に付着した現像
剤の反射濃度をそれぞれ表わしている。従つて、
あらかじめ決められた所定面積の検知部に所定電
圧を印加して、そこに現像剤を付着させ、その時
に流れた全電荷量を測定し又はこれに追加して反
射濃度を測定すれば、現像剤の混合率即ち、トナ
ー濃度を知ることが出来る。

ところで、電荷量のみを測定する場合は検知部
の電位があまり変動しないように注意する必要が
あるが、反射濃度（即ち、付着量）も同時に測定
する場合には、検知部にトナーが付着する電位で
あればよいので、その電位は多少変動しても差し
支えない。

第４図はトナーの付着量及び電荷量を測定する
ための検知部が形成された感光体ドラムの斜視図
である。表面に感光層１の形成された感光体ドラ
ム２は図示のように回転する。感光体ドラム２に
は、図示しない静電潜像形成手段によつて静電潜
像が形成される。その静電潜像が形成される感光
層１上の部分を像形成部３と称す。像形成部３よ
りその進行方向の前方部分に検知部４が形成され
ている。この検知部４は、帯電された所定の面積
を有するもので、例えば、感光体ドラム２の表面
にそのような帯電部分を形成してもよいし、あら
かじめ誘電体のようなフイルム等を貼着してお
き、そこに帯電電荷を付与するようにしてもよ
い。そして第５図に示すように、この検知部４が
現像ローラー５を通過すると、その表面が現像さ
れそこにトナーが付着する。この検知部４に付着
したトナーは、第５図に示すように発光素子６及
び受光素子７とから構成される反射濃度測定装置
８によつて、その付着量が測定される。

一方、現像時にはスイツチ２８は接点ａに接続
されており、現像ローラー５は接地されている。
検知部４がこの現像ローラー５の部分を通過する
とき、スイツチ２８は接点ｂと接続するよう切り
換えられる。このような検知モードのとき、検知
部４の電荷と逆極性の電荷が現像剤のうち磁性を
有する成分に誘導される。この誘導電荷量ｑ／ｍ
はコンデンサＣと並列に接続された電圧測定回路
９によつて測定される。即ち、コンデンサＣの値
が一定であるので、電荷量と電圧とは比例関係に
ある。

こうして、電圧測定回路９の出力及び上述した
受光素子７の出力は増幅回路１０へ入力される。
該増幅回路１０によつて増幅された信号は演算回
路１１へ入力され、基準信号発生回路１２の出力
と比較される。基準信号発生回路１２は、適正な
トナー濃度を有する現像剤を使用する際の特性値
（電荷量及び反射濃度）があらかじめ求めてられ
ており、これに対応する信号を発生するものであ
る。従つて、検知部４を利用して、現像剤のトナ
ー濃度が淡いかどうかを上記演算回路によつて判
断し、淡い場合には、信号発生回路１３からトナ
ー補給動作を開始させるためのトナー補給指令信
号を発生させる。逆に、トナー濃度が十分である
場合にはトナー補給指令信号は発せられない。

なお本例では、電荷量及び反射濃度（トナー付
着量）をともに測定する場合について述べたが、
上述したように、現像剤の構成成分の磁気特性が
著しく異なる場合には、電荷量の測定のみで十分
であるので、発光素子、受光素子から成る反射濃
度測定作業を省略することが出来る。

第６図は、本発明の別の実施例を示すものであ
る。現像ローラー５は回転可能な非磁性スリーブ
と、その内部に固設された磁石とから構成されて
おり、磁性現像剤をその非磁性スリーブ表面に磁
気的に付着させて磁気ブラシ現像を行うものであ
る。非磁性スリーブは導電性で、このスリーブは
スイツチ２８に接続されている。このスイツチ２
８を介して接続された回路は第５図で説明したも
のと同一の機能であるのでその詳細な説明は省略
する。本実施例では、静電潜像担持体上に検知部
を形成するのではなく、それとは別に一定電位に
維持されたローラーを検知部として作用させるよ
うにしたものである。図において、ローラー１４
は現像ローラー５に近接して回転しており、該ロ
ーラー１４はトナーの電荷と逆極性の一定の電圧
が電源１５から供給されている。従つて、上記ロ
ーラー１４は現像ローラー５上の磁気ブラシによ
つて現像剤が付着されることになる。このとき
に、現像ローラー５に流れる電荷量を上述した電
荷量測定回路によつて測定する。図示していない
ローラー１４の表面に付着した現像剤を除去する
スクレーパーを取り付け、清掃された面に現像剤
を再付着させるよう注意を払わなければ正確な検
知が出来ない。一方、現像剤が付着した部分には
その付着量を測定する目的で、発光素子１６、受
光素子１７とから成る反射濃度測定装置が配置さ
れ光学的にそれを測定している。受光素子１７か
らの出力信号は増幅回路１０に送られている。こ
の増幅回路１０から出力される信号を処理する回
路も第５図で説明したものと同じなので説明は省
略する。

第７図は、第２実施例を変形したさらに別の実
施例を示している。即ち、検知部が回転するロー
ラーではなく固定された電極を利用しているので
ある。現像ローラー３８は時計方向に回転するス
リーブと、その内部に固設された磁石とから構成
され、上記スリーブの表面に磁性現像剤を磁気的
に付着させている。現像後、現像剤は、スクレー
パー１９によつてスリーブから掻き落される。そ
して、この掻き落された現像剤は、電荷量を測定
するトナー濃度検知装置２０へ送られる。このト
ナー濃度検知装置２０は、検知部としての平板検
知電極２１と、それに対向して配置され現像剤の
流路を限定するよう配置された電磁石２２とを有
している。平板検知電極２１は電極２３によつて
一定の電圧が供給されている。電磁石２２は鉄心
２４と、そのまわりに巻回されたコイル２５から
成り、コイル２５はスイツチ２６を接続すること
により電流が流され、電磁石を作動状態にさせる
よう作用する。このスイツチ２６がオンとなるの
は、電荷量を測定する検知モード時である。そし
て、電磁石が働くと、上記スクレーパー１９によ
つて掻き落された現像剤を磁気的に付着させる
が、このとき電磁石２２に流れる電荷量を、電荷
量測定回路によつて測定するのである。電磁石２
２からの出力信号はコンデンサＣと並列接続され
た電圧測定回路９へ入力される。以降の回路は、
第５図において説明した回路と同様であるので詳
細な説明は省略する。この場合も誘導電荷量が容
量Ｃを一定値にしているので電圧と比例関係にあ
り、電圧を測定することによつて誘導電荷量を求
めることができる。従つて、あらかじめ適正トナ
ー濃度にある現像剤の電圧値を求めておけば、ト
ナー濃度が低下したかどうかを知ることが出来、
これによつてトナー補強指令信号を発することが
出来る。

以上のように本発明によれば、温湿度等の環境
条件変化、現像剤の種類に影響を受け難く、常に
安定したかつ高精度のトナー濃度検知を行うこと
が出来る。さらに、検知部の電位変動及び検知部
への現像剤の付着ムラ等の影響を受けることなく
トナー濃度を検知することが出来る。

また、現像剤の構成成分としてともに磁性を有
する複数の成分があつても、その磁気特性が相違
していればその混合比、即ちトナー濃度を正確に
測定することが出来、現像剤のトナー濃度を一定
に維持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トナー濃度と単位重量当りの電荷量
（ｑ／ｍ）との関係を示すグラフ、第２図は、ト
ナー濃度と単位面積当りの電荷量（ｑ／ｓ）との
関係を示すグラフ、第３図は、反射濃度と現像剤
付着量との関係を示すグラフ、第４図は、本発明
に適用されるトナー付着量及び電荷量を測定する
ための検知部が形成された感光体ドラムの斜視
図、第５図は、本発明の一実施例を示す電荷量及
び反射濃度を測定するためのトナー濃度検知装置
の回路図、第６図は、本発明の別の実施例を示す
トナー濃度検知装置の回路図、第７図は、本発明
のさらに別の実施例を示すトナー濃度検知装置の
回路図である。２……感光体ドラム、４……検知部、５，３８
……現像ローラー、７，１７……受光素子、１４
……ローラー、２０……トナー濃度検知装置、２
１……平板検知電極、２２……電磁石。

Claims

【特許請求の範囲】１静電潜像担持体上に形成された静電潜像を少
なくとも１つの磁性成分を有する多成分現像剤に
よつて現像する方法において、所定電位に設定さ
れた検知部に上記多成分現像剤を付着させ、その
ときに流れる電荷量を測定することによつて、多
成分現像剤の各成分の混合比を検知するトナー濃
度検知方法。２静電潜像担持体上に形成された静電潜像を少
なくとも２つの磁性成分を有する多成分現像剤に
よつて現像する方法において、所定電位に設定さ
れた検知部に上記多成分現像剤を付着させ、その
ときに流れる電荷量及び検知部への付着量を測定
することによつて、多成分現像剤の各成分の混合
比を検知するトナー濃度検知方法。