JPH0462384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉体トナーとキヤリヤを用いた２成
分現像剤を用いて現像を行なう電子写真複写機等
の静電記録装置や磁気潜像を用いた記録装置で、
現像剤中のトナー濃度を調整するトナー濃度調整
法を改良に関するものである。

〔従来技術〕

静電記録装置にあつては、複写された複写画像
は画像部の色濃度が高く、非画像部のカブリがな
く、しかも原稿に忠実な階調性に富んでいること
が要求される。この要求を満たすためにはまず、
粉体トナーとキヤリヤとの混合比が適正であるこ
とが求められる。

２成分現像剤のトナー濃度検知手段としては、
現像剤の電気的特性を用いる方法等多くの提案が
なされている。この他、基準潜像を感光体上に形
成し、之を現像したのち発光素子と受光素子とか
ら成るフオトカプラで現像された基準像の反射濃
度を測定し、トナー濃度を検知する方法が知られ
ている。

この方法は、検知方法が簡単で、コストも安い
という特長を有する反面、現像剤の劣化あるいは
温度等の環境変化に伴ない現像性が変化するの
で、正しいトナー濃度が検知できないという問題
があつた。

本発明者らは２成分現像剤を用いて交流バイア
ス下で現像を行なう現像法の発明を行ない、かか
る現像法の提案を行なつている。上記の基準潜像
の現像を交流バイアス下で行なうときは、通常の
交流バイアスを用いた現像では現像剤の変化を忠
実に再現するので画像調整用に用いるには適して
いるがトナー濃度検知には適さない。しかし特定
のバイアス条件下では現像性が現像剤の変化の依
存性が小さい領域が存在する。この現像剤の変化
の小さい領域を用いるとトナー濃度検知を行なう
ことができる。

〔発明の目的〕

本発明は２成分現像剤を用いて交流バイアスに
より現像を行なう静電記録装置に適用されるトナ
ー濃度調整法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は上記目的を達成しようとするもので、
本発明は、重量平均粒径が３〜30μｍのトナー
と、重量平均粒径が５〜50μｍでかつ抵抗率が10⁸
Ωcm以上の磁性粒子からなるキヤリアを混合した
二成分現像剤を用い、像担持体と前記現像剤から
なる現像剤層とを間隔を保持した状態で振動電界
下で現像することを特徴とし、前記像担持体上に
形成された基準潜像を前記像担持体と現像剤層と
の間に間隔を保持した状態で、振動電界の振幅を
変えても記録画像濃度が略一定になる基準振動バ
イアス条件下で現像を行い、現像された前記基準
潜像部分の反射濃度を測定し、該測定値を予め設
けた設定値と比較して前記トナーの補給を行うこ
とを特徴とするトナー濃度調整法を提供するもの
である。

〔実施例〕

第１図は本発明の方法を実施する現像装置の一
例を示す概略構成図、第２図は振動電界の振幅を
変えた場合の静電像電位と記録画像濃度の関係を
示すグラフである。

第１図において、１は矢印方向に回転し、表面
に、図示せざる公知の帯電及び露光装置あるいは
マルチスタイラス電極やイオン制御電極を用いる
静電潜像形成装置によつて静電像を形成される電
子写真感光体層あるいは誘電体層を有するドラム
状の像担持体、２はアルミニウム等の非磁性材料
からなる現像スリーブ、３は現像スリーブ２の内
部に設けらられて表面に複数のＮ，Ｓ磁極を周方
向に有する磁石体で、この現像スリーブ２と磁石
体３とで現像剤搬送担体を構成している。そし
て、現像スリーブ２と磁石体３とは相対回転可能
であり、図は現像スリーブ２が左回転し、磁石体
３が右回転するものであることを示している。ま
た、磁石体３のＮ，Ｓ磁極は通常500〜1500ガウ
スの磁束密度に磁化されており、その磁力によつ
て現像スイーブ２の表面に摩擦によつて帯電可能
なトナー粒子と磁性キヤリヤ粒子とから成る現像
剤Ｄの層を付着させて所謂磁気ブラシを形成す
る。現像剤Ｄのトナー粒子は重量平均粒径が３〜
30μｍ、磁性キヤリヤ粒子は重量平均粒径が５〜
50μｍである（コールターカウンター（コールタ
社製）、オムニコンアルフア（ボシユロム社製）
で測定）ものが好ましく、さらに磁性キヤリヤ粒
子は絶縁性樹脂中に磁性微粒子を分散含有して成
るものが好ましい。また、キヤリヤ粒子の抵抗率
が10⁸Ωcm以上、特に10¹³Ωcm以上であるように
絶縁性の磁性粒子を形成したものが好ましい。こ
の抵抗率は、粒子を0.50cm³の断面積を有する容器
に入れてタツピングした後、詰められた粒子上に
１Kg／cm³の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に
1000V／cmの電界が生ずる電圧を印加したときの
電流値を読み取ることで得られる値であり、この
抵抗率が低いと、現像剤搬送担体にバイアス電圧
を印加した場合に、キヤリヤ粒子に電荷が注入さ
れて、像担持体面にキヤリヤ粒子が付着し易くな
つたり、あるいはバイアス電圧のブレークダウン
が起り易くなつたりする。磁気ブラシは現像スリ
ーブ２と磁石体３の上記回転によつて現像スリー
ブ２の回転と同方向に移動し、像担持体１と現像
スリーブ２の表面が対向している現像域Ａに搬送
される。

４現像スリーブ２表面の磁気ブラシの高さ、量
を規制する磁性体や非磁性体から成る層厚規制ブ
レードで、像担持体１と現像スリーブ２の表面間
隙は、規制された磁気ブラシの層厚以上、すなわ
ち、磁気ブラシが像担持体１の表面を摺擦せず、
トナー粒子が磁気ブラシから飛翔して像担持体１
の静電像に付着する、所謂、非接触現像の行われ
る適当な距離に設定することが好ましい。この像
担持体１を現像スリーブ２の表面間隙を0.3〜2.0
mm、磁気ブラシの層厚を0.1〜1.5mm、そして磁気
ブラシと像担持体１の表面との間にでき得る限り
近接させ0.01〜１mmの間隙が生ずるよう設定する
のが好ましい。このように僅かの間隙を設けるこ
とにより接触時よりも大きく画像性を変化させる
ことができ現像性の変化の検出精度を向上させる
ことができる。しかも現像時の現像バイアスの変
化により、特定の条件下では現像剤の変化があつ
ても現像性が余り変化しない領域が存在するの
で、この領域がトナー濃度制御に用いられる。

５は現像域Ａを通過した磁気ブラシを現像スリ
ーブ２上から除去するクリーニングプレート、６
は現像剤溜り、７は現像剤溜り６の現像剤Ｄを攪
拌してトナー粒子とキヤリヤ粒子との混合を均一
にする攪拌スクリユー、８はトナー粒子Ｔを補給
するためのトナーホツパー、９は現像剤溜り６に
トナー粒子Ｔを落すための表面に凹部を有するト
ナー供給ローラ、１０は保護抵抗１１を介して現
像スリーブ２に振動成分を有する電圧を印加して
現像域Ａを振動電界を形成する振動電源である。
振動電源１０は、交流電圧やパルス状電圧の振幅
や直流電圧成分によるバイアスや時間選択波形変
換による選択時間や周波数等のうちの１つまたは
２つ以上を変えた振動波形の異なる電圧を出力し
得る電源であり、これによつて現像域Ａに形成す
る振動電界の振動波形を変えることにより、記録
画像濃度を調整することができる。

第２図ａは第１図の振動電源１０が−100Vの
直流バイアス電圧に3KHzで種々の振幅の交流電
圧を印加したときの記録画像濃度を示す。ここで
Ｃ−Ａで示したのは20μC／ｇ、Ｃ−Ｂで示した
のは10μC／ｇの２成分現像剤の平均帯電量につ
いてのカーブである。

また第２図ｂは第１図の振動電源１０が3KHz、
3KVの交流電圧に−100Vの直流バイアス電圧を
印加した現像バイアス条件下でのトナー濃度と記
録画像濃度との関係を２成分現像剤の平均帯電量
が20μC／ｇ（Ｃ−Ａ）と10μC／ｇ（Ｃ−Ｂ）とに
ついて示している。

なお像担持体１の静電像を形成される層は有機
光導電体OPCから成る電荷発生層と電荷輸送層
とからなり基準の潜像は−500Vに帯電している。
その矢印方向表面速度が120mm／sec、像担持体１
と現像スリーブ２の間隙すなわち現像域Ａの間隙
が700μｍ、外径30mmの現像スリーブ２の矢印方
向の回転数が65r.p.m.、非磁性体から成る層厚規
制ブレート４と現像スリーブ２の間隙が300μｍ、
磁束密度900ガウスのＮ，Ｓ磁極８極を等間隔に
有する磁石体３の矢印方向の回転数が700r.p.m.、
現像剤Ｄの重量平均粒径が30μｍ程度で樹脂中に
磁性体粉末を分散含有した比抵抗が約１×10¹⁴Ω
cmの絶縁性磁性キャリアと重量平均粒径が14μｍ
の絶縁性非磁性トナーとから成る２成分現像剤を
用いたことによつて、現像スリーブ２上に形成さ
れた磁気ブラシの層厚が約500μｍの条件で現像
した結果を示している。なお、縦軸の記録画像濃
度は現像したトナー像を第１図には図示していな
い転写装置によつて記録紙に転写し、転写したト
ナー像を定着装置によつて定着して得た記録紙の
画像濃度であり、現像濃度に対応しており、各濃
度曲線のVac.は振動電源１０の出力交流電圧成
分の実効値であつて、静電像の背景部分すなわち
非画部電位は−50Vであつた。

第２図ａから明らかなように、現像剤に変動が
生ずるような場合も、現像域に形成する振動電界
の振幅を変えることによつて、記録画像濃度が一
定になるに現像濃度を示す領域が存在する。この
高電界領域では現像濃度変化は現像剤の変動によ
らないで、第２図ｂに示したようにトナー濃度に
依存する。

振動電界としては、交流電圧成分の実効値が
200〜5000Vの振動電圧を印加することによつて、
実効値で300〜3000V／mmの電界強さを生ぜしめ
るようにするのが好ましい。

本発明は、第２図の振幅を変える例に限らず、
それと共に、あるいは振幅は変えずに、先に本件
出願人が特願昭58−145031号にて提案してるよう
な振動波形が時間選択変換（例えばデユーテイ比
を変える等）によつて変えらるものでもよいし、
周波数を変えられるものでもよい。周波数を変え
る場合は、電圧にもよるが周波数の増加に応じて
現像濃度及び記録画像濃度が低下するようになる
から、その範囲の周波数の変更によつてトナー濃
度を調整すればよい。好ましい周波数の範囲は
0.3〜5KHzである。

このような現像装置を有した静電記録装置につ
いて、本発明のシーケンスについて述べる。まず
帯電・露光によつて一定の基準潜像を形成する。
この基準潜像は通常原稿台裏面を白色で形成し、
この中央部付近に白・灰・黒色等の基準標板を貼
り付けこの部分を露光することにより行われる。

この像担持体上に形成された基準潜像が現像域
Ａに到達するところは、感光体ドラムと共に回転
するエンコーダパルス数によつて検知され、基準
潜像は基準振動バイアスによつて現像される。こ
の基準振動バイアスは一定値でもよいが、後述す
るように一定のプログラムによつて変動するもの
でもよい。なお現像装置への印加電圧は、非現像
時にはバイアスはフローテイング或いはトナー付
着を防ぐDCバイアスが印加されるようになつて
いる。

基準振動バイアス下で現像された基準潜像は、
発光素子と受光素子とを組として反射濃度を測定
する光学的手段によつて検知することができる。
この検知された情報は、例えば感光体電位の変
化、照明ランプの変化、現像剤の変化、温度の変
化、湿度の変化等によつて変動するが、本発明は
現像剤の変化による変動のすくない基準振動バイ
アス下で現像がなされている。

この検知された情報は、予めCPU内にストア
されたメモリと比較し、トナー濃度の検知あるい
は判定がなされる。振動バイアス下での記録画像
濃度とトナー濃度との関係は第２図ｂのように実
験的に関係付けられている。なおこの時得られた
情報や、温湿度センサによる情報は、原稿潜像の
現像を行なうときのバイアス調整の情報としても
用いることができる。また本発明は、本件出願人
が先に出願した特願昭58−184381号、同58−
183152号、同58−187000号、同58−187001号にて
記載したような像担持体を繰返し現像し複数のト
ナーを重ね合わせてカラー像を形成する方式にも
適用することができる。

（実施例 １） 基準潜像を形成する基準標板として原稿台裏面
に黒色の標板を設けた。之によつて生じる感光体
上の基準潜像電位は−400Vとなつている。之を
基準振動バイアスとして交流電圧3KHz、3.5KV、
直流バイアス電圧−100Vの交流バイアス条件下
で現像を行ない、このトナー像の反対濃度を第１
図のフオトセンサ１４によつて検知し、この検知
出力をCPUにメモリされている予め決められた
値と比較することによりトナー供給ローラ９を回
転し、トナーを供給するかの判断として用いるト
ナー濃度調整法である。

（実施例 ２） 実施例１と同様に感光体上に黒・白色の基準標
板の基準潜像を作る。ついでこの感光体上の基準
潜像に対して、現像域において予めプログラムで
組まれたバイアス電圧で現像を行なう。即ち第１
図の振動電源１０が−100Vの固定直流バイアス
電圧3.KHzで０〜4KVの交流振幅を変化させて現
像した。このときの黒地・白地に対応するトナー
像の反射濃度を第１図のフオトセンサ１４で検知
した。この検知によつて得られる最大濃度を有す
る黒地の検知出力を、CPUにメモリされている
予め決められた値と比較することによりトナー供
給ローラを回転するトナー濃度調整法である。

一方、各バイアス条件に対応した画像濃度は
Ａ／Ｄ変換器１３によつてＡ／Ｄ変換された
CPUに入れられ、予めメモリされている望まし
い画像濃度情報と比較することにより現像バイア
ス条件が設定される。この黒地及び白地情報から
得られたバイアス条件（交流成分の振幅及び直流
成分）によつてカブリを防いで階調性に優れた画
像が得られる。

〔発明の効果〕

本発明により、複合現像剤を用いる交流バイア
ス下の現像方法においても、比較的簡単な装置で
容易にトナー濃度を調整して、階調性に優れた記
録画像を安定して再現することができると言う効
果が得られ、しかも現像性に対してフイードバツ
クが行われるために、階調性、再現性の優れた状
態で記録画像濃度の調整がなされると言う極めて
好結果が得られるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する現像装置の１例を示
す概要構成図で、第２図ａは振動電界の振幅を変
えた場合の記録画像濃度の関係を示し、第２図ｂ
はトナー濃度と記録画像濃度の関係を示す。 １……像担持体、２……現像スリーブ、３……
磁石体、４……層厚規制ブレード、５……クリー
ニングブレード、６……現像剤溜り、７……攪拌
スクリユー、８……トナーホツパー、９……トナ
ー供給ローラ、１０……振動電源、１１……保護
抵抗、１２……Ｄ／Ａ変換器、１３……Ａ／Ｄ変
換器、１４……フオトセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量平均粒径が３〜30μｍのトナーと、重量
   平均粒径が５〜50μｍでかつ抵抗率が10⁸Ωcm以上
   の磁性粒子からなるキヤリアを混合した二成分現
   像剤を用い、像担持体と前記現像剤からなる現像
   剤層とを間隔を保持した状態で振動電界下で現像
   することを特徴とし、 前記像担持体上に形成された基準潜像を前記像
   担持体と現像剤層との間に間隔を保持した状態
   で、振動電界の振幅を変えても記録画像濃度が略
   一定になる基準振動バイアス条件下で現像を行
   い、現像された前記基準潜像部分の反射濃度を測
   定し、該測定値を予め設けた設定値と比較して前
   記トナーの補給を行うことを特徴とするトナー濃
   度調整法。