JPS59148076A - トナ−濃度検出方法 - 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 本発明はトナー濃度検出方法、特に静電潜像現像装置内
に収容されている現像剤のトナー濃度検出方法に関する
。

従来技術 一般に、静電潜像の現像にはトナーとキャリアあるいは
２種類のトナーを一定の割合で混合した現像剤、いわゆ
る２種の異なる粒子の混合からなる現像剤が多用され、
この様な現像剤を用いて良好女画質の現像画像を得るに
は、現像装置内に収容されている現像剤のトナー濃度、
具体的には現像剤中における各粒子の混合比を常時一定
に維持する必要がある。

そして、トナー濃度を一定に制御する前提きして、現像
装置中の現像槽内に収納されている現像剤のトナー濃度
を正確に検出する必要があり、引続きその検出の結果、
濃度不足であれば検出されるトナー濃度が基準濃度に達
するまで新たなトナーが現像槽内に補給される必要があ
るのである。

このトナー濃度検出方法としては、従来、トナーとキャ
リアの混合からなる現像剤に関するものとして、トナー
とキャリアの物理的性質の差異を利用してトナー濃度の
変化に起因する現像剤の磁気変化、容量変化又は電気的
抵抗の変化等を測定する方法が知られている。

しかしながら、この様な従来のトナー濃度検出方法では
、トナー濃度の変化に起因する現（成剤全体の物性変化
を測定するため、物理的性質の類似する２種類のトナー
の混合からなる現像剤にあっては、それぞれのトナーの
濃度を正確に検出することは最早困難である。

発明の目的 そこで、本発明の目的は、現像剤のトナー濃度を正確に
検出すること、とりわけ物理的性質の類似する２種類の
トナーの混合からなる現像剤でもそれぞれのトナーの濃
度を検出するこうができるトナー濃度検出方法を提供す
るこ七にある。

発明の要旨 以上の目的を達成するだめ、本発明に係るトナー濃度検
出方法は、少なくともいずれか一方か磁性を有する２種
類の異なる粒子の混合からなる磁性現像剤を、内部に磁
石を有するスリーブ」−に磁気吸着させると共に、この
様に磁気吸着された現像剤の電位を測定することによシ
、前記現像剤中における各粒子の混合比を検出すること
を特徴とする。

ここで、本発明を原理的に説明する。本発明の重要な特
徴は、内部に磁石を有するスリーブ上に磁気吸着された
現像剤の電位を測定することにあり、原理的には既に電
荷を有する各粒子がスＩＪ−ブ上に磁気吸着されている
状態で現像剤の電位を測定する場合と、各粒子がスリー
ブ表面によって摩擦帯電されつつ磁気吸着されている状
態で現像剤の電位を測定する場合に分けられる。ただし
、両者の状態が併存する場合も多くあり、この場合でも
現像剤の電位を測定してトナー濃度を検出することは可
能である。従って、両原理を厳密に区別する必要はない
。

前者の原理による場合、例えば現像剤がトナーと導電性
キャリアとの混合からなり、トナーが負、キャリアが正
に互いに摩擦帯電するものとして具体的に説明すれば、
第１図中（ａｌに示す様に、接地されたスリーブ（１）
ｌに供給された現像剤にトナーが含まれずキャリア（Ｃ
）のみであると、現像剤の電位は０である。第１図中ｆ
ｂｌに示す様に、トナー（Ｃ）が少ないときは現像剤の
電位は−ａである。第１図中ｆｃ）に示す様に、トナー
（Ｃ）が多いときは現像剤の電位は−ｍａ（ｍ）１：ｍ
は定数）である。ただし、キャリアとして樹脂中に磁性
粉を分散してなる高抵抗磁性キャリアを使用した場合、
キャリア自体正の電荷を保持し得るので、トナーの混合
比が少ないと現像剤の電位は正になる。

従って、現像剤の測定電位値を比較器に入力して基準と
すべきトナー濃度べ対応する電位値（基準電位）、具体
的には−ｎａ（ｍ）ｎ）ｌ　：　ｎ　は定数）と比較し
、前者が後者よりも高ければ、換言するならば負側にあ
るならば、現像剤中におけるトナー濃度が基準とすべき
トナー濃度より低いものと判別し、低い分だけ新たなト
ナーを補給すればよい。なお、測定時にスリーブ（１）
に前記−−ｎａ　　の電位のバイアス電圧を印加して基
準’ｌｌ１ｆ位を０に補正すれば、ｔｌす定電位か正か
負かでトナー補給の要・不要を判別する様にすることも
できる。

一方、後者の原理による場合、例えば、現像剤が互いに
帯電列上の位置が異なる２種類の磁性トナーの混合から
なるものとして具体的に説明すると以下の通りである。

先ず、第２図に示す様に、帯電系列上正側に位置する磁
性トナー（Ｔ１）と負側に位置する磁性トナー（Ｔ２）
との混合からなる磁性現像剤をホッパ（３）から接地さ
れたスリーブ（１）上に供給すると共に、スリーブ（′
１）内の磁石（２）を反時１１回シ方向に回転させ、こ
の回転に基づいてスリーブ（１）上を時計回り方向に一
定量搬送された後の現像剤の電位を表面電位検出器（５
）で測定する。なおここで、トナー（Ｔｔ　）　、　（
Ｔ２　）はホッパ（３）の開口部分から表面電位検出器
（５）に至る途上において、磁気作用に基づき磁気的に
攪拌されつつ搬送されることによシ、電荷が飽和するま
でスリーブ（１）表面によって摩擦帯電される。

この場合、表面電位検出器（５）による測定値はスリー
ブ（１）の帯電系列上の位置、例えばその正帯電傾向と
トナー（１”１）　、　（Ｔ　２　）の正帯電傾向との
関係によって異なる。即ち、それぞれの正帯電傾向か、 （１）トナー（Ｔｌ）＞スリーブ〉トナー（Ｔ２）（ｆ
ｉｌ　　トナー（ＴＩ　）＞　１−ナー（Ｔ２　）＞ス
リーブ（ｆｆｉ）　　スリーブ〉トナー（Ｔ１）〉トナ
ー（Ｔ２）の各条件にあることを考慮する必要がある。

条件（１）の場合、トナー（−ｒｌ　）　、　（Ｔ２　
）の混合比が例えば１：１であれば、第３図中（ａ）に
示す様に測定電位値はＶａＯ１即ち０である。トナー（
ＴＩ）の混合比が増加すると、第３図中（ｂ）に示す様
に測定電位値は正側となり、トナー（Ｔ２）の混合比が
増加すると、第３図中（Ｃ）に示す様に測定電位値は負
側となる。

条件（１１）の場合、トナー（Ｔｌ）、（Ｔ２）の混合
比が同様に１＝１であれば、第３図中（ｄ）に示す様に
測定電位値はＶａ＋で正となる。これは、ス’Ｊ　−ブ
（１）の正帯電傾向が三者のうち最小であり、かつ接地
されているだめ、トナー（Ｔ２）は全体的には負電荷を
保持するものの、スリーブ（１）に対しては相対的にあ
る程度の正電荷を保持し、トナー（Ｔｔ）はさらに高い
正電荷を保持するからである。そして、トナー（Ｔ１）
の混合比が増加すると、第３図中（ｅ）に示す様に測定
電位値は前記Ｖａ−１−より上昇し、トナー（Ｔ’２）
の混合比が増加すると、第３図中（Ｅｌに示す様に測定
電位値は前記Ｖａ＋より下降する。

条件（ＩＡｌの場合、スリーブ、（１）の正帯電傾向が
三者のうち最大で前記条件（１１）とは逆であるため、
トナー（ＴＩ　）　、　（Ｔ２　）の混合比が同様に１
：１であれば、第３図中（ｇ）に示す様に測定電位値ば
Ｖａ−で負となる。正帯電トナー（Ｔ１）の混合比が増
加すると、第３図中（ｈｌに示す様に測定電位値はＶ　
ａ　−よシ上昇し、トナー（Ｔ２）の混合比が増加する
と、第３図中（ｇｌに示す様に測定電位値ばＶａ−よシ
下降する。

なお、前記条件以外にも、トナー（ＴＩ　）　、　（Ｔ
２　）が摩擦帯電系列上の位置が異なることにより飽和
電荷量は異なるものの、スリーブ表面によって、共に正
あるいは負に摩擦帯電される組合せも考えられ、この場
合でも、測定電位値は混合比の変化に応じて上下するこ
とは同様である。

従って、前記各原理からも明らかな様に、現象剤の測定
電位自体から現像剤中におけるトナーの混合比が正確に
検出できる訳である。

また一方、後者の原理に関しては、現像剤の測定電位値
を基準とすべきトナー濃度（各トナーの混合比）に対応
する電位（ｆｉ（基準電位）、例えば混合比が１：１の
ときの電位値と比較し、測定値がこの基準電位よシも正
側にあればトナー（Ｔ２）の濃度が低下しているのであ
るから、低下分だけ新たなトナー（Ｔ２）を現像剤に対
して補給すればよい。逆に、測定値が前記基準電位よシ
も負側にあればトナー（Ｔ１）の濃度が低下しているの
であるから、低下分だけ新たなトナー（Ｔ１）を補給す
ればよい。

なお、＠１図に示した原理による場合、第２図、第゛３
図に示しだ原理による場合のいずれにおいても、スリー
ブにバイアス電圧が印加される際には現像剤の測定電位
値はバイアス電位値に応じてスライドする。このため、
基準電位１直は前述の如く適時０に補屯することができ
る。また、正確なトナー濃度の検出を作証するにはスリ
ーブ上に供給される現像剤の量が常時一定である必要が
あり、第２図の例ではブレード（４）が供給量を一定に
する機能を果す。

一方、本発明に使用可能な現像剤として混合される粒子
の組合せは種々のものがある。いわゆる二成分系現像剤
にあっては種々の抵抗値のトナーとキャリアで少なくと
もキャリアが磁性を有していればよい。まだ、いわゆる
−成分系現像剤にあっては、トナー（ＴＩ　）　、’（
Ｔ２　）のいずれか一方が磁性で他方が非磁性、又は共
に磁性の組合せがある。従って、共に磁性のトナーを混
合した２色現像剤あるいは反転現像をも可能とする現像
剤に対しても、それぞれのトナーの濃度を検出すること
が可能である。

また、電位測定のだめに使用されるスリーブとしては、
磁気ブラシ式現像装置中の現像ス１４−ブあるいは現像
槽内に設けられたトナー濃度検出用の専用スリーブが用
いられてもよい。なお、この種のスリーブにバイアス電
圧が印加される場合には、当然現像剤の測定電位値はバ
イアス電圧に応じて変動する。

実施例 第４図は本発明に係るトナー濃度検出方法の一実施例を
採用した静電潜像現像装置を示す。この現像装置は磁気
ブラシ方式にて２色現像を行うもので、現像槽（１０）
内には、感光体ドラム（２０）の周面に対向する位置に
多極磁石（１２）を内蔵したステンレス製の現像スリー
ブ（１１）が、また底部に混合・搬送ローラ（１４ａ）
、（１４ｂ）が設置され、更にはロー　ラ（１’４ａ　
）　、　（１４ｂ　）の上方にはトナー補給タンク０ｓ
ａ）、（１ｓｂ）が設置されている。まだ、現像スリー
ブ（１１）の上方近接位置には表面電位検出器（１７）
が設置され、その検出出力は積分回路（１８）を介して
制御部駆動系（１９）に入力され、トナー補給タンク（
［５ａ）、（ｘｓｂ）の下部間［１に設けたトナー補給
ローラ（１６ａ）。

（１６ｂ　）の回転をオン・オフ制御可能とされている
。

現象剤は黒色の正帯電磁性トナー（Ｔ１）と赤色の負帯
電磁性トナー（Ｔ２）との混合からなシ、トナー濃度の
基準値としては混合比で１＝１に設定され、トナー（Ｔ
１）は補給タンク（１５ｂ）に、トナー（Ｔ２）は補給
タンク（１５ａ　）にそれぞれ収納されている。

前記感光体ドラム（２０）上には予め一６００ｖの電位
が付与され、画像露光にて原稿像の黒色部は一６００ｖ
、赤色部分は一１００■、背景（白色）部分は一３５０
■の静電潜像が形成される（第５図参照）。一方、現像
剤はローラ（ｌａ）の反時計回逆方向の回転及びローラ
（１４ｂ　）の時計回り方向の回転に従って混合かつ第
５図中右方に搬送され、多極磁石（１２）の反時計回逆
方向の高速回転に基づいて現像スリーブ（１１）の周面
を時計回逆方向に、かつブレード（１３）にて穂高を規
制されて搬送される。この搬送中に現像剤は磁気的に攪
拌され、トナー（Ｔ１）は正、トナー（Ｔ２）は負にそ
れぞれ現像スリーブ（１１）表面によって摩擦帯電され
る。そして、現像領’ｄ（Ａ　）にて反時計回逆方向に
回転する感光体ドラム（２０）上の静電潜像（第５図参
照）を摺擦現像する。このとき、現像スリーブ（１１）
には−３５０■の現像バイアスが印加されている。従っ
て、黒色の正帯電トナー（ＴＩ）が静電潜像の一６００
ｖの電位部分に付着し、赤色の負帯電トナー（Ｔ２）が
−１００Ｖの電位部分に付着することとなる。

壕だ、現象スリーブ（１１）上を搬送される現像剤の電
位は、表面電位検出器（１７）にて現像装置の作動中測
定され、測定値は積分回路（１８）で８゜Ｓｅｃ間積分
される。この積分値がトナー（ＴＩ　）。

（Ｔ２）の混合比が１＝１の設定値にある場合の基準値
〔現像スリーブ（１１）に対して一３５０Ｖのバイアス
電圧が印加されている関係上、このＩＨは−３５０Ｖで
ある〕と比較され、前記第３図ｆ：診照して説明したの
と同様に、測定積分値が基準値よりも正側にあればトナ
ー（Ｔ２）の濃度が低下しているのであるから、制御部
駆動系（１９）にて補給ローラ（１６ａ）を所定量回転
駆動し、新たなトナー（Ｔ２）を現像槽（１０）内に補
給する。また、測定積分値が基準値よりも負側にあれば
トナー（Ｔｌ）の濃度が低下しているのであるから、制
御部部！１ｉＩＪ系（１９）にて補給ローラ（１６ｂ）
を所定量回転駆動し、新たなトナー（１”１）を現像槽
（１ｏ）内に補給する。

因に、本発明者が確認したところによると、現像スリー
ブ（１１）上に供給される現像剤中のトナー（１’ｌ）
が０であった場合、前記測定電位は一３８５Ｖ、一方、
トナー（Ｔ２）が０であった場合、前記測定電位は一２
８５■であった。

一方、現像槽（１０）内の現像剤は常に定量に維持され
る必要かある。そのため、本川像ｉ置には現像槽（１０
）内の現像剤の絶対値が減少した場合には、それに応じ
てトナー（Ｔ１）、（Ｔ２）を１＝１の混合比で定量補
給するための機構（図示せず）が別途付設されている。

以上の本実施例において、現像剤の測定電位値を８０Ｓ
ｅＣ積分する様にしだのは、トナー濃度の検出誤差を少
なくするだめで、通常サンプリングが多い程誤差は少な
くなる。捷だ、表面電位検出器（１７）は搬送される現
像剤に近接するも接触することはなく、トナー自体ある
いはトナー中に含まれている塵埃等で汚染され、ひいて
は検出誤差を生じることがない。さらに、トナー（Ｔ１
　）　、　（Ｔｚ　）は表面電位検出器（１７）で測定
される時点で、それまでの現像スリーブ（１１）上での
搬送により飽゛付］状態まで摩擦帯電されていることは
勿論であり、前記ブレード（１３）にて供給量も一定に
保たれている。

なお、本発明は前記実施例の方法に眼定されるものでは
なく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。特に、前
記混合・搬送ローラ（１４ａ）、（１４１））に加えて
、別途多甑磁石を内蔵したスリーブを設け、このスリー
ブ上を搬送される現像剤の電位を測定してもよい。

発明の効果 以上の説明で明らかな様に、本発明によれば、スリーブ
上に磁気吸着された現像剤の電位を測定することにより
、現像剤中における各粒子の混合比を検出する様にした
ため、測定電位値から現像剤中における各粒子の濃度を
了確に検出することができ、とりわけ２種類のトナーの
混合からなる現像剤でもそれぞれのトナーの濃度混合比
を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトナー濃度検出方法の原理説明図
、第２図、第３図はいまひとつの原理の説明図である。 第、４図は本発明に係るトナー濃度検出方法の一実施例
を採用した静電潜像現像装置の断面図、第５図は感光体
上の表面電位を示すグラフである。 （１）、（１１）・・・スリーブ、（２）、（１２）・
・・磁石、（５）、（１７）・・・表面電位検出器、（
１５ａ）、（１５ｂ）・・・トナー補給タンク、（１８
）・・・積分回路、（Ｔｌ　）　、　（Ｔ２　）・・・
トナー、（Ｃ）・・キャリア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくともいずれか一方が磁性を有する２種類の異
   なる粒子の混合からなる磁性現像剤を、内部に磁石を有
   するスリーブ上に磁気吸着させると共に、この様に磁気
   吸着された現味剤の電位を測定することにより、前記現
   像剤中における各粒子の混合比を検出することを特徴と
   するトナー濃度検出方法。