JPH0481871A - 現像方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トナー担持体表面にトナーを担持して搬送し
、潜像担持体とトナー担持体とが互いに対向した現像領
域にて、潜像担持体に形成された静電潜像にトナー担持
体上のトナーを静電的に移行させて潜像を可視像化する
現像方法に関する。

〔従来の技術〕

潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化して記録画
像を得る電子複写機、レーザプリンタ或いはファクシミ
リ等の画像形成装置において、必要に応じて補助剤を外
添したトナー、すなわち−成分系！ｉ！像剤を用いる上
記形式の現像方法を採用することは従来より周知である
。

かかる現像方式は、キャリアを含む二成分系現像剤を用
いる現像方式に比べ、装置の維持管理を簡素化でき、装
置の構造を小型化できる利点が得られる。この現像方法
は１例えば、トナー容器に収容されたトナーをトナー担
持体の表面に静電的に付着させ、かかるトナーを現像領
域へ搬送して現像に供するように構成されている。その
際、トナー容器内のトナーが少なくなってくると、トナ
ー担持体に供給されるトナー量も減少する。またトナー
担持体を含めた現像装置の各要素の経時的な劣化や環境
条件の変化などによってもトナー担持体に供給されるト
ナー量が減少し、或いは異常に増大することもある。

このようにトナー担持体上のトナー量が変化すると、こ
れにより形成される可視像の濃度が変動し、所定濃度の
可視像を得ることができなくなる。

例えばトナー担持体に担持されて現像領域へ搬送される
トナーの量が所定量よりも減少すれば、可視像の画像濃
度が低下し、その画質が劣化する。

そこで従来は、潜像担持体に、現像装置のトナーによっ
て基準パターン像を形成し、その画像濃度を発光素子と
受光素子より成るセンサによって検知し、その結果に基
づいて現像領域における静電潜像へのトナーの移行量を
制御し、可視像の画像濃度を調整していた。例えば、ト
ナー担持体上のトナー量が所定量よりも減少すると、基
準パターン像の画像濃度が低下するので、センサがこれ
を検知したとき、トナー担持体に印加する電圧を調整し
て該担持体と潜像担持体との間のバイアス電界を強め、
トナーが静電潜像へ移行しやすくすることによって、可
視像の画像濃度の低下を防止するのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述の従来の方法によると、先ず潜像担持体上
に基準パターン像を形成し、しかる後その画像濃度を検
知するが、この動作を、実際の現像動作時以外の時期に
行わなければならないため、画像形成速度が低下する不
具合を免れない。実際の現像動作と並行して検知動作を
行うことができれば１画像形成速度の低下を防止できる
のであるが、従来の方法ではこのような検知を行うこと
ができなかった。

本発明の目的は、上記従来の欠点を簡単な構成によって
除去した現像方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形
式の現像方法において、トナー担持体上のトナーに対し
て発光素子からの光を照射し、その反射光を受光素子に
入射させることにより、トナー担持体に担持されたトナ
ー量を検知し、その結果に基づいて、現像領域における
静電潜像へのトナーの移行量を制御し、可視像の画像濃
度を調整する構成を提案する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第１図は本発明に係る方法を実施する現像装置の一例を
示す概略図であり、先ずその全体構成と作用を明らかに
する。

第１図において、潜像担持体の一例であるドラム状の感
光体１は矢印Ａ方向に駆動され、これに対向して現像装
置２が設けられている。現像装置２のトナー容器３内に
は、必要に応じて補助剤が外添されたトナー４、すなわ
ち−成分系現像剤が収容されている。トナー４は非磁性
トナーであっても、また磁性トナーであってもよいが、
第１図の例では非磁性トナーが用いられるものとする。

同様に第１図に示したトナーの体積固有抵抗率は１０７
〜１０１２ΩＧ程度であるとする。

トナー容器３の前後の側板には、該容器の開口から一部
を露出した状態で現像ローラ５が支持され、該ローラ５
は感光体１に対向して、図における反時計方向に回転駆
動される。現像ローラ５はトナー担持体の一構成例をな
すものであるが、がかるローラ５の代りにベルト状のト
ナー担持体を用いることもできる。

またトナー容器３の前後の側板にはトナー供給部材の一
例であるトナー供給ローラ６が支持され。

該ローラ６は現像ローラ５に接触しながら例えば反時計
方向に回転駆動される。

トナー容器３内のトナー４は、時計方向に回転するアジ
テータ７により撹拌されつつ、トナー供給ローラ６に運
ばれ、次いでこのローラ６によって現像ローラ５に供給
される。この供給時にトナーは所定の極性に摩擦帯電さ
れ、現像ローラ５の周面に静電的に付着し、現像ローラ
５に担持される。第１図の例では、説明の便宜上、トナ
ー４が正極性に帯電されるものとして説明する。

現像ローラ５の周面に供給担持されたトナーは、該ロー
ラ５の回転によって搬送され、層厚規制部材の一例であ
るドクタープレー１り８によってならされ、均一な厚さ
に規制される。次いでこのトナーは感光体１と現像ロー
ラ５の対向した現像領域９へ搬送され、ここで、感光体
１に形成された静電潜像に静電的に移行し、該潜像を可
視像化する。

現像に供されずに現像領域９を通過したトナーは、現像
ローラ５に担持されたままトナー供給ローラ６のところ
に戻され、また感光体１上に形成された可視像は図示し
ていない転写紙に転写され、定着装置によって転写紙上
に定着される。

現像ローラ５は第２図乃至第４図に示すように、例えば
アルミニウムやステンレス鋼等の導電性の基体１０の周
面部分に多数の微小誘電体１１が分散して固定されたも
のとなっていて、このローラ５の表面に導電性基体１０
自体の導体面１２と、これに固着された誘電体１１の表
面が規則的又は不規則状態で露出している。各誘電体１
１の形状やその大きさは適宜設定できる。表面に露出し
た誘電体の形状が例えば円形であるとした場合、その径
は例えば１０乃至５００μｍ、好ましくは５０乃至３０
０μｍ程度に設定され、現像ローラ５の全表面積に対す
る、誘電体１１の表面積比率は例えば３０乃至７０％程
度に設定される。誘電体１１は、１〜ナーの帯電極性と
反対の極性、本例では負極性に摩擦帯電される材質のも
のが選択される。

一方、現像ローラ５に接するトナー供給ローラ６は、例
えば発泡体ローラやファーブラシローラより成り、現像
ローラ５の誘電体１１の表面に接触して、これをトナー
の帯電極性と反対の負極性に摩擦帯電させる材料から構
成されている。

先に説明したように、現像領域９を通過した現像ローラ
部分はトナー供給ローラ６のところに移動して該ローラ
６に接触し、現像に供されなかったトナーはトナー供給
ローラ６から受けるスキャベンジンクカによって掻き落
される。同時に、現像ローラ５の誘電体１１はトナー供
給ローラ６との摩擦によってトナーの帯電極性と反対の
負極性に帯電される。

一方、前述の如くトナー供給ローラ６の周面に接触しな
がら現像ローラ５に運ばれるトナーは、トナー供給ロー
ラ６と現像ローラ５との摩擦によって正極性に摩擦帯電
される。このとき、現像ローラ４の各誘電体１１は負極
性に摩擦帯電していて、各誘電体１１のまわりには導体
面１２が存在し、現像ローラ５の表面は、多数の誘電体
１１のところだけに選択的に負極性の電荷が付与されて
いる。これにより第５図に示すように、負に帯電した各
誘電体１１とそのまわりの導体面１２との間に閉型界Ｅ
が形成され、現像ローラ５の表面の近傍には無数と言え
る程多数の微小閉型界（マイクロフィールド）が形成さ
れる。各誘電体１１の表面積は大変微小であるため、各
閉型界は所謂エツジ効果によってその強度が大変強くな
る。かかる閉型界によって、正に帯電したトナーは、誘
電体１１に強く引かれ該ローラ５上に多量に離れ難い状
態で保持される。現像ローラ５に担持されたトナーがド
クターブレード８によって層厚を規制されるとき、帯電
の充分なトナーは微小閉型界によって現像ローラ５の表
面に強く保持されるが、帯電量の小なるトナーはドクタ
ーブレード８との接触圧によって除去され、帯電量の大
なる！・ナーだけが多量に現像領域９へ搬送され、前述
の如く静電潜像を可視像化する。

感光体１の導電性のベースはアースされ、これに対して
現像ローラ５の導電性基体１０には、電源５０によって
直流電圧、又はこれに交流を重畳した電圧が印加され、
かかる状態で、感光体１と現像ローラ５の間に電界が形
成され、潜像の可視像化が実行される。

上述のように、図示したｆＩ；ｌ像装置２によると多量
のトナーを現像ローラ５に担持して現像領域９へ搬送し
、高品質な可視像を形成することができる。ところが、
先にも説明した如く、Ｉ・ナー容器３内のトナー４の量
が減少してくると、現像ローラ５へ供給されるトナー量
も不足し、これを放置すれば可視像の画像濃度が低下し
、その画質が劣化する。環境条件の変化などによっても
現像ローラ５に担持されて現像領域９へ搬送される１ヘ
ナー量が減少することがある。或いは環境条件の変化な
どにより、現像ローラ５上に過大な量のトナーが担持さ
れ、これが現像領域９へ搬送されることもあり、この場
合には可視像の画像濃度が異常に高くなり、やはりその
画質が劣化する恐れがある。

このような不具合を回避す入く、従来は現像装置によっ
て可視像化した基準パターン像を感光体上に形成し、こ
れをセンサで検知して可視像の画像濃度を調整していた
のであるが、これによって画像形成速度が低下する不具
合を免れなかったことは、先に述べた通りである。

そこで、本実施例においては、現像ローラ５上のトナー
の量をセンサによって検知し、これに基づいて可視像の
画像濃度を調整するように構成されている。以下、その
具体的構成例を明らかにする。

第１図及び第４図に示すように、例えばドクターブレー
ド８と現像領域９との間の現像ローラ部分に対向して、
発光素子３０と受光素子３１を有するセンサ３２が配置
されている。発光素子３０からの光によって現像ローラ
５上に担持されたトナーを照射し、その反射光を受光素
子３１に入射させることにより、現像ローラ５上のトナ
ーの量を検知するのである。

第６図及び第７図は、上述のセンサ３２によって現像ロ
ーラ上のトナーの量を検知できる理由を明らかにする説
明図である。現像ローラ５の近傍空間の電界は、現像ロ
ーラ５の表面Ｘから離れる程、すなわち第６図及び第７
図にＹで示した向きの距離が大きくなる程弱くなる。こ
のため、第７図に示す如く現像ローラ５の表面Ｘに少量
のトナー４が付着しているときは、このトナー４が現像
ローラ５の表面に均一な層をなして付着し、そのばらつ
きも少ないが、第６図に示す如く現像ローラ５上のトナ
ー４の量が多いときは、現像ローラ５の表面からＹ方向
に離れるに従ってトナーの量が減少し、その表面が凹凸
をなす。特に本例のように、現像ローラ５の表面に誘電
体１１の表面と導体面１２とが露出し、これらの間に微
小閉電界が形成されているときは、トナーの帯電極性と
逆極性に帯電した誘電体１１の表面に多量にトナーが付
着する傾向となるので、現像ローラ上のトナー量が多い
と、その表面の凹凸は著しくなる。

上述のように現像ローラに担持されたトナーの量の多少
によって、トナー層表面の形態に相違を生じるのである
。本発明はこの点に着目してなされたものである。すな
わち、第６図のように多量のトナー４が現像ローラ上に
担持されているとき、これに発光素子３０から光を照射
すると、トナー層表面に多数の凹凸があるため、その反
射光は激しく散乱するが、第７図のようにトナーの付着
量が少ないと、反射光の散乱は極めて少なくなる。

従って前者のようにトナー量が多いときは受光素子３１
には少量の光が入射することになり、後者のようにトナ
ー量が少なくなると、受光素子３１には多量の光が入射
する。このように受光素子３１への入射光量の相違によ
って、現像ローラ５上のトナーの量を検知することがで
きるのである。

センサ３２によるトナー量の検知後の処理は従来と変り
はなく、検知結果に基づいて、現像領域９における静電
潜像へのトナーの移行量を制御し、可視像の画像濃度を
調整する。すなわち、センサ３２の受光素子３１からの
出力が第４図に示したように制御装置３３に入力され、
ここでセンサ３２の出力と基準値とが比較され、これに
よって例えば現像ローラ上のトナーの付着量が所定量よ
りも少ないと判断されたときは、制御装置３３によって
電源５０（第１図も参照）が制御され、現像ローラ５と
、感光体１上の静電潜像との間の電界が強められるよう
に、現像ローラ５への印加電圧が調整される。これによ
り、現像ローラ５上のトナーが静電潜像へ移行しやすく
なるので、現像ローラ５上のトナー量の不足を補うこと
ができ、所定濃度の可視像を形成できる。現像ローラ５
上のトナーの量が多すぎると判断されたとき、感光体１
の静電潜像と現像ローラ５との間の電界が弱まるように
現像ローラ５への印加電圧を制御し、トナーが潜像に移
行し難しく、所定濃度の可視像が得られるように制御す
ることもできる。このようにして、常に所定濃度の可視
像を形成することができるのである。

また第１図に示したドクターブレード８を金属などの導
体により構成し、これに対して、破線で示した如く電源
５１によって、現像ローラ５上の１〜ナーの帯電極性と
同極性の電圧を印加し、トナーに対して電荷を注入する
ことにより、トナーの電荷量を高めることもできるが、
このような構成を採用した場合、センサ３２の出力に基
づいて。

制御装置３３によって電源５１を制御し、１＜フタ−ブ
レート８に印加する電圧を調整することもできる。例え
ば現像ローラ５上のトナーの量が少なすぎると判断され
たときは、ドクターブレード８への印加電圧を高め、］
−トナに注入される電荷量を増大させ、このトナーが現
像領域９において感光体１上の静電潜像に移行しやすく
し、可視像の画像濃度の低下を防止するのである。また
現像ローラ５上のトナーの量が多すぎるときは、ドクタ
ーブレード８への印加電圧を下げ、トナーに注入される
電荷量を減少させ、このトナーが現像領域９において静
電潜像へ移行し難くシ、可視像の画像濃度が異常に高く
なる不具合を阻止するように制御することもてきる。

いずれにしても図示した構成では、現像ローラ５上の（
−ナーの量を直接検知しているので、通常の現像動作時
にこの検知動作を実行し、これに対する処置をなすこと
ができる。よって、専ら検知動作だけを行う時間をなく
すことができ、従来のように一旦感光体に基準パターン
像を作り、その画像濃度を検知する方法に比へ、全体の
画像形成速度を速めることができる。

なお、第４図、第６図及び第７図では、便宜」１発光素
子３０と受光素子３１とを現像ローラ５の表面に対して
傾斜させて配置した状態で示しであるが、トナー層の表
面の凹凸状態の検知精度を高めるため、発光素子３０か
らの光が現像ローラ５の表面に対して垂直に入射し、そ
の反射光を受光素子３１で受光できるように画素子３０
，３］を配置することが望ましい。

また発光素子１の光源としてＩ−（ｅ　−Ｎ　ｅレーザ
などを用いることができるが、このような光が感光体１
に当り、その静電潜像に悪影響を与える恐れのあるとき
は、発光素子３０から受光素子３１までの光ビームを覆
う遮光部材（図示せず）を設け、その光が感光体１を照
射しないように構成するとよい。

さらに、トナー層を照射する光ビームの光束径があまり
小さいと、トナーの極く一部だけに光が当って、トナー
層表面の凹凸状態を正しく検知できなくなるので、この
光束径をトナー粒子の直径よりも大きく上まわる大きさ
とし、トナー層表面の比較的大きな面積を検知できるよ
うに構成することが有利である。例えばトナー粒子の直
径が５乃至２０μｍであるとしたとき、光ビームの光束
径を１００乃至１５０μｍ程度に設定するのである。

また、現像ローラ５に付着したトナーの量と受光素子３
１の受光量の関係をさらに追加的に説明すると１両者の
関係は第８図に例示する如くなる。

１ヘナ一付着量の少ないＰで示した範囲においては。

トナー層だ（づについて考えると、トナー付着量と受光
量は点線の如く変化するが、現像ローラ自身の表面平滑
度やその反射率の影響により実際は実線のように変化す
る。また、現像ローラ上のトナー付着量の多いＲで示し
た範囲においては、曲線が一定値に近づき、トナー付着
量が増大しても受光量に大きな変化は見られない。これ
に対し、通常の現像動作時の現像ローラ５上の１ヘナ一
付着址は、第８図にＱで示した範囲となり、この範囲で
トナー量を検知することになるが、かかる範囲において
は、トナー付着量と受光量の関係がほぼ一定となり、正
しくトナー斌の検知を行うことができる。

以上、導体面１２と誘電体１１の表面が表面に露出した
現像ローラ５を用い、その表面近傍に微小閉型界を形成
する形式の現像装置に本発明を適用した具体例を説明し
たが、本発明は、従来より公知な各種形式のトナー担持
体を用いる現像装置にも広く適用できる。例えば導電性
の基体表面に絶縁層を積層して成るトナー担持体を用い
、その表面の絶縁層を、例えば第１−図に示した如きト
ナ−供給ローラ６との摩擦により帯電させ、その電荷に
よってトナーをトナー担持体表面に付着させる現像装置
においても、そのトナー担持体上のトナーの付着量の多
少によって、第６図及び第７図に示したように、トナー
層表面に激しい凹凸ができたり、逆にその表面が平滑に
なるので、これをセンサによって検知し、トナー量を検
出することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、トナー担持体上のトナー量を直接検知
するので、その検知動作を通常の現像動作時に実行でき
、無駄な時間を省くことができる。

これにより、画像形成速度を従来よりも速めることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法を実施する現像装置の一例を
示す断面図、第２図は現像ローラの誘電体と該ローラに
付着するトナーを模式的に拡大して示した説明図、第３
図は同じく誘電体の表面を模式的に表わした現像ローラ
表面の拡大図、第４図は現像ローラと、これに対置され
たセンサの斜視図、第５図は現像ローラ表面の近傍に形
成される微小閉型界を説明する図、第６図及び第７図は
現像ローラ表面のトナーの付着状態を示す説明図。 第８図は現像ローラ上のトナー付着量と受光素子の受光
量との関係の一例を示す図である。 ４・・・トナー　　　　９・・・現像領域３０・・・発
光素子　　３１・・・受光素子代理人　弁理士　星　野
　則　夫 第 ？ 図 第３ 図 Ｏ 第４ 図 第５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トナー担持体表面にトナーを担持して搬送し、潜像担持
   体とトナー担持体とが互いに対向した現像領域にて、潜
   像担持体に形成された静電潜像にトナー担持体上のトナ
   ーを静電的に移行させて潜像を可視像化する現像方法に
   おいて、 前記トナー担持体上のトナーに対して発光素子からの光
   を照射し、その反射光を受光素子に入射させることによ
   り、トナー担持体に担持されたトナー量を検知し、その
   結果に基づいて、現像領域における静電潜像へのトナー
   の移行量を制御し、可視像の画像濃度を調整することを
   特徴とする現像方法。