JPH0659570A - トナーの電荷を維持する装置 - Google Patents

トナーの電荷を維持する装置

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JPH0659570A
JPH0659570A JP5146120A JP14612093A JPH0659570A JP H0659570 A JPH0659570 A JP H0659570A JP 5146120 A JP5146120 A JP 5146120A JP 14612093 A JP14612093 A JP 14612093A JP H0659570 A JPH0659570 A JP H0659570A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】単成分現像装置においてトナーの単位質量当た
りの電荷を一定の範囲内に維持することによってプリン
トの品質を向上させることである。 【構成】本装置は、現像ロールの表面積に対するトナー
粒子の質量の比率を制御する手段と、その制御手段を単
位質量当たりの静電荷の選定した比率の関数として調整
し、現像ロールの表面積に対するトナー粒子の質量の比
率を加減する調整手段より成り、静電潜像が記録された
感光体表面へ運ぶ現像ロールに付着しているトナー粒子
の単位質量当たりの静電荷の比率を選定した比率に維持
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真印刷のための
現像装置、より詳細には現像処理の一部として感光体へ
運ばれるトナーの単位質量当たりの電荷を制御する装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】どんな種類の現像装置でも、最も重要な
検討事項の１つは、“ｑ／ｍ”として知られる、トナー
の単位質量当たりの静電荷である。与えられた条件の下
でのｑ／ｍの特定の値は、その現像装置を用いて作成さ
れたプリントの最終的画像の品質に大きな影響を及ぼ
す。一般に、許容可能なプリント品質を得るには、現像
処理中のトナー粒子のｑ／ｍが一定の範囲内になければ
ならない。もしｑ／ｍがこの範囲より大きければ、現像
ステップにおいてトナー粒子を現像ロールから感光体へ
転移させるのに大きな力が必要になり、そして転写ステ
ップにおいてトナー粒子を感光体からコピー用紙へ転移
させるのに大きな力が必要になるであろう。逆に、ｑ／
ｍが低すぎると、トナー粒子が感光体の相対的に放電さ
せた領域にも付着し、仕上がったプリントの背景領域に
出現するので、プリントが黒ずんだ外観になる可能性が
増すであろう。２成分現像装置の場合には、混合現像剤
のトナー粒子とキャリヤ粒子の比率を制御することによ
って、トナーのｑ／ｍを比較的容易にある程度制御する
ことができるが、この簡単な方法は単成分現像装置には
使用できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】単成分現像装置におい
てトナーのｑ／ｍを一定の範囲内に維持することによっ
てプリントの品質を向上させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、潜像が記録された表面へ運ぶ部材に付
着しているトナー粒子の単位質量当たりの静電荷の選定
した比率を維持する装置を提供する。本装置は、前記部
材の表面積に対するトナー粒子の質量の比率を制御する
手段と、トナー粒子の単位質量当たりの静電荷の比率を
選定した比率に実質上維持するために、前記制御手段を
単位質量当たりの静電荷の選定した比率の関数として調
整し、前記部材の表面積に対するトナー粒子の質量の比
率を加減する調整手段より成る。
【０００５】
【実施例】図１（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、現像
ロール１６０のスリーブ１６４と計量ブレード１６８の
間の異なる圧力条件下におけるトナー粒子の挙動を比較
した一連の図である。図１の各図に示した実例の場合、
計量ブレード１６８は、帯電ロッドの場合のように、電
気的にバイアスされていない。図１（Ａ）では、計量ブ
レード１６８は最終的に非常に薄いトナー粒子層（ここ
では、説明のために粒子の単一層で示してある）のみが
スリーブ１６４の表面に置かれる程度に現像ロールのス
リーブ１６４に押し付けられている。この場合には、少
なくとも計量中にトナー粒子のうちスリーブ１６４また
は計量ブレード１６８のどちらかに直接接触する粒子の
比率が大きいであろう。あとで説明するように、トナー
粒子が感光体１０６と隣接する現像区域に達したとき、
この直接接触の度合いが最終的なトナー粒子のｑ／ｍに
大きな影響を及ぼすであろう。図１（Ｂ）では、スリー
ブ１６４への計量ブレード１６８の圧力は図１（Ａ）に
比べて非常に低いので、図示のように、計量ブレード１
６８とスリーブ１６４の隙間をトナー粒子が比較的厚い
層となって通過する。ここで、注目すべきことは、計量
ブレード１６８の下を通過するトナー粒子のうち実際に
スリーブ１６４または計量ブレード１６８のどちらかに
直接接触する粒子の比率が比較的小さいことである。ほ
とんどのトナー粒子は他の粒子と接触したままであろ
う。次に詳しく説明するように、この物理的な接触の欠
如は、スリーブ１６４上に計量されたトナー粒子のｑ／
ｍが、プリロードｑ／ｍ（トナーカートリッジ１５２か
ら供与ロールへロードされたときのトナー粒子のｑ／
ｍ）に非常に近いという状況を生む傾向がある。図１
（Ｃ）は中間のケースを示す。すなわち、計量ブレード
１６８は、図１（Ｂ）より少し大きく、図１（Ａ）より
小さい圧力でスリーブ１６４に押し付けられており、ト
ナー粒子のうちある中間の比率の粒子がスリーブ１６４
または計量ブレード１６８のどちらかと接触する。
【０００６】本発明が効果をあげる基本的な原理は、与
えられた条件下のトナー粒子のｑ／ｍが、現像ロールの
表面の単位面積当たりのトナー粒子質量（ｍ／ａ）の独
自の関数であるということである。ｑ／ｍとｍ／ａの関
係は、２つの項の“ｍ”が同じであるから、ｍ／ａ比の
小さい質量がｑ／ｍ比の大きな値を意味することとは無
関係に明らかである。計量ブレード１６８や現像ロール
の表面すなわちスリーブ１６４など、外部表面とトナー
粒子との接触は摩擦帯電効果を有しており、ｑ／ｍに大
きな影響を及ぼすことがわかった。一般に、たとえ外部
表面（たとえば計量ブレード１６８）自体が電気的にバ
イアスされていなくても、外部表面と接触することによ
って、与えられた量のトナーのｑ／ｍは増大する。前に
述べたように、もしトナー粒子が計量中に他のトナー粒
子と接触できるが、他のどの表面とも接触できなけれ
ば、現像ロール上に計量する過程で、トナー粒子のｑ／
ｍはほとんど増大しないであろう。
【０００７】図２、図３、図４および図５は、一定の条
件下における異なるタイプのトナーのｑ／ｍ（各グラフ
のｙ軸）とｍ／ａ（各グラフのｘ軸）の関係を示す４つ
の実例のグラフである。これらのグラフから、多くのタ
イプのトナーのｑ／ｍとｍ／ａの関係が一般に逆関数で
あることは明らかである。本発明に従って、トナーのタ
イプと当面の問題と関係のある条件について経験的に導
くことができるこれらの関数を利用して、ｑ／ｍの最終
値を制御し、最適のプリント品質を得ることができる。
【０００８】ゼログラフィー処理の過程中にトナー粒子
のｑ／ｍを決定する既知の方法は幾つか知られている。
それらの方法のどれかを修正して、本発明に使用するこ
とができる。たとえば、現像ロール上の電圧と単位面積
当たりのトナー質量とを監視してｑ／ｍを求めることが
できるであろう。そのほかに、本発明により適している
のは、米国特許第4,026,643 号に記載されている方法で
ある。図６に、この方法を使用する本発明に係る制御装
置の系統図を示す。ｑ／ｍの測定方法は、一般に、ゼロ
グラフィー法における現像ステップの前と後に感光体上
の静電位を測定する必要がある。図６には、従来の静電
プリンタの関連のある構成要素を選んで、特に計量ブレ
ード１６８を含む、感光体１０６と現像ロール１６０を
示してある。また電子写真式印刷装置の代表的な構成要
素のほかに、本発明のために、一連のセンサが感光体１
０６のまわりに配置されている。すなわち、感光体１０
６の処理方向に沿って、現像ロール１６０の前後に電位
計１０，１１が配置されている。さらに感光体１０６の
選定された領域上のトナーの濃度を光学的に測定するた
めに、現像ロール１６０の下流に光学濃度計１２が配置
されている。濃度計１２によって検査される感光体１０
６の選定された領域は、感光体１０６に沿って像区域の
間に故意に生成されたテストパッチであることが好まし
い。テストパッチを生成する普通の装置の１つは、感光
体１０６の表面の一区域に既知の電荷を置くように構成
されたテストパッチ光源１３である。システムの設計に
従って、テストパッチ光源１３は、たとえばテストパッ
チの区域内にまたはその周囲に光を照射して、感光体１
０６のイメージ区域の間にテストパッチを帯電または放
電させることができる。
【０００９】最初に、感光体１０６の帯電した表面の一
区域が電位計１０の近くを通過する。電位計１０は、接
続された電子回路（図示せず）と共同して、現像前に感
光体１０６の帯電した表面の電位を測定する。
【００１０】次に感光体１０６の帯電した表面は現像ロ
ール１６０の近くを通過する。感光体１０６の表面へ転
移するトナー粒子は、感光体１０６の表面電荷とは反対
の極性の電荷を有する。従って、静電気力の作用により
トナー粒子が現像ロール１６０から感光体１０６の表面
へ吸引されて付着する。また現像を促進するために、現
像ロール１６０と感光体１０６の間にＡＣ電圧を加えて
もよい。
【００１１】次に感光体１０６の表面は静電気力で表面
に付着したトナー粒子と共に電位計１１の近くを通過す
る。電位計１１は感光体１０６の表面の静電位を測定す
る。感光体１０６の表面に存在する荷電トナー粒子が静
電潜像の静電荷の一部を中和するので、電位計１０と電
位計１１から得られた測定結果は一般に異なっている。
従って、電位計１０と電位計１１の静電位の差は単位面
積当たりのトナー電荷の量を表す。
【００１２】電位計１０，１１による測定のほかに、好
ましい実施例においては、光学濃度の測定も行われる。
光源（図示せず）が感光体表面のテストパッチ領域を照
明し、反射された照明放射が光検出器１２の上に集めら
れる。この段階で、いろいろな方法を使用して、感光体
表面のトナー粒子の反射率の特定値を求めることができ
る。そのための濃度計は別の光源と検出器を有していて
もよい。本発明に使用することができると考えられる濃
度計の１つは、米国特許第5,083,161 号に記載されてい
るものである。この濃度計の光学的信号は、現像された
単位面積当たりのトナー質量の量を表す。
【００１３】電位計１０，１１および光検出器１２から
の出力信号は、データ処理装置１４へ送られる。関係の
ある変数の望ましい値を導くために、上記のデータ処理
装置１４はハードウェア、ソフトウェアまたはその両方
で具体化することができる。装置１４へ送られる入力
は、電位計１０，１１からの静電位の読みと、光検出器
１２からの光学的信号である。電位計１０，１１は差回
路網に接続されており、差回路網は感光体表面の静電位
の効果によって測定された信号を与えるようになってい
る。電位計１０，１１による静電位の測定は、逐次すな
わち連続して実施することができる。ハードウェア、ソ
フトウェアまたはその両方で具体化された差回路網は、
現像ステップの前と後の感光体表面の静電位の差に比例
する値（アナログ信号、ディジタル値、その他の表現）
を出力する。トナーの電荷は、実際には、現像ステップ
中の静電位の変化の値である。現像ステップの前と後の
感光体表面の静電位の差を用いて、現像ステップで感光
体表面に塗布されたトナーの結合電荷を決定し、感光体
１０６上の単位面積当たりの電荷の値を得ることができ
る。この単位面積当たりの電荷の値がｑ／ａである。
【００１４】さらに光検出器１２からデータ処理装置１
４へ信号すなわち値が送られる。より正確な読みすなわ
ち精密な読みを得るために、考えられるところでは、追
加の光検出器を使用して、トナー粒子が付着しない感光
体表面の領域を監視することができるであろう。感光体
表面のトナー粒子の光学濃度は表面の単位面積当たりの
トナー粒子の質量の比に正比例するので、この光検出器
１２の出力を、単位面積当たりのトナー質量の有用な値
（ｍ／ａ）へ変換することができる。
【００１５】電位計１０，１１の読みからｑ／ａが、そ
して光検出器１２からｍ／ａが得られるので、これら２
つの量を用いて、最大関心事である変数ｑ／ｍの値を導
くことができる。このｑ／ｍを導くために必要な数学的
ステップは、たとえばアナログ計算機またはディジタル
手段で実行することができる。
【００１６】次に、電子写真式プリンタの動作中の決め
られた時に計算したｑ／ｍの値と、望ましいプリント品
質と密接な関係があるｑ／ｍの望ましい最適値とを比較
することができる。このステップを図６の系統図に枠１
６で示す。上に述べたｑ／ｍの最適値は図６に示した探
索テーブル１７に格納することができる。前述のよう
に、感光体に塗布されたトナーのｑ／ｍ値が低すぎる
と、明るい印刷区域が生じるのに対し、ｑ／ｍ値が高す
ぎると、白色を意図したイメージの２つの区域に見かけ
のトナー粒子が付着し、プリントは「黒ずんだ」外観に
なるであろう。次に、データ処理装置１４からのｑ／ｍ
の実際の値と事前に設定された最適値１７とを比較し、
それに基づいてｑ／ｍの値を調整することができる。探
索テーブル１７内のｑ／ｍの最適値は装置の製造時に決
めてもよいし、あるいはユーザー自身の必要に応じて、
ユーザーがｑ／ｍを調整する手段を設けることができ
る。この選定したｑ／ｍの最適値への自動調整は、本発
明に従って、ｍ／ａの対応する値を選定することによっ
て行われる。前述のように、トナー粒子のｑ／ｍは現像
ロール１６０の表面の単位面積当たりのトナー質量（ｍ
／ａ）の独自の関数である。
【００１７】図７は、与えられたタイプの電子写真式印
刷装置における与えられたタイプのトナーのｍ／ａとｑ
／ｍの典型的な関係を示すグラフである。この関係は、
例示の目的で記載した図２〜図５のいろいろな曲線のど
れかを合成したものである。要求されたレベルのコピー
品質のための望ましいｑ／ｍ値の範囲があるはずであ
る。従って、図７のグラフのような経験的関係を使用す
れば、この望ましいｑ／ｍについて、ｍ／ａの必要値が
あるはずである。装置１６の目的は、与えられた条件下
でこの独自の関係を利用して、ｑ／ｍを調節することで
ある。たとえば、もし装置１４からの測定されたｑ／ｍ
が、図７の点Ａのように、望ましい範囲Ｒより大きけれ
ば、装置１６は、ｑ／ｍが望ましい範囲Ｒに入るまで、
ｑ／ｍを下げる（ｍ／ａを増す）役目を果たすｍ／ａの
値を出力することができる。従って、装置１６からの出
力は、要求されたｑ／ｍを生み出すｍ／ａの要求された
値になるであろう。
【００１８】本発明の一実施例の場合、現像ロール１６
０の表面のトナー粒子のｍ／ａは、現像ロール１６０の
表面に対する計量ブレード１６８の圧力の関数であり、
現像ロール１６０の表面に対する計量ブレード１６８の
圧力Ｐm が高ければ、トナー粒子層は薄くなり、ｍ／ａ
の値が小さくなるであろう。ｍ／ａを増す必要がある場
合には、現像ロール１６０上のトナー粒子層が厚くなる
ようにＰm を低くすべきである。制御装置は、望ましい
ｑ／ｍと密接な関係がある適当なｍ／ａを生じさせるの
に必要なレベルの計量ブレード１６８の圧力Ｐm を決定
した後、計量ブレード１６８を制御して、決定した圧力
Ｐm をスリーブ１６４に作用させることができる。図８
は、考えられる一形式の圧力付与装置２０の簡単な斜視
図である。図８の実施例においては、関数１８の結果と
して出力された電圧信号を使用して、小形ステップモー
ター３０を制御することができる。ステップモーター３
０はカム３２を駆動して制御された力で計量ブレード１
６８をスリーブ１６４に押し付ける。この分野の専門家
はだれでも、コイルばねを使用して部材を計量ブレード
１６８に押し付ける装置など、別の装置をすぐ思いつく
であろう。重要なことは、Ｐm を変化させて望ましいｑ
／ｍが得られる望ましい間隔を達成することである。
【００１９】スリーブ１６４の表面のｍ／ａのある範囲
内において、最終的に望ましいｑ／ｍを有する十分な量
のトナー粒子が感光体１０６の上に置かれるように、装
置の他のパラメータを補償する必要があるかも知れな
い。たとえば、もし必要とされたｑ／ｍが低いｍ／ａ値
を要求すれば、感光体上に十分な絶対量（質量）の粒子
を得るために、より大きなスリーブ面積が必要であろ
う。逆に、もし必要とされたｑ／ｍが高いｍ／ａ値を要
求すれば、トナー粒子がスリーブ１６４の上に厚く広が
るであろう。そしてより小さいスリーブ面積をスリーブ
１６４と感光体１０６間の現像区域を通過させる必要が
ある。これらの補償は、スリーブ１６４（Ｖ dev ）と感
光体１０６（Ｖpr）の隣接する表面の相対速度を制御す
ることによって達成することができる。この関数１８
は、必要な入力がｍ／ａ値だけであり、関数の出力は、
Ｖdev ／Ｖprの必要な値に応じてスリーブ１６８および
感光体１０６を動かすモーターを制御するため使用する
ことができる。本発明の制御装置における上記関係は図
６に現像ロール１６０および感光体１０６と相互作用を
する枠２０として示してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、３つのレベル
の厚さのトナー粒子層について、トナー粒子と、現像ロ
ールのスリーブおよび計量ブレードとの相互作用を示す
略図である。
【図２】あるタイプのトナーのｑ／ｍとｍ／ａの関係を
示すグラフである。
【図３】別のタイプのトナーのｑ／ｍとｍ／ａの関係を
示すグラフである。
【図４】さらに別のタイプのトナーのｑ／ｍとｍ／ａの
関係を示すグラフである。
【図５】さらに別のタイプのトナーのｑ／ｍとｍ／ａの
関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る制御装置の作用を示す系統図であ
る。
【図７】仮説的状況の場合のｑ／ｍとｍ／ａとの関係を
示すグラフである。
【図８】現像ロールに対する計量ブレードの圧力を変え
る装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０，１１ 電位計 １２ 光学濃度計（光検出器） １３ テストパッチ光源 １４ データ処理装置 １６ 比較ステップ（比較器） １７ 探索テーブル １８ 関数 ２０ 圧力付与装置 ３０ 小形ステップモーター ３２ カム １０６ 感光体 １６０ 現像ロール １６４ 現像ロールのスリーブ １６８ 計量ブレード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 潜像が記録された表面へ運ぶ部材に付着
    しているトナー粒子の単位質量当たりの静電荷の選定し
    た比率を維持する装置において、 前記部材の表面積に対するトナー粒子の質量の比率を制
    御する手段と、 トナー粒子の単位質量当たりの静電荷の比率を選定した
    比率に実質上維持するために、前記制御手段を単位質量
    当たりの静電荷の選定した比率の関数として調整し前記
    部材の表面積に対するトナー粒子の質量の比率を加減す
    る調整手段とから成ることを特徴とする装置。
JP5146120A 1992-06-29 1993-06-17 トナーの電荷を維持する装置 Pending JPH0659570A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/906,090 US5212522A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Basic developability control in single component development system
US07/906090 1992-06-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0659570A true JPH0659570A (ja) 1994-03-04

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ID=25421917

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5146120A Pending JPH0659570A (ja) 1992-06-29 1993-06-17 トナーの電荷を維持する装置

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JP (1) JPH0659570A (ja)

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