JPH04134376A - 画像形成装置 - 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】 のＣ 本発明は、電子写真式或は静電記録式などの画像形成装
置に関するものであり、特に潜像担持体上に形成された
静電潜像を現像剤によって現像する現像装置を有する画
像形成装置に関するものである。

従」虹の」Ｌ術 従来、例えば、電子写真感光体のような潜像担持体表面
に静電潜像を形成し、該潜像を現像剤で現像し、顕像化
する工程を含む電子写真プロセスを利用した周知の画像
形成装置は、現像剤として磁性トナーを使用するもの、
或いは、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を使
用するものなどが、広（実用化されている。

このような画像形成装置では、潜像を顕像化する現像装
置は、トナーを有する現像剤を収容した現像剤収納部を
有し、一般に、該現像剤収納部内には撹拌部材が配設さ
れており、外部より現像剤収納部内にトナーが供給され
た後、この撹拌部材によって、現像剤が現像剤担持体側
へと搬送される構成とされる。

特に、二成分現像剤を使用する従来の現像装置において
は、上記撹拌部材によって現像剤を撹拌し、磁性キャリ
ア中にトナーを均一に分散させるようになっている。従
って、トナーは、上記の撹拌によって磁性キャリアとの
間に摩擦を生じ所望の電荷量に帯電される。

しかしながら、上記従来の画像形成装置における現像装
置の撹拌動作は、現像動作の継続中、連続的或いは断続
的に行われており、従って、例えばトナー消費が極端に
少ない原稿を複写し続けるような場合には、現像剤が撹
拌過多状態となってしまう場合があった。

斯界では周知のことであるが、このように現像剤が撹拌
過多状態となった場合には、現像剤の劣化、即ち、帯電
量の上昇或いは低下、又は現像剤の破損などが生じ、現
像画質が悪化するという問題が生じた。

従って、本出願人は、上述現像剤劣化に伴う問題点を解
決するために、現像装置内に設けた現像剤量検知手段か
らのトナー補給信号が、予め設定された時間内に所定の
回数だけ発生していないと判定した場合には、潜像担持
体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像すること
によって、劣化した現像剤を現像剤担持部材から離脱さ
せる画像形成装置を提案した。

が　゛しよ　とする しかしながら、上記従来の画像形成装置においては、劣
化した現像剤にて潜像担持体上に形成された静電潜像を
現像し、現像した顕画像、即ちトナー像は、転写紙上に
転写することな（直接クリーニング部材により潜像担持
体上から除去する構成とされているために、以下の問題
があった。

一つの問題は、撹拌過多による現像剤劣化に起因してト
ナーの帯電量が低下してしまう系においては、帯電量が
低いために、潜像担持体上に現像されたトナーが上記動
作中に機内飛散してしまうという問題である。

他の問題としては、現像剤劣化によりトナーの帯電量が
上昇してしまう系においては、潜像担持体上に現像され
たトナー像が、トナーの帯電量が高いために、クリーニ
ング部材による除去が困難となり、クリーニング不良が
生じるという問題があった。

従って、本発明の目的は、現像装置内での現像剤の撹拌
が過多となった場合のベタ現像制御シーケンス時におい
てのクリーニング不良或はトナーの機内飛散を防ぐこと
ができ、常に高品質の画像を得ることのできる画像形成
装置を提供することである。

るだめの 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

要約すれば本発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に静
電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、トナーを有す
る現像剤を現像剤担持体上に担持し、該静電潜像を現像
する現像装置と、トナー消費状態を検出するトナー量検
出手段と、上記潜像担持体の潜像を現像したトナーに、
電荷を与える電荷付与手段とを有する画像形成装置にお
いて、上記トナー量検出手段により得られる情報信号に
応じて、上記潜像担持体表面に所定の静電潜像を形成さ
せるための潜像形成指令信号を上記静電潜像形成手段に
与え、現像剤を前記潜像担持体に供給するための現像剤
供給信号を上記現像剤担持体の駆動部に与える制御シー
ケンスと、上記制御シーケンスにより前記潜像担持体に
供給されたトナーに対して、前記電荷付与手段を動作さ
せ電荷を与える制御シーケンスと、を有することを特徴
とする画像形成装置である。

１鳳ｌ 以下、本発明に係る画像形成装置を添付図面に基づいて
更に詳しく説明する。

第１図には、本発明の一実施例を示す電子写真複写装置
が図示される。本実施例にて、ドラム状の電子写真感光
体とされる潜像担持体９が回転自在に担持され、その上
方に、光学露光手段が配置される。

つまり、潜像担持体、即ち感光ドラム９の上方に原稿台
ガラス３が配置され、該原稿台ガラス３上に原稿（写真
原稿、或は写真と文字から成る複合原稿など）２を載置
した後原稿圧板１で押圧する。なお、原稿圧板１の、原
稿台ガラス３と接触する面は白色とされる。

原稿２は、例えばハロゲンランプなどのような原稿照明
ランプ（ランプ）４、ミラー５ａ〜５ｃからなる、当業
者には周知の走査光学系にて走査され、光学レンズ６、
ミラー５ｄ〜５ｅを介して一定速度で回転する感光ドラ
ム９に結像する。

原稿画像濃度検知手段、即ち、センサー２２が光学レン
ズ６の側面にとりつけられる。原稿画像濃度検知は、複
写過程に入る前に、予めランプ４で原稿画像を走査し、
原稿画像からの反射光をセンサー２２に入射させること
によって行う。

本実施例によると、半導体レーザー、ポリゴンミラー、
結像レンズ、スキャナモータ等から構成されるレーザー
光源部７が設けられ、コントローラ１２から出力される
露光データに基づいてレーザービームを発射し、折り返
しミラー８を介して感光ドラム９上を露光する。

感光ドラム９の周囲には、電子写真プロセスのための画
像形成手段が配置される。つまり、画像形成プロセスに
備えて感光ドラム９の残留電荷を除電する除電ランプ１
０、感光ドラム９を一様に帯電する一次帯電器１１など
の静電潜像形成手段、更に、例えば赤色の現像剤を収容
し、感光ドラム９に形成された静電潜像を赤色に現像す
る第１の現像装置１３、例えば黒色の現像剤を収容し、
感光ドラム９に形成された静電潜像を黒色に現像する第
２の現像装置１４が配置される。

なお、第１の現像装置１３と第２の現像装置１４は、コ
ントローラ１２からの現像制御信号に応じて、どちらか
一方の現像装置が感光ドラム９に対して接近して配置さ
れ、他方の現像装置は感光ドラム９に対して退避位置に
配置される。

感光ドラム９上の現像像、即ち、トナー像は、搬送ガイ
ド２０を介して搬送され、−旦レジストローラ位置で停
止、感光ドラム９上に形成されたトナー像先端との同期
が取られた後再給紙される記録紙２１上に、転写帯電器
１５の作用により転写される。記録紙２１は、分離帯電
器１６にて感光ドラム９から分離された後、搬送ベルト
１８で定着器１９へと搬送される。定着器１９は、記録
紙２１に転写されたトナー像を、熱ローラ及び圧力ロー
ラにより加圧し、記録紙２１に熱定着させる。

一方、感光ドラム９に残留するトナーはクリーナー１７
で回収する。

本発明に従えば、現像装置１４と転写帯電器１５との間
にコロナ帯電器のような電荷付与手段２３が配設される
。該電荷付与手段２３の作用については後述する。

第２図は、現像装置１３の断面図である。現像装置１３
は、その内部が隔壁３５によりトナーを収納したトナー
収納部りと、磁性キャリアを含有する二成分現像剤を収
納する現像剤収納部Ｃとに区画されている。なお、トナ
ー収納部り内の収納トナー及び現像剤収納部Ｃ内の現像
剤は、図を明瞭にするために省略した。

現像剤収納部Ｃは、隔壁３４により現像剤撹拌部Ｃ１と
、現像剤担持体３１への現像剤供給部Ｃ２に区画されて
いる。現像剤撹拌部Ｃ１及び現像剤供給部Ｃ２には、そ
れぞれスクリュー３３及び３２が設けられている。詳し
くは後述する。

トナー収納部り内の収納トナーは、トナー搬送部材３９
が回転駆動されることによりトナー補給口３６から現像
剤収納部Ｃ内に補給される。補給口３６のうち、スクリ
ュー３３の最下流側に位置する補給口（第３図参照）か
ら補給されたトナーは、数秒以内に現像剤担持体３１上
に搬送され始める。従って、補給されたトナーは、現像
剤担持体３１に達した時に、現像剤と十分に撹拌、混合
された状態でなければならない。

そこで、本実施例では第３図に示したように、スクリュ
ー３３の最下流側に配設されたトナー補給口３６と、現
像剤撹拌部Ｃ１から現偉剤担持体３１及び現像剤供給部
Ｃ２への現像剤量は渡し部である開口３４ｂとの間のス
クリュー３３上に、ヒレ状部材３３ｂが配設されている
。

上記のような構成によれば、ヒレ状部材３３ｂが配設さ
れた位置で、現像剤の一時的な乱流による滞留状態が生
じ、その乱流状態において現像剤と供給されたトナーと
が十分に攪拌、混合されて、その後、受は渡し部３４ｂ
に搬送される。

現像剤担持体３１は、現像剤収納部Ｃ内に配設され、マ
グネットロール３１ｂを内蔵した非磁性材料で形成され
た現像スリーブ３１ａを有している。図中のＮ＋　、Ｎ
ｚ　、Ｎｓ　、Ｓｌ、Ｓ２　、Ｓｓは１、マグネットロ
ール３１ｂの着磁位置を示している。マグネットロール
３１ｂは両端部を固定支持されているため回転せず、そ
の外側に配設された現像スリーブ３１ａがマグネットロ
ール３１ｂの周りを所定の周速で図中の矢印方向に回転
駆動される。

上記スクリュー３２．３３はそれぞれ現像スリーブ３１
にほぼ平行に配設された現像剤撹拌、搬送手段として作
用し、この二つのスクリュー３２．３３の現像剤の搬送
方向は、互いに逆方向になるように設定されている。本
実施例においては、第３図の矢印方向に現像剤を搬送す
るように設定されている。

現像剤収納部Ｃ内に設けられた隔壁３４は、第３図に示
すように、その両端部に開口３４ａ及び３４ｂが形成さ
れており、スクリュー３２．３３によって搬送された現
像剤は、開口３４ａ及び３４ｂにより現像剤の受は渡し
が行われる。スクリュー３２及び３３には、上述したよ
うに、現像剤の受は渡しが速やかになされるように、ヒ
レ状部材３２ａ、３２ｂ及び３３ａ、３３ｂが図中に示
した位置に取り付けられている。

さらに、現像装置１３の現像剤収納部Ｃには、現像スリ
ーブ３１ａの周面上の現像剤の循環領域を指定するため
の現像剤量規制部材４１及び４５が設けられている。

現像スリーブ３１ａの周面上の現像剤は、現像剤掻き落
とし部材４３によりその一部が掻き落とされ、他は現像
部の方向に搬送される。掻き落とし部材４３によって掻
き落とされた現像剤は、現像剤搬送スクリュー３２によ
り搬送される現像剤と混合されながら搬送される。また
、搬送スクリュー３２によって搬送される現像剤の一部
は、開口４７を通って現像スリーブ３１ａ方向に搬送さ
れる。現像スリーブ３１ａの回転に伴って、感光ドラム
９と対向した現像部方向に搬送される現像剤は、現像剤
循環規制部材４１と現像スリーブ３１ａの間隙に押し込
まれ、密な状態で、且つ速やかに搬送される。現像剤は
、更に、ドクターブレード４６によって現像剤のブラシ
の高さが規制され、現像装置１３の外部側へと搬送され
る。

また、現像剤量規制部材４１の現像スリーブ３１ａに対
向する面と同一面内の所定の位置には、現像剤濃度検知
手段としての現像剤量規制部材４２が配設されている。

現像剤量検知部材４２が上記の位置に配設されたことに
より、トナー濃度制御に必要な現像剤量検知部材４２へ
の現像剤の迅速な搬送、現像剤量検知部材４２における
適正な現像剤の撹拌、混合状態、及び現像剤量検知部材
４２において検知に必要な所定の現像剤量とその密度の
一様性という条件が満足される。

特に、現像剤量検知部材４２の検知面が現像スリーブ対
向面と同一面内に配設されているため、検知領域と、検
知領域外の現像剤の流れが同等になり、現像剤量検知部
材４２を現像スリーブ３１ａに近接して配設した場合の
弊害を除去することができる。

第４図には、唐像剤量検知部材４２の拡大断面図が示さ
れている。

本実施例において、現像剤量検知部材４２は、現像剤中
のトナー量を測定するための発光体としてのランプ４２
ａと、それぞれランプからの光の現像剤による反射光の
光量及びランプの直接光の光量を検知するセンサー４２
ｂ及び４２ｃとを具備する。また、ハウジング４８は、
遮光性の部材により形成されており、透光性の部材で形
成された検知窓４４は、現像剤量規制部材４１の現像ス
リーブ３１ａと対向した面と同一面内の所定の位置に配
設されている。センサー４２ｂ及び４２ｃに入射する光
量は、後述する所定の回路により電圧に変換される。

センサー４２ｂ、４２ｃによる電圧をそれぞれＶ、、Ｖ
。とじ、現像剤が所定の濃度になるような基準値をＶＣ
とする場合、Ｖゎはトナー濃度の増減に対応して増減す
る。今、■ゎ＝■。どなるように、トナー補給のオン、
オフの信号を供給するトナー濃度制御回路（図示せず）
を調整すると、トナー濃度制御回路は、ｖｃが常に一定
であるため、ｖｔｌ≧Ｖｅのときはトナー濃度が高い状
態であり、トナー濃度が適正な状態であると判断し、ト
ナー補給をオフにするための信号を、トナー搬送部材３
９及び４０を駆動させるコントローラ（図示せず）に供
給する。また、■わくＶＣのときには、トナー濃度制御
回路はトナー補給信号をコントローラに供給し、コント
ローラは、例えば第１０図に示すような補給パターンを
もつトナー補給信号をトナー補給制御部に供給する。ト
ナー補給制御部は、補給パターン信号に同調してトナー
搬送部材３９．４０を駆動し、現像剤収納部Ｃにトナー
を供給することによって、現像剤のトナー濃度が所定の
値となるように制御する。

又、本実施例では、基準値ＶＣのほかに、第二基準値Ｖ
　ＣＩが設定されてあり、このＶ　ｃｌと、濃度溝限界
トナー濃度の電位■□。及び基準値ＶＣとは以下の条件
、 ｖｌＩｌ、１１＜■ｃｌ〈■。

を満たすように予め設定されている。

第５図及び第６図は、トナー濃度検知信号が、電位で出
力された場合の例を示したもので、第５図は画像比率が
少ない原稿の場合、第６図は、画像比率が多い場合のコ
ピー枚数（または時間）とセンサー電位（トナー濃度）
の関係がそれぞれ示されている。

図を参照すると明らかなように、センサー電位Ｖゎの挙
動は、画像比率の少ない原稿を複写している際にはなだ
らかに減少し、画像比率の多い原稿を複写している際に
は、急激に減少する。従って、上記のように第二基準値
■。、を設けた場合、例えば、第二基準値をトナー補給
量が消費に追いつかなくなる点に設定すると、トナー消
費量に応じたトナー補給が行われる場合は、常に、■ゎ
〉Ｖ　ｃ　ｌであり、またトナー消費量にトナー補給が
追いつかなくなる場合にはＶ、＜Ｖ。、となる。従って
、例えば第１１図のフローチャートに示されるように、 ■■。≦■。のとき、トナー補給オフ（同図中、ステッ
プ８０）、 ■Ｖ　ｅ　ｌ≦Ｖ＋、＜ＶＣのとき、コピー状態で且つ
トナー補給オン（同図中、ステップ８２）、■Ｖｂ＜Ｖ
ｃ＋のとき、コピーを一時停止しトナー補給オン（同図
中、ステップ８４及び８６）、という制御を行うと、第
７図に示すように画像比率の多い原稿を複写し続けた際
にもセンサ電位Ｖ、をＶ、。とｖｌＩｌの間になるよう
に、トナー濃度を制御することができる。

更に、本実施例においては、非常に消費の少ない原稿を
複写し続けた場合に、トナーが消費されずに撹拌のみが
行われ続けたときに生ずる、所謂、トナーのチャージア
ップによる濃度溝を解決するため、トナー濃度制御回路
には、計数手段としての計数回路（図示せず）が設けら
れ、予め設定された所定時間内に、トナー補給信号を所
定の回数以上計数しない場合には、感光ドラム９に静電
層像を形成させるための静電層像形成手段及び現像スリ
ーブ３１ａ等を制御して感光ドラム９の表面に所定幅の
外夕潜像を形成し、且つ、該潜像を現像するように、ベ
タ現像制御シーケンスが設定されている。

第８図（Ａ）に示すように、図中Ａの時点から消費の非
常に少ない原稿を複写し続けると、トナー濃度は殆ど変
化しないため、Ｖｂ　＞Ｖ。という状態が続き、トナー
が補給されずに撹拌のみが行われる。このときのトナー
の帯電量は、第８図（Ｂ）に示されているように、Ａの
時点から徐々に高くなり、Ｂの時点では帯電量の高めの
適正限度値Ｑ。、Ｘを越える。従って、これ以降の画像
は適正トナー濃度にもかかわらず、トナーのチャージア
ップ現象により濃度溝となる。

しかしながら、上記構成の画像形成装置では、第１２図
のフローチャートに示したように、所定時間ｔ３以内に
トナー補給信号が一度も出ないとき、つまり、ｔ、時間
以上の間、■。〉ｖｃのときには、第９図（Ａ）に示す
ように図中Ｐでベタ現像を行うとトナーの帯電量がＱ　
＋ａ　ａ　ｘを越える前に■ゎ〈■ｏとなり、新しいト
ナーが補給される。

従って、トナーの帯電量変化は第９図（Ｂ）に示されて
いるように、常に適正範囲内、即ち、Ｑ６ゎ以上Ｑ　ｍ
　ａ　ｘ以下の間に制御される。

上記１ｐ時間とベタ現像の現像幅は現像剤の特性と現像
装置の構成によるが、本実施例装置においては、 ■ｔ、：数秒から数十秒の間 ■ベタ現像幅：現像スリーブ１の周方向−周分以上 に設定することによって良好な結果が得られた。

なお、上記のように形成されたベタ現像の像は、転写紙
上に転写せず、そのまま、クリーニング手段１７により
除去される。しかし、トナーの帯電量が高くなると、感
光ドラム９と、該感光ドラム９上のベタ現像のトナー像
の付着力が強（なりクリーニング手段１７のクリーニン
グ効率が低下する。

従って、本発明に従えば、第１３図のフローチャートに
示すように、所定時間ｔ２以内にトナー補給信号が７度
もでないときには、上記したように、感光ドラム９上に
ベタ現像を行うと同時に、電荷付与手段２３を動作させ
、このベタ現像像（トナー像）に、感光ドラム９上のト
ナーの帯電極性とは逆極性の電荷を与え、感光ドラム上
のトナー像の帯電量を減少させ、クリーニング効率を上
げる制御シーケンスが設定される。

上記電荷付与手段２３は、第１４図に示すように、コロ
ナ帯電器とすることができ、電源Ｓｖがトナー消費状態
検知手段（図示せず）の情報信号に応じて動作する。又
、本実施例で該電荷骨“与手段２３は、上記ベタ現像制
御シーケンスの動作時に、交流電圧と、トナーの帯電極
性とは逆極性の直流電圧とが放電ワイヤー２３ｂに印加
される構成とされる。

本実施例においては、交流電圧のピーク・ピーク値を数
Ｋｖ以下、直流電圧の絶対値を、数百ボルト以下とする
ことにより良好な結果が得られた。

又、本実施例においては、攪拌過多状態の場合、トナー
の帯電量が増加する系の場合について述べたが、トナー
の帯電量が減少する系の場合においても、上記の様なベ
タ現像制御シーケンスを行えば、同様にトナーの帯電量
を適正に保つことができる。但し、この場合には、感光
ドラム９上のトナーは帯電量が低（なるために、感光ド
ラム９への付着力が弱くなり機内飛散しやすい状態とな
っている。従って、電荷付与手段２３に印加する電圧は
、交流電圧と、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧と
を印加することにより感光ドラム９上のトナーの帯電量
を増大する構成とすればよい。

第１５図に本発明の他の実施例が示される。

前記実施例では、電荷付与手段として帯電器２３を画像
形成装置内に別個に設ける構成とされたが、帯電器２３
を設ける代わりに、分離帯電器１６に印加する電圧電源
を、第１５図に示すように構成することにより同様の作
用効果を得ることができる。

つまり、本実施例では、分離帯電器１６の電圧電源は、
スイッチＳＷにより切り換え可能とされ、通常時は、ス
イッチＳＷをＢ側とすることにより、分離帯電器１６に
は、分離用の電圧電源ＳＶａ＊ｐが接続され、上記ベタ
制御シーケンス時には、スイッチＳＷをＡ側にし、トナ
ーへの電荷付与電源Ｓ　ｖ　＋に接続される。このよう
に、分離帯電器１６は電荷付与手段としても用いること
ができ、同様の効果が得られる。

第１６図に本発明の更に他の実施例が示される。

第一実施例では、電荷付与手段としての帯電器２３が転
写前の位置に設けられたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、第１６図に示すように、クリーニング手
段１７の直前に設けることもでき、同様の作用効果を得
ることができる。

１豆二匁１ 以上説明したように本発明の画像形成装置によれば、現
像装置内での現像剤の撹拌が過多となった場合のベタ現
像制御シーケンスによって、潜像担持体上に現像される
トナーに、電荷付与手段によって電荷を与えることによ
りクリーニング不良或はトナーの機内飛散を防ぐことが
でき、常に高品質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の断面
図である。 第２図は、現像装置の断面図である。 第３図は、現像装置の上面断面図である。 第４図は、現像剤１度検知部の断面図である。 第５図〜第７図は、現像剤濃度検知センサの出力例を示
す図である。 第８図（Ａ）、（Ｂ）及び第９図（Ａ）（Ｂ）は、原稿
画像濃度の低い原稿を複写し続けた場合のコピー枚数と
現像剤１度検知センサ電位の関係、及びコピー枚数とト
ナー帯電量の関係の一例を表す図である。 第１０図は、トナー補給パターンの一例を示す図である
。 第１１図は、第２図の現像装置のトナー補給シーケンス
のフローチャートである。 第１２図は、トナー補給シーケンスの他の例を示すフロ
ーチャートである。 第１３図は、潜像担持体上へのトナー電荷付与シーケン
スの一例を示すフローチャートである。 第１４図〜第１６図は、電荷付与手段の他の実施例を示
す説明図である。 ９：潜像担持体 １ニ一次帯電器 ３．１４：現像装置 ２：原稿画像濃度検知手段 ３：電荷付与手段 ２：現像剤濃度検知手段 お 時間 ｐ 号 （り 漬 （り 第１５図 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）潜像担持体と、該潜像担持体に静電潜像を形成させ
   る静電潜像形成手段と、トナーを有する現像剤を現像剤
   担持体上に担持し、該静電潜像を現像する現像装置と、
   トナー消費状態を検出するトナー量検出手段と、上記潜
   像担持体の潜像を現像したトナーに、電荷を与える電荷
   付与手段とを有する画像形成装置において、上記トナー
   量検出手段により得られる情報信号に応じて、上記潜像
   担持体表面に所定の静電潜像を形成させるための潜像形
   成指令信号を上記静電潜像形成手段に与え、現像剤を前
   記潜像担持体に供給するための現像剤供給信号を上記現
   像剤担持体の駆動部に与える制御シーケンスと、上記制
   御シーケンスにより前記潜像担持体に供給されたトナー
   に対して、前記電荷付与手段を動作させ電荷を与える制
   御シーケンスと、を有することを特徴とする画像形成装
   置。