JPH07120990A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触帯電部材を用いた画像形成装置におい
て、常に安定した表面電位が得られるようにし、２成分
現像剤を用いる場合のトナー濃度制御も確実に行えるよ
うにする。 【構成】 画像形成に先立って感光体を回動し、その回
動時に接触帯電部材に一定の帯電バイアス（電圧）を印
加してそこに流れる電流値を検出し、その電流値が所定
値以上ならば直ちに画像形成を開始し、所定値以上でな
ければ接触帯電部材を直接もしくは間接的に加熱して接
触帯電部材に流れる電流値を短時間で所定値以上にした
後画像形成を開始する。なお、２成分現像剤を用いる場
合には、接触帯電部材に流れる電流値を検出した後、そ
の電流値に対応する現像バイアスを現像手段に印加して
濃度制御用の潜像パターンを顕像化させるようにする。
この場合、現像バイアスを感光体の回動時間あるいは画
像形成枚数に応じて変化させるとよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザプリンタ，複
写機，ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装
置に関し、特に帯電ローラ等の接触帯電部材を感光体に
接触させてその表面を帯電する接触帯電方式の画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等のカールソンプロセスに代表さ
れる電子写真方式の画像形成装置においては、ドラム状
あるいはベルト状の感光体の表面を帯電器によって一様
に帯電させた後、露光装置によって露光して静電潜像を
形成し、その潜像を現像器内の現像ローラによってトナ
ーを付着して顕像化した後、転写装置により給紙部から
のペーパに転写し、感光体の表面の残留トナーをクリー
ニング装置によって除去する。

【０００３】ところで、従来の電子写真方式の画像形成
装置では、感光体を一様に帯電させるために非接触方式
であるコロナ放電方式が用いられてきたが、これは放電
空間をイオン化して感光体を帯電させるため多量のオゾ
ンが発生していた。このオゾンはマイナス放電を行った
場合により多く発生するが、近年感光体がマイナス帯電
用の有機感光体になってきたことや発生ガスに対する環
境基準が厳しくなってきたことと併せて深刻な問題とな
っている。

【０００４】これに対して、帯電部材を感光体に接触さ
せてその表面を帯電させる接触帯電方式では、帯電部材
に印加する電圧が少なくてすみ且つオゾンの発生が非常
に少ないという利点があり、すでにローラ状の接触帯電
部材を用いた画像形成装置の商品化が始まっている。こ
の接触帯電部材は、感光体に接触させるためゴム等の弾
性体で作る必要がある。

【０００５】ところが、このような弾性体は温度によっ
てその抵抗値が変化してしまうため、例えば特開平４−
１８６３８１号公報に見られるように、接触帯電部材の
温度を検出し、その検出結果に応じて接触帯電部材に印
加する電圧を変化させることが提案されている。しか
し、低温時に接触帯電部材の抵抗変化が顕著であり、環
境温度が１５℃以下になると、感光体の帯電電位を一定
にするために環境温度１℃の変化に対して５０〜１００
Ｖもの印加電圧補正を行わなければならなくなる。

【０００６】一方、２成分現像方式を用いた画像形成装
置においては、感光体の地肌汚れや画像濃度の低下とい
った問題が起こらないように、例えば特開昭５９−１２
４６６号公報や特開昭６１−２４５１７７号公報等に見
られるように、感光体上に濃度制御用のパターンを一定
の表面電位，現像バイアス下で作像及び顕像化した後、
そのパターン（基準現像画像）の濃度を反射型光センサ
によって検出し、その検出値に応じてトナー補給量を制
御してトナー濃度を適正範囲内に保つようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような接触帯電部材を用いた画像形成装置において、接
触帯電部材の温度を検知するためには温度検知センサが
必要なわけであるが、温度検知センサのバラツキや精
度，検知温度と実際の温度の差等があり、低温環境下で
は感光体の表面電位を狙いの電位にすることは難しかっ
た。

【０００８】また、接触帯電部材を用いた２成分現像方
式の画像形成装置において、感光体の表面に上述のよう
な濃度制御用の潜像パターンを作像する場合には、その
接触帯電部材の抵抗値が先に述べたように環境温度によ
って変化するため感光体の帯電電位が変化し、それによ
ってトナー濃度を適正範囲に制御することができなくな
り、作成画像の地肌汚れや濃度の低下といった問題が生
じてしまう。

【０００９】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、接触帯電部材を用いた画像形成装置において、
常に安定した表面電位が得られるようにすることと、２
成分現像剤を用いる場合のトナー濃度制御を確実に行え
るようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、回動する感光体に接触してその表面を帯
電させる接触帯電部材を備えた画像形成装置において、
画像形成に先立って感光体を回動させる手段と、該手段
によって感光体が回動されている時に、接触帯電部材に
一定の電圧を印加する手段と、該手段によって一定の電
圧が印加された時に接触帯電部材に流れる電流値を検出
する手段と、該手段によって検出された電流値が所定値
以上になってから画像形成を開始させる手段とを設けた
ものである（請求項１，２）。この場合、接触帯電部材
を直接もしくは間接的に加熱する手段を設けることが望
ましい。

【００１１】また、回動する感光体に接触してその表面
を帯電させる接触帯電部材と、感光体上に濃度制御用の
パターンを作像する手段と、該手段によって作像された
潜像パターンを２成分現像剤によって顕像化する現像手
段と、該手段によって顕像化されたパターンの濃度を検
出する手段と、該手段による検出値に応じて現像手段へ
のトナー補給を制御してトナー濃度を適正に保つトナー
補給制御手段とを備えた画像形成装置において、接触帯
電部材に一定の電圧を印加する手段と、該手段によって
一定の電圧が印加された時に接触帯電部材に流れる電流
値を検出する手段と、該手段によって検出される電流値
に対応する現像バイアスを現像手段に印加して上記潜像
パターンを顕像化させる手段とを設けたものである（請
求項３，４）。この場合、上記現像バイアスを感光体の
回動時間あるいは画像形成枚数に応じて変化させるとよ
い。

【００１２】

【作用】請求項１又は２の発明の画像形成装置によれ
ば、画像形成に先立って感光体を回動し、その回動時に
接触帯電部材に一定の電圧を印加してそこに流れる電流
値を検出し、その検出した電流値が所定値以上になって
から画像形成を開始するので、画像形成時における感光
体の表面電位は常に一定の値となる。この場合、接触帯
電部材を直接もしくは間接的に加熱することにより、接
触帯電部材に流れる電流値を短時間で所定値以上にする
ことができる。

【００１３】請求項３又は４の発明の画像形成装置によ
れば、接触帯電部材に一定の電圧を印加してそこに流れ
る電流値を検出し、その検出した電流値に対応する現像
バイアスを現像手段に印加して濃度制御用の潜像パター
ンを顕像化するので、潜像電位と現像バイアスの差が常
に一定となり、２成分現像剤を用いる場合のトナー濃度
制御を確実に行える。この場合、現像バイアスを感光体
の回動時間あるいは画像形成枚数に応じて変化させるよ
うにすれば、画像形成が繰り返されることによって感光
体の静電容量が変化しても潜像電位と現像バイアスの差
を常に一定にできる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図２は、この発明の一実施例である画
像形成装置のドラム回りを示す概略構成図である。

【００１５】この画像形成装置において、１は有機光導
電体によって構成されたドラム状の感光体であり、その
回りに図示しない直流電源によって所定の帯電バイアス
（電圧）が印加される帯電ローラ２をはじめ、現像ロー
ラ３ａ及びトナー補給ローラ３ｂを備えた現像器３，反
射型光センサ４，転写装置５，クリーニング装置６，ヒ
ータ７が順次配置されている。

【００１６】帯電ローラ２は中抵抗弾性体（例えばヒド
リンゴム）ローラによって構成され、感光体１の外周面
（表面）に接触しており、矢示方向に回動する感光体１
とつれ回りして等速に回動することによりその表面を一
様に帯電させる。この帯電ローラ２の近傍にはヒータ７
が設けられており、それによって帯電ローラ２を加熱す
るようにしている。

【００１７】感光体１は図示しないモータ等の駆動手段
によって線速１２０（mm／sec ）で回動され、その表面
を図示しない露光装置からの光によって露光して静電潜
像を形成し、その潜像を現像器３内の現像ローラ３ａに
よって２成分現像剤のトナーを付着させて顕像化した
後、給紙部から送られてくるペーパ上に転写装置５によ
り転写させる。その後、感光体１上に残留したトナーを
クリーニング装置６によって除去する。

【００１８】図３は、この画像形成装置のドラム回りを
制御系と共に示す概略構成図である。バイアス印加電源
１１は直流電源であり、制御回路１７からの信号によっ
て帯電ローラ２の表面に一定の帯電バイアスを印加す
る。印加電流検出回路１２は、帯電ローラ２に流れる電
流値を検出し、その検出電流値を制御回路１７に入力さ
せる。

【００１９】トナー補給ローラ駆動部１３は、制御回路
１７からの信号によってトナー補給ローラ３ｂを回転さ
せる。現像バイアス印加電源１４は直流電源であり、制
御回路１７からの信号によって現像ローラ３ａの表面に
一定の現像バイアスを印加する。反射光検出回路１５
は、制御回路１７からの指令によって反射型光センサ４
の発光部から感光体１の表面に向けて光を照射させ、そ
の反射光量を受光部により検出し、その検出信号を制御
回路１７に入力させる。

【００２０】ヒータ加熱電源１６は、制御回路１７から
の信号によってヒータ７への通電をオン／オフする。制
御回路１７は汎用のマイクロコンピュータであり、この
画像形成装置内の各部を統括的に制御する。

【００２１】図１は、図３の制御回路１７によるこの発
明に係わる処理を示すフローチャートである。このルー
チンは画像形成開始指示があった時にスタートし、まず
ステップ１で画像形成に先立って図示しない駆動手段に
より感光体１を回動させ、ステップ２でバイアス印加電
源１１により予め決められた一定の帯電バイアスを帯電
ローラ２に所定時間印加させる。

【００２２】ここで、帯電ローラ２に一定の帯電バイア
スを印加した場合、帯電ローラ２にはもちろん感光体１
にも一定の電流が流れてその表面が帯電されるが、帯電
ローラ２はその温度によって抵抗値が変化するため、帯
電ローラ２に一定の帯電バイアスを印加してもその温度
が異なる場合には感光体１に流れる電流値も変化してし
まう。ところが、帯電ローラ２の温度がある一定値以上
になるとその抵抗値は急激に減少し、感光体１に流れる
電流値からみるとほとんど変化しなくなる領域が存在す
るようになる。

【００２３】この帯電ローラ２の温度に対する感光体１
に流れる電流値の変化を図４に示す。なお、このデータ
は帯電ローラ２の温度が３０℃の時に感光体１の表面電
位として−８００Ｖが得られるように、印加すべき帯電
バイアスを−１５００Ｖに設定した場合のものである。
この図から明らかなように、感光体１（帯電ローラ２）
に流れる電流値が４０（μＡ）を越えると、それ以降電
流値はほとんど変化しなくなる。つまり、感光体１の表
面電位がほとんど変化しなくなる。

【００２４】そこで、前述したように図１のステップ２
でバイアス印加電源１１により帯電ローラ２に帯電バイ
アスを所定時間印加した後、ステップ３以降の処理を行
う。すなわち、ステップ３で帯電ローラ２に流れる電流
値を印加電流検出回路１２によって検出して、ステップ
４でその電流値が予め決められた所定値（この実施例で
は４０μＡ）以上か否かを判断する。

【００２５】そして、帯電ローラ２の温度が低く、そこ
に一定の帯電バイアスを印加しても流れる電流値が所定
値以上にならなければ、ステップ６でヒータ加熱電源１
６によりヒータ７への通電をオンにして加熱を開始し、
ステップ２に戻って上述と同様の処理を行い、所定値以
上になった時にヒータ７が加熱状態か否かを判断して、
加熱状態でなければそのまま、加熱状態ならばヒータ７
への通電をオフにして加熱を停止した後、前述したよう
な画像形成処理を開始させる。

【００２６】また、この実施例では２成分現像剤のトナ
ー濃度を適正範囲内にするために、図３の制御回路１７
がまずバイアス印加電源１１により帯電ローラ２に一定
の帯電バイアスを印加した後、図示しない露光手段によ
って感光体１上に濃度制御用のパターンの潜像を作像
し、その潜像パターンを現像装置３によって２成分現像
剤のトナーを付着させて顕像化する。実際には、その潜
像電位と現像バイアス印加電源１４によって印加される
現像バイアスとの差によって顕像化が行われる。

【００２７】そして、顕像化されたパターンの濃度を反
射型光センサ４及び反射光検出回路１５によって検出す
る。すなわち、反射率検知回路１５により反射型光セン
サ４の発光部から顕像化されたパターンに向けて光を照
射させ、その反射光量を反射型光センサ４の受光部と反
射光検出回路１５によって検出し、その検出信号が制御
回路１７に入力される。

【００２８】制御回路（マイクロコンピュータ）１７
は、トナーの付着量に対応する反射率（濃度）を求め、
それに応じてトナー補給ローラ駆動部１３によるトナー
補給ローラ３ｂの回転を制御し、トナー補給を制御す
る。

【００２９】上記反射率は、トナー付着量が多い場合に
は低くなり、逆にトナー付着量が少ないと高くなる。よ
って、この反射率の基準値を決めておくことにより、上
記反射率と基準値とを比較し、その反射率が基準値より
も大きい場合にトナー補給ローラ駆動部１３によりトナ
ー補給ローラ３ｂを所定時間回転させてトナー補給を行
う。

【００３０】ところで、潜像電位と現像バイアスとの差
は常に一定でなければならないため、上述のような濃度
検出を行う場合には潜像電位の安定化が非常に大事であ
る。そこで、この実施例においては制御回路１７が次の
ような処理も行う。すなわち、感光体１が回動されてい
る時に、バイアス印加電源１１により予め決められた一
定の帯電バイアスを帯電ローラ２に所定時間印加させ、
そこに流れる電流値を印加電流検出回路１２によって検
出する。

【００３１】そして、その検出された電流値に対応する
現像バイアスを現像バイアス印加電源１４によって現像
ローラ３ａに印加させて、上記潜像パターンの顕像化を
行なわせる。ここで、帯電ローラ２（感光体１）に流れ
る電流値と感光体１の表面電位（感光体電位）との関係
を次式及び図５によって表わすことができる。 感光体電位＝(流れる電流値)／(感光体線速×帯電幅×
感光体静電容量)

【００３２】したがって、ここで感光体線速，帯電幅，
及び感光体静電容量は一定であるから、感光体１に流れ
る電流値が分かれば、それによる感光体１の表面電位も
分かるため、印加電流検出回路１２によって検出した電
流値に応じて現像バイアスを変化させることにより、潜
像電位と現像バイアスとの差を常に一定にすることがで
きる。

【００３３】なお、感光体１は画像形成が繰り返される
ことによって静電容量が変化するが、これを補うために
現像バイアスを感光体１の回動時間あるいは画像形成枚
数に応じて変化させるようにすれば、潜像電位と現像バ
イアスの差を常に一定に保つことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１又は
２の発明によれば、感光体の回動時に接触帯電部材に一
定の電圧を印加してそこに流れる電流値を検出し、その
検出値が所定値以上になってから画像形成を開始するの
で、常に安定した表面電位（感光体電位）を得ることが
できる。さらに、接触帯電部材を直接もしくは間接的に
加熱するようにすれば、環境温度が相当低くても接触帯
電部材に流れる電流値を短時間で所定値以上にすること
ができる。

【００３５】請求項３又は４の発明によれば、接触帯電
部材に一定の電圧を印加してそこに流れる電流値を検出
し、その検出値に対応する現像バイアスを現像手段に印
加して濃度制御用の潜像パターンを顕像化するので、潜
像電位と現像バイアスとの差が常に一定となり、２成分
現像剤を用いる場合のトナー濃度制御を確実に行える。
さらに、現像バイアスを感光体の回動時間あるいは画像
形成枚数に応じて変化させるようにすれば、長時間の画
像形成によって感光体の静電容量が変化しても潜像電位
と現像バイアスの差を常に一定にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図３の制御回路１７によるこの発明に係わる処
理を示すフロー図である。

【図２】この発明の一実施例である画像形成装置のドラ
ム回りを示す概略構成図である。

【図３】図２に示した画像形成装置のドラム回りを制御
系と共に示す概略構成図である。

【図４】図２に示した帯電ローラ２の温度に対する感光
体１に流れる電流値の変化を示す線図である。

【図５】図２に示した感光体１に流れる電流値と感光体
１の表面電位との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１：感光体 ２：帯電ローラ ３：現像器 ３ａ：現像ローラ ３ｂ：トナー補給ローラ ４：反射型光センサ ５：転写装置 ６：クリーニング装置 ７：ヒータ １１：バイアス印加電源 １２：印加電流検出回路 １３：トナー補給ローラ駆動部 １４：現像バイアス印加電源 １５：反射光検出回路 １６：ヒータ加熱電源 １７：制御回路（マイクロコンピュータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 貞夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 菊地 宣男 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宮下 義明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 田渕 健 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動する感光体に接触してその表面を帯
   電させる接触帯電部材を備えた画像形成装置において、 画像形成に先立って前記感光体を回動させる手段と、該
   手段によって前記感光体が回動されている時に、前記接
   触帯電部材に一定の電圧を印加する手段と、該手段によ
   って一定の電圧が印加された時に前記接触帯電部材に流
   れる電流値を検出する手段と、該手段によって検出され
   た電流値が所定値以上になってから画像形成を開始させ
   る手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記接触帯電部材を直接もしくは間接的に加熱する手段
   を設けたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 回動する感光体に接触してその表面を帯
   電させる接触帯電部材と、前記感光体上に濃度制御用の
   パターンを作像する手段と、該手段によって作像された
   潜像パターンを２成分現像剤によって顕像化する現像手
   段と、該手段によって顕像化されたパターンの濃度を検
   出する手段と、該手段による検出値に応じて前記現像手
   段へのトナー補給を制御してトナー濃度を適正に保つト
   ナー補給制御手段とを備えた画像形成装置において、 前記接触帯電部材に一定の電圧を印加する手段と、該手
   段によって一定の電圧が印加された時に前記接触帯電部
   材に流れる電流値を検出する手段と、該手段によって検
   出される電流値に対応する現像バイアスを前記現像手段
   に印加して前記潜像パターンを顕像化させる手段とを設
   けたことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の画像形成装置において、
   前記現像バイアスを前記感光体の回動時間あるいは画像
   形成枚数に応じて変化させる手段を設けたことを特徴と
   する画像形成装置。