JPH11119520A

JPH11119520A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11119520A
Application number: JP9285410A
Authority: JP
Inventors: Mineyuki Sako; 峰行酒向; Hiroshi Sakakibara; 宏榊原; Kazuhiro Sakamoto; 和洋坂本; Satoshi Iwata; 聡岩田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】現像スリーブ上の現像剤搬送量を正確に検出
し得る特性値を測定し、その特性値に基づいて現像剤搬
送量の制御や現像剤寿命の判定を行うことにより、画像
濃度の低下や画像のかすれを防止して、常に安定した画
像が得られるようにした画像形成装置を提供する。【解決手段】外周面に現像剤を保持する現像スリーブ
１２１に現像バイアスを印加して現像スリーブ１２１と
感光体ドラム１０との間に電界を形成し、この電界によ
り感光体ドラム１０の表面の静電潜像を上記現像剤にて
現像する画像形成装置１００は、振動電界を形成する上
記現像バイアスのバイアス電流を検出するＡＣバイアス
電流検出部１２２と、この検出結果に基づいて静電潜像
の現像濃度を適性に保つように現像条件を調節する制御
及び制御対象判断部１２３と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナーとキャリアからなる二成分
現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置が知られて
いる。この画像形成装置では、外周面に一定厚みの現像
剤層を保持した現像スリーブなどの回転体を回転させて
現像剤を感光体との対向領域である現像領域に搬送し、
そこで感光体表面に形成された静電潜像を現像剤中のト
ナーにより現像している。

【０００３】ところが、現像剤の使用期間が長くなるに
つれてキャリアが劣化し、これによりトナーの帯電量が
低下するため、トナーとキャリアの吸着力が弱くなり、
現像剤のかさ密度が低下する。そのため、現像スリーブ
とこれに対向する現像剤規制部材との間の距離Ｄ_bを一
定に保持して現像スリーブ上の現像剤層厚みを一定のま
まで現像を続けると、現像領域に搬送される現像剤搬送
量が徐々に低下してゆき、画像濃度の低下や画像のかす
れといった問題が発生する。この問題を解決するため、
例えば特開平４−３４４６９号公報には、画像濃度を検
出し、その検出結果に応じて現像スリーブ上の現像剤搬
送量を多くするように現像スリーブと現像剤規制部材と
の間の距離Ｄ_bを拡大する方法が提案されている。ま
た、同様の問題に対処するため、総コピー枚数が所定枚
数になったときに現像剤が寿命であると判定し、現像剤
が交換時期であることを表示するようにした複写機が実
用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像濃
度を検出して現像剤搬送量を増やす方法では、画像濃度
の低下や画像のかすれが現像剤搬送量の低下によるもの
ではなく、例えば感光体の特性変化などの他の要因が原
因である場合にも現像剤搬送量を増加させることにな
る。この場合、現像剤搬送量が必要以上に多くなり、現
像領域において現像剤の詰まりが発生するという問題が
あった。また、総コピー枚数に基づいて現像剤の寿命を
判定する方法では、複写機が使用される環境などによっ
て現像剤の劣化度合いも変わるため、現像剤寿命の判定
を精度よく行うことができないという問題があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、現像スリーブな
どの回転体上の現像剤搬送量を正確に検出し得る特性値
を測定し、その特性値に基づいて現像剤搬送量などの現
像条件の制御や現像剤寿命の判定を行うことにより、画
像濃度の低下や画像のかすれ等のない安定した画像が常
に得られる画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、外周面に現像剤層を保持する現像回転体に現
像バイアスを印加して現像回転体と感光体との間に電界
を形成し、この電界により感光体表面の静電潜像を上記
現像剤にて現像する画像形成装置において、振動電界を
形成する上記現像バイアスのバイアス電流を検出する検
出手段と、この検出結果に基づいて静電潜像の現像濃度
を適性に保つように現像条件を調節する制御手段と、を
備えたことを特徴とする。または、上記検出手段の検出
結果に基づいて上記制御手段が現像剤が寿命であること
を出力するようにしてもよい。

【０００７】

【発明の作用および効果】本発明の画像形成装置では、
現像バイアスとして振動電界を形成するバイアス（以
下、「振動電界バイアス」という。）を現像スリーブな
どの回転体に印加しており、そのときのバイアス電流を
検出手段により検出している。このバイアス電流Ｉ_acは
次式（１）で表すことができる。

【０００８】

【数１】

【０００９】上記式（１）において、Ｃ_d＝ε_d・Ｓ／Ｄ
_S（Ｓ：面積（一定））であることから、現像スリーブ
上の現像剤搬送量が低下するとε_dも小さくなるため、
バイアス電流Ｉ_acが小さくなる。検出手段により検出さ
れたバイアス電流Ｉ_acが所定値より小さくなったとき、
制御手段は例えば現像スリーブ上の現像剤搬送量を増加
させる、現像スリーブと感光体との距離を小さくする等
の現像条件の調節を行うことにより感光体上の静電潜像
の現像濃度を適性に保つようにするか、あるいは、現像
剤が寿命であることを出力して現像剤の交換を促す。こ
れにより、画像濃度の低下や画像のかすれを防止でき、
常に安定した画像を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施
形態であるデジタル複写機１００の概略構成を示す。こ
の複写機１００は、原稿画像を読み取るイメージリーダ
部１と、読み取った画像を再現するプリンタ部２とから
なる。イメージリーダ部１では、プラテン４０上に下向
きに置かれた原稿がスキャナ４１で露光走査され、ＣＣ
Ｄセンサ４２により原稿画像が光電変換される。読み込
まれた画像データは反射率のアナログデータとして画像
処理部４４に入力される。画像処理部４４は、上記アナ
ログデータをイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラ
ックの各色のデジタルデータに分解処理して記憶する。

【００１１】プリンタ部２には、中央部よりやや右側に
ＯＰＣ感光体ドラム１０が矢印ａ方向に回転駆動可能に
設置されている。感光体ドラム１０の周囲には、その回
転方向に沿って順に、帯電チャージャ１１、磁気ブラシ
方式の各現像装置１２、１３、１４、１５、残留トナー
用クリーニング装置１６等が配置されている。また、現
像装置１５とクリーニング装置１６の間には、感光体ド
ラム１０に隣接して転写ドラム２０が矢印ｂ方向に回転
駆動可能に設置されている。グリッド電圧が印加された
グリッドメッシュ１１１を有する帯電チャージャ１１に
よって均一帯電された感光体ドラム１０の表面に、画像
処理部４４からの入力信号に応じてプリントヘッド部５
０からレーザビーム１８が露光されて静電潜像が形成さ
れる。

【００１２】現像装置１２は、負荷電性のイエロートナ
ーと正荷電性キャリアとからなる二成分現像剤を収容し
ており、感光体１０上に形成されたイエロー用静電潜像
を現像する。他の現像装置１３、１４、１５はそれぞれ
マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応しており、感
光体１０上に形成される各色用の静電潜像を順次現像す
る。

【００１３】プリンタ部２の下部には、自動給紙ユニッ
ト６１、６２、６３が設けられている。各ユニット内に
装填されている用紙のサイズは、センサＳＥ１１、ＳＥ
１２、ＳＥ１３によってそれぞれ検知される。

【００１４】自動給紙ユニット６１、６２、６３から給
紙、搬送されてきた用紙は、転写ドラム２０上の吸着位
置と同期するように送り込まれ、用紙吸着チャージャ２
１および用紙吸着ローラ２２によって転写ドラム２０上
に静電的に吸着される。

【００１５】転写ドラム２０上の用紙には、現像装置１
２によって現像された感光体ドラム１０表面のイエロー
トナー像が転写チャージャ２３を出力することにより転
写される。その後、現像装置１３、１４、１５により感
光体ドラム１０上に順次形成されたシアン、マゼンタ、
ブラックの各色トナー像が転写ドラム２０上の用紙に転
写されたイエロートナー像の上に順次重ねて転写され
る。

【００１６】各色のトナー像が転写された用紙は、分離
チャージャ２４、２５および分離爪２６により転写ドラ
ム２０から分離され、搬送装置２７を経て定着器３０に
搬送され、ここでトナー像が加熱定着されて排紙トレイ
３１に排出される。

【００１７】次に、上記複写機１００の各現像装置１
２、１３、１４、１５について詳述する。各現像装置１
２〜１５は、感光体ドラム１０との対向部に現像スリー
ブ（回転体）１２１、１３１、１４１、１５１をそれぞ
れ備えている。各現像スリーブ１２１、１３１、１４
１、１５１は感光体ドラム１０に対して所定距離Ｄ_sを
隔ててそれぞれ対向しており、それぞれが所定方向に回
転駆動されるようになっている。また、各現像装置１
２、１３、１４、１５の内部には、図示しない現像剤規
制部材が各現像スリーブ１２１、１３１、１４１、１５
１との間に所定の隙間Ｄ_bを隔てて対向配置されてい
る。これにより、各現像装置１２、１３、１４、１５に
収容された現像剤は、現像剤規制部材との間の隙間Ｄ_b
を通過する際に現像剤層となって現像スリーブ１２１、
１３１、１４１、１５１の外周面に保持され、その状態
で現像スリーブ１２１、１３１、１４１、１５１の回転
にしたがって感光体ドラム１０との対向領域である現像
領域に搬送されて現像に供されることになる。なお、各
現像スリーブは円筒形状を有しているが、これらに代え
て例えば円柱状の現像ロールを用いてもよい。

【００１８】各現像装置１２〜１５の現像スリーブ１２
１、１３１、１４１、１５１には、例えば−６５０Ｖの
ＤＣバイアスにＡＣバイアス（ｆ＝５ｋＨｚ、Ｖ_p-p＝
１ｋＶ）を重畳した振動電界バイアスがそれぞれ印加さ
れている。このバイアスにより各現像スリーブと感光体
ドラム１０の間に形成される振動電界によって、現像ス
リーブ上の現像剤中のトナーが感光体ドラム１０表面の
静電潜像に付着して現像が行われる。ここで、現像装置
１２を例にとって考えると、現像スリーブ１２１に印加
される振動電界バイアスのバイアス電流Ｉ_acは図２に示
す等価回路を用いて算出すると、次式（１）で表すこと
ができる。

【００１９】

【数２】

【００２０】上記式（１）は振動電界バイアス電圧実効
値Ｖ_rmsを用いて表してあるが、本実施形態で用いるＡ
Ｃバイアスが正弦波である場合にはＶ_rms＝Ｖ_p-p／２
（√２）で表すことができるから、この式を用いて上記
式（１）を書き換えると次式（２）となる。

【００２１】

【数３】

【００２２】上記式（２）において、Ｃ_d＝ε_d・Ｓ／Ｄ
_s（Ｓ：面積（一定））であることから、現像スリーブ
１２１による現像剤搬送量が低下するとε_dが小さくな
るため、バイアス電流Ｉ_acも低下する。このバイアス電
流Ｉ_acを随時検出するため、図２に示すように、現像ス
リーブ１２１にバイアスを印加する回路内にＡＣバイア
ス電流検出部（検出手段）１２２が設けてある。

【００２３】上記複写機１００において総コピー枚数が
増加していくと、図３のグラフに示すように、現像スリ
ーブ１２１による現像剤搬送量は現像剤の劣化に伴って
初期値（例えば５０ｍｇ／ｃｍ²）から次第に低下す
る。また、図４のグラフに示すように、現像剤搬送量の
低下に伴ってＡＣバイアス電流値も低下していく。この
状態で画像形成を継続すると画像濃度の低下や画像のか
すれといった問題が発生するため、本実施形態では次の
ような制御を行う。

【００２４】図５は本実施形態の制御ブロック図であ
り、ＡＣバイアス電流検出部１２２による検出結果は制
御及び制御対象判断部（制御手段）１２３に入力され、
そこから現像スリーブと現像剤規制部材間の距離Ｄ_bの
拡大調節を行うＤ_b制御部１２４及び現像剤寿命を表示
するパネル出力部１２５にそれぞれ信号が出力されるよ
うになっている。

【００２５】図４に示すように、現像スリーブ１２１に
よる初期の現像剤搬送量が例えば５０ｍｇ／ｃｍ²のと
きＡＣバイアス電流値は例えば３ｍＡであり、その後コ
ピー枚数の増加に伴って現像剤搬送量が３５ｍｇ／ｃｍ
²程度まで低下してくると画像濃度の低下や画像のかす
れが実用上問題となる程度に顕著になり始め、このとき
のＡＣバイアス電流値は例えば２．５ｍＡとなる。そこ
で、制御及び制御対象判断部１２３では、図６に示すよ
うに、まず、ＡＣバイアス電流値が２．５ｍＡ以下か否
かを判断する（Ｓ１）。２．５ｍＡより大きければこの
処理を終了するが、２．５ｍＡ以下になったときフラグ
Ｆが１でないことを確認する（Ｓ２）。なお、フラグＦ
は０に初期設定されている。１でなければ（Ｓ２でＹＥ
Ｓ）、現像スリーブ１２１と現像剤規制部材との間の隙
間Ｄ_bを拡大し（Ｓ３）、現像濃度が濃くなるように現
像条件を調節する。図７に示すように、現像剤規制部材
１２６はスプリング１２７により楕円カム１２８に対し
て付勢された状態で現像スリーブ１２１との間に隙間Ｄ
_bを形成しており、楕円カム１２８を図示しないモータ
により回転させることで上記隙間Ｄ_bを拡大させる。こ
れにより現像スリーブ１２１による現像剤搬送量を初期
状態と同様の５０ｍｇ／ｃｍ²まで増加させる。そし
て、図６に示すようにフラグＦを１に設定し（Ｓ４）、
この処理を終了する。

【００２６】次に、再びＡＣバイアス電流値が低下して
２．５ｍＡ以下になったとき（Ｓ１でＹＥＳ）、このと
きには前回の処理でフラグＦが１に設定されているた
め、フラグ１の判定（Ｓ２）がＮＯとなる。これによ
り、制御および制御対象判断部１２３はパネル出力部１
２５に現像剤が寿命に達したことを表示するように出力
し（Ｓ５）、図８に示す複写機１００の操作パネル８０
の表示画面８２にその旨が表示される。この表示により
オペレータは現像剤の交換を行う。

【００２７】以上に説明したような制御を各現像装置１
２、１３、１４、１５について行うことで、静電潜像の
現像濃度を適性に保つことができる。その結果、実用上
問題となるような画像濃度の低下や画像のかすれを防止
でき、常に安定した画像が得られる。

【００２８】なお、本実施形態では現像剤搬送量を増加
させる現像条件の調整を一回行った後に現像剤寿命の出
力を行うようにしたが、上記現像条件の調整を二回以上
行った後に現像剤寿命を出力してもよいし、あるいは、
ＡＣバイアス電流値が所定値以下になったときに直ちに
現像剤寿命を出力するようにしてもよい。

【００２９】また、本実施形態では振動電界バイアスと
して正弦波のＡＣバイアスを用いたが、これに限らず正
弦波以外のものや矩形波のＡＣバイアスを用いてもよ
い。

【００３０】さらに、現像濃度を濃くするための現像条
件の調節は現像スリーブによる現像剤搬送量を増加させ
ることに限らず、例えば、現像スリーブと感光体ドラム
との間の距離を変化させて調節してもよい。

【００３１】さらにまた、本実施形態では複写機につい
て説明したが、本発明は他の電子写真方式の画像形成装
置、例えばプリンタ等にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の複写機の全体構成図。

【図２】ＡＣ現像バイアス等価回路図。

【図３】コピー枚数と現像剤搬送量の関係を示すグラ
フ。

【図４】現像剤搬送量とＡＣバイアス電流値の関係を
示すグラフ。

【図５】制御ブロック図。

【図６】制御フローチャート。

【図７】現像スリーブと現像剤規制部材との間の隙間
の調節機構を示す図。

【図８】複写機の操作パネルを示す平面図。

【符号の説明】

１２、１３、１４、１５…現像装置、１２１、１３１、
１４１、１５１…現像スリーブ（回転体）、１２２…Ａ
Ｃバイアス電流検出部（検出手段）、１２３…制御及び
制御対象判断部（制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本和洋大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者岩田聡大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面に現像剤を保持する現像回転体に
現像バイアスを印加して現像回転体と感光体との間に電
界を形成し、この電界により感光体表面の静電潜像を上
記現像剤にて現像する画像形成装置において、振動電界を形成する上記現像バイアスのバイアス電流を
検出する検出手段と、この検出結果に基づいて静電潜像
の現像濃度を適性に保つように現像条件を調節する制御
手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】外周面に現像剤を保持する現像回転体に
現像バイアスを印加して現像回転体と感光体との間に電
界を形成し、この電界により感光体表面の静電潜像を上
記現像剤にて現像する画像形成装置において、振動電界を形成する上記現像バイアスのバイアス電流を
検出する検出手段と、この検出結果に基づいて現像剤が
寿命に達したことを出力する制御手段と、を備えたこと
を特徴とする画像形成装置。