JPH1184761A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像担持体への現像量の検出信頼性が高く、安
定した画像濃度制御を実行可能な画像形成装置を得る。 【解決手段】 感光体ドラム１１上に形成された静電潜
像をトナーで現像するデジタル複写機。感光体ドラム１
１への現像量は発光素子２１及び受光素子２２からなる
センサユニット２０によって光学的に検出される。セン
サユニット２０の正面に透明な導電材からなるカバー２
４が設置されている。このカバー２４には電源回路３０
からトナーの付着を防止するための電圧、及び付着した
トナーを感光体ドラム１１上へ再付着させるための電圧
が選択的に印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置、特
に、所定電圧に帯電された像担持体を露光して静電潜像
を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術と課題】従来、電子写真複写機やレーザプ
リンタの分野では、トナー補給や画像安定化のために、
感光体上に所定の作像条件でテストパターンを形成し、
このテストパターンへのトナー現像量をセンサで光学的
に検出することにより、現像槽へのトナー補給あるいは
作像条件（感光体帯電電圧、露光光量、現像バイアス電
圧等）にフィードバックするＡＩＤＣ（auto image den
sity control）制御が用いられていた。

【０００３】しかしながら、ＡＩＤＣ制御で用いられる
現像量検出センサは、感光体周辺で現像器に隣接して配
置されることから、感光体上に現像されたトナーあるい
は現像器から飛散したトナーが付着して汚れとなり、検
出値に誤差を生じるという問題点を有していた。汚れ状
態を検出してセンサの出力値を補正する方法が考えられ
ているが、汚れがひどくなると検出域のダイナミックレ
ンジが狭くなり、精度が極端に低下する。

【０００４】そこで、本発明の目的は、現像量の検出信
頼性が高く、安定した画像濃度制御を実行可能な画像形
成装置を提供することにある。

【０００５】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成されたト
ナー像の現像量を光学的に検出する手段と、この検出手
段の像担持体対向面に設けた導電性部材と、この導電性
部材に所定の電圧を印加する電圧印加手段とを備えてい
る。電圧印加手段によって導電性部材へ印加される電圧
は、トナーの付着を防止するための電圧、導電性部材に
付着したトナーを像担持体上に再付着させるための電圧
の少なくともいずれかである。さらに、電圧印加手段
は、導電性部材に、トナーの付着を防止するための第１
レベルの電圧と、導電性部材に付着したトナーを像担持
体上へ再付着させるための第２レベルの電圧とを、選択
的に切り換えて印加するものであってもよい。

【０００６】本発明においては、導電性部材にトナーの
付着を防止するための電圧を印加することにより、像担
持体上に一旦現像されたトナーあるいは現像器から飛散
したトナーが、導電性部材や検出手段に付着することが
防止される。このような電圧の印加は画像形成処理時
（現像器駆動時）に行われることが好ましい。

【０００７】さらに、本発明においては、導電性部材に
付着したトナーを像担持体上へ再付着させるための電圧
を付加することにより、導電性部材に一旦付着したトナ
ーが像担持体上へ再付着し、いわば導電性部材が清掃さ
れる。像担持体へ再付着したトナーは既存のクリーナに
よって像担持体上から除去される。このような電圧の印
加は非画像形成時に現像器をオフ（現像スリーブの回転
を停止）した状態で行うことが好ましい。

【０００８】本発明によれば、現像量検出手段の像担持
体への対向面に導電性部材を設け、該導電性部材に所定
の電圧を印加するようにしたため、導電性部材から発生
する電界のバリアによってトナーが導電性部材あるいは
検出手段に付着することが防止され、あるいは導電性部
材に付着したトナーを像担持体へ再付着させて清掃する
ことができ、検出手段のトナーによる汚れを防止あるい
は除去することができる。従って、検出手段による現像
量の検出信頼性が向上し、安定した画像濃度制御を実行
可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施形態について添付図面を参照して説明する。

【００１０】図１において、画像形成装置は、デジタル
方式の電子写真複写機として構成したもので、概略、原
稿画像を読み取るイメージリーダ１と、読み取った画像
情報に基づいてレーザ光源を変調して感光体ドラム１１
上に画像（潜像）を形成するレーザ走査光学ユニット５
と、感光体ドラム１１を中心とする作像部１０とから構
成されている。

【００１１】作像部１０は、矢印ａ方向に回転駆動され
る感光体ドラム１１の周囲に、帯電チャージャ１２、現
像器１３、転写チャージャ１４、残留トナーのクリーナ
１５、残留電荷の除電チャージャ１６が配設されてい
る。現像器１３の直下にはＡＩＤＣセンサユニット２０
が設置されており、このセンサユニット２０については
後に詳述する。

【００１２】感光体ドラム１１に対しては、まず、帯電
チャージャ１２で所定の電圧に均一に帯電し、レーザ走
査光学ユニット５から照射されるレーザビームによって
静電潜像を形成する。この潜像は現像器１３によってト
ナーで現像され、転写チャージャ１４から放出される電
界にて矢印ｂ方向に搬送されるシートＳ上に転写され
る。シートＳ上に転写されたトナー画像は図示しない定
着器で定着され、機外に排出される。

【００１３】本実施形態の如くデジタル方式の複写機に
あっては、所定の電圧（例えば、負極性である−Ｖｏ）
に均一に帯電された感光体ドラム１１に対して画像を露
光することで、画像部が零電位近くまで低下したネガの
静電潜像が形成される。この静電潜像に対して感光体帯
電極性と同極性に帯電したトナーを供給することで、ト
ナーが画像部（低電位部）に付着して現像が行われる。
この現像時、現像スリーブ１３ａには感光体帯電電位−
Ｖｏよりは若干低い現像バイアス電圧−Ｖｂが印加さ
れ、トナーの低電位部への付着を助長する。

【００１４】ＡＩＤＣセンサユニット２０は、図２に示
すように、発光素子２１と受光素子２２をケーシング２
３に収容したもので、感光体ドラム１１と対向する面に
は透明な導電性材料からなるカバー２４が設けられてい
る。カバー２４には電源回路３０が接続されており、カ
バー２４に所定の電圧を印加することで、カバー２４に
トナーが付着することを防止、または付着したトナーを
感光体ドラム１１に再付着させる。この点は後に詳述す
る。

【００１５】発光素子２１から放射された光は、窓部２
３ａからカバー２４を透過して感光体面で反射され、カ
バー２４を透過して窓部２３ｂから受光素子２２に入射
する。感光体面にトナーが付着していると、光は吸収
（黒トナー）又は乱反射（カラートナー）され、受光素
子２２への入射光量が変化する。この変化は、トナーの
現像量に対応しており、受光素子２２の出力に基づいて
現像量が検出される。なお、カバー２４は導電性を有し
ていれば透明体である必要はない。非透明体からなる場
合は、カバーに窓部２３ａ，２３ｂに対応する窓部を形
成する必要がある。

【００１６】ＡＩＤＣ制御は、このセンサユニット２０
を用いて行われる。即ち、感光体ドラム１１上に所定の
作像条件でテストパターンを形成し、このテストパター
ンへのトナー現像量をセンサユニット２０で光学的に検
出し、現像槽へのトナー補給あるいは感光体帯電電圧、
露光光量、現像バイアス電圧等を補正し、所定の画像濃
度が得られるように制御する。このＡＩＤＣ制御は、複
写機の電源が投入されたとき、及び１枚のコピー処理を
行うごとに感光体ドラム１１の非画像形成領域を利用し
て行われる。なお、ＡＩＤＣ制御をどのタイミングで行
うかは任意である。

【００１７】さらに、センサユニット２０は、図３に示
すように、ガイド部材２５にその突部２５ａ，２５ｂの
範囲内で移動自在に取り付けられ、感光体ドラム１１に
対して接離可能である。センサユニット２０の底部はソ
レノイド２６のプランジャ２７に連結され、引張りコイ
ルばね２８によって感光体ドラム１１から離間する方向
に付勢されている。通常、ソレノイド２６はオフされ、
センサユニット２０はコイルばね２８によって矢印ｃ方
向に付勢され、感光体ドラム１１から離間している（図
３（Ａ）参照）。現像量の検出はこのポジションで行わ
れる。一方、以下に説明するように、カバー２４に付着
したトナーを感光体ドラム１１に再付着させるときは、
ソレノイド２６がオンされ、コイルばね２８に抗してプ
ランジャ２７が突出することにより、センサユニット２
０が感光体ドラム１１に近接する。

【００１８】ここで、センサユニット２０へのトナーの
付着を防止する制御について説明する。この制御は、コ
ピー処理中あるいは次に説明するトナー再付着制御が行
われない待機中に実行される。即ち、導電性カバー２４
に電源回路３０から感光体表面電位−Ｖｏに相当する電
圧を印加する。これにて、負極性に帯電しているトナー
がカバー２４に付着することが防止される。さらに、図
４に点線で示すように、感光体ドラム１１とセンサユニ
ット２０との間に等電位面が形成され、いわば電界カー
テンとして作用し、現像器１３から飛散したトナーを矢
印ｄ方向へガイドし、飛散トナーが転写部へ通過するこ
とをも防止している。

【００１９】次に、カバー２４に付着してしまったトナ
ーを感光体ドラム１１へ再付着（現像）させる制御につ
いて説明する。この制御は、必要に応じて行われる。例
えば、複写機に電源が投入されたとき、所定枚数のコピ
ー処理が終了したとき（１枚のコピー処理が終了するご
とでもよい）、センサユニット２０の検出出力が異常を
生じたとき、あるいは複写機がトラブルから復帰したと
きに行われる。また、ＡＩＤＣ制御を実行する直前に行
ってもよい。

【００２０】詳しくは、トナー再付着のための処理は、
常に現像器１３をオフした状態で行う。帯電、露光、カ
バー２４への印加電圧は以下の表１に示す組み合わせが
可能である。なお、ここではトナーの正規帯電極性を負
極性とする。

【００２１】

【表１】

【００２２】カバー２４に付着したトナーは、カバー２
４に印加される電圧及び／又は感光体ドラム１１に付与
された電荷の吸引力によって、感光体ドラム１１の表面
に再付着し、カバー２４が清掃されることになる。この
場合、前記ソレノイド２６をオンしてセンサユニット２
０を感光体ドラム１１に近接させれば、再付着効率が向
上する。感光体ドラム１１上に再付着したトナーはクリ
ーナ１５によって除去される。

【００２３】ところで、トナーは正規の極性とは逆極性
に帯電しているものもあり、このような逆極性トナーの
清掃をも考慮したのが表１の組み合わせである。図５
に示すように、レーザ走査光学ユニット５による露光の
オン、オフを所定の周期で繰り返し、感光体表面電位を
図５（Ｂ）に示す状態とする。同時に、カバー２４に交
番電圧を印加する。この交番電圧において、負極性は現
像バイアス電圧−Ｖｂに相当する値、正極性は−Ｖｂに
絶対値において略等しい＋Ｖｃである（図５（Ｃ）参
照）。

【００２４】図６は複写機の制御手順に関して本発明と
関連する部分を示す。電源がオンされると、まず、ステ
ップＳ１でＣＰＵや各種装置を初期化し、ステップＳ２
でトナー再付着制御を行い、ステップＳ３でＡＩＤＣ制
御を行う。以上が複写機の立ち上げ処理であり、ステッ
プＳ４でコピー処理がスターとしたことが確認される
と、ステップＳ５でトナー付着防止制御を開始する。即
ち、導電性カバー２４に感光体表面電位−Ｖｏに相当す
る電圧を印加する。ステップＳ６ではコピー処理を実行
し、コピー処理が終了すると、ステップＳ７でトナー付
着防止制御を終了させる。即ち、導電性カバー２４への
電圧印加を停止する。

【００２５】一方、ステップＳ８でコピー処理が１００
枚目であると判定すると、ステップＳ９でトナー再付着
制御を行う。また、ステップＳ１０でセンサユニット２
０の現像量検出出力の異常が判定されると、あるいはス
テップＳ１２で複写機が何らかのトラブル（例えばコピ
ーシートの紙詰まり）から復帰したと判定すると、それ
ぞれステップＳ１１，Ｓ１３でトナー再付着制御を行
う。ステップ１４ではコピー処理に必要なその他の制御
を実行し、ステップＳ４へ戻る。

【００２６】なお、ＡＩＤＣ制御は複写機の立ち上げ時
のみならず、適宜タイミングで実行され、その直前にト
ナー再付着制御が行われる。また、ＡＩＤＣ制御中はト
ナー付着防止制御が行われる。

【００２７】図７は、前記ステップＳ２，Ｓ９，Ｓ１
１，Ｓ１３で実行されるトナー再付着制御の手順を示
す。ここで示す制御手順は前記表１の組み合わせの例
である（図５参照）。

【００２８】まず、ステップＳ２１で感光体ドラム１１
を回転させ、ステップＳ２２で帯電チャージャ１２及び
除去チャージャ１６をオンし、ステップＳ２３でレーザ
走査光学ユニット５による露光のオン、オフを繰り返
す。次に、ステップＳ２４でソレノイド２６をオンする
ことによりセンサユニット２０を感光体ドラム１１の表
面に近接させる。同時に、ステップＳ２５でカバー２４
に交番電圧（図５（Ｃ）参照）を印加する。これによっ
て、カバー２４、センサユニット２０に付着したトナー
が感光体ドラム１１に再付着する。この状態を所定時間
継続し、ステップＳ２６で所定時間の経過が確認される
と、ステップＳ２７で停止処理を行う。即ち、感光体ド
ラム１１の回転、帯電チャージャ１２、露光、ソレノイ
ド２６及び電源回路３０をオフする。なお、各装置のオ
フタイミングは感光体ドラム１１の回転に応じてそれぞ
れ異なる。

【００２９】なお、本発明に係る画像形成装置は前記実
施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種
々に変更することができる。特に、画像形成装置として
は、デジタル方式の複写機やプリンタのみならず、感光
体上の高電位部にトナーを付着させる正規現象を行うア
ナログ方式の複写機であっても本発明を適用することが
できる。

【００３０】また、前記実施形態では、導電性カバー２
４に対して一つの電源回路３０でトナー付着防止用電圧
及びトナー再付着用電圧を選択的に印加するものを示し
たが、それぞれ専用の電源回路を用意してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である複写機を示す概略構
成図。

【図２】前記複写機で使用されているＡＩＤＣセンサユ
ニットを示す断面図。

【図３】前記センサユニットの移動機構を示す正面図、
ガイド部材は切り欠かれている。

【図４】前記センサユニットの周囲に形成された電界を
示す説明図。

【図５】トナー再付着制御を示すチャート図。

【図６】前記複写機の制御手段を示すフローチャート
図。

【図７】トナー再付着制御の制御手順の一例を示すフロ
ーチャート図。

【符号の説明】

５…レーザ走査光学ユニット １１…感光体ドラム １２…帯電チャージャ １３…現像器 ２０…ＡＩＤＣセンサユニット ２４…導電性カバー ３０…電源回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定電圧に帯電された像担持体を露光し
   て静電潜像を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形
   成装置において、 前記像担持体上に形成されたトナー像の現像量を光学的
   に検出する検出手段と、 前記検出手段の像担持体対向面に設けた導電性部材と、 前記導電性部材にトナーの付着を防止するための電圧を
   印加する電圧印加手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 所定電圧に帯電された像担持体を露光し
   て静電潜像を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形
   成装置において、 前記像担持体上に形成されたトナー像の現像量を光学的
   に検出する検出手段と、 前記検出手段の像担持体対向面に設けた導電性部材と、 前記導電性部材に付着したトナーを前記像担持体上へ再
   付着させるための電圧を導電性部材に印加する電圧印加
   手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 所定電圧に帯電された像担持体を露光し
   て静電潜像を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形
   成装置において、 前記像担持体上に形成されたトナー像の現像量を光学的
   に検出する検出手段と、 前記検出手段の像担持体対向面に設けた導電性部材と、 前記導電性部材に、トナーの付着を防止するための第１
   レベルの電圧と、導電性部材に付着したトナーを前記像
   担持体上へ再付着させるための第２レベルの電圧とを、
   選択的に切り換えて印加する電圧印加手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。