JP2003316132A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
画像形成装置およびプロセスカートリッジInfo
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Abstract
現像系において、耐久後半におけるトナー消費量の増大
を防止し得る画像形成装置およびプロセスカートリッジ
を提供する。 【解決手段】 感光ドラムとトナーを担持した現像ロー
ラとの当接または離間動作時における現像ローラの電位
が、現像過程時における現像ローラの電位と感光ドラム
の帯電電位との間の値になるように、現像ローラに印加
する電圧(現像バイアス)を制御する。これにより、耐
久後半における反転トナーの感光ドラムへの転移を防止
することで、画像形成に寄与しないトナーの消費を抑え
ることが可能となる。
Description
いはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電記
録方式を用いた画像形成装置に関する。
「トナー」という)をそれぞれ収納する複数の現像器
(現像手段)を備え、電子写真方式を用いて多色画像を
得るカラー画像形成装置がよく知られている。
000−206786号公報に示されるものがある。
構成例を示す。ここでは一例として、接触現像における
非磁性の負帯電トナーを用いた反転現像系の一成分現像
装置を備えたカラー画像形成装置について説明する。
体(以下、「感光ドラム」という)101、感光ドラム
101を一様に帯電する帯電手段としての帯電器10
2、画像情報を与える露光器103、複数の現像器10
4a,104b,104c,104dを支持する回転式
現像装置105、および中間転写体106によって構成
されている。
示す。この回転式現像装置105は、4個の現像器10
4a〜104dの一つを支持体107の回転により現像
位置に定置する方式である。回転式現像装置105は支
持体回転軸107aを中心とする同一円周上に各現像器
104a〜104dの現像用開口面を有している。
ドラム101との接触部に搬送するための回転する現像
剤担持体である現像ローラ110a,110b,110
c,110dをそれぞれ有しており、この現像ローラ1
10a〜110dは導電性芯金上に弾性体を成形したい
わゆる弾性現像ローラである。
には、現像ローラ110a〜110d上に非磁性一成分
トナーを塗布する矢印方向に回転する塗布ローラ111
a,111b,111c,111d、および現像ローラ
110a〜110d上のトナーに所望の帯電量を与えト
ナー量を規制する規制ブレード112a,112b,1
12c,112dが配設され、また、現像ローラ110
a〜110dへ現像バイアス電圧を印加する現像バイア
ス電圧電源113を有する。
時だけ現像器104a〜104dを加圧装置114で加
圧することにより現像器104a〜104d内の現像ロ
ーラ110a〜110dと感光ドラム101を当接さ
せ、回転式現像装置105が回転している間や非現像時
には加圧装置114の加圧動作を解除することにより現
像器104a〜104d内の現像ローラ110と感光ド
ラム101を離間する構成とされている。
向に回転され、帯電器102にて一様に帯電され、その
後露光器103によって感光ドラム101上に静電潜像
が形成される。この潜像は、現像器104a〜104d
内のカラー現像剤、例えばイエロー(Y)、マゼンタ
(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色に対応
した潜像である。
ロー現像剤に対応する静電潜像を感光ドラム101上に
形成し、イエロー現像剤の収容された現像器104aに
よって可視化した後、中間転写体106に転写する。続
いて感光ドラム101上の残留トナーをブレードなどの
クリーニング装置109で清掃した後、2色目、例えば
マゼンタ現像剤に対応する静電潜像を感光ドラム101
上に形成し、マゼンタ現像剤の収容された現像器104
bによって可視化した後、1色目のイエロー可視画像が
転写された中間転写体106上に重ね転写する。
06上に複数層に重ねられた現像剤は転写材Pに転写さ
れ、定着装置116によって融解固着される。
来の画像形成装置において画像形成動作を行ったとこ
ろ、以下に示す不具合が見られた。なお、各現像器10
4a〜104dや各現像ローラ110a〜110dは同
一の構成を備えているので、構成部材の参照番号のうち
添え字のアルファベットを省略して説明する。
ラム101と現像ローラ110の接離時(離間状態から
当接状態になる時(当接動作時)、および当接状態から
離間状態になる時(離間動作時)をさす。)にはトナー
を感光ドラム101側から現像ローラ110側に付勢す
る電界が形成される。すなわち、感光ドラム101上が
−700Vに帯電されている場合には、−350Vを現
像ローラ110に印加することにより、負帯電性トナー
(以下、ネガトナーという)を現像ローラ110側に付
勢する。
たネガトナーを感光ドラム101から現像ローラ110
側へ付勢することで、機内の汚れを発生させるようなト
ナーの転移は防止できるようになった。
た結果、機内の汚れは発生しなかったものの、トナーの
消費量が耐久をするとともに多くなってしまった。特
に、高温高湿環境において顕著であり、耐久後半におい
て消費量が増大した。
いては、現像ローラ110に担持されるトナーはほとん
どがネガトナーであり、従来例の電界を形成することで
感光ドラム101へのトナーの転移は防止できた。しか
し現像器104を長期使用することで、現像ローラ11
0に担持されるトナーは除々に劣化し、現像器104に
よりトナーを摩擦帯電させようとしても、逆極性(ポ
ジ)に帯電するトナー(以下、反転トナーという)の割
合が増えていくことになる。これは、特に高温高湿環境
で顕著であり、それは高湿環境では摩擦帯電による電荷
が保持しにくいためである。
110の接離時に従来例のようなバイアスを現像ローラ
110に印加しても、ドラムへのトナーの転移について
は、機内汚れをさせるほどの量ではないにしろ、微少量
の転移が発生する。これが積み重なって、耐久後半にお
けるトナー消費量の増大につながるのである。
04は、最初に所定量のトナーが容器中に入っており、
所定印字率でプリントした際に所定枚数の画像形成が可
能であるようにされている。
ナーを現像器104中に入れておくことも可能である
が、余分に入れたトナーは、即ち画像形成に寄与しない
トナーであり、無駄なトナーである。また、近年は低コ
スト化、低エネルギー化等のために装置の小型化が叫ば
れており、余分にトナーを入れるスペースを確保するこ
とは現像器104中のトナー容器を大きくしなければな
らず、上記の装置の小型化には逆行することとなってし
まう。
あって、その目的とするところは、像担持体と現像剤担
持体とが接離可能な接触現像系において、耐久後半にお
ける現像剤消費量の増大を防止し得る画像形成装置およ
びプロセスカートリッジを提供することにある。
画像形成装置にて達成される。
担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、前記帯
電した像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段
と、前記像担持体に現像剤を担持した現像剤担持体を当
接させて前記静電潜像を現像するものであって、前記像
担持体に対して接離可能な単数または複数の現像手段
と、前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または離
間動作時における該現像剤担持体の電位が、現像過程時
における該現像剤担持体の電位と前記帯電電位との間の
値になるように、該現像剤担持体に印加する電圧を制御
する制御手段と、を備えることを特徴とする。
像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電手段と、前記
帯電した像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手
段と、前記像担持体に現像剤を担持した現像剤担持体を
当接させて前記静電潜像を現像するものであって、前記
像担持体に対して接離可能な単数または複数の現像手段
と、前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または離
間動作時における該現像剤担持体の電位と前記帯電電位
との電位差が、現像過程時における該現像剤担持体の電
位と前記帯電電位との電位差よりも小さくなるように、
該現像剤担持体に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
記現像手段に収容されている現像剤の量を検出する現像
剤量検出手段を備え、前記制御手段は、該現像剤量検出
手段の検出結果に基づいて、前記像担持体と前記現像剤
担持体との当接または離間動作時において該現像剤担持
体に印加する電圧値を可変することが好適である。
費量検出手段を備え、前記制御手段は、該消費量検出手
段の検出結果に基づいて、前記像担持体と前記現像剤担
持体との当接または離間動作時において該現像剤担持体
に印加する電圧値を可変することも好適である。
が転写される被転写体と、前記像担持体もしくは前記被
転写体に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段
と、を備え、前記制御手段は、該濃度検出手段の検出結
果に基づいて、前記像担持体と前記現像剤担持体との当
接または離間動作時において該現像剤担持体に印加する
電圧値を可変することも好適である。
は、上記いずれかの構成の画像形成装置に着脱自在なも
のであって、少なくとも前記現像手段を備えたことを特
徴とする。
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
ラムと現像ローラの接離時に現像バイアスを印加してい
る。これは、主にトナーの機内飛散を防止するためにお
こなっていた。また、その他の目的としては、帯電に不
具合が発生した場合に、地かぶり(正規に帯電したトナ
ーが非画像部に付着する)の発生を防止するものであっ
た。
と現像ローラの接離時に印加される電圧と、現像時に印
加される電圧は同値であり、トナー消費量を最適化する
ためのものではない。
は、他色との色合いを合わせたり(カラーバランス)、
必要な最大濃度を確保するように決定される。その結
果、高温高湿環境においては現像コントラストが小さ
く、バックコントラストは大きくなる。ここで、現像コ
ントラストとは、感光ドラム上の画像部に対応する部分
の表面電位(露光部電位)と現像バイアスとの電位差で
あり、バックコントラストとは感光ドラム上の非画像部
に対応する部分の表面電位(略帯電電位)と現像バイア
スとの電位差である。
ように摩擦帯電による電荷の保持がされにくいため、正
規に帯電されたトナー中に未帯電のトナーや、反転トナ
ーの存在が多くなる。その結果、感光ドラムと現像ロー
ラの接離時には反転トナーが感光ドラム上に微少量なが
ら転移してしまうこととなり、トナー消費量を多くする
結果となる。
トナーの割合が増加した場合、接触現像においてはバッ
クコントラストを大きくすると、反転かぶりが増大する
傾向にある。しかし、現像過程中は、適正な画像濃度や
カラーバランスを保つため適正な現像コントラストとバ
ックコントラストを保つ必要がある。従って従来の画像
形成装置では、トナー消費量を適正にすることは困難で
あった。
ーを担持した現像ローラとの当接または離間動作時にお
ける現像ローラの電位が、現像過程時における現像ロー
ラの電位と感光ドラムの帯電電位との間の値になるよう
に、現像ローラに印加する電圧(現像バイアス)を制御
する。これにより、耐久後半における反転トナーの感光
ドラムへの転移を防止することで、画像形成に寄与しな
いトナーの消費を抑えることが可能となる。
現像手段を含む画像形成プロセス手段をプロセスカート
リッジとし、これを画像形成装置本体に着脱自在とする
ことにより、トナー補給や寿命を過ぎた現像器の交換
等、諸々メンテナンス作業に係わる使用者の労力を軽減
し、簡単な操作で安定した出力画像が得られる様にな
る。
態について図1と図2により説明する。
形成装置について説明する。本実施形態のカラー画像形
成装置は、像担持体の画像部にトナーを付着させて可視
化する反転現像系であり、負帯電トナーを担持した現像
剤担持体を像担持体に当接させて現像を行う一成分画像
形成装置である。
体である感光ドラム1、感光ドラム1を所定の帯電電位
に帯電する帯電手段としての帯電ローラ2、帯電した感
光ドラム1を露光して静電潜像を形成する露光手段とし
ての露光器3、4つの現像手段である現像器4a,4
b,4c,4dを支持する回転式現像装置5、および中
間転写体6によって概略構成されている。
4dの一つを支持体7の回転により現像位置に定置する
方式である。回転式現像装置5は支持体回転軸7aを中
心とする同一円周上に各現像器4a〜4dの現像用開口
面を有している。
との接触部に搬送するための回転する現像剤担持体であ
る現像ローラ10a,10b,10c,10dをそれぞ
れ有している。この現像ローラ10a〜10dは導電性
芯金上に弾性体を成形したいわゆる弾性現像ローラであ
る。また現像ローラ10a〜10dの周囲には、現像ロ
ーラ10a〜10d上に非磁性一成分トナーを塗布する
矢印方向に回転する塗布ローラ11a,11b,11
c,11d、現像ローラ10a〜10d上のトナーに所
望の帯電量を与えトナー量を規制する規制ブレード12
a,12b,12c,12dを備えている。
印加する直流高圧電源13と、直流高圧電源13のオン
オフや現像バイアス電圧の値や時間的変化を制御する制
御手段としての制御装置14を有している。
所定の直流電圧を印加する手段である。感光ドラム1表
面は、帯電ローラ2によって一様に帯電される。このと
きの帯電電位は、帯電バイアス電源15から印加された
直流電圧値に略等しい。
け現像器4a〜4dを加圧装置8で加圧することにより
現像器4a〜4d内の現像ローラ10a〜10dと感光
ドラム1を当接させる。一方、回転式現像装置5が回転
している間や非現像時には加圧装置8の加圧動作を解除
することにより現像器4a〜4d内の現像ローラ10a
〜10dと感光ドラム1を離間する構成としている。
ローラ2にて一様に帯電され、その後露光器3によって
感光ドラム1上に静電潜像が形成される。この潜像は、
現像器4a〜4d内のカラー現像剤、例えばイエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B
k)の各色に対応した潜像が形成される。
ロー現像剤に対応する静電潜像を感光ドラム1上に形成
し、イエロー現像剤の収容された現像器4aによって可
視化した後、その可視画像を被転写体である中間転写体
6に転写する。
ードなどのクリーニング装置9で清掃した後、2色目、
例えばマゼンタ現像剤に対応する静電潜像を感光ドラム
1上に形成し、マゼンタ現像剤の収容された現像器4b
によって可視化した後、1色目のイエロー可視画像が転
写された中間転写体6上に重ね転写する。
上に複数層に重ねられた現像剤は転写材Pに転写され、
定着装置16によって融解固着される。
像電位(帯電電位)Vd=−700V、画像部電位VL
=−100V、現像過程において現像ローラ10aに印
加する現像バイアス電圧Vdc2=−350Vとし、|
Vd|>|Vdc2|>|VL|の関係が成立する。こ
れにより、現像過程においては、ネガトナーは感光ドラ
ム表面の画像部に相当するVL部分に現像される。
明するため、時間変化を示す図1のタイミング図をも参
照して更に詳しく述べる。
させ、1色目の潜像に対応する現像器4a、例えばイエ
ロートナーが収納されている現像器4aを予め帯電ロー
ラ2で均一に帯電した感光ドラム1に対向した位置に停
止させる。
内の現像ローラ10aとは十分に距離が離れており(具
体的には例えば3mm程度)、現像ローラ10a上に付
着しているトナーの一部がファンデルワールス力などで
感光ドラム1へ付着することはない。
めに感光ドラム1の回転駆動が開始され、帯電ローラ2
には、感光ドラム1表面を一様に帯電すべく帯電バイア
スがONされる。帯電バイアスは帯電バイアス電源15
から供給され、感光ドラム1表面は帯電バイアス電源1
5から供給された直流電圧値に略帯電される。
像バイアス電圧Vdc1を印加する。本実施形態におい
ては、Vdc1=−450Vとした。この電圧が立ち上
がった後の時刻t12に、現像器4aを加圧装置8で後
方から加圧し、現像器4a内の現像ローラ10aを感光
ドラム1に当接させる。そして時刻t13において、現
像時における現像バイアスであるVdc2=−350V
を印加する。そして、時刻t14から露光器3からの露
光信号による静電潜像が感光ドラム上に形成され、現像
器4aのトナーにより顕像化される。即ち、時刻t14
から後述する時刻t15までが現像過程に相当し、この
時間の間に現像されたトナーが転写・定着過程を経て紙
上に画像形成されることとなる。
(t14〜t15の間)には適性な画像濃度およびカラ
ーバランスを得る現像バイアス電圧Vdc2を現像ロー
ラ10aに印加する。一方、感光ドラム1と現像ローラ
10aの当接動作時(t11〜t13の間)には、現像
過程時の現像バイアス電圧Vdc2よりもバックコント
ラストが低くなるような電圧Vdc1を印加する。
aとの当接動作時における現像ローラ10aの電位が、
現像過程時における現像ローラ10aの電位と帯電電位
との間の値になるように、現像ローラ10aに印加する
現像バイアス電圧を切り換えている。換言すれば、感光
ドラム1と現像ローラ10aとの当接動作時における現
像ローラ10aの電位と帯電電位との電位差が、現像過
程時における現像ローラ10aの電位と帯電電位との電
位差よりも小さくなるように、現像ローラ10aに印加
する現像バイアス電圧を切り換えているということもで
きる。なお、かかる制御は、制御装置14が、直流高圧
電源13の出力電圧を制御することにより行われてい
る。
ローラ10aから感光ドラム1へのトナーの転移を防止
することが可能となる。この理由は以下の通りである。
とおりトナー全体中に占める反転トナーの割合が増加す
る。このとき、バックコントラストが大きい場合には、
感光ドラム1と現像ローラ10a間の電界強度が大きい
ために、ネガトナー及び反転トナーの個々にかかる力F
は大きくなる。従って、反転トナーはトナー等の粉体が
持つ凝集力、ファンデルワールス力、クーロン力等にう
ち勝って、ネガトナーは現像ローラ側へ、反転トナーは
感光ドラム側へ転移することとなる。
てはめると、図3に示すように現像ローラ10が感光ド
ラム1に近づいてくることになる。このとき、現像ロー
ラ10上に担持されているトナーにとっては、除々に電
界が大きくなるので、感光ドラム1と現像ローラ10の
距離が狭くなるほどトナーに働く力は大きくなることと
なる。
光ドラム1と現像ローラ10の距離が狭くなると反転ト
ナーが当接近傍で感光ドラム1に転移する。このとき感
光ドラム1は回転しているため、いったん感光ドラム1
に付着したトナーを現像ローラ10側に回収することは
困難である。上記動作は、フルカラー画像形成時には、
プリント1枚毎に行われるため微少量のトナーの転移で
も積もり積もってトナー消費量を増大させることとな
る。
は、反転トナーがトナー等の粉体が持つ凝集力、ファン
デルワールス力、クーロン力等にうち勝てず、担持され
ているトナー層中から抜け出すことができないため、感
光ドラム1と現像ローラ10の距離が狭くなっても反転
トナーが当接近傍で感光ドラム1に転移することがな
い。その結果、現像に寄与しないトナーの消費を抑制す
ることとなる。
色を現像過程に導くために現像過程が終了した現像ロー
ラ10aを離間する動作を行う。
離間用のバイアスVdc1=−450Vを現像ローラ1
0aに印加する。そして、バイアスが立ち上がった後の
時刻t17にて現像器の加圧を解除することで現像器の
離間を行う。
当接動作時と同様にバックコントラストの小さいバイア
スVdc1を印加することで、現像ローラ10aから感
光ドラム1へのトナーの転移を制限することが可能とな
る。
バイアスVdc1がoffされると同時に2色目の潜像
に対応する現像器4b、例えばマゼンタ(M)トナーが
収納されている現像器4bを予め帯電ローラ2で均一に
帯電した感光ドラム1に対向した位置に停止させる。以
後の動作は上記イエロー現像器4aと同様である。
ドラムと現像ローラとの当接動作時および離間動作時に
おいて、現像過程時に現像ローラに印加されるバイアス
よりもバックコントラストが小さくなるようなバイアス
を現像ローラに印加することとしたので、現像過程時に
は適正な画像濃度およびカラーバランスを保ったまま、
現像に寄与しないトナーの消費を抑制することが可能と
なる。
激しい、トナーを含む現像手段(現像器)を、画像形成
装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにすること
で、諸々のメンテナンス作業に係わる使用者の労力軽減
を図ることができる。
本発明の第2の実施形態が示されている。上記第1の実
施形態では、感光ドラム1と現像ローラ10a〜10d
の当接動作時および離間動作時に現像ローラに印加する
バイアスを、現像過程時のバイアスよりもバックコント
ラストが小さくなるように制御したが、本実施形態にお
いては、さらに現像器のトナー残量に応じて現像ローラ
に印加するバイアスの値を可変する構成にしている。
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。
装置は、現像手段たる現像器4a〜4dに収容されてい
るトナー(現像剤)の量を検出する現像剤量検出手段と
しての光学式残量検知手段17を備えている。
aと受光素子17bからなり、現像器4a〜4d中のト
ナー残量を検出する。具体的には、現像器4a〜4d中
を発光素子17aから発せられた光が通過する仕組みと
なっており、透過光の透過時間をカウントすることで、
トナーの残量を検知する。なお、本実施形態では光学式
の現像剤量検出手段を採用したが、これ以外にも現像剤
の残量を検出可能な手段であれば種々のものを使用可能
である。
検知手段17の検出結果として制御装置(制御手段)1
9に入力される。制御装置19は、その信号に基づいて
直流高圧電源18の出力値を制御し、現像ローラ10a
〜10dに印加する電圧を可変する。
光ドラム1と現像ローラ10a〜10dとの当接動作時
または離間動作時において、その現像ローラ10a〜1
0dに印加するバイアスVdc3の値を決定する。
スVdc3の制御値を示したものである。図5中、Vd
は感光ドラム1の帯電電位であり、この電位に対して地
かぶりのラインと反転かぶりのラインが決められる。こ
こで、「地かぶり」とは、正規の極性(本発明では負帯
電)に帯電したトナーが非画像部に付着することをい
い、地かぶりを防止するためには、バックコントラスト
(|Vd−Vdc|)が大きくなるほどよい。また、
「反転かぶり」とは、逆極性に帯電したトナーが非画像
部に付着することをいい、反転かぶりを防止するために
は、バックコントラスト(|Vd−Vdc|)が小さく
なるほどよい。
なくなると、前述のようにトナー中に占める反転トナー
の割合が増加することとなる。従って、感光ドラム1へ
現像ローラ10a〜10dが接離する場合に、現像ロー
ラ10a〜10dに印加されるバイアスVdc3を、ト
ナー残量によって図5のように制御することで、耐久後
半においても、接離時に感光ドラム1へ転移するトナー
量を低減することが可能となる。
Vd=−700V、画像部電位VL=−100V、現像
ローラの接離時における現像ローラ10に印加する現像
バイアス電圧Vdc3=−400V(初期)〜−500
V(トナーなし)として制御を行った。現像過程時は、
第1の実施形態と同様の現像バイアスを用いた。
現像ローラとの当接または離間動作時における現像ロー
ラの電位が、現像過程時における現像ローラの電位と帯
電電位との間の値になるように、現像ローラに印加する
バイアスVdc3を制御するとともに、現像器のトナー
残量が少なくなるほどバックコントラストが小さくなる
ようにバイアスVdc3の値を可変している。
様の作用効果に加えて、さらに耐久後半における反転ト
ナーの感光ドラムへの転移を防止することができるの
で、トナー消費の一層の低減を図ることができる。
ているトナーの量を検出する手段を設けたが、その代わ
りに、消費されたトナー(現像剤)の量を検出する消費
量検出手段を設け、その結果に基づいて現像ローラに印
加するバイアスを可変する構成にしても同様の効果を奏
することができる。消費量検出手段としては、たとえ
ば、画像形成される画素数を積算する、いわゆるピクセ
ルカウント数に基づいてトナー消費量を計算する手段な
どを採用することができる。
明の第3の実施形態が示されている。上記第2の実施形
態では、トナー残量に基づいて、かぶりが発生しないと
見込まれるバイアス値を推定しているが、本実施形態で
は、感光ドラムに形成した画像濃度を検出することによ
って、実際にかぶりが発生しているかどうかを調べ、そ
の結果に基づいて当接動作時および離間動作時の現像ロ
ーラに印加するバイアスを制御する。
施形態と同一なので、同一の構成部分については同一の
符号を付して、その説明は省略する。
装置は、画像濃度検出手段20を備えている。画像濃度
検出手段20は、感光ドラム1上の現像剤画像(可視画
像)が転写される被転写体としての中間転写体6上に形
成(転写)された画像の濃度を検出する。具体的には、
画像濃度検出手段20は、発光素子20aと受光素子2
0bとを備えてなり、発光素子20aから画像に照射し
た光の反射光量を受光素子20bで検出している。
像の濃度を検出する構成としているが、画像濃度検出手
段で感光ドラム1上の画像の濃度を検出するようにして
も構わない。また、画像の濃度を検出可能な手段であれ
ば種々のものを使用可能である。
出手段20の検出結果として制御装置19に入力され
る。制御装置19は、その信号に基づいて直流高圧電源
18の出力値を制御し、現像ローラ10a〜10dに印
加する電圧を可変する。
く説明する。
パッチパターン画像を形成する。パッチパターンとは、
画像濃度を検出するための特別のパターンであり、画像
形成装置の構成等に応じて種々のパターンを採用でき
る。ここでは説明をわかりやすくするため、図7(b)
に示すような正方形のベタ黒のパッチパターンを用いる
こととする。
態では4つ)のベタ黒の静電潜像を感光ドラム1上に形
成し、それぞれのパッチパターンを現像器によって現像
する。ただし、このときの現像バイアスVdcを図7
(a)に示すように段階的に変化させる(W〜Z)。こ
こで、Wは現像コントラストが最も大きく(バックコン
トラストが最も小さい)、Zが現像コントラストが最も
小さい(バックコントラストが最も大きい)設定であ
る。
度はWが高く、Zが低くなる。このときの濃度の関係を
示したのが図7(c)である。ここで、一点鎖線はパッ
チパターンのない部分(以下、下地部)の濃度で、トナ
ーがない場合の濃度(以下、下地濃度)である。
は図7(c)に示すようにパッチパターン部の濃度は適
正に検出され、下地部では下地濃度が検出される。
占める反転トナーの割合が多くなった場合、図7(d)
に示すように矢印Gの部分(バックコントラストが大:
Vdc=Z)に反転かぶりが発生する。その結果、矢印
Gの部分の下地部には下地濃度以上の濃度が検出される
こととなる。
クコントラストを小さくすると、Vdc=Wに相当する
部分の下地部が下地濃度以上の濃度が検出されることと
なる。
離時における現像ローラへ供給するバイアスとしての適
正値はVdc=X〜Yの範囲ならば地かぶり及び反転か
ぶりが発生しないこととなる。
下地部に相当する部分の濃度を検知し、その結果から適
正な現像ローラの接離時のバイアスを決定することで、
感光ドラムへのトナー転移を防止し、画像形成に寄与し
ないトナー消費量を最小限に抑えることが可能となる。
使用環境が高温高湿環境になった場合においても、かぶ
りが発生するか否かを濃度によって判断できるため、か
ぶりが発生しないバイアスを正確に判断可能となる。
の反転現像系を例に説明したが、正規現像系および正極
性の反転現像系においても、本発明を適用することによ
って、かぶり現象がなく、トナー飛散のない画像形成を
行うことが可能である。また、上記各実施形態において
は、非磁性トナーを用いた多色現像について説明した
が、磁性トナーを用いても同様の効果を得ることができ
る。
像装置は現像器の向きが常時一定(感光ドラムと対向し
たときと同じ向き)であったが、感光ドラムと対向しな
い位置での現像器の向きについては特に限定するもので
はない。
の奏する効果について、比較例との対比において検証し
たので説明する。
離時のバイアスと現像過程時のバイアスを同じ値にした
画像形成装置を用いた。
画像形成装置について、高温高湿環境で約4000枚、
所定印字率のパターンを出力するテストを行い、その過
程におけるそれぞれのトナー消費量の推移を調べた。ト
ナー消費量の検出については、現像器の重さを量ること
でおこなった。
横軸は耐久枚数(出力枚数)を示し、縦軸は1000枚
あたりのトナー消費量を示している。
は、耐久後半においてトナー消費量が増加する傾向にあ
る。これは、反転トナーの割合が増加し、感光ドラムと
現像ローラの接離時に感光ドラムに転移してしまうトナ
ーが増加することに起因している。
数によらずトナー消費量は一定の値を保っていることが
わかる。すなわち、本発明を適用することで、現像ロー
ラが感光ドラムに当接または離間する場合のトナーの転
移を防止し、画像形成に寄与しないトナーの消費を抑え
ることが可能となったといえる。
像担持体と現像剤担持体とが接離可能な接触現像系にお
いて、耐久後半における現像剤消費量の増大を防ぐこと
が可能となる。
制御を説明するためのタイミング図である。
装置を示す概略構成図である。
接動作時を説明するための図である。
装置を示す概略構成図である。
動作時の現像バイアスを示す電位図である。
装置を示す概略構成図である。
および現像バイアスの制御を説明するための模式図であ
る。
係る画像形成装置におけるトナー消費量の推移を示すグ
ラフ図である。
成図である。
である。
(現像剤担持体) 11a,11b,11c,11d 塗布ローラ 12a,12b,12c,12d 規制ブレード 13 直流高圧電源 14 制御装置(制御手段) 15 帯電バイアス電源 16 定着装置 17 光学式残量検知手段(現像剤量検出手段) 17a 発光素子 17b 受光素子 18 直流高圧電源 19 制御装置(制御手段) 20 画像濃度検出手段(濃度検出手段) 20a 発光素子 20b 受光素子 P 転写材
Claims (6)
- 【請求項1】像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電
手段と、 前記帯電した像担持体を露光して静電潜像を形成する露
光手段と、 前記像担持体に現像剤を担持した現像剤担持体を当接さ
せて前記静電潜像を現像するものであって、前記像担持
体に対して接離可能な単数または複数の現像手段と、 前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または離間動
作時における該現像剤担持体の電位が、現像過程時にお
ける該現像剤担持体の電位と前記帯電電位との間の値に
なるように、該現像剤担持体に印加する電圧を制御する
制御手段と、 を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】像担持体を所定の帯電電位に帯電する帯電
手段と、 前記帯電した像担持体を露光して静電潜像を形成する露
光手段と、 前記像担持体に現像剤を担持した現像剤担持体を当接さ
せて前記静電潜像を現像するものであって、前記像担持
体に対して接離可能な単数または複数の現像手段と、 前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または離間動
作時における該現像剤担持体の電位と前記帯電電位との
電位差が、現像過程時における該現像剤担持体の電位と
前記帯電電位との電位差よりも小さくなるように、該現
像剤担持体に印加する電圧を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項3】前記現像手段に収容されている現像剤の量
を検出する現像剤量検出手段を備え、 前記制御手段は、該現像剤量検出手段の検出結果に基づ
いて、前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または
離間動作時において該現像剤担持体に印加する電圧値を
可変することを特徴とする請求項1または2に記載の画
像形成装置。 - 【請求項4】消費された現像剤の量を検出する消費量検
出手段を備え、 前記制御手段は、該消費量検出手段の検出結果に基づい
て、前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または離
間動作時において該現像剤担持体に印加する電圧値を可
変することを特徴とする請求項1または2に記載の画像
形成装置。 - 【請求項5】前記現像された像担持体上の画像が転写さ
れる被転写体と、 前記像担持体もしくは前記被転写体に形成された画像の
濃度を検出する濃度検出手段と、を備え、 前記制御手段は、該濃度検出手段の検出結果に基づい
て、前記像担持体と前記現像剤担持体との当接または離
間動作時において該現像剤担持体に印加する電圧値を可
変することを特徴とする請求項1または2に記載の画像
形成装置。 - 【請求項6】請求項1〜5のうちいずれかの画像形成装
置に着脱自在なプロセスカートリッジであって、 少なくとも前記現像手段を備えたことを特徴とするプロ
セスカートリッジ。
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JP2019074700A (ja) * | 2017-10-18 | 2019-05-16 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
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