JP3815356B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター等の画像形成装置に使用する現像装置であって、静電潜像が形成された像担持体と現像領域において所要間隔を介して対向するようにトナー担持体を設け、このトナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体に保持されたトナーを像担持体に供給して静電潜像を現像するようにした現像装置において、トナー担持体と像担持体との間隔等に誤差が生じた場合にも、トナー担持体と像担持体との間に印加させる現像バイアス電圧を適切に調整することが簡単に行えるようにした点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンター等の画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像を現像するのに様々な現像装置が使用されており、このような現像装置としては、キャリアとトナーとを含む現像剤を用いた2成分現像方式の現像装置の他に、キャリアを含まないトナーだけを使用した1成分現像方式の現像装置が知られている。
【0003】
また、このような1成分現像方式の現像装置においては、トナー担持体を像担持体と接触するように設けた接触現像方式の現像装置と、現像領域においてトナー担持体を像担持体と所要間隔を介して対向するように設けた非接触現像方式の現像装置とが知られている。
【0004】
ここで、接触現像方式の現像装置の場合、トナーを像担持体と接触させて現像を行うため、像担持体に形成された静電潜像の再現性に優れるが、トナーが静電潜像が形成されていない非画像部分にも付着されて、形成される画像にカブリが発生するという問題があった。
【0005】
このため、従来においては、像担持体とトナー担持体との移動速度を変更させる等により、非画像部分へのトナーの付着を抑制するようにしていたが、この場合、トナー担持体との接触によって像担持体の表面が摩耗されやすくなり、安定した画像形成が行えなくなる等の問題がある。
【0006】
一方、トナー担持体を像担持体と所要間隔を介して対向するように設けた非接触現像方式の現像装置の場合、上記の接触現像方式の現像装置のような問題は生じないが、所要間隔を介して対向する像担持体にトナー担持体からトナーを供給するため、トナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体に保持されたトナーをトナー担持体と像担持体との間で飛翔させるようにしている。
【0007】
また、上記のようにトナー担持体と像担持体とを所要間隔を介して対向させるため、一般にトナー担持体と像担持体との間にスペーサ部材を設け、トナー担持体と像担持体とが一定した間隔で対向させるようにしていた。
【0008】
しかし、このようにした場合においても、例えば、像担持体やトナー担持体の成形精度や取付状態にばらつきが生じたり、上記のスペーサ部材が摩耗したり、変形したりして、現像領域において対向するトナー担持体と像担持体との間隔が変動し、これによりトナー担持体と像担持体との間に作用する電界強度が変動して、形成される画像に濃度むらが発生する等の問題があった。
【0009】
このため、従来においては、トナー担持体と像担持体との間に印加させる現像バイアス電圧における交流電圧のピーク・ピーク値を大きくし、トナーをトナー担持体と像担持体との間で十分に飛翔させて、濃度むらが発生するのを抑制するようにしていた。
【0010】
しかし、このようにトナー担持体と像担持体との間に印加させる現像バイアス電圧における交流電圧のピーク・ピーク値を大きくすると、像担持体の表面電位と現像バイアス電圧のピーク値との電位差が大きくなって、トナー担持体と像担持体との間にリークが発生し、形成される画像にノイズが発生するという問題があった。
【0011】
このため、現在においては、トナー担持体と像担持体との間に印加させる現像バイアス電圧を変化させてリークを発生させ、リークによって像担持体に付着したトナーを濃度センサーよって検知し、これに基づいて、現像バイアス電圧を適切に設定するようにしていた。
【0012】
しかし、上記の濃度センサーは高価でコストが高くつき、またこの濃度センサーによって検知する位置以外でリークが発生しても、これを検知することができず、常にリークが発生しないようにして現像バイアス電圧を適切に設定することができない等の問題があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、静電潜像が形成された像担持体と現像領域において所要間隔を介して対向するようにトナー担持体を設け、このトナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体に保持されたトナーを像担持体に供給して静電潜像を現像するようにした現像装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【0014】
すなわち、この発明においては、上記のような現像装置において、トナー担持体と像担持体との間隔等に誤差が生じた場合にも、トナー担持体と像担持体との間にリークが発生しないように、現像バイアス電圧を簡単かつ適切に調整できるようにし、ノイズの発生のない良好な画像が安定して得られるようにすることを課題とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明における現像装置においては、上記のような課題を解決するため、静電潜像が形成された像担持体と現像領域において所要間隔を介して対向するようにトナー担持体を設け、このトナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体に保持されたトナーを像担持体に供給して静電潜像を現像する現像装置において、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させて像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させるリーク発生手段と、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づいてリークを検知するリーク検知手段とを設け、上記のリーク検知電圧と像担持体の表面電位との最大の電位差ΔVmaxを徐々に増加させて、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流が連続して増加した場合に、上記のリーク検知手段によってリークと判断するようにしたのである。
【0016】
ここで、この発明における現像装置においては、上記のリーク発生手段により像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させて、像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させ、このリークによって像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づき、リーク検知手段によりリークを検知するため、高価な濃度センサーを用いる必要がなく、コストが低減されると共に、どのような位置でリークが発生しても、リークの発生が確実に検知されるようになる。
【0017】
このため、トナー担持体と像担持体との間隔等に誤差が生じている場合にも、トナー担持体と像担持体との間にリークが発生しないようにして、現像バイアス電圧を適切に調整することができ、ノイズの発生のない良好な画像が安定して得られるようになる。
【0018】
また、上記のように像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づいて、リーク検知手段によりリークを検知するにあたり、リーク以外の回路におけるノイズ等によって上記のリーク検知手段において電流が検知されて、リークと判定されるのを抑制するため、本発明においては、上記のようにリーク発生手段によって像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧と像担持体の表面電位との最大の電位差ΔVmaxを徐々に増加させて、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流が連続して増加した場合に、リーク検知手段によりリークと判断するようにしたのである。
【0019】
また、上記のようにリーク発生手段により像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させて、像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させた場合において、このリークにより像担持体の表面電位が変化し、このようにリークが発生した像担持体の部分に、トナー担持体からトナーが供給されるのを防止するため、上記のリーク検知電圧の平均電圧と像担持体の表面電位との電位差ΔVLと、リーク前の像担持体の表面電位とリーク後の像担持体の表面電位との電位差ΔVaとが、ΔVL≧ΔVaの条件を満たすようにすることが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【0021】
この実施形態における現像装置においては、図1に示すように、金属ローラ11aの外周に抵抗層11bが設けられたトナー担持体11を、現像領域において像担持体1と所要間隔dを介して対向するように設け、このトナー担持体11と像担持体1とを回転させ、装置本体10内に収容されたトナーtを送り部材12によって上記のトナー担持体11と接触して回転する供給ローラ13に送り、このに供給ローラ13から上記のトナー担持体11の表面にトナーtを供給するようになっている。
【0022】
そして、このようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材14により規制すると共にこのトナーtを帯電させた後、上記のトナー担持体11によってこのトナーtを像担持体1と対向する現像領域に導くと共に、このトナー担持体11と像担持体1との間に、直流電源15aと交流電源15bとから直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、像担持体1に形成された静電潜像の部分にトナーtを供給して現像を行うようになっている。
【0023】
ここで、この実施形態における現像装置においては、上記のように現像を行う前に、上記の直流電源15aと交流電源15bとから印加させる現像バイアス電圧を適切に設定するにあたり、像担持体1とトナー担持体11との間にリークを発生させるリーク発生手段20として、上記の直流電源15aと交流電源15bとからトナー担持体11と像担持体1との間に印加させる電圧を変化させる電圧調整装置21を設けている。
【0024】
また、像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流に基づいてリークを検知するリーク検知手段30として、像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流を検出する電流検出器31と、この電流検出器31により検出された結果に基づいてリークの有無を判断して上記の電圧調整装置21を制御する制御装置32とを設けている。
【0025】
そして、この制御装置32においてリークが検知されるまで、この制御装置32により電圧調整装置21を制御して、トナー担持体11と像担持体1との間に印加させるリーク検知電圧を変化させ、像担持体1とトナー担持体11との間にリークを発生させるようにする。
【0026】
また、このようにリークが発生した時点におけるリーク検知電圧に基づき、この制御装置32により電圧調整装置21を制御し、上記の直流電源15aと交流電源15bとから、トナー担持体11と像担持体1との間に、リークが発生しない条件で適切な現像が行える現像バイアス電圧を印加させるようにしている。
【0027】
なお、像担持体1とトナー担持体11との間におけるリークを検知するにあたって、トナー担持体11と像担持体1との間に印加させる上記のリーク検知電圧は、直流電圧と交流電圧とを重畳させたものであっても、また直流電圧だけであってもよい。
【0028】
ここで、負帯電性のトナーtを用いて反転現像を行う現像装置において、上記のように直流電圧と交流電圧とを重畳させたリーク検知電圧を印加させてトナー担持体11と像担持体1との間におけるリークを検知するにあたり、例えば、図2に示すように、像担持体1の表面電位Voを−550Vにし、直流電源15aから−370Vの直流電圧Vdcを印加させ、上記の交流電源15bから印加させる交流電圧のピーク・ピーク値Vppを変化させて、上記のリーク検知電圧と像担持体1の表面電位Voとの最大の電位差ΔVmaxを増加させ、トナー担持体11と像担持体1との間でリークを発生させた場合において、リークされた部分におけるの像担持体1の表面電位Viが−50Vになると、このようにリークされた像担持体1の部分にトナーtが供給されて、トナーtが無駄に消費されるようになる。
【0029】
このため、上記のように直流電圧と交流電圧とを重畳させたリーク検知電圧を印加させて、トナー担持体11と像担持体1との間におけるリークを検知する場合には、図3に示すように、現像方向に作用する電圧の時間が短い、Duty比が小さい交流電圧を印加させるようにしたり、図4に示すように、直流電圧と交流電圧とを重畳させたリーク検知電圧の平均電圧VL(Duty比50%の交流電圧の場合は、直流電源15aから印加させる直流電圧Vdcと同じ。)とリークされていない部分における像担持体1の表面電位Voとの電位差ΔVL(=|Vo−VL|)と、リークされていない像担持体1の表面電位Voとリークされた部分におけるの像担持体1の表面電位Viとの電位差ΔVa(=|Vo−Vi|)とが、ΔVL≧ΔVaの条件を満たすようにすることが好ましい。
【0030】
また、図5に示すように、リーク検知電圧として直流電圧Vdcだけを印加されるようにした場合には、リークされた像担持体1の部分にトナーtが供給されるのが防止される。
【0031】
また、上記のように像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流に基づいてリーク検知手段30によりリークを検知するにあたり、リーク以外の回路におけるノイズ等によって上記の電流検出器31に電流が検出されて、上記の制御装置32によりリークと判断される場合もあるため、図6に示すように、上記の電圧調整装置21によって像担持体1とトナー担持体11との間に印加させるリーク検知電圧と像担持体1の表面電位Voとの最大の電位差ΔVmaxを徐々に増加させ、像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流を検知する上記の電流検出器31による検知値が連続して増加している場合に、初めて上記の制御装置32によりリークと判断させるようにすることが好ましい。
【0032】
また、上記のように像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流を電流検出器31によって検知するにあたり、リークによって像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流の変化が小さいため、図7に示すように、上記の像担持体1とトナー担持体11との端部においてそれぞれ金属部分1a,11aを露出させ、このように露出された像担持体1とトナー担持体11との金属部分1a,11aにおいてリークを発生させて、リークにより像担持体1とトナー担持体11との間に流れる電流の変化を大きくさせることができる。なお、この場合、上記の金属部分1a,11aと、この金属部分1a,11a以外の部分とでは、リークが発生する電圧が異なるため、予め、金属部分1a,11aにおいてリークが発生する電圧と、金属部分1a,11a以外の部分においてリークが発生する電圧との相関関係を求め、これに基づいて、上記の制御装置32によって電圧調整装置21を制御し、トナー担持体11と像担持体1との間に、リークが発生しない条件で適切な現像が行える現像バイアス電圧を印加させることが必要になる。
【0033】
なお、この実施形態における現像装置において、上記のように像担持体1とトナー担持体11との間にリークを発生させて、直流電源15aと交流電源15bとから印加させる現像バイアス電圧を適切に設定する操作は、新しい現像装置を使用する場合だけではなく、この現像装置を用いて所定枚数の現像を行った時点で順次行い、常に適切な現像バイアス電圧が像担持体1とトナー担持体11との間に印加されるようにすることが好ましい。
【0034】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における現像装置においては、現像領域において所要間隔を介して対向するトナー担持体と像担持体との間に印加させる現像バイアス電圧を適切に調整するにあたり、リーク発生手段により像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させて、像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させ、このリークによって像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づき、リーク検知手段によりリークを検知するようにしたため、リークを検知するために、従来のように高価な濃度センサーを用いる必要がなく、コストが低減されると共に、どのような位置でリークが発生しても、リークの発生が確実に検知されるようになった。
【0035】
この結果、この発明における現像装置においては、トナー担持体と像担持体との間隔等に誤差が生じている場合にも、トナー担持体と像担持体との間にリークが発生しないようにして、現像バイアス電圧を適切に調整することができるようになり、ノイズの発生のない良好な現像が安定して行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る現像装置の概略説明図である。
【図2】上記の実施形態に係る現像装置において、トナー担持体と像担持体との間におけるリークを検知するために、トナー担持体と像担持体との間に印加させる第1のリーク検知電圧の波形を示した図である。
【図3】上記の実施形態に係る現像装置において、トナー担持体と像担持体との間におけるリークを検知するために、トナー担持体と像担持体との間に印加させる第2のリーク検知電圧の波形を示した図である。
【図4】上記の実施形態に係る現像装置において、トナー担持体と像担持体との間におけるリークを検知するために、トナー担持体と像担持体との間に印加させる第3のリーク検知電圧の波形を示した図である。
【図5】上記の実施形態に係る現像装置において、トナー担持体と像担持体との間におけるリークを検知するために、トナー担持体と像担持体との間に印加させる第4のリーク検知電圧の波形を示した図である。
【図6】上記の実施形態に係る現像装置において、像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧と像担持体の表面電位との最大の電位差ΔVmaxを徐々に増加させてリークを発生させた場合に、ΔVmaxの増加に伴って電流検出器による検知値が連続して増加する状態を示した図である。
【図7】上記の実施形態に係る現像装置において、像担持体とトナー担持体との端部においてそれぞれ金属部分を露出させ、このように露出された像担持体とトナー担持体との金属部分においてリークを発生させるようにした状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
1 像担持体
11 トナー担持体
15a 直流電源
15b 交流電源
20 リーク発生手段
21 電圧調整装置
30 リーク検知手段
31 電流検出器
32 制御装置
t トナー
d 現像領域において対向する像担持体とトナー担持体との間隔
ΔVmax リーク検知電圧と像担持体の表面電位との最大の電位差
VL リーク検知電圧の平均電圧
Vo リーク前の像担持体の表面電位
Vi リーク後の像担持体の表面電位
ΔVL リーク検知電圧の平均電圧と像担持体の表面電位との電位差
ΔVa リーク前の像担持体の表面電位とリーク後の像担持体の表面電位との電位差
Claims (2)
- 静電潜像が形成された像担持体と現像領域において所要間隔を介して対向するようにトナー担持体を設け、このトナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加させて、トナー担持体に保持されたトナーを像担持体に供給して静電潜像を現像する現像装置において、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させて像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させるリーク発生手段と、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づいてリークを検知するリーク検知手段とを設け、上記のリーク検知電圧と像担持体の表面電位との最大の電位差ΔVmaxを徐々に増加させて、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流が連続して増加した場合に、上記のリーク検知手段によってリークと判断することを特徴とする現像装置。
- 請求項1に記載した現像装置において、上記のリーク検知電圧の平均電圧と像担持体の表面電位との電位差ΔVLと、リーク前の像担持体の表面電位とリーク後の像担持体の表面電位との電位差ΔVaとが、ΔVL≧ΔVaの条件を満たすことを特徴とする現像装置。
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