JPH04255881A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真技術を用いる
複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装
置に関し、特に乾式２成分現像剤を使用する画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、乾式２成分現像装置に用いられ
る現像剤は、フェライト等の磁性材より成るキャリヤー
と、カーボン等を樹脂分散させたトナーとで構成されて
いる。また、この現像剤を使用する画像形成装置におい
ては、現像器内で現像剤を混合攪拌して摩擦帯電させる
ことにより必要な帯電量を与えており、この時のトナー
の帯電量の値が安定していれば、現像工程におけるトナ
ー付着量が安定するので画像濃度が安定する。しかしな
がら、キャリヤーとトナーの混合された現像剤の帯電量
は不安定であり、これを使いこなす上での様々な問題が
ある。

【０００３】これらの問題の中で特に問題となるのは、
現像剤の放置時における帯電量の低下であり、例えば画
像形成装置が工場出荷から相当期間を経過した後に使用
開始された場合、初期時に投入された現像剤の帯電量が
大幅に低下しているために、画像形成装置の初期の立ち
上がりの不安定さを招来する。また、画像形成装置の休
止時間が長時間に及んだ場合、現像剤の帯電量低下が生
じるために休止後の現像能力が装置の狙い値に比して異
常に高くなり、地肌汚れ等の異常画像を生じ易い。しか
し、運転の開始によって現像剤の帯電量が徐々に回復す
るため、特に対策していないのが実状である。

【０００４】一方、感光体上のトナー付着量を検知し、
この検知情報に基づいて現像器内のトナー格納部から現
像剤を収納した現像部へトナー補給するようにした画像
形成装置が良く知られているが、このような装置では、
トナー濃度が低く制御されるため画像濃度の低下が生じ
易い。この対策としては、例えば特開昭６０−２１７３
７６号公報に記載されるように、感光体上の付着量検知
ポイントを１点ではなく２点以上にして対処する方法が
提案されているが、制御が面倒な割には十分な効果を期
待できなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、休
止後の運転開始時に現像剤の帯電量を強制的に上昇させ
ることにより、休止中の帯電量低下による現像能力の変
動を抑えるようにして、低濃度から高濃度まで安定した
トナー付着量の得られる画像形成装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明は、乾式２成分現像剤を用いる現像ユ
ニットを備えた電子写真方式の画像形成装置において、
現像ユニット内の現像剤の帯電量を強制的に上昇させる
帯電量上昇手段を、通常の画像形成手段とは別個の手段
として設けたことを特徴とするものであり、さらに、請
求項２記載の発明は、前記画像形成手段の動作状態を必
要に応じて変更する制御手段を設け、該手段による動作
状態変更時に現像ユニットが帯電量上昇手段となること
を特徴とし、請求項３記載の発明は、前記現像ユニット
の停止時間を計測する計測手段を備え、該計測手段の計
測値に応じて帯電量上昇手段を動作させることを特徴と
し、請求項４記載の発明は、前記現像ユニット単体のみ
を空回転させる第１の制御手段と、所定の画像パターン
を感光体上に形成し、現像ユニットに現像動作を実行さ
せて現像ユニット内のトナーを強制的に消費させる第２
の制御手段と、を備え、現像ユニットの停止時間の大小
により第１、第２の制御手段が選択的に動作するように
したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、画像形成手段とは別
個の手段として帯電量上昇手段が動作し、現像ユニット
内の現像剤の帯電量を強制的に上昇させる。したがって
、休止後の画像形成に先立って帯電量の不足を補うこと
が可能になる。請求項２記載の発明では、画像形成手段
の動作状態が制御手段によって必要に応じて変更され、
この時に既存の現像ユニットが帯電量上昇手段となる。

【０００８】請求項３記載の発明では、現像ユニットの
停止時間の計測値に応じ、必要なだけ帯電量上昇手段が
動作する。請求項４記載の発明では、現像ユニットの停
止時間の大小に応じ第１、第２の制御手段が選択的に動
作して、現像ユニット単体を空回転させ、又は現像ユニ
ット内のトナーを強制的に消費させ、現像剤の帯電量を
上昇させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 図１〜図５は請求項１〜３に係る本発明の第１実施例を
示す図であり、本発明を複写機に適用した例を示してい
る。まず、その構成について説明する。

【００１０】図１、図２において、１は、光導電性を有
する感光体ドラムであり、２は、この感光体ドラム１の
表面に対向する帯電ユニットである。感光体ドラム１は
図中時計方向に回転し、帯電ユニット２によって一様に
所定電圧に帯電された後、図示しない露光系からの露光
像３によって露光されようになっており、この露光によ
り感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ド
ラム１上に形成された静電潜像は、現像ユニット４によ
りトナーを付着されて現像され、顕像（トナー像）とな
る。５は給紙カセットであり、給紙カセット５は感光体
ドラム１とコロナ転写ユニット６の間に記録用紙Ｐを給
紙する。前記感光体ドラム１上のトナー像はコロナ転写
ユニット６によってこの記録紙Ｐに転写され、コロナ分
離ユニット７によって記録紙Ｐと共に感光体ドラム１か
ら分離される。この転写の後、感光体ドラム１上に残留
した残トナーはクリーニングユニット８によって除去さ
れ、感光体ドラム１は次の複写工程のために再度帯電さ
れて初期化される。一方、記録紙Ｐ上に転写されたトナ
ー像は定着ユニット９によって熱定着され、記録紙Ｐは
その後排紙トレー１１上に排紙される。なお、このよう
な全体の概略構成は公知であり、個々の構成部材につい
ての具体的な説明は省略する。

【００１１】１０は、感光体ドラム１の近傍に設けられ
た光学センサであり、光学センサ１０は感光体ドラム１
上に形成される所定の基準画像パターンのトナー付着量
を、そのパターンの反射光量から検知する。そして、画
像形成装置の運転中においては、この光学センサ１０の
検知情報に基づいて現像ユニット４のトナー収納部１２
に設けられたアジテータ１３が駆動され、現像工程での
感光体ドラム１へのトナー付着量を安定させるようトナ
ー補給による現像剤の濃度制御が行われる。具体的には
、現像ユニット４は、そのトナー収納部１２と現像部１
４との間に複数の微小穴（図示していない）を有してお
り、アジテータ１３が回動すると、これらの微小穴を通
して現像部１４にトナーが補給される。また、現像部１
４内には、バイアス電圧を印加されて前記現像能力を発
揮する現像ローラ１５が設けられるとともに、乾式２成
分現像剤（フェライト等の磁性材より成るキャリヤーと
カーボン等を樹脂分散したトナーとから構成される）が
収納されており、トナー収納部１２からのトナー補給に
よって現像部１４内のトナーの濃度が高くなるのである
。

【００１２】このようなトナー補給の制御、或は現像ロ
ーラ１５に与える現像バイアスの制御（画像濃度の制御
）等は、感光体ドラム１〜現像ローラ１５等の各構成部
材（画像形成手段）を駆動し制御する全体制御回路２０
（実際には、図２に示すマイクロコンピュータに加え、
図示しない各種センサ、ドライバ、クラッチ、ヒータ、
電源回路等を含む）によって行われる。

【００１３】本実施例における制御回路２０は、本発明
による帯電量上昇の制御をも行うものであり、それに関
連する主要部のみを図５に示す。同図において、制御回
路２０は、例えば１６ビットのＣＰＵ２１と、ＣＰＵ２
１にバスを介して接続するタイマー２２（計測手段）、
ＲＡＭ２３、ＲＯＭ２４及びＩ／Ｏインターフェース２
５と、Ｉ／Ｏインターフェース回路２５に接続され現像
駆動モータ２７を制御するモータコントローラ２６と、
内蔵クロック２８と、バックアップ電源２９とを含んで
構成される。ここで、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２４内に予
め格納された所定のプログラムに従い、各種センサ情報
やキー入力情報、並びにＲＯＭ２４に予め格納されたデ
ータ（後述する判定基準値Ａや強制回転時間の設定値Ｂ
）等に基づき、所定条件下で現像ユニット４内の現像剤
の帯電量を上昇させるための処理を実行する。

【００１４】次に、この制御回路２０による制御の流れ
を説明する。図３に示すように、まず、任意時点の複写
動作において現像ユニット４が停止すると（ステップＳ
３１）、その回転停止信号を受けてタイマー２２のカウ
ント値Ｔが“０”にセットされる（ステップＳ３２）。 次いで、タイマー２２がスタートし、内蔵クロック２８
の発する基準クロック信号に従ってカウントが行なわれ
る（ステップＳ３３）。そして、複写スタートキーが押
下されると（ステップＳ３４）、ＣＰＵ２１は、タイマ
ー２２のカウント値Ｔを読み取り（ステップＳ３５）、
図４に示す判定ルーチンに入る（ステップＳ３６）。

【００１５】この判定ルーチンでは、タイマー２２のカ
ウント値Ｔと予め設定した判定基準値Ａ１　〜Ａｎ　と
を比較し、その比較の結果に応じて強制回転時間ＴＫを
決定する。具体的には、タイマーカウント値Ｔと個々の
判定基準値Ａ１　〜Ａｎ　との大小関係を、Ａ１　から
順次比較し、カウント値Ｔ以下の判定基準値の最大値に
対応する強制回転時間ＴＫ（Ｂ１　〜Ｂｎ　のいずれか
）を決定する。なお、判定基準値Ａ１　〜Ａｎ　、強制
回転時間ＴＫの値Ｂ１　〜Ｂｎ　を、現像剤の物理的性
質や現像ユニット４の容量、材質等に基づいて予め設定
し、これらの設定データをＲＯＭ２４にテーブルとして
持たせている。

【００１６】次いで、判定ルーチン３６により得られた
強制回転時間ＴＫの値に従って、現像ユニット４の空回
転を行う（ステップＳ３７）。ここでの空回転とは、現
像ローラ１５に現像バイアス電圧を印加せず、且つ、ト
ナー補給もしない非現像状態において、現像ローラ１５
を空回しする（現像部１４内の図示しない攪拌部材を動
作させることもできる）ことであり、このために現像バ
イアス電圧の印加手段（図示していない）をはじめとす
る通常の画像形成手段の動作を停止させておくことが必
要になる。 そして、この空回転に際し、現像ユニット４内の現像剤
は攪拌され、摩擦帯電によりその帯電量が上昇すること
になる。すなわち、本実施例の制御回路２０は、現像ユ
ニット４を含めた前記通常の画像形成手段の動作状態を
必要に応じて変更する制御手段であり、画像形成手段の
動作状態が変更されたとき、非現像状態の現像ユニット
４が帯電量上昇手段となる。

【００１７】このような一連の処理（ステップＳ３２〜
Ｓ３７）を終了すると、通常の複写動作が実行される。 また、通常の複写動作中において、現像ユニット４の現
像回転は最終画像が廃止されるより先に停止する（ステ
ップＳ３９）。したがって、複写動作の終了を待たずに
再度ステップＳ３１以下の処理を繰り返し実行する。図
５は、上述した制御による現像剤の帯電量の変化につい
ての測定結果を示している。同図において、帯電量（Ｑ
／Ｍ）は、通常動作時では約２１μＣ／ｇと安定してい
るが、休止期間の間に徐々に低下して約１８μＣ／ｇ程
度まで下がる。したがって、従来のように休止後に帯電
量を上昇させないまま複写を開始すると、同図に破線ｂ
で示すように、安定状態に戻るまでにかなりの時間が要
ることになる。この時間は、使用原稿の面積率等によっ
て異なるが数十から数百枚の複写動作が必要になる。そ
して、この間、帯電量が低いため、白画像部における不
要トナーの付着（所謂地肌汚れの現象）を生じてしまう
。これに対し、本実施例では、上述した帯電量上昇の処
理（Ｓ３２〜Ｓ３７）により、例えば６０秒間の現像ユ
ニット４の空回転（図中ａ１　）で、約２μＣ／ｇもの
帯電量の上昇が得られ、その後の複写動作（ａ２　）に
おいて何等異常のない良好な画像が得られた。

【００１８】このように、本実施例においては、制御回
路２０により通常の画像形成手段である現像ユニット４
及び前記現像バイアス印加手段等の動作状態が必要に応
じて変更され、現像ユニット４が非現像状態において空
回転することにより、この現像ユニット４が通常の画像
形成手段とは別個の帯電量上昇手段となる。また、現像
ユニット４の停止時間をタイマー２２により計測し、そ
の休止時後の運転開始に際して、制御回路２０がタイマ
ー２２のカウント値（休止時間）に応じて必要なだけ現
像ユニット４の空回転を実行させ、これによって現像ユ
ニット４内の２成分現像剤の帯電量を所定レベルまで強
制的に上昇させる。したがって、休止期間の長短に拘ら
ず、帯電量低下により現像能力が変動するのを防止する
ことができ、感光体ドラム１への安定したトナー付着量
を得ることができる。この結果、休止後の複写機（画像
形成装置）の立上りの不安定さを解消することができる
。

【００１９】なお、本実施例における時間計測用のタイ
マーは、ＣＰＵ２１とは別個に設けられているが、ＣＰ
Ｕチップ内にタイマーを備えたワンチップマイコンを使
用し、タイマー２２に代えてその内蔵タイマーを用いる
こともできる。また、本実施例においては、現像ユニッ
ト４の空回転によって現像剤の摩擦帯電を強制的に行う
ようにしているが、現像ユニット４内（現像部１４内）
の現像剤を混合攪拌するための部材およびその駆動系を
完全に独立して設けることもできる。

【００２０】図６、図７は、各請求項に係る本発明の第
２実施例を示す図である。なお、第２実施例の全体構成
は第１実施例の構成を含むので、これらの構成について
は同一符号を用いて説明する。本実施例は、制御回路２
０を、上述した第１実施例と同様な制御を行う第１の制
御手段、並びに、現像動作を実行させる第２の制御手段
として使用可能にし、両制御手段の使い分けを行うよう
にしたものである。

【００２１】図６にその第２の制御手段による制御タイ
ミングを示す。同図において、まず、帯電ユニット２に
よって感光体ドラム１が帯電され、ＬＥＤアレイよりな
るイレーサー２４の発光により不要部分の電荷が除去さ
れて、一定面積の黒部パターンが感光体ドラム１上に作
成される。そして、現像ローラ１５に高濃度対応の現像
バイアスを印加するこにより、感光体ドラム１上にトナ
ーを現像付着させ、帯電量上昇手段としての現像ユニッ
ト４に強制的にトナーを消費させる。この動作中におい
ては、記録紙Ｐの通紙は行われず、感光体ドラム１上に
付着したトナーはそのままクリーニングユニット８によ
り除去される。すなわち、このようなトナー消費を短時
間の間に繰り返し行い、所定のトナー消費をすることに
よって現像ユニット４内の現像剤の帯電量が上昇する。 なお、この消費モード実行中には、現像ユニット４のト
ナー収納部１２から現像部１４に帯電していないトナー
が補給されないようにする必要がある。さもないと、既
に摩擦帯電させた現像剤の電荷が新たに補給されたトナ
ーの方に分散してしまうからである。

【００２２】次に、第２の制御手段としての制御回路２
０により制御が実行された場合の帯電量の上昇について
、具体的数値をあげて説明する。まず、トナー濃度３．
０ｗｔ％（重量％）、帯電量１５μＣ／ｇ、現像剤重量
１ｋｇの初期の現像剤に対し、図６に示すタイミングで
各ユニットを制御すると、感光体ドラム１上には図７に
示すような白黒の画像濃度に対応した潜像パターンが繰
り返し形成される。これを現像すると、感光体ドラム１
へのトナー付着量は約１ｍｇ／ｃｍ２となり、黒部パタ
ーン面積を例えば、 　　　　２９７×８５×２０＝５０４９００（ｍｍ２）
＝５０４９（ｃｍ２）とすれば、現像ユニット４の１分
間の現像回転中に５ｇのトナーを消費することになる。 測定の結果、この間の現像剤の帯電量は５μＣ／ｇ上昇
し、トナー濃度２．５ｗｔ％、帯電量２０μＣ／ｇと十
分な帯電量上昇が得られた。第１実施例における現像ユ
ニット４の空回転では約２．０μＣ／ｇの帯電量上昇が
得られたが、第２実施例ではその２．５倍もの帯電量上
昇を得ることができた。なお、このとき消費するトナー
の量は使用する現像剤の特性や画像形成装置のスピード
等に基づいて適宜設定することができ、その変更は例え
ば制御タイミングによる黒部面積の変更によって容易に
行える。発明者等の実験では１０μＣ／ｇ程度の帯電量
上昇を数十秒の間に得られることが確認された。

【００２３】本実施例においては、制御回路２０の制御
モードを適宜選択切換えして、このような第２の制御手
段による帯電量上昇の制御と、上述した第１の制御手段
による制御とを適宜使い分け、よりきめ細かな帯電量上
昇制御を実行する。具体的には、例えば、第１実施例で
述べた帯電量上昇手段の動作（現像ユニット４単体のみ
を空回転させる動作）、又は、前記トナー消費モードに
おける帯電量上昇手段の動作の何れか一方を、前記タイ
マーカウント値の判定ルーチン（図４参照）の判定結果
に応じて、或はそのタイマーカウント値Ｔに応じて選択
的に実施する。すなわち、比較的短い時間の放置（休止
）の場合であれば、その休止後の運転開始時には現像ユ
ニット４を第１の制御手段（制御回路２０）と協働する
第１の温度上昇手段として動作させ、比較的長い時間の
放置の場合であれば、その休止後の運転開始時には、現
像ユニット４を第２の制御手段（制御回路２０）と協働
する第２の温度上昇手段として動作させ、望ましい量の
帯電量上昇を得ることができる。

【００２４】このように本実施例においては、制御回路
２０を、第１、第２の制御手段として選択的に動作させ
ることにより、現像ユニット４の停止時間の大小に応じ
て現像ユニット４単体を空回転させ、又は現像ユニット
４内のトナーを強制的に消費させて、休止後の運転開始
時に、現像ユニット内の現像剤の帯電量を上昇させる。 したがって、上述例と同様な効果を得ることができ、更
にきめ細かな望ましい制御を行うことができる。この結
果、画像形成装置の休止後の立上りをより安定したもの
にすることができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、画像形成
装置の休止後に運転を開始するとき、帯電量上昇手段に
よって現像ユニット内の現像剤の帯電量を強制的に上昇
させることができので、画像形成装置の休止中の帯電量
低下による現像能力の変動を抑えることができ、低濃度
から高濃度まで安定したトナー付着量が得られる画像形
成装置を提供することができる。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、画像形成手
段の動作状態を必要に応じて変更させ、該変更時に現像
ユニットを帯電量上昇手段とするので、既存の部材を活
用して低コストな帯電量上昇手段を実現することができ
る。請求項３記載の発明によれば、現像ユニットの停止
時間の計測値に応じ、必要なだけ帯電量上昇手段を動作
させるので、不足分に対応する帯電量を上昇させること
ができる。

【００２７】請求項４記載の発明によれば、現像ユニッ
トの停止時間の大小に応じて、現像ユニット単体を空回
転させ、又は現像ユニット内のトナーを強制的に消費さ
せるので、きめ細かな望ましい制御が実現でき、休止後
の立上りの安定性をより確実なものにすることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すその画像形成装置の
全体概略構成図である。

【図２】第１実施例の主要な制御回路のブロック図であ
る。

【図３】第１実施例の制御回路による帯電量上昇制御の
フローチャートである。

【図４】その帯電量上昇制御における判定ルーチンのフ
ローチャートである。

【図５】その帯電量の変化に基づいて第１実施例の作用
を説明する図である。

【図６】本発明の第２実施例を示すその制御回路の制御
タイミング図である。

【図７】第２実施例の帯電量上昇制御におけるトナー消
費のための所定の画像パターンを示す図である。

【符号の説明】

１　　　　感光体ドラム（通常の画像形成手段）２　　
　　帯電ユニット（通常の画像形成手段）４　　　　現
像ユニット（通常の画像形成手段、帯電量上昇手段） ６　　　　コロナ転写ユニット（通常の画像形成手段）
７　　　　コロナ分離ユニット（通常の画像形成手段）
９　　　　クリーニングユニット（通常の画像形成手段
）１０　　　　光学センサ １４　　　　現像部 １５　　　　現像ローラ ２０　　　　制御回路（制御手段、第１の制御手段、第
２の制御手段） ２２　　　　タイマー（計測手段） ２７　　　　現像駆動モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乾式２成分現像剤を用いる現像ユニットを
   備えた電子写真方式の画像形成装置において、前記現像
   ユニット内の現像剤の帯電量を強制的に上昇させる帯電
   量上昇手段を、通常の画像形成手段とは別個の手段とし
   て設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記通常の画像形成手段の動作状態を必要
   に応じて変更する制御手段を設け、該手段による動作状
   態変更時に、現像ユニットが帯電量上昇手段となること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記現像ユニットの停止時間を計測する計
   測手段を備え、該計測手段の計測値に応じて帯電量上昇
   手段を動作させることを特徴とする請求項１又は２記載
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記現像ユニット単体のみを空回転させる
   第１の制御手段と、所定の画像パターンを感光体上に形
   成し、現像ユニットに現像動作を実行させて現像ユニッ
   ト内のトナーを強制的に消費させる第２の制御手段と、
   を備え、現像ユニットの停止時間の大小により、第１、
   第２の制御手段が選択的に動作するようにしたことを特
   徴とする請求項１、２又は３記載の画像形成装置。