JP2007086659A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触現像方式の画像形成装置において、像担持体と現像剤担持体との間隔の変化に起因する画像濃度の変化を、精度よく未然に防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤シールを開封する前に像担持体と現像剤担持体の間隔を静電容量として検出し，適正な画像濃度となるように現像バイアスを制御する。現像剤シール部材を前記静電容量検出後に開封する画像形成装置と組み合わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、電子写真方式により像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置に収容した現像剤にて顕像化する画像形成装置に関する。

ここで、電子写真画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンター、レーザービームプリンター等）、及び電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。

又、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、少なくとも現像手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものをいう。

電子写真を用いた画像形成装置においては、像担持体としての感光体上の静電潜像を忠実に再現するために、磁性一成分現像剤であるトナーを用いた非接触乾式現像法の一つとしてジャンピング現像法がある。このジャンピング現像法とは、感光体に現像剤担持体である現像ローラを所定の間隔（５０〜５００μｍ）を保って対向させて配置する。そして、現像ローラに直流と交流を重畳した現像バイアスを印加してトナー粒子を往復させる電界を形成し、現像ローラ上に薄層に塗布されたトナーが感光体上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像がトナー像として可視化される。

このような非接触現像方式においては、同種の画像形成装置間あるいは同種のプロセスカートリッジ間において、像担持体と現像剤担持体との間隔のばらつきに基づく画像濃度変化（画像濃度差）がある。

従来、像担持体と現像剤担持体との間隔のばらつきを補正する方法として、特許文献１には次のような技術が記載されている。すなわち、現像ローラおよび感光体の回転半径の最大値と両者の軸間距離Ｄとその寸法公差から、これらの組み合わせにおいて想定される最小ギャップを求める。そして、現像バイアスの交流電圧の振幅をその最小ギャップにおいても放電が起こらない最大の振幅に設定し、ギャップと現像バイアスの交流電圧の振幅の関係を導く。

また、特許文献２には次のような技術が記載されている。すなわち、現像バイアスの交流電圧の振幅を印加して像担持体と現像剤担持体との間隔を、静電容量として検出する検出手段を有する画像形成装置を用い、前記静電容量の検出値から現像バイアスの電圧を制御するものである。
特開２００３−２５５６７８号公報 特開２００１−１９４９０６号公報

特許文献２の方法は現像剤担持体上に現像剤が存在する条件下で制御を行っている。しかし、現像剤が存在することで像担持体の使用量（耐久）や環境変動（高温高湿環境、常温環境、低温低湿環境）等によって現像担持体上の現像剤の変化が生じる。これは、像担持体と現像剤担持体との間隔の正確な把握を妨げる因子である。

本発明は、特許文献２の発明を更に発展させたもので、非接触現像方式の画像形成装置において、像担持体と現像剤担持体との間隔の変化に起因する画像濃度の変化を、精度よく未然に防止することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
静電潜像を形成する像担持体と、
前記像担持体と間隔をおいて配置されている現像剤担持体を有する現像室、前記現像室に連設され、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収納した現像剤収納容器、前記現像室と前記現像剤収納容器との連通開口部を開封可能に封止する現像剤シール部材、を有する現像手段と、
駆動されて、前記現像剤シール部材を開封する開封手段と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス出力手段と、
前記現像剤担持体に印加する 現像バイアスを決定するバイアス制御手段と、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間隔を、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量として検出する検出手段と、
前記静電容量に関する情報を記憶できるメモリーと、
制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記開封手段を駆動させて前記現像剤シール部材を開封する前に、前記バイアス出力手段から現像剤が存在していない状態にある前記現像剤担持体に対して前記バイアス出力手段から現像バイアスの交流電圧の振幅を印加して、前記検出手段により前記像担持体と前記現像剤担持体との間隔を、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量として検出し、その検出された静電容量値と前記メモリーに記憶された静電容量に関する情報に基づき、前記バイアス制御手段により現像バイアスを決定し、その決定したバイアスを前記バイアス出力手段から前記現像剤担持体に対して出力するように制御することを特徴とする画像形成装置。

即ち、本発明は非接触現像方式の画像形成装置について、現像剤担持体上に現像剤が存在しない条件下で、像担持体と現像剤担持体の間隔を静電容量として検出する。現像剤シール部材を前記静電容量検出後に開封する画像形成装置と組み合わせることで、現像剤担持体上の現像剤が変化することによる静電容量の変化を無くしている。これにより、個々の画像形成装置あるいはプロセスカートリッジ毎に現像剤担持体と像担持体の間の間隔を、現像剤担持体と像担持体の静電容量として精度良く検出できる。そのため、現像剤担持体と像担持体の間の間隔が変化することによる画像濃度変化（画像濃度の変化は画像上の濃度むらとして現われる）や、カブリの発生を防止できる。

つまり、現像剤担持体上の現像剤の変化（像担持体の使用量（耐久）や環境変動（高温高湿環境、常温環境、低温低湿環境）に依らず、精度良く現像剤担持体と像担持体との間隔を現像剤担持体と像担持体の間の静電容量として検出できる。

それにより、同種の画像形成装置間あるいは同種のプロセスカートリッジ間において、現像剤担持体と像担持体との間隔のばらつきに伴う画像濃度のばらつきを抑制することができる。すなわち、上記検出された静電容量に基づき、現像剤担持に印加する現像バイアスの交流成分の振幅、あるいは現像バイアスの直流電圧を変動させることで抑制することができる。

〔Ａ〕：画像形成装置例の全体的な概略構成
図１は本実施例の画像形成装置の概略模式図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、プロセスカートリッジ着脱式のレーザープリンターＡである。図２はプロセスカートリッジ（以下、カートリッジと記す）Ｂの部分の拡大模式図である。

ここで、以下の説明において、カートリッジＢまたはこれを構成している部材の短手方向とはカートリッジＢをプリンター本体（以下、装置本体と記す）１４に着脱する方向である。また、長手方向とはカートリッジＢを装置本体１４に装着する方向と交差する方向である。カートリッジＢに関し、背面とはカートリッジＢを正面から見てその反対側の面、左右とはカートリッジＢを正面から見て左又は右である。カートリッジＢの上面とはカートリッジＢを装置本体１４に装着した状態で上方に位置する面であり、下面とは下方に位置する面である。

プリンターＡにはパソコン・画像読取装置等の外部ホスト装置（不図示）が接続される。そして、プリンターＡはホスト装置から制御部（制御手段：ＣＰＵ（Central Processing Unit））に入力する画像情報をハードコピーとして出力するプリント動作を実行する。制御部はホスト装置と信号の授受をする。また、作像機器と信号の授受をし、作像シーケンス制御をする。

本実施例のカートリッジＢは、電子写真プロセス機器のうちの、感光ドラム（像担持体）７と、帯電ローラ（帯電手段）８と、現像装置（現像手段）６と、ブレードクリーニング装置（クリーニング手段）１８と、の４つの機器を内包させて構成してある。

このカートリッジＢは、装置本体１４の上部の開閉カバー３５をヒンジ３５ａを中心に２点鎖線示のように開いて装置本体１４内を開放することで着脱操作される。すなわち、カバー３５を開くと、装置本体１４内のカートリッジ装着部Ｓが見える。装着部Ｓの左右壁には、カバー３５が開いた開口から見ると、前下がりのガイドレール（不図示）が見える。カートリッジＢを、正面側を手で掴み、背面側を先にして装着部Ｓに差し入れる。カートリッジ左右側の、感光ドラム７の軸線上で外方へ突出する位置決めボス（不図示）及びこの位置決めボスよりもカートリッジ装着方向後方にある回り止めガイド（不図示）を、上記のガイドレールに係合させる。カートリッジＢを十分に挿入して、前記位置決めボスを装置本体側の位置決め溝（不図示）に嵌合させて、カートリッジＢを装置本体１４内の所定の位置に装着する。開閉カバー３５を閉じ込む。カートリッジ装着状態において、カートリッジ上面の露光開口部１５がレーザースキャナー（露光手段）１に対して正対する。また、カートリッジＢの装着移動過程でドラムカバー２７（図３）が開かれて、カートリッジ下面から露出した感光ドラム７の下面が転写ローラ（転写手段）４に正対して当接した状態になる。

カートリッジＢは、装置本体１４に対して所定に装着されることで、装置本体１４側と機械的・電気的にカップリング状態になる。これにより、カートリッジＢ側の被駆動部材（感光体・現像ローラ・現像剤攪拌部材等）が装置本体１４側の駆動機構により駆動可能状態になる。また、カートリッジＢ側の帯電ローラ・現像ローラ等に対して装置本体１４側の高圧電源から所定のバイアスを印加することが可能となる。また、カートリッジＢ側のセンサーや記憶装置が装置本体１４側の制御部と導通状態になる。

逆に、カートリッジＢの装置本体１４からの取り外しは、上記の装着の手順と逆である。図１において、カバー３５を開いてカートリッジＢを右上方へ引き出すと、カートリッジＢは前述のガイドレールに導かれて装置本体１４の外へ出る。

上述のようにカートリッジＢは装置本体１４に対して着脱可能である。

プリント動作を説明する。感光ドラム７は矢印の時計方向に所定の回転スピードで回転駆動される。その感光ドラム７は帯電バイアスが印加される帯電ローラ８により所定の極性・電位に均一に帯電される。その帯電面に対して、レーザー・ポリゴンミラー・レンズ系を含むレーザースキャナー１により画像情報のレーザー走査露光がなされる。すなわち、スキャナー１から出力されたレーザー光Ｃはカートリッジ上面の露光窓部１５からカートリッジ内に入光して感光ドラム７の面を露光する。スキャナー１はホスト装置から制御部へ入力された画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ変換）されたレーザー光を出力して、感光ドラム７の均一帯電面を走査露光する。レーザー光が照射されたドラム面部分（露光明部）の電位が減衰して画像情報に対応した静電潜像がドラム面に形成される。

その静電潜像は、現像装置６の現像剤担持体としての現像ローラ（現像スリーブ）１０上の現像剤（トナー）によって現像される。なお、画像情報部を露光するイメージ露光方式と反転現像方式との組み合わせ構成が一般的である。

一方、所定の制御タイミングにて、ピックアップローラ３ａが駆動されて、給紙カセット３に積載収納されている記録材２が繰り出され、リタードローラ３ｂにより最上位の記録材のみが１枚分離される。その記録材２が、ガイド３ｃによりレジストローラ対３ｄへ搬送され、レジストローラ対３ｄにより、感光ドラム７と転写ローラ４との当接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて導入される。そして、記録材２が転写ニップ部を挟持搬送されていく過程において、転写ローラ４にトナーと逆極性の転写バイアスが印加されて、感光ドラム７面のトナー像が記録材２の面に順次に静電転写されていく。

転写ニップ部を出た記録材２は、感光ドラム７面から分離され、定着装置（定着手段）５の定着ローラ５ａと加圧ローラ５ｂの当接部である定着ニップ部へ導入される。記録材２は定着ニップ部を挟持搬送されていく過程において、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。そして、定着装置５を出た記録材２は、定着排紙ローラ対１６→上行搬送路１７→排紙ローラ対１８の経路を通って排紙トレイ１９上に排紙される。

また、記録材分離後の感光ドラム７面はブレードクリーニング装置１８により転写残トナー等の残留汚染物の除去を受けて清掃され、再び、帯電から始まる作像に繰り返して供される。ブレードクリーニング装置１８により感光ドラム７面から掻き落されたトナー等はクリーニング容器１３内に貯留される。

定着装置５に導入された記録材２は定着ニップ部を挟持搬送されていく過程において、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。そして、定着装置５を出た記録材２は、定着排紙ローラ対１６→上行搬送路１７→排紙ローラ対１８の経路を通って排紙トレイ１９上に排紙される。

〔Ｂ〕：現像装置６
本実施例の現像装置６は、現像剤Ｔとして磁性１成分トナーを用いたジャンピング現像方式の反転現像装置である。像担持体である感光ドラム７に現像剤担持体である現像ローラ１０を所定の僅少な間隔を保って対向させて配置する。そして、現像ローラ１０に直流と交流を重畳した現像バイアスを印加してトナー粒子を往復させる電界を形成し、現像ローラ１０上に薄層に塗布されたトナーが感光ドラム７上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像が反転現像されたトナー像として可視化される。

現像装置６は、開口部に中空の現像ローラ１０を回転自在に配設した現像容器（現像室）２４と、現像剤Ｔを収納させた現像剤収納容器（以下、トナー容器という）１２とを結合させている。現像ローラ１０の長手方向両端部には間隔保持部材（スペーサコロ：不図示）が取り付けられている。そして、その間隔保持部材が感光ドラム７に当接する方向に押圧付勢されている。これにより、現像ローラ１０は感光ドラム７に対して所定のギャップ（間隔：５０〜５００μｍ））をもって対向配置される。

トナー容器１２内の現像剤Ｔは回転駆動される攪拌手段９による攪拌によって、トナー容器１２と現像容器２４との間の連通口であるトナー容器開口部１２ａを通じて現像容器２４へ搬送される。現像容器２４に搬送された現像剤Ｔは、中空の現像ローラ１０に内包された、磁界発生手段である非回転のマグネットロール１０ａの磁界によって現像ローラ１０に引き寄せられる。現像ローラ１０に磁気付着した現像剤Ｔは、現像ローラ１０の回転に伴って、現像ローラ１０と現像剤規制部材である現像ブレード２５との当接部に搬送される。そして、現像ローラ１０上の現像剤は現像ブレード２５によってトリボ付与を受けるとともに、薄層として層厚規制を受ける。さらに、感光ドラム７と現像ローラ１０との対向部である現像領域部に搬送されて、感光ドラム７面の静電潜像の現像に供される。現像ローラ１０には現像バイアス電源（不図示）から所定の現像バイアスが印加される。現像に供されずに現像ローラ１０上に残った現像剤は現像ローラ１０の回転で現像容器２４に戻し搬送される。そして、現像ローラ１０は現像容器２４で現像剤の再供給を受ける。

〔Ｃ〕：現像剤シール開封方法
図３はカートリッジＢが未使用新品の状態時の模式図である。この状態時においては、現像装置６のトナー容器１２の開口部１２ａは現像剤シール部材１１で封止されている。すなわち、トナー容器１２と現像容器２４は現像剤シール部材１１により完全に隔離されていて、現像剤Ｔはトナー容器１２内だけに存在していて、現像容器２４内には現像剤が全く存在していない状態に保持されている。したがって、現像ローラ１０は現像剤が全く付着していない状態に保持されている。つまり、この現像剤シール部材１１でトナー容器開口部１２ａが封止されていれば、このカートリッジＢは確実に未使用である。２７はドラムカバー（ドラムシャッター）であり、カートリッジＢが装置本体１４からは外されている状態時には感光ドラム７の下面を隠蔽する閉じ位置に移動していて、感光ドラム７を防護している。そして、その閉じ位置のドラムカバー２７は、カートリッジＢが装置本体１４に装着される挿入移動に連動して開き位置に移動する構成にしてある。

本実施例では、上記の新品のカートリッジＢの現像剤シール部材１１を、このカートリッジＢを装着した装置本本体１４内で自動的に除去（開封）し、かつそのことを検知できる構成にしてある。

この構成を図４〜７を参照して説明する。図４は開口部が現像剤シール部材で封止されている状態のトナー容器と、開封手段と、開封駆動手段と、攪拌駆動手段の斜視模式図である。図５は現像剤シール部材単品の正面図と導電部パターンを示した図である。図６は現像剤シール部材が開封されて導電部パターンが切断された状態を示した図である。図７は開封検知系のブロック図である。

図４・図５のように、現像剤シール部材１１は、カバーシール部１１ａと、このカバーシール部の一端側１１ｂに連設した延長折り返し部１１ｃを有する。そして、トナー容器１２の開口部１２ａをカバーシール部１１ａで覆ってカバーシール部周縁を開口部周縁に貼り付けてある。これにより、開口部１２ａが現像剤シール部材１１のカバーシール部１１ａで封止された状態に保たれている。そして、カバーシール部１１ａの一端側１１ｂで折り返した折り返し部１１ｃの端部を、トナー容器１２側に設けた現像剤シール巻き取り軸２３に固定してある。この軸２３が回転されることで、折り返し部１１ｃが軸２３に巻き取られて矢印Ｘの方向に引かれていく。これにより、カバーシール部１１は開封引き裂き部２１に沿って引き裂かれていき、開口部１２ａが開封される。

本実施例において、上記の現像剤シール部材１１は４層構成であり、表層から、ポリエステル層（強度維持層）、アルミ箔層（レーザー遮断層）、ポリエステル層（引き裂きガイド層）、シーラント層（容器接着層）であり、総厚みはおよそ１２０μｍである。開封引き裂き部２１は、シーラント層側から炭酸ガスレーザーを照射して、引き裂きガイド層とシーラント層の一部を溶融して空隙を形成してある。アルミ箔はレーザーを遮断するので表層のポリエステル層は損傷を受けず、シール性能は損なわれない。開封時には、この開封引き裂き部２１に応力が集中するため、カバーシール部１１ａがこの引き裂き部２１に沿って引き裂かれて開封される。

２６は開封検知用の導電部２６である。この導電部２６は、現像剤シール部材１１の開封末端付近に、現像剤シール部材１１の開封方向Ｘに直交し、開封幅以上の長さで２本平行に設けたものである。開封方向Ｘに対し、上流側の導電部２６ｂが開封検知導電部で、下流側の導電部２６ｃが装着検知導電部である。本実施例では、この導電部２６に粘着剤つきアルミ箔（粘着層５０μｍ、アルミ箔層３０μｍ）を用い、現像剤シール部材１１の表面上に貼着している。この導電部２６は、片側に導電部２６ｂと２６ｃの共有の接点２６ａ１と、他の片側に導電部２６ｂと２６ｃのそれぞれの独立の接点２６ａ２・２６ａ３と３個の接点を持っている。これらの接点２６ａ１・２６ａ２・２６ａ３は、カートリッジＢを装置本体１４に装着した際に、装置本体側のそれぞれに対応する電気接点（不図示）と接する。

以上の構成において、本実施例では現像剤シール部材１１の開封判断を図７のようにおこなう。カートリッジＢを装置本体１４に装着すると、前述の接点２６ａ１・２６ａ２・２６ａ３は装置本体側のそれぞれに対応する電気接点と接し、接点２６ａ１はアースに、接点２６ａ２と２６ａ３は独立に装置本体１４側の検出回路の接点に接続する。そして、接点２６ａ２・２６ａ３に装置本体１４から電源電圧２４Ｖを印加し、第１検知部１１１と第２検知部１１２により、電流が導電部２６ｂと２６ｃに流れるか否かを検出する。

即ち、両方の接点２６ａ２と２６ａ３に導通がなければ、装置本体１４に対してカートリッジＢが無い（カートリッジＢが装着されていない）と判断する。

両方の接点２６ａ２・２６ａ３に導通があれば、現像剤シール部材１１が未開封の新品状態のカートリッジＢが装置本体１４に対して装着されていると判断する。

接点２６ａ２の方だけ導通がなければ、現像剤シール部材１１が既に開封されているカートリッジＢが装置本体１４に対して装着されていると判断する。

上記の導通部２６の導通の判断は、制御部（制御手段）１００によっておこなわれる。

１）本実施例では、カートリッジＢの現像剤シール部材１１を自動開封する構成のため、制御部１００は、装置本体１４に装着のカートリッジＢが現像剤シール部材１１が未開封の新品カートリッジであると判断したら、下記の開封前動作を実行する。

即ち、制御部１００は、図８のように、現像バイアス制御回路１１３から現像ローラ１０に現像バイアスの交流電圧の振幅を印加し、静電容量検知回路１１４により感光ドラム７と現像ローラ１０間の静電容量を測定する。そして、図９のように、その結果をカートリッジＢのメモリー（読み出し／書き込み可能な不揮発性記憶手段）１０２内に記憶する。

次に、上記メモリー１０２内に記憶した情報１０３と、装置本体側のメモリー（読み出し／書き込み可能な不揮発性記憶手段）１１５内の前記静電容量に対する現像バイアスの補正テーブル１０１とを照合する。そして、現像バイアス調整回路１１６で現像ローラ１０に印加する現像バイアスの交流成分の振幅を変動させるようにした。

その後、制御部１００の指示により、現像剤シール巻き取り駆動手段２２（図４）が作動して現像剤シール部材１１を開封する。

２）また、制御部１００は、接点２６ａ２の方だけ導通がなく、現像剤シール部材１１が開封されているカートリッジＢがあると判断した場合は、カートリッジ側のメモリー１０２内の情報１０３を読み出す。そして、その読み出し情報１０３と、装置本体側のメモリー１１５内の前記静電容量に対する現像バイアスの補正テーブル１０１とを照合し、現像バイアス調整回路１１６により現像ローラ１０に印加する現像バイアスの交流成分の振幅を変動させるようにした。

その後、現像剤シール巻き取り駆動手段２２は作動せず、攪拌駆動手段３２だけ作動する。

また、メモリーを検知しなかった場合には、制御部１００で、予め設定された初期値（デフォルト値）に基づき画像形成を行っても良い。メモリーを検知しなかった場合とは、メモリーの情報を読み出す際の読み出しエラー、メモリー無しカートリッジ等で、メモリーを検知できなかった場合である。

上記１）の場合における現像剤シール部材１１の自動開封は、装置本体１４側の巻き取り駆動手段２２と、カートリッジＢ側の巻き取り駆動入力部材２０とによりおこなわれる。すなわち、カートリッジＢが装置本体１４に所定に装着されると、カートリッジＢ側の巻き取り駆動入力部材２０と装置本体１４側の巻き取り駆動手段２２とが結合する。制御部１００の指示により巻き取り駆動手段２２が回転されると、巻き取り駆動入力部材２０も回転する。

巻き取り駆動手段２２は、例えば、電動機２２ａと、前記電動機２２ａの出力軸に嵌合固定されているギヤ２２ｂと、前記ギヤ２２ｂに噛み合っているギヤ２２ｃと、前記ギヤ２２ｃと噛み合っているギヤ２２ｄから構成される。また、カートリッジＢ側の巻き取り駆動入力部材２０は、例えば、ギヤ２０ａと、前記ギヤ２０ａに噛み合っているギヤ２０ｂと、前記ギヤ２０ｂに噛み合っているギヤ２０ｃと、前記ギヤ２０ｃと一体で回転軸を同一にするベベルギヤ２０ｄから構成される。更に、ギヤ２２ｄとギヤ２０ａは互いに嵌合可能なカップリングを有しており、カートリッジＢの着脱操作により前記カップリングが嵌合或いは分離される。上記のギア２０ａ・２０ｂ・２０ｃ及び巻き取り軸２３はトナー容器１２に回転自在に支持されている。

また、ベベルギヤ２０ｄと噛み合っているベベルギヤ２３ａは巻き取り軸２３の一端に固定されている。巻き取り軸２３はプロセスカートリッジＢに固定された軸受（不図示）により回転可能に支持されており、前記巻き取り軸２３の軸部２３ｂには現像剤シール部材１１の折り返し部１１ｃの一端が固定されている。従って、巻き取り軸２３が回動すると折り返し部１１ｃ及び開封されたカバーシール部部分が軸部２３ｂに巻き取られる仕組みになっている。電動機２２ａの起動・停止のタイミングは制御部１００の指令に従う。従って、制御部１００の指令により電動機２２ａが付勢されるとギヤ２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ・２０ａ・２０ｂ・２０ｃと、ベベルギヤ２０ｄ・２３ａと巻き取り軸２３が連動して回動する。したがって、前述のように現像剤シール部材１１が開封されて、トナー容器の開口部１２ａの封止が解除される。

一方、トナー容器１２内には現像剤Ｔを攪拌すると共に現像ローラ１０に供給する現像剤供給部材としての攪拌手段９が回転自在に設けてある。カートリッジＢが装置本体１４に所定に装着されると、カートリッジＢ側の攪拌駆動入力部材３１と装置本体１４側の攪拌駆動手段３２とが結合する。制御部１００の指示により攪拌駆動手段３２が回転されると、攪拌駆動入力部材３１０も回転する。

撹拌駆動手段３２は、例えば、電動機３２ａと、前記電動機３２ａの出力軸に嵌合固定されているギヤ３２ｂと、前記ギヤ３２ｂに噛み合っているギヤ３２ｃと、前記ギヤ３２ｃと噛み合っているギヤ３２ｄから構成される。また、撹拌駆動入力部材３１とギヤ３２ｄは互いに嵌合可能なカップリングを有しており、カートリッジＢの着脱操作時の開閉カバー３５の開閉と連動して前記カップリングが嵌合、或いは分離される。電動機３２ａの起動・停止のタイミングは、制御部１００の指令に従う。従って、制御部１００の指令により電動機３２ａが付勢されると、ギヤ３２ｂ・３２ｃ・３２ｄと撹拌駆動入力部材３１が連動して回動し、トナー容器１２内の攪拌手段９が回転する。

本実施例では、現像剤シール巻き取り駆動手段２２の駆動を開始してから、次に説明する予め定めた時間が経過してから攪拌駆動手段３２が回転するように構成した。

本実施例では、現像剤シール巻き取りに要する時間、すなわち現像剤シール巻き取り駆動手段２２が駆動を開始してから図６に示した巻き取り終了（開封終了）の状態になるまでは、およそ２０秒かかる。そこで、現像剤シール巻き取り開始から５秒後に攪拌駆動手段３２を駆動開始するように設定した。しかしながら前記時間は巻き取り及び撹拌条件により任意に設定可能である。

本構成では、現像剤シール巻き取り駆動手段２２も攪拌駆動手段３２も、制御部１００の指示により駆動タイミングを制御している。すなわち、制御部１００または制御部１００に接続している記憶手段１１５に現像剤シール巻き取り開始から５秒後に攪拌駆動手段３２を駆動開始するという内容を入れてある。即ち、タイマーを設けてある。

本実施例において、現像剤シール部材１１の巻き取りが開始されてから５秒経ると、トナー容器開口部１２ａはおよそ４分の１が開封される。この時点から攪拌手段９が回転を開始すると、トナー容器１２内の現像剤Ｔは現像容器２４内に流入して現像ローラ１０に供給されはじめる。そして、現像剤シール部材１１の巻き取りが終了するとほぼ同時に、現像剤Ｔは現像ローラ１０のナは手方向全域にわたって十分に供給されている。

なお、この現像剤シール部材１１の巻き取り時において、現像ローラ１０は攪拌手段９と一緒に回転してもいいし、回転しなくてもいい。何れにしても、前記静電容量を検出後に現像ローラ１０は速やかに現像剤がコーティングされ、すぐに画像形成工程に入ることができる。

本実施例では、現像剤シール部材１１を一度巻き取ったらそのカートリッジＢでは現像剤シール巻き取り駆動手段２２は作動しない構成である。即ち、開封検知導電部２６ｂが現像剤シール部材１１の開封により切断（図６）されて電流が流れなくなることにより制御部１００はこれを検知して現像剤シール巻き取り駆動手段２２を停止する。現像剤シール部材１１を巻き取る際に、開封検知導電部２６ｂと装着検知導電部２６ｃの間に折り返し部１１ｃを引くと切れるカッターを設けておいて切り離してもよい。

本実施例では、現像剤シール巻き取り駆動開始後の攪拌駆動を開始するまでの時間を制御部１００で管理している。そのため、現像剤シール部材１１の巻き取りスピードが速いときや、攪拌スピードが遅い場合など、攪拌駆動を開始するタイミングに精度が要求される場合でも、正確に合わせることができる特徴がある。

〔Ｄ〕：画像濃度のばらつき抑制策
次に、上記の現像剤シール部材の開封方法を踏まえ、本実施例の画像濃度のばらつき抑制策について説明する。図１０に本実施例の流れ図、図１１に本実施例のタイミングチャートを示す。

＜本実施例の流れ＞
（１）現像剤シール部材１１を開封する前に、現像バイアスの交流電圧の振幅を現像ローラ１０に印加（ＯＮ）する。そして、感光ドラム７と現像ローラ１０間の間隔（ギャップ）を感光ドラム７と現像ローラ１０間の静電容量として検出する（図１０のステップＳ１〜Ｓ３）。

なお、前記の現像バイアスの印加は、感光ドラム７と現像ローラ１０が停止状態、あるいは感光ドラム７と現像ローラ１０の間隔のばらつきを把握する為に駆動状態のどちらでも良い。

（２）次に、検出された静電容量をカートリッジＢのメモリー１０２内に記憶する（Ｓ４）。

（３）メモリー１０２内に記憶した静電容量と、装置装置１４側の記憶装置１１５内に格納されている現像バイアス補正テーブル１０１から、適正な現像バイアスの交流電圧の振幅を設定する（Ｓ４〜６）。

記憶装置１１５内には、所定の静電容量に対する適正な現像バイアスの交流電圧の振幅を複数設定してある。

（４）補正が必要な場合（Ｓ７のＹｅｓ）は、現像バイアスの交流電圧の振幅調整回路１１６で現像バイアスの交流電圧の振幅の補正を行い（Ｓ８・Ｓ９）、現像剤シールを開封する（Ｓ１０）。補正が不要の場合（Ｓ７のＮｏ）にはそのまま現像剤シールを開封する（Ｓ１０）。

（５）現像剤シールを開封する（現像剤シール開封モーターをＯＮ）。

（６）適正な現像バイアスの交流電圧の振幅で画像形成を行う（Ｓ１１）。メインモーターをＯＮした後にプリント信号をＯＮして画像形成を行う。

ただし、上記の順番において、（５）項の現像剤シールの開封に関しては、（１）項の感光ドラム７と現像ローラ１０間の静電容量の検出後であり、且つ（６）項の画像形成前であれば、上記の順でなくても良い。

以下に上記の流れに沿って本実施例の詳細を説明する。 なお、（５）項と（６）項は前述しているので省略する。

＜（１）の詳細説明＞
図１２に、現像ローラ（現像スリーブ）１０上に現像剤が存在する条件下での感光ドラム７の使用量（耐久）と環境変動等による現像ローラと感光ドラムの間の静電容量のばらつきを示す。

図１２から、現像ローラ上に現像剤が存在すると、感光ドラムの使用量（耐久）や環境変動（高温高湿環境、常温環境、低温低湿環境）等によって、現像ローラ上の現像剤量が変化する。それに伴って静電容量が変化し、２ＰＦの静電容量のばらつきが生じてしまうことがわかる。

そこで、現像剤シール部材１１を開封する前の現像ローラ１０上に現像剤が存在しない条件下で、現像ローラ１０と感光ドラム７との間隔を現像ローラと感光ドラムの間の静電容量として検出する目的は下記にある。

すなわち、感光ドラムの使用量（耐久）や環境変動等によって現像ローラ上の現像剤が変化（静電容量の変化）することに依らず、現像ローラ１０と感光ドラム７との間隔を両者間の静電容量として精度良く検出できることにある。

次に、カートリッジＢの現像ローラ１０と感光ドラム７の間隔（ギャップ）と、記録材２に形成される記録画像の画像濃度（Ｄｍａｘ）との関係について説明する。

図１３は、前記感光ドラム７と現像ローラ１０のギャップと画像濃度の関係の具体例である。本図は、前述のレーザープリンターＡにおいて、画像を出力した際の、前記現像ローラ１０と感光ドラム７の間隔と画像濃度の関係を確認した結果を示した図である。現像ローラ１０には、所定の直流電圧に所定の交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した。

本実施例のレーザープリンターＡにおいて、装着対象となる複数のプロセスカートリッジＢの夫々について、現像ローラ１０の間隔保持部材の肉厚、押圧等のばらつきを考慮した場合、前記間隔は図１３に示すように２００〜４００（μｍ）の範囲の値を取り得る。その際、画像濃度は図１３に記載のように０．８から１．０となり、０．２のばらつきが発生することになる。つまり、装着対象となる個々のカートリッジＢにおいて、感光ドラム７と現像ローラ１０との間の間隔の違いによって画像濃度が異なってくる。具体的には、前記間隔の取り得る範囲２００〜４００（μｍ）内において、前記間隔が小さくなるに従って画像濃度が濃くなってしまう。逆に、前記間隔が大きくなるに従って画像濃度が淡く（薄く）なってしまうという画像濃度のばらつきが発生する。

次に、個々のカートリッジＢが現像剤シール部材１１を開封する前の状態で装置本体１４の内にある状態では、前記間隔は、現像バイアスの交流電圧の振幅を印加することで、感光ドラム７と現像ローラ１０間の静電容量として検出することができる。

感光ドラム７と現像ローラ１０の間隔は複数のカートリッジＢにおいて取り得る２００〜４００（μｍ）の範囲でばらつきがあり、その場合の検出した静電容量との関係を図１４に示す。

図１４より、感光ドラム７と現像ローラ１０との間隔が大きくなるに従って感光ドラム７と現像ローラ１０間の静電容量は小さくなる。逆に、前記間隔が小さくなるにしたがって前記静電容量は大きくなり、前記間隔を前記静電容量で間接的に検出できることがわかる。

＜（２）の詳細説明＞
装着対象となる個々のカートリッジＢには、現像ローラ１０と感光ドラム７０との間隔に相当する静電容量に関する情報１０３を記録するためのメモリー１０２を取り付ける。そのメモリー１０２に、前記静電容量に関する情報１０３を記憶させる。

＜（３）の詳細説明＞
一方、プリンターＡには、前記メモリー１０２から上記間隔に相当する静電容量に関する情報１０３を読み出すための本体読出手段と、適正な画像濃度にするための現像バイアスの交流電圧の振幅の補正テーブル１０１が格納されているメモリー１１５を有する。また、前記読み出した情報１０３と前記補正テーブル１０１に基づいて、適正な画像濃度にするための現像バイアスの交流電圧の振幅を調整する現像バイアス調整回路１１６を設ける。

まず、現像バイアスの交流電圧の振幅の補正を行う前の結果を図１５に示す。図１５より、現像ローラと感光ドラムの間の静電容量と画像濃度には相関があり、静電容量が大きい場合には画像濃度は濃く、静電容量が小さい場合には画像濃度は薄くなることがわかる。また、図１５の静電容量４５ＰＦから５５ＰＦの範囲は、図１５における個々のカートリッジの現像ローラと感光ドラムとの間隔の取り得る範囲であることから、画像濃度のばらつきとしては図１６のように０．８５から０．９５の範囲となる。

次に、適正な画像濃度にするための現像バイアスの交流電圧の振幅の補正テーブル１０１について説明する。

現像バイアスの交流電圧の振幅と画像濃度との関係については、図１７のような関係がある。すなわち、現像により得られる画像濃度は、印加する現像バイアスの交流電圧の振幅分によって変化し、現像バイアスの交流電圧の振幅が大きくなるほど現像性が高まることがわかる。

本実施例においては、現像バイアスの交流電圧の振幅を１００Ｖ上げることで、画像濃度は０．０５濃くなる。逆に、現像バイアスの交流電圧の振幅を１００Ｖ下げることで、画像濃度は０．０５薄くなる。

そこで、メモリー１１５内に格納されている所定の静電容量に対する適正な現像バイアスを複数設定した現像バイアス補正テーブル１０１を表１のように設定した。ただし、本実施例では適正な画像濃度を０．９とし、その際の現像ローラ１０と感光ドラム７の間の静電容量を５０ＰＦ、現像バイアスの交流電圧の振幅を１２００Ｖとした。なお、表１の補正テーブルは静電容量を５つの値で示しているが、精度の良くするため複数の値で設定しても良い。

＜（４）の詳細説明＞
適正な画像濃度となるように設定した前記の現像バイアス補正テーブル１０１に応じて、前記現像バイアス調整回路１１６が本体電源より供給される現像バイアスの交流成分の振幅を調整する。これによって、前記現像バイアス調整回路１１６は、補正後の現像バイアスを装置本体１４及びカートリッジＢに設けられた電気接点部（図示せず）を介してカートリッジＢの現像ローラ１０に印加する。

上記補正テーブル１０１を用い、現像バイアスの交流電圧の振幅を補正した結果を図１８に示す。図１８より現像ローラと感光ドラムの取り得る静電容量４５ＰＦから５５ＰＦの範囲において、適正な画像濃度である０．９に補正することが可能となった。

これにより、個々のカートリッジ間にある現像ローラと感光ドラムの間隔のばらつきに伴う画像濃度のばらつきを抑制できる。

なお、本実施例では現像ローラ１０と感光ドラム７の間隔（ギャップ）のばらつき範囲を２００〜４００（μｍ）としたが、範囲はこれに限られたものではない。また、現像ローラ１０と感光ドラム７の間隔（ギャップ）に対応する画像濃度の変化する範囲を０．８から１．０の範囲としたが、範囲はこれに限られたものではない。

また、本実施例においてメモリーを検知しなかった場合には、その旨を画像形成装置１４に設けられた制御装置で、予め設定された初期値（デフォルト値）に基づき画像形成を行っても良い。メモリーを検知しなかった場合とは、メモリーの情報を読み出す際の読み出しエラー、メモリー無しカートリッジ等で、メモリーを検知できなかった場合である。

以上より、本実施例は、画像濃度のばらつきを抑制するため、現像ローラ上に現像剤が存在しない条件下で、現像ローラと感光ドラムとの間隔を現像ローラと感光ドラムの間の静電容量として検出する。これにより、現像ローラ上の現像剤の変化（感光ドラムの使用量（耐久）や環境変動（高温高湿環境、常温環境、低温低湿環境）に依らず、精度良く現像ローラと感光ドラムとの間隔を静電容量として検出できる。

それにより、個々のカートリッジ間の現像ローラと感光ドラムとの間隔のばらつきに伴う画像濃度のばらつきを、現像ローラと感光ドラムの間の静電容量として検出できる。そして、検出された静電容量をカートリッジのメモリー１０２に記録する。記録した静電容量の情報と画像形成装置内に格納されているメモリー１１５内の前記静電容量に対する現像バイアスの補正テーブル１０１と照合する。そして、現像バイアス調整回路１１６で現像ローラに印加する現像バイアスの交流成分の振幅を変動させる。これにより、個々のカートリッジ間の現像ローラと感光ドラムとの間隔のばらつきに伴う画像濃度のばらつきを抑制することができる。

なお、画像濃度のばらつきを抑制するため本実施例では、現像バイアスの交流成分の振幅を変動させているが、それ以外に現像バイアスの直流成分を変動しても良いことを付け加えておく。

ここで、「現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス出力手段」は、図８では現像バイアス制御回路１１３中の交流と直流の重畳部に対応し、図９では制御部（現像バイアス調整回路）１１６の中に含まれている。また、「現像バイアスを決定するバイアス制御手段」は、図８ではプリンター本体の記憶装置１１５とＣＰＵ１００と現像バイアス制御回路１１３に対応し、図９ではプリンター本体の制御部１００に対応している。

本発明の第２の実施例について説明する。本実施例では、図１９〜図２１のように、現像ローラ１０と感光ドラム７の間の静電容量に関する情報１０３と、静電容量に対する適正な現像バイアスの補正テーブル１０１の両方を、カートリッジＢに装着されているメモリー１０２に記憶・格納させた。

上記の本実施例の利点としては、前記の各情報１０３・１０１に変更が生じた際、カートリッジＢ側のメモリー１０２内の情報を変更して対応することができる。すなわち、装置本体１４側の変更を行わずに、カートリッジＢ側のみの変更で対応が可能である。

本発明の第３の実施例について説明する。本実施例では、図２２〜図２４のように、現像ローラ１０と感光ドラム７の間の静電容量に関する情報１０３と、静電容量に対する適正な現像バイアスの補正テーブル１０１の両方を、装置本体１４のメモリー１１５に記憶・格納させた。

上記の本実施例の利点としては、カートリッジの部品数の削減、すなわち製造コストの低減を行うことができる。

本発明において、画像形成装置は、像担持体として静電記録誘電体を用いた静電記録画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置は、プロセスカートリッジ着脱式でなくてもよい。

実施例１における画像形成装置の概略模式図 プロセスカートリッジ部分の拡大模式図 現像シール部材未開封のプロセスカートリッジの状態の模式図 現像剤シール部材の開封手段と、開封駆動手段と、撹拌駆動手段を有するトナー容器の斜視模式図（開口部封止状態） 現像剤シール部材単体の正面模式図 現像剤シール部材を開封して導電部を切断した状態を示す正面模式図 導電部と制御部の構成を示すブロック図 静電容量を検出する構成のブロック図 装置本体内に格納されているメモリー情報とプロセスカートリッジに記憶するメモリー情報の概略図 現像バイアス補正のフローチャート図 タイミングチャート図 耐久と環境における感光ドラムと現像ローラの間の静電容量の推移を示した図 感光ドラムと現像ローラのギャップと画像濃度の関係を示した図 感光ドラムと現像ローラのギャップと、感光ドラムと現像ローラの間の静電容量との関係を示した図。 感光ドラムと現像ローラの間の静電容量と、画像濃度との関係を示した図 感光ドラムと現像ローラの間の静電容量と、画像濃度のばらつき（現像バイアス補正前）との関係を示した図 現像バイアスの交流電圧の振幅と画像濃度との関係を示した図 感光ドラムと現像ローラの間の静電容量と、画像濃度（現像バイアス補正後）との関係を示した図 実施例２における、静電容量を検出する構成のブロック図 装置本体内に格納されているメモリー情報とプロセスカートリッジに記憶するメモリー情報の概略図 現像バイアス補正のフローチャート図 実施例３における、静電容量を検出する構成のブロック図 装置本体内に格納されているメモリー情報とプロセスカートリッジに記憶するメモリー情報の概略図 現像バイアス補正のフローチャート図

符号の説明

Ａ・・レーザープリンター、Ｂ・・プロセスカートリッジ、１・・レーザースキャナー、２・・記録材、３・・給紙カセット、４・・転写ローラ、５・・定着装置、６・・現像装置、７・・感光ドラム、８・・帯電ローラ、９・・攪拌手段、１０・・現像ローラ、１１・・現像剤シール部材、１２・・トナー容器、１４・・装置本体、１８・・クリーニング装置、２０・・巻き取り駆動入力部材、２２・・現像シール巻き取り駆動手段、２５・・現像ブレード、３１・・攪拌駆動入力部材、３２・・攪拌駆動手段、１００・・制御部（ＣＰＵ）、１０２・・カートリッジ部メモリー、１１５・・装置本体部メモリー

Claims (5)

1. 静電潜像を形成する像担持体と、
   前記像担持体と間隔をおいて配置されている現像剤担持体を有する現像室、前記現像室に連設され、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収納した現像剤収納容器、前記現像室と前記現像剤収納容器との連通開口部を開封可能に封止する現像剤シール部材、を有する現像手段と、
   駆動されて、前記現像剤シール部材を開封する開封手段と、
   前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス出力手段と、
   前記現像剤担持体に印加する 現像バイアスを決定するバイアス制御手段と、
   前記像担持体と前記現像剤担持体との間隔を、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量として検出する検出手段と、
   前記静電容量に関する情報を記憶できるメモリーと、
   制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記開封手段を駆動させて前記現像剤シール部材を開封する前に、前記バイアス出力手段から現像剤が存在していない状態にある前記現像剤担持体に対して前記バイアス出力手段から現像バイアスの交流電圧の振幅を印加して、前記検出手段により前記像担持体と前記現像剤担持体との間隔を、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量として検出し、その検出された静電容量値と前記メモリーに記憶された静電容量に関する情報に基づき、前記バイアス制御手段により現像バイアスを決定し、その決定したバイアスを前記バイアス出力手段から前記現像剤担持体に対して出力するように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも前記像担持体と前記現像手段とが一体的に画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにされており、静電容量に関する情報を記憶できるメモリーは、読み出し／書き込み可能な不揮発性記憶手段であり、前記プロセスカートリッジ側と、前記画像形成装置本体側とに配設されており、前記検出手段で検出された、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量情報を前記プロセスカートリッジ側に配設されているメモリーに記憶し、現像バイアスを決定する前記バイアス制御手段と決定したバイアスを出力する前記バイアス出力手段に関する情報を前記画像形成装置本体側に配設されているされたメモリーに記憶することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
3. 少なくとも前記像担持体と前記現像手段とが一体的に画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにされており、静電容量に関する情報を記憶できるメモリーは、前記プロセスカートリッジ側に配設された読み出し／書き込み可能な不揮発性記憶手段であり、前記検出手段で検出された、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量情報と、現像バイアスを決定する前記バイアス制御手段と決定したバイアスを出力するバイアス出力手段に関する情報の両方を前記メモリーに記憶することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
4. 少なくとも前記像担持体と前記現像手段とが一体的に画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにされており、静電容量に関する情報を記憶できるメモリーは、前記画像形成装置本体側に配設された読み出し／書き込み可能な不揮発性記憶手段であり、前記検出手段で検出された、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の静電容量情報と、現像バイアスを決定する前記バイアス制御手段と決定したバイアスを出力するバイアス出力手段に関する情報の両方を前記メモリーに記憶することを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記バイアス制御手段で決定する現像バイアスと、前記バイアス出力手段が出力する現像バイアスは、現像バイアスの交流電圧の振幅、ならびに現像バイアスの直流電圧であることを特徴とした請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置。