JP2007102126A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 現像剤Gを担持搬送する現像スリーブ46と感光体ドラム10との間に基準電圧を印加し、現像スリーブ46上の特定の位置が感光体ドラム10に対向したときに流れる電流値との関係から現像剤Gの体積抵抗値を求め、この体積抵抗値に基づいて現像剤Gのトナー濃度を予測する。また、現像スリーブ46が一周する間に流れる電流値の変化を測定し、この測定結果に基づいて現像スリーブ46の偏心プロファイルを取得し、偏心プロファイルに応じて、現像動作時に現像スリーブ46と感光体ドラム10との間に印加する現像バイアスのプロファイルを設定する。
【選択図】 図5
Description
このような問題に対し、上記特許文献2では、現像ロールと感光体ドラムとの間の間隔を現像ロールと感光体ドラムとの間の静電容量として検出し、得られた現像ロールと感光体ドラムとの間の間隔に応じて現像バイアスの大きさを調整することにより、このような濃度むらを解消できるとしている。
<実施の形態1>
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示す図である。
この画像形成装置は、トナー像が形成される感光体ドラム10、担持した用紙P上に感光体ドラム10上のトナー像を転写する転写ドラム20、転写ドラム20から剥離された用紙P上のトナー像を定着する定着装置30を有している。
図2において、現像装置13の回転軸16aは、画像形成装置本体に設けられたフロントフレーム及びリアフレーム(ともに図示せず)に回転可能に装着されている。また、現像装置13の後方には図示しないギアが取り付けられており、現像装置13は、駆動モータ19によって矢線C方向に回転駆動される。駆動モータ19は、例えばステッピングモータにて構成されており、現像装置13を回転させるとともに現像装置13を構成する各現像器13Y,13M,13C,13Kを位置決めする機能も有している。さらに、回転軸16aの外周面には各現像器13Y,13M,13C,13Kを支持体16に取り付けるための連結ブロック17が形成されている。その結果、現像装置13を構成する各現像器13Y,13M,13C,13Kは、回転軸16aの回転に連れて回転移動し、順次、第一停止位置P1、第二停止位置P2、第三停止位置P3、および第四停止位置P4に停止するように構成されている。本実施の形態において、第一停止位置P1は、感光体ドラム10と対向して感光体ドラム10上の静電潜像を現像する現像位置であると同時に、後述するように新たな現像剤を補給する現像剤補給位置および補給により余剰となった現像剤を排出する現像剤排出位置を兼ねている。
そして、本実施の形態では、第一停止位置P1における感光体ドラム10の対向位置において、現像スリーブ46の回転方向が感光体ドラム10の回転方向と同方向に設定されている。そして、現像スリーブ46は、感光体ドラム10の1.35倍の速度で回転駆動される。なお、第一停止位置P1にある現像スリーブ46には、図1を用いて説明したように現像電源18により直流に交流を重畳した現像バイアスが印加されるようになっている。
中央制御部60は、演算処理部として機能するCPU(Central Processing Unit)60a、CPU60aにより解釈実行されるプログラムやプログラムを実行する際に使用されるデータ等を格納するROM(Read Only Memory)60b、プログラムの実行時に一時的な記憶部として機能するRAM(Random Access Memory)60c、後述するコントローラ等とデータの受け渡しを行うインタフェース(I/F)60dを備えている。また、この中央制御部60には、画像信号処理装置15を予め設定された信号処理条件に基づいて制御する画像信号コントローラ61、現像装置13を回転させる駆動モータ19を制御するドライバ62、第一停止位置P1に配置された現像器における現像スリーブ46、第一オーガ44および第二オーガ45等(図2参照)を駆動するモータ63を制御する駆動コントローラ64、第一停止位置P1に配置された現像器の現像ロール43(実際には現像スリーブ46)に現像バイアスを印加する現像電源18を、予め設定されたバイアス印加条件にしたがって制御する現像バイアスコントローラ65が接続されている。また、電源として機能する現像電源18には、現像バイアス印加時に現像ロール46−感光体ドラム10間に流れる電流の大きさを測定する電流計の一つとしての電流測定部66が接続されており、測定された電流値が現像バイアスコントローラ65を介して中央制御部60に入力されている。さらに、本実施の形態では、各現像器13Y,13M,13C,13Kに設けられた光センサ49のうち、第一停止位置P1にある現像器の光センサ49による検知結果が、中央制御部60に入力されるようになっている。なお、本実施の形態では、中央制御部60が予測部、判断部、取得部、制御部、計測部、抵抗測定部、および設定部として機能している。
また、感光体ドラム10に対する潜像形成や静電潜像が行われる時期に対応して、用紙Pの供給も行われる。これを具体的に説明すると、フィードロール26により収容トレイ25から供給された用紙Pは、搬送ロール27により搬送される。そして、搬送ロール27によって搬送された用紙Pはレジストロール28によって一旦停止され、感光体ドラム10の移動タイミングに合わせてレジストロール28が回転を開始することで、用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。そして、レジストロール28にて送り出された用紙Pは、吸着装置22によって転写ドラム20に吸着され、転写位置に向けて搬送されていく。
そして、最終色(例えば黒)の転写が終了すると、トナー像が重ね転写された用紙Pは剥離装置23により転写ドラム20から剥離された後、定着装置30においてトナー像の定着がなされる。定着終了後の用紙Pは、排出ロール29によって画像形成装置の機外に排出される。
そして、これら各ステップ110、112、113の後、中央制御部60は、全現像器13Y,13M,13C,13Kについてトナー濃度検知が終了したか否かを判断し(ステップ114)、終わっていなければステップ102に戻って他色の現像剤Gについてもトナー濃度検知を実行する。一方、終わっている場合には、一連のプロセスを終了する。
図11(a)(b)は、偏心が生じている現像スリーブ46およびこの現像スリーブ46と感光体ドラム10との間に形成されるギャップSとの関係を説明するための図である。現像スリーブ46が偏心している場合、現像スリーブ46の回転中心46aから最も遠い現像スリーブ46の外周面が感光体ドラム10に対向する場合、そのギャップSはS1となる。一方、現像スリーブ46の回転中心から最も近い現像スリーブ46の外周面が感光体ドラム10に対向する場合、そのギャップSは上記ギャップS1よりも広いギャップS2となる。つまり、現像スリーブ46の一回転を周期TSとして、ギャップSの大きさは変動する。
さらに、本実施の形態では、画像形成装置の中央制御部60に設けられたメモリ(RAM60c)に現像スリーブ46の偏心プロファイルに関する情報(具体的には交流電圧のピークトゥピーク値Vp-pのプロファイル)を格納するようにしていたが、これに限られるものではなく、例えば現像装置13自身にメモリを持たせ、このメモリにこれらの情報を格納してもよい。このような構成を採用することにより、例えばこの現像装置13を他の画像形成装置に装着して使用するような場合にも、各現像器13Y,13M,13C,13Kにおける現像スリーブ46の偏心状態(偏心プロファイル)を直ちに把握できるという利点がある。
さらに、本実施の形態では、ロータリ型の現像装置13を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、感光体ドラム10に常時同じ現像器が対向配置されるモノクロの画像形成装置やタンデム型の画像形成装置などで用いられる現像装置に対しても、同様に適用できる。
さらにまた、本実施の形態では、現像スリーブ46一周分の電流値をサンプリングした結果に基づいて現像スリーブ46の偏心プロファイルを取得していたが、例えばこれを複数周分取得し、その平均値をとることで、より正確な偏心プロファイルを得ることができる。
本実施の形態は、実施の形態1と略同様であるが、実施の形態1では感光体ドラム10を対向電極としてトナー濃度TCの検知や現像スリーブ46の偏心プロファイルの測定を行っていたのに対し、本実施の形態では、別途専用の電極を設け、しかも、現像器が実際の現像動作を行う前の第四停止位置P4にあるときに、これら検知および測定動作を行うようにした点が異なっている。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様のものについては同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、モータ63は、第一停止位置P1に配置された現像器の他に、第四停止位置P4に配置された現像器における現像スリーブ46、第一オーガ44および第二オーガ45等を駆動している。したがって、駆動コントローラ64は、第一停止位置P1および第四停止位置P4に配置された現像器の駆動を制御する。また、現像バイアスコントローラ65は、現像電源18をコントロールしている点では実施の形態1と同様であるが、本実施の形態では、現像電源18に電流測定部66が設けられていない。そして、本実施の形態では、第四停止位置P4に配置される現像器の現像ロール43(現像スリーブ46)に接続される電源としての測定電源68をコントロールするための測定バイアスコントローラ69が接続されている。そして、この測定電源68に、測定バイアス印加時に現像ロール46−電極67間に流れる電流の大きさを測定する電流測定部66が接続されており、測定された電流値が測定バイアスコントローラ69を介して中央制御部60に入力されている。さらに、本実施の形態では、各現像器13Y,13M,13C,13Kに設けられた光センサ49のうち、第一停止位置P1にある現像器の光センサ49による検知結果と、第四停止位置P4にある現像器の光センサ49による検知結果とが、中央制御部60に入力されるようになっている。
中央制御部60は駆動コントローラ64に駆動信号を出力することにより、モータ63を駆動し、第四停止位置P4にあるマゼンタの現像器13Mを駆動する(ステップ403)。これにより、第四停止位置P4にあるマゼンタの現像器13M内の現像剤Gが攪拌搬送されるとともに、現像剤Gが現像スリーブ46上に担持され、搬送される。そして、実施の形態1と略同様な手法を用いて、マゼンタの現像器13Mにおけるトナー濃度TCの検知および現像スリーブ46の偏心プロファイル測定が実行される(ステップ404)。これを具体的に説明すると、中央制御部60は測定バイアスコントローラ69に電圧印加信号を出力することにより、測定電源68より現像スリーブ46に対し基準電圧V0(−1000V)を印加させる。これにより、現像スリーブ46、現像スリーブ46上の現像剤Gおよび電極67を介して電流が流れる。
中央制御部60は、メモリ(RAM60c)に格納されていたイエローの現像器13Yに対応するトナー濃度制御情報を読み出す(ステップ407)。また中央制御部60は、メモリ(RAM60c)に格納されていた交流電圧のピークトゥピーク値Vp-pのプロファイルを読み出し(ステップ408)、現像バイアスコントローラ65に出力する。なお、これらステップ407で読み出されるトナー濃度制御情報やステップ408で読み出される交流電圧のピークトゥピーク値Vp-pのプロファイルは、以前第四停止位置P4に配置された際に取得され、メモリに格納されていたものである。さらに中央制御部60は、駆動コントローラ64に駆動信号を出力することにより、モータ63を駆動し、第一停止位置P1にあるイエローの現像器13Yを駆動する(ステップ409)。これにより、第一停止位置P1にあるイエローの現像器13Y内の現像剤Gが攪拌搬送されるとともに、現像剤Gが現像スリーブ46上に担持され、搬送される。
また、実施の形態1、2では、現像スリーブ46と対向電極(感光体ドラム10、電極67)との間に印加される基準電圧V0と、このときに流れる電流Iとを用いて現像剤Gの体積抵抗値RGを計算し、この計算結果に基づいてトナー濃度TCや現像スリーブ46の偏心プロファイルを求めていたが、これに限られるものではない。すなわち、現像剤Gの体積抵抗値RG以外にも、交流印加時の現像剤Gのインピーダンス、現像剤Gの静電容量など、各種電気的特性に基づいてトナー濃度TCや現像スリーブ46の偏心プロファイル等を求めることも可能である。
Claims (15)
- 静電潜像を担持する潜像担持体との対向部に現像用開口が形成され、内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤を収容する現像ハウジングと、
前記現像ハウジングの開口に面して回転可能に配設され、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の回転周期に合わせて、当該現像剤担持体上の特定の位置に担持された現像剤の電気的特性を測定する測定部と
を含む現像装置。 - 前記現像剤担持体に対向配置される電極をさらに含み、
前記測定部は、
前記現像剤担持体と前記電極との間に電圧を印加する電源と、
前記現像剤担持体の回転位置を検知するセンサと、
前記電源にて印加される電圧により、現像剤を介して前記現像剤担持体と前記電極との間に流れる電流値を、前記センサによる検知結果に同期させて測定する電流計と
を有することを特徴とする請求項1記載の現像装置。 - 前記電極が、前記潜像担持体を兼ねることを特徴とする請求項2記載の現像装置。
- 前記測定部にて測定された現像剤の電気的特性に基づき、現像剤中のトナー濃度を予測する予測部と、
前記予測部による予測結果に基づき、前記現像ハウジング内に新たなトナーを補給するか否かを判断する判断部と
をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の現像装置。 - 前記判断部は、前記予測部による予測結果に基づき、前記現像ハウジング内からトナーを排出するか否かをさらに判断することを特徴とする請求項4記載の現像装置。
- 前記測定部は、さらに前記特定の位置から当該特定の位置まで前記現像剤担持体が一周する間、当該現像剤担持体上に担持された現像剤の電気的特性の変化を測定し、
前記測定部にて測定された前記現像剤担持体一周分の現像剤の電気的特性の変化に基づいて、当該現像剤担持体の偏心プロファイルを取得する取得部をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の現像装置。 - 前記取得部にて取得された前記現像剤担持体の偏心プロファイルに基づき、当該現像剤担持体の一周を周期として当該現像剤担持体と前記潜像担持体との間に印加する現像バイアスのプロファイルを制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項6記載の現像装置。
- 静電潜像を担持する潜像担持体との対向部に現像用開口が形成され、内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤を収容する現像ハウジングと、
前記現像ハウジングの開口に面して回転可能に配設され、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に対向配置される電極と、
前記現像剤担持体の回動に伴う当該現像剤担持体と前記電極との間に存在する現像剤の電気的特性の変化を計測する計測部と、
前記計測部にて測定された前記現像剤担持体の一周分の現像剤の電気的特性の変化に基づいて、前記電極に対する当該現像剤担持体の偏心プロファイルを取得する取得部と
を含む現像装置。 - 前記計測部は、
前記現像剤担持体と前記電極との間に電圧を印加する電源と、
前記現像剤担持体に設けられたマークを読み取ることで、当該現像剤担持体の基準位置を検知するセンサと、
前記電源にて印加される電圧により、現像剤を介して前記現像剤担持体と前記電極との間に流れる電流値を、前記センサによる前記基準位置の検知結果に同期させて測定する電流測定部と
を有することを特徴とする請求項8記載の現像装置。 - 前記取得部にて取得された前記現像剤担持体の偏心プロファイルに基づき、前記センサによるマークの読み取り結果に連動し当該現像剤担持体の一周を周期として当該現像剤担持体と前記潜像担持体との間に印加する現像バイアスのプロファイルを制御する制御部と
をさらに含むことを特徴とする請求項9記載の現像装置。 - 前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚さを規制する規制部材をさらに含み、
前記電極は、前記規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側に配置されることを特徴とする請求項8記載の現像装置。 - 潜像担持体と、
前記潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成部と、
前記潜像形成部によって前記潜像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像部と、
前記現像部によって前記潜像担持体に現像されたトナーを記録材に転写する転写部とを含み、
前記現像部は、
静電潜像を担持搬送する潜像担持体との対向部に現像用開口が形成され、内部にはトナーおよびキャリアを含む現像剤を収容する現像ハウジングと、
前記現像ハウジングの開口に面して回転可能に配設され、現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の特定の位置が前記潜像担持体との対向部を通過する際に、当該現像剤担持体と当該潜像担持体との間に存在する現像剤の抵抗値を測定する抵抗測定部と
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記抵抗測定部による測定結果に基づいて現像剤中のトナー濃度を予測し、当該予測結果に基づいて前記現像ハウジング内に新たなトナーを補給するか否かを判断する判断部をさらに含むことを特徴とする請求項12記載の画像形成装置。
- 前記抵抗測定部は、さらに、前記特定の位置から当該特定の位置まで前記現像剤担持体が一周する間、当該現像剤担持体と前記潜像担持体との間に存在する現像剤の抵抗値の変化を測定し、
前記抵抗測定部にて測定された前記現像剤担持体一周分の現像剤の抵抗値の変化に基づいて、前記潜像担持体に対する当該現像剤担持体の偏心プロファイルを取得する取得部をさらに含むことを特徴とする請求項12記載の画像形成装置。 - 前記取得部にて取得された前記現像剤担持体の偏心プロファイルに基づき、当該現像剤担持体の一周を周期として前記潜像形成部における潜像形成条件および/または前記現像部における現像条件を設定する設定部をさらに含むことを特徴とする請求項14記載の画像形成装置。
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