JP2007133005A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成の頻度に拘わらず、形成された画像の画質の安定化を図ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】カウンタ７は、記録紙の複写枚数を計数し、計数値を制御部８へ出力する。制御部８は、予め記憶してある複数の閾値と、カウンタ７から入力された計数値を比較し、計数値が閾値以上になった場合、その閾値に応じて制御信号を電源部９へ出力する。電源部９は、直流電圧部９１、及び交流電圧部９２などを備え、直流電圧部９１から出力される直流電圧に、交流電圧部９２から出力される交流電圧が重畳した現像バイアス電圧を現像ローラ３ｂに印加するようにしている。周波数制御部９２１は、制御部８から入力される制御信号に基づいて、出力する交流電圧の周波数を制御し、波高値制御部９２２は、制御部８から入力される制御信号に基づいて、出力する交流電圧の波高値を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体上の静電潜像の現像に用いる現像ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ、又は複合機などの電子写真方式を採用する画像形成装置は、像担持体であるドラム状の感光体上に形成された静電潜像に現像ローラを介してトナーを静電吸着させることにより、静電潜像を現像し、現像された静電潜像を記録紙に転写して、画像を形成する。

このような画像形成装置では、トナーを感光体表面に静電吸着させる場合、現像ローラには、直流電圧、又は直流電圧に交流電圧を重畳させた現像バイアス電圧を印加し、現像バイアス電位と感光体表面の電位との差によって生ずる電界により、帯電したトナーを感光体表面に吸着させている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開昭６０−１２９７６０号公報 特開２０００−２３１２４７号公報

しかしながら、特許文献１、２の画像形成装置にあっては、例えば、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤の使用頻度が少ない初期段階では、トナーの帯電能力が高く、画像濃度（すなわち、記録紙に転写されるトナー濃度）が低い傾向にあり、現像剤の使用頻度が多くなり寿命に近づくにつれて、現像剤の劣化によりトナーの帯電能力が低下し、画像濃度が高くなる傾向があり、不要なトナーが記録紙に付着することにより画質の安定化が図れないという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、画像形成量に関連する情報を受け付ける受付手段と、受け付けた情報に基づいて、現像バイアスの交流電圧を制御する制御手段とを備えることにより、画像形成の頻度に拘わらず、形成された画像の画質の安定化を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、前記制御手段は、受け付けた情報に基づいて、交流電圧の波高値を制御することにより、画像形成の頻度に応じて、形成された画像の画質の安定化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前記制御手段は、受け付けた情報に基づいて、交流電圧の周波数を制御することにより、画像形成の頻度に応じて、形成された画像の画質の安定化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体上の静電潜像の現像に用いる現像ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、画像形成量に関連する情報を受け付ける受付手段と、受け付けた情報に基づいて、前記交流電圧を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、前記制御手段は、前記受付手段で受け付けた情報に基づいて、交流電圧の波高値を制御すべくなしてあることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、前記制御手段は、前記受付手段で受け付けた情報に基づいて、交流電圧の周波数を制御すべくなしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、受付手段は、画像形成量に関連する情報（例えば、現像剤の使用頻度に対応する画像形成した記録紙の枚数）を受け付ける。制御手段は、受け付けた情報に基づいて、現像バイアス電圧の交流電圧を制御する。現像バイアス電圧として直流電圧に交流電圧を重畳させた場合、直流成分の電圧は、現像ローラと感光体表面との間に電界を生じさせ、帯電したトナーを感光体表面に吸着させる。一方、交流成分の電圧は、帯電したトナーを振動させて、トナーの活性化を促進する。画像形成量に関連する情報に基づいて、現像バイアス電圧の交流電圧を変化させることにより、画像形成の頻度に応じて振動するトナー量を変えて、静電吸着するトナー量を安定させる。

本発明にあっては、前記制御手段は、画像形成量に関連する情報に基づいて、交流電圧の波高値を制御する。例えば、画像形成枚数が少ない場合、現像バイアス電圧の交流電圧の波高値を高くする。これにより、トナーの活性化を促進し、静電吸着するトナー量を増加させる。一方、画像形成枚数が多い場合、現像バイアス電圧の交流電圧の波高値を低くする。これにより、トナーの活性化を抑制し、静電吸着するトナー量を減少させる。

本発明にあっては、前記制御手段は、画像形成量に関連する情報に基づいて、交流電圧の周波数を制御する。例えば、画像形成枚数が少ない場合、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数を高くする。これにより、トナーの活性化を促進し、静電吸着するトナー量を増加させる。一方、画像形成枚数が多い場合、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数を低くする。これにより、トナーの活性化を抑制し、静電吸着するトナー量を減少させる。

本発明にあっては、画像形成量に関連する情報を受け付ける受付手段と、受け付けた情報に基づいて、現像バイアスの交流電圧を制御する制御手段とを備えることにより、画像形成の頻度に拘わらず、静電吸着するトナー量を安定させて画質の安定化を図ることができる。

本発明にあっては、受け付けた画像形成量に関連する情報に基づいて、交流電圧の波高値を制御することにより、画像形成の頻度に応じて、トナーの活性化を変化させ、画質の安定化を図ることができる。

本発明にあっては、受け付けた画像形成量に関連する情報に基づいて、交流電圧の周波数を制御することにより、画像形成の頻度に応じて、トナーの活性化を変化させ、画質の安定化を図ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。図において、１はドラム状の感光体（像担持体）である。感光体１は、モータ（不図示）により図中矢印方向に回転し、その周囲には、回転方向に沿って、感光体１の表面を均一な所定の電位（例えば、−８００Ｖ程度）に帯電させる帯電器２、静電潜像が形成された感光体１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に顕像化する現像装置３、現像された静電潜像を記録紙６に転写する転写装置４、及び感光体１の残留トナーを回収するクリーニング装置５などを配置してある。

帯電器２と現像装置３との間の感光体１の表面には、書き込み光学系（不図示）からのレーザ光Ｌ（原稿からの反射光）が照射され、照射による光導電作用によって静電潜像が形成される。

現像装置３は、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を収容してあり、現像ローラ３ｂと、現像剤を攪拌する攪拌ローラ３ａなどを備えている。現像ローラ３ｂは、感光体１の表面と所定の間隔（例えば、０．５ｍｍ以下など）を保持して対設されている。感光体１と現像ローラ３ｂとの間隔が大きい場合、現像ローラ３ｂ上の現像剤層の厚みが増加するため、後述する現像バイアス電圧の交流電圧の成分による電気的振動がトナーに伝わりにくく、現像剤層の表面部分のトナーしか振動せず、画像濃度（記録紙に転写されるトナー濃度）を十分に得ることができない。また、感光体１と現像ローラ３ｂとの間隔が小さい場合、現像ローラ３ｂ上の現像剤層の厚みが減少するため、現像バイアス電圧の交流電圧の成分による電気的振動がトナーに伝わり易く、現像剤層の下層部分までトナーが振動し易くなり、画像濃度（記録紙に転写されるトナー濃度）を十分に得ることができる。なお、現像ローラ３ｂと感光体１の表面との間隔は、適宜設定することができる。

電源部９は、直流電圧部９１、及び交流電圧部９２などを備え、直流電圧部９１から出力される直流電圧に、交流電圧部９２から出力される交流電圧が重畳した現像バイアス電圧を現像ローラ３ｂに印加するようにしている。現像バイアス電圧の直流電圧による電位と感光体１の表面の電位との差により電界が生じ、帯電したトナーは、この電界によって感光体１上に形成された静電潜像に与えられ、その静電潜像がトナー像として現像される。

直流電圧部９１は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどにより構成され、ＣＰＵなどにより構成される制御部８からの制御信号に基づいて、所定の直流電圧（例えば、−４５０Ｖなど）を出力する。

交流電圧部９２は、ＤＣ／ＡＣコンバータなどにより構成され、周波数制御部９２１、波高値制御部９２２などを備える。周波数制御部９２１は、制御部８から入力される制御信号に基づいて、出力する交流電圧の周波数を制御する（例えば、０．６〜１．４ｋＨｚなど）。

波高値制御部９２２は、制御部８から入力される制御信号に基づいて、出力する交流電圧の波高値（例えば、ピークピーク電圧）を制御する（例えば、０．６〜１．０ｋＶなど）。

カウンタ７は、例えば、記録紙の複写枚数を計数し、計数値を制御部８へ出力する。制御部８は、メモリを内蔵してあり、予め記憶してある複数の閾値（例えば、「２５ｋ」、「５０ｋ」など）と、カウンタ７から入力された計数値を比較し、計数値が閾値以上になった場合、その閾値に応じて制御信号を電源部９へ出力する。

図２は交流電圧の波高値と画像濃度との関係を示す模式図である。図において、横軸は、現像バイアス電圧の交流電圧の波高値Ｖｐｐ（ピークピーク電圧）を示し、縦軸は画像濃度（例えば、記録紙に転写されるトナー濃度の度合い）を示す。図に示すように、現像バイアスの交流電圧の波高値を増加するに応じて、画像濃度が増加する傾向にある。これは、交流成分の電圧は、攪拌ローラ３ａにより攪拌されて帯電したトナーを振動させるように作用し、交流電圧の波高値を増加することにより、トナーの活性化が促進され、トナーが感光体１の表面に静電吸着し易くなるためである。

図３は交流電圧の周波数と画像濃度との関係を示す模式図である。図において、横軸は、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数を示し、縦軸は画像濃度（例えば、記録紙に転写されるトナー濃度の度合い）を示す。図に示すように、現像バイアスの交流電圧の周波数を増加するに応じて、画像濃度が増加する傾向にある。これは、交流成分の電圧は、攪拌ローラ３ａにより攪拌されて帯電したトナーを振動させるように作用し、交流電圧の周波数を増加することにより、トナーの活性化が促進され、トナーが感光体１の表面に静電吸着し易くなるためである。

トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤の初期段階（画像形成の頻度が少ない場合）では、トナーの帯電能力が高く、画像濃度（例えば、記録紙に転写されるトナー濃度）が低い傾向にあり、現像剤の使用頻度が高く（画像形成の頻度が高い場合）なるにつれて、現像剤の劣化によりトナーの帯電能力が低下し、画像濃度が高くなる傾向があり、不要なトナーが記録紙に付着する。

従って、トナー帯電量が高く、画像濃度が低い初期段階においては、現像バイアスの交流電圧の波高値又は周波数を高くすることにより、トナーの活性化を促進し、静電吸着するトナー量を増加させることができる。一方、トナー帯電量が低く、画像濃度が高くなる現像剤の寿命に近づくにつれて、現像バイアスの交流電圧の波高値又は周波数を低くすることにより、トナーの活性化を抑制するとともに、トナーの振動を抑えて劣化を防止し、静電吸着するトナー量を減少させることができる。これにより、画像形成の使用頻度に拘わらず、感光体１に静電吸着するトナー量を安定化させ、画質を安定化させることができる。

図４はコピー枚数と交流電圧の周波数及び波高値との関係を示すテーブルである。図に示すように、コピー枚数が０〜２５ｋ枚の範囲では、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数及び波高値を夫々、１．４ｋＨｚ、１．０ｋＶとし、コピー枚数が２５〜５０ｋ枚の範囲では、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数及び波高値を夫々、１．２ｋＨｚ、０．９ｋＶとし、以下同様にし、コピー枚数が１００ｋ枚を超えた範囲では、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数及び波高値を夫々、０．６ｋＨｚ、０．６ｋＶとする。

制御部８は、内蔵メモリに、図４に示すテーブルを記憶してあり、カウンタ７から入力された計数値をテーブル内のコピー枚数値と比較し、計数値が閾値以上になった場合、その閾値に応じた周波数及び波高値が出力されるよう制御信号を電源部９へ出力する。

次に本発明に係る画像形成装置の動作について説明する。画像形成装置の操作パネル（不図示）に設けられた操作スイッチを操作することにより、例えば、原稿の複写を開始した場合、カウンタ７は、複写回数の累積値を計数し、計数値を制御部８へ出力する。

制御部８は、入力された計数値が２５ｋ枚以下である場合、現像バイアスの交流電圧の周波数及び波高値夫々が、初期値である１．４ｋＨｚ、１．０ｋＶに維持されるように制御信号を電源部９へ出力する。

カウンタ７は、原稿の複写が開始される都度、複写回数の累積値を計数し、計数値を制御部８へ出力する。制御部８は、入力された計数値が２５ｋ枚以上である場合、現像バイアスの交流電圧の周波数及び波高値夫々を、１．２ｋＨｚ、０．９ｋＶになるように制御信号を電源部９へ出力する。

以下、同様の動作を繰り返す。これにより、画像形成の頻度（複写の頻度）に応じて、現像バイアスの交流電圧の周波数及び波高値夫々を所定の値に変化させる。

以上説明したように、本発明にあっては、画像形成の頻度に応じて、現像バイアスの交流電圧の周波数、波高値を変化させることにより、トナーの振動量、すなわち活性化度合いを変化させ、静電吸着するトナー量を安定させて画質の安定化を図ることができる。

上述の実施の形態においては、画像形成に関連する情報として、記録紙の複写回数を計数する構成であったが、記録紙の複写回数に限定されるものではない。現像剤の劣化状態に対応する情報であれば、何れの情報を用いてもよい。例えば、現像剤の使用時間、現像ローラ又は感光体の回転数、記録紙に印字した画素数、画像形成装置の累積稼動時間などを用いる構成であってもよい。

上述の実施の形態においては、交流電圧の周波数を０．６〜１．４ｋＨｚの範囲、波高値を０．６〜１．０ｋＶの範囲を用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、周波数として、０．６〜２．０ｋＨｚ程度の範囲を用いてもよく、波高値として０．５〜２．０ｋＶ程度の範囲を用いてもよい。また、現像剤の寿命に近づくにつれて、交流電圧成分を０にすることもできる。

上述の実施の形態においては、複写回数に応じて、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数及び波高値を変化させる構成であったが、いずれか一方のみを変化させることもできる。

上述の実施の形態においては、複写回数に応じて、現像バイアス電圧の交流電圧の周波数及び波高値を、テーブルを用いて非連続的に変化させる構成であったが、これに限定されず、複写回数に対する周波数又は波高値を複写の都度算出し、算出した結果に基づいて交流電圧を制御する構成でもよい。

上述の実施の形態においては、画像形成装置は、いわゆる多段型でもよく、単一型の画像形成装置であってもよい。

本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。 交流電圧の波高値と画像濃度との関係を示す模式図である。 交流電圧の周波数と画像濃度との関係を示す模式図である。 コピー枚数と交流電圧の周波数及び波高値との関係を示すテーブルである。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電器
３ 現像装置
３ａ 攪拌ローラ
３ｂ 現像ローラ
４ 転写装置
５ クリーニング装置
７ カウンタ
８ 制御部
９ 電源部
９１ 直流電圧部
９２ 交流電圧部
９２１ 周波数制御部
９２２ 波高値制御部

Claims (3)

1. 像担持体上の静電潜像の現像に用いる現像ローラに、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、
   画像形成量に関連する情報を受け付ける受付手段と、
   受け付けた情報に基づいて、前記交流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。
2. 前記制御手段は、
   前記受付手段で受け付けた情報に基づいて、交流電圧の波高値を制御すべくなしてあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、
   前記受付手段で受け付けた情報に基づいて、交流電圧の周波数を制御すべくなしてあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   

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