JP2942638B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、本
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、前記現像ユニ
ット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の制御手段を選択的に動作
させて現像ユニット内のトナーの帯電量を上昇させるよ
うにしたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

【０００８】本発明では、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、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図５は、本発明の第１の制御手段を示す図であり、
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14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14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】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２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、ＣＰＵ21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25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制御を実行する。

【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、この制御回路20は、現像ユニット４
を空回転させる第１の制御手段を包含する。

【００１７】このような一連の処理（ステップＳ32〜Ｓ
37）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、
上述した第１の制御手段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、本発明では、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】なお、本実施例においては、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、制御回路20においては、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、
ＣＰＵ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、図示したものにおいては、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、第２の制御手段を説明する
図である。なお、第２の制御手段の全体構成は、第１の
制御手段と共通の構成を含むので、これらの構成につい
ては同一符号を用いて説明する。 ここでは、制御回路20
を、前述した第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ている。

【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30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20
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３．０
ｗｔ％（重量％）、帯電量15μＣ／ｇ、現像剤重量１ｋ
ｇ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２．５
ｗｔ％、帯電量２０μＣ／ｇと十分な帯電量上昇が得ら
れた。第１の制御手段による現像ユニット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の
制御手段による現像消費ではその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】本発明においては、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、前述した第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の制御手段に
よる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すなわち第２の制御手段によ
る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の帯電量上昇手段と
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の帯電量上昇手
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】このように本発明においては、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、非常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、効率よく、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】本発明によれば、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
安定性を一層確実なものにした画像形成装置を提供する
ことができる。

【００２６】

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各制御手段を適用する画像形成装置の
一例の全体概略構成図である。

【図２】第１の制御手段の主要な制御回路のブロック図
である。

【図３】第１の制御手段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の制御手段の
作用を説明する図である。

【図６】本発明の第２の制御手段の制御回路の制御タイ
ミング図である。

【図７】第２の制御手段による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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 吉松 薫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭58−214174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−109070（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−291273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−85661（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−39176（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−164766（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−192551（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095 G03G 15/00 303

Claims (1)

(57)【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
   御手段を選択的に動作させて現像ユニット内のトナーの
   帯電量を上昇させるようにした ことを特徴とする画像形
   成装置。