JP3308800B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
る磁気ブラシ状の帯電装置を有する画像形成装置に関
し、電子写真方式の複写機、プリンタに好ましく用いら
れる画像形成装置に関する。
な像担持体を磁気ブラシ状の接触帯電装置で帯電するこ
とが知られている。このように像担持体を接触帯電する
接触帯電装置は、コロナ放電器を用いる場合に比べてオ
ゾン生成物が少ない利点がある。
ラシ帯電装置で磁気ブラシを形成する磁性粒子は、導電
性であるのに対して像担持体上に形成されるトナー像の
トナー粒子は絶縁性であるので磁気ブラシ中にトナー粒
子が混入すると帯電装置の帯電性能が低下してしまう問
題があった。
転写後の感光体上の残留トナーのクリーニングを従来の
クリーニングブレード等を用いることなく、現像装置で
行なう場合には、残留トナーが帯電装置の帯電位置に多
量に到達するために磁気ブラシ中のトナー混入量が多く
なった。更に帯電装置で感光体上の残留トナーを一時的
に回収する場合には、トナー混入量は、更に多くなり、
帯電性能の低下は顕著になる。このトナー混入量は、像
形成条件によって変動し、トナー混入量に応じて帯電性
能は異なってくる。
よる帯電を行う注入帯電方式では、感光体表面にある電
荷注入層に接触帯電装置が直接電荷を受け渡すために、
通常の放電を用いた帯電方式に比べトナー混入時の帯電
性能の低下が大きいといった問題が生じた。
を生じさせるものとなった。
ー像を形成する像形成手段であって、像担持体と、この
像担持体を帯電するために前記像担持体に接触可能な磁
気ブラシ状の帯電装置と、前記像担持体にトナーで現像
像を形成する現像装置と、を備える像形成手段を有する
画像形成装置において、前記磁気ブラシ中のトナー量に
応じて前記像形成手段の像形成条件の設定又は前記像形
成手段の像形成作動の禁止を行ない、前記磁気ブラシ中
のトナー量は、前記帯電装置から前記像担持体へ戻され
たトナーの前記像担持体上のトナー濃度に応じて決定さ
れることを特徴とする画像形成装置を提供するものであ
る。または、本発明は、記録材にトナー像を形成する像
形成手段であって、像担持体と、この像担持体を帯電す
るために前記像担持体に接触可能な磁気ブラシ状の帯電
装置と、前記像担持体にトナーで現像像を形成する現像
装置と、前記像担持体から記録材へトナー像を転写する
転写装置と、を備える像形成手段を有し、前記現像装置
は、現像動作と同時に前記像担持体をクリーニングする
画像形成装置において、前記磁気ブラシ中のトナー量に
応じて前記像形成手段の像形成条件の設定又は前記像形
成手段の像形成作動の禁止を行ない、前記磁気ブラシ中
のトナー量は、前記転写装置による像転写後の残留トナ
ー量に応じて決定されることを特徴とする画像形成装置
を提供するものである。
なくとも一時的に回収する画像形成装置において、磁気
ブラシ帯電装置に流れる電流量から磁気ブラシ中のトナ
ー量を検知推定し、この推定されたトナー量に応じて画
像形成装置の像形成プロセス条件の設定を変更すること
を特徴とする。
略構成図である。本参考例の画像形成装置は電子写真プ
ロセス利用のレーザービームプリンタである。
写真感光体である。感光体1は矢示の時計方向に回転駆
動される。感光ドラム1は、接地された金属のような導
電性基体と、感光層と、を有する。
層である。
いた接触帯電装置であり、回転可能な非磁性の電極スリ
ーブ21にマグネット22の磁力によりキャリア(導電
性磁性粒子)23が付着して構成している。この磁気ブ
ラシ2のスリーブ21には帯電バイアス印加電源S1か
らDCバイアス(マイナス極性)にACバイアスを重畳
した帯電バイアスが印加されていて、回転感光体1の外
周面を一様に帯電している。また、帯電バイアス電源S
1と磁気ブラシ帯電装置の間には、磁気ブラシに流れる
電流量を検知する検知装置24が配置され、この検知さ
れた電流量に応じてプロセス条件が変更されている。キ
ャリア23の体積抵抗率は、1×105〜1×108 Ω
cmとするのが好ましい。
号に対応して強度変調されたレーザービームによる走査
露光Lがなされ、回転感光体1の周面に目的の画像情報
に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像は絶縁
トナー(マイナス帯電極性)を用いた現像装置3に現像
バイアス印加電源S2から印加された現像バイアスによ
りトナー像として現像される。
以上であるのが好ましい。
転写材Pが供給されて、回転感光体1と、これに所定の
押圧力で当接させた接触転写手段としての、中抵抗の転
写ローラ4との圧接ニップ部(転写部)Tに所定のタイ
ミングにて導入される。転写ローラ4には転写バイアス
印加電源S3からトナーと逆極性の転写バイアス電圧
(プラス極性)が印加され、転写材の裏側にトナー電荷
と逆極性の電荷が付与される。
部Tを挟持搬送されて、その表面側に回転感光体1の表
面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と
押し圧力にて転写されていく。転写後の感光体上の残留
トナーは、転写帯電によって一部プラスに帯電される。
体1の面から分離されて熱定着方式等の定着装置5へ導
入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物(プリン
ト)として装置外へ排出される。
感光体面は、転写残トナーを付着したまま磁気ブラシ帯
電装置2との接触部に到達し、ここで磁気ブラシ帯電装
置2の摺擦力と帯電バイアス(マイナス)により転写残
トナーが磁気ブラシ中に取り込まれて清掃され、繰り返
して作像に供される。即ち、転写後の残留トナーのうち
マイナスに帯電されているものは、接触部を通過する
が、プラスに帯電されているものは、磁気ブラシ中に吸
着される。転写残トナーが存在する感光体領域は帯電装
置で帯電された後像露光される。
残トナーは、キャリア23との摩擦でマイナスに帯電し
感光体面に均一に吐き出され、現像装置3によって現像
部に回収されて、現像に再利用される。なお現像装置の
現像バイアスは、通常の現像動作が行われるのと同時に
マイナス帯電された残留トナーをクリーニングするよう
に設定される。即ち現像バイアスを潜像の暗部電位と明
部電位との間に設定すれば現像スリーブから明部電位へ
トナーが付着し、かつ暗部電位から現像スリーブへトナ
ーが戻る方向の電界が形成される。
中のトナー量を検知推定する装置について述べる。
材は、図1に示されるように回転可能な非磁性の電極ス
リーブ21にマグネット22に磁力によりキャリア23
が付着して構成している。
印加電源S1からDCバイアスにACバイアスが重畳さ
れた帯電バイアスが印加されていて、この帯電バイアス
電源S1と磁気ブラシ帯電装置2の間に磁気ブラシに流
れるDC電流量を検知する検知装置24が配置される。
定するため、感光体1の電位に対する磁気ブラシの電位
差を一定の値にする必要がある。従って、画像形成時は
画像比率や転写電圧が変化するために、帯電時の感光体
との電位差が一定ではないため上記の電流検知は行わ
ず、非画像形成時に感光体上の電位を一定にして電流検
知を行う。本実施形態では、非画像形成時に、感光体面
をレーザービームLにより一様に全面露光し、現像バイ
アス印加電源S2と転写バイアス印加電源S3をoff
にして、図2のように帯電装置が感光体の露光部電位V
1から感光体の帯電電位Vdに帯電するまでの一定電位
差でのスリーブ21に供給されるDC電流を測定した。
電位差(Vd−V1)で測定しておいた図3のような磁
気ブラシ帯電装置中のトナー量と電流量の関係に照らし
合わせ、磁気ブラシ帯電装置2中のトナー量を算出推定
した。
切な帯電バイアスおよび現像バイアスあるいは本体動作
等のプロセス条件を決定し、それに従って各プロセス条
件が変更される。本参考例では、所定量以上のトナーが
磁気ブラシ帯電装置2に混入してきたときに本体の像形
成作動を禁止し、ユーザに警告する信号を送るように設
定した。
て、磁気ブラシ帯電装置2中の混入トナー量が増加し、
電極スリーブに印加する電圧を一定とすると帯電不良が
発生して不良画像がプリントされてしまっていたが、本
参考例の構成とすることで、磁気ブラシ帯電装置2の帯
電性能が低下してきた時点で本体が停止するため、不良
画像の発生を未然に防止することができた。
DCバイアスにACバイアスを重畳したバイアスを用い
て、放電を使って感光体1を帯電したが、本参考例の主
旨は帯電方式の種類に限定を受けるものではなく、感光
体として感光層上に電荷注入層を設け、それに直接電荷
を受け渡して帯電する注入帯電方式の磁気ブラシ帯電装
置に通用すれば更に効果的である。
で、放電現象を介さずに感光体表面に直接電荷注入を行
うものである。よって、帯電部材への印加電圧が放電閾
値以下の印加電圧であっても、感光体を印加電圧相当の
電位に帯電することが出来る。印加電圧と感光体表面電
位の関係を、図4に示す。
光硬化型のアクリル樹脂の重量2に対してアンチモンド
ープして導電化を施した粒径約0.03μmのSnO2
粒子を重量5の割合で分散させ、さらに粒径0.5μm
のテフロン粒子を3の重量比で添加した材料をディッピ
ング塗工法でOPC感光層上にコートし、硬化させたも
ので、この層の厚さは3μmである。
の潜像電荷の横流れによる画像ボケ等が発生し、抵抗値
が高すぎると電荷注入層への電荷注入が困難になる。そ
こで、電荷注入層の体積抵抗値としては1×1010〜1
×1014Ωcmの範囲とするのが好ましく、高温高湿、
低温低湿等の環境での抵抗変動を考慮すると、1×10
12〜1×1013Ωcmの範囲が更に望ましい。
装置でも、磁気ブラシ帯電装置に流れるDC電流を測定
することで、本参考例と同様の制御を行うことが可能で
あった。
を磁気ブラシ帯電装置で少なくとも一時的に回収する画
像形成装置において、磁気ブラシ帯電装置に流れる電流
量から磁気ブラシ中のトナー量を検知推定し、この推定
したトナー量に応じて画像形成装置のプロセス条件の設
定を変更する、又は画像形成動作を禁止することによ
り、磁気ブラシ帯電装置中の混入トナー量が増加して帯
電性能が低下した際に不良画像の発生を未然に防止する
ことが可能となった。
少なくとも一時的に回収する画像形成装置において、帯
電装置から感光体へトナーの一部を戻すように磁気ブラ
シ帯電装置にクリーニングバイアスをかけ、その時の感
光体上のトナー濃度を測定することで磁気ブラシ中のト
ナー量を推定し、この推定されたトナー量に応じて画像
形成装置のプロセス条件の設定を変更する、又は画像形
成動作を禁止することを特徴とする。
構成図である。本実施形態では画像形成装置は電子写真
プロセス利用のカラー画像形成装置である。
は、カラー画像出力の高速化のために感光体を複数個積
載して、転写材をベルト状の搬送手段で搬送しながら、
順次トナー画像を転写材に多重転写する画像形成装置で
ある。画像形成ユニットは感光体、磁気ブラシ帯電装
置、画像露光装置、現像装置からなる転写残トナーを磁
気ブラシ帯電装置で少なくとも一時的に回収する構成で
あり、第1の実施形態で用いた画像形成装置とほぼ同構
成である。
M)、シアントナー用(UC)、イエロートナー(U
Y)、およびブラックトナー用(UBk)の4つを用
い、カラー画像を形成する。
感光体1Mが矢印の時計方向に回転駆動され、感光体1
Mに当接された磁気ブラシ帯電装置2Mにより外周面を
一様に帯電している。
画像を色分離したマゼンタ色の画素信号によるレーザー
ビーム露光LMがなされ、感光体1Mの周面にマゼンタ
色の画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静
電潜像は絶縁のマゼンタトナーを用いた現像装置3Mに
よりマゼンタトナー像として現像される。
イエローユニットUY、ブラックユニットUBkの各画
像形成ユニットで、それぞれの色の画像情報に対応した
トナー像が形成される。
転写材Pが供給されて、転写ベルト41上で搬送され、
各色の感光体1と転写ベルト41を挟んで対向配置され
た転写ブレード42により、トナー画像が順次転写材P
上に多重転写される。
ベルト41から分離されて熱定着方式等の定着装置5へ
導入されてトナー画像の定着を受け、カラー画像形成物
(プリント)として装置外へ排出される。
各色の感光体面は、転写残トナーを付着したまま磁気ブ
ラシ帯電装置2との接触部に到達し、ここで磁気ブラシ
帯電装置2の摺擦力と帯電バイアスにより転写残トナー
磁気ブラシ中に取り込まれて清掃され、繰り返して作像
に供される。
残トナーは、キャリア23との摩擦で帯電し感光体面に
均一に吐き出され、実施形態1で示したように残トナー
が存在する感光体表面は一様帯電された後像露光され、
現像装置3によって現像部で現像動作が行われると同時
に現像部で残トナーは回収されて、現像に再利用され
る。
置中のトナー量を検知推定する装置について述べる。
は、各色のバランスを保つために、感光体上のトナー濃
度を測定する反射濃度計7が設置されている。
で、非通紙域(非画像域)に当たる感光体上に現像され
たトナー濃度を計測し、これを基にバイアスを調整して
各色のバランスを調整する。
を利用して、非画像形成時に磁気ブラシ帯電装置2に一
定の電位差を設け、その時に帯電装置中にあるトナーの
一部は帯電装置から感光体1上に吐き出され、吐き出さ
れたトナー濃度を測定することで、磁気ブラシ帯電装置
2中のトナー量を測定する。
ーザービームLにより全面露光し、現像バイアスと転写
バイアスをoffにして感光体面を一様の電位とし、帯
電バイアスのACバイアス成分をoffにしてDCバイ
アスを−100Vとすることで、感光体表面電位と磁気
ブラシ帯電装置にかかる電位(−100V)との電位差
を一定とした。ここで、磁気ブラシ帯電装置2に印加す
る帯電バイアスをDCバイアスのみとした場合、放電を
用いた帯電方式の場合の印加DCバイアスと帯電前の電
位が0である感光体の帯電電位との関係は図6のように
なり、感光体1は帯電開始電圧Vthを持つ。そこで、
DCバイアスをVth以下とすることで、感光体1は帯
電されずに磁気ブラシ帯電装置2に一定の電位差を印加
することが可能になる。
の一定電位差により、磁気ブラシ帯電装置中に混入して
いるトナーの一部は感光体1上に付着され、さらに、現
像装置3のスリーブ駆動をoffとすることで、現像装
置3に回収されることなくそのままの状態で反射濃度計
7まで到達する。
度バランス調整用に現像されるトナーを測定するのと同
様に、磁気ブラシ帯電装置2より吐き出されたドラム上
のトナーを測定し、この反射濃度より磁気ブラシ帯電装
置2中のトナー量を算出した。即ち帯電装置内のトナー
のほんの一部を感光体へ戻す場合、吐き出されたトナー
量と吐き出された後帯電装置内の残るトナー量との間に
相関関係があるため吐き出されたトナー量を検知するこ
とで帯電装置内に残るトナー量を推定できる。
ロセス条件の中の帯電バイアスのDCバイアスを上げる
よう設定を変更し、磁気ブラシ帯電装置にトナーが混入
した場合でも所定の帯電電位になるように調整した。又
は推定されたトナー量が所定値以上である場合には画像
形成動作を禁止するようにした。
につれて、各色の磁気ブラシ帯電装置2中の混入トナー
量が増加し帯電性能が低下することで、非画像部に通常
と逆極性に帯電したトナーが付着する、いわゆる反転か
ぶりが発生していたが、本実施形態の構成にすることで
各色の画像形成ユニット毎に帯電電位を補正することが
可能になり、安定したカラー画像を長期に渡って継続し
て得ることができた。
ーを磁気ブラシ帯電装置で少なくとも一時的に回収する
画像形成装置において、帯電装置から像担持体へトナー
を戻すように磁気ブラシ帯電装置にクリーニングバイア
スをかけ、その時戻された感光体上のトナー濃度を測定
することで磁気ブラシ中のトナー量を検知推定し、この
検知したトナー量に応じて画像形成装置のプロセス条件
の設定を変更する、又は画像形成動作を禁止することに
より、磁気ブラシ帯電装置中の混入トナー量が増加して
帯電性能が低下した際に不良画像の発生を未然に防止す
ることが可能となった。
置を用いているが、これは本特許の主旨を制限するもの
ではなく、また、帯電バイアスの調整もプロセス条件変
更の一例を示しているだけに過ぎない。
た場合のトナー濃度検知方法を示す。
たDCバイアスがほぼそのまま帯電電位になるため、混
入トナーを一定電位差で吐き出すことができなくなる。
電装置中にトナーが混入するに従って、帯電性能が低下
し、帯電電位が下がって磁気ブラシ帯電装置2と感光体
1との間に電位差が生じるようになる。
と吐き出し後の帯電装置内の混入トナー量の関係をあら
かじめ測定し、この検量線を用いて検知を行うことで第
1の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
式を用いた場合の画像形成装置でも、感光体上のトナー
濃度を測定することで、あらかじめ測定した検量線より
磁気ブラシ中のトナー量を検知推定し、この検知したト
ナー量に応じて画像形成装置のプロセス条件の設定を変
更する、又は画像形成動作を禁止することにより、磁気
ブラシ帯電装置中の混入トナー量が増加して帯電性能が
低下した際に不良画像の発生を未然に防止することが可
能となった。
残トナーを磁気ブラシ帯電装置で少なくとも一時的に回
収する画像形成装置において、画像データと転写効率か
ら磁気ブラシ中のトナー量を検知推定し、この検知した
トナー量に応じて画像形成装置のプロセス条件の設定を
変更する、又は画像形成動作を禁止することを特徴とす
る。
像処理機能を搭載した複写機あるいはレーザービームプ
リンタを使用する。基本的な構成は第1の実施形態と同
様のものを用いる。
れる画像データ(ビデオ信号)の量から、感光体上に現
像されるトナー量を計算し、さらに、これに転写部での
トナーの転写効率を掛けることで、磁気ブラシ帯電装置
2中に混入する転写残トナー量を算出する。
と相関関係がある。
2中の混入トナー量に応じて、画像形成装置のプロセス
条件の設定を変更する、又は画像形成動作を禁止とす
る。本実施形態では、帯電性能の低下に伴う反転かぶり
を防ぐために、プロセス条件の中の現像バイアスのDC
バイアスを下げるよう設定を変更した。
装置では転写効率が90〜95%と安定していたため、
転写効率は一定値として計算を行った。即ち転写効率を
検出しなかった。さらに正確に計算するためには、転写
部の感光体回転方向下流側に転写効率を測定するための
センサー等を設けても良い。
につれて、磁気ブラシ帯電装置2中の混入トナー量が増
加し帯電性能が低下することで反転かぶりが発生してい
たが、本実施形態の構成にすることで帯電性能の低下に
合わせ現像バイアスを下げることができ、反転かぶりの
発生を防止することができた。
ーを磁気ブラシ帯電装置で少なくとも一時的に回収する
画像形成装置において、画像データ(と転写効率)から
磁気ブラシ中のトナー量を検知し、この検知したトナー
量に応じて画像形成装置のプロセス条件の設定を変更す
る、又は画像形成動作を禁止することにより、磁気ブラ
シ帯電装置中の混入トナー量が増加して帯電性能が低下
した際に不良画像の発生を未然に防止することが可能と
なった。さらに、特別な装置を用いることなく磁気ブラ
シ帯電装置中の混入トナー量を測定することが可能とな
った。
帯電装置の磁気ブラシ中のトナー量に応じて像形成条件
の設定又は像形成作動の禁止を行うことで帯電装置内の
トナー混入による帯電性能の低下、画像不良を防止する
ことができた。
成図。
模式図。
量と電流量の関係図。
位の関係図。
略構成図。
と帯電電位の関係図。
混入トナー量と帯電電位の関係図。
Claims (11)
- 【請求項1】 記録材にトナー像を形成する像形成手段
であって、像担持体と、この像担持体を帯電するために
前記像担持体に接触可能な磁気ブラシ状の帯電装置と、
前記像担持体にトナーで現像像を形成する現像装置と、
を備える像形成手段を有する画像形成装置において、 前記磁気ブラシ中のトナー量に応じて前記像形成手段の
像形成条件の設定又は前記像形成手段の像形成作動の禁
止を行ない、前記磁気ブラシ中のトナー量は、前記帯電
装置から前記像担持体へ戻されたトナーの前記像担持体
上のトナー濃度に応じて決定されることを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項2】 前記現像装置は、現像動作と同時に前記
像担持体のクリーニングを行なうことを特徴とする請求
項1の画像形成装置。 - 【請求項3】 前記像形成条件は、前記帯電装置の帯電
条件であることを特徴とする請求項1又は2の画像形成
装置。 - 【請求項4】 前記像形成条件は、前記現像装置の現像
条件であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項の画像形成装置。 - 【請求項5】 前記像担持体は、前記帯電装置の接触部
を介して電荷が注入される電荷注入層を備えることを特
徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の画像形成装
置。 - 【請求項6】 記録材にトナー像を形成する像形成手段
であって、像担持体と、この像担持体を帯電するために
前記像担持体に接触可能な磁気ブラシ状の帯電装置と、
前記像担持体にトナーで現像像を形成する現像装置と、
前記像担持体から記録材へトナー像を転写する転写装置
と、を備える像形成手段を有し、前記現像装置は、現像
動作と同時に前記像担持体をクリーニングする画像形成
装置において、 前記磁気ブラシ中のトナー量に応じて前記像形成手段の
像形成条件の設定又は前記像形成手段の像形成作動の禁
止を行ない、前記磁気ブラシ中のトナー量は、前記転写
装置による像転写後の残留トナー量に応じて決定される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項7】 前記磁気ブラシ中のトナー量は、画像デ
ータに応じて決定されることを特徴とする請求項4の画
像形成装置。 - 【請求項8】 前記画像形成装置は、前記転写装置の転
写効率を検知する検知手段を有し、前記磁気ブラシ中の
トナー量は、前記検知手段の検知結果に応じて決定され
ることを特徴とする請求項7の画像形成装置。 - 【請求項9】 前記像形成条件は、前記帯電装置の帯電
条件であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか
1項の画像形成装置。 - 【請求項10】 前記像形成条件は、前記現像装置の現
像条件であることを特徴とする請求項6乃至9のいずれ
か1項の画像形成装置。 - 【請求項11】 前記像担持体は、前記帯電装置の接触
部を介して電荷が注入される電荷注入層を備えることを
特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項の画像形成
装置。
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