JP4234772B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記画像補正部材の上記像担持体との距離を変更可能に構成したことを特徴とする。
この画像形成装置においては、上記画像補正部材の上記像担持体との距離を変更することによって、前記像担持体上のトナーに与える磁力を変化させることができる。
図1は第1の参考形態に係るプリンタの概略構成図である。まずプリンタの概略について説明する。
図1に示すプリンタは、像担持体として回転駆動される感光体ドラム1の周りに、感光体ドラム1の表面を帯電する帯電ローラー等の帯電装置2、レーザー光線等を感光体ドラム1に照射して静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置3、現像ローラ41により感光体ドラム1に形成された静電潜像に対し帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成させる現像装置4、感光体ドラム1上に形成されたトナー像を均一にするように画像補正をする画像補正部材9、感光体ドラム1上に形成されたトナー像を転写紙6に転写する転写ローラ等の転写装置5、転写後に感光体ドラム1上に残ったトナーを除去するクリーニング装置7、感光体ドラム1上の残留電位を除去する除電装置8が順番に配設されている。
まず、画像補正部材9の構成について説明する。画像補正部材9は、現像装置4の下流側で、且つ、転写装置5の上流側で、感光体ドラム1に対向し近接する位置に配設されている。この画像補正部材9には電源10よりバイアスが印加され、対向する感光体ドラム1との間に電界を形成する。画像補正部材9に印加されるバイアスは、トナーの極性に対し反対の極性のものである。例えば、トナーがマイナスの極性を示すものであれば画像補正部材9に印加されるバイアスの極性はプラスとなる。
画像補正部材9にトナーの極性に対し反対の極性のバイアスを印加し、対向する感光体ドラム1との間に電界を形成する。この電界の作用で、感光体ドラム1上のトナー像より、エッジ部に盛り上がった余剰トナーを画像補正部材9に引き付けることで剥離する。このとき印加するバイアスは、空隙が0.25mmの場合375V以上とすることによって効果が現れることが判明した。したがって、単位距離(1mm)あたり1500V以上の画像補正バイアスを印加すればよい。印加するバイアスを大きくすれば電界強度が大きくなるのでより多くのトナーを引き付けることが可能であるが、大きすぎると感光体ドラム1上のすべてのトナーを引き付けてしまうので、大きければ良いというものでもない。そこで、印加する画像補正バイアスは16000V/mm以下であれば、必要以上にトナーを引き付けず、感光体ドラム1上に適正なトナー付着量を維持することが判明した。このようにして、トナー像を均一に修復し、トナー像のトナー付着量を均一とする。
図3は画像補正部材上のトナーを除去する手段の一例の概略構成図である。図3では、画像補正部材9はメッシュ等を用い、画像補正部材9上のトナーを除去する手段としてエアー吸引装置91を用いる。画像補正部材9と感光体ドラム1との間に形成される電界の作用によって感光体ドラム1上の余剰トナーを剥離している時は、上記エアー吸引装置91は非稼働であり、剥離された余剰トナーは画像補正部材9上に付着する。そして、該電界の作用によって余剰トナーを剥離し、均一に修復したトナー像を転写部に送りこんだ後に、上記エアー吸引装置91を稼働する。画像補正部材9表面に付着したトナーは、エアーにより吸引され、画像補正部材9表面より除去されるので、画像補正部材9としてのメッシュ表面はきれいに保たれ、画像補正部材9と感光体ドラム1との間に形成される電界は均一になる。このため、電界により余剰トナーを剥離し、トナー像を均一に修復し、トナー像のトナー付着量を均一とする作用は、長期に渡り安定する。
図11は回収装置をもうけたプリンタの概略構成図である。また、図12は回収装置にて回収したトナーを現像装置へ戻すためのトナー搬送装置の概略構成図である。図11にしめすプリンタでは、画像補正部材9の下側に、画像補正部材9上のトナーを除去する手段としての除去部材11によって除去されたトナーを回収するためのトナー回収装置12を設けている。このトナー回収装置12は、除去部材11によって除去されたトナーがすべて回収されるように、画像補正部材9に長手方向に平行に配置され、中に溜まったトナーがこぼれおちないように、画像補正部材9を下側から覆うよう形成されている。そして、トナー回収装置内12には、回収されたトナーを一方向に搬送するためのスクリュウなどの搬送部材13が長手方向に備え付けてあり、該搬送部材13が回転することによって回収されているトナーが一方向に搬送される。この搬送部材13は、感光体ドラム1あるいは現像装置の駆動部から駆動を得ている。
また、トナーを廃棄する他の手段として、図14にしめすように、トナー回収装置内12のトナー搬送方向側の端に回収されたトナーを保管しておくトナー保管装置15を設ける。このトナー保管装置15は、トナー回収装置12とは分割可能とする(図15)。このトナー保管装置15内部には、例えば、トナー量検知手段が配置されており、トナーがある一定量以上になるとトナー検知手段により、トナー保管装置15が満杯と判断する。そして、トナー保管装置15が満杯と判断されたとき、トナー保管装置15をトナー回収装置12からトナーが入った状態で分割する。取り外したトナー保管装置15は内部のトナーを廃棄トナーとして廃棄し、再びトナー回収装置12に取り付けることが可能である。このように、複数のトナーを感光体ドラム1に重ねるような場合は、トナー回収装置内12内のトナーを容易に廃棄することができる。
第二の参考形態に係るプリンタの主要構成部は、第一の参考形態にしめすプリンタと同様であるので説明を省略する。第二の参考形態に係るプリンタの特徴部は、画像補正部材9上の余剰トナーを感光体ドラム1を用いて除去するものであり、以下これについて説明する。
図16は実施形態に係るプリンタの概略構成図である。実施形態に係るプリンタの主要構成部は、第一の参考形態にしめすプリンタと同様であるので説明を省略する。図16にしめすプリンタは、感光体ドラム1に形成された潜像に対し帯電した磁性を有するトナー(以下、磁性トナーという)を付着させることでトナー像を形成する。また、現像装置4の下流側で、且つ、転写装置5の上流側で、感光体ドラム1に対向し近接する位置に、感光体ドラム1上に形成されたトナー像を均一にするように画像補正をする画像補正部材16を備えている。そして、画像補正部材16と感光体ドラム1との間に磁界を形成して、エッジ部に盛り上がった余剰トナーを磁力によって剥離し、盛り上がりを整えたトナー像を転写部に送ることによって安定した画像を得るものである。
画像補正部材16は、平面または曲率を持った板状部材など任意な形状をとることができるが、広い面積で感光体ドラム1に直交する磁界を形成するような形状がよい。また、画像補正部材16は、鉄・コバルト・ニッケルなどの金属合金および酸化物などの強磁性体からなる永久磁石等で構成されている。このような構成にすることで、画像補正部材16と感光体ドラム1との間に磁界を形成する。
画像補正部材9と感光体ドラム1との間に形成された磁界の作用で、感光体ドラム1上の磁性トナーにより形成されたトナー像より、エッジ部に盛り上がった余剰トナーを画像補正部材16に引き付けることで剥離する。このとき、磁石の着磁量(磁束密度)は、着磁量を大きくすれば磁界が強くなるので、より多くのトナーを引き付けることが可能であるが、大きすぎると感光体ドラム1上のすべてのトナーを引き付けてしまうので、大きければ良いというものでもない。そこで、着磁量は必要以上にトナーを引き付けず、感光体ドラム1上に適正なトナー付着量を維持するよう適宜選択する。このようにして、トナー像を均一に修復し、トナー像のトナー付着量を均一とする。ついで、トナーの盛り上がりを整えたトナーを転写部に送ることにより安定した画像を供給することが可能となった。
また、各々の画像補正部材16a、16b、16cと感光体ドラム1との距離を同じにしたまま、画像補正部材のトナー汚染の偏りを防止し、複数の画像補正部材を設けた効果を持続しやすくすることもできる。これは、各々の画像補正部材16a、16b、16cの磁束密度を下流に向かうに従い大きくすればよい。これにより、感光体ドラム1表面での磁束密度は下流に向かうに従い大きくなり、上述と同様の効果を得ることができる。
そこで、図16にしめす画像補正部材16を動かして感光体ドラム1との距離を変えることで、感光体ドラム1表面での磁束密度を変化させる。これにより、余剰トナーを剥離する磁力を変え、その時々の条件によって適正な剥離を行なう。このため、常に安定して均一化(平滑化)されたトナー像が転写領域に搬送され、高い画質を得ることが可能となる。
例えば、感光体の転写紙外の部分にも現像によって僅かにトナーが付着しており、そのまま転写装置に送られると転写装置がそのトナーを吸着して経時で転写性能が低下する場合がある。これを防ぐため、転写紙外の部分に対応している画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけることにより感光体ドラム1表面近傍での磁束密度を高めて、トナーにかかる磁力を強くし、その不要なトナーを剥離してからトナー像が転写装置に送るようにする。
また、画像領域がA4サイズで転写紙がA3であるように画像領域以外の部分が大きい場合がある。そこで、画像領域以外の部分の地汚れをなくすため、画像領域以外の部分に対応した画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけ、磁力を強くして地汚れを起こすトナーを剥離する。
このように、画像補正部材を長手方向で分割すると様々な目的に合った対応が可能となり、いずれも高画質化または高画質維持を実現できる。
図16にしめすように、プリンタに配置された各種のセンサとしては、感光体ドラム上のトナー付着量を検出する透磁率センサ20、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ21、感光体の帯電電位の検出器22、感光体ドラムを露光後電位の検出器23、感光体ドラム上の基準画像の反射濃度を検知するフォトセンサ24、温湿度計25等がある。
以下、各種のセンサ出力に基づき最適な距離を決め、感光体ドラム1上のトナー剥離量を調整する動作について説明する。尚、以下の説明では各種センサの出力値を単独で用いて画像補正部材16を制御するものとしているが、同時に2つまたはそれ以上のセンサの出力値に基づき制御を行っても良く、出力値を複数用いることにより、より細かな制御が可能となる。
感光体ドラム1上の付着トナー量の検知手段としては、磁性を有するトナーの付着量を検出できる透磁率センサ20を現像装置4下流の感光体ドラム1に対向する位置に配置し、該透磁率センサ20によりトナー付着量を検出する。トナー付着量が多く、画像濃度が高い場合は、前述の問題に加え、画像上には転写残、画像チリ、ライン太り、虫食いなど様々な異常が発生することがあり、感光体上のトナー付着量を減少させることが必要である。そこで、透磁率センサ20によりトナー付着量が多いと検出された場合、画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけ、感光体ドラム1上のトナーにかかる磁力を増加させる。これによって、多くの余剰トナーを剥離することができ、適正な画像を転写装置5に送ることが可能である。
一方、感光体ドラム1上のトナー量が少ないと検出された場合は、画像補正部材16を感光体ドラム1から遠ざける。このように画像補正部材16の位置を制御する事によって、必要以上にトナーを剥離してしまい画像濃度を低下させてしまうという弊害を避けることができる。このとき検出されるトナー付着量と、適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図18に示す。
感光体ドラム1上の画像濃度の検知手段としては、フォトダイオード24を用い、基本画像として感光体ドラム1上に作像した1cm角程度の黒ベタ画像の反射濃度を測定する方法が一般的である。フォトダイオード24により、感光体ドラム1上の画像濃度が高く検出された場合は、画像補正部材16を感光体に近づけ、感光体ドラム1上のトナーにかかる磁力を増加させる。一方、画像濃度が低く検知された場合は、画像補正部材16と感光体ドラム1とを遠ざけ、該磁力を減少させる。このとき検出される感光体ドラム1上の基準画像の画像濃度と、適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図19に示す。
現像装置4内の現像剤のトナー濃度センサとしては、現像剤の透磁率変化を検知する透磁率センサ21を用いる。現像剤のトナー濃度の減少が検出された場合は、感光体ドラム1のトナー付着量は減少するので、過剰にトナーを回収しないよう画像補正部材16と感光体ドラム1とを遠ざけ、感光体ドラム1上のトナーにかかる磁力を減少させる。一方、トナー濃度の増加が検出された場合は、感光体ドラム1に付着するトナー量も増加するので、画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけ、感光体ドラム1上のトナーにかかる磁力を増加させる。このとき検出されるトナー濃度と適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図20に示す。
感光体ドラム1の表面電位を検出する手段としては、感光体ドラム1表面に近接配置される表面電位計22を用いる。一般的に、感光体ドラム1の帯電電位は、環境変動や経時変化によって変動してしまう。また、正規現像(ポジポジ現像)を用いるプリンタでは、ベタ画像部の濃度を直接変化させるために意図的に感光体ドラム1の帯電電位を変化させている。そこで正規現像においては、表面電位の絶対値が大きくなったと検出された場合は、画像濃度は上昇するので、画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけて磁力を強める。一方、帯電電位の絶対値が小さくなったと検出された場合は、画像濃度は低くなるので、画像補正部材16を感光体1から遠ざけ、磁力を弱めるようにする。このとき検出される帯電電位と適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図21に示す。
感光体ドラム1の表面電位を検出する手段としては、感光体ドラム1表面に近接配置される表面電位計22を用いる。また、反転現像(ネガポジ現像)を用いるプリンタでは、露光後電位の絶対値が小さくなったと検出された場合は、画像濃度は上昇するので、画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけて磁力を強める。一方、露光後電位の絶対値が大きくなったと検出された場合は、画像濃度は低くなるので、画像補正部材16を感光体ドラム1から遠ざけ、磁力を弱めるようにする。このとき検出される露光後電位と適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図22に示す。
温度、湿度計を検出する手段としては、温湿度計25を用い、トナー付着量に影響を与える現像装置4近傍の機内の温度および湿度を検出する。ここで、現像剤が高温高湿環境におかれた場合、現像剤の帯電量は低下し、画像濃度は大幅に上昇する。そこで、温湿度が高くなったと検出された場合は、画像濃度は上昇するので、画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけて磁力を強める。一方、現像剤を低温低湿環境においた場合、現像剤の帯電量は増加し、画像濃度は低下する。そこで、温湿度が低くなったと検出された場合は、画像濃度は低くなるので、画像補正部材16を感光体ドラム1から遠ざけ、磁力を弱めるようにする。このとき検出される温湿度と適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図24に示す。
ここでは、一例として、画像形成条件として現像ローラ41に印加する現像バイアスの変化に基づき、画像補正部材16と感光体ドラム1との距離を変え、適正なトナー剥離を行うものについて説明する。
現像電界が増加するように現像バイアスが変化した場合は、画像濃度は上昇するので、画像補正部材16を感光体ドラム1に近づけて磁力を強める。一方、現像電界が減少するように現像バイアスが変化した場合は、画像濃度は低くなるので、画像補正部材16を感光体ドラム1から遠ざけ、磁力を弱めるようにする。このときの現像バイアスと適正に余剰トナーを剥離するための感光体ドラム1表面近傍の磁束密度との関係を図23に示す。
2:帯電装置
3:露光装置
4:現像装置
5:転写装置
6:転写紙
7:クリーニング装置
8:除電装置
9:画像補正部材
10:電源
11:除去部材
12:トナー回収装置
13:搬送部材
14:搬送パイプ
15:トナー保管装置
16:画像補正部材
16a、16b、16c:画像補正部材
20:透磁率センサ
21:トナー濃度センサ
22:表面電位計
23:表面電位計
24:フォトセンサ
25:温湿度計
41:現像ローラ
91:エアー吸引装置
92:スリッター
93:クリーニングブレード
94:除去ローラ
95:除去ローラ
96:電源
97:電源
Claims (3)
- 像担持体と、光照射により該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、磁性を有するトナーにより該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像剤担持体を備えた現像装置と、像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、
該現像剤担持体と該像担持体とが対向する現像領域の下流側で、且つ、該転写装置と該像担持体とが対向する転写領域の上流側に、該像担持体に近接し、該像担持体との間に磁界を形成して、該像担持体上に形成されたトナー像を補正するための画像補正部材を備え、該画像補正部材が、転写材の大きさに対応して長手方向に分割され、かつ、分割された各部分で互いに異なる磁力を前記像担持体上のトナーに与えることができるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、上記画像補正部材の上記像担持体との距離を変更可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1の画像形成装置において、作像条件に応じて像担持体表面近傍の磁束密度を変化させることを特徴とする画像形成装置。
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