JPH04282667A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電複写機、同プリンタ
など静電プロセスを利用する画像形成装置、特に接触タ
イプの転写手段を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体表面に形成したトナー像を紙な
どの転写材と転写する工程を含む周知の画像形成装置に
おいて、感光体とこれに圧接する転写ローラ等の接触転
写手段とで形成された転写部位に前記転写材を通過させ
、これとともに該転写手段に転写バイアス電圧を印加し
、よって形成される電界の作用で感光体側のトナー像を
転写材に転移させるように構成したものが既に提案され
ている。

【０００３】ところで、上記画像形成装置は静電潜像を
現像してトナー像を感光体上に形成する現像器を有して
いる。この現像器内に収容されているトナー残量を検出
する手段として現像剤担持部材に印加するバイアス電圧
を利用する手段がある。これは、現像剤担持部材と対向
して導電部材（アンテナ）を設け、両者間に存在する現
像剤の多寡により両者間の静電容量が変化する事を検出
して、トナーの残量を検出するものである。

【０００４】ところで、静電潜像の非現像時、即ち非プ
リント時にトナー残量を検出する目的で現像剤担持部材
に前記バイアス電圧を印加すると、それによって像担持
体にトナーが付着してしまう。このトナーは接触転写手
段に付着してこれを汚損し、転写材が像担持体と接触転
写手段のニップ部に入って来た時に転写材の裏面を汚損
してしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】バイアス電圧を用
いて現像器内のトナー残量を検出する画像形成装置であ
って、像担持体に接触した転写手段を持つ画像形成装置
で、トナー残量の検出作動に起因する転写材の裏汚れを
防止すること。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明では、静電潜像を現
像しない時に、像担持体の表面電位をトナー非付着電位
として現像器にバイアス電圧を印加してトナー残量を検
出するか、又は像担持体の表面電位をトナー付着電位と
して現像器にバイアス電圧を印加してトナー残量を検出
するとともに、接触転写手段にはトナーと同極性の電圧
を印加する。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施例を示すレーザービーム
プリンタの概略図であって、紙面に垂直方向に軸線を有
し、図示矢印方向に回転走行するドラム状像担持体（以
下感光体と云う）１表面にＯＰＣ電子写真感光層が形成
してある。該層はＣＰＵを有するＤＣコントローラ９に
よって各電圧の印加が後述のように制御される電源４に
接続されている一次帯電ローラ３によって一様に負帯電
される。（電源４内には、１次帯電用トランス４１の他
、後述の現像バイアス電圧用ＡＣトランス４２及びＤＣ
トランス４３、転写バイアス電圧用トランス４４、転写
ローラクリーニングバイアス電圧用トランス４５が有る
。）次いで該帯電面に画像信号で変調されたレーザー光
５が照射され、当該部分の電位が減衰して静電潜像が形
成され、更にこの潜像が感光体１と現像器６の現像ロー
ラ６１が対向する現像部位に至ると、矢印方向に回転し
て現像器６内にあるトナー６２を担持搬送する現像ロー
ラ６１から潜像部分に負帯電トナーが供給され、反転現
像によってトナー像が形成される。

【０００８】ここで、反転現像とは潜像の極性と同極性
に帯電したトナーを潜像の明部電位領域（光で露光され
た領域）に付着させて可視化する現像方法であり、暗部
電位領域（光で露光されなかった領域）にはトナーは実
質的に付着させられない。一方、正規現像に於いては潜
像の極性と逆極性に帯電したトナーを潜像の暗部電位領
域に付着させて可視化し、明部電位領域にはトナーを実
質的に付着させない。つまり、反転現像に於いては明部
電位領域が所謂画像部、暗部電位領域が所謂背景部であ
り、正規現像に於いては暗部電位領域が所謂画像部、明
部電位領域が所謂背景部である。

【０００９】以下、煩雑を避けるために、反転現像法を
採用した装置について実施例を説明するが、本発明は正
規現像を採用した装置にも適用できる。

【００１０】さて、現像ローラ６１にはトランス４３の
直流電圧にトタンス４２の交流電圧を重畳した交流電圧
成分を有するバイアス電圧、即ち振動バイアス電圧が印
加され、これによって現像部位に於いてトナーを振動運
動させて潜像画像部に付着残留させる。カブリを防止す
る為に、上記直流バイアス成分は潜像画像部の電位と非
画像部電位の間の値に設定される。（尚、振動バイアス
電圧は、ＯＶの上下に振動する電圧のみならず、１つの
極性の範囲内でのみ振動する電圧も含む。）現像ローラ
６１が現像領域に担持搬送するトナー層の厚みは、現像
領域で感光体１と現像ローラ６１間の最小間隙よりも小
であるが、つまり、不図示の層厚規制部材（ブレード）
でトナー層厚がそのように規制され所謂非接触現像が行
われるのであるが、上記振動バイアス電圧により現像効
率がよく、高濃度でかつカブリの少ない画像を得ること
ができる。例えば、潜像の暗部電位ＶＤを−６００Ｖ、
明部電位ＶＬを−１００Ｖとすれば、現像バイアス電圧
の直流電圧成分ＶＤＣとして−３００〜−５００Ｖ、交
流成分としてピーク間電圧ＶＰＰが１６００Ｖ、周波数
が１８００Ｈｚのものが利用できる。

【００１１】感光体１の回転方向にみて、現像部位の下
流側には、感光体１と矢印方向に回転する転写ローラ（
ベルト等でもよい）２とが弾性的に圧接して転写部位を
形成しており、感光体１の回転につれて前記トナー像が
転写部位に到来すると同時に搬送路７から供給された転
写材Ｐが該転写部位に到来し、同時に前記電源４のトラ
ンス４４によって転写ローラ２にトナーと逆極性の転写
バイアス電圧ＶＴ（例えば＋１．５ＫＶ）が印加されて
、感光体側のトナー像は転写材Ｐに転写される。

【００１２】その後、トナー像を担持する転写材Ｐは感
光体１から分離されて不図示の定着部位に搬送され、感
光体１表面に一部残った残留トナーはクリーナ８によっ
て除去され、感光体は次のプリント工程に（１次帯電、
画像光露光、現像、転写）に入り得る状態になる。

【００１３】前述の通り、本実施例では接触転写手段と
して転写ローラを用いた。

【００１４】転写ローラ２の材質としては、ウレタンゴ
ム、シリコーンゴム、ＥＰＲ、ＥＰＤＭ、ＩＲ等のゴム
材がある。このゴム中に分散する導電物質微粒子として
カーボン、酸化亜鉛、酸化すず等といったものが挙げら
れる。斯かる導電性ゴム材を芯金に被覆して感光体に押
圧する。

【００１５】さて、６３は現像容器６内で現像ローラ６
１に対向配置た導体（アンテナ）である。現像器内に十
分な量のトナーが存在する場合は現像ローラ６１とアン
テナ６３間にはトナーが十分存在するが、潜像の現像に
消費されて現像器内にトナーが残り少なになった時、或
いはトナーが無くなった時には、現像ローラ６１、アン
テナ６３間にもトナーは無くなる。つまり現像器内のト
ナーが消費されて行くと現像ローラ６１とアンテナ６３
間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を現像ロ
ーラ６１に印加する前記バイアス電圧を用いて、検出回
路６４により検出し、現像器内のトナー量が規定値より
低下したら、発光素子等の警告手段６５を駆動させ、及
び、又は、不図示のトナー補給容器から現像器６にトナ
ーを補給する公知の補給手段を作動させる（特公昭６２
−６２３５２参照）。

【００１６】図３に示したグラフは図２に示す静電容量
検知回路を用いて測定したものである。これは図２に示
す回路において、ローラ６１とアンテナ６３間のトナー
の静電容量（ＰＦ）に応じて変化する検出抵抗６７の出
力電圧の変化を電圧メータ６８で読み取った結果である
。図３の縦軸は前記出力電圧レベルを静電容量に変換し
てプロットしている。ここで、出力レベルが一定値以下
となった場合、トナー切れランプ６５を点灯させること
によってユーザにトナーの補給を知らせることが可能と
なる。

【００１７】尚、図１の検出回路６４は、図２のメータ
６８の代りに、基準電圧と抵抗６７の出力電圧とを比較
する比較回路を具備している。

【００１８】図４、５に本発明の２つの実施例の作動シ
ーケンスを示す。

【００１９】現像部位、転写部位は、１次帯電部位に帯
して感光体回転方向下流側に夫々所定距離離れて位置し
ているので、現像バイアス電圧の印加時点、転写バイア
ス電圧の印加時点、転写ローラクリーニングバイアス電
圧の印加時点は、実際には、感光体が夫々上記距離を移
動するのに要する時間だけ図４、図５の位置より遅れ側
（右方）にずれているのであるが、判りやすく図解する
為に、図４、図５では各バイアス電圧の印加時点を、夫
々上記時間分左方にずれして図示してある。従って、例
えば図４でトナー残量検知の為の１次帯電の印加時点と
現像バイアス電圧印加時点と転写バイアス電圧の印加時
点が図上一致しているのは、実際には、該１次帯電印加
により作用された感光体領域に該現像バイアス電圧、転
写バイアス電圧が作用する事を意味し、図５でトナー残
量検知の為の現像バイアス電圧印加時点と転写ローラク
リーニングバイアス電圧印加時点が一致して示されてい
るのは、現像バイアス電圧印加により作用された感光体
領域に転写ローラクリーニングバイアス電圧が作用する
事を意味する。

【００２０】また、図４、図５で準備回転とあるのは、
画像形成装置を外部電源に接続するメインスイッチを閉
じた時点以降、プリントスイッチ閉成によるプリント動
作が可能になるより前の時点、好ましくは、定着装置が
かねつされてそのウォームアップ（定着可能温度に達す
る）完了時、又はその完了前から感光体を回転させ、感
光体のクリーニングや、好ましくは更に転写ローラのク
リーニングを行う為の動作である。

【００２１】また、前回転とあるのは、プリントスイッ
チ閉成、即ちプリント開始指令により生じる動作で、感
光体が回転し、不図示の感光体一様露光ランプや１次帯
電ローラ等を作用させて感光体の感度の調整やその均一
化、クリーニング等を計るもので、後回転というのは、
プリント終了後も感光体を所定時間回転継続させ、不図
示の前記感光体一様露光ランプや１次帯電ローラ等を作
用させて感光体の感度履歴の解消等を計るものである。

【００２２】これらの準備回転、前回転、後回転時には
、摺擦による感光体の損傷を防止する為に、プリント時
と同様転写ローラ２、１次帯電ローラ３は感光体１に連
動して回転させる。

【００２３】そして図４、図５にプリントと記載されて
いる時期は前回転動作に続いて起こり、この時期に前述
の画像光が１次帯電された感光体に照射されて静電潜像
が形成され、現像ローラ６１を回転駆動するとともに前
述の現像バイアス電圧をこの現像ローラ６１に印加して
上記静電潜像を現像し、転写ローラ２に転写バイアス電
圧（トナーと逆極性）を印加するとともに、転写ローラ
２と感光体１のニップ部に転写紙Ｐを送り込んで感光体
に形成されたトナー像をこの転写紙Ｐに転写する。即ち
プリント動作が行われる。

【００２４】尚、現像ローラ６１は、感光体の準備、前
、後回転の時に感光体回転に同期させて回転してもよい
。前回転時、或いは更に準備回転時に現像ローラを回転
させると、容器内のトナーをほぐし、トナーをスリーブ
と十分摩擦してトナーに潜像を現像する為の高い摩擦電
荷を与える事ができる点で好ましい。一方、上記感光体
の準備、前、後回転時に現像ローラの回転を停止させて
おくことは、トナー飛散を抑制する上で好ましい。

【００２５】さて、図４、図５に於いては前記感光体の
準備回転時に所定時間現像ローラ６１にトランス４２、
４３からのバイアス電圧を印加してトナー残量検知を行
っている。これは図中の斜線で表す部分において実施さ
れており、感光体面上で１次帯電が施された部分で、前
記現像バイアス電圧と転写バイアス電圧（トナーと逆極
性のトランス４４の出力電圧）が現像ローラ６１、転写
ローラ２に夫々印加される。これは現像バイアス電圧が
ＯＮとなっても感光体表面上は１次帯電によって電位が
高いためにトナーは感光体上に付着しない。しかしトナ
ーの極性が反転した成分（反転トナーという）は付着す
る可能性があるために、反転トナーと同極性（＋）、即
ち通常帯電トナーと逆極性である転写バイアスは印加し
て判定トナーの転写ローラ２への付着を防止する。トナ
ー残量検知終了後、転写ローラには転写ローラクリーニ
ングバイアス電圧がトランス４５から印加され、転写ロ
ーラ表面上に付着した正常な帯電極性のトナーをローラ
２から除去クリーニングし、準備回転は終了する。

【００２６】上記転写ローラクリーニングバイアス電圧
はトナーと同極性の電圧である。

【００２７】ここで、本明細書でトナーと同極性、或い
は逆極性というのは、潜像の画像部を現像する極性、即
ち通常の極性に帯電したトナーの帯電極性と同極性或い
は逆極性である事を言うものとし、何らかの原因によっ
て上記通常の極性とは逆極性に帯電してしまったわずか
のトナー（反転トナー）の極性と同極性、或いは逆極性
という意味では使用しない。

【００２８】図４の実施例では、トナー残量検知のため
にトランス４２、４３からの振動バイアス電圧が印加さ
れた現像ローラ６１に対向する感光体部分に、１次帯電
ローラ３で帯電を施してこの部分の電位を暗部電位ＶＤ
（背景部電位）と同等の電位、即ち通常極性のトナーの
付着を防止する電位とし、これによって転写ローラ２の
トナー汚損を防止するようにしたが、図５の実施例では
トナー残量検知の為に上記振動バイアス電圧が印加され
た現像ローラ６１に対向する感光体部分には１次帯電が
施されず、この部分の電位は明部電位ＶＬ（画像部電位
）と同等か、それよりも更にトナーが付着しやすい電位
となっている。従ってトナー残量検出時、現像ローラ６
１上のトナーがこの感光体部分に付着するので、そのト
ナー（通常極性）の転写ローラ２への付着を防止する為
に、転写ローラ２にはトランス４５からのトナーと同極
性の転写ローラクリーニングバイアス電圧が印加され、
静電的に如上のトナーのローラ２への付着を阻止してい
る。

【００２９】但し、上記トナー残量検出時、反転トナー
も感光体にごく微量付着する場合があり、斯かる反転ト
ナーは転写ローラクリーニングバイアス電圧の印加によ
って転写ローラ２１に静電的に吸引付着するので、転写
ローラ２からこの反転トナーを感光体１上へ再び静電的
に吐き出させる為に、前記現像バイアス電圧が印加され
た現像ローラに対向した感光体部分が転写部位を通過し
た以降前記転写ローラクリーニングバイアス電圧の印加
を一旦中断して、トランス４４からの転写バイアス電圧
を転写ローラ２に、好ましくは転写ローラ２の１回転時
間以上の時間、印加する。これによってプリント時に転
写材裏面を反転トナーで汚損する事が防止できる。

【００３０】図４、図５ではトナー残量検知を準備回転
時に実施したが、前回転時、後回転時に実施してもよい
。図４の例を前回転時、或いは後回転時に実施する際は
、その時点に対応して転写ローラクリーニングバイアス
電圧印加を一時中断し、その代りに転写バイアス電圧を
一時的に所要時間転写ローラに印加する。一方、図５の
例を前回転時、或いは後回転時に実施する際は、その時
点に１次帯電ローラ３への帯電電位を一時中断する。 そして好ましくは、その時点に対応する時点の後、転写
ローラクリーニングバイアス電圧の印加を一時中断して
転写バイアス電圧を一時的に転写ローラ２に印加する。

【００３１】尚、前記実施例では反転現像する画像形成
装置を説明したが、本発明は正規現像する画像形成装置
にも適用できる。この正規現像の場合は、１次帯電器で
帯電された感光体部分は暗部電位ＶＤと同等であって、
通常帯電のトナー（潜像と逆極性）が付着しやすい部分
であり、１次帯電電器が作用しなかった部分は明部電位
ＶＬと同等、又はそれよりも更に通常帯電トナーは付着
しにくい部分であるが、いずれにせよ反転トナーは付着
しやすい部分である。

【００３２】従って、正規現像するものに於いては、図
５のように１次帯電が消勢している時にトナー残量検知
を行う場合は、その為の現像バイアス電圧の印加に対応
して、図５とは異なり、転写ローラ２にはトナーと逆極
性の転写バイアス電圧を所定時間印加し、反転トナーの
転写ローラ２への付着を阻止する。

【００３３】一方、図４のようにトナー残量検知を行う
時期に対応する時期に一次帯電を付勢する場合は、この
部分に通常極性トナーが付着するので、現像バイアス電
圧の印加に対応して、図４とは異なり、転写ローラクリ
ーニングバイアス電圧を転写ローラ２に所要時間印加し
、上記通常極性トナーのローラ２への付着を阻止する。

【００３４】尚また、前述実施例は現像バイアス電圧を
振動バイアス電圧としたが、非振動の直流バイアス電圧
を使用する装置にも本発明は適用できる。

【００３５】また、前記実施例は１成分現像剤を使用す
るものであったが、本発明は２成分現像剤を使用するも
のにも適用できる。その場合トナー残量とは、キャリア
粒子に対するトナーの割合、即ちトナー濃度を意味する
事になる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば現像器に印加するバイア
ス電圧を利用してトナー残量を検地する画像形成装置に
接触転写手段を使用した場合の、接触転写手段の無用の
汚れ、転写材の裏汚れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明図。

【図２】トナー残量検知回路例の説明図。

【図３】検知出力とトナー残量の関係の説明図。

【図４】本発明の一実施例の作動シーケンス説明図。

【図５】本発明の他の実施例の作動シーケンス説明図。

【符号の説明】

１　　感光体 ２　　転写ローラ ４　　電源 ６１　　現像ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バイアス電圧の印加される現像器によ
   り像担持体の静電潜像を現像し、得られたトナー像を像
   担持体に接触している接触転写手段により転写材に転写
   する画像形成装置に於いて、現像器内のトナー残量を前
   記バイアス電圧を用いて検出するトナー残量検出手段を
   有し、静電潜像非現像時に、像担持体の表面電位をトナ
   ー非付着電位として上記検出手段によりトナー残量を検
   出することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　前記トナー残量検出時に現像器に対向
   した像担持体面が接触転写手段に当接している時には接
   触転写手段にトナーと逆極性の電圧を印加する請求項１
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】　　バイアス電圧の印加される現像器によ
   り像担持体の静電潜像を現像し、得られたトナー像を像
   担持体に接触している接触転写手段により転写材に転写
   する画像形成装置に於いて、現像器内のトナー残量を前
   記バイアス電圧を用いて検出するトナー残量検出手段を
   有し、静電潜像非現像時に、像担持体の表面電位をトナ
   ー付着電位として上記検出手段によりトナー残量を検出
   し、このトナー残量検出時に現像器に対向した像担持体
   面が接触転写手段に当接している時には接触転写手段に
   トナーと同極性の電圧を印加することを特徴とする画像
   形成装置。
4. 【請求項４】　　前記トナー残量検出時のバイアス電圧
   の印加停止後、前記接触転写手段にトナーと逆極性の電
   圧を印加する請求項３の画像形成装置。