JPH05289494A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー濃度センサ８を用いたトナー濃度制御
では解消しきれない経時的なトナー濃度の変動による画
像濃度の変動を、現像ギャップＧを適宜調整することに
よって防止し、安定した画像濃度を維持する。 【構成】 現像装置２のフレーム２ａをガイドレール５
ａでガイドされるスライドテーブル５ｂ上に固定する。
そして、ガイドレール５ａ上に固定されているリニアア
クチュエータ７の可動部７ａ先端をフレーム２ａの背面
に取り付ける。このリニアアクチュエータ７を、制御部
１０で、基準トナー像のトナー量を光学センサ９で検出
した結果に基づいて制御し、感光体上トナー量が所望の
トナー量になるように、現像ギャップＧを変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、画
像形成装置における画像濃度の調整に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の画像形成装置においては、
画像濃度を所定濃度に維持するための技術が採用されて
いる。例えば、現像剤としてキャリアとトナーを含む二
成分現像剤を用い、この現像剤を現像ローラ等の現像剤
担持体で潜像が形成された像担持体に供給する画像形成
装置において、現像器内の現像剤のトナー濃度を検出
し、この検出結果に応じて現像器内へ補給用トナーを補
給することで、現像器内の現像剤のトナー濃度を所定濃
度に維持し、これにより、画像濃度を所定濃度に維持す
ることが知られている。

【０００３】また、感光体等の像担持体上に潜像を形成
するための帯電装置や露光装置からなる潜像形成手段
や、像担持体の特性が経時で変動することを前提にし、
この経時変動による画像濃度の変化を防止するために、
この経時変化による影響を上記現像剤のトナー濃度を変
化させることで相殺し、これにより、画像濃度を所定濃
度に維持することも知られている。これにおいては、上
記像担持体に所定の基準潜像を形成させ、該基準潜像が
形成された該像担持体表面に上記現像剤担持体を用いて
現像剤を供給させて基準トナー像を形成させる基準トナ
ー像形成制御手段と、該基準トナー像のトナー付着量を
検出する手段と、該検出手段の出力に基づいて現像器内
へ補給用トナーを補給する現像剤のトナー濃度制御にお
ける狙いのトナー濃度設定値を切り替える切り替え手段
とが設けられている。

【０００４】なお、実開昭６３−２９１０号公報には、
現像剤を像担持体表面に供給する現像剤担持体を像担持
体表面に対して進退可能に支持し、かつ、検出手段によ
り検出した現像剤担持体表面と像担持体表面との間隔
（以下、現像ギャップという）と狙いの特定間隔との偏
差に応じて現像剤担持体を進退駆動して、現像ギャップ
をこの特定間隔に維持する技術が開示されている。これ
は、特定の現像方式を用いた現像装置において、現像ギ
ャップが解像度の高い画像の現像に影響を及ぼすことか
ら、現像担持体の位置決め機構の経時変化などにより現
像ギャップが狙いの特定間隔から変化するのを防止する
ものであり、現像ギャップを積極的に変化させるもので
はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の現像内への補給
用トナーの補給制御をおこなうものでは、例えば狙いの
トナー濃度になるようにトナー補給制御しても、現像器
内のトナー濃度は、例えば図４（ａ）に示すように狙い
のトナー濃度（適正）を中心にしてある変化範囲Ａ内で
経時的に変動する。これは、補給されたトナーがキャリ
アと撹拌されて現像に寄与するまでのタイムラグや、形
成する画像によってトナー消費量が異なることなどによ
る。この結果、像担持体上の電位が一定であっても現像
によってそこに付着するトナー量が、例えば図４（ｂ）
に示すように変動し、画像濃度が所定の画像濃度からず
れてしまうという問題点が残されていた。なお、図４
（ｂ）中に一点鎖線ａで示すのは、比較的現像効率が大
きくなるように現像ギャップを設定した場合の特性を示
し、破線ｂは比較的現像効率が小さくなるように現像ギ
ャップを設定した場合の特性を示す。

【０００６】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その第１の目的とするところは、応答性の良い
画像濃度の調整が可能な画像形成装置を提供することで
あり、その第２の目的は、応答性の良い画像濃度調整を
行うことによって従来に比してより安定して所望の画像
濃度を得ることができる画像形成装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１の発明は、潜像が形成された像担持
体表面に対向する現像剤担持体を用いて該表面に現像剤
を供給して該潜像を現像する画像形成装置において、該
表面と該現像剤担持体表面との間隔を変化させ得る間隔
可変手段と、該間隔可変手段による該間隔の設定を切り
替える間隔設定切り替え手段とを設けたことを特徴とす
るものである。

【０００８】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、
上記像担持体に所定の基準潜像を形成させ、該基準潜像
が形成された該像担持体表面に上記現像剤担持体を用い
て現像剤を供給させて基準トナー像を形成させる基準ト
ナー像形成制御手段と、該基準トナー像のトナー付着量
を検出する手段とを設け、上記間隔設定切り替え手段
を、該検出手段の出力に基づいて、トナー付着量が所望
の画像濃度に対応した所定のトナー付着量になるように
上記間隔可変手段による上記間隔の設定を切り替えるよ
うに構成したことを特徴とするものである。

【０００９】そして、請求項３の発明は、請求項１の画
像形成装置において、上記間隔可変手段を、上記現像剤
担持体が支持された現像装置の筐体を像担持体表面接線
方向に移動可能に支持する支持手段と、該筐体を該方向
に移動させる駆動手段とで構成したことを特徴とするも
のである。

【００１０】

【作用】請求項１乃至３の発明においては、間隔設定切
り替え手段で間隔可変手段による像担持体表面と現像剤
担持体表面との間隔の設定を切り替えて、間隔可変手段
で該間隔を変化せ、これにより、現像剤担持体を用いた
現像の効率を変化させる。

【００１１】特に、請求項２の発明においては、基準ト
ナー像形成制御手段で上記像担持体に所定の基準トナー
像を形成させ、検出手段で該基準トナー像のトナー付着
量を検出し、上記間隔設定切り替え手段で、該検出手段
の出力に基づいて、上記間隔可変手段による上記間隔の
設定を切り替え、これにより、トナー付着量が所定のト
ナー付着量になるようにする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機（以下、複写機という）に適用した一実施例につ
いて説明する。図１（ａ）は本実施例に係る複写機の主
要部の概略構成図である。図（ａ）において、像担持体
であるドラム状の感光体１は矢印時計回りに回転駆動さ
れている。この感光体１の側方に現像装置２が配設され
ている。なお、感光体１の回りには、上記現像装置２の
他に、電子写真プロセスを実施するための、図示しない
周知の機構、例えば、帯電器、露光装置、転写装置、ク
リーニング装置、除電装置などが配設されている。

【００１３】上記現像装置２は、矢印方向に回転駆動さ
れる現像剤担持体であるマグネットロール３上に現像装
置２内の二成分現像剤からなる磁気ブラシを形成し、該
磁気ブラシで感光体周面にトナーを供給するものであ
る。この現像装置２は、通常の二成分現像装置と同様
に、上記マグネットロール３や二成分現像剤を収容した
現像器部と、該現像器部に補給するトナーを収容した補
給用トナー収容部とを備え、該収容部内のトナーを現像
器部へ補給する例えば補給ローラが設けられている。図
中符号８は、この現像容器部内のトナー濃度を検出する
ためのトナー濃度センサ（例えば透磁率センサ）を示
し、このトナー濃度センサ８の出力値Ｔを用いて上記補
給ローラの回転制御によるトナー補給制御が行われる。
具体的には、例えば、センサ出力値Ｔと狙いのトナー濃
度に対応する制御基準値Ｔ₀とを比較し、センサ出力値
Ｔに対応するトナー濃度の方が低い場合に、補給ローラ
を所定時間回転させるように制御する。

【００１４】ここで、このような現像容器部内のトナー
濃度制御を行っても、前述のように例えば、図４（ｂ）
に示すようにトナー濃度が変動し、結果的に図４（ｂ）
に示すように感光体１上のトナー付着量が変動する恐れ
がある。

【００１５】一方、現像ギャップＧと現像効率（感光体
１潜像電位と現像バイアス電位との差である現像ポンテ
ンシャルを一定にして現像した場合に、感光体１に付着
するトナー量に多少に関わる）との間には、例えば図２
に示すような関係が存在する。すなわち、現像効率が最
大になる現像ギャップ（以下、適正ギャップという）が
存在し、この適正現像ギャップからずれるに従って、感
光体上のトナー量の減少、つまり現像効率低下が生じ
る。無論、具体的な感光体上のトナー量は現像容器部内
のトナー濃度によって異なる（図中の特性ａ，ｂ，ｃ
は、それぞれトナー濃度が比較的高濃度、適正濃度、比
較的低濃度である場合に対応する）。従って、この現像
ギャップＧを変化させることによって感光体１上のトナ
ー付着量を変化させることができる。しかも、この現像
ギャップＧによる感光体１上のトナー付着量の変更は、
即効性がある。

【００１６】そこで、本実施例においては、上記の現像
容器部内のトナー濃度制御を行う一方で、感光体１上の
トナー付着量を検出し、検出したトナー付着量が狙いの
付着量と異なる場合に、感光体１上のトナー付着量が所
定量になるように、感光体１表面と上記マグネットロー
ラ３表面との間隔である現像ギャップＧを変化させて現
像効率を変化させ、これにより、感光体１上のトナー付
着量を狙いトナー付着量に維持せんとするものである。
以下、このための具体的な構成例について説明する。

【００１７】感光体１上のトナー付着量の検出は、帯電
した感光体１上に所定の光を照射して形成した基準潜像
を上記現像装置２で現像して基準トナー像を形成し、こ
の基準トナー像のトナー付着量を検出して行う。図示の
例では、この基準トナー像のトナー付着量を検出するた
めに、感光体１表面移動方向において現像装置２よりも
下流側で、感光体１の方線方向を向いて感光体１表面に
対向する光学センサ９が配設されている。なお、このよ
うな基準トナー像の形成、及び、そのトナー付着量の検
出の技術は良く知られている。

【００１８】そして、上記現像ギャップＧを変化させる
ために、この現像装置２のフレーム２ａは、上記マグネ
ットロール３を回転自在に支持し、かつマグネットロー
ル３を感光体１周面に対して進退し得るように支持され
ている。具体的には、フレーム２ａの下部に形成された
凸部４ａ，４ｂが、下方に配置されているガイドレール
５ａ上のスライドテーブル５ｂに固定ブラケット６ａ，
６ｂで固定され、これにより、フレーム２ａがガイドレ
ール５ａ上で移動自在にされている。そして、ガイドレ
ール５ａの感光体１周面から遠い方の端部に駆動手段で
あるリニアアクチュエータ７が固設され、該リニアアク
チュエータ７の可動部７ａ先端がフレーム２ａの感光体
１と反対側の面に取付けられている。これにより、リニ
アアクチュエータ７の可動部７ａの進退駆動によって、
フレーム２ａを左右移動させさせ、これにより、現像ギ
ャップＧを変化させるようになっている。

【００１９】なお、現像ギャップＧを変化させるため
に、以上のようにマグネットロール３を感光体１周面に
対して感光体１の法線方向上で進退させ得る構成を採用
するのに代え、感光体１周面の接線方向上で進退させ得
る構成を採用しても良い。図３はこのような構成の一例
の概略構成を示すものである。図３中、図１の例におけ
る部材に対応する部材には同一の符号を付している。こ
の構成例では、ガイドレール５ａをマグネットロール３
が対向する個所における感光体１周面の接線と平行にな
るように配設し、このガイドレール５ａ上で移動自在な
スライドテーブル５ｂに、水平に延在するフレーム支持
部５ｃを形成している。そして、このフレーム支持部５
ｃの上部に、固定ブラケット６ａ，６ｂにより、フレー
ム２ａの下部に形成された凸部４ａ，４ｂを固定してい
る。そして、リニアアクチュエータ７は上記フレーム支
持部５ｃの下方で可動部７ａが上向きになるように配置
され、この可動部７ａの先端がフレーム支持部５ｃの下
面に取り付けられている。これにより、リニアアクチュ
エータ７の可動部７ａの進退駆動によって、フレーム２
ａを上下移動させ、これにより、現像ギャップＧを変化
させるようになっている。

【００２０】そして、上記光学センサ９の出力がＣＰＵ
などからなる制御部１０に入力し、また、この制御部１
０から上記リニアアクチュエータ７にその可動部７ａを
進退させる駆動制御信号が送出されるように構成されて
いる。

【００２１】図１（ｂ）は上記制御部１０におけるリニ
アアクチュエータ駆動制御のフローチャートである。ま
ず、上記のように基準トナー像を形成し、該基準トナー
像を検出した光学センサ９の出力を読み込み、これによ
り、基準トナー像のトナー量を測定する（ステップ
１）。そして、この基準トナー像のトナー量と狙いのト
ナー量とが一致するか否かを判定する（ステップ２）。
両者が一致した場合（ステップ２でＯＫ）には、リニア
アクチュエータを駆動することなく、現像ギャップのま
まで本制御を終了する。これとは異なり、両者が一致し
ない場合には（ステップ２でＮＧ）、狙いのトナー量に
するための現像ギャップの変更量（ＧＡＰ変動量）を算
出する（ステップ３）。この変動量算出については後に
詳述する。そして、ここで算出した変動量に応じてリニ
アアクチュエータ７を駆動し、これにより、現像装置２
のフレーム２ａを移動させて現像ギャップを変化させる
（ステップ４）。

【００２２】ここで、上記ステップ３における変動量算
出について詳述する。この変動量は、現像ギャップＧを
大きくするか、小さくするかという方向性と、どれだけ
大きく又は小さくするかという変動値とで構成される。
このうち、方向性については、図２に示すように適正ギ
ャップに近づけるほどトナー付着量が多くなり、適正ギ
ャップからずれるほどトナー付着量が少なくなるので、
例えば、リニアアクチュエータ７の可動部７ａの突出量
を常時認識できるようにしておいて、現状の可動部７ａ
の突出量から現状の現像ギャップが適正ギャップよりも
大きいか小さいかによって、トナー量を狙いのトナー量
にするための現像ギャップ変動量の方向性を決定する。
すなわち、ステップ２のトナー量判定の結果、トナー付
着量を増加させたい場合、現状の現像ギャップが適正ギ
ャップよりも大きいときには、現像ギャップを小さくす
る方向にし、現状の現像ギャップが適正ギャップよりも
小さいときには、現像ギャップを大きくする方向にす
る。これに代え、リニアアクチュエータ７の可動部７ａ
の移動範囲を、適正ギャップ以上の現像ギャップに対応
する範囲と適正ギャップ以下の現像ギャップに対応する
範囲とのいずれか一方の範囲に規制しておき、これによ
り、トナー量を増加させるか減少させるかで、一義的に
方向性が決まるようにしても良い。

【００２３】また、上記変動値については、図２に示す
ような現像ギャップ変化と感光体上トナー量との対応関
係をデータテーブル又は可能であれば演算式として記憶
しておき、これらを用いて、狙いのトナー量にするため
の現像ギャップ変動値を求めるようにしても良いし、予
め定めておいた一定値を変動値として用いても良い。後
者の場合には、狙いの感光体上のトナー量にするため
に、基準トナー像のトナー量測定及び現像装置移動を複
数を要する場合もでてくる。

【００２４】なお、以上のリニアアクチュエータ駆動制
御は、図４（ｂ）に示すような現像容器部内のトナー濃
度の変動による感光体上トナー量の変動を、緩和できる
頻度で行う。また、少なくとも現像装置移動（ステップ
４）が、本来のコピー動作における現像動作中と重なら
ないタイミングで行う。

【００２５】以上、本実施例によれば、現像容器部内の
トナー濃度制御を行う一方で、感光体１上のトナー付着
量を検出し、検出したトナー付着量が狙いの付着量と異
なる場合に、マグネットローラ３を感光体１周面に対し
て進退移動させて現像ギャップＧを変化させ、これによ
り、感光体１上のトナー付着量が所定量になるように現
像効率を変化させるので、例えば図４（ｂ）中に実線ｃ
で示すように、上記トナー濃度制御にともなう現像容器
部内のトナー濃度の経時変動が存在するにも拘らず、感
光体１上のトナー付着量を狙いトナー付着量に維持する
ことができる。

【００２６】なお、マグネットローラ３を感光体１周面
に対して進退移動させて現像ギャップＧを変化させ得る
ようにするために、マグネットローラ３を回動自在に支
持する現像装置２のフレーム２ａを感光体１周面に対し
て進退移動させるように構成したが、これに代え、現像
装置２のフレーム２ａとは別のマグネットローラ３専用
の支持フレームを設け、現像装置２は定位置のままでマ
グネットローラ３のみが感光体１周面に対して進退移動
させるようにしても良い。

【００２７】また、機内でマグネットローラ３側を移動
させるのに代え、又は、これに加え、感光体１を機内で
移動させて現像ギャップＧを変化させるようにしても良
い。

【００２８】また、上記実施例では、現像ギャップＧを
変化させることによる現像効率の変更を、現像容器部内
におけるトナー濃度の経時変動による画像濃度の変化を
緩和するために行っているが、これに代え、例えば操作
者の好みに応じて画像濃度を調整するために行っても良
い。つまり、従来、操作者が操作する濃度選択ボタン等
の濃度指示手段からの信号に応じて現像バイアスや帯電
量等を制御していたのに代え、又は、これに加え、上記
構成によって現像ギャップＧを制御するようにしても良
い。

【００２９】また、上記実施例は二成分現像装置を画像
形成装置に関するものであるが、本発明は、現像ギャッ
プが画像濃度を左右するような一成分現像装置を採用し
た画像形成装置にも適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１乃至３の発明においては、間隔
設定切り替え手段で間隔可変手段による像担持体表面と
現像剤担持体表面との間隔の設定を切り替えて、間隔可
変手段で該間隔を変化せ、これにより、現像剤担持体を
用いた現像の効率を変化させるので、応答性の良い画像
濃度の調整が可能になる。

【００３１】特に、請求項２の発明においては、基準ト
ナー像形成制御手段で上記像担持体に所定の基準トナー
像を形成させ、検出手段で該基準トナー像のトナー付着
量を検出し、上記間隔設定切り替え手段で、該検出手段
の出力に基づいて、トナー付着量が所定のトナー付着量
になるよう上記間隔可変手段による上記間隔の設定を切
り替え、これにより、画像濃度が所望の画像濃度になる
ように迅速に調整するので、従来に比してより安定して
所望の画像濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例に係る電子写真複写機の主要部
の概略構成を示す正面図、（ｂ）は同複写機の現像ギャ
ップＧ制御のフローチャート。

【図２】現像ギャップと感光体トナー量との関係を示す
特性図。

【図３】同複写機の現像装置フレーム支持機構の変形例
を示す正面図。

【図４】（ａ）はトナー濃度制御における現像容器部内
のトナー濃度変動を示す特性図、（ｂ）は現像容器部内
のトナー濃度と感光体上のトナー量との関係を示す特性
図。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 現像装置 ２ａ フレーム ３ マグネットローラ ５ａ ガイドレール ５ｂ スライドテーブル ７ リニアアクチュエータ ７ａ 可動部 ８ トナー濃度センサ ９ 光学センサ １０ 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像が形成された像担持体表面に対向する
   現像剤担持体を用いて該表面に現像剤を供給して該潜像
   を現像する画像形成装置において、 該表面と該現像剤担持体表面との間隔を変化させ得る間
   隔可変手段と、該間隔可変手段による該間隔の設定を切
   り替える間隔設定切り替え手段とを設けたことを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】上記像担持体に所定の基準潜像を形成さ
   せ、該基準潜像が形成された該像担持体表面に上記現像
   剤担持体を用いて現像剤を供給させて基準トナー像を形
   成させる基準トナー像形成制御手段と、該基準トナー像
   のトナー付着量を検出する手段とを設け、 上記間隔設定切り替え手段を、該検出手段の出力に基づ
   いて、トナー付着量が所定のトナー付着量になるように
   上記間隔可変手段による上記間隔の設定を切り替えるよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】上記間隔可変手段を、上記現像剤担持体が
   支持された現像装置の筐体を像担持体表面接線方向に移
   動可能に支持する支持手段と、該筐体を該方向に移動さ
   せる駆動手段とで構成したことを特徴とする請求項１の
   画像形成装置。