JPH06282167A - 地肌カブリ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トナーホッパへのトナー補給直後の画像にカブ
リが生じるのを防止する。 【構成】トナーホッパ３２へのトナー補給が行われたと
き、その後の一定期間、現像バイアスを、現像ローラ３
１ａとトナー間のクーロン力が大きくなる値（例えば、
＋極性のトナーと−極性の現像ローラの場合、現像バイ
アスをより−側に大きくすることにより両者のクーロン
力を大きくし、トナーを現像ローラから離れ難くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真式の画像形
成装置において、地肌部分（白色部分）にカブリが生じ
るのを防止する地肌カブリ防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の画像形成装置では、帯電後
の感光体を画像露光（原稿反射光，レーザ光等による露
光）することで、光が当たった部分の電荷を消去して静
電潜像を形成し、該静電潜像の残った電荷に、該電荷と
反対極性に摩擦帯電されたトナーを供給することにより
トナー像を形成している。前記トナーは、現像ローラと
トナーとの間に生じるクーロン力に比べて、感光体とト
ナーとの間に生じるクーロン力がある程度強いときに感
光体側に転写付着される。例えば図５に示すように、感
光体の非露光領域の電位が−６００〜−７００Ｖ、現像
ローラのバイアス電位が−２００Ｖ、トナーが＋電荷に
摩擦帯電される場合、現像ローラとトナーとの電位差に
比べて、感光体とトナーとの電位差が非常に大きいた
め、非露光領域とトナーとの間に強いクーロン力が生
じ、非露光領域に＋帯電のトナーが転写付着する。一
方、感光体の露光領域は図示するように表面電荷が消去
されて表面電位はほぼ０Ｖ程度になるから、露光領域と
トナーとの間に生じるクーロン力は小さく、これに比べ
て現像ローラとトナーとの間のクーロン力の方が強くな
るから、トナーは現像ローラに付着したままになる。

【０００３】このようにして、現像バイアス電位の印加
により潜像の露光領域へのトナー付着（カブリの発生）
が防止される。現像バイアス電位は感光体交換毎にシミ
ュレーションを実行することにより適宜設定される。そ
して次に感光体交換を行うまで現像バイアスは一定値に
設定される場合と、感光体の劣化等に応じて劣化しがち
な画像の品質を安定させるため、コピー枚数等に応じて
段階的に変更してゆく場合とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記現像装置の現像槽
にはトナーとキャリアとが収納されており、現像槽内で
の攪拌によりトナーとキャリアとが摩擦されて各々が逆
極性に帯電される。現像槽内のトナー濃度は現像処理
（感光体へのトナー供給）により徐々に低下し、そのト
ナー濃度はトナー濃度センサによって検出される。そし
て現像槽内のトナー濃度を一定に保つように、トナーホ
ッパから現像槽に対してトナー補給が行われる。ここ
で、トナーホッパ内のトナーが空状態（トナーエンプテ
ィ）になると、前記トナー濃度センサが連続してトナー
濃度の低下を検知し、トナーエンプティが判別される。
これに応じて操作者がトナーホッパへのトナー補充を行
う。ところがトナーホッパへのトナー補充を行った直後
には、トナー濃度を所定値に上昇させるために、大量の
トナーが現像槽へ補給される。このため現像槽内での攪
拌が追いつかずトナーの帯電不足が生じる。十分な帯電
が行われていないトナーは、潜像の露光領域（０Ｖ電位
の領域）に対しても機械的に付着して、画像にカブリを
生じさせてしまうことがある。この現象は、現像槽内の
攪拌が十分になるまでの間、一般に数十枚の画像形成が
実行されるまでの間続き、その間は画像にカブリが生じ
やすく、画像品質を低下させてしまう。

【０００５】また、トナーホッパへのトナー補充後に、
現像槽へトナー補給を行ったときに限らず、トナーホッ
パから現像槽へトナーが補給されたときには、補給され
たトナーが直ちに十分に攪拌されて正規の帯電状態とな
らないことから、トナーを補給するときにも上記と同様
にカブリが生じやすく、また、トナーが現像部に十分に
吸引されずにカブリやトナー飛散を生じさせてしまう。

【０００６】この発明の目的は、トナー補給直後の画像
にカブリが生じたり、トナー飛散が生じるのを防止する
地肌カブリ防止装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、感光体に対
向配置され、トナーを含む現像剤が収納された現像槽
と、前記感光体に対向し現像バイアス電位が印加される
現像ローラと、前記現像槽へ補給すべきトナーを収納す
るトナーホッパと、からなる現像装置を備えた画像形成
装置において、前記現像槽へのトナー補給の実行状態を
検知する手段と、前記現像槽へのトナー補給の実行状態
が検知された後の一定期間、前記現像バイアス電位を、
現像ローラとトナー間のクーロン力が大きくなる値に変
更設定する手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】なお前記現像バイアス電圧に応じ、トナー
補給の実行状態が検知された後の一定の間、感光体への
画像光の光量等のプロセス制御値も変更設定してもよ
い。

【０００９】

【作用】現像槽へのトナー補給後、補給トナーが攪拌不
足ぎみになると、トナーの摩擦帯電が追いつかなくなっ
てトナー帯電量が低下する。トナーの帯電量が不十分に
なると、トナーが飛散し易くなるとともに、感光体表面
の非露光領域はもちろん、露光領域に対してもトナーの
転写が生じ、機械的な転写も含めて感光体に転写付着さ
れ易くなる。しかしこの発明では、トナー補給を行った
後の一定期間は、現像ローラとトナー間のクーロン力が
大きくなるように、現像バイアス電位を変更設定してお
り、これによって、トナーが現像ローラから離れ難くな
る。したがって、感光体へトナー転写量が多くなる状態
が抑制され、トナー転写量を適切な状態にすることがで
きる。一定期間が経過し、トナー帯電量が安定しだすと
現像バイアス電位は所定の値に復帰設定され、安定した
状態で現像処理が行われる。

【００１０】なお現像バイアスを変更設定するときに、
他の画像光の光量等のプロセス制御値を変更設定するこ
とにより、現像バイアスに合った条件で画像形成を行う
ことができ、品質の良い画像を形成することができる。

【００１１】

【実施例】図１はこの地肌カブリ防止装置を備える複写
機の要部ブロック図である。

【００１２】光導電層を有する感光体１は、ドラム状に
構成され、図中矢印方向に回転可能に構成されている。
感光体１の周囲には、帯電装置２、現像装置３、転写装
置４、クリーナ５等がこの順に配置されている。また感
光体１の上方には光学系６が備えられ、原稿の反射光を
感光体１へ導く。光学系６は、コピーランプ６ａ、ミラ
ー６ｂ〜６ｅおよびレンズ６ｆを有し、透明な硬質ガラ
スからなる原稿台７上に載置された原稿Ａをコピーラン
プ６ａで露光し、その反射光を図中一点鎖線で示すよう
に、感光体１へと導く。

【００１３】帯電装置２は図示しない電圧供給部から高
電圧が印加されることによりコロナ放電を生じ、感光体
１の表面を均一帯電させる。なおこのとき帯電装置２に
印加される電圧は、感光体１の表面電位が−６００〜−
７００Ｖになるように設定される。現像装置３は現像槽
３１とトナーホッパ３２を有し、現像槽３１にはトナー
とキャリアとを収納し、トナーホッパ３２にはトナーの
みを収納している。一般にトナーは着色料を含む樹脂か
らなり、キャリアは鉄粉からなる。両者を攪拌して互い
に摩擦させると、例えばトナーは＋に、キャリアは−に
各々帯電する。

【００１４】現像槽３１内には、感光体１と対向するよ
うに現像ローラ３１ａが設けられ、その後方に攪拌ロー
ラ３１ｂが設けられている。現像ローラ３１ａは図中矢
印で示した方向に回転可能に構成され、電圧供給部１６
から現像バイアスが印加される。

【００１５】また現像ローラ３１ａの上方部にはトナー
濃度センサ３１ｃが設けられており、現像槽３１内のト
ナー濃度を検知する。トナー濃度の検知には一般に透磁
率センサが用いられ、トナーとキャリアとの比率を検出
してトナー濃度としている。

【００１６】現像槽３１とトナーホッパ３２との間にト
ナー補給ローラ３２ａが設けられている。トナー補給ロ
ーラ３２ａは、前記トナー濃度センサ３１ｃにより検出
されるトナー濃度が一定の基準値を下回ったときに回転
し、トナーホッパ３２内のトナーを現像槽３１へと補給
する。一般に、トナー補給ローラ３２ａは一回のトナー
濃度低下検知で１回転して一定量づつのトナーを補給す
る。しかしながら、トナーエンプティ後にトナーホッパ
３２にトナー補給を行ったときのように連続してトナー
濃度低下が検知されるときには、その検出タイミングご
とに１回転づつ回転して現像槽へのトナー補給を行うた
め、この場合には大量のトナーが一度に現像槽へ補給さ
れることになる。

【００１７】転写装置４はコロナ放電により感光体１上
のトナーを用紙に転写し、クリーナ５は感光体１上に残
留した残留トナーの回収を行う。

【００１８】この複写機の全体の制御はＣＰＵ１１によ
って行われる。ＣＰＵ１１には各プロセス部（光学系，
帯電装置，現像装置等）を制御するための制御部１２，
１３等が接続されている。制御部１３は露光制御部であ
り、コピーランプ６ａに対して電圧を供給する電圧供給
部１４、コピーランプ６ａ，ミラー６ｂ〜６ｄを原稿台
７に沿って移動させるためのモータ１５等が接続されて
いる。制御部１２は現像制御部であり、現像装置３の動
作を制御する。現像制御部１２には、トナー濃度センサ
３１ｃの出力が入力されるとともに、電圧供給部１６、
クラッチ１７等が接続されている。電圧供給部１６は上
記したように現像ローラ３１ａに対して現像バイアスを
印加する。クラッチ１７はオンした時にメインモータＭ
Ｍからの駆動力をトナー補給ローラ３２ａに伝達し、ト
ナー補給ローラ３２ａを回転させる。現像制御部１２に
はトナー濃度センサ３１ｃの検出状態が入力され、クラ
ッチ１７は、トナー濃度センサ３１ｃの検出が『トナー
濃度低下』であるときにオンして、トナー補給ローラ３
２ａを１回転させる。

【００１９】＜実施例１＞バイアス電位の設定例を図２
を参照して具体的に説明する。この実施例ではバイアス
電位を変更するときに同時に、プロセス制御値であるコ
ピーランプ６ａの光量も変更するようにしている。なお
バイアス電位に応じて変更するプロセス制御値としては
他に、帯電装置２による帯電電位，転写装置４による転
写電位や、図示していないが感光体１の表面を除電する
ための除電ランプの光量等がある。

【００２０】この実施例では、通常のコピー時のバイア
ス電位を−２００Ｖに設定している。通常のコピー時は
現像槽３１内のトナーの濃度が十分な値に維持され、ま
た、トナーが十分に摩擦帯電されているため、−２００
Ｖ程度に設定することで良好なコントラストと濃度を有
するトナー画像を得ることができる。一方、現像槽中に
一度に大量のトナーが補給されたときにはトナーの攪拌
が追いつかず、トナーが帯電不足の状態になってしま
う。そこで例えば現像バイアスを−３００Ｖに設定す
る。すると、ほぼ＋に帯電されかけているトナーと現像
ローラ３１ａとの間のクーロン力が十分になり、余分な
トナーが感光体１側へ転写付着してしまうことがなくな
り、画像の乱れを防止できる。特に画像中の地肌（白
地）部でのカブリを防止することができる。したがって
現像槽３１へ一度に大量のトナーが補給されたとき、す
なわちトナーホッパ３２へのトナー補充がされたときに
現像バイアスを−３００Ｖに変更することによって良好
な画像品質を維持することができる。また図２の（ｃ）
に示すようにコピーランプ６ａの光量も現像バイアスの
変更に応じて変更することで画像品質を良好な状態にす
ることができる。

【００２１】図３は同装置の要部処理手順を示すフロー
チャートである。

【００２２】現像制御部１２は、トナー濃度センサ３１
ｃの検出状態を一定時間ごとに読み込み、トナー濃度が
基準値を下回っていればカウンタＣをインクリメントす
るとともに、クラッチ１７をオンしてトナー補給ローラ
３２ａを回転させ、トナーホッパ３２から現像槽３１に
対してトナー補給を行わせる（ｎ１→ｎ２→ｎ３→ｎ
４）。この実施例の装置では、トナーホッパ３２内のト
ナーの有無（トナーエンプティ）を次のようにして判別
している。すなわち、連続してトナー補給を行っている
にもかかわらず、トナー濃度が低い状態が続いたとき
に、トナーエンプティであると判別する。このためにカ
ウンタＣが用いられ、カンウタＣの値は予め設定されて
いる一定値と比較され、その値が予め設定されている一
定の値に達すると複写機の表示部にトナーエンプティ表
示がなされる（ｎ５→ｎ６）。このトナーエンプティ表
示に従ってトナーホッパ３２へのトナー補充が行われ
る。なおトナーホッパ３２へのトナー補充については公
知の方法で行うことができ、例えば、カートリッジタイ
プでトナーホッパ上にカートリッジを取り付けて開口部
のシールを取り外すだけでトナーホッパ３２にトナー補
充が行えるようにしたもの、トナーボトルからトナーホ
ッパへトナーを移し入れるもの、等がある。

【００２３】また上記のトナーエンプティを検出する手
段としては、トナーホッパ内にトナーを検知するセンサ
を設ける等してもよい。

【００２４】トナーホッパ３２へトナーが補給される
と、トナー濃度センサ３１ｃがトナー濃度低下を検知し
た状態であるから、トナー補給ローラ３２ａが連続して
回転し、トナーホッパ３２から現像槽３１に対して数回
の間連続してトナー補給が実行される。現像槽３１内の
トナー濃度が大きく低下しているためで、この連続した
トナー補給により現像槽３１内では攪拌が追いつかなく
なってトナーの帯電量が不十分になる。そこでトナーホ
ッパ３２へのトナー補給の直後は、現像バイアス，露光
量がトナー補給直後用に切り換えられ（ｎ１１→ｎ１
２）、所定枚数（例えば５０枚）のコピーが実行される
まではその条件でコピーが行われる（ｎ１３）。そして
所定枚数のコピーが終了すると現像バイアス，露光量が
元の状態に戻される（ｎ１３→ｎ１４）。なおトナーホ
ッパへのトナー補給の有無は、例えば現像装置を複写機
本体から抜き出し→挿入したことを検知するセンサを設
けたり、トナーホッパ３２内のトナー量を検知するセン
サを用いることによって実現できる。

【００２５】以上のようにしてトナーホッパへのトナー
補給後に現像バイアスが変更設定される。なおこの実施
例では、現像バイアスや露光量が一定である場合を例に
したが、現像バアイス，露光量を経時的に段階的に変更
してゆく装置の場合『現在の現像バイアスに対して一定
の割合だけ現像バイアスを高く設定する』等の方法で同
様に構成することができる。またこの実施例ではトナー
補給後にバイアス電位等を変更する期間を所定枚数のコ
ピーが行われる間に設定しているが、時間で限定した
り、時間とコピー枚数とを組み合わせた条件で限定して
もよい。

【００２６】またこの実施例は、現像槽に対して大量の
トナーが補給される場合であり、トナー補給後に相当の
期間（所定のコピー枚数の間）現像バイアス電圧を変更
設定している。これは、補給トナーが十分に正規の帯電
状態に立ち上がるのに時間が掛かるためである。もし、
トナーをトナーホッパへ補充した後、補給トナーが正規
の帯電状態に立ち上がる時間が短い場合には、それに応
じて通常の現像バイアス電圧状態に復帰させればよい。

【００２７】またトナーホッパへのトナー補充を行った
後に限らず、現像槽にトナー補給されたときには、補給
トナーの帯電電荷が十分ではないために、どうしてもト
ナーの現像ローラ側への静電的な吸着力が弱く、現像ロ
ーラの回転によるトナー飛散、非画像部（例えば露光
部）にトナー付着する地カブリが発生する。これを解決
するための実施例を以下に明記する。

【００２８】＜実施例２＞この実施例の概要は、トナー
濃度センサ３１ｃが、現像槽内のトナー濃度を所定値で
ないことを検知したときに、図１に示す現像制御部１２
がクラッチ１７をオンして、メインモータＭＭの回転を
トナー補給ローラ３２ａに伝達し回転させ、トナーを現
像槽３１に補給する。このトナー補給動作に関連させ
て、現像制御部１２は、電圧供給部１６を介して現像ロ
ーラ３１ａへの印加電圧、つまり現像バイアス電圧を帯
電不足を補う値として供給する。この場合、実施例１と
同様に、−２００Ｖから−３００Ｖに変更するようにす
ればよい。そして、一定時間経過後に通常の現像バイア
ス電圧に復帰させる。

【００２９】図４に上述の現像バイアス電圧の変更駆動
を制御するためのタイムチャートを示す。図４（ａ）に
示すように、トナー濃度センサ３１ｃによる濃度検出レ
ベルの推移状態において、基準のトナー濃度レベルより
下回った状態を一定期間検出することで、トナー濃度低
下としてトナー濃度検出部１８にて検出され、図４
（ｂ）に示すように現像制御部１２にクラッチ１７をオ
ンして、トナー補給ローラ３２ａを回転させる。

【００３０】そして、トナー補給ローラ３２ａの回転に
同期するように、図４（ｃ）のごとく、現像制御部１２
は電圧供給部１６を介して、通常の現像バイアス−２０
０Ｖから、帯電不足を補うように現像バイアスを−２５
０Ｖに変更させて、現像ローラ３１ａに供給する。この
現像バイアス電圧は、トナー濃度センサ３１ｃによるト
ナー濃度検出レベルが基準レベルに回復したことをトナ
ー濃度検出部１８が検出したとき、トナー補給ローラ３
２ａによるトナー補給に係る回転が停止されることに同
期して、通常の現像バイアス電圧値（−２００Ｖ）に現
像制御部１２にて切り替え（復帰させ）られる。この場
合、トナー補給動作後に同期させて現像バイアス電圧を
切り替えているが、補給トナーが十分に攪拌され、帯電
電荷が正規の状態になる時間まで時間を遅らせてもよ
い。

【００３１】この実施例によれば、トナー補給におい
て、トナーが補給されるごとに、現像バイアス電圧を変
更し、一定期間後に通常の電圧へと切り替えているが、
実施例１で示した状態のトナーエンプティ後のトナー補
給に比べてトナー補給量が少ないため、トナー補給後に
トナーが十分に帯電するまでの時間が短くなる。そのた
め、トナー補給ローラ３２ａの回転停止時とほぼ同時に
現像バイアスを通常の電圧に切り替えてもトナー飛散お
よび地カブリを防止できる。

【００３２】実施例１おいては、トナー補給ローラ３２
ａの回転に同期させているが、１つの実施態様としてト
ナー補給されてから、現像ローラ３１ａへと補給トナー
が達するのに時間が掛かるため、この時間に見合った分
だけ遅延させて現像バイアス電圧を途中から変更させる
と、その時の画像部の現像濃度が途中で変わるのを防止
できる。さらに優れた実施態様としては、現像中の連続
画像形成において、トナー補給時より、一定期間（トナ
ー補給ローラ３２ａによって補給されたトナーが現像ロ
ーラ３１ａへと達するのに要する時間時間）遅延させる
とともに、１枚の画像の現像が終了したときに現像バイ
アスを変更し、トナー補給を終了したときにも現像が行
われていないときに通常の現像バイアス電圧状態に復帰
させる。

【００３３】この場合、連続する画像形成中において、
１枚の画像形成にかかる現像が、上記遅延時間後に終了
（現像開始前を含む）した時点、トナー補給終了後に現
像が行われていない時点で、現像バイアス電圧を変更設
定すればよい。

【００３４】また、実施例２の現像バイアス電圧は、実
施例１に比べて小さくしているが、実施例１と同等の電
圧レベルであってもよく、上述のように少量のトナー補
給であることを考慮すれば、小さい電圧値でも十分にト
ナー飛散や地カブリを阻止できる。

【００３５】さらに、このトナー補給とともに、実施例
１に明記されているように、露光量、帯電電位等のプロ
セス制御値を変更設定するようにしてもよい。

【００３６】実施例１および２に記載しているように、
トナー補給されることに対応して、通常の現像バイアス
電圧に代えて、現像バイアス電圧をトナーを現像部に吸
引する力が強くなる電圧に設定変更させて供給してお
り、これによりトナーの帯電不足によるトナー飛散や非
画像部の地カブリを阻止できることになる。これは、ト
ナー補給の実行状態検知により容易に行える。

【００３７】この場合、現像バイアス電圧を変更し、通
常の現像バイアス電圧値に切り替えるまでの期間として
は、トナー補給量に応じて設定するとより効果的にな
る。つまり、補給量と、該補給量に応じたトナーが正常
な帯電状態になるまでの時間と、が比例するため、補給
量を検出して変更設定する期間を制御することもでき
る。

【００３８】なお、現像バイアス電圧を一定期間変更設
定する場合、通常の現像バイアス電圧に復帰させるとき
に、経過時間とともに、徐々に段階的に変更させて復帰
させるようにしてもよい。このような場合には、補給ト
ナーの帯電電荷が徐々に上昇するのに合わせて、現像バ
イアス電圧が通常の状態に徐々に復帰されるため、より
効果が増す。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、現像槽へのトナー補
給が大量に行われ、現像槽内のトナーの帯電量が不足ぎ
みになり感光体への付着が行われやすい状態になったと
きでも、トナーと現像ローラ間のクーロン力が大きくな
るように、現像ローラのバイアス電位が設定されるた
め、トナーが現像ローラから離れ難くなり感光体への過
剰なトナー付着を防止でき、地肌部へのトナー付着も防
止されてカブリが生じない。また、トナーの飛散も防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である複写機の要部のブロッ
ク図である。

【図２】現像バイアス，露光量の設定例を示す図であ
る。

【図３】同装置における要部処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】通常のトナー補給時における現像バイアス変更
設定を示すタイムチャートである。

【図５】感光体へのトナー付着状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ３ 現像装置 ３１ 現像槽 ３１ａ 現像ローラ ３１ｂ 攪拌ローラ ３２ トナーホッパ ３２ａ トナー補給ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体に対向配置され、トナーを含む現像
   剤が収納された現像槽と、前記感光体に対向し現像バイ
   アス電位が印加される現像ローラと、前記現像槽へ補給
   すべきトナーを収納するトナーホッパと、からなる現像
   装置を備えた画像形成装置において、 前記現像槽へのトナー補給の実行状態を検知する手段
   と、 前記現像槽へのトナー補給の実行状態が検知された後の
   一定期間、前記現像バイアス電位を、現像ローラとトナ
   ー間のクーロン力が大きくなる値に変更設定する手段
   と、 を備えたことを特徴とする地肌カブリ防止装置。
2. 【請求項２】前記トナー補給の実行状態が検知された後
   の一定期間、変更設定された現像バイアス電位に応じ
   て、前記画像露光光量等のプロセス制御値を変更設定す
   ることを特徴とする請求項１に記載の地肌カブリ防止装
   置。