JPH0695481A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH0695481A
JPH0695481A JP4240518A JP24051892A JPH0695481A JP H0695481 A JPH0695481 A JP H0695481A JP 4240518 A JP4240518 A JP 4240518A JP 24051892 A JP24051892 A JP 24051892A JP H0695481 A JPH0695481 A JP H0695481A
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盛吉 中村
Kazuhiko Sato
一彦 佐藤
Toshio Konaka
俊雄 胡中
Jun Moroo
潤 師尾
Hiroshi Oshio
浩 尾塩
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Abstract

(57)【要約】 【目的】非磁性一成分現像剤を用いて静電潜像を現像す
る画像形成装置に関し、環境条件の変化や感光体の劣
化、或いは現像器停止時間等に関わりなく、常に潜像強
度を一定に保って安定した濃度で現像をすることができ
るようにすることを目的とする。 【構成】感光体2表面部分の明部電位を検出するための
感光体表面電位センサ91と、感光体2の表面に形成さ
れた静電潜像をトナーによって現像するための現像器1
と、現像器1にバイアス電圧を印加するためのバイアス
用電源12と、現像ローラ11の表面電位を検出するた
めの現像ローラ表面電位センサ92と、感光体表面電位
センサ91からの検出出力と現像ローラ表面電位センサ
92からの検出出力とに応答して両電位の差が一定にな
るようにバイアス用電源12を制御するためのバイアス
電圧制御手段20とを設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、非磁性一成分現像剤
を用いて静電潜像を現像する画像形成装置に関する。
【0002】静電潜像を現像する際には、静電潜像への
トナー付着量を安定させることが重要である。
【0003】
【従来の技術】非磁性の一成分現像剤を用いる現像方式
では、トナーは基本的に電荷を有していないので、現像
器内で摩擦帯電又は電荷注入によってトナーに電荷を与
えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、トナーは完全
な絶縁体ではなく所定の体積抵抗を有するので、トナー
に与えられた電荷は現像器の非動作時にリークによって
抜けていき、時間の経過によって電荷ゼロの状態になり
得る。
【0005】そして、トナーの電荷がゼロになると、現
像器を駆動してトナーに電荷を与えてもトナーに直ちに
充分な電荷が供給されるわけではなく、安定状態になる
までに時間を要する。
【0006】安定に必要な時間は、例えば25℃の環境
下では数秒であるが、低温では時間がかかり、例えば0
℃では20秒程度を必要とする。また、装置内温度によ
って飽和トナー帯電量も異なる。
【0007】現像対象となる潜像の強度は、感光体の明
部電位と現像ローラの表面電位との差で表されるが、現
像ローラの表面電位は現像ローラバイアス電圧とトナー
電荷量との和なので、温度によるトナーの電荷量の変化
によって潜像強度が変化することになる。
【0008】また、感光体の劣化による明部電位(光源
によって露光された部分の感光体の電位)の弱まりも潜
像強度の変化を起こす。このようにして発生する潜像強
度の変化は、静電潜像に対するトナー付着量に影響を及
ぼし、モノクロ画像では現像濃度の変動として現れ、カ
ラー画像では色ずれとして現れる。また、トナー電荷量
がゼロになった後では、最初の数枚に現像濃度の低いも
のが出力される。
【0009】そこで本発明は、環境条件の変化や感光体
の劣化、或いは現像器停止時間の長短等に関わりなく、
常に潜像強度を一定に保って安定した濃度で現像をする
ことができる画像形成装置を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、実施例を説明するための
図1に示されるように、予め帯電された後に露光により
電荷が抜かれた感光体2表面部分の明部電位を検出する
ための感光体表面電位センサ91と、トナーを付着させ
た現像ローラ11を上記感光体2に接触させることによ
って上記感光体2の表面に形成された静電潜像を上記ト
ナーによって現像するための現像器1と、上記現像器1
にバイアス電圧を印加するためのバイアス用電源12
と、上記現像ローラ11の表面電位を検出するための現
像ローラ表面電位センサ92と、上記感光体表面電位セ
ンサ91からの検出出力と上記現像ローラ表面電位セン
サ92からの検出出力とに応答して上記両電位の差が一
定になるように上記バイアス用電源12を制御するため
のバイアス電圧制御手段20とを設けたことを特徴とす
る。
【0011】また、本発明の画像形成装置は、予め帯電
された後に露光により電荷が抜かれた感光体2表面部分
の明部電位を検出するための感光体表面電位センサ91
と、トナーを付着させた現像ローラ11を上記感光体2
に接触させることによって、上記感光体2の表面に形成
された静電潜像を上記トナーによって現像する現像器1
と、上記現像器1にバイアス電圧を印加するためのバイ
アス用電源12と、上記現像器1の非動作状態での経過
時間を検出するための非動作時間検出手段71と、上記
非動作時間検出手段71からの検出出力に応答して上記
バイアス用電源12を制御するためのバイアス電圧制御
手段70とを設けたことを特徴とする。
【0012】なお、上記感光体2周辺の温度を検出する
ための装置内温度検出手段93を設け、上記バイアス電
圧制御手段70が、上記非動作時間検出手段71からの
検出出力と上記装置内温度検出手段93からの検出出力
とに応答して上記バイアス用電源12を制御するように
してもよい。
【0013】また、上記現像器1に、上記現像ローラ1
1上のトナー層から余剰のトナーを掻き落とすための層
厚規制部材14と、上記現像ローラ11から現像に用い
られなかったトナーを掻き落とすと共に上記現像器1内
のトナーを上記現像ローラ11に供給するためのトナー
回収兼供給ローラ15とを設けると共に、上記バイアス
用電源12を、上記現像ローラ11と上記層厚規制部材
14と上記トナー回収兼供給ローラ15とに各々独立し
て設け、上記バイアス電圧制御手段20,40,70が
上記3つのバイアス用電源12の一つ又は複数を組み合
わせて制御するようにしてもよい。
【0014】
【作用】バイアス電圧制御手段20は、感光体表面電位
センサ91と現像ローラ表面電位センサ92とにより検
出される両電位の差が一定になるようにバイアス用電源
12を制御し、その結果、潜像強度が一定になる。
【0015】また、バイアス電圧制御手段70は、非動
作時間検出手段71により検出された現像器1の非動作
状態での経過時間と装置内温度検出手段93によって検
出された装置内温度とに応答してバイアス用電源12を
制御し、現像バイアス電圧を強くして現像器1の動作直
後のトナー電荷量不足を補うことによって、一定の潜像
強度を保つことができる。
【0016】
【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図1は電
子写真方式の記録装置を示しており、プリンタ、ファク
シミリ又は複写機等に適用される。
【0017】図中、2は、回転駆動される感光ドラム
(感光体)であり、その周囲には、感光ドラム2の表面
を帯電させるための帯電器3、帯電した感光ドラム2を
露光して静電潜像を形成するための露光器4、静電潜像
をトナーによって現像するための現像器1、トナー像を
感光ドラム2の表面から図示されていない記録紙に転写
するための転写器5、及び記録紙に転写されずに感光ド
ラム2の表面に残留したトナーをクリーニングするため
のクリーナ6等が配置されている。
【0018】現像器1内には、非磁性の一成分現像剤で
あるトナー10が保持されており、現像ローラ11が回
転駆動されると、その回転面に摩擦力によってトナー1
0が付着してトナー層が順次形成され、感光ドラム2と
の接触領域である現像領域にトナーが運ばれる。
【0019】現像ローラ11には、例えば−300V程
度の現像バイアス電圧が、バイアス用電源12によって
印加されている。その結果、帯電したトナーは感光ドラ
ム2の静電潜像領域に静電的に付着するが、その背景領
域への付着は阻止され、静電潜像が帯電トナー像として
現像される。
【0020】14は、現像ローラ11に形成されたトナ
ー層の層厚を所定厚さに規制するための層厚規制部材で
あり、ステンレス等の金属材料で形成されている。層厚
規制部材14は所定の弾性力で現像ローラ11に押圧さ
れ、それによって現像ローラ11上のトナー層から余剰
のトナーが掻き落とされて、トナー層が所定の厚さに規
制される。
【0021】トナー回収兼供給ローラ15は、現像に用
いられなかったトナーを現像ローラ11から掻き落とす
と共に、その反対側で現像ローラ11にトナーを積極的
に供給して付着させるように機能する。
【0022】パドル回転翼16は、現像器1内のトナー
をトナー回収兼供給ローラ15のトナー供給側に送り込
むように回転駆動され、またトナー攪拌翼17は、現像
器1内でトナーのデッドストックを排除すべく作動し
て、トナーをパドル回転翼16に送り出すように機能す
る。
【0023】この現像方式で用いられるトナーは基本的
には電荷を有していないため、現像器1内で摩擦帯電あ
るいは電荷注入によりトナーに電荷を与える。電荷注入
は例えば層厚規制部材14やトナー回収兼供給ローラ1
5に所定電位(例えば−400V)を与えて行われる。
【0024】感光ドラム2の周辺部分には、帯電器3で
帯電された後に露光器4によって常に露光される明部が
形成され、その明部の電位を検出するための感光体表面
電位センサ91が明部に対向して配置されている。ま
た、現像ローラ11の表面電位を検出するための現像ロ
ーラ表面電位センサ92が、現像ローラ11に対向して
配置されている。
【0025】そして、両表面電位センサ91,92から
出力される検出信号が制御部20に入力され、その入力
信号に応答して制御部20からバイアス用電源12に対
して制御信号が出力される。
【0026】図2は、制御部20の構成の一例を示して
おり、バイアス電源駆動信号がLレベルの時は選択器3
0はB入力つまり“0”を選択出力し、その出力信号が
D/A変換器31を介してバイアス用電源12に与えら
れるので、バイアス用電源出力も0Vとなる。
【0027】現像ローラ表面電位センサ92からの信号
はA/D変換器25を通して第2のレジスタ26に適当
なサンプリング間隔で保持される。記録動作を行ってい
ない時はバイアス電圧がかかっていないので、現像ロー
ラ11の表面電位にはトナーが有する電荷量が現れ、そ
の値は例えば−70V〜0Vの範囲内にある。
【0028】この値は後続の減算器27の一方の入力に
与えられ、この状態でホストからの記録動作指示を待
つ。記録動作指示がホストからくると、感光ドラム2は
帯電器3によって一様に帯電された後、露光器4によっ
て印刷領域外である所定位置が露光され、その部分の電
位、つまり明部電位が感光体表面電位センサ91によっ
て検出され、A/D変換器22に与えられる。
【0029】デジタル化された明部電位は、適当なサン
プリング間隔で第1のレジスタ23に保持される。そし
て、後続する加算器24で所定の潜像強度設定値と和を
取り、現像ローラ表面電位の目標値として減算器27の
一方の入力に与えられる。
【0030】減算器27は入力の両者間の差を求め、符
号付きで後続の加算器28にその出力を与える。例え
ば、潜像強度設定値が−400V、現像ローラ表面電位
が−50Vであったとすると、減算器27は正の符号を
付けて350Vに対応する値を出力する。
【0031】また、この電子写真装置全体を制御するた
めの図示されていないCPU(中央演算装置)から、第
3のレジスタ29をクリアするリセットパルスが与えら
れ、その後、減算器27からの出力と第3のレジスタ2
9からの出力との和を、再度第3のレジスタ29にセッ
トしてバイアス電源駆動信号を待つ。
【0032】バイアス電源駆動信号がLレベルからHレ
ベルになると、選択器30はA入力つまり第3のレジス
タ29の出力をD/A変換器31に与え、バイアス電圧
が印加されると同時に、第3のレジスタ29の値は所定
のサンプリング間隔で更新される。
【0033】そして、バイアス電源駆動信号がHレベル
の時は、現像ローラ表面電位センサ92を介してフィー
ドバックループを作り、現像ローラ11の表面電位が所
定の潜像強度に近づくように動作する。
【0034】このようにして、感光体表面電位センサ9
1により検出される感光ドラム2の明部電位と現像ロー
ラ表面電位センサ92により検出される現像ローラ11
の表面電位との差が常に一定になるように、バイアス用
電源12から現像ローラ11に印加されるバイアス電圧
が制御部20によって制御される。
【0035】なお、感光ドラム2の明部電位の測定は、
一連の記録動作中に大きく変動することはないので、一
連の動作の最初に行うだけで良い。また、制御部20に
よって制御するのは、現像ローラ11にバイアス電圧を
印加する電源に限らず、層厚規制部材14又はトナー回
収兼供給ローラ15にバイアス電圧を印加する電源であ
ってもよい。
【0036】図3は、本発明の第2の実施例を示してお
り、現像ローラ11にバイアス電圧を印加するための現
像ローラバイアス電源12aと、層厚規制部材14にバ
イアス電圧を印加するための層厚規制部材バイアス電源
12bと、トナー回収兼供給ローラ15にバイアス電圧
を印加するためのトナー回収兼供給ローラバイアス電源
12cの各々を組み合わせて、制御部40によって制御
するようにしたものである。
【0037】図4は、その制御部40の回路構成の一例
を示し、図5はその動作を示している。なお、「加」は
加算器、「減」は減算器、「比」は比較器である。な
お、41〜50の構成は第1の実施例の22〜31の構
成と同じなので、その説明は省略する。
【0038】層厚規制部材バイアス電源12b及びトナ
ー回収兼供給ローラバイアス電源12cの初期値は、第
4のレジスタ54及び第5のレジスタ60に、電源投入
直後に書き込まれて保持されている。
【0039】電源投入直後は第1と第2の比較器51,
57の出力がLレベルなので、第2と第4の選択器5
2,58はB入力つまり“0”を第3と第4の加算器5
3,59に与える。
【0040】したがって、現像ローラバイアスが所定値
(上限値1)内であれば、層厚規制部材バイアス電源1
2b及びトナー回収兼供給ローラバイアス電源12cは
初期値が利用される。
【0041】現像ローラバイアス電圧が上限値1を越え
ると、第3のレジスタ48は更新せず、第4と第5のレ
ジスタ54,60を更新する。そしてまず、第1の比較
器51は出力をLレベルからHレベルにし、それを第2
の選択器52が受け、表面電位目標値との差分を加算し
て、第3の選択器55とD/A変換器56を介して層厚
規制部材バイアス電源12bを制御する。さらに、厚規
制部材バイアス電圧が上限値2を越えると、同様にし
て、第4の選択器61とD/A変換器62を介してトナ
ー回収兼供給ローラバイアス電源12cを制御する。
【0042】このようにして、それぞれのバイアス値は
プロセス的に正常に動作する範囲が存在するので、その
上限値を各電源12a,12b,12cが越えないよう
にし、かつ、潜像強度を変化させる上で影響力の大きい
バイアス電源から優先度を持たせて順次制御される。
【0043】図6は、本発明の第3の実施例を示してお
り、感光ドラム2の周辺に、装置内温度を検出するため
の装置内温度検出センサ93を設けて、その検出信号を
制御部70に入力させると共に、制御部70内に設けた
時計71により現像器1の非動作時間を検出し、それら
からバイアス用電源12(12a,12b,12c)を
制御するようにしたものである。
【0044】図7はその制御回路70の回路構成の一例
を示し、図8及び図9はその動作を示している。ここで
は、時計71と第1のレジスタ76はバッテリーバック
アップされているので、電子写真装置の主電源のオン・
オフには関係なく常に動作・値の保持を行う。
【0045】第1のレジスタ76に保持される値は、図
示されていないクロックにより現像器1が動作停止した
時間である。ホストからの記録動作指示を待つ間は、現
像ローラバイアス駆動信号はLレベルなので、フリップ
フロップ(F.F.)73とカウンタ74とを初期化し
ている。
【0046】この状態ではフリップフロップ73のQ出
力はLレベルなので、後続のカウンタ74はカウント・
イネーブルになるが、カウントすべきクロックは、アン
ドゲート72の現像ローラバイアス駆動信号がLレベル
なのでアンドゲート72を通過することができず、カウ
ンタ74の出力は“0”を保持している。
【0047】また、他のバイアス駆動信号もLレベルで
あり、各選択器82,84,86の入力選択信号として
与えられるので、各選択器82,84,86はB入力、
つまり“0”を出力し、D/A変換器83,85,87
を介して接続された各電源12a,12b,12cも0
Vを出力する。
【0048】ホストから記録動作指示が来ると記録動作
が開始され、図7の回路が動作を開始する。なお、各選
択器82,84,86から先の動作は同一であるため、
説明は現像ローラバイアスについてのみ行う。
【0049】まず、記録動作指示時の装置内温度Tは、
温度センサ93からの信号をA/D変換器79を介して
第3のレジスタ80に保持し、記録動作中は更新するこ
となくアドレス信号としてLUT(ルックアップテーブ
ル)75に与える。
【0050】また、前回の記録動作終了からの経過時間
を減算器77によって算出し、第2のレジスタ78に保
持してアドレス信号としてLUT75に与える。所定シ
ーケンスに従って現像ローラバイアス駆動信号がLレベ
ルからHレベルになると(通常、層厚規制部材バイアス
及びトナー回収兼供給ローラバイアス駆動信号も同時に
変わる)、クロックはアンドゲート72を通過してカウ
ンタ74に与えられ、カウンタ74はクロックの計数を
行う。
【0051】カウンタ74の出力は、各バイアス電源1
2a,12b,12cの指示値をデジタル化したLUT
75のアドレス選択信号としてLUT75に与えられ
る。装置内温度T及び前回記録動作終了からの経過時間
及びカウンタ計数値で決定されるLUT75の出力は各
選択器82,84,86に与えられるが、現像ローラバ
イアス駆動信号がHレベルになっているので、第1の選
択器82はLUT75の出力をD/A変換器83に与え
る。
【0052】すると、現像ローラバイアス電源12aは
入力電圧に比例した出力電圧を発生して、現像ローラ1
1にその電圧を与える。比較器81のB入力にはクロッ
ク周期との積が20秒程度となる値が与えられており、
カウンタ74出力がその値になるとA=B出力がLレベ
ルからHレベルとなり、その信号がクロック信号として
フリップフロップ73に与えられるので、フリップフロ
ップ73のQ出力はLレベルからHレベルになり、カウ
ンタ74はカウント・ディセーブルとなってクロックの
計数を中断する。
【0053】カウント・ディセーブル状態は記録動作終
了(現像ローラバイアス駆動信号がLレベルになる)ま
で保持されるので、LUT75の出力は特定の値とな
り、結果として現像ローラバイアス電源12aの出力電
圧も一定となる。印字終了時にはその時間を第1のレジ
スタ76に保持し、次の記録動作に備える。
【0054】このようにして、図9に例示されるよう
に、非動作状態での経過時間が短いとき、長いとき
、及びその間のときの各々に対応して、また、装置
内温度が高いとき(T=25℃)及び低いとき(T=0
℃)の各々に対応して、記録動作開始直後に、トナーの
帯電量が小さくなっていても、現像ローラ11の表面電
位が一定になって潜像強度が一定になるように、現像ロ
ーラバイアス電圧が制御される。
【0055】なお、三つのバイアス用電源12a,12
b,12cのいずれを制御するかは、LUT75のデー
タ作成方法によって変更可能である。制御しないバイア
ス用電源がある場合には、それに対応するLUTデータ
をアドレスによらず、最終的なバイアス電圧に対応する
値とすればよい。
【0056】
【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、現像ロ
ーラの表面電位を感光体の明部電位から所定差をもった
一定値に自動的に合わせ込むことができるので、環境条
件の変化や感光体の劣化などに関係無く、常に潜像強度
を一定に保つことが可能となり、また現像器停止時間に
よるトナー帯電量の低下を、装置内温度も含めて現像器
の各バイアス電源電圧で補正することができるので、常
に潜像強度を一定に保つことが可能となる。
【0057】その結果、本発明においては感光体上の静
電潜像に対するトナー付着量が常に一定に保たれ、安定
した濃度で現像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の構成図である。
【図2】第1の実施例の制御部の回路ブロック図であ
る。
【図3】第2の実施例の構成図である。
【図4】第2の実施例の制御部の回路ブロック図であ
る。
【図5】第2の実施例の動作を示すタイムチャート図で
ある。
【図6】第3の実施例の構成図である。
【図7】第3の実施例の制御部の回路ブロック図であ
る。
【図8】第3の実施例の動作を示すタイムチャート図で
ある。
【図9】第3の実施例の動作を示すタイムチャート図で
ある。
【符号の説明】
1 現像器 2 感光ドラム(感光体) 11 現像ローラ 12 バイアス用電源 20 制御部(バイアス電圧制御手段) 91 感光体表面電位センサ 92 現像ローラ表面電位センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 師尾 潤 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 尾塩 浩 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め帯電された後に露光により電荷が抜か
    れた感光体(2)表面部分の明部電位を検出するための
    感光体表面電位センサ(91)と、 トナーを付着させた現像ローラ(11)を上記感光体
    (2)に接触させることによって上記感光体(2)の表
    面に形成された静電潜像を上記トナーによって現像する
    ための現像器(1)と、 上記現像器(1)にバイアス電圧を印加するためのバイ
    アス用電源(12)と、 上記現像ローラ(11)の表面電位を検出するための現
    像ローラ表面電位センサ(92)と、 上記感光体表面電位センサ(91)からの検出出力と上
    記現像ローラ表面電位センサ(92)からの検出出力と
    に応答して上記両電位の差が一定になるように上記バイ
    アス用電源(12)を制御するためのバイアス電圧制御
    手段(20)とを設けたことを特徴とする画像形成装
    置。
  2. 【請求項2】予め帯電された後に露光により電荷が抜か
    れた感光体(2)表面部分の明部電位を検出するための
    感光体表面電位センサ(91)と、 トナーを付着させた現像ローラ(11)を上記感光体
    (2)に接触させることによって、上記感光体(2)の
    表面に形成された静電潜像を上記トナーによって現像す
    る現像器(1)と、 上記現像器(1)にバイアス電圧を印加するためのバイ
    アス用電源(12)と、 上記現像器(1)の非動作状態での経過時間を検出する
    ための非動作時間検出手段(71)と、 上記非動作時間検出手段(71)からの検出出力に応答
    して上記バイアス用電源(12)を制御するためのバイ
    アス電圧制御手段(70)とを設けたことを特徴とする
    画像形成装置。
  3. 【請求項3】上記感光体(2)周辺の温度を検出するた
    めの装置内温度検出手段(93)が設けられており、上
    記バイアス電圧制御手段(70)は、上記非動作時間検
    出手段(71)からの検出出力と上記装置内温度検出手
    段(93)からの検出出力とに応答して上記バイアス用
    電源(12)を制御する請求項2記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】上記現像器(1)には、上記現像ローラ
    (11)上のトナー層から余剰のトナーを掻き落とすた
    めの層厚規制部材(14)と、上記現像ローラ(11)
    から現像に用いられなかったトナーを掻き落とすと共に
    上記現像器(1)内のトナーを上記現像ローラ(11)
    に供給するためのトナー回収兼供給ローラ(15)とが
    設けられると共に、上記バイアス用電源(12)は上記
    現像ローラ(11)と上記層厚規制部材(14)と上記
    トナー回収兼供給ローラ(15)とに各々独立して設け
    られており、上記バイアス電圧制御手段(20,40,
    70)が上記3つのバイアス用電源(12)の一つ又は
    複数を組み合わせて制御する請求項1、2又は3記載の
    画像形成装置。
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EP4375755A1 (en) * 2022-11-21 2024-05-29 Zhuhai Pantum Electronics Co., Ltd. Storage apparatus, process cartridge and connection apparatus

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