JPH08123174A

JPH08123174A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH08123174A
Application number: JP6257944A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Waki; 健一郎脇; Makoto Nonomura; 真野々村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】２成分現像剤を用いる現像装置において、現
像剤を攪拌する攪拌部材の本数を最少としながら、良好
な現像を行うこと。【構成】像担持体に画像情報信号に対応した静電潜像
を形成し、該静電潜像を２成分現像剤を用いた現像装置
で現像して可視画像を形成し、該可視画像を転写材に転
写する画像形成装置において、該現像装置には該２成分
現像剤を攪拌する攪拌部材（４４）を１本のみ用い、か
つ該攪拌部材長手方向に複数箇所に分割した位置にトナ
ー補給手段（４５１、４５２、４５３、４５４）をも
ち、該複数箇所に分割した位置でのトナー補給手段のト
ナー補給量を該画像情報信号に対応して決定し、該複数
箇所に分割した位置でトナー補給を行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法あるいは静電
記録法等により形成された静電潜像を現像する現像方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンター等の電子写真方式の
画像形成装置で用いられる現像装置には、大きく分けて
一成分現像方式と２成分現像方式がある。一成分現像方
式は磁性トナーをマグネットの磁力でスリーブ上に担持
し、感光ドラムに非接触で現像する方式が一般的であ
る。この方式は簡易な構成で高品位な画像が得られる
が、磁性トナーを用いるためカラートナーを使用できな
い。一成分で非磁性トナーを用いる現像方式も最近製品
化されている。これは現像スリーブに弾性ブレード等に
よつてトナーを薄層にコーテイングし、感光ドラムに接
触、あるいは非接触で現像する方式である。この非磁性
一成分現像方式はトナーの鏡影力によりスリーブ上にコ
ーテイングするため、どうしても安定性に欠け、また弾
性ブレードの耐久性にも問題がある。一方２成分現像方
式はトナーを磁性キャリアに担持させ、その混合させた
現像剤を現像スリーブ上にマグネットによりコーテイン
グさせるため、コーティングの安定性にすぐれ、また画
像性も非常によい。

【０００３】図１４に一般的な２成分現像器の構成図を
示す。現像容器は攪拌室と現像室に分れ、おのおのスク
リュウ４Ｓ１、４Ｓ２が配置されている。現像容器に収
容された現像スリーブ４１の内部にはマグネット４２が
固定されており、現像室内の現像剤はスクリュウ４Ｓ２
で攪拌搬送され、マグネット４２の作用で現像スリーブ
４１に担持される。現像スリーブ４１の回転で現像剤は
剤だまりを形成し、規制ブレード４３によつて薄層に現
像スリーブ上にコーテイングされる。感光ドラムとの対
向部にて現像に寄与された後、再び現像容器に回収され
る。現像スリーブ内のマグネットの反発磁極Ｓ２、Ｓ３
によつて現像スリーブから現像剤ははぎとられる。現像
容器の現像室のスクリュウ４Ｓ１によつて現像剤は図面
奥側に搬送され、図示せぬ奥側のひきわたし部で現像剤
は再び攪拌室のスクリュウ４Ｓ２によつて図面手前側に
搬送される。ところで現像剤のトナー濃度（全現像剤の
量に対するトナー量の比）は図示せぬトナー濃度センサ
ーにより監視され、測定されたトナー濃度に応じてトナ
ーがトナー補給部からトナー補給スクリュウ４Ｈの回転
により補給される。現像剤に補給されたトナーは攪拌室
のスクリュウによつて均一に攪拌される。攪拌された現
像剤はスクリュウによつて図面手前側に搬送され、図面
手前ひきわたし部にて現像室に搬送される。このような
構成によつて現像剤のトナー濃度を均一にかつ一定に制
御し、高品位な画像を長期間維持させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では二本のスクリュウを用いるため、現像装置が大型
になりコストもアップするという欠点があった。２成分
現像器に一成分現像器のように一本のみの攪拌手段を用
いると、長手方向の攪拌不足により長手方向にムラのあ
る画像になる。これは一成分現像では発生しないトナー
濃度が不均一になるという２成分現像特有の性質によ
る。一本の攪拌部材で通常使用されるのが楕円板を斜め
にかつそれぞれが平行になるように配置した攪拌棒であ
る。このような攪拌棒は現像剤を攪拌する能力は大きい
が、長手方向に搬送する能力はほとんどなく、長手方向
の攪拌能力に欠ける。また形状を工夫し、一本の攪拌棒
で長手方向の攪拌能力の向上を目指したものもあるが、
能力的に今一歩となっている。このため２成分現像器で
はスクリュウを二本用いることが多く、特にカラー複写
機のように高画質を要求される装置だとどうしても二本
スクリュウが必要となり、現像装置は大型化してしまう
という問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記諸目的は
係る画像形成方法にて達成される。本発明は、像担持体
に画像情報信号に対応した静電潜像を形成し、該静電潜
像を２成分現像剤を用いた現像装置で現像して可視画像
を形成し、該可視画像を転写材に転写する画像形成装置
において、該現像装置には該２成分現像剤を攪拌する攪
拌部材を１本のみ用い、かつ該攪拌部材長手方向に複数
箇所に分割した位置にトナー補給手段をもち、該複数箇
所に分割した位置でのトナー補給手段のトナー補給量を
該画像情報信号に対応して決定し、該複数箇所に分割し
た位置でトナー補給を行うことを特徴とする画像形成方
法である。

【０００６】

【実施例】図５に本発明の第一の実施例を示す。本実施
例は各々４色の現像剤ごとに画像形成ステーションを設
け、各画像形成ステーションにおいて像担持体としての
感光ドラムに後述する画像形成プロセスにて各色毎の可
視画像を形成し、これら可視画像を外部から供給される
転写材に順次転写し、一括定着してカラー画像を得る電
子写真方式のデジタルカラー画像形成装置に本発明を適
用した場合を示すが、本発明は他の種々の電子写真方式
の画像形成装置に適用できる。

【０００７】このカラー画像形成装置は装置本体内に第
１、第２、第３及び第４の４つの画像形成ステーション
Ｐ_M 、Ｐ_C 、Ｐ_Y 及びＰ_K を備え、また、その一端、即
ち図５の右側には給紙部（給紙カセット７のみを図示）
が、その反対側、即ち図５の左側には定着器８がそれぞ
れ配設されている。またプリンタ本体内の前記給紙部か
ら前記定着器８にいたる経路の下側には、転写材を搬送
する無端状の転写剤搬送手段、本実施例では転写ベルト
１０が周知の態様で複数のローラ間に架張されている。
この転写ベルト１０は図示矢印で示す方向に駆動され、
前記給紙部を通じて送給される転写材を担持して、前述
した各画像形成ステーションＰ_M 、Ｐ_C、Ｐ_Y 及びＰ_K
へと順次搬送する。

【０００８】各画像形成ステーションＰ_M 、Ｐ_C 、Ｐ_Y
及びＰ_K は実質的に同一の構成を有し、通常のように図
示矢印方向に回転駆動される像担持体である感光ドラム
１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ及び１Ｋを含み、各感光ドラムの周辺
には、感光ドラムを一様帯電する一次帯電器２Ｍ、２
Ｃ、２Ｙ及び２Ｋ、感光ドラム上に形成された静電潜像
を現像する現像器Ｍ、４Ｃ、４Ｙ及び４Ｋ、現像された
可視画像を転写材に転写する転写帯電器６Ｍ、６Ｃ、６
Ｙ及び６Ｋ、感光ドラム上に残存するトナーを除去する
ドラムクリーナー５Ｍ、５Ｃ、５Ｙ及び５Ｋ、がドラム
回転方向に順次配設されている。また、各感光ドラム１
Ｍ、１Ｃ、１Ｙ及び１Ｋの上方には像露光装置３Ｍ、３
Ｃ、３Ｙ及び３Ｋがそれぞれ設けられている。

【０００９】現像器４Ｍにはマゼンタ色のトナーが、現
像器４Ｃにはシアン色のトナーが、現像器４Ｙにはイエ
ロー色のトナーが、現像器４Ｋには黒色のトナーが、そ
れぞれ収容されている。前記像露光装置３Ｍ、３Ｃ、３
Ｙ及び３Ｋは、本例では、半導体レーザー、ポリゴンミ
ラー、ｆθレンズ等からなり、カラー用ＣＣＤのような
撮像素子によって多数の画素に分解されて読みとられ、
デジタル信号に変換されたそれぞれの色の画像に対する
デジタル画素信号の入力を受けてこの信号に対応して変
調したレーザービームを前記一次帯電器２Ｍ、２Ｃ、２
Ｙ及び２Ｋと現像器Ｍ、４Ｃ、４Ｙ及び４Ｋとの間でド
ラム母線方向に走査し、ドラム面を露光して対応する色
の静電潜像を形成するようになっている。像露光装置３
Ｍにはカラー画像のマゼンタ成分像に対応する画素信号
が、像露光装置３Ｃにはカラー画像のシアン成分像に対
応する画素信号が、像露光装置３Ｙにはカラー画像のイ
エロー成分像に対応する画素信号が、像露光装置３Ｋに
はカラー画像の黒成分像に対応する画素信号がそれぞれ
入力される。また、第一の画像形成ステーションＰ_M と
給紙部との間には転写材を吸着するための一対の吸着帯
電器が転写ベルト１０を挟んで対向設置されている。一
方第４の画像形成ステーションＰ_K と定着器８との間に
は除電用帯電器が設けられており、転写ベルト１０に吸
着されている転写材を分離するために交流電圧が印加さ
れる。

【００１０】上記構成のカラープリンタにおいて、給紙
カセット７より転写ベルト１０上に給紙された転写材は
静電吸着され、転写ベルト１０の図示矢印方向への移動
に伴なって搬送される。転写材の搬送に伴ない、第一の
画像形成ステーションＰ_M の感光ドラム１Ｍにはマゼン
タ画像が、第２の画像形成ステーションＰｃの感光ドラ
ム１Ｃにはシアン画像が、第３の画像形成ステーション
Ｐ_Y の感光ドラム１Ｙにはイエロー画像が、第４の画像
形成ステーションＰ_K の感光ドラム１Ｋには黒画像がそ
れぞれ分担されて形成される。これら画像は、転写ベル
ト１０の移動によって転写材が第１〜第４の画像形成ス
テーションＰ_M 〜Ｐ_K の感光ドラム１Ｍ〜１Ｋの下部に
順次に通過して定着部の方向へと搬送される間に、各画
像形成ステーションの転写帯電器６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ及び
６Ｋにより転写材上に順次重ねて転写されてカラー画像
が合成される。転写材は第４の画像形成ステーションＰ
_Mを通過した後、交流電圧が印加された除電用帯電器に
より除電され、転写ベルト１０から分離される。転写ベ
ルト１０から分離された転写材は定着器８で転写された
画像が定着された後、転写材排出口からトレイ９へと排
出され、かくして１つの複写サイクルが終了する。

【００１１】次に現像装置について図１を用いて説明す
る。現像容器にはマグネット４２が内包された現像スリ
ーブ４１が設けられ矢印方向に回転している。現像容器
内には図２の（ａ）に示すような楕円板が図２の（ｂ）
のごとく斜めかつ平行に設けられた攪拌部材４４が一本
回転し、現像剤を攪拌している。

【００１２】規制ブレード４３のスリーブ回転方向上流
部には現像剤溜りＺができ、その剤は規制ブレード４３
によって現像スリーブ上に薄層にコーテイングされる。
薄層にコーティングされた剤はマグネットのＳ１極の磁
界により磁気ブラシが形成され、図示せぬ感光ドラムに
接し、図示せぬ電源により印加された直流電圧が重畳さ
れた交流バイアスによって感光ドラム上の潜像にトナー
が現像される。現像に寄与された後の現像剤は再び現像
容器に回収され、マグネットの反発磁極Ｓ２、Ｓ３の作
用で現像スリーブからはぎとられる。撹伴部材の現像ス
リーブと反対側の現像容器の壁にはインダクタンス方式
のトナー濃度センサーが埋設されており、現像剤のトナ
ー濃度を監視している。インダクタンス方式とは現像剤
のトナーとキャリアの混合比に対応して見かけの透磁率
が変化するのを検知して、トナー濃度を検出する方式で
ある。

【００１３】トナーが消費されて現像剤のトナー濃度が
低下すると、トナーホッパー４６内のトナーが補給ロー
ラー４５の回転によって現像容器に補給される。この補
給ローラ４８の長手方向を図３に示す。図は４つに分割
されたスポンジローラ４５１、４５２、４５３、４５４
が心棒４Ｓに間隔をおいて設けられている。それぞれの
スポンジローラに隣接してギアボックス４Ｇ１、４Ｇ
２、４Ｇ３、４Ｇ４が設けられ、独立に駆動可能となっ
ている。

【００１４】この補給ローラ４５の下面には図４のよう
なスポンジローラ４５１、４５２、４５３、４５４の位
置に対応して窓４８１、４８２、４８３、４８４が４箇
所あいてトナー補給可能となっている。このような構成
で現像器長手方向に対して補給量を可変に補給すること
ができる。

【００１５】現像器に補給するトナー量の長手方向の分
割量を制御するために、前記したようにカラー用ＣＣＤ
のような撮像素子によって多数の画素に分解されて読み
とられ、デジタル信号に変換されたそれぞれの色の画像
に対するデジタル画素信号を用いる。

【００１６】図６を用いて説明する。複写されるべき原
稿３１の画像はレンズ３２によってＣＣＤ等の撮像素子
３３に投影される。この撮像素子３３は原稿３１の画像
を多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変
換信号を発生する。撮像素子３３から出力されるアナロ
グ画像信号は画像信号処理回路３４に送られ、ここで各
画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する
画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路３５に送ら
れる。

【００１７】さて、静電潜像の現像により現像器４内の
変化した現像剤濃度を補正するために、即ち、現像器４
に補給するトナー量を制御するために、前記画像信号処
理回路３４からの画素画像信号の出力レベル（画像濃度
信号）が画素毎にカウントされる。このカウントは、図
５の実施例では次のようにして行なわれる。

【００１８】まず、前記パルス幅変調回路３５の出力信
号がＡＮＤゲート６４の一方の入力に供給され、このＡ
ＮＤゲートの他方の入力にはクロックパルス発振器６５
からのクロックパルス（図７の（ｂ）に示すパルス）が
供給される。従って、ＡＮＤゲート６４からは図７の
（ｃ）に示すようにレーザ駆動パルスＳ、Ｉ、Ｗの各々
のパルス幅に対応した数のクロックパルス、即ち、各画
素の濃度に対応した数のクロックパルス（画像濃度信号
に対応）が出力される。

【００１９】このクロックパルス数は８ビットの画像濃
度信号変換テーブル７８によって実際のトナーの消費特
性に合わせた信号（パルス数）に変換される。この変換
テーブル７８は、画像濃度信号と実画像濃度の関係が図
８に実線で示す特性を有するので、本実施例では図９に
実線で示す特性の変換テーブルとなり、入力画像濃度信
号を実際の画像濃度特性に従った画像濃度信号に変換す
る。例えば、入力画像濃度信号（パルス数）が２５５レ
ベルのうちの７０レベルであれば、図９に示す変換テー
ブルにより、８０レベルの信号に変換されて出力され
る。従って、この変換テーブル７８により変換された出
力信号は入力画像濃度信号と実画像濃度の非線型の関係
を補正した実際のトナー消費特性に合致した画像濃度信
号となる。なお、入力画像濃度信号が８ビット（０〜２
５５）であるので８ビットの変換テーブル７８を用いた
が、変換テーブル７８のビット数は入力画像濃度信号に
応じて適宣変更されるものである。

【００２０】変換テーブル７８からの画像濃度信号はカ
ウンタ６６によって積算され、ビデオカウント数が算出
される（Ａ４最大ビデオカウント数は３７０７×１０
６）。かくして、このカウンタ６６からの各画像毎のパ
ルス積算信号Ｃ１（ビデオカウント数）は、前記原稿３
１のトナー像を１つ形成するために現像器４から実際に
消費されるトナー量に正確に対応することになる。

【００２１】さて、本発明では実画像の現像器長手方向
に対して等４分割した領域を設定し、その領域ごとにパ
ルス積算信号Ｃ１（ビデオカウント数）をカウントす
る。

【００２２】そこで、この等４分割した領域ごとのビデ
オカウント数をＣＰＵ６７に供給すると共にＲＡＭ６８
に記憶する。ＣＰＵ６７はビデオカウント数とトナー捕
給時間との対応関係を示す換算テーブルを有しており、
入力されたビデオカウン卜数に基づき、ギアボックス４
Ｇ１、４Ｇ２、４Ｇ３、４Ｇ４に駆動を与えることによ
り、スポンジローラ４５１、４５２、４５３、４５４か
ら現像器４の４分割した領域それぞれの消費されたトナ
ー量に見合うトナーを補給することができる。本実施例
では上記ビデオカウント数によって消費されたトナー量
に見合うトナーを現像器に補給しているが、この補給量
はあくまでも予測量であるので、補給特性、現像特性、
感光体の変動等によりトナー濃度が初期値より徐々にず
れていくことがある。そのため前記したトナー濃度セン
サーで上限、下限値を設定し、その値を越えたときにＣ
ＰＵ６７にフイードバックし、トナー補給量を補正する
ようになっている。

【００２３】このような構成でトナー補給を行なうと、
２本のスクリュウを用いないで長手方向にトナー濃度が
均一にすることができるので、安定して均一な画像を、
小型な現像装置で実現できる。

【００２４】本実施例では長手方向を４つに分割してい
るが、これに限らず、２分割以上でも充分に効果があ
る。現像剤のトナー濃度センサーとしてはインダクタン
ス方式だけでなく、反射光検知方式、ドラム上パッチ検
方式等が利用できる。

【００２５】（実施例２）第二の実施例を図１０に示
す。現像容器は実施例１と同じであるが、トナーホッパ
ー４６内のトナー供給の手段がスクリュウ５０で構成さ
れ、その下部にシャッター５２のついた補給窓５１が設
けられている。図１１のごとく長手方向は４つに分割さ
れた補給口５１１、５１２、５１３、５１４、そして、
補給口を閉じるベくシャッター５２１、５２２、５２
３、５２４が設けられている。トナーホッパー内のトナ
ーは攪拌部材４７によって攪拌され、補給スクリュウ５
０によって図奥から手前に搬送される。シャッター５２
１、５２２、５２３、５２４はトナー補給信号に従っ
て、図矢印方向に動き、補給口を開閉する。トナー補給
信号は実施例１と全く同様に、等４分割した領域ごとの
ビデオカウント数をトナー捕給時間との対応関係を示す
換算テーブルに対応して、与えられる。本実施例はトナ
ーホッパーからの補給方法が異なるほかは実施例１と全
く同じである。このような構成でトナー補給を行なう
と、２本のスクリュウを用いないで長手方向にトナー濃
度が均一にすることができるので、安定して均一な画像
を、小型な現像装置で実現でき、実施例１よりも簡易な
構成で実現できる。

【００２６】（実施例３）第三の実施例を図１２に示
す。現像スリーブ４１に近接して補給スリーブ５３があ
り、弾性ブレード５４が当接されている。スポンジロー
ラ５５も補給スリーブ５３に当接し回転している。トナ
ーホッパー４６内のトナーはスポンジローラ５５によっ
て補給スリーブ５３に塗布され、弾性ブレード５４によ
り帯電付与され薄層に補給スリーブ５３にコーティング
される。補給スリーブ５３は図１３のごとく５３１、５
３２、５３３、５３４と長手方向に４等分され、それぞ
れ図示せぬ電源より電圧がｏｎ−ｏｆｆできるようにな
っている。具体的には現像スリーブ４１に対してマイナ
ス５００Ｖの電圧を印加させる。本実施例ではマイナス
帯電性のトナーを用いているので、この電圧が印加され
ると補給スリーブ上のトナーは現像スリーブ側の現像剤
に転移する。本実施例はこの補給スリーブ５３１、５３
２、５３３、５３４への電圧のｏｎ―ｏｆｆで、現像器
長手方向に対して補給量を可変に補給することができ
る。薄層にコーティングしたトナーを電界によって現像
剤に転移させる構成なので、非常に正碓にトナー量を制
御できることが本実施例の特徴である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
攪拌部材を１本のみ用い該攪拌部材長手方向に複数箇所
分割した位置にトナー補給手段をもち、該補給手段のト
ナー補給量を画像情報信号に対応して決定しトナー補給
を行うようにしたので、安定して均一な高品位画像を、
小型な現像装置で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法の第一の実施例の説明図

【図２】本発明の画像形成方法の第一の実施例の攪拌部
材の説明図

【図３】本発明の画像形成方法の第一の実施例のトナー
補給ローラの説明図

【図４】本発明の画像形成方法の第一の実施例のトナー
補給部の説明図

【図５】本発明の画像形成方法の第一の実施例の画像形
成装置の説明図

【図６】本発明の画像形成方法の第一の実施例の画像形
成方法の説明図

【図７】本発明の画像形成方法の第一の実施例の潜像形
成方法の説明図

【図８】本発明の画像形成方法の第一の実施例の画像濃
度信号と実画像濃度の特性の説明図

【図９】本発明の画像形成方法の第一の実施例の画像濃
度信号と実画像濃度信号の特性の説明図

【図１０】本発明の画像形成方法の第２の実施例の説明
図

【図１１】本発明の画像形成方法の第２の実施例のトナ
ー補給部の説明図

【図１２】本発明の画像形成方法の第３の実施例の説明
図

【図１３】本発明の画像形成方法の第３の実施例のトナ
ー補給部の説明図

【図１４】従来の画像形成方法の例の説明図

【符号の説明】

４…現像容器４１…現像スリ
ーブ４２…マグネット４３…規制ブレ
ード４４…攪拌部材４５…補給ロー
ラ４６…ホッパー４５１、４５２、４５３、４５４…スポンジローラ４Ｇ１、４Ｇ２、４Ｇ３、４Ｇ４…ギアボックス４８１、４８２、４８３、４８４…窓５１１、５１２、５１３、５１４…補給口５２１、５２２、５２３、５２４…シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に画像情報信号に対応した静電
潜像を形成し、該静電潜像を２成分現像剤を用いた現像
装置で現像して可視画像を形成し、該可視画像を転写材
に転写する画像形成装置において、該現像装置には該２
成分現像剤を攪拌する攪拌部材を１本のみ用い、かつ該
攪拌部材長手方向に複数箇所に分割した位置にトナー補
給手段をもち、該複数箇所に分割した位置でのトナー補
給手段のトナー補給量を該画像情報信号に対応して決定
し、該複数箇所に分割した位置でトナー補給を行うこと
を特徴とする画像形成方法。