JPS63239474A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真方式および静電記録方式等による画
像形成装置、特に、絶縁性着色粒子現像剤により現像を
行う画像形成装置に関するものである。

〔従来の技術） 従来、この種の画像記録装置において、静電潜像担持体
上における帯電による静電潜像の顕像化（現像）は、前
記絶縁性着色粒子−現像剤（以下、“トナー”と称する
）として、スチレンアクリル等の合成樹脂を主成分とし
、これが鉄粉、ガラスピーズ等のキャリヤと総合し、ま
さり帯電することにより電荷を持つもの、あるいは、磁
性体を含有し、金属製の円筒形現像スリーブ上を搬送す
ることより電荷を持つものを用い、上記現像スリーブ上
に現像バイアス電圧を印加することにより行うのが一般
的である。

これら絶縁性トナーの現像特性は、トナーの持つ電荷量
（以Ｆ“トリボ”と称する）に大きく左右され、良好な
現像特性を得るためには、特に現像スリーブ上にあるト
ナーが平均して所定範囲のトリボｆに保たれていること
が望ましい。すなわち、トリボが低いと、現像スリーブ
」−から像担持体−Ｆによる静電潜像上に移る力が弱く
、濃度の薄い画像となるからである。

−１＞’、　　トリボかＩ４ｉ端に高くなると、（一般
に、小粒径トナーは、体積当りの表面積が大きいため、
トリボが高くなり易い。逆に、自身の鏡映力により、現
像スリーブＦに強く吸着し、スリーブ表面最下層に沈殿
して離り難くなる。こうなると、他のトナーが金属スリ
ーブ表面とまさつ帯電し難くなるため、トリボが上昇せ
ず、画像濃度が低下する。また、トナー同志のまさつ帯
電回数が増えるため、所望の極性とは逆極性に帯電した
、いわゆる“反転トナー”が生じ紡くなる。

以上のような現象は、特に、現像装置内に新しいｔ・ナ
ーを補給した直後、新しいトリボの少いトナーと、古く
て比較的トリボ有するトナーが混ざり合ったときに生じ
精い。

これは、新しく補充したトリボが不十分なトナー（この
粒度分布を第７図（ａ）゛に示す）のうち、比較的トリ
ボを持ち易い粒径の小さいものがスリーブ−Ｌで比較的
リッチになり（この粒分１ｆｉ第７図（ｂ）に示ず〉、
現像に一番寄与する粒径８〜１２μｍのトナーがトリボ
を持つまでに立上りの時間を要し、−・時的に画像濃度
が低下する。

また、第７図（ｃ）に示すような、耐久によって消費さ
れなかった粒径の大きい！・ナーが比較的にトリボを持
ち難いこともあって、面述の逆極性の反転トナーになり
易く、こねに起因する“反転かぶり”も一時的に増加す
る等によるものである。

Ｊ二記のような現象を回避するための手段としては、現
像装置内のトナー室を現像スリーブ近傍の小室と大容量
のホッパ部とに分割し、該ホッパ部から現像部に少量づ
つトナーを補強するか、あるいは、これとは逆に、現像
部内に未だ］−分のトナーが存在するうちに、少しづつ
トナーを補給するようにする。さらには、ホッパ部にお
いて、トナーをある程度攪拌したのち現像部に供給する
ようにする等の対策が従来行わわてさた。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、以上のような対策手段を講するためには
、いずれも、ある程度の大きいトナー容ｉＩｔ　（例え
ば少くとも４００ｃｃ以ト）を有するホッパ部を必要と
し、また、ホッパ部から現像部にトナーを補給するため
の補給装置も必要であるため、小形機の現像装置には不
通であった。

また、現像特性が良くないために、長期間の使用により
徐々に現像装置内に蓄積し、“反転かぶり”の原因とな
り易い粗大粒径のトナーを除去することは実際問題とし
て甚だ困鯉であった。

本発明は、以上のような従来例の問題点にかんがみてな
されたもので、トナー補給前後において画像品質が安定
しており、かつ、小形化も容易な画像形成装；べの提供
を目的としている。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明においては、現像装置内へのトナー補
給直後から所定期間、像担持体上の画像領域および非画
像領域における現像コントラストをそわぞれ変化させる
制御を行うよう構成することにより、前記［１的を達成
しようとするものである。

（作用〕 以上のような手段により、トナー補給前後の現像特性か
向トして画像品質が安定する。

〔実施例〕

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。

（実施例の制御特性） 本実施例は、現像装置に対するトナー補給直後から例え
ば、レーザ等の外部機器からの電気信号により駆動され
る露光装置の発光回数および発光時間から、像担持体上
の画像領域における消費トナー１１１を算出し、その消
費トナー！４が所定量に達するまでの間、新しいトナー
補給直後の濃度低）、ラインの細り、および反転かぶり
の増加等を防ｒ）するしために、前記画像領域において
現像コントラストを大きくし、かつ、非画像領域である
転写紙間の領域（以Ｆ、“紙間”と略称する）において
、反転トナーを積極的に像担持体上へ現像するために、
像担持体上の背Ｉル部電位と現像バイアス直流成分との
差を大きく１″るようにしたことを特徴としている。

（装置構成） 第１図に、本発明原理を、反転ジャンピング現像を行う
電ｆ−写真方式レーザビームプリンタ（以ド、“ＬＢＰ
“と略称する）に適用した場合の一実施例の要部説明図
を示す。

図において、２８は、感光（体）ドラムで、アルミニウ
ムシリンダ上に静電潜像担持体である（ｆ機先４電体が
塗布されている。２７は１次帯電器（コロトロン）であ
り、これにより感光ドラム２８を一様に負帯電する。２
６は定電流電源である。この感光ドラム２８に対して、
半導体レーザ６ａ（５はレーザドライバ）、コリメータ
レンズ６ｂ、ポリゴンミラー７、ｆ−θレンズ８９反射
ミラー９等により構成される走査光学系により、イメー
ジ露光が行われ、感光ドラム２８］：に静電１（ｉ像が
形成される。

この潜像上に、現像装置１７内の現像スリーブ２０上で
まさつ帯電されたトナーが、スリーブ２０−Ｅに直流成
分ＶＤＣを重畳した交流バイアスが印加される現像バイ
アスによって現像される。

１５は現像パイアイ制御回路、１６は、現像バ、ｒアス
ＤＣ電源である。ここで形成された顕画像は、レジスト
ローラ２１により搬送されてくる転写紙−ヒに、転互帯
電界２２からのプラスコロナにより転写され、この転写
紙は、分離帯電器２３からのマイナスコロナ重畳の交流
コロナイオンにより除電され、感光ドラム２８から分離
される。

感光ドラム２８上の未転写トナーは、クリーニング装置
２４により清掃され、さらに感光ドラム２８上にメモリ
されている静電潜像は、除電ランプ２５により消去され
、再び公知の電子写真プロセスを繰返す。なお、第１図
中１は外部機器、２はインタフェース、３は制御部信号
、４はビデオ信号を表わす。

（ｙＩ御方法） ここにおいて、現像装置１７内の、圧電素子等によるト
ナーセンサ１８（１９は撹拌棒を示す）からの断続的な
トナーｊｌ（１）信号の出力回数およびＭｕ時間等から
、トナー量検知回路１１により現像装置ｌ￥１７内のト
ナー量を算出し、これが所定の検知レベル（本実施例に
おいては、約７０ｇとする）になフた時点で、トナー無
くシ）信号１３が出力される。このトナー無信号１３に
より、トナー無くシ）表示１２が行われ、トナーの補給
がユーザあるいはサービスマン等によって行われること
になる。１４は、トナー訂（す）１３号を表わす。

この際、新しいトナー補給後においては、面述のごとく
、画像濃度の低下、ラインの細り、および反転かぶりの
増加等が生じ易い。この現象は、面記のとおり、使い込
んでトリボを持ったトナーに、トリボの少い新しいトナ
ーが混入するために発生するものである。

ここにおいて、本発明においては、新しいトナー補給直
後の前述問題点を解消するために、トナー補給直後、画
像部で画像濃度およびライン幅が増大し、かつ紙間にお
いて反転トナーが積極的に現像されるような状態に面記
現像バイアス直流成分Ｖｌ）Ｃをルｊａｉｌするが、ト
ナーのトリボが上昇し濃度が立上って行く（いわゆる“
トナーの立上り”）際に、上記直流成分ＶＤＣの補正値
を徐々に少くし、トナーがトリボを十分持った段階でＶ
ＯＣを標準設定値に戻すためのパラメータとして、レー
ザ６ａの発光回数および発光時間から演算／見出される
画像部におけるトナー消費量を用いる。７５１図１０は
このトナー量演ヰ回路を示す。

これは、“トナーの立上り”がプリントの画像パターン
、つまり、トナー消費量に大きく依存するためである。

すなわち、変化させた直流成分ＶＯＣを４１！設定値に
戻すためのパラメータに、プリント枚数や現像スリーブ
２０の回転数、あるいは、単なる時間等、画像パターン
に直接関連しないものを選ぶと、画像パターンによって
濃度の立上りと、ＶＯＣ値の標準状態への復帰との間隔
にずれが生ずるためである。

このような欠点を解消するための手段としては、現像装
置１７内のトナー消′Ｒ旧を算出する方法もあるが１通
常、現像装置１７内におけるトナー量の検知は、トナー
無し検知、すなわちトナー、！４が所定レベル以下であ
るか否かの検知であるため、任、αのトナー量レベルに
おいてその消費ｆａｔをモニタすることは困難である。

このため、潜像担持体上の画像領域におけるレーザ６ａ
の発光回数および発光時間から算出されるトナー量を基
に変化させたＶ。Ｃ値を標準状態に復帰させる手段は比
較的簡単で、かつ精度の良好な方法の一つである。

以下に、レーザ発光時間から消費トナー量を算出する方
法について説明するが、それに先立ち、第２図に、本実
施例における感光体ドラム２８表面の暗部電位■。、明
部電位ｖしと現像スリーブ２０に印加される現像バイア
ス直流成分Ｖ。Ｃとの関係図示す。図中、（ａ）図は、
標準状態における同上関係図、（ｂ）図は、トナー補給
後から所定枚数のプリントが完了するまでの間、前記画
像領域における同上関係図、（ｃ）図は、トナー補給後
から所定枚数のプリント完了までの間における前記紙間
の同上関係部である。各図の上部には、感光体上のトナ
ー粒１゛−の帯電極性を示すゆ（消１？トナーＪａ算出
法） つぎに、Ｏｎ記レザー発光時間から消費トナー量を算出
する方法を、第３．４図および第１表を参照して説明す
る。

第３図は、レーザ発光強度の時間特性図で半導体レーザ
６ａ（第１図）を感光体ドラム２８上で１ライン（１，
秒間）走査した際、時刻を目からｔ１２までとｔ２１が
ｔ２２までの間にビデオ信号４（第１図）によりレーザ
ドラバ５を介してレーザ光（６ａ）が出力さハたことを
示している。このとき、時刻ｔ１２およびｔ２□におけ
る発光強度よりも、時刻ｔ、およびｔ２１における発光
強度の方が大きいのは、一般に半導体レーザは連続発信
することによりチップでの温度が１昇して発光効率が低
下する等のためである。

また、レーザ６ａの発光強度が一定であるとしても、露
光面積の少い部分は、エツジ効果等により、面積辺りの
トナー消費量は、大面積のそれに比して大きくなる。

第４図は、レーザ発光時間対レーザ発光時間当りのトナ
ー消′！１量の関係をビット形式で表した図であり、１
２ｐｅｆｆｉ／ｍ嘗の解像力を持つＬＢＰにおいて、乾
式−成分磁性トナーを用い、金属製現像スリーブ２０（
第１図）上に、周波数１５００ｆｌｚでピークツーピー
ク電圧１５００Ｖの矩形波交流バイアスに一５００ｖの
バイアス直流成分Ｖ。Ｃを重畳した現像バアイスを印加
し、プロセス速度８０　ａｍ／　ｓでジャンピング現像
を行ったときのレーザ発光時間とトナー消費量との関係
をビット形式で示したものである。

第４図から、例えば前記第１図装置において、時ｌＡｌ
１　ｔ　ｒ　１からｔＩ２（第３図）の露光部における
トナー消ｔ！量は、第４図で２種の斜線が重なっている
部分の面積で示され、また、時刻ｔ２１からｔ２２の露
光部におけるトナー消費量は、右−下り斜線部で示す面
積である。

すなわち、画像領域において、レーザ６ａオン信号が出
力される度に、レーザ発光時間ｔｎからトナー量演算回
路１０（第１図）において、消費トナー量ｖ　＋、を第
１表に示すように、下記演算式（ただし、１．、＜１≦
ｔ、、ｔｏ　＝Ｏ）により算出する。

第１表 （数値例） 以Ｆ、本実施例の具体的数値例について説明する。第１
図において、トナー量検知回路１１からトナー無イ３号
１３が発せられ、トナー無表示１２を行うことにより、
プリンタ本体の作動停止Ｆを、本体内のＣＰＵで記憶し
ておいた上で、その後発せらせた最初のトナー存信号と
してとられ、この信号によって現像バイアス制御回路１
５の設定値を変化させる。

上記設定値は、トナー消費ｆｆ１０．０６０ｇ／枚とし
て、トナー補給直後からの消費量算出値がＡ４版６％印
字チャートにおいて５０枚相当である３ｇまでは、現像
バイアス直流成分ＶＤＣ＝−６００Ｖ、３ｇから１００
枚目相！Ｍの６ｇまでは、Ｖｎｃ”　　５７０　Ｖ、６
ｇから２００枚目相当の１２ｇまでは、Ｖｎｅ”　　５
５０Ｖ、１２ｇから３００枚「１相当の１８ｇまでは、
ｖ［１ｃ＝−５３５Ｖ、１８ｇから４００枚目相当の２
４ｇまでは、ＶＤＣ＝　　５２０　ｖ、２４ｇから５０
０枚「Ｉ相当の３０ｇまでは、ｖｌ）Ｃ＝−５１０Ｖで
あり、消費トナー量単出値が３０ｇ以内でＶｎｅ＝５０
０　Ｖ、すなわち標準値に戻るようにしである。

上記のような設定にしたＬＢＰにおいて、トナー補給直
後、５枚の１ドツトｌスペースパターン（Ａ４川用）を
出力し、かつ、その後の９５枚を、設定値に対して４％
災なる１０％印字チャートで出力した場合のプリント枚
数対５Ｘ５１１ＩＩ１２ペタ黒濃度のグラフを第６図（
Ｃ）に示す。第６図（ａ）は、トナー補給直後において
、現像バイアス直流成分ＶＤＣの変化を全く行わなかっ
た場合、また第６図（ｂ）は、ｍ純にプリント枚数に比
例してＶｎｅ値が変化するように設定した場合のそれぞ
れの前記濃度変化グラフである。

」二記３つのグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｅ）から、レー
ザ発光時間より叩出される消費トナー量をパラメータと
して、現像バイアス直流成分ＶＯＣの値を変化させるこ
とにより、トナー補給直後の濃度変化に対して大きな効
果が得られることが分る。

また同時に１反転かぶりを、紙間において積極的に感光
ドラム２８上に現像することにより、画像上に表われる
反転かぶりを減少させことができ、かつ、トナーの粗大
粒子が補給直後に積極的に消費されることで、耐久によ
って粗大粒子が現像装置１７の内に蓄積する傾向が減少
し、反転かぶりは、トナー補給直後のみでなく、耐久中
も減少する。

さらに、画像上に比較的粒径の小さなトナーが現像され
ることにより、画像の鮮鋭度が改善される。

このとき、紙間において行われる反転かぶりトナーの現
像のためのバイアス直流成分値Ｖｌ）Ｃの設定も、ｍ記
と同様に、レーザー発光時間に対応して変化させるのが
好ましい。具体的には、１）η記数イ直例と同様に、消
費トナー量算出値がＡ４版６％印字チャートにおいて５
０枚相当（トナー消費量０．０６０ｇ／枚）である３ｇ
までは、紙間のＶｏｃ”　−２００Ｖ、３ｇからｉｏｏ
枚目相当この６ｇまでは、ＶＯ（＝−１７０Ｖ、６ｇか
らの２００枚目相当の１２ｇまでは、Ｖ　、Ｃｊｉニー
１３０Ｖ、それ以降３０ｇまでは、ＶＤＣ＝−１００Ｖ
とし、その後は、紙間で反転かぶり現像を行わない。

以上のようにして、反転かぶりレベルをも変化させるこ
とにより、紙間の反転かぶりによって失われるトナー量
を調節することができ、トナー消費１をも調節すること
ができる。

（他の実施例） １）１記実施例においては、トナー補給後の濃度低下お
よびラインの細りを制御するために、現像バイアス直流
成分ＶＯＣの値のみを変化させて、現像コントラストを
高めたが、場合によフては（例えば、かぶり除火のため
の背景部電位と現像バイアス直流成分Ｖ。Ｃとの電位差
に許容度がないなど）、明部電位ｖＬを低くする、ある
いは、上記直流成分ＶＯｃ上昇と同時に暗部電信Ｖ、を
上昇させることによっても、同等の効果が得られる。

また、紙間（前記転写紙間の領域）において、反転トナ
ーを積極的に感光ドラムの上に現像する際、トナーによ
っては、現像バイアス直流成分ＶＤＣを接地に落すだけ
では十分なコントラストが得られない場合、暗部電位Ｖ
。を大き〆することにより、反転トナー現像のためのコ
ントラストを大きくしてもよい。

これら暗部電位■。の制御をＬＢＰで行った場合の第２
の実施例の要部説明図を第６図に示す。

同図は、第１実施例の７ｉ１図相当図であり、定電流電
源制御回路２９が付加されているのみで、他は第１図に
準するので詳細説明の重複は省略する。

（発明の効果） 以上、詳述したように、本発明によれば、現像装置内へ
の現像剤補給直後から所定期間、像担持体上の画像領域
および非画像領域の現像コントラストをそれぞれ変化さ
せるよう構成したため、現像剤補給前後における画像品
質を安定化１−ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電ｆ写真式ＬＢＰの一実施例の
要部説明図、第２図（ａ）、（ｂ）。 （ｅ）は、それぞれ感光体表面の各電位関係図、第３図
は、レーザ発光強度の時間特性図、第４図は、レーザ発
光時間対トナー消費量の関係図、第５図（ａ）、（ｂ）
、（ｃ）は、それぞれプリント枚数対ベタ黒濃度変化の
各特性図、第６図は、本発明の第２実施例の要部説明図
（第１図相当図）、第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、
そわぞれトナーの各粒度分布図である。 ６ａ・−・−半導体レーザ ｔｏ−−−−トナー■ｌ」演算回路 １５−・・・・・現像バイアス制御回路１７・−・−現
像装置 ２２−−−−−・転写帯電：Ｓ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像担持体上の静電潜像を着色粒子現像剤に
   より現像し、該顕像を転写材上に転写／記録する画像形
   成装置であって、現像装置内への前記現像剤補給直後か
   ら所定期間、前記静電潜像担持体上の画像領域において
   、該潜像を現像する際の現像コントラストを変化させ、
   かつ、前記静電潜像担持体上の非画像領域において背景
   部に対する現像コントラストを変化させる制御を行うよ
   う構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記制御は、潜像形成手段の作動時間を積算演算
   することにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の画像形成装置。