(57)【要約】【課題】簡単な構成の現像装置を利用した場合であっても、画像ムラの無く適切な出力が可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】像担持体表面を均一に帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射し、潜像を形成する露光手段と、一成分現像剤の薄層を形成させた現像剤担持体を前記像担持体に微小の間隙距離を空けて配設し、前記潜像を前記一成分現像剤により可視化してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置により可視化されたトナー像を転写材上に付着させる転写手段と、を有する画像形成装置において、前記現像装置に現像剤担持体の回転時の振れ幅を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段内に記憶された前記現像剤担持体の振れ幅情報に応じて、前記現像剤担持体に印加する電圧を変化させることを特徴とする。【選択図】図１
2010237458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面を均一に帯電する帯電手段と、
前記像担持体に光を照射し、潜像を形成する露光手段と、
一成分現像剤の薄層を形成させた現像剤担持体を前記像担持体に微小の間隙距離を空けて配設し、前記潜像を前記一成分現像剤により可視化してトナー像を形成する現像装置と、
前記現像装置により可視化されたトナー像を転写材上に付着させる転写手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像装置に現像剤担持体の回転時の振れ幅の情報を記憶する記憶手段を備え、
前記記憶手段内に記憶された前記現像剤担持体の回転時の振れ幅の情報に応じて、前記現像剤担持体に印加する電圧を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体に印加する電圧は前記現像剤担持体の回転周期と同期して変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体に検出可能なマークを形成しており、前記マークが通過したことを検出する検出手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体上に前記現像剤担持体から飛翔した現像剤量を検出する検出手段を配置することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電及び定着の各工程から画像を形成するため、大型の装置となるのが一般的であった。近年、カラーインクジェット方式の画像形成装置の普及により、静電電子写真方式を利用した画像形成装置においても、小型化・低価格化が求められている。
【０００３】
このような状況から、電子写真の現像装置としては、構造が簡単で小型化が可能な、非磁性一成分現像方式が用いられることが多い。前記非磁性一成分現像方式において、前記感光体に対し、非接触で現像装置を配置し、直流成分のみでのトナーを飛翔させる方式があるが、この場合、現像装置に備えられた現像剤担持体と、感光体表面との距離により、トナーの飛翔量に大きな差が生じてしまうことから、現像剤担持体の回転周期で画像にムラが生じてしまうという問題があった。
【０００４】
上記問題を解決するために、例えば、ＬＣＲメータを使用して、現像剤担持体と感光体の間の距離を検出し、その検出結果に応じて現像電位を調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２０８９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記先行技術においては静電容量を測定する装置を、画像形成装置に配置しなければならず、余分なコストやスペースが必要となる欠点を有している。また、課題を解消のために現像剤担持体の回転精度をよくすることが考えられるが、これは構造的に高コストの原因となり、特に小型の画像形成装置においてはより困難となる。
【０００７】
上述し課題に鑑み、本発明が目的とするところは、簡単な構成の現像装置を利用した場合であっても、画像ムラの無く適切な出力が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、像担持体表面を均一に帯電する帯電手段と、前記像担持体に光を照射し、潜像を形成する露光手段と、一成分現像剤の薄層を形成させた現像剤担持体を前記像担持体に微小の間隙距離を空けて配設し、前記潜像を前記一成分現像剤により可視化してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置により可視化されたトナー像を転写材上に付着させる転写手段と、を有する画像形成装置において、前記現像装置に現像剤担持体の回転時の振れ幅の情報を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段内に記憶された前記現像剤担持体の回転時の振れ幅の情報に応じて、前記現像剤担持体に印加する電圧を変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、前記現像剤担持体に印加する電圧は前記現像剤担持体の回転周期と同期して変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置は、前記現像剤担持体に検出可能なマークを形成しており、前記マークが通過したことを検出する検出手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置は、前記像担持体上に前記現像剤担持体から飛翔した現像剤量を検出する検出手段を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像手段には、現像剤担持体の回転振れ幅を記憶する記憶手段が備えられており、前記回転振れ幅によって印加する現像電位を変更することで、前記現像剤担持体から飛翔する現像剤量を一定に保つことができるため、回転ムラのないきれいな画像が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、上記現像剤担持体へ印加する現像電位を前記現像剤担持体の回転周期で増減させることで、複雑な電圧制御をすること無く現像剤の飛翔量を一定とすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、上記現像剤担持体に検出可能なマークと前記マークを検出する機構を備えることで、前記現像剤担持体の回転振れの基準位置を決めることができるため、前記現像電位を変更するタイミングを取ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記像担持体に前記現像剤担持体から飛翔した現像剤量を検出できるセンサを配置することにより、マーク検出タイミングと一定の現像電位を印加した場合の現像剤の現像量の振れから、現像電位の変更タイミングを決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の画像形成部の構造断面を示す断面図である。
【図２】現像ローラの回転振れと感光体への位置決めの模式図である。
【図３】一定の現像電位を印加した時の画像濃度ムラを説明するための図である。
【図４】現像ローラと感光体の間隙距離と画像濃度の関係を説明するための図である。
【図５】現像電位と画像濃度の関係を説明するための図である。
【図６】（ａ）現像ローラの回転時間と現像ローラと感光体の間隙距離、（ｂ）現像ローラの回転時間と現像電位出力、（ｃ）（ｂ）のタイミングで現像電位を印加した時の画像濃度のムラを説明するための図である。
【図７】現像ローラに形成されたマークの模式図を説明するための図である。
【図８】マークの検出タイミングと現像電位を印加タイミングの関係を説明するための図である。
【図９】感光体に備えられたトナーパッチ検出用のセンサ模式図及び一定の現像電位を印加した時の画像濃度ムラの模式図である。
【図１０】光学センサで検出したトナーパッチの受光信号の変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した場合における実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１８】
〔第１実施形態〕
図１は本発明を適用した場合の実施形態である非接触１成分現像方式を用いた（静電電子写真）画像形成装置の画像形成部の概略断面図である。まず、本発明の画像形成プロセスを説明する。はじめに、感光体１矢印４０の方向に回転する。回転開始と合わせて、帯電装置１０に高電圧が印加され、発生するコロナ放電により、感光体１の表面が均一に帯電される。感光体１の帯電されたエリアは露光手段１１により、光照射され、静電潜像が形成される。
【００１９】
一方、感光体１には現像装置２０備えられており、前記現像装置それぞれに具備された現像ローラ２４は感光体１の表面に対し僅かに間隙を保った位置で回転するよう位置が規制されている。また、現像装置２０が保存されている。トナーは層規制部材２８により、現像ローラ２４上に一成分現像剤の薄層を形成して、感光体１に対向する位置まで運ばれる。
【００２０】
前記感光体１上に形成された静電潜像は感光体１の回転最上流位置に備えられた現像装置２０の現像ローラ２４には負の直流電位が印加されており、感光体１と同じ線速で回転する現像ローラ２４上に形成された薄層トナーが感光体１上の静電潜像に対し、飛翔することにより、可視像化される。
【００２１】
前記トナー像は搬送されてきた転写材６０に、トナー像が移動するように転写ローラ１４に電圧が印加される。転写材６０上に移動したトナー像は定着装置５０により、転写材６０上に定着される。
【００２２】
一方、前記トナー像が転写された後の感光体１上には転写されずに残った残留トナーが存在する。前記残留トナーはクリーニング装置１５によりクリーニングされる。以上が本発明の画像形成サイクルの概略である。
【００２３】
次に、画像安定化技術について説明する。図２に示すように現像ローラ２４と感光体１は感光体表面と現像ローラ表面の間隙距離を一定に保つために現像ローラ２４の回転軸につけられた支持部材５が感光体１表面に接触させられている。
【００２４】
支持部材５は感光体表面に回転することなく接していることから、感光体駆動による振れは現像装置と一体で動くため、ほとんど発生しない。
【００２５】
しかしながら、現像ローラ２４は製造工程上のバラツキにより、回転振れが生じており、回転軸を基準に回転することから現像ローラ２４の円周は図２に示すように振れながら回転する。これにより、現像ローラ２４の外周表面と感光体１の外周表面との間隙距離は現像ローラ２４の回転周期で最大値ａから最小値ｂまで周期的に変化してしまう。
【００２６】
このときの画像濃度の変化を図３のグラフに示す。ここで、図３のグラフは、縦軸を画像濃度（ＩＤ）とし、横軸を時間軸としている。図３のグラフに示されるように、この振れが存在する状態で、画像形成を行うと、現像ローラ回転周期で濃度ムラが発生してしまう。
【００２７】
ここで、感光体１と現像ローラ２４との間隙距離（現像Ｇａｐ）と、画像濃度（ＩＤ）とを、図４に示す。図４は、現像電位が−４５０Ｖの場合における現像Ｇａｐと、画像濃度との関係を表したグラフである。
【００２８】
画像形成装置には、使用中の現像装置の状態を記憶しておく記憶手段３２が設けられている。画像形成をするときに、画像形成条件を変更するための情報を画像形成装置に送ることができる。本実施形態では、各記憶手段に現像ローラの振れ幅情報を記憶させておく。この現像ローラ振れ幅情報を基に現像電位の変化量を決定し、補正を行う。
【００２９】
以下、具体的に現像電位の補正方法を説明する。現像ローラ２４と感光体１との間隙距離（現像Ｇａｐ）の平均値が０．１６５ｍｍの場合、現像ローラの回転振れ幅（ａ−ｂ）が３０μｍ（０．０３ｍｍ）であれば、現像ローラが回転した時、感光体１との間隙距離（現像Ｇａｐ）は最大値ａが約「０．１８０ｍｍ」、最小値ｂが約「０．１５ｍｍ」となる。この時、現像電位が−４５０Ｖであれば、図４のグラフより、間隙距離（現像Ｇａｐ）が最大値ａの時の画像濃度（ＩＤ）は「０．４８」となる。また、間隙距離（現像Ｇａｐ）が最小値ｂの時の画像濃度（ＩＤ）は「０．７６」となる。
【００３０】
そして、この算出された画像濃度ＩＤより、現像電位を求める。図５は、画像濃度（ＩＤ）と、現像電位との関係を表したグラフである。本図では、間隙距離（現像Ｇａｐ）が０．１５ｍｍの場合と、０．１８ｍｍの場合との関係を示している。
【００３１】
上記のように間隙距離（現像Ｇａｐ）が最大値ａの時の画像濃度ＩＤは「０．４８」、最小値ｂの時の画像濃度ＩＤは「０．７６」であることから、間隙距離（現像Ｇａｐ）が最大値「０．１８ｍｍ」となったとき、−４５０−８０Ｖ＝―５３０Ｖの電位を現像ローラに印加すること、すなわち実効現像電位を８０Ｖ大きくすることで、間隙距離０．１５ｍｍの時と同等の画像濃度（ＩＤ）が得られることとなる。
【００３２】
以上の内容から、現像ローラの回転振れ幅を予め現像装置に備えられた記憶手段に記憶させておき、該現像装置が画像形成装置に挿入され、画像形成工程が始まる際に、記憶手段の現像ローラの回転振れ幅の情報から、現像電位の補正量を決定することで、画像ムラが発生しない良好な画像を得ることができる。
【００３３】
〔第２実施形態〕
続いて、本発明を適用した第２実施形態を説明する。上記画像形成装置において、現像Ｇａｐが最大値ａとなるように現像装置を画像形成装置に設置する。例えば、現像ローラ２４の外径１６ｍｍとし、現像ローラ表面の周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転した場合における、現像Ｇａｐの変化を図６（ａ）に示す。
【００３４】
図６（ａ）は、縦軸に現像Ｇａｐを、横軸に時間をとったグラフである。本図に示すように、現像ローラ２４の回転周期０．５０３ｓｅｃ（１６π／１００）に合わせた余弦波の周期で表される。そこで、画像濃度が一定に保たれるようにするためには、現像ローラ回転開始と同時に図６（ｂ）に示すような余弦波で表される周期（すなわち、０．５０３ｓｅｃ（１６π／１００）の周期）で現像電位を変化させて印加することにより、補正テーブルを用いることなく補正量を決定することができる。この場合の現像Ｇａｐの変化を示したのが、図６（ｃ）のグラフである。
【００３５】
本実施形態においては、現像Ｇａｐが最大値ａになるように現像装置を挿入した場合の説明をしたが、最小値ｂになるように現像装置を挿入した場合も同様の考え方で補正が可能である。
【００３６】
〔第３実施形態〕
続いて、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図７に示すように、現像ローラ２４に光学的に検出可能なマーク２が形成されている。また、現像ローラ回転時に該マークの通過を検出できるよう光学センサ３が画像形成装置に更に配置されている。なお、現像ローラはアルミシャフトを使用し、マーク２の部分は光学的反射性を変えることで形成される。例えば、表面粗さを変えることによって乱反射と鏡面反射の比率を変えた部分であってもよいし、光学的分光反射率の異なる部分であってもよい。マーク２はトナーで汚染され、検出ができなくなることを防ぐために、トナー薄層が形成されていない部分に形成し、常にフェルトなどでクリーニングされるように構成されていることが望ましい。
【００３７】
第２実施形態では現像装置を画像形成装置に挿入する際に、現像ローラの振れの位置を予め現像Ｇａｐが最大又は最小となる位置に合わせておく必要があった。
【００３８】
しかし、現像ローラ２４に前記マークを形成しておき、マーク２の位置に基づいて現像Ｇａｐが最大又は最小となる位置までの角度θ（図２参照）を現像ローラ２４の振れ幅情報と共に前記記憶装置に記憶させておくことで、現像装置を画像形成装置に挿入する際に、現像ローラの位置合わせが不要となる。
【００３９】
図８（ａ）は、縦軸に現像Ｇａｐを、横軸に時間をとったグラフである。一定の周期毎に現像Ｇａｐが変化している。図８（ｂ）は、マーク検出タイミングを表したグラフである。そして、図８（ｃ）が、マーク検出のタイミングに基づいて印加する現像電位をグラフ化したものである。
【００４０】
現像ローラ回転開始時は、マーク２が検出されないため、現像ローラの振れがどのようになっているか判断できないので、現像電位は現像ローラ２４から感光体ベルト１にトナーが飛翔しない一定の電位が印加される。現像ローラが回転を開始し、マーク２が検出されると、記憶装置に記憶されている前記角度θから、現像ローラと感光体ベルトの現像Ｇａｐが、その瞬間どのような距離関係にあるか算出できるため、予め決められた現像電位の余弦波の初期位相を決定することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、光学センサを用いて現像ローラの回転周期を検出する手段を述べたが、現像ローラの回転を検出する他の手段を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
〔第４実施形態〕
続いて第４実施形態について説明する。第４実施形態は、図９に示すように、感光体上のトナー像を検出する光学センサ４を備えた状態を示す。光学センサ４は、感光体１の進行方向において現像装置の下流位置に設置されている。光学センサ４は感光体１上に形成されるトナーパッチ６のトナー像を検出するためのものである。この光学センサ４は、発光部に波長８９０ｎｍの赤外線発光ダイオードを用いた物で、これを感光体に照射し反射光をフォトトランジスタで受光するようになっている。この波長に対して、感光体は実質的に透明であるが、トナーは不透明である。従って、光学センサ４では感光体上に形成されるトナーパッチ６を検出できる。
【００４３】
現像電位を一定で印加すると、図３（ａ）に示したように、画像は現像ローラ回転周期で濃度ムラが発生することは前に述べたが、その状態が感光体上でどのような状況であるかを模式的に示したのが、図９に示すトナーパッチ６である。
【００４４】
このトナーパッチ６の濃度ムラを光学センサ４で検出すると、図１０に示した曲線となり、トナー量が多い部分は反射光量が少なくなることから、受光電圧が低下し、逆にトナー量が少ない部分は反射光量が大きくなるために受光電圧が高くなる。
【００４５】
現像装置を画像形成装置内に挿入後、現像ローラの振れによる画像濃度ムラ補正条件決定するための工程を動作させる。前記工程が開始後、露光手段１１にて現像ローラ１周以上の長さの静電潜像を感光体上に作成し、現像装置にてトナーパッチ６が形成される。トナーパッチ６は光学センサ４にて検出され、図１０で示した曲線が得られる。
【００４６】
一方、現像ローラ２４にて、トナーパッチ６を現像しているタイミングで光学センサ４により、現像ローラのマーク２の位置を検出する。マークが検出されたタイミングが光学センサ４で検出したトナーパッチ６の曲線（余弦波）のどのタイミングあったかを算出し、現像Ｇａｐが最大値ａとなる位置とマーク位置との角度θを決定する。
【００４７】
この角度θから、マーク検出時の位相を決定し、現像装置に備えられた記憶手段に記憶された現像ローラの回転振れ幅から、現像電位の補正幅を決定することができる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
【符号の説明】
【００４９】
１      感光体
２      マーク
３、４      光学センサ
６  トナーパッチ
１０  帯電装置
１１  露光手段
１４  転写ローラ
１５  クリーニング装置
１６  除電ランプ
２０  現像装置
２４  現像ローラ
２８  層規制部材
３２  記憶手段
５０  定着装置
６０  転写材（記録用紙）
【図１】
2010237458.tif 000003
【図２】
2010237458.tif 000004
【図３】
2010237458.tif 000005
【図４】
2010237458.tif 000006
【図５】
2010237458.tif 000007
【図６】
2010237458.tif 000008
【図７】
2010237458.tif 000009
【図８】
2010237458.tif 000010
【図９】
2010237458.tif 000011
【図１０】
2010237458.tif 000012