(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に供給する現像剤を担持する現像剤担持体を備えた現像装置とを備え、該潜像担持体と該現像剤担持体との間に現像バイアスを印可して、該現像剤を該潜像担持体に供給し、該潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置において、現像剤検知手段を有し、該現像剤検知手段によって、現像剤抵抗が異常画像が発生するレベルまで低下したことを検知したときには、上記現像装置内の現像剤の予備攪拌を行う制御をすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記現像剤担持体近傍に、上記現像剤抵抗検知手段の現像剤抵抗検知部材を有したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１、２または３の画像形成装置において、画像形成前に上記現像剤抵抗検知手段によって現像剤抵抗を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２の画像形成装置において、上記現像剤抵抗検知手段の高圧電源部材と、上記現像バイアスの印可手段の高圧電源部材を兼用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、現像装置内に現像剤規制部材を設け、上記現像剤抵抗検知手段の上記現像剤抵抗検知部材として該現像剤規制部材を兼用することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、表面に潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に供給する現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置とを備え、該潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の画像形成装置としては、例えば特公平６−３４１２８号公報には、矩形波パルス電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを印可する現像装置において、潜像担持体上の表面電位を検知する検知手段と、検知した表面電位に応じて原稿画像が中間調画像か文字画像かを判別する判別手段と、判別結果に応じて画像のγ特性を調節する調節手段とを設けたものが開示されている。この現像装置では、現像バイアスとして従来の正弦波に替えて矩形波を用い、潜像担持体の表面電位の条件を加味してデューティ比、及び重畳直流電圧のレベルを制御する。正弦波に比べて矩形波は平均レベルとピーク値の差が小さいので、現像バイアスに矩形波を用いることにより潜像担持体と現像剤担持体との間でのリークを防止しようとしている。また、原稿画像の上記種類に応じて、現像バイアスにより画質の制御を自動的に行うことを目的としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、リークは温度・湿度に大きく関与しており、現像バイアスの平均レベルとピーク値の差を各条件、例えば原稿画像の種類による画像濃度の違いによって同一に小さくするだけでは、環境変動によるリークを容易に防ぐことはできない。さらに、リークは潜像担持体と現像剤担持体との間のギャップのばらつきや、その間に存在するキャリアの組成等様々な変動要因が関係しており、各変動要因を全て考慮してのリーク防止は大変困難である。
従って、画像形成装置内でリークが発生し、黒ベタ画像に白抜け画像等の異常画像が生じる不具合があった。この不具合は、メンテナンス時にサービスマンが現像バイアス等の調整をするまで、そのまま放置されることが多かった。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その第一の目的とするところは、現像剤の体積抵抗率が異常画像が発生するレベルまで低下したことを検知したときに、作像時の異常画像の発生を未然に防止するような制御を行うことのできる画像形成装置を提供することである。
第二の目的とするところは、現像剤担持体近傍の現像剤の体積抵抗率を検知することのできる画像形成装置を提供することである。
第三の目的とするところは、画像形成前に現像剤の体積抵抗率を検知することのできる画像形成装置を提供することである
第四の目的とするところは、画像形成装置内の既存の部材を兼用することによって、簡易な構成で正確に現像剤の体積抵抗率を検知することのできる画像形成装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に供給する現像剤を担持する現像剤担持体を備えた現像装置とを備え、上記潜像担持体と該現像剤担持体との間に現像バイアスを印可して、該現像剤を該潜像担持体に供給し、該潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置において、現像剤検知手段を有し、上記現像剤検知手段によって、現像剤抵抗が異常画像が発生するレベルまで低下したことを検知したときには、上記現像装置内の現像剤の予備攪拌を行う制御をすることを特徴とするものである。
上記第二の目的を達成するために、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記現像剤担持体近傍に、上記現像剤抵抗検知手段の現像剤抵抗検知部材を有したことを特徴とするものである。
上記第三の目的を達成するために、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、画像形成前に上記現像剤抵抗検知手段によって現像剤抵抗を検知することを特徴とするものである。
上記第四の目的を達成するために、請求項４の発明は、請求項１乃至３の画像形成装置において、上記現像剤抵抗検知手段の高圧電源部材と、上記現像バイアス印可手段の高圧電源部材を兼用することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の画像形成装置において、現像装置内に現像剤規制部材を設け、上記現像剤抵抗検知手段の上記現像剤抵抗検知部材として該現像剤規制部材を兼用することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置としてのプリンタに適用した一実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るプリンタの要部概略構成図である。潜像担持体としての感光体ドラム１の周りには、帯電装置２、クリーニング装置３、レーザービームＬを発光する光書込装置４、トナーを供給して感光体ドラム１上の潜像を顕像化する現像剤担持体としての現像スリーブ５を含む現像装置７、及び転写手段６等が配置されている。また、現像装置７内にはトナーエンドセンサ４８等が設けられている。さらに、現像装置７の近傍にはトナー補給部４９が設けられている。
図１に示すプリンタの右上側には、オペレーションパネル３０及び外装部３１が配置されている。プリンタの左側に配置されたメイン制御部３４には、電源３５、プリント基板３６（エンジンドライバーボード）及びコントローラボード３７等の電装、制御装置が収納されている。また、給紙トレイ３２がピン３３により回動可能に取付けられており、排紙トレイ部２２を構成しているカバー３８は回転支点３９を中心に開放可能に取付けられている。また、プリンタ下側には矢印ａ方向に脱着可能な給紙カセット１０が配置されており、この給紙カセット１０内の転写紙Ｐは、中板１１で支えられ、図示しないスプリング等の付勢手段によってアーム１２を介して給紙ローラ１３に押し付けられている。
そして、図示しないモータ等の駆動源によって給紙ローラ１３が回転することにより給紙カセット１０内の転写紙Ｐは、分離パッド１４で重送を防止されながらレジストローラ１５まで搬送され、感光体ドラム１上の画像と同期するようにタイミングが取られて、転写手段６に向かって送り出されるようになっている。転写手段６によって感光体ドラム１から画像を転写された転写紙Ｐは、定着手段１６に搬送され、ヒータ１７を内蔵した定着ローラ１８と、これに圧接対向する加圧ローラ１９との間を通り、加熱加圧されてトナー像が定着するようになっている。その後、画像形成済みの転写紙Ｐは、排紙ローラ２０によって画像面を下側にして排紙口２１より排紙トレイ部２２上に排出される。なお、排出される転写紙のサイズに対応するために、排紙ストッパ４０は矢印ｂ方向において可動に構成されている。
【００１２】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。図２は、本実施形態に係る現像剤抵抗検知手段の構成を示す。この現像剤抵抗検知手段は、現像剤抵抗検知部材６２、高圧電源６３、通電検知器６４，抵抗部材６８及びメイン制御部３４により構成されている。この現像剤抵抗検知手段は、現像剤抵抗検知部材６２と現像スリーブ５の間に発生したリークをとらえて、現像剤６７の体積抵抗率が低下したことを検知するものである。
現像剤抵抗検知部材６２は、例えばステンレススチールなどの導電性の材質で、板状または線状の形状で製作されている。また、現像剤抵抗検知部材６２の材質としては上記ステンレススチールの他に、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などを使用することもできる。この現像剤抵抗検知部材６２を現像スリーブ５の近傍に設置する。なお、現像剤抵抗検知部材６２と現像スリーブ５との接地間距離は、感光体ドラム１と現像スリーブ５間の距離と同等であった方がより正確に検出することができる。例えば、感光体ドラム１と現像スリーブ５間の距離が０．６ｍｍであった場合には、現像剤抵抗検知部材６２と現像スリーブ５間の距離も０．６ｍｍとする。
高圧電源６３は、現像剤抵抗検知手段に検知電流を通電するものである。この高圧電源６３の電圧は、通常現像する際の現像バイアスと同じ電圧が望ましい。例えば、感光体ドラム１の一様帯電電圧が−８００Ｖで、充分に黒べた画像が採れる現像バイアスが−６００Ｖである場合には、高圧電源６３の電圧を−６００Ｖに設定する。
通電検知器６４は、例えばスイッチング出力付きの直流電流計を用いる。このスイッチング出力付きの直流電流計に検知すべき電流値をプリセットしておき、プリセット値を上回る電流値を検出している状態の場合には、常にスイッチング出力をメイン制御部３４に出力する。反対に、電流値がプリセット値を下回ったときには、スイッチング出力を出力しない。また、この通電検知器６４には、アナログ出力付きの直流電流計を用いることもできる。このアナログ出力を、図示しないＡ／Ｄコンバータを用いてデジタル信号に変換して、メイン制御部３４に伝送する。このことによって、メイン制御部３４で検知すべき電流値を判断することができる。
抵抗部材６８は、画像形成装置に使用される現像剤６７の体積抵抗率より小さい抵抗値のものを使用する。現像剤６７が正常な画像形成を行える体積抵抗率である場合には、現像剤抵抗検知手段回路内でのみ電流が流れ、現像剤抵抗検知部材６２から現像スリーブ５に電流をリークさせないためである。抵抗部材６８の抵抗値は、例えば、現像剤６７の体積抵抗率が１０６Ωｃｍ程度である場合には、１０４〜１０５Ωである。
メイン制御部３４は、画像形成装置全般の制御を行うものであるが、ここでは現像剤抵抗検知手段に関連のある部分について述べる。メイン制御部３４は、現像剤抵抗検知手段駆動中は、常に通電検知器６４のスイッチング出力をスキャンしている。通電検知器６４のスイッチング出力が入力されている場合は、リークは発生していないと判断する。逆に、スイッチング出力が入力されない瞬間を検知して、リークが発生したと判断する。リークが発生した場合には、異常画像が発生する可能性が高いので、後述するような制御を行う。
【００１３】
次に、本現像剤抵抗検知手段の動作について説明する。
現像剤６７の体積抵抗率を検知するときには、メイン制御部３４によって高圧電源６３を稼働して、現像剤抵抗検知手段に通電する。抵抗部材６８は前述したように、画像形成装置に使用される現像剤６７の体積抵抗率より小さい抵抗値のものを使用している。そのために、現像剤６７が正常な画像形成を行える体積抵抗率である場合には、高圧電源６３、現像剤抵抗検知部材６２、抵抗部材６８及び通電検知器６４の間で通電されている。この状態においては、通電検知器６４にはプリセット値以上の電流が流れているので、スイッチング出力を出力しており、メイン制御部３４ではリークは発生していないと判断する。
しかし、現像剤６７の体積抵抗率が低下して、現像剤抵抗検知部材６２から電流が現像スリーブ５にリークした場合には、通電検知器６４に流れる電流が急激に減少しプリセット値を下回ることになる。従って、通電検知器６４からスイッチング出力が出力されず、メイン制御部３４でリークが発生したと検知することができる。
以上のような構成・動作によって、現像剤抵抗検知部材６２と現像スリーブ５の間に発生したリークを検知することができる。
【００１４】
上記現像剤抵抗検知手段によって、現像剤抵抗検知部材６２と現像スリーブ５の間でのリークを検知し現像剤６７の体積抵抗率が低いと検知された場合には、現像スリーブ５と感光体ドラム１の間にもリークが発生して異常画像が発生する可能性が高いということである。また、現像スリーブ５と感光体ドラム１の間で電流がリークし異常画像が生じるのは、現像剤６７の攪拌時間との関係がある。図３に示すように、攪拌時間が長いほどリークによる異常画像発生が低減されていることが判明している。そこで、上記現像剤抵抗検知手段を画像形成前に駆動させて、現像剤６７の体積抵抗率が低いと検知された場合には、現像装置７内の現像剤６７の予備攪拌を行う制御をする。このことによって、画像形成時に現像スリーブ５と感光体ドラム１間のリークの発生を低減させることができ、異常画像の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００１５】
また、現像バイアスに交流電圧を重畳して印可する現像バイアスの場合には、交流現像バイアスの交流成分振幅幅Ｖｐ（Ｖ）の０Ｖよりも大きい側（Ｖｐ  ｍａｘ）と露光後の感光体上表面電位ＶＬ（Ｖ）との差が大きい際にリークが起こりやすいことも実験から判明している。そこで、現像剤６７がリークをする体積抵抗率まで低下していると判断した際には、重畳している交流成分の振幅幅を小さくする制御を行う。このことによって、リークの発生を低減させることができ、異常画像の発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００１６】
〔実施形態２〕
次に、他の実施形態について説明する。図４は、現像バイアスと現像剤抵抗検知手段の高圧電源部材を兼用した構成を示す。上記実施形態１においては、現像バイアスと現像剤抵抗検知手段の高圧電源部材をそれぞれ別個に設けた構成について説明したが、本実施形態においては、一の高圧電源６３を現像バイアスと現像剤抵抗検知手段で兼用し、切り替えスイッチ６９によって、切り替えて使用する構成になっている点が実施形態１と異なる。前述したように、現像剤抵抗検知手段の高圧電源６３の電圧は、通常現像する際の現像バイアスと同じ電圧であることが望ましい。また、現像剤６７の体積抵抗率は必要なとき、例えば画像形成前に検知すればよいので、現像剤抵抗検知手段には、常に高圧電源６３から電圧を供給し通電しておく必要はない。そこで、現像バイアスの高圧電源と現像剤抵抗検手段の高圧電源を一の高圧電源６３で兼用し、切り替えスイッチ６９を切り替えることによって、現像バイアスと現像剤抵抗検知手段のいずれか一方に電圧を印加する構成になっている。この切り替えスイッチ６９は、例えば４連のリレースイッチなどを使用することができる。なお、スイッチ６９の切り替え制御は、メイン制御部３４によって行う。
このように、切り替えスイッチ６９を設けて、高圧電源６３を兼用することによって、現像剤抵抗検知手段に現像バイアスと同じ電圧を印加することができるので、正確に現像剤６７の体積抵抗率を検知することができるとともに、コストダウンと省スペース化を図ることが可能となった。
【００１７】
〔実施形態３〕
次に、他の実施形態について説明する。図５は、現像剤抵抗検知部材として現像剤規制部材を兼用し、抵抗部材として可変抵抗器を使用する構成を示す。上記実施形態１においては、現像スリーブ５の近傍に現像剤抵抗検知部材６２を設けた構成について説明したが、本実施形態では、現像剤抵抗検知部材を新たに設けることなく現像剤規制部材を兼用する点と、抵抗部材として可変抵抗器を使用する点とが実施形態１と異なる。この現像剤規制部材としては、例えば２成分現像装置で用いられている現像ドクタや１成分現像装置で用いられている薄層ブレード等が使用できる。本実施形態では、２成分現像装置の現像ドクタを用いた構成になっている。本実施形態における現像剤抵抗検知手段は、現像ドクタ６６と現像スリーブ５の間に発生したリークをとらえて、現像剤６７の体積抵抗率が低下したことを検知するものである。
現像ドクタ６６と現像スリーブ５の間のクリアランスは、感光体ドラム１と現像スリーブ５の間のクリアランスとほぼ同等である。また、現像ドクタ６６は、例えばステンレススチールなどの導電性の材質で製作されている。なお、現像ドクタ６６の材質としては上記ステンレススチールの他に、アルミニウム合金や鉄合金などを使用することができる。このように、現像剤抵抗検知手段の現像剤抵抗検知部材として現像ドクタ６６を使用することによって、現像剤６７の体積抵抗率が低下した場合に、現像ドクタ６６から現像スリーブ５に電流がリークしたことを検知することができる。このことによって、現像剤抵抗検知部材を新たに設ける必要がなく、正確に現像剤６７の体積抵抗率を検知することができるとともに、コストダウンと省スペース化を図ることが可能となった。
【００１８】
また、電流のリークは外部の温度や湿度によっても影響を受ける。そこで抵抗部材として可変抵抗器７０を用い、外部環境の変化に応じて、現像剤抵抗検知手段の感度調整を行うことが望ましい。例えば、リークによる異常画像が連続して発生している場合には、現像剤抵抗検知手段が正確にリークを検知できないときがある。このときには、サービスマンが可変抵抗器７０の抵抗値を大きくするようにボリュームを調整して、現像剤抵抗検知手段の感度をよくする。このことによって、リークによる異常画像の発生を防止することができる。逆に、リークによる異常画像が発生していないにもかかわらず、現像剤抵抗検知手段でリークを検知し続けているとき、すなわち現像剤抵抗検知手段が誤動作するときがある。この場合には、可変抵抗器７０の抵抗値を小さくするようにボリュームを調整して、現像剤抵抗検知手段の感度を下げる。また、トナー補給部４９に新しい現像剤６７を補給したときには、新しい現像剤６７の体積抵抗率がそれまで使用していたものと若干異なる場合があるので、新しい現像剤６７の臨界体積抵抗率（リークが発生する体積抵抗率）よりも、可変抵抗器７０のボリュームを小さな値に調整する。なお、可変抵抗器７０のボリューム調整はサービスマンによらないで、利用者が操作パネルで操作したり、あるいはメイン制御部３４によって自動制御することも可能である。
以上のように、抵抗部材として可変抵抗器７０を用いて、現像剤抵抗検知手段の感度調整を行うことによって、感度調整を行わない構成よりも、より正確に現像剤６７の体積抵抗率の検知を行うことができ、異常画像の発生を防止することができる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、画像形成装置内の現像剤抵抗検知手段によって、現像剤抵抗が異常画像が発生するレベルまで低下したことを検知したとき、現像装置内の現像剤の予備攪拌を行う制御を行う。このことによって、異常画像の発生を未然に防ぐことができるという優れた効果がある。
請求項２の発明においては、上記現像剤抵抗検知手段の現像剤抵抗検知部材を現像剤担持体近傍に備えて、現像剤の体積抵抗率を検知する。該現像剤担持体近傍の現像剤の体積抵抗率が低下した場合、該現像剤抵抗検知手段に流れる電流が、該現像剤抵抗検知部材から該現像剤担持体にリークし、急激に減少する。該電流の急激な減少を、該現像剤抵抗検知手段で検知する。このことによって、該現像剤担持体近傍の現像剤の体積抵抗率がリークが発生するレベルまで低下したことを検知することができるという優れた効果がある。
請求項３の発明においては、画像形成前に上記現像剤抵抗検知手段を駆動させて、画像形成前の現像剤の体積抵抗率を検知する。このことによって、画像形成前に現像剤の体積抵抗率が低下したことを検知することができるという優れた効果がある。
請求項４の発明においては、上記現像剤抵抗検知手段の高圧電源部材として上記現像バイアスの高圧電源部材を兼用する。このことによって、上記現像バイアスと同じ電圧を上記現像剤抵抗検知手段に印加することができ、正確な現像剤の体積抵抗率の検知を行うことができる。また、上記現像剤抵抗検知手段の高圧電源部材を新たに設ける必要がなく、構成を簡易化することができ、コストダウンと省スペース化を図ることができるという優れた効果がある。
請求項５の発明においては、上記現像剤抵抗検知手段の上記現像剤抵抗検知部材として上記現像装置内の現像剤規制部材を兼用する。該現像剤規制部材と現像剤担持体とのクリアランスは、上記現像剤担持体と上記潜像担持体とのクリアランスとほぼ同等なので、正確な現像剤の体積抵抗率の検知を行うことができる。また、新たに上記現像剤抵抗検知部材を設ける必要がなく、構成を簡易化することができ、コストダウンと省スペース化を図ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】実施形態に係る現像剤抵抗検知手段の説明図。
【図３】異常画像発生率と現像剤の攪拌時間の関係を示すグラフ。
【図４】他の実施形態に係る現像剤抵抗検知手段の説明図。
【図５】他の実施形態に係る現像剤抵抗検知手段の説明図。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
２      帯電装置
３      クリーニング装置
４      光書込装置
５      現像スリーブ
６      転写手段
７      現像装置
３４    メイン制御部
６１，６３    高圧電源
６２    現像剤抵抗検知部材
６４    通電検知器
６６    現像ドクタ
６７    現像剤
６８    抵抗部材
６９    切り替えスイッチ
７０    可変抵抗器
【図１】
0003597047.tif 000002
【図２】
0003597047.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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