(57)【要約】【課題】複数の現像材坦持体を具備した現像装置において、環境温度又は湿度を検知し、その検知結果に応じて複数の現像剤担持体から消費される現像剤の消費比率を変更することで耐久によるトナー劣化を減少し高画質が維持できる。【解決手段】像担持体上に形成された静電潜像を複数の現像剤担持体を具備した現像装置で現像する画像形成装置。【選択図】        図１
2004226900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像を複数の現像剤担持体を具備した現像装置で現像する画像形成装置において、画像形成装置あるいは現像装置周辺の温度と湿度の少なくとも一方を検知して、その検知結果に応じて複数の現像剤担持体からそれぞれ消費される現像剤の消費比率を変更すること特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、複数の現像剤担持体からそれぞれ消費される現像剤の消費比率を変更する手段とは、現像剤担持体と像担持体上の静電潜像との間に形成される現像電界のコントラストを変更する手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、下流側の現像剤担持体に加える現像電界のコントラストを変更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、レーザービームプリンター等の画像形成装置、その中でも特に、像担持体上にトナー等の現像剤で画像を形成する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置として電子写真方式の画像形成プロセスと、レーザースキャナー装置を組合せたレーザープリンターが広く実用化されている。
【０００３】
図５は従来の画像形成装置の概略図である。感光材料を表面に持つ像担持体１０は矢印Ｋの方向に回転しながら表面にトナー像を形成される。
【０００４】
まず、一次帯電器１１によって一様に帯電された像担持体１０の表面に、不図示のレーザースキャナーからレーザービーム１２が照射され像担持体１０表面に静電潜像が形成される。レーザースキャナーは画像信号に対応して点灯が制御される不図示のレーザー発光手段と、そのレーザー光を像担持体の回転軸方向に走査する不図示のポリゴンスキャナーによって構成されている。本実施例ではレーザービーム１２が照射された部位に、反転現像方式の現像装置１４によってトナーが付与され画像信号に対応したトナー像が形成される。像担持体１０表面に形成されたトナー像は転写帯電器１５によって転写材Ｔに転写される。トナーを転写された転写材Ｔは分離帯電器１６によって像担持体１０より分離され、さらに転写材Ｔは搬送装置１７によって不図示の定着装置に運ばれ、転写材Ｔ上のトナー像は転写材Ｔに定着される。
【０００５】
現像装置１４には、磁性材料で構成されたトナーコート規制部材１４ａと現像剤担持体としての第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃが配設してある。第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃは共に画像形成の動作実行のタイミングに合わせて矢印Ｈの方向に回転可能となっている。また、第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃの内部には磁極が固定されたマグネットが内包されている。トナーは磁性一成分のポジ帯電のトナーである。
【０００６】
第１現像スリーブ１４ｂが回転すると現像装置１４内に蓄えられたトナーが磁力によって第１現像スリーブ１４ｂに吸着されつつトナーコート規制部材１４ａが対向する位置まで搬送される。さらにトナーコート規制部材１４ａと第１現像スリーブ１４ｂ内部のマグネットとの間で形成されている磁界によって第１現像スリーブ１４ｂの表面上に所定の厚みに規制されたトナーコートが形成される。
また、第２現像スリーブ１４ｃについても、その回転に伴い第１現像スリーブ１４ｂ内部のマグネットと第２現像スリーブ１４ｃ内部のマグネットとの間で形成されている磁界によって第２現像スリーブ１４ｃの表面上に所定の厚みに規制されたトナーコートが形成される。
【０００７】
第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃは金属等の導電材で構成されており、不図示の同一電源より同一の現像バイアス電圧を印加することで、第１、２現像スリーブ１４ｂ、ｃ表面上にコートされたトナーは像担持体１０上の静電潜像に対応して付着する。
【０００８】
このように現像スリーブを複数個具備することで、高速の画像形成プロセスにおいても高画質のトナー像を得ることを可能にしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術においては、以下に説明する問題が存在していた。
【００１０】
複数の現像スリーブを具備した現像装置では、装置の使用環境の湿度や温度によっては耐久が進むと画像の濃度や画質が低下する問題があった。本発明者らの検討によってこの濃度と画質が低下する現象は以下のようなメカニズムで発生していることが判明した。
【００１１】
従来技術の一例として説明をした２個の現像スリーブを持つ画像形成装置の場合は、現像装置１４全体で消費されるトナー消費量の内わけは、第１現像スリーブ１４ｂから消費されるトナー量が７０％で、第２現像スリーブ１４ｃから消費されるトナー量が３０％であった。第２現像スリーブ１４ｃから消費されるトナー量が少ないため、第２現像スリーブ１４ｃ表面上のトナーの入れ替わりが不活発である。その結果、第２現像スリーブ１４ｃ表面上のトナーは、コート量規制のために受ける機械的なダメージを何度も受けることになり僅かではあるが劣化してしまう。劣化とは、トナーに外添されたシリカ等の帯電補助剤がトナーの表面に埋め込まれてしまう現象である。トナーの劣化を促進する要因として装置を使用する環境の温度がある。温度が高くなるとトナーを構成している樹脂が軟らかくなってしまうため帯電補助剤の埋め込まれが促進されるからである。
【００１２】
劣化したトナーは現像スリーブ表面との間で行なわれる摩擦帯電が不十分になり、現像能力が低下してしまう。特に、装置を使用する環境の湿度が高い場合はトナーの帯電電荷が非常に小さくなり、十分な画像濃度や画質が得られなくなる場合がある。
【００１３】
図２に従来技術における、耐久に伴う画像濃度の低下現象の一例を示す。実線Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ装置周辺の大気に含まれる単位体積当りの絶対水分量が３、１０、２０（ｇｒ／ｍ３）の環境下で耐久を行なった場合の画像濃度の推移を示す。絶対水分量が大きい環境下で耐久を行なうと顕著な濃度低下が発生してしまう。
【００１４】
本発明は、複数の現像剤担持体を具備した画像形成装置において、高湿環境下や高温環境下で発生する画像の濃度低下や画質の低下を未然に防止するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、像担持体上に形成された静電潜像を複数の現像剤担持体を具備した現像装置で現像する画像形成装置において、画像形成装置あるいは現像装置周辺の温度と湿度の少なくとも一方を検知して、その検知結果に応じて複数の現像剤担持体から消費される現像剤の消費比率を変更するか、または、画像形成装置あるいは現像装置周辺の温度と湿度の両方を検知して、その検知結果に基づき大気の単位体積当りの絶対水分量を算出し、その絶対水分量に応じて複数の現像剤担持体から消費される現像剤の消費比率を変更する。複数の現像剤担持体から消費される現像剤の消費比率を変更する手段とは、現像剤担持体と像担持体上の静電潜像との間に形成される現像電界のコントラストを変更する手段である。さらに下流側の現像剤担持体に加える現像電界のコントラストが変更される画像形成装置である。
【００１６】
以上、本発明を整理して要約すれば以下の構成に集約できる。
【００１７】
（１）像担持体上に形成された静電潜像を複数の現像剤担持体を具備した現像装置で現像する画像形成装置において、画像形成装置あるいは現像装置周辺の温度と湿度の少なくとも一方を検知して、その検知結果に応じて複数の現像剤担持体からそれぞれ消費される現像剤の消費比率を変更すること特徴とする画像形成装置。
【００１８】
（２）前記（１）に記載の画像形成装置において、複数の現像剤担持体からそれぞれ消費される現像剤の消費比率を変更する手段とは、現像剤担持体と像担持体上の静電潜像との間に形成される現像電界のコントラストを変更する手段であることを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（３）前記（１）または（２）に記載の画像形成装置において、下流側の現像剤担持体に加える現像電界のコントラストを変更することを特徴とする画像形成装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の実施の形態の概略図である。
【００２１】
まず、一次帯電器１１によって一様に帯電された像担持体１０の表面に、不図示のレーザースキャナーからレーザービーム１２が照射され像担持体１０表面に静電潜像が形成される。一様帯電後の像担持体１０上の表面電位は５００Ｖである。レーザービーム１２が照射された像担持体１０上の部位の表面の電位は５０Ｖである。レーザースキャナーは画像信号に対応して点灯が制御される不図示のレーザー発光手段と、そのレーザー光を像担持体１０の回転軸方向に走査する不図示のポリゴンスキャナーによって構成されている。本実施例ではレーザービーム１２が照射された部位に、反転現像方式の現像装置１４によってトナーが付与され画像信号に対応したトナー像が形成される。
【００２２】
像担持体１０表面に形成されたトナー像は転写帯電器１５によって転写材Ｔに転写される。トナーを転写された転写材Ｔは分離帯電器１６によって像担持体１０より分離され、さらに転写材Ｔは搬送装置１７によって不図示の定着装置に運ばれ、転写材Ｔ上のトナー像は転写材Ｔに定着される。
【００２３】
現像装置１４には、磁性材料で構成されたトナーコート規制部材１４ａと現像剤担持体としての第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃが配設してある。第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃは共に画像形成の動作実行のタイミングに合わせて矢印Ｈの方向に回転可能となっている。また、第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃの内部には磁極が固定されたマグネットが内包されている。トナーは磁性一成分のポジ帯電のトナーである。
【００２４】
第１現像スリーブ１４ｂが回転すると現像装置１４内に蓄えられたトナーが磁力によって第１現像スリーブ１４ｂに吸着されつつトナーコート規制部材１４ａが対向する位置まで搬送される。さらにトナーコート規制部材１４ａと第１現像スリーブ１４ｂ内部のマグネットとの間で形成されている磁界によって第１現像スリーブ１４ｂの表面上に所定の厚みに規制されたトナーコートが形成される。
また、第２現像スリーブ１４ｃについても、その回転に伴い第１現像スリーブ１４ｂ内部のマグネットと第２現像スリーブ１４ｃ内部のマグネットとの間で形成されている磁界によって第２現像スリーブ１４ｃの表面上に所定の厚みに規制されたトナーコートが形成される。
【００２５】
第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃは金属等の導電材で構成されており、現像バイアス電圧を印加することで、第１、２現像スリーブ１４ｂ、ｃ表面上にコートされたトナーは像担持体１０上の静電潜像に対応して付着する。第１現像スリーブ１４ｂと第２現像スリーブ１４ｃに印加する現像バイアス電圧は、第１、２現像スリーブ１４ｂ、ｃに対してそれぞれ接続されている第１現像バイアス電源３０と第２現像バイアス電源３１から供給されている。第１、２現像バイアス電源の出力は１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分と、２５０Ｖから４５０Ｖの範囲で可変可能なＤＣ成分から構成されている。可変可能なＤＣ成分の大きさは現像バイアス制御装置３２によって制御されている。現像スリーブから像担持体表面に現像されるトナーの量は像担持体上の画像部（５０Ｖ）と現像バイアス電圧のＤＣ成分との差分（以下、現像コントラストと呼ぶ）によって変更される。
【００２６】
本実施例では、環境温度検知手段３３と環境湿度検知手段３４が具備されており、それらの検知結果より現像バイアス制御装置内の演算装置が環境の大気の単位体積当りに含まれる絶対水分量を算出する。さらに、現像バイアス制御装置は、算出した絶対水分量の値に応じて第１、２現像バイアス電源の出力のＤＣ成分を図３に示すように制御する。
【００２７】
絶対水分量が５（ｇｒ／ｍ３）未満の環境においては、第１、２現像バイアス電源が共に３５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第１、２現像スリーブのそれぞれのトナー消費比率は第１現像スリーブが７０％で第２現像スリーブが３０％である。環境の大気に含まれる水分量が少ないのでトナーが第２現像スリーブ上のトナーが多少劣化していてもトナーの摩擦帯電は良好であり画像濃度の低下や画質の低下は発生しない。
【００２８】
絶対水分量が５（ｇｒ／ｍ３）以上１５（ｇｒ／ｍ３）未満の環境においては、第１現像バイアス電源が３５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第２現像バイアス電源が４００（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第１現像スリーブのトナー消費比率が６０％で第２現像スリーブが４０％となる。環境の大気に含まれる水分量の影響で第２現像スリーブ上のトナーの帯電電荷量がやや低下しても第２現像スリーブには十分な現像コントラストが与えられているので画像濃度の低下や画質の低下は発生しない。しかも第２現像スリーブからのトナー消費比率を大きめに変更することで、第２現像スリーブ上のトナーの劣化現象も抑止できる。
【００２９】
絶対水分量が１５（ｇｒ／ｍ３）以上の環境においては、第１現像バイアス電源が３５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第２現像バイアス電源が４５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第１現像スリーブのトナー消費比率が５０％で第２現像スリーブが５０％となる。環境の大気に含まれる水分量の影響で第２現像スリーブ上のトナーの帯電電荷量が大きく低下しても第２現像スリーブには十分な大きさの現像コントラストが与えられているので画像濃度の低下や画質の低下は発生しない。しかも第２現像スリーブからのトナー消費比率を大きめに変更することで、第２現像スリーブ上のトナーの劣化現象も抑止できる。
【００３０】
（実施例２）
実施例２について説明する。実施例２においては装置の使用環境の温度のみを検知して、その検知結果に応じて現像コントラストを変更するので環境湿度検知手段３４は不要となる。その他の構成は実施例１と同様である。
【００３１】
本実施例では、環境温度検知手段３３によって検知した環境の温度の値に応じて、現像バイアス制御装置が第１、２現像バイアス電源の出力のＤＣ成分を第４図に示すように制御する。
【００３２】
環境温度が１５（℃）未満の環境においては、第１、２現像バイアス電源が共に３５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第１、２現像スリーブのそれぞれのトナー消費比率は第１現像スリーブが７０％で第２現像スリーブが３０％である。環境温度が低いため第２現像スリーブ上のトナーの入れ替わりが多少不活発でも、第２現像スリーブ上のトナーの劣化現象は発生しないのでトナーの摩擦帯電は良好であり画像濃度の低下や画質の低下は発生しない。
【００３３】
環境温度が１５（℃）以上２５（℃）未満の環境においては、第１現像バイアス電源が３００（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第２現像バイアス電源が３５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第１現像スリーブのトナー消費比率が６０％で第２現像スリーブが４０％となる。環境温度がやや上昇してトナーのやや劣化が生じやすい状態になっても第２現像スリーブからのトナー消費比率を大きめに変更することで、第２現像スリーブ上のトナーの劣化現象は抑止できる。そのため第２現像スリーブ上のトナーの帯電電荷量は低下せず画像濃度の低下や画質の低下は発生しない。
【００３４】
環境温度が２５（℃）以上の環境においては、第１現像バイアス電源が２５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第２現像バイアス電源が３５０（Ｖ）のＤＣ成分と１２００Ｖｐ−ｐのＡＣ成分を出力し、第１現像スリーブのトナー消費比率が５０％で第２現像スリーブが５０％となる。環境温度が上昇してトナーの劣化が生じやすい状態になっても第２現像スリーブからのトナー消費比率を第１現像スリーブと同等の値に変更することで、第２現像スリーブ上のトナーの劣化現象は抑止できる。そのため第２現像スリーブ上のトナーの帯電電荷量は低下せず画像濃度の低下や画質の低下は発生しない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、像担持体上に形成された静電潜像を複数の現像剤担持体を具備した現像装置で現像する画像形成装置において、画像形成装置あるいは現像装置周辺の温度と湿度の少なくとも一方を検知して、その検知結果に応じて複数の現像剤担持体からそれぞれ消費される現像剤の消費比率を変更することで、下流側の現像剤担持体上の現像剤の劣化を抑制するか、あるいは劣化状態のトナーでも十分に現像することで環境によらず安定した画像濃度と高画質を得ることができる。
【００３６】
複数の現像剤担持体からそれぞれ消費される現像剤の消費比率を変更する手段が、現像剤担持体と像担持体上の静電潜像との間に形成される現像電界のコントラストを変更する手段であることで、各現像剤担持体より消費される現像剤の消費比率を簡単な構成で実現できる。
【００３７】
さらに、下流側の現像剤担持体に加える現像電界のコントラストを変更することで、下流側の現像剤担持体上の現像剤の劣化を抑制すると同時に、あるいは劣化状態のトナーでも十分に現像することで環境によらず安定した画像濃度と高画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における画像形成装置の概略図
【図２】従来技術において絶対水分量３、１０、２０ｇ／ｍ３で耐久を実施した場合の濃度推移を示す図
【図３】実施例１における絶対水分量と第１、第２現像バイアスのＤＣ成分出力の制御例を示す図
【図４】実施例２における温度検知結果と第１、第２現像バイアスのＤＣ成分出力の制御例を示す図
【図５】従来技術の画像形成装置の概略図
【符号の説明】
１０    像坦持体
１１    一次帯電器
１２    画像露光（レーザービーム）
１４    現像装置
１４ａ  トナーコート規制部材
１４ｂ  第１現像スリーブ
１４ｃ  第２現像スリーブ
１５    転写帯電器
１６    分離帯電器
１７    搬送装置
１９    クリーニング装置
２０    前露光装置
Ａ    絶対水分量３ｇ／ｍ３で耐久を実施した場合の濃度推移
Ｂ    絶対水分量１０ｇ／ｍ３で耐久を実施した場合の濃度推移
Ｃ    絶対水分量２０ｇ／ｍ３で耐久を実施した場合の濃度推移
Ｔ    転写材
Ｋ    像坦持体１０の回転方向
Ｈ    現像剤坦持体１４ｂ，１４ｃの回転方向
【図１】
2004226900.tif 000003
【図２】
2004226900.tif 000004
【図３】
2004226900.tif 000005
【図４】
2004226900.tif 000006
【図５】
2004226900.tif 000007