(57)【要約】【課題】  現像ロール上の現像剤塗布量の不均一及び変動による画像濃度変動の緩和と、現像装置の剤つまりの予測、回避。【解決手段】  現像ロール上の磁極間に所定の光を照射し、反射光を検出することで塗布量を検出し、その状況に応じて画像形成条件を変えたり、変動状況から剤つまりを予測し外部へ通報して対策を促すことができる画像形成装置。【選択図】  図１
2007108226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粒子を含有する現像剤を磁石を有する現像ロール上にコートし、現像ロール上にコートされた
現像剤を用いて像担持体上に画像形成を行う画像形成装置であって、
現像ロール上の磁極位置に光を照射する光照射手段と、
現像ロールからの反射、散乱光を検出する光検出手段とを有する事を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
特許請求の範囲１に該当する画像形成装置であって、
光検出手段の出力を用いて動作シーケンス及び/又は画像形成条件を決定する事を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
特許請求の範囲１に該当する画像形成装置であって、
光検出手段の出力を用いて現像装置の状態を外部に通報する事を特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
特許請求の範囲１から３に該当する画像形成装置であって、
光源と、光源からの光を偏向した走査光で被走査体を走査する光学走査装置と、
光源と光学走査装置の間に配設され走査光の被走査体による反射、散乱光を取り出すビームスプリッターと、
ビームスプリッターで取り出した散乱光を検出する光検出器と  を含む走査型露光装置を有し、
光路上に光路変更手段を有し、画像形成が成される感光体を有し、
走査型露光装置からの走査光を感光体上の画像露光部位に導く第一の光路と
画像露光部位以外の第二の被走査部位に導く第二の光路とを切り替える光路変更手段を有し、
第一の光路を通った走査光を用いて画像露光を行い、
第二の光路を通った走査光を用いて現像ロール上の磁極位置を照射し、光検出器を用いて散乱光を検出する、
すなわち走査型露光装置を現像ロール上の磁極位置に対する光照射手段および光検出手段として用いる事を特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
磁性材料含む現像剤を用い像担持体上に画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性材料含む現像剤、すなわち磁性キャリヤ（以下キャリヤ）と着色トナー（以下トナー）を含むいわゆる２成分現像剤（以下現像剤）、もしくは着色トナーそのものに磁性粉を含む磁性一成分トナーを用い像担持体上に画像形成を行う画像形成装置は広く普及している。
【０００３】
これらの画像形成装置に用いられる現像装置では、磁石を内包した現像ロールを回転駆動しその表面に現像剤を均一塗布して像担持体と現像ロールが所定の間隔で対向する現像ニップに搬送して現像作用を実現する。
【０００４】
従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平０９−１９７８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような画像形成装置では、現像後の画像の濃度は現像ロール上の現像剤の塗布量により影響を受ける。そのため現像剤の塗布料を均一化する必要がある。均一な塗布を実現する為に、現像装置内の現像剤を現像ロール上に塗布する機構として現像装置内の現像剤の流れを制限する位置に現像ロールと所定の空隙を持って対向する規制ブレードを用いる。
【０００６】
規制ブレードを用いた場合の塗布量は、現像ロールと規制ブレードの空隙によって決まる。現像ロールの直径や真円度、真直度、現像ロールと支持軸のずれ、支持機構の遊び、規制ブレードの真直度、現像ロール及び規制ブレードを支持する現像装置の枠体の剛性などを適切に管理することで必要な塗布量の均一性を実現している。
【０００７】
実際にはこれらの構成をかんぜんに合わせ込む事はできないため塗布量を厳密に一定にすることはできない。特に現像ロールの幾何構成、支持機構に由来する現像ロールの回転周期で繰り返されるロールピッチ変動と規制ブレードの取り付け精度に由来するロール長手不均一が主要な不均一の要因になっている。
【０００８】
近年、画像形成装置の高画質化が求められ、上記の手法で実現できる塗布均一性の限界が画像濃度の均一性向上を妨げる要因の一つとして浮上してきている。現像ロール上の塗布量の動的な変化を検出することができれば、画像形成条件や規制ブレードの当接条件を現像ロールの回転に同期して変更する動的制御等により、上記の限界を超えて画像の均一性を向上させることができるが、現状現像ロール上の塗布量をリアルタイムで検知する手段が無いため実現されていない。
【０００９】
また、現像装置の状態が変化する、特に規制ブレード近傍の温度が過度に上昇することが原因となって、塗布量が大きく変動する場合あり、温度上昇が原因の場合最終的には現像ロール近傍のトナーが溶融して現像ロールをロックする事態にまで至る。このような状況は画像形成装置の使用環境が異常な場合にしか起こらないが、発生した場合には現像装置が使用不能になるのみならず、画像形成装置本体の故障を来す場合が多い。
【００１０】
規制ブレード近傍の温度を検知して異常の発生を予測することも考えられるが、上記の状況は周辺の様々な状況と関連して発生するため、温度だけで適切な予測を行うことは難しい。現像ロール上の現像剤の塗布量を検知することができれば、その変動状況から必要十分な予測を行うことができる。
【００１１】
本発明は、現像ロール上の現像剤の塗布量の変動を検知する手段を有し、高い画像濃度の安定性及び/あるいは現像装置の安定な動作を継続できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を鑑み、本発明は
磁性粒子を含有する現像剤を磁石を有する現像ロール上にコートし、現像ロール上にコートされた現像剤を用いて像担持体上に画像形成を行う画像形成装置であって、
現像ロール上の磁極位置に光を照射する光照射手段と、
現像ロールからの反射、散乱光を検出する光検出手段とを有する事を特徴とする本発明の基本構成をなす画像形成装置
及び
本発明の基本構成に該当する画像形成装置であって、
光検出手段の出力を用いて動作シーケンス及び/又は画像形成条件を決定する事を特徴とする画像形成装置
及び
本発明の基本構成に該当する画像形成装置であって、
光検出手段の出力を用いて現像装置の状態を外部に通報する事を特徴とする画像形成装置
及び
上記の構成に該当する画像形成装置であって、
光源と、光源からの光を偏向した走査光で被走査体を走査する光学走査装置と、
光源と光学走査装置の間に配設され走査光の被走査体による反射、散乱光を取り出すビームスプリッターと、
ビームスプリッターで取り出した散乱光を検出する光検出器と
を含む走査型露光装置を有し、
光路上に光路変更手段を有し、画像形成が成される感光体を有し、
走査型露光装置からの走査光を感光体上の画像露光部位に導く第一の光路と
画像露光部位以外の第二の被走査部位に導く第二の光路とを切り替える光路変更手段を有し、
第一の光路を通った走査光を用いて画像露光を行い、
第二の光路を通った走査光を用いて現像ロール上の磁極位置を照射し、光検出器を用いて散乱光を検出する、
すなわち走査型露光装置を現像ロール上の磁極位置に対する光照射手段および光検出手段として用いる事を特徴とする画像形成装置を提案するものである。
【発明の効果】
【００１３】
現像ロール上の現像剤は、現像ロールに内包した磁石によって現像ロール上に支持され、現像ロールの回転駆動により搬送される。
【００１４】
この際、現像ロール上の現像剤は磁石による磁場の影響を受け磁気穂を形成し、磁極間では現像ロールに沿って並び比較的密な現像剤層を成し、磁極上では現像ロールから立ち上がって磁気ブラシを成す。
【００１５】
磁極間の現像剤層は現像ロール上を稠密に覆い、現像剤のみが見える。このことを利用して、2成分現像剤を用いる画像形成装置には、現像ロール上の磁極間の現像剤層に所定の光を照射しその反射光を検出することで、現像剤中の着色トナーの濃度を検知するものがある。
【００１６】
本発明では、これまで行われることの無かった磁極上の光学検出を提案する。磁極上では現像剤は磁気ブラシを形成し、磁気ブラシの間から現像ロール表面を見ることができる。現像ロール上の磁気ブラシの密度は現像剤の塗布量に強く依存するため、現像剤と現像ロールの光学反射率が大きく異なる場合、光を照射して得られる反射光量は現像剤の塗布量を強く反映する。すなわち、現像ロールの磁極上の反射光を検出することで、現像ロール上の現像剤量を知ることができるのである。
【００１７】
請求項１では磁性粒子を含有する現像剤を磁石を有する現像ロール上にコートし、現像ロール上にコートされた現像剤を用いて像担持体上に画像形成を行う画像形成装置であって、現像ロール上の磁極位置に光を照射する光照射手段と、
現像ロールからの反射、散乱光を検出する光検出手段とを有することで、現像ロール上の現像剤量を検出可能にする基本構成を提案する。
【００１８】
請求項２では光検出手段の出力を用いて動作シーケンス及び/又は画像形成条件を決定することで、現像ロール上の現像剤の塗布量または塗布量の変動に基づいて画像を安定化、もしくは現像装置の動作常態を安定化することを可能にすることを提案する。
【００１９】
請求項３では光検出手段の出力を用いて現像装置の状態を外部に通報することで現像剤の塗布量の変動状況から現像装置の異常発生の予測情報を異常の発生の前に通報し、メンテナンスなどの外的な対策を可能にすることを提案する。
【００２０】
請求項４では光源と、光源からの光を偏向した走査光で被走査体を走査する光学走査装置と、光源と光学走査装置の間に配設され走査光の被走査体による反射、散乱光を取り出すビームスプリッターと、ビームスプリッターで取り出した散乱光を検出する光検出器とを含む走査型露光装置を有し、光路上に光路変更手段を有し、画像形成が成される感光体を有し、走査型露光装置からの走査光を感光体上の画像露光部位に導く第一の光路と画像露光部位以外の第二の被走査部位に導く第二の光路とを切り替える光路変更手段を有し、第一の光路を通った走査光を用いて画像露光を行い、第二の光路を通った走査光を用いて現像ロール上の磁極位置を照射し、光検出器を用いて散乱光を検出する、すなわち走査型露光装置を現像ロール上の磁極位置に対する光照射手段および光検出手段として用いることで従来普通に用いられる光学走査装置を用いた画像形成装置に最低限の変更、すなわち光学走査装置に対する光検出器の追加及び光路変更手段の追加のみで現像スリーブ上の現像剤の塗布量を現像ロールの長手全幅に渡り高感度かつ高空間分解能で検出することを可能にするための構成要件を提案する。
【００２１】
上記の発明により、現像ロール上の現像剤の塗布量を検出して、塗布量の変動のよる画像濃度の変動を抑え、現像装置の安定動作を保証した画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に基づく画像形成装置の第一実施例の画像形成部の概略を図２に示す。
【００２３】
この実施例では像担持体として感光ドラム２０１を用いる。回転駆動される感光ドラム２０１の感光体表面は図示しない電源により感光ドラム２０１の基体との間に帯電バイアスを印加した帯電ローラー２０２により所定の表面電位に帯電し、画像露光２０３により感光ドラム上２０１上に所望の静電潜像を形成する。次いで二成分現像剤を用いた現像装置２００により静電潜像をトナーで現像し、感光ドラム２０１上にトナー像を形成する。感光ドラム２０１上のトナー像は図示しない電源を用いて感光ドラム２０１の基体との間に転写バイアスを印加した転写ローラー２０４との間に挟持した図示しない被転写材に転写する。転写後の感光体表面はクリーニング装置に至りその表面の残留トナーを清掃される。
【００２４】
塗布量の検出機構に関する構成を図１に示す。
【００２５】
現像装置の一部である規制ブレードと現像ロールが示されている。現像ロールは磁石を内包し、図示しない駆動装置で図中反時計方向に駆動される。規制ブレードはその一端が現像ロールに近接配置され、図中その右側にある現像装置内の現像剤の流れを規制し、現像ロールが回転駆動される際に搬送する現像剤量を規制する。現像剤は現像ロール表面を規制ブレードとの対向位置から図中反時計方向に搬送される。現像ロールが規制ブレード対向する位置から感光ドラムと対向する現像位置までの間には搬送極がある。現像ロールの長手方向の所定位置の搬送極の磁力ピーク位置に、搬送極の磁力ピーク位置における現像ローラーの接平面と垂直に半導体レーザーからの光が合焦して照射される。入射光と同軸の共焦点の位置にはフォトダイオードがあり、反射光は入射光と同じ光路を遡り、ビームスプリッターで反射されて光検出器に至る。
【００２６】
上記構成の光検出器により極めて高い感度で反射光を検出でき、反射光は現像ロール上の現像剤塗布量を強く反映している。検出光強度を図示しない制御装置が保有する構成テーブルに従い現像剤塗布量に変換することで、現像剤塗布量を知ることができる。
【００２７】
塗布量の検出は感光ドラムの近傍で行われる為、感光ドラム上の静電潜像を乱さないよう留意する必要がある。塗布量の検出を非画像形成時に行へば良いが、光照射位置から感光ドラムへの迷光を防ぐよう反射光の遮蔽を行うことで画像形成動作中の検出も可能である。
【００２８】
現像剤の塗布量の変動が極端に大きくなった時、例えば画像形成動作1時間当り10%以上の変動が見られた場合、もしくは現像剤の塗布量が初期の値の７０％以下になった場合、図示しない制御装置は現像装置の異常の兆候と判定し、外部への通報を行う。このような変動は画像形成装置内の現像剤が何らかの理由で漏れている場合や、規制ブレード近傍の温度が不適切に上昇した場合にしか見られない。通報に加え、画像形成装置の動作を禁止することも可能である。
【００２９】
なお一般には、有効な反射光の検出条件は上記実施例の構成よりも広く、搬送極の磁力ピーク位置から±10度の範囲内に、搬送極の磁力ピーク位置における現像ローラーの接平面の垂線に対し45度以内の角度で光を照射し、また同じ角度範囲内から反射光を検出すれば現像剤塗布量を反映した反射光量の検出が可能である。
【００３０】
本発明基づく第二の実施例を図３に示す。
【００３１】
本実施例では現像ロールの長手両端部に検出点を持つ。一般に塗布量の不均一は長手位置に対し線形になる傾向が強く、両端の塗布量から中間の任意位置の塗布量を線形に内挿することでよい推定を行うことができる。現像ロールを回転駆動しながら現像装置の全周に対する塗布量のマップを作成することができる。現像ロールの駆動機構は図示しない現像ロールの回転角を検出できる機構を持ち任意の時点で現像に寄与する現像ロールの周方向の位置を事前に決定できるようになっている。
【００３２】
規制ブレードは規制ブレードを保持するブレードステーに対しピエゾアクチュエーターで位置決めされており、画像形成に先立つ調整運転時にピエゾアクチュエーターの制御値を振って周方向の各位置における塗布量を計測することで、周方向の各位置に対する最適な制御値を決定する。これに基づき画像計測動作時のブレード位置を動的に変更することで全周面に渡り均一な塗布量を実現し、画像濃度を極めて安定に保つ事ができる。
【００３３】
画像濃度の安定化に向けたその他の制御方法として、潜像形成条件を変更することが考えられる。固定された規制ブレードに対し全周面の塗布量のマップを作成し、これを画像濃度の変動に変換し、この変動を抑える方向で画像露光を修正することで、塗布量の変動に対するシェーディング補正を行うことができる。
【００３４】
上記は現像ロール上の任意位置の塗布量が両端の塗布量の線形補間で現せることを前提としているが、実際には強度は落ちるが線形で無い変動も存在する。また、近年画像形成装置の小型化に伴い現像装置も小型化し、現像ロールや規制ブレードの剛性が下がることで、例えば長手中央付近の塗布量が多いなどの長手位置に対し線形でない塗布量の不均一が起きやすくなっている。これに対しては両端部にそれ以外の位置での塗布量の計測点を追加することで塗布量のマップの精度を上げることができる。これに基づいてシェーディング補正を行ったり、両端以外にも位置変更手段を設けて動的な規制ブレード位置制御を行うことで濃度安定性を向上することができる。
【００３５】
本発明の第三の実施例を図４に示す。
【００３６】
本発明の画像形成装置は、画像露光に走査型の露光装置を用いる。露光装置には光源と共焦点の位置にフォトダイオードを有し、露光装置による露光位置からの反射光を検出することができるようになっている。露光装置からの光は光路変更のための可動ミラーにより感光ドラム上の所定の露光位置へ至る第一の光路と現像ローラの中心線に向かい現像ローラ上の搬送極上に至る第二の光路とのいずれかを通る。第一の光路と第二の光路とは光路長が等しいことが望ましい。
【００３７】
画像形成動作時は可動ミラーは第一の光路に設定され、露光装置からの光を感光ドラムへと導き、変調された半導体レーザーの光により感光ドラム上に任意の静電潜像を形成する。
【００３８】
調整動作時には可動ミラーは第二の光路に設定され、露光装置からの光を現像ローラ上の搬送極位置に導く。搬送極で反射、散乱された光は操作光学系を遡り、ビームスプリッターへ導かれて合焦し、フォトダイオードで検出される。走査に伴い検出される光強度を走査位置にマッピングし、現像現像ローラ全周の対する塗布量の分布を操作光学系の空間解像度で作成することができる。ただし反射光量をそのままマッピングしただけでは穂の有無により大きく変動する極めてノイズの大きい分布情報になってしまう。そこで現像ローラを何周にもわたって計測を行い、現像ロールの各位置での測定光量を加算してやることで平滑な分布情報を得ることができる。または、分布情報に空間フィルターをかけて平滑化することでも、平滑化を行うことはできるが、この場合は空間分解能が落ちてしまう。
【００３９】
本実施例では画像形成装置に対する小さな変更で現像ロールの全周面の塗布量の分布を高い空間分解能で得ることができ、シェーディング補正により極めて良好な濃度安定性を実現できる。
【００４０】
以上のように本実施例に基づく画像形成装置では、現像ロール上の現像剤塗布量の不均一に基づく画像濃度の変動を抑えた再現性の良い画像形成を実現でき、また塗布量の異常の検出により画像形成装置の安定動作を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１における光検出機構の構成。
【図２】本発明の実施例１の画像形成装置の画像形成部概略。
【図３】本発明の実施例２における光検出位置構成。
【図４】本発明の実施例３における光学走査装置及び光検出の構成。
【符号の説明】
【００４２】
２００  現像装置
２０１  感光ドラム
２０２  帯電ローラ
２０３  画像露光
２０４  転写ローラー
２０５  クリーニング装置
【図１】
2007108226.tif 000003
【図２】
2007108226.tif 000004
【図３】
2007108226.tif 000005
【図４】
2007108226.tif 000006