(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤を用い、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する装置と、現像ローラを有し前記静電潜像を現像する現像装置と、前記現像ローラの近傍に設置された電極ローラと、該電極ローラを可変駆動するモータと、前記電極ローラに付着したテストトナー像の反射濃度を測定するセンサと、該センサの出力を演算してトナー補給条件を決定する演算装置と、前記現像剤中に適宜トナーを補給するトナー補給装置とを有する電子写真装置において、
前記テストトナー像は黒べた画像であり、
前記テストトナー像を現像する時に、現像ローラの回転速度を変えることなく、
前記テストトナー像の現像電界に相当する電界が発生するようなバイアス電圧を前記電極ローラに印加し、前記電極ローラの表面速度を前記像担持体の表面速度よりも大きくすることによって前記反射濃度センサの感度を上げて前記テストトナー像の反射濃度を測定し、
該反射濃度を用いて前記演算装置が演算した結果に基づいて、現像に必要なトナーの総量を検出する
ことを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２成分現像剤を用いる電子写真装置に関し、より詳細には、トナー濃度を最適な状態に制御することができる２成分現像剤を用いる電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２成分現像剤を用いる電子写真装置では、トナー濃度を制御するにあたりテストトナー像を作成し、その反射濃度を測定して、現像されたトナー量を計算し、目標値よりも少ない時にはトナーを補給し、そうでない時は補給しない、という方法が主流であった。転写紙上で黒べた画像は、反射濃度が１．４位であるが、その時、像担持体上のトナー像の反射率は小さく、反射濃度センサによる検出精度が低い。そこで、テストトナー像を作成するに当たって、現像電界強度を小さくし、トナーの現像量を少なくして、検出感度が向上するようにしている。
【０００３】
図３は、従来のトナー濃度制御の概要を説明するための図で、図中、横軸は潜像電位−現像ローラ電位（以下、現像ポテンシャルという）、縦軸は反射濃度センサの出力値（相対値）である。曲線（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、４つの現像条件における、現像ポテンシャルとセンサ出力値の関係を示している。現像ポテンシャルが大きくなると、トナーの付着量が増えるので、反射濃度センサの出力値は小さくなる。さらに、現像ポテンシャルが大きくなると、どの曲線も飽和状態を示す。これは、現像時に使用できるトナーの総量が決まっているので、その量に達すれば、センサ出力値も飽和状態に達する訳である。
【０００４】
曲線（Ａ）は、標準の現像条件であり、この曲線からずれた場合は、主にトナー補給のＯＮ／ＯＦＦで対応する。例えば、曲線（Ｃ）はトナー濃度が低くなったために、キャリアとの摩擦が促進し、トナーの帯電量が増加した結果、現像ポテンシャルに対するセンサ出力値の勾配が緩やかになっている例である。黒べた画像に相当する現像ポテンシャルがＰ２であるが、そのＰ２時にセンサ出力値は、曲線（Ａ）のセンサ出力値に近い値となる。そこで、現像ポテンシャルをＰ１とすると、曲線（Ｃ）と曲線（Ａ）のセンサ出力値は、それぞれｑ３とｑ１になり、その差は増幅する。このような違いが検出されると、トナーが供給されることになり、曲線（Ｃ）は曲線（Ａ）に近づく。曲線（Ｂ）は、同様にトナー濃度が高くなった場合の例である。この場合は、トナーを補給しないで、消費を待つことになる。
【０００５】
以上、像担持体上にテストトナー像を形成する場合を説明したが、テストトナー像を作る対象は像担持体に限られる訳ではない。像担持体の代わりに、専用の電極ローラにトナー像を形成する特開２０００−３５６９０２号公報の画像形成装置も提案されている。原理は上述した例と同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電子写真装置でトナー濃度を制御する場合、以下のような問題がある。トナー濃度が高くないにも係わらず、トナーの帯電量は、例えば、以下のような場合に大きく低下することがある。
（１）現像剤が結露した場合
（２）高温高湿の環境に放置された場合
（３）アンモニア、塩化水素等、水に溶けて酸やアルカリになるガスに晒された場合
従来の電子写真装置は、現像ポテンシャルＰ１におけるセンサ出力値を検出していたので、前記（１）〜（３）のような場合、センサは曲線（Ｂ）のように高いトナー濃度を検出してしまうので、トナーを補給しないで消費をしていく。そのうちに、トナー濃度が低下し、トナー帯電量も増加し、現像ポテンシャルＰ１におけるセンサ出力値は曲線（Ａ）と同等になる。しかし、その時トナー濃度は目標値よりも低い値になっているので、現像ポテンシャルがＰ２の時の飽和出力は、曲線（Ｄ）のように高いものになってしまう。センサは、適正な出力を検出しているにもかかわらず、画像は薄くなってしまうのである。
【０００７】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、トナー濃度を検出するセンサを有し、２成分現像剤を用いる電子写真装置において、上記のように、センサの検出感度を向上するために、現像ポテンシャルを小さくすることにより不適切な制御をしてしまうというようなことがなく、トナー濃度を高感度で検出することができる電子写真装置を提供することを目的としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子写真装置は、２成分現像剤を用い、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する装置と、現像ローラを有し前記静電潜像を現像する現像装置と、前記現像ローラの近傍に設置された電極ローラと、該電極ローラを可変駆動するモータと、前記電極ローラに付着したテストトナー像の反射濃度を測定するセンサと、該センサの出力を演算してトナー補給条件を決定する演算装置と、前記現像剤中に適宜トナーを補給するトナー補給装置とを有する電子写真装置において、前記テストトナー像は黒べた画像であり、前記テストトナー像を現像する時に、現像ローラの回転速度を変えることなく、前記テストトナー像の現像電界に相当する電界が発生するようなバイアス電圧を前記電極ローラに印加し、前記電極ローラの表面速度を前記像担持体の表面速度よりも大きくすることによって前記反射濃度センサの感度を上げて前記テストトナー像の反射濃度を測定し、該反射濃度を用いて前記演算装置が演算した結果に基づいて、現像に必要なトナーの総量を検出することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明による電子写真装置の一実施例を説明するための要部断面図である。実施例１の電子写真装置は、像担持体１、像担持体１を帯電する帯電装置２、像担持体１上に静電潜像を形成する露光装置３、前記静電潜像を現像する現像装置４、現像装置４内にあって現像に用いられる現像ローラ５、トナーを補給するトナー補給装置６、トナー補給装置６から現像装置４へトナーを補給するトナー補給ローラ７、現像ローラ５を駆動する現像ローラ駆動モータ８、トナー補給ローラ７を駆動するトナー補給ローラ駆動モータ９、トナー濃度を検知するトナー濃度センサ１０、転写紙を転写領域へ供給する給紙装置１１、給紙装置１１によって給紙された転写紙を転写領域へ搬送するために像担持体１と共に転写紙を挟着する転写ベルト１２、転写ベルト１２を駆動する転写ベルト駆動ローラ１３、転写ベルト駆動ローラ１３に従動する転写ベルト従動ローラ１４、転写紙の裏側から電圧を印加して転写紙にトナーを転写するバイアスローラ１５、像担持体１上のテストトナー像の反射濃度を検出する反射濃度センサ１６、像担持体１上のトナーを清掃するクリーニング装置１７、反射濃度センサの出力値を演算し、現像ローラ駆動モータ８、トナー補給ローラ駆動モータ９を制御する演算・制御装置１８から構成されている。
【００１０】
以下、図１に示した電子写真装置の画像形成時の動作を説明する。像担持体１は、帯電装置２で均一に帯電され、次に、像担持体１は、露光装置３からの光により走査され、像担持体１上に静電潜像が形成される。像担持体１上に形成された静電潜像は、現像装置４の現像ローラ５によってトナーが付着されてトナー像となる。転写紙は、給紙装置１１によって転写領域に送り込まれ、像担持体１と転写ベルト１２に挟着され、バイアスローラ１５によってバイアス電圧が印加され、転送ベルト駆動ローラ１３と転送ベルト従動ローラ１４による搬送力を受けてトナー像が転写される。トナー像が転写された転写紙は、転写ローラ１２及び像担持体１から離れ、定着装置（図示しない）に至る。一方、像担持体１は、クリーニング装置１７で清掃され、すなわち、残留トナーを除去され、再び帯電装置２で均一に帯電される。なお、演算・制御装置１８により制御されるトナー補給ローラ駆動モータ９によって、トナー補給ローラ７が駆動され、トナー補給装置６からトナーが補給される。補給されたトナーとキャリアからなる現像剤は、現像ローラ５により吸着され、吸着されたトナーが静電気力により像担持体１に転移し、像担持体１上の静電潜像を形成する。
【００１１】
次に、図１に示した電子写真装置によるテストトナー像のトナー濃度検出時の動作を説明する。像担持体１は、帯電装置２で均一に帯電され、次に、露光装置３からの光により走査され、像担持体１上に黒べた画像相当の静電潜像が形成される。像担持体１上に形成された静電潜像は、現像装置４の現像ローラ５によって現像されてテストトナー像となる。この時、転写ベルト１２は、図示しない機構で像担持体１から離間しているので、テストトナー像は、反射濃度センサ１６で、その反射濃度が検出される。また、この時、演算・制御装置１８が現像ローラ駆動モータ８を制御することにより、現像ローラ５の回転速度を、標準作像時のｒ倍（ｒ＜１）とする。その後、像担持体１上のテストトナー像は、クリーニング装置１７に回収され、像担持体１は、再び帯電装置２で均一に帯電される。
【００１２】
演算・制御装置１８が反射濃度センサ１６のセンサ出力値を演算し、トナー濃度が”薄い”と判断した場合、演算・制御装置１８は、薄いテストトナー像を形成したトナー濃度の低い現像剤にトナーを補給するために、トナー補給ローラ駆動モータ９へトナー補給信号を出力し、トナー補給ローラ７によってトナー補給装置６からトナーが補給される。
【００１３】
このように、センサ感度を上げるために、トナー付着量を小さくする方法として、現像ローラの回転速度を下げるという方法を取ることにより、従来の方法では予測できなかった、飽和濃度が予測できる。また、従来の方法と併用して、トナー濃度とトナー帯電量を独立に検出できるので、適切なフィードバックを行うことが可能になる。
【００１４】
前例のように、（１）現像剤が結露した場合、（２）高温高湿の環境に放置された場合、（３）アンモニア、塩化水素等、水に溶けて酸やアルカリになるガスに晒された場合には、トナー濃度が高くないにも係わらず、トナー帯電量のみ低下する。このような場合は、例えば、以下のようなフィードバックをかけることが好ましい。すなわち、トナー濃度は変更しないで、現像ローラ５の回転速度を小さくして、トナー付着量を抑える。または、トナー濃度を低くし（例えば、トナー補給をしないで自然に下がるのを待つか、または、ダミー画像を取って強制的に低くし）、次に飽和濃度が低下するので、現像ローラ５の回転速度を上げてそれを補う。
【００１５】
（実施例２）
図２は、本発明による電子写真装置の実施例２を説明するための要部断面図である。なお、装置内の現像剤は省略してある。図中、図１と同じ機能の構成要素は、図１に付した番号と同じ番号を付してあり、その他、１９は現像剤を搬送するために現像ローラ５内部に設けられた磁極、２０は像担持体１に代えてテストトナー像が現像される電極ローラ、２１は電極ローラ９上のトナー像の反射濃度を検出する反射濃度センサ、２２は現像剤を均一に均す現像剤規制部材である。なお、電極ローラ２０は、金属ローラや、金属の表面を中抵抗の樹脂、金属酸化物で覆ったものが用いられる。軸方向の長さは短くて良く、１ｃｍ程度でも可能であり、軸方向の場所も自由度が高い。また、画像領域の外側に設置できれば、画像に影響が出なくて好ましい。
【００１６】
以下、図２に示した電子写真装置によるテストトナー像のトナー濃度検出時の動作を説明する。なお、像担持体１に静電潜像を形成するまでの動作は、実施例１と同様であるので、省略する。現像剤は、現像ローラ５の内側に配置された磁極１９の磁力で現像ローラ５の回転に伴って運ばれ、現像剤規制部材２２に規制されて、均一に均され、像担持体１に接触して静電潜像を現像する。次に、現像剤は電極ローラ２０を現像する。この際、黒べた画像の現像電界に相当する電界が発生するようなバイアス電圧を電極ローラ２０に印加し、電極ローラ２０の表面速度は像担持体１の表面速度よりも速くしておく（実施例１で現像ローラ５の回転速度を標準速度より遅くしたのと同じことである）。次に、電極ローラ２０上のトナー像の反射濃度を反射濃度センサ２１で測定する。
【００１７】
このようにして得られたセンサ出力値は、図１に示した実施例１の場合と同じように適切なフィードバックを可能とする。この電子写真装置を使い、現像ローラの回転速度が可変でない場合であって、前例のように、（１）現像剤が結露した場合、（２）高温高湿の環境に放置された場合、（３）アンモニア、塩化水素等、水に溶けて酸やアルカリなるガスに晒された場合には、トナー濃度が高くないにも係わらず、トナー帯電量のみ低下するような場合は、例えば、以下のようなフィードバックが好ましい。すなわち、トナー濃度を下げないで（すなわち、現在のトナー濃度以下にならないように制御しながら）、現像装置４を空回しし、現像剤を攪拌することによりトナー帯電量の上昇を待つ。または、トナー濃度を下げないで、現像ポテンシャルを小さくして、過剰なトナー付着を抑制する。
【００１８】
【発明の効果】
テストトナー像を現像する時に、現像ローラの回転速度を予め決められた標準速度よりも小さくすることにより、トナー付着量が少なくなり、センサ感度を上げることができる。更には、従来予測できなかった、飽和濃度が予測できるので、現像に使用するトナーの総量を検出することができる。また、従来の方法と併用して、トナー濃度とトナー帯電量を独立に検出できるので、トナー濃度を目的値とするために適切なフィードバックを行うことができる。
【００１９】
演算結果に基づいて、画像現像時の現像ローラ速度を制御することにより、現像に使用するトナー総量の変化を補いトナー総量を一定にすることができる。
【００２０】
電極ローラの表面速度を像担持体の表面速度よりも大きくすることにより、センサ感度を上げることができ、現像に使用するトナーの総量を検出することができ、トナー濃度を目的値とするために適切なフィードバックを行うことができる。また、テストトナー像を現像してそのテストトナー像のトナー濃度を検出する時に、像担持体にテストトナー像を形成せずに反射濃度を検出できるので、像担持体を使用していても反射濃度の検出を行うことができ、検出タイミングの自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子写真装置の一実施例を説明するための要部断面図である。
【図２】本発明による電子写真装置の他の実施例を説明するための要部断面図である。
【図３】従来のトナー濃度制御の概要を説明するための図である。
【符号の説明】
１…像担持体、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像装置、５…現像ローラ、６…トナー補給装置、７…トナー補給ローラ、８…現像ローラ駆動モータ、９…トナー補給ローラ駆動モータ、１０…トナー濃度センサ、１１…給紙装置、１２…転写ベルト、１３…転写ベルト駆動ローラ、１４…転写ベルト従動ローラ、１５…バイアスローラ、１６…反射濃度センサ、１７…クリーニング装置、１８…演算・制御装置、１９…磁極、２０…電極ローラ、２１…反射濃度センサ、２２…現像剤規制部材。
【図１】
0004877683.tif 000002
【図２】
0004877683.tif 000003
【図３】
0004877683.tif 000004