【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、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関わり、詳しくは、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を用いて電子写真法により静電潜像保持体上の静電潜像を可視化する、いわゆる二成分現像法式を利用した画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より二成分現像剤を用いる現像方式としては、現像剤担持体表面に現像剤を担持させ、これと近接する静電潜像保持体の静電潜像に現像剤中のトナーのみを付着させる方法が一般的に知られている。 この方法では、以下のように現像される。 トナーと磁性体からなるキャリアとを含む現像剤を撹拌・混合部材によって混合し、現像剤担持体表面に供給する。 現像剤担持体内にはＳ極・Ｎ極が交互にいくつか配置された磁気ロールが位置を固定して内蔵され、その磁力によって、現像剤担持体表面に現像剤が穂立ちした状態（以下、「磁気ブラシ」という。）となる。 一方、静電潜像保持体は、
帯電部材により一様にある電位に表面が帯電され、露光することによって帯電電位を下げ、その差により静電潜像が形成される。 この静電潜像保持体表面に現像剤担持体表面上に担持している現像剤磁気ブラシを接触または近接させ、そして、現像剤担持体３１と静電潜像保持体との間に現像バイアス電圧を印加させることにより、トナーを静電潜像に付着させて現像が行われる。

【０００３】しかしながら、経時において現像剤中のトナーの帯電量が大きくなり、トナーのカウンターチャージのプラス帯電のキャリアの帯電量が大きくなる。 したがって、磁気ロールの磁力以上に電界による力が大きくなり静電潜像保持体上の非画像部にキャリアが現像されキャリア付着することがある。 このようにキャリア付着が発生すると、転写部で静電潜像保持体上の現像されたトナー層を転写材、たとえば紙などに転写するときに、
キャリアがそのまま紙に現像されたままの状態で転写されてしまい画像品質を劣化させてしまう。 また、静電潜像保持体をクリーニングするときに、静電潜像保持体を傷つけたり、クリーニング部材の寿命が減るなどの悪影響が発生する。 この問題を解決するために、例えば、特開平５−６６６７８号公報では、キャリアとトナーからなる二成分現像剤により現像を行う現像器の静電潜像保持体の移動方向の下流側に電磁石を設け、この電磁石がローラ状でかつ回転するようになっており、静電潜像保持体上に付着するキャリアを吸引して除去する電子写真機録装置が提案されている。 このほかにも、静電潜像保持体にキャリアが付着してしまったものを転写前に回収する装置は種々提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のように提案されている装置でも、以下のような問題点がある。 特開平５−６６６７８号公報に提案されている電子写真機録装置では、単にキャリアを静電潜像保持体から除去するための手段であり、キャリアの劣化あるいは現像条件によりさらにキャリア付着が多くな合った場合、回収能力に限度があり、付着するキャリアを回収できなくなるおそれがある。 そこで、本発明の目的は、現像条件を変えずにキャリア付着が発生しやすいパターンを形成し、これによるキャリア付着の有無をセンサで検知するもので、実際の出力画像の非画像部にキャリア付着が発生するよりもかなり前に余裕を持ってキャリア付着が発生しにくい現像条件に変化させることができる。
したがって、安定した良好な画像を出力することができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、 トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を内部の固定磁気ロールにより担持する現像剤担持体と、 現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、静電潜像を保持する静電潜像保持体と、 静電潜像保持体に一様に帯電する帯電部材と、 静電潜像保持体に露光する書き込み手段と、 キャリア付着検知するためのキャリア付着センサとを備え、かつ 現像剤担持体表面に磁気ロールの磁力によりブラシ状に穂立ちさせた静電潜像保持体と対向する現像領域に搬送し、現像バイアスを印加することにより静電潜像を現像する画像形成装置において、 静電潜像保持体上にエッジ部を有する潜像パターンを形成し、現像後に潜像パターンのキャリア付着をキャリア付着検知センサにより検知する画像形成装置である。 請求項２に記載の発明は、 請求項１に記載の画像形成装置において、 潜像パターンは第一の電位部と、
それを夾む第二の電位部からなる画像形成装置である。
請求項３に記載の発明は、 請求項１に記載の画像形成装置において、 第一の電位部にトナーを付着させず、
第二の電位部にはトナーを付着させるように現像剤担持体に現像バイアスを印加する画像形成装置である。 請求項４に記載の発明は、 請求項１に記載の画像形成装置において、 潜像パターンの第二の電位部は静電潜像保持体の副走査方向に対して平行になるように形成されている画像形成装置である。 請求項５に記載の発明は、
請求項１に記載の画像形成装置において、 第二の電位部の間隔が０．４〜０．８ｍｍである画像形成装置である。 請求項６に記載の発明は、 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、 キャリア付着検知センサは光照射したときの反射率を利用する画像形成装置である。 請求項７に記載の発明は、 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、 キャリア付着を検知したとき、静電潜像保持体の帯電電位を変更させてキャリア付着を防止する画像形成装置である。 請求項８に記載の発明は、 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、 キャリア付着を検知したとき、現像バイアスを変更させてキャリア付着を防止する画像形成装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説明する。 図１は、本実施形態に係る画像形成装置である。 なお、本実施形態の画像形成装置では、静電潜像の現像方式としては、帯電電位が除去された領域にトナーを付着させる、いわゆる反転現像方式を採用している。
現像装置３０の現像剤担持体３１は中空円筒状の非磁性体から構成され、静電潜像保持体１４の回転軸と平行に対向する位置に配置されている。 現像剤担持体３１内にはＳ極およびＮ極が交互に配置する磁気ロール３７が備えられていて、現像剤担持体３１が矢印Ｃ２方向に回転することにより、磁気ロール３７の磁力によって現像剤担持体３１の外周に現像剤を磁気ブラシ状に穂立ちさせる。 現像剤としては非磁性体からなるトナーと磁性体からなるキャリアが、所定の割合で混合されたものを用いることができる。 そして、矢印Ｃ１方向に回転する静電潜像保持体１４の表面方向に現像剤を搬送するように構成されている。

【０００７】このとき、現像剤担持体３１上に搬送された現像剤を規制するために現像剤規制部材３５が配置され、磁気ブラシ状に穂立ちする現像剤を所定の厚さに規制するようになっている。 また、現像剤担持体３１の下方には、現像剤を攪拌・搬送するための第１攪拌部材３
２および第２攪拌部材３３が現像剤担持体３１の回転方向に平行になるように長手方向に沿って形成されている。 第１攪拌部材３２による攪拌領域と第２攪拌部材３
３による攪拌領域とは仕切り板３４により仕切られている。 仕切板の現像剤担持体３１長手方向の前後端面と、
現像装置３０の前後側壁内面との間には、現像剤をやりとりするための隙間が設けられている。 第１攪拌部材３
２と第２攪拌部材３３はそれぞれ図示しない駆動部により回転駆動され現像剤を攪拌混合する。 そして、現像剤は上記隙間を介し、仕切り板３４の周りをループ状に循環するようになっている。 このように、現像剤は２本の攪拌部材により攪拌混合されて帯電する。 現像装置３０
の下側には、静電潜像保持体１４にキャリア付着が発生しているかを検知するキャリア付着センサが備え付けられている。

【０００８】ここで用いられるキャリア付着センサは、
発光体からの光を一度静電潜像保持体１４又は静電潜像保持体１４上のキャリアに当て、反射する光が受光体に入り、この光の量を電気信号に変えるものである。 発光体は、ＬＤ素子、ＬＥＤ素子等を用いる。 受光体は、フォトトランジスタ等を用いる。 光の量の大小による電気信号の強度により、静電潜像保持体１４上にキャリアが付着しているか否かを判断する。 静電潜像保持体１４上になにもない場合、静電潜像保持体１４上にトナーが存在する場合、静電潜像保持体１４上のキャリアは存在する場合ではそれぞれ反射される光の量が異なるので静電潜像保持体１４上にキャリアの存在を検知することができる。 また、現像装置３０に用いられる現像剤は、トナーはマイナス極性に、キャリアはプラス極性に帯電する。 キャリアは低抵抗の芯材（例えば、フェライト、マグネタイトがある。）と高抵抗のコート層（例えば、シリコン樹脂皮膜があげられる。）からなるコーティングキャリアで、その平均粒径は約５０〜８０μｍである。
現像剤担持体３１には現像バイアスを印加する電源Ｖが接続されている。

【０００９】静電潜像保持体１４は帯電部材２３により一様にマイナス極性に帯電され、書き込み手段によりスキャナから読み取った画像情報、あるいはプリンタからの画像情報に基づいてレーザ光Ｌにより静電潜像保持体１４上に静電潜像を形成する。 そして、静電潜像保持体１４と現像剤担持体３１間に電源Ｖにより現像バイアスを印加し、静電潜像保持体１４上の静電潜像にトナーを付着させて現像する。 現像されたトナー層は転写部材１
８により紙などの転写紙に転写される。 転写しきれなかったトナーはクリーニング装置４０によりクリーニングされる。

【００１０】本実施形態では、キャリアはトナーと逆極性のプラスに帯電しているので、静電潜像保持体１４上の非画像部（帯電電位部）に移動する電界が作用している。 しかし、現像剤担持体３１内の磁気ロール３７の磁力によって保持されているため、キャリアは現像剤担持体３１から離れず静電潜像保持体１４上の非画像部に付着することはない。 しかしながら、経時において現像剤中のトナーの帯電量が大きくなりトナーのカウンターチャージであるキャリアのプラス極性の帯電量が大きくなる。 また、キャリアが劣化することによりキャリアの抵抗が高くなり、プラス極性が残りやすくなる。 したがって、静電潜像保持体１４上の非画像部に現像され、磁気ロール３７の磁力以上に電界による力が大きくなりキャリア付着することがある。 そこで、本発明は静電潜像保持体１４上の非画像部にキャリア付着が発生する状況よりも、さらにキャリア付着しやすい状況でキャリア付着の有無を事前に検知して、非画像部にキャリア付着がない画像を安定して出力するものである。

【００１１】図２は、第一の電位部Ａと第二の電位部から形成され、第二の電位部は第一の電位部Ａを夾みように形成されている画像パターンである。 また、第一の電位部Ａは静電潜像保持体１４表面が帯電された後に書き込み手段によって未露光の部分で、第二の電位部は露光され電位が低くなっている。 従って、トナーが現像により付着する部分である。 また、第二の電位部は副走査方向に対して平行になるように形成されている。 図３は、
上記画像パターンにより静電潜像保持体１４に形成される電界の強さを示す図である。 図２のようなパターンは、図３で表されるように画面の潜像の境界部分で強い静電的な電界が形成される。 とくに、第一の電位部Ａの部分は重なり合うことから強い静電的な電界が形成されている。 したがって、プラス極性に帯電するキャリアが第１の電位の中央部に付着しやすい状態になっている。
また、表１は、トナーの帯電量と第一の電位部Ａの幅の関係によるキャリア付着の有無を示す表である。 ここで、現像条件としては静電潜像保持体１４の帯電電位が−９００Ｖ、現像バイアスは−６００Ｖを印加したときに、キャリア付着がある場合は〇、キャリア付着がない場合は×を記入した。

【００１２】

【表１】

ｍが一番キャリア付着を検知しやすいことがわかった。

【００１３】また、キャリア付着検知センサ５０は、図２に示すように、静電潜像保持体１４上に形成されたパターンの第一の電位部Ａに光を照射し、その反射率を測定することができるようになっている。 上記のようなパターンを現像を行う前に毎回、あるいはある特定の周期で形成し、キャリア付着検知センサ５０によって第一の電位部Ａのキャリア付着が発生しているか否かを検知し、もしキャリア付着が発生したならば帯電電位を下げ、静電潜像保持体１４の表面電位と現像バイアスの電位差を小さくする制御を行うことによって、帯電電位部（非画像部）にキャリア付着が発生するのを防止することが可能である。 また、現像バイアスを変化させて、静電潜像保持体１４の表面電位と現像バイアスの電位差を小さくすることでもキャリア付着を防止することが可能となる。

【００１４】図４は、第一の電位部Ａのキャリア付着をキャリア付着検知センサ５０により検知した場合の補正手順を示すフローチャートである。 帯電部材２３によって静電潜像保持体１４を一様に帯電した後、スキャナあるいはパソコンなどからの画像信号に基づいて露光を行う前に、図２の潜像パターンを形成し現像を行う。 現像後キャリア付着検知センサ５０により光を照射し、その反射率からキャリアの有無を検知する。 キャリア付着がないと判断したときはそのまま画像信号により書き込み手段により静電潜像保持体１４上に潜像を形成し現像を行う。 キャリイ付着があると判断したときは静電潜像保持体１４の表面電位を下げることにより、現像バイアスとの電位差を小さくする。 そして、再び、図２の潜像パターンを現像し、キャリア付着の有無を判断する。 この時、現像バイアスと変化させることによって静電潜像保持体１４の表面帯電電位と現像バイアスとの電位差を小さくす、キャリア付着を防ぐようにしてもよい。 このように、現像条件を変えずにキャリア付着が発生しやすいパターンを形成して、そのキャリア付着の有無をキャリア付着検知センサ５０によって検知するので、実際の出力画像の非画像部にキャリア付着が発生するよりもかなり前に余裕を持ってキャリア付着が発生しにくい現像条件に変化させることができる。 したがって、安定した良好な画像を出力することが可能になる。

【００１５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１ないし請求項５に記載の画像形成装置では、キャリア付着が発生しやすい潜像パターンを形成し、そこのキャリア付着の有無を検知するもので、実際の出力画像の非画像部にキャリア付着が発生するよりもかなり前に余裕をもって対応することができる。 請求項６に記載の画像形成装置では、トナー層とトナー層のわずかな隙間でも光を利用することにより確実に測定することができる。 請求項７
および請求項８に記載の画像形成装置では、静電潜像保持体の表面帯電電位と現像バイアスとの電位差を小さくすることで、キャリア付着を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。

【図２】第一の電位部と第二の電位部から形成され、第二の電位部は第一の電位部を夾みように形成されている画像パターンである。

【図３】上記画像パターンにより静電潜像保持体１４に形成される電界の強さを示す図である。

【図４】第一の電位部のキャリア付着をキャリア付着検知センサにより検知した場合の補正手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 画像形成部 ２ 制御部 ３ コンピュータ １１ 像露光装置 １２ レンズ １３ ミラー １４ 静電潜像保持体 １６ 給紙装置 １７ 給紙ローラ １８ 転写部材 １９ 転写材 ２０ 定着装置 ２１ 排紙部 ２３ 帯電部材 ３０ 現像装置 ３１ 現像剤担持体 ３２ 第１攪拌部材 ３３ 第２攪拌部材 ３４ 仕切り板 ３５ 現像剤規制部材 ３６ セパレーター ３７ 磁気ロール ３８ トナーボトル ３９ トナー補給ローラ ４０ クリーニング装置 ４１ クリーニングブレード ５０ キャリア付着検知センサ Ａ 第一の電位部 Ｂ 第二の電位部 Ｌ レーザ光 Ｃ１、Ｃ２ 回転方向 Ｖ 電源