JP3689832B2 - 作像方法および作像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写装置やプリンタ装置などに適用される作像方法および作像装置に関し、とりわけトナーエンド検知後の作像方法および作像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写装置やプリンタ装置などのうち、光学的および電荷的に形成された潜像に基づいて、トナーによる現像ならびに用紙への転写がなされる構成の作像機能を有する装置にあっては、従来、トナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流に基づきトナーの用紙への転写を行う転写ユニットとを具備する構成が一般的となっている。
【０００３】
このような構成においては、トナーが充填された着脱自在のトナー補給ボトルから現像ユニットにトナーが適量づつ供給されて予め定められたトナー濃度が維持され、また転写ユニットにおいては、前記の予め定められたトナー濃度に対応した転写電流に基づきトナーの用紙への転写が行われている。
【０００４】
さらに、トナー濃度が通常の濃度、例えば３重量％乃至５重量％に制御されている時、用紙上での白抜けや広域トナーチリの発生を抑制するために、転写ユニットに供給される転写電流を高めに設定することで適正転写電流とされている。
【０００５】
さらに、トナー補給ボトルが空になった状態、すなわちトナーエンドの検知手段が備えられ、かつトナーエンド検知後に所定枚数だけのコピーを可能とするような構成が一般的となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなトナーエンド検知後に所定枚数だけのコピーを行う場合においては、コピー枚数が進行するにつれて現像ユニット内のトナー濃度が低下することになるが、従来技術の構成ではこうした作像条件の変化に対応する手段が具備されておらず、このため作像条件の変化による画質の低下が生じるという不都合があった。すなわち、前記のような従来の構成では、トナーエンド検知後の画像の変化に対応することが困難であった。
【０００７】
本発明は、前記のような従来技術における問題点を解決するためなされたもので、トナーエンド検知後の画像の変化に対応可能な作像方法および作像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明に係る作像方法は、少なくともトナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な、作像装置に適用される作像方法であって、前記トナーエンド検知後に、通常値よりも低い値の転写電流による転写を行う構成としたことを特徴とする。
【０００９】
前記の構成を有する本発明にかかる作像方法によれば、トナーエンド検知後のトナー濃度の低下に対応して転写電流が低い値になり、よってトナー濃度の低下による画質変化が抑えられ、一定の画質が維持される。
【００１０】
また本発明に係る作像装置は、少なくともトナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な作像装置であって、前記トナーエンド検知後に、前記転写ユニットに通常値よりも低い値の転写電流を供給する構成としたことを特徴とする。
【００１１】
前記の構成を有する本発明にかかる作像装置によれば、トナーエンド検知後のトナー濃度の低下に対応して転写電流が低い値になり、よってトナー濃度の低下による画質変化が抑えられ、一定の画質が維持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る作像方法の一実施形態における原理を説明するための線図である。
本発明に係る作像方法は、トナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な、作像装置を備える複写装置に適用される作像方法である。
【００１３】
図１に示されるように、トナーエンドでない通常の場合は、トナー濃度が例えば３重量％〜５重量％であり、この濃度に対応した転写電流の変化に対する画像ランク（すなわち画質）は、図中のカーブＣｖ１で示される。このように、トナー濃度が３重量％〜５重量％の場合、最良の画質を実現する適正転写電流値はＡマイクロアンペアとなる。最良の画質とは、画像に白抜けや広域トナーチリの発生がないことをはじめ、その他の画質要素を含めて総合的に算定されるものである。
【００１４】
ここで、トナー補給ボトル内のトナーが無くなり、トナー濃度ＴＣの例えば通常の３重量％〜５重量％から３重量％以下への低下が検知され続けたときは、この濃度に対応した転写電流の変化に対する画像ランクのカーブＣｖ２に基づき、最良の画質を実現する適正転写電流値として前記通常時におけるＡマイクロアンペアよりも低い、Ａ’マイクロアンペアを転写ユニットに供給するようにする。
【００１５】
このように、トナーエンドによってトナー濃度が低下した場合、こうした低トナー濃度条件下の白抜けや広域トナーチリ発生を抑制するための最適の転写電流値も変化することになるが、本発明の方法においては前記のように供給転写電流を低めにシフトさせて対応することにより、この低トナー濃度条件にも適合することが可能になる。
この結果、トナー濃度ＴＣが低下しても、白抜けや広域トナーチリ発生を排除することができ、よってトナーエンド検知後の許容コピー枚数分の画質を高く維持することが可能になる。
【００１６】
つぎに図２は、本発明に係る作像装置の一実施形態の模式断面図である。
また図３は、図２に示される現像ユニットの要部の模式断面図である。
図２に示される作像装置１は、図示していない複写装置やプリンタ装置、ファクシミリ装置又はその複合機など（以下、画像形成装置とする）の本体に着脱可能に装着される。
【００１７】
作像装置１は、ユニットケース２と、これに組込まれた後述する各種の作像要素を有し、図に一例として示したユニットケース２は、ケース本体３と、その上部に取付けられたケースカバー４と、後述する現像ユニットの上壁を構成する現像ケースカバー５とを有していて、ケースカバー４、現像ケースカバー５は、ケース本体３に対してスナップフィット（所謂パッチン止め）によって着脱自在に係止されている。
【００１８】
ユニットケース２には、その内部に、静電潜像の形成される像担持体の一例であるドラム状の感光体７と、帯電装置の一例である帯電ローラ８がそれぞれ回転自在に組付けられ、帯電ローラ８は感光体７に対して平行に延びている。
【００１９】
画像形成動作時に、感光体７は図示していない駆動装置によって図１における時計方向に回転駆動され、このとき、画像形成装置本体に支持された図示していない除電装置からの除電光Ｌ１が、ケースカバー４に形成された開口３４を通してユニットケース２内に入射し、感光体７の表面を照射する。これにより、感光体７は、その表面電位が例えば０乃至−１５０Ｖの基準電位に平均化される。
一方、帯電ローラ８は、感光体７の表面に圧接し、その感光体７の回転によって従動回転しながら、感光体７を、その表面電位が例えば−１１００Ｖ前後となるように一様に帯電する。このとき、帯電ローラ８には、図示していない電源によって所定の電圧が印加される。
【００２０】
上述のように所定の極性に帯電された感光体７の表面部分には、露光部９において、光変調されたレーザ光Ｌ２が照射される。このレーザ光Ｌ２は、画像形成装置本体に支持された図示していない露光光学系から出射し、ケースカバー４に形成された開口３５を通してユニットケース２に入射する。かかる露光によって、感光体７上に所定の静電潜像が形成される。例えば、レーザ光Ｌ２の照射された感光体部分（画像部）は、その表面電位が０乃至−２９０Ｖとなリ、レーザ光Ｌ２の照射されない感光体部分（地肌部）の表面電位は、前述の−１１００Ｖ前後をほぼ維持する。図示していない原稿を照明し、その反射光像を感光体７に結像して静電潜像を形成することもできる。
【００２１】
一方、ユニットケース２には、現像ユニット１０の現像スリーブ１１が回転自在に支持され、このスリーブ１１は画像形成動作時に図１における反時計方向に回転駆動される。また、ユニットケース２におけるケース本体３の一部と、その上部を覆う前述の現像ケースカバー５とによって現像ユニット１０の現像ケース１２が構成され、その内部に現像剤室９０が区画されている。かかる現像ケース１２の現像剤室９０には、トナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤１０１が収容され、現像スリーブ１１の内部には、全体を符号１３で示した複数の磁石が不動に配置されている。
【００２２】
現像スリーブ１１が前述のように回転することによって、現像ケース１２内の現像剤１０１は、磁石１３の磁力で現像スリーブ１１上に担持されつつ搬送され、ドクタブレード１４より成る剤規制部材によって、搬送される現像剤の量が規制される。規制後の現像剤は、現像スリーブ１１と感光体７との間の現像領域ヘ運ばれ、このとき、現像スリ−ブ１１には例えば−８００Ｖ前後の現像バイアス電圧が印加されているため、現像領域に搬送された現像剤中のトナーが、感光体７上の画像部に静電的に移行して付着し、感光体７上に所定のトナー像が形成される。感光体７に形成された静電潜像がトナー像として可視像化されるのである。
【００２３】
このように、現像ユニット１０は、感光体７より成る像担持体に形成された静電潜像を、トナーとキャリアを有する二成分系現像剤１０１を用いてトナー像として可視像化する用をなし、現像スリーブ１１は、現像に供される二成分系現像剤１０１を担持して搬送する現像剤担持搬送部材の一例を構成する。
【００２４】
一方、画像形成装置本体には、図１に示すように、転写ユニットの一例である転写ローラ１５が感光体７に対向して回転自在に支持されている。また画像形成装置本体側には図示していない給紙装置が設けられ、この給紙装置から、転写材のー例である転写紙１００が図１に矢印Ｂで示すように感光体７と転写ローラ１５との間の転写部２２へ向けて搬送される。かかる転写紙１００は、その先端と感光体７上に形成されたトナー像の先端とが合致した状態で、感光体７と転写ローラ１５との間の転写部２２を通過する。このとき、転写ローラ１５は、転写紙１００を介して感光体７に当接しながら図１における反時計方向に回転し、しかもこの転写ローラ１５には転写バイアス電圧が印加されているので、感光体７上のトナー像が転写紙１００に転写される。
【００２５】
感光体７を離れた転写紙１００は、図１に矢印Ｂ１で示したように、図示していない定着装置へと搬送され、ここで熱と圧力の作用により、トナー像が転写紙１００上に融着されて定着される。転写紙１００の搬送方向における転写部２２の下流側には、画像形成装置本体に支持された除電針１６が配置されている。この除電針１６は、感光体７と平行に延びる薄い金属板より成り、感光体７を向いた側の除電針１６の部分は鋸歯状に形成され、その各歯の先端は鋭角にとがっている。かかる除電針１６には、図示していない電源により電圧が印加され、これによつて転写紙１００を除電し、転写紙１００を感光体７から分離しやすくしている。
【００２６】
転写材として中間転写部材を用い、感光体上のトナー像をその中間転写部材に一次転写し、しかる後、そのトナー像を最終転写材である転写紙に二次転写するように構成することもできる。
【００２７】
トナー像転写後に感光体７上に付着している残留トナーは、図１に示したクリーニング装置１７のクリ−ニングブレード１８によって感光体７の表面から掻き落される。このようにして感光体７の表面が清掃され、再び次の画像形成動作に移る。クリ−ニング装置１７は、ユニットケース２におけるケース本体３の一部によって構成されたクリ−ニングケース１９を有し、クリ−ニングブレード１８によつて掻き取られたトナーは、クリーニングケース１９内に配置されたトナー搬送部材２０の回転によってクリーニング装置１７外に排出され、現像ユニット１０において再使用される。トナー搬送部材２０は、例えばトナー搬送スクリュー又はトナー搬送コイルなどの適宜な形態で構成される。クリーニングブレード１８は、感光体７の表面に残留するトナーを当該表面から除去してその表面を清掃するクリ−ニング部材の一例をなすものであって、ケース本体３に固定保持されている。
【００２８】
以上のように、画像形成装置は、感光体７より成る像担持体に形成されたトナー像を、その像担持体に向けて搬送された転写紙１００に転写して記録画像を得るように構成されており、また画像形成装置本体に着脱可能に装着された作像ユニットは、上述の像担持体を含む作像要素の少なくとも１つをユニットケースに組付けたものであって、図示した例では感光体７、帯電ローラ８、現像ユニット１０及びクリ−ニング装置１７の各構成要素がユニットケース２に組付けられて作像装置１が構成されている。
【００２９】
次に、現像ユニット１０について説明する。現像ケース１２には、例えば小さな鉄球より成るキャリアとトナ−とを有する二成分系現像剤１０１が収容され、この現像剤１０１は、第１及び第２の剤撹拌部材４４，４５によって現像ケース１２の現像剤室９０内を循環搬送されつつ撹拌され、現像スリーブ１１に供給される。現像スリーブ１１に供給された現像剤は、前述のように、その現像スリーブ１１の周辺に設けられたドクタブレード１４によって層厚を規制される。現像スリーブ１１の周面のうち、感光体７に対向する部分は、現像ケース１２から外部に露呈している。
【００３０】
ここで、現像スリーブ１１は、その外径が例えば１６乃至２０mmのアルミニウムより成る非磁性円筒体より成り、その周面は円滑に形成されるか、又は現像剤の搬送性を高めるため、現像スリーブ１１の外周面に例えばｖ溝などの凹凸が形成されている。
現像スリーブ１１の内部には軸４６が貫通し、この軸４６に前述の磁石１３が固定されている。軸４６の手前側の端部は、ユニットケース２のケース本体３に対して固定支持され、奥側の端部は、現像スリーブ１１の奥側端に嵌着固定されたスリーブ端部材に軸受を介して相対回転可能に嵌合している。現像スリーブｌｌの手前側の端部は、軸受を介して軸４６に回転自在に支持されている。
【００３１】
上述のように、軸４６は、磁石１３と共にユニットケース２に対して不動に支持され、かかる軸４６に現像スリーブ１１が回転自在に支持されている。そしてスリーブ端部材が回転駆動されることにより、現像スリーブ１１が図１における反時計方向に回転駆動される。現像スリ−ブ１１へのバイアス電圧は、上述したカップリングを介して、画像形成装置本体側から印加される。
【００３２】
図１０は、現像スリーブ１１と、その内部に回転不能に配置された磁石１３と、感光体７との関係を示す説明図である。ここに示したように、磁石１３の個々の磁石、すなわち第１乃至第５の磁石１３ａ乃至１３ｅは、現像スリーブ１１の周方向に配列されてそれぞれ軸４６に不動に固定され、そのスリーブ１１の長手方向に延びている。
そして、これらの磁石１３ａ乃至１３ｅによって現像スリーブの周方向に、その法線方向の磁力分布Ｐ１乃至Ｐ６が形成される。
【００３３】
前述のようにスリーブ端部材が画像形成装置本体側の駆動装置によって回転駆動されると、現像スリーブ１１が回転すると共に、そのスリーブ端部材の回転が駆動ギア類を介して第１及び第２の撹拌部材４４，４５に伝えられ、これらの部材がそれぞれ所定の方向に回転駆動される。
これにより、現像ケース１２内の現像剤室９０に収容された現像剤が撹拌されながら搬送され、その現像剤は仕切壁７１によって案内されつつ、その両端側の通路を通して循環する。これにより、現像剤のトナーとキャリアが互いに異極性に摩擦帯電される。かかる現像剤が現像スリーブ１１に供給され、また現像スリーブ１１からの現像剤が撹拌部材の側に戻される。
各楕円板６５，６６は、楕円の一部を切り欠いた形状を有しているので、その切欠部の縁に現像剤が当たることにより、現像剤の撹拌効果が高められる。
【００３４】
現像ケース１２には、現像剤１０１のトナー濃度を検知するセンサ、本例では透磁率測定センサ７２が設けられている。また画像形成装置本体には、トナー補給ボトル７３が着脱自在に装着されている。
【００３５】
現像ケ−ス１２内の現像剤室９０に収容された現像剤１０１のトナー濃度ＴＣが基準値以下になったことが、センサ７２によって検知されると、その検知信号に基づくトナー補給信号によりトナー補給ボトル７３が回転駆動され、これによってそのトナー補給ボトル７３の補給口７３ａから、トナーが、ケース本体３によって形成されたトナー補給部（図示されない）に供給される。
【００３６】
補給トナーを収容したトナー補給ボトル７３は、その内壁面にスパイラル状の突起が形成され、その回転によって内部のトナーが順次奥側から手前側の補給口７３ａに送られ、トナー補給部に補給される。トナー補給ボトル７３を回転する図示していない駆動軸には、図示していない電磁クラッチが設けられ、トナー補給信号が出力されると、その電磁クラッチがオンされ、トナー補給ボトル用の駆動軸が回転する。
【００３７】
前述のように第１の撹拌部材４４が回転すると、トナー補給部のトナーが、撹拌部材４４の設けられた現像剤室９０へ送り込まれる。
【００３８】
上述のように、トナー補給ボトル７３からのトナーを一旦トナー補給部に蓄積し、少量ずつ現像剤室９０へ送り出すので、トナー補給ボトル７３からトナーが一定量ずつ排出されなくとも、現像剤室９０には一定量ずつトナーが補給されることになる。現像剤室９０へ補給されたトナーは、撹拌部材４４，４５によって、ここに存する二成分系現像剤に撹拌混合される。
【００３９】
上述したトナー補給動作を行っても、センサ７２がトナー濃度ＴＣの低下を検知し続けたときは、トナー補給ボトル７３内のトナーが無くなつたものとして、トナーエンドが近いことを表示部に表示し、その旨をユ一ザに通知する。このような表示がなされたにもかかわらず、トナー補給ボトルが交換されないときは、その表示後、Ａ４サイズの転写紙に対して例えば５０枚の画像形成動作を行つたとき、画像形成装置の作動を停止するようになっている。
【００４０】
トナー補給ボトル７３の交換動作を、画像形成装置本体の前ドア（図示せず）の開閉時間により判断し、トナー補給ボトル７３の交換後、一定時間トナー補給動作を行い、センサ７２の検知電圧が一定値に達したことを確認後、画像形成装置の動作禁止を解除する。
【００４１】
次に転写ユニットについて説明する。図１に示した転写ローラ１５は、金属の芯金に導電性樹脂を巻きつけたもので、ここには図示されない圧縮スプリングによリ軸受ごと感光体方向へ押しつけられている。この転写ローラ１５には制御器５０から転写電流が供給され、この転写電流に基づいて転写ローラ１５は感光体７上のトナ−を転写紙１００へ転写させる。
【００４２】
トナーエンドが検知されていない通常の場合は、トナー濃度が例えば３重量％〜５重量％であり、この転写ローラ１５には、制御器５０から高めの転写電流が適正転写電流として供給されている。この適正転写電流が高めに設定される理由は、転写画像に白抜けや広域トナーチリの発生を排除するためである。
【００４３】
ここで、現像ユニット１０内のセンサ７２がトナー濃度ＴＣの低下を検知し続けたときは、トナー補給ボトル７３内のトナーが無くなつたものとして、トナーエンド検知信号を転写ユニットの制御器５０に送る。この信号を受けて制御器５０は、適正転写電流として前記通常時におけるものよりも、予め定められている低めの転写電流を転写ローラ１５に供給する。
【００４４】
このように、トナーエンドによってトナー濃度が例えば通常の３重量％〜５重量％から１重量％〜３重量％に低下した場合、こうした低トナー濃度条件下の白抜けや広域トナーチリ発生を抑制するための最適の転写電流値も変化することになるが、本発明の構成においては前記のように供給転写電流を低めにシフトさせて対応することにより、この低トナー濃度条件にも適合することが可能になる。この結果、トナー濃度ＴＣが低下しても、白抜けや広域トナーチリ発生を排除することができ、よってトナーエンド検知後の許容コピー枚数分の画質を高く維持することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１に係る作像方法は、少なくともトナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な、作像装置を備える複写装置に適用される作像方法であって、トナーエンド検知後に、通常値よりも低い値の転写電流による転写を行う構成とするから、トナーエンド検知後のトナー濃度の低下に対応して転写電流を低い値にすることで、トナー濃度の低下による画質変化を抑えることができ、よって一定の画質を維持することができるという効果を奏する。
【００４６】
本発明の請求項２に係る作像装置は、少なくともトナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な、作像装置を備える複写装置であって、トナーエンド検知後に、転写ユニットに通常値よりも低い値の転写電流を供給する構成とするものであるから、トナーエンド検知後のトナー濃度の低下に対応して転写電流を低い値にすることで、トナー濃度の低下による画質変化を抑えることができ、よって一定の画質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作像方法の一実施形態における原理を説明するための線図である。
【図２】本発明に係る作像装置の一実施形態の模式断面図である。
【図３】図２に示される現像ユニットの要部の模式断面図である。
【符号の説明】
Ｃｖ１ トナー濃度が濃い場合の転写電流カーブ
Ｃｖ２ トナー濃度が薄い場合の転写電流カーブ
Ｉ 転写電流
Ｒ 画像ランク
ＴＣ トナー濃度

Claims (2)

1. 少なくともトナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な、作像装置に適用される作像方法であって、
   前記トナーエンド検知後に、通常値よりも低い値の転写電流による転写を行う構成としたことを特徴とする作像方法。
2. 少なくともトナーを含む二成分系現像剤を用いた現像ユニットと、転写電流が供給される転写ユニットと、トナーエンドの検知手段を備え、かつトナーエンド検知後に所定枚数のコピーが可能な作像装置であって、
   前記トナーエンド検知後に、前記転写ユニットに通常値よりも低い値の転写電流を供給する構成としたことを特徴とする作像装置。

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