JP4472057B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の、いわゆる、画像形成装置に関し、特に、粉末状のトナーを用いた画像形成装置における画像の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法を用いて感光体上にトナー可視画像を現像し、その画像を記録用紙に転写させる前記画像形成装置においては、一般に、かかる感光体の周囲には、帯電装置、像書き込み露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置等が設けられている。なお、かかる装置では、帯電装置により感上記光体を一様に帯電した後、像書き込み露光装置により感光体上に静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置によりトナー像に現像した後、給紙装置から搬送されてくる転写材(例えば、紙)上に転写装置により前記トナー像を転写する。その後、この得られた転写像を定着する。一方、感光体においては、クリーニング装置により感光体上の残留トナーを除去した後、除電装置により感光体の電荷を除去するという一連のプロセスで画像形成を行っている。
【0003】
このように、前記画像形成装置においては、静電潜像の現像に利用される粉末状のトナーへの帯電量が、印刷画像の品質を決める重要なファクターとなっている。すなわち、このトナー帯電量が通常設定される値に比べて小さかった場合には、トナーと感光体との静電的付着力が弱くなり、トナーが飛翔しやすくなると共に、静電潜像の現像を行う際のトナー消費量が多くなり、そのため、印刷された画像が濃くなってしまうという現象が生じる。
【0004】
これに対し、トナー帯電量が通常設定される値に比べて大きかった場合には、トナーは静電気力の増大によって感光体への付着力が増大し、静電潜像の現像及び現像後の可視画像の転写が難しくなる上に、トナー消費量が減少し、そのため、画像が薄くなってしまうという現象が生じる。
【0005】
これらのことからも、印刷される画像の状態を最適にするためには、上記トナー帯電量を、その最適範囲内になるように制御する必要がある。
【0006】
ところで、平均トナー帯電量を長期に亘って適正な範囲に維持する手法としては、従来、例えば特開平5−11599号公報に記載されるように、トナーの層厚を規制する際、その層厚規制部材に対し、摩擦帯電による極性と同極性の電荷(負の電荷)を現像剤層に注入する、すなわち、負の電荷注入電圧を印加する方法が既に知られている。
【0007】
また、特にカラー画像を形成する画像形成装置において、上記のトナー帯電量とは異なり、トナーの濃度を測定し、その測定結果より各画像形成条件を制御する方式は、例えば特公平3−26389号公報に開示されている。なお、この従来技術は、感光体ドラム上に所定のパターンで形成したトナーの濃度を非接触で測定し、もって、各画像形成条件の制御を行うものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記トナー帯電量を適正な範囲に維持する手法は既に公知である。しかしながら、上記前者の従来技術、すなわち、特開平5−11599号公報に記載された装置では、トナー帯電量を算出するため、まず、現像装置から現像ローラを取り外してトナー層厚をレーザースキャンマイクロ測定装置で測定し、これにより得られたトナー層の測定電位とトナー層厚から、トナー帯電量を算出する。そして、その結果より、現像ローラと層厚規制部材との間に電界(具体的には、層厚規制部材に対して負の電位を印加する)を形成し、もって、トナー帯電量を変更するようになっている。
【0009】
すなわち、この従来技術では、トナー層厚及び帯電量の測定は、現像装置から現像ローラを取り外して行われるため、そのためには、装置を一旦停止しなければならず、また、トナー帯電量の調整(すなわち、層厚規制部材へ印加する負電位)は、既に前もって測定されたトナー層厚に基づいて決定される。そのため、装置毎の使用条件・環境の相違や突発的な事象による環境変動などによってトナー層厚、すなわち、トナー帯電量が変化した場合には、即座に対応することはできず、装置毎にトナー帯電量を適切に維持することは難しかった。
【0010】
また、上記後者の従来技術、すなわち、特公平3−26389号公報に記載の上記従来技術では、上述のように、感光体ドラム上に形成された所定のパターンからトナーの濃度を非接触で測定し、もって、制御を行うものである。しかしながら、トナーの帯電量を直接的に測定し、これを制御するという技術的思想は何ら開示されていない。
【0011】
そこで、本発明では、上記の従来技術に鑑みてなされたものであり、特に、環境変動に起因するトナーの帯電量の変化に着目し、このトナー帯電量を直接的に測定してこれを最適に補正することにより、環境が変動した場合でも高品位で安定した画像を出力する画像形成装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、まず、表面に感光体フィルムを設けた感光体ドラムと、この感光体ドラム表面の前記感光体フィルムを一様に帯電する帯電器と、前記帯電したフィルム上に露光を行って静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体フィルム上に形成した静電潜像を現像剤により現像して可視画像とする現像器と、前記可視画像を記録用部材に転写させる転写装置と、転写後の可視画像の定着を行う定着器とからなる画像形成装置において、前記現像器は、その内部に粒体状の現像剤を収納し、且つ前記現像剤をその外周面上に層状に付着させて前記感光体ドラム上に移動するための現像ローラと、前記現像ローラに対向する測定ローラを有しており、さらに、前記測定ローラの内側に備えられ、且つ前記現像ローラの外周面上に付着した層状の現像剤に直接接触して、前記現像剤の帯電量を検出する手段と、前記現像ローラの外周面上に付着した層状の現像剤の帯電量を付与する手段とを備え、そして、前記検出手段により検出した前記現像剤の帯電量に基づいて前記帯電量付与手段により、前記現像ローラの外周面上に付着した層状の現像剤の帯電量を制御する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0013】
また、本発明によれば、前記に記載した画像形成装置において、前記測定ローラは前記現像ローラの径よりも小径である。
【0014】
さらに、本発明によれば、表面に感光体フィルムを設けた感光体ドラムと、この感光体ドラム表面の前記感光体フィルムを一様に帯電する帯電器と、前記帯電したフィルム上に露光を行って静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体フィルム上に形成した静電潜像を現像剤により現像して可視画像とする現像器と、前記可視画像を記録用部材に転写させる転写装置と、転写後の可視画像の定着を行う定着器とからなる画像形成装置において、前記現像器は、その内部に粒体状の現像剤を収納し、且つ前記現像剤をその外周面上に層状に付着させて前記感光体ドラム上に移動するための現像ローラを有しており、さらに、前記現像ローラの内側に備えられ、且つ移動可能で、前記現像剤の吸引時に前記現像ローラの外周面上に付着した層状の現像剤を吸引してその付着量及び帯電量を検出し検出後に離間する現像剤付着量兼帯電量検出手段と、前記現像ローラの外周面上に付着した層状の現像剤の帯電量を付与する手段とを備え、そして、前記現像剤付着量兼帯電量検出手段は移動可能で、現像剤吸引時には前記現像剤に接触して吸引し測定後に離間して、前記現像剤の帯電量を検出し、検出した前記現像剤の帯電量に基づいて前記帯電量付与手段により、前記現像ローラの外周面上に付着した層状の現像剤の帯電量を制御する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。
【0025】
添付の図2は、本発明の一実施の形態になる静電気録による画像形成装置100の主要部を示す構成図である。なお、この図において、符号1は感光体ドラムであり、また、符号2は感光体ドラム上に巻き付けられている感光体フィルムである。さらに、図中の符号3は帯電器、4は露光装置、5は現像器、6は転写装置、7はクリーナー装置をそれぞれ示している。
【0026】
前記構成による静電気録装置においては、以下のような動作が行われる。すなわち、動作時に感光体ドラム1が矢印方向に回転を行い、この時、感光体ドラム1に巻き付けられている感光体フィルム2の表面は、まず、帯電器3において、一様に帯電される。次いで、この一様に帯電された前記感光体フィルム2は、露光装置4において印刷される画像に対応して変化する露光信号によって露光され、これにより、その露光に対応した静電潜像が形成される。
【0027】
続いて、前記静電潜像は、その内部に図示しない粉体(粒体)状のトナーを収納した現像器5においてトナー現像が行われ、これにより、感光体フィルム2の表面には前記静電潜像に対応した可視画像が形成される。次に、この可視画像は、転写装置6において記録用紙12上に転写され、さらに、記録用紙12上に転写された可視画像は、定着器11において記録用紙(記録用部材)上に定着され、所定の画像印刷が行われる。また、可視画像転写後の感光体フィルム2の表面では、前記クリーナー装置7によって残留トナーの除去が行われ、その後、再び前記帯電器3において一様に帯電が行われるものである。
【0028】
一般に画像形成装置は、帯電装置により感光体を一様に帯電した後、像書き込み露光装置により感光体を一様に帯電した後、像書き込み露光装置により感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によりトナー像に現像している。しかしながら、温湿度などの環境が変化すると、現像装置内のトナー帯電量が変化するため、感光体上に形成されるトナー像のトナー付着量も変化する。すなわち、トナー付着量は、トナー帯電量と感光体ドラム上の電位及び現像バイアス電位によって決定される。従って、感光体ドラム電位とバイアス電位が一定の場合、トナー帯電量が高くなると付着量は低下し、トナー帯電量が低くなるとトナー付着量は上昇する。
【0029】
次に、本発明の特徴となる、前記画像形成装置100における現像器5の詳細を図1、図3及び図4に示す。図1にも示すように、前記現像器5は、その内部に、撹拌ローラ5a、トナー供給兼回収ローラ5b、円筒形状の弾性体の外周面に誘電体の層を形成した現像ローラ5c、及び、トナー層厚規制部材5dを備えている。また、上記現像ローラ5cの内部およびその外周表面には、トナー帯電量測定装置5e1が設けられており、さらに、前記現像器5の外部において、上記現像ローラ5cの外周に沿って、トナー帯電量付与装置5fが設けられている。なお、この図においても、符号1はトナー画像を形成する感光体ドラムを示している。また、図中の符号14は、例えばCPU等から構成されるトナー電荷演算部を示している。
【0030】
上記にその構成を示した現像器5の動作を説明すると、図には示していないが、上記現像器5の内部には粉体(粒体)状の現像剤であるトナーが収容されており、このトナーはトナー撹拌ローラ5aにより撹拌され、そして、トナー供給兼回収ローラ5bを介して上記現像ローラ5c上に移動される。なお、この現像ローラ5cの外周面の一部は、図にも示すように、現像器5の開口部(図の左側)から外部に露出しており、かつ、この露出部分は、感光体ドラム1の外表面に対向して接触している。また、この現像ローラ5cは、この図において矢印で示すように反時計方向に回転しており、これにより、感光体ドラム1上にトナーを移動させてトナー像を形成する。なお、この時、上記層厚規制部材5dが現像ローラ5cに対し、図示しないコイルバネ等により圧接されており、もって、現像ローラ5c上の現像トナーを均一な薄層とする。すなわち、現像器5内のトナーは、上記供給兼回収ローラ5bによって現像ローラ5c上に搬送され、層厚規制部材5dにより均一な薄層が現像ローラ5c上に形成されることとなる。
【0031】
続いて、上記の様にして現像ローラ5c上に均一な薄層として形成されたトナー層は、上記現像ローラ5cの外周面に設けられたトナー帯電量測定装置5e1により、そのトナー帯電量が測定される。その後、この測定されたトナー帯電量に基づき、トナー電荷補正量が上記トナー電荷演算部14によって計算される。そして、この算出されたトナー電荷補正量に基づいて、上記現像器5の開口部付近に現像ローラ5cの外周表面に対向して設けられたトナー帯電量付与装置5fにより補正される。
【0032】
添付の図3には、上記実施の形態になる現像器5の、特に、その現像ローラ5cのさらに詳しい構成を示す。この図3において、符号5dは、上記と同様に、層厚規制部材を示しており、この図から、現像ローラ5cの回転軸方向に沿って延びていることが分かる。また、符号5e1も、上記同様に、現像ローラ5cの外周に設けたトナー帯電量測定装置であり、現像ローラ5cの回転軸方向の一部にだけ設けられたものである。なお、この図3において、符号5hは画像形成領域であり、また、符号5iはトナー帯電量測定領域を示している。また、この図にも符号14で示すトナー電荷演算部は、上記トナー帯電量測定装置5e1で測定されたトナー帯電量に基づき、トナー電荷補正量を算出することは上述の通りである。
【0033】
さらに、添付の図4には、上記の現像器5における、特に、上記現像ローラ5cの下部に設けられたクリーナー5jが示されている。すなわち、このクリーナー5jには、小型で高精度なロードセル(荷重変換器)5kが設けられている。これにより、感光体ドラム1上にトナーの可視画像を形成した後に上記現像ローラ5cの外周面上に付着しているトナーをクリーナー5jによって除去する際、これを上記ロードセル5k内に回収することにより、その時のトナー重量を測定することが可能である。また、図中における上記図1及び図3と同じ符号は、やはり、上記図1及び図3における同じ部材を示している。
【0034】
以上に説明したように、本発明になる前記画像形成装置100における現像器5内の現像ローラ5cには、トナー帯電量測定装置5e1が設けられている。なお、この現像器5内のトナーは、上述のように、そのトナー層厚が層厚規制部材5dにより規制されており、これにより、現像ローラ5c上にトナー薄層が形成される。そして、このトナー薄層は、図3に示した画像形成領域5hとトナー帯電量測定領域5iの外周面上に形成され、さらに、このトナー帯電量測定領域5i上に形成されたトナーは、上記のトナー帯電量測定装置5e1により、そのトナー帯電量が測定されることとなる。
【0035】
その後、この測定されたトナー帯電量は、上記CPU等から構成されるトナー電荷演算部14に送られる。このトナー電荷演算部14は、例えば、添付の図5に示すフローチャートに示すように、上記トナー帯電量測定装置5e1により測定されたトナー帯電量に基づいて、トナー比電荷(q=Q/W=単位重量あたりのトナー帯電量)を計算する(ステップS1)。続いて、このトナー電荷演算部14は、上記により検出されたトナー比電荷により、常温常湿時のトナー比電荷(例えば、温度=22℃、湿度=50%)、すなわち、基準トナー比電荷(qRef)に比較し(ステップS2)、どれだけトナー比電荷が低下、または、上昇しているかを検出する。この比較の結果、検出されたトナー比電荷が負に、すなわち、「低下」していると判定された場合には、正の電荷を与えるように帯電量付与装置5fに指令を出力し(ステップS3)、他方、検出されたトナー比電荷が「上昇」していると判定された場合には、負の電荷を与えるように帯電量付与装置5fに指令を出力する(ステップS4)を行い、処理を終了する。なお、このトナー電荷演算部14は、上記の処理を所定のタイミングで繰り返してこれを実行する。
【0036】
このようにして、現像器5内の帯電量付与装置5fは、上記トナー電荷演算部14による上記演算処理によって、所望の電荷を現像ローラ5c上のトナー薄層に与える。そして、かかる所望の電荷を与えられたトナー層は、直ちに、感光体ドラム1との接触部分に搬送され、感光体ドラム1上の静電潜像にトナー画像を形成することとなる。また、上記現像ローラ5c上の帯電量測定領域5i表面のトナーは、その後、上記クリーナー5jによって清掃され、ロードセル(荷重変換器)5k内に回収することにより、その時のトナー重量を測定する。
【0037】
次に、図6には、上記トナー帯電量測定装置5e1の構成の一例が示されている。この図からも明らかなように、このトナー帯電量測定装置の5e1は、接地用スイッチ21、コンデンサ22、電圧計23、そして、積分回路24から構成されている。
【0038】
上記図6に示された構成からなる電荷量検出手段、すなわち、トナー帯電量測定装置5e1の動作を説明する。上記現像ローラ5cの外周表面上に設けられた誘電体をその一部の部品として構成されるこのトナー帯電量測定装置5e1では、上記誘電体の部分に、上述のように、均一な厚さのトナー層が形成され、これにより、この誘電体内には、前記トナー層の保持電荷(マイナス極性又はプラス極性)が誘導される。そこで、トナー帯電量測定装置5e1では、この誘導された誘導電荷を上記コンデンサ22に蓄積させ、そして、この電荷が蓄積されたコンデンサ22の端子間電圧を電圧計23で測定する。
【0039】
ここで、上記コンデンサの容量をC、前記電位計23で測定した電位をVとすると、前記トナー層の電荷量Qは、前記容量Cと前記電圧Vとの積として、以下のように求められる。
Q=C×V
【0040】
さらに、添付の図7には、上記トナー帯電量測定装置5e1の他の一例を示す。この図7においても、やはり上記図6と同様、図中の符号21は接地用スイッチを、符号23は電圧計を示している。また、図中の符号24は抵抗を、符号25は積分回路を示している。この図7に示された電荷量検出手段であるトナー帯電量測定装置5e1においても、上記現像ローラ5c上に設けられた誘電体により構成されるトナー帯電量測定装置5e1の部分に均一な厚さのトナー層が形成され、このトナー層によって、上記誘電体内には保持電荷(マイナス極性又はプラス極性)が誘導されることは同様である。そこで、この他の例になるトナー帯電量測定装置5e1では、この保持電荷を誘導する際に生じる電流を抵抗24の両端で検出し、その検出電流を積分回路25によって積分し、もって、前記トナー層の電荷量Qを測定するものである。
【0041】
次に、トナー付着量の測定について説明する。一般に、現像ローラ5c上のトナー付着量は、トナー層厚及びトナー帯電量測定装置の表面積により計算される。すなわち、トナー層の厚さは層厚規制部材5dにより規制され、従って、その平均厚さをt、トナー帯電量測定装置5e1の表面積をSとすると、その部分のトナー体積Vは下記の式で与えられる。
V=t×S
すなわち、その付着量はトナー粒子の密度をρとすると、付着量Wは、下記の式で与えられることとなる。
W=ρ×V
【0042】
しかしながら、上記に示した方法では、トナー層の不均一等の原因から、トナーの付着量を正確に測定できないなどの不具合が生じる。従って、さらに高精度にトナー付着量を測定する方法としては、上記図4において符号5jで示した前記クリーナーの部分に、小型で高精度なロードセル(荷重変換器)5kが設けられている。そして、現像ローラ5c上の帯電量測定時のトナーを上記クリーナー5jによって除去する際に、そのトナーをロードセル5k内に回収することにより、その時のトナー重量を正確に測定することが可能である。また、1回の除去により回収されるトナーの重量が少な過ぎるときには、数回の除去により回収されるトナーを計測してもよい。または、上記の測定を数回繰り返して行い、これにより得られたトナー帯電量Q及び付着量Wからそれらの平均値を計算することにより、より高精度にトナー比電荷を求めることが可能となる。
【0043】
従って、上記の測定結果より、上記トナー比電荷はq=Q/Wとなり、この比電荷qを、上記トナー電荷演算部14の制御動作によって所定の範囲内に制御することとなる。なお、ここで、このトナー比電荷q=Q/Wの所定の範囲としては、発明者等による種々の実験によれば、後にも詳細に説明するが、例えば、10〜15μC/gの範囲になるようにトナーの電荷を補正することが好ましいことが分かった。
【0044】
なお、具体的には、上記に示すように、トナー薄層形成と共に測定されたトナー帯電量及び付着量は、上記トナー電荷演算部14を構成するCPU装置に送られ、上記図5に示す手順によりそのトナー比電荷qが計算される。そして、この計算結果により、CPU装置はトナー帯電量付与装置5fにトナー薄層に所望の電荷を与えるように指示し、これにより、トナー帯電量付与装置5fは上記指令に基づいてトナー薄層に電荷を与えることは、上記で述べた通りである。
【0045】
ここで、トナー帯電量とトナー画像との関係について説明する。
上述したように、現像器5において、現像ローラ5cは、図示しないトナーを収容する現像器5内に回転可能に配置されており、その一部は、上記現像器5から露出され、かつ、所定の押圧力で感光体ドラム1に対して弾性的に押圧させられている。
【0046】
そして、弾性体の現像ローラ5cが回転駆動させられると、その回転表面にはトナーが摩擦力で付着し、トナー層が形成される。なお、このトナー層は、上述のように、層厚規制部材5dによって所望の層厚に規制され、その後、感光体ドラム1との対接部分に搬送される。また、上記層厚規制部材5dは、上記トナー層の層厚規制時に、そのトナー内のトナー粒子を摩擦帯電によって所望の帯電量とする。
【0047】
しかしながら、上述のような帯電摩擦によるトナー帯電は、環境の変化、特に温湿度の変動によって影響を受け易い。なお、一般的な傾向としては、低温低湿の環境下では、トナー帯電量は多く、これとは反対に、高温高湿の環境下ではトナー帯電量は少ない。
【0048】
また、平均トナー帯電量と現像特性との関係を考えると、現像濃度はトナー帯電量が10μC/g以上になるにつれて徐々に低下し、特に、その値が18μC/g以上になると画像濃度に悪影響を与える。すなわち、平均トナー帯電量が18μC/g以上の場合には、個々のトナー粒子の電荷が比較的大きくなるので、現像時に静電領域(すなわち、感光体ドラム1表面に形成される電位井戸)へ少量のトナー粒子の付着するだけでその電位が背景領域の電位と等しくなり、それ以上のトナー粒子の付着が妨げられるからである。
【0049】
また、トナー画像のかぶり濃度は、平均トナー帯電量が7μC/g以下になるにつれて上昇する。何故ならば、このトナー帯電量が7μC/g以下の場合には、個々のトナー粒子の中には無電荷のものも含まれ、この無電荷のトナー粒子は、現像バイアス電圧に作用されずに感光体ドラム表面に物理的に付着し得るため、これが、上記かぶりの原因になるものと思われる。従って、平均トナー帯電量は7〜17μC/gの範囲内に収めるのが良好といえる。
【0050】
従って、温湿度が変化した場合でも、トナー帯電量を7〜17μC/gの範囲、さらに、転写効率等も併せて考えると、より好ましくは、10〜15μC/gの範囲内に保つことにより、画像濃度及び転写効率を安定に保つことができることが発明者等により実験的に確認されている。
【0051】
このように、本発明の画像形成装置によれば、感光体ドラム1の表面上に静電現像を行う直前の現像ローラ5c表面のトナー帯電量変化を直接に測定し、この測定結果に基づいて、トナーに最適な電荷を付与することにより、画像形成装置内のトナー帯電量が環境の変化(例えば、突然雨が降る、エアコンをつける等)により急激に変化した場合でも、即座に対応できるため、得られる画像品質の低下を防止することができる。
【0052】
図8には、本発明の第2の実施の形態になる画像形成装置の現像器5が示されており、さらに、図9にはその斜視図が示されている。
【0053】
すなわち、この第2の実施の形態の現像器5では、第1の現像ローラ5c1上に付着したトナーは、上記トナー帯電量測定装置5e1によって、その帯電量が測定され、その後、第2の現像ローラ5c2との対接部分に搬送される。そして、この対接部分に搬送されたトナーは、上記第1及び第2の現像ローラ5c1、5c2との間に印加した電圧によって、静電的に移動される。そして、この移動によって、トナー粒子の中に混入している不良帯電トナーが除去されることとなる。そして、この第2の現像ローラ5C2上に移動した良好な(帯電した)トナーには、上記帯電量付与装置5fによって所望の電荷量が与えられる。具体的には、上記のように、トナー帯電量が10〜15μC/gの範囲内に保たれる。
【0054】
その後、この電荷を付与されたトナーは、さらに、上記感光体ドラム1との対接部分に搬送され、ここで感光体ドラム1上の静電潜像にトナー画像を形成することは上記の実施の形態と同様である。以上述べたように、本発明の第2の実施の形態になる現像器5では、不良帯電トナーを除去した後に良好なトナーに電荷を与えることにより、画像形成におけるトナー帯電の不安定さを低減・減少し、もって、画素の飛び散りや抜けを防止することが出来る。
【0055】
さらに、添付の図10及び図11には、本発明の第3の実施の形態になる画像形成装置の現像器5を示す。この第3の実施の形態では、図10にも示すように、上記現像ローラ5cの上側面に対向して測定ローラ5gを設けたものである。なお、本実施の形態では、上記の実施の形態とは異なり、本発明のトナー帯電量測定装置5e1を、この測定ローラ5g内に内蔵し、もって、トナー帯電量を測定するものである。
【0056】
これを、図11を参照しながらさらに詳しく説明すると、上記現像ローラ5cの外周表面上に形成されるトナー薄層は、その画像形成領域5h及びトナー帯電量測定領域5iに形成される。そして、トナー帯電量測定領域5i上のトナー薄層は、上記測定ローラ5g内に形成されたトナー帯電量測定装置5e1により、例えば、上記の実施の形態と同様の手法を用いることにより、そのトナー帯電量が測定される。
【0057】
この第3の実施の形態によれば、上記のように、現像ローラ5cの対面側に小型の測定ローラ5gを設けて、その内部にトナー帯電量測定装置5e1を構成することにより、現像ローラ5c自体を改造することなく、測定ローラ5gを設けるだけの簡単な構成により、上記トナー帯電量の測定を行うことが可能となる。
【0058】
また、さらに、上記の測定ローラ5gは小型の(すなわち、上記現像ローラ5cの径に対して小さい径を有する)ため、このローラの回転数を多く(すなわち、上記現像ローラ5cの回転数よりも多く)することが出来る。これによれば、トナー帯電量を測定し、その測定後にクリーナーでトナーを除去し、再度、上記測定ローラ5gを回転してトナーを測定するという動作を繰り返し行うことにより、上述のように、トナー帯電量の測定を何回か繰り返してその平均値よりトナーの比電荷を計算する構成とすることが可能であり、これにより、トナー帯電量の測定誤差を減らし、より正確な測定をすることが可能となる。また、上記の測定ローラ5gの小型化により、トナー帯電量の測定を素早く行うことが可能となり、もって、トナー帯電量を短い時間で測定することが可能となる。
【0059】
さらに、添付の図12及び図13には、本発明の第4の実施の形態になる画像形成装置の現像器5を示す。
まず、図12には、上述のトナー帯電量測定装置5e1に代えて、その詳細は後述するが、トナーを吸引してその付着量及び帯電量を測定するトナー付着量兼帯電量測定装置5e2が、上記現像ローラ5cの上方に対向して設けられている。なお、このトナー付着量兼帯電量測定装置5e2は、図示しない移動機構により、図の矢印で示すように上下に移動可能である。すなわち、トナー吸引時には、下降して現像ローラ5cに接してトナーを吸引し、測定後には、上昇して上記現像ローラ5cの表面からは離れる構成となっている。
【0060】
図13は、本実施の形態になるトナー付着量兼帯電量測定装置5e2と上記現像ローラ5cを示す斜視図であり、その動作を、この図13を参照しながら、さらに詳しく説明する。
なお、現像器5内のトナーが現像ローラ5c上にトナー薄層を形成することは上記と同様である。
【0061】
すなわち、このトナー付着量兼帯電量測定装置5e2は、図示しないが、トナー帯電量測定の指令(例えば、上記トナー電荷演算部14が発生してもよい)が来ると、図示しない移動機構により現像ローラ5cの表面上に接するように下降する。そして、この下降したトナー付着量兼帯電量測定装置5e2は、所望の量だけトナーを吸引し、その後、トナー付着量及び帯電量を測定する。
【0062】
このトナー付着量兼帯電量測定装置5e2の具体的構造の一例を、添付の図14に示す。この図14において、トナー付着量兼帯電量測定装置5e2は、所謂、トナー吸引装置、トナーの帯電量測定器51、及び、トナー粒子のカウンター52から構成されている。そして、このトナー付着量兼帯電量測定装置5e2は、上記現像ローラ5c上に形成されたトナー層から所定の量のトナーを吸い取る段階で、そのトナー帯電量及びトナー粒子数を、上記帯電量測定器51及びカウンター52によって、これらを測定し及びカウントできる構成となっているものである。なお、このトナー付着量兼帯電量測定装置5e2は、上記図12や図13にも示したように、上記現像ローラ5cの外側に設けてもよいが、あるいは、その内部に設ける(内蔵する)ことも可能である。
【0063】
上記のような構成のトナー付着量兼帯電量測定装置5e2によれば、従って、撹拌されたトナーが上記現像ローラ5c上に均一の厚さで形成された直後に、ある所望の面積のトナー層が上記トナー付着量兼帯電量測定装置5e2により吸引される。そして、その時のトナー粒子カウント数により、トナー付着量が、内蔵された検出回路(図示せず)により検出され、もって、トナー帯電量が検出される。そして、この検出された測定結果は、瞬時に、上記CPU装置からなるトナー電荷演算部14に送られ、そこでトナー比電荷、あるいは、補正電荷量(例えば、△Q=QRef−Q)が計算され、これに基づいて帯電量付与装置5fに指令が出力される。また、上記のようにしてそのトナー帯電量が検出された検出済みのトナーは、その後、内部に設けた廃棄ボックスに入れられ、または、現像器5内に戻される等の操作が行われる。上記のような構成により、より正確にトナー付着量及び帯電量を測定し、もって、上記トナー比電荷qを得ることが可能となる。
【0064】
なお、上記のような構成とすることにより、トナー帯電量及び付着量をより正確に、かつ、素早く測定し、もって、トナー帯電量を適切な値に制御することが可能となる。
【0065】
最後に、図15には、本発明の第5の実施の形態になる画像形成装置の現像器5、すなわち、現像ローラ部5を、現像ローラ5cと、ローラ部分と同等の材質(弾性体)のベルト状部材5lとで構成したものを示す。また、図16には、特に、上記図15に示した第5の実施の形態の現像ローラ5cとベルト状部材5lとで構成される現像ローラ部5の斜視図が、さらに、図16には、上記現像ローラ部5の上面図を示している。
【0066】
これらの図からも明らかなように、上記現像ローラ部5を構成するベルト状部材5lの中心部分には、本発明のトナー帯電量測定装置5e1が、上記現像ローラ5cの内部に配置されており、これにより、ベルト状部材5lを介してトナー付着量及び帯電量を測定するようになっている。また、図中の符号55、56は、上記ベルト状部材5lを移動させるため、上記現像ローラ5cの両側に回動可能に設けられたローラを示している。
【0067】
上記図16により、さらに詳しく説明すると、上記現像ローラ5cの外周には、ベルト状部材57が設けられており、これにより、現像器5内に収納されるトナーは、このベルト状部材57の外周表面上に薄層を形成する。このベルト状部材57の外周表面上に形成された薄層は、上記ローラ55、56の回動に伴って感光体ドラム1との接触部分まで搬送される。
【0068】
なお、現像ローラ5c上には、やはり、画像形成領域5hとトナー測定領域5iとが設けられている。また、上記ベルト状部材57のトナー測定領域5iに対応する部分は、誘電性部材から形成されており(符号5mで示す)、この誘電性部材から形成されたベルト状部材5mが現像ローラ5c内部に設けられたトナー帯電量測定装置5e1と接することにより、トナー帯電量がこのベルト状部材57を介して、トナー測定領域5iによって測定されるようになっている。
【0069】
さらに、図17には、上記ベルト状部材57と現像ローラ5cとを、その上方から見た図を示している。なお、この図では、説明のため、ベルト状部材5lを透明にして示している。
【0070】
すなわち、上記ベルト状部材57のトナー測定領域部分は上記の誘電性部材5mで形成されている。そのため、この部分にトナー薄層が形成されると、そのトナー帯電量は、上記現像ローラ5c内部のトナー帯電量測定装置5e1によりベルト状部材5lとトナー帯電量測定装置5e1が接した時にトナー帯電量を測定することが可能となる。この現像ローラ5cの位置をベルト状部材5l内部で可変にすることにより、トナー帯電量測定時とトナー電荷付与時との間の時間を可変にすることができ、これにより、トナー帯電付与量を計算する演算時間を調整することが可能となる。
【0071】
以上述べたように、上記のような構成とすることにより、トナー付着量及び帯電量を測定し、CPU装置を備えたトナー電荷演算部14において、トナーの補正電荷量(比電荷量qを所定の値にするために必要な、トナーに付加すべき電荷量)を計算し、これを帯電量付与装置5fに出力し、電荷を与えるまでの演算時間を長くすることができ、より正確に計算を行うことが可能となる。
【0072】
また、上記に説明した実施の形態になる付着量及び帯電量測定方法は、それぞれ、個々に組み合わせて使用することも可能である。また、上記に説明した実施例の帯電量付与装置5fは、現像器5の内部、その外部の現像ローラ5cの本体表面上、または、層厚規制部材5dと感光体ドラム1との対接部分との間に位置することが可能である。また、上記トナー帯電量付与装置5fは、例えば、コロトロンチャージャー等の電荷付与部材で構成されることも可能である。
【0073】
【発明の効果】
以上の詳細な説明から明らかなように、本発明によれば、上記従来技術のように現像装置から現像ローラを取り外すことなく、画像形成装置内で、トナー現像を行う直前の、すなわち、現像ローラ上のトナー帯電量を、さらには、その比電荷量を正確に検出し、温度や湿度等の環境が変動した場合でも、感光体ドラム上に移動して現像されるトナーの帯電量を、常に、適切に維持し、良好な範囲内にトナー帯電量を保つことができるので、画像濃度が不安定になることを防止でき、より高品位な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における画像形成装置の特徴をなす現像器の内部詳細を示す断面図である。
【図2】本発明になる画像形成装置の概観構成を示すブロック図である。
【図3】上記現像器の内部詳細を示すための斜視図である。
【図4】やはり、上記現像器の内部詳細を示すため他の断面図である。
【図5】上記本発明の画像形成装置におけるトナーの帯電量制御動作を説明するためのフローチャート図である。
【図6】上記本発明の画像形成装置におけるトナー帯電量検出手段の一構造例を説明する断面図である。
【図7】上記本発明の画像形成装置におけるトナー帯電量検出手段の他の構造例を説明する断面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態における画像形成装置における現像器の内部詳細を示す断面図である。
【図9】上記第2の実施の形態になる現像器の内部詳細を示すための斜視図である。
【図10】本発明の第3の実施の形態における画像形成装置における現像器の内部詳細を示す断面図である。
【図11】上記第3の実施の形態になる現像器の内部詳細を示すための斜視図である。
【図12】本発明の第4の実施の形態における画像形成装置における現像器の内部詳細を示す断面図である。
【図13】上記第4の実施の形態になる現像器の内部詳細を示すための斜視図である。
【図14】上記第4の実施の形態になる現像器におけるトナー帯電量測定装置の具体的構造を示す図である。
【図15】本発明の第5の実施の形態における画像形成装置における現像器の内部詳細を示す断面図である。
【図16】上記第5の実施の形態になる現像器の内部詳細を示すための斜視図である。
【図17】上記第5の実施の形態になる現像器の上面図である。
【符号の説明】
100 画像形成装置
1 感光体ドラム
2 感光体フィルム
3 帯電器
4 露光装置
5 現像器
6 転写装置
7 クリーナー装置
11 定着器
12 記録用紙(部材)
14 トナー電荷演算部(CPU装置)
5a 撹拌ローラ
5b トナー供給兼回収ローラ
5c 現像ローラ
5d 層厚規制部材
5e1 トナー帯電量測定装置
5e2 トナー付着量兼帯電量測定装置
5f 帯電量付与装置
5g 測定ローラ
5h 画像形成領域
5i トナー測定領域
5j クリーナー
5k ロードセル(荷重変換器)
5l ベルト状部材
5m 誘電部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer using an electrophotographic method, and more particularly to image control in an image forming apparatus using powdered toner.
[0002]
[Prior art]
In the image forming apparatus in which a toner visible image is developed on a photoreceptor using electrophotography and the image is transferred to a recording sheet, in general, a charging device, an image writing exposure device, A developing device, a transfer device, a cleaning device, a static elimination device, and the like are provided. In such an apparatus, the photosensitive member is uniformly charged by a charging device, and then an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member by an image writing exposure device. After the electrostatic latent image is developed into a toner image by a developing device, the toner image is transferred by a transfer device onto a transfer material (for example, paper) conveyed from a paper feeding device. Thereafter, the obtained transfer image is fixed. On the other hand, in the photoconductor, after the residual toner on the photoconductor is removed by a cleaning device, image formation is performed by a series of processes in which the charge on the photoconductor is removed by a static eliminator.
[0003]
As described above, in the image forming apparatus, the charge amount of the powdered toner used for developing the electrostatic latent image is an important factor that determines the quality of the printed image. That is, when the toner charge amount is smaller than a normally set value, the electrostatic adhesion between the toner and the photosensitive member becomes weak, the toner can easily fly, and the electrostatic latent image is developed. As a result, the amount of toner consumed when performing the process increases, and the printed image becomes dark.
[0004]
On the other hand, when the toner charge amount is larger than the normally set value, the adhesion force of the toner to the photosensitive member increases due to the increase of the electrostatic force, and the electrostatic latent image is developed and visible after development. In addition to making it difficult to transfer the image, the amount of toner consumption is reduced, resulting in a phenomenon that the image becomes thin.
[0005]
For these reasons as well, in order to optimize the state of the printed image, it is necessary to control the toner charge amount so as to be within the optimum range.
[0006]
By the way, as a method for maintaining the average toner charge amount in an appropriate range over a long period of time, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-11599, the layer thickness of the toner is regulated. A method is already known in which a charge (negative charge) having the same polarity as that due to frictional charging is injected into the developer layer, that is, a negative charge injection voltage is applied to the regulating member.
[0007]
In particular, in an image forming apparatus for forming a color image, a method for measuring the toner density and controlling each image forming condition based on the measurement result is different from the above toner charge amount, for example, Japanese Patent Publication No. 3-26389. It is disclosed in the publication. In this prior art, the density of toner formed in a predetermined pattern on a photosensitive drum is measured in a non-contact manner, and each image forming condition is controlled.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, a technique for maintaining the toner charge amount in an appropriate range is already known. However, in the former prior art, that is, the apparatus described in JP-A-5-11599, in order to calculate the toner charge amount, first, the developing roller is removed from the developing device, and the toner layer thickness is measured by laser scanning micro measurement. The toner charge amount is calculated from the measured potential of the toner layer and the toner layer thickness obtained by measurement with the apparatus. As a result, an electric field (specifically, a negative potential is applied to the layer thickness regulating member) is formed between the developing roller and the layer thickness regulating member, thereby changing the toner charge amount. It is like that.
[0009]
That is, in this prior art, the measurement of the toner layer thickness and the charge amount is performed by removing the developing roller from the developing device. For this purpose, the device must be stopped once and the toner charge amount is adjusted. (That is, the negative potential applied to the layer thickness regulating member) is determined based on the toner layer thickness already measured in advance. For this reason, when the toner layer thickness, that is, the toner charge amount changes due to environmental conditions due to differences in usage conditions / environment for each device or sudden events, it is not possible to respond immediately. It was difficult to maintain the charge amount appropriately.
[0010]
In the latter prior art, that is, in the prior art described in Japanese Patent Publication No. 3-26389, as described above., FeelingThe toner density is measured in a non-contact manner from a predetermined pattern formed on the optical drum, and control is performed. However, there is no disclosure of a technical idea of directly measuring and controlling the toner charge amount.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional technology. In particular, paying attention to a change in the toner charge amount caused by environmental fluctuations, this toner charge amount is directly measured to optimize this. Accordingly, an image forming apparatus that outputs a high-quality and stable image even when the environment changes is provided.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, first, a photosensitive drum provided with a photosensitive film on a surface, a charger for uniformly charging the photosensitive film on the surface of the photosensitive drum, An exposure device that exposes a charged film to form an electrostatic latent image, a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive film with a developer to form a visible image, and the visible image In the image forming apparatus comprising a transfer device for transferring the image to a recording member and a fixing device for fixing the visible image after transfer, the developing device contains granular developer therein, and A developing roller for causing the developer to adhere to the outer peripheral surface in a layered manner and to move onto the photosensitive drumAnd a measuring roller facing the developing rollerIn addition,Measuring rollerAnd a means for detecting the charge amount of the developer in direct contact with the layered developer adhering to the outer peripheral surface of the developing roller, and a layered adhering to the outer peripheral surface of the developing roller And a means for applying a charge amount of the developer, and a layer-like material adhered on the outer peripheral surface of the developing roller by the charge amount applying means based on the charge amount of the developer detected by the detecting means. There is provided an image forming apparatus comprising means for controlling the charge amount of the developer.
[0013]
According to the invention, in the image forming apparatus described above,The measuring roller is smaller in diameter than the developing roller.
[0014]
Furthermore, according to the present invention,A photosensitive drum provided with a photosensitive film on the surface, a charger for uniformly charging the photosensitive film on the surface of the photosensitive drum, and exposing the charged film to form an electrostatic latent image. An exposure device, a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive film with a developer to form a visible image, a transfer device that transfers the visible image to a recording member, and a visible image after transfer In the image forming apparatus comprising the fixing device for fixing the photosensitive member, the developing device accommodates the granular developer in the inside thereof, and adheres the developer in a layered manner on the outer peripheral surface thereof. A development roller having a developing roller for moving onto the drum, further provided inside the developing roller and movable, and adhered to the outer peripheral surface of the developing roller when the developer is sucked Aspirating agent and adhering And a developer adhesion amount / charge amount detection means for detecting the charge amount and separating after the detection, and a means for imparting a charge amount of the layered developer adhered on the outer peripheral surface of the developing roller, and the development The developer adhering amount / charge amount detecting means is movable, and when the developer is sucked, the developer is brought into contact and sucked, separated after the measurement, the charge amount of the developer is detected, and the detected charge amount of the developer is detected. In accordance with the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising means for controlling the charge amount of the layered developer adhered on the outer peripheral surface of the developing roller by the charge amount applying means.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 2 attached herewith is a block diagram showing a main part of an
[0026]
In the electrostatic recording apparatus having the above-described configuration, the following operation is performed. That is, the
[0027]
Subsequently, the electrostatic latent image is developed with toner in a developing
[0028]
In general, an image forming apparatus uniformly charges a photoconductor with a charging device, then uniformly charges the photoconductor with an image writing exposure device, and then forms an electrostatic latent image on the photoconductor with the image writing exposure device. The electrostatic latent image is developed into a toner image by a developing device. However, when the environment such as temperature and humidity changes, the toner charge amount in the developing device changes, so the toner adhesion amount of the toner image formed on the photoreceptor also changes. That is, the toner adhesion amount is determined by the toner charge amount, the potential on the photosensitive drum, and the developing bias potential. Accordingly, when the photosensitive drum potential and the bias potential are constant, the adhesion amount decreases as the toner charge amount increases, and the toner adhesion amount increases as the toner charge amount decreases.
[0029]
Next, details of the developing
[0030]
The operation of the developing
[0031]
Subsequently, the toner charge formed as a uniform thin layer on the developing
[0032]
FIG. 3 attached herewith shows a more detailed configuration of the developing
[0033]
Further, FIG. 4 attached here shows a cleaner provided in the developing
[0034]
As described above, the developing
[0035]
Thereafter, the measured toner charge amount is sent to a toner
[0036]
In this manner, the charge amount imparting device 5f in the developing
[0037]
Next, FIG. 6 shows an example of the configuration of the toner charge amount measuring device 5e1. As is apparent from this figure, the toner charge amount measuring device 5e1 includes a
[0038]
The operation of the charge amount detection means having the configuration shown in FIG. 6, that is, the toner charge amount measuring device 5e1 will be described. Above development rowLaIn this toner charge amount measuring device 5e1 configured with a dielectric provided on the outer peripheral surface of 5c as a part thereof, a toner layer having a uniform thickness is formed on the dielectric as described above. Thus, the retained charge (negative polarity or positive polarity) of the toner layer is induced in the dielectric. Therefore, in the toner charge amount measuring device 5e1, this induced induced charge is accumulated in the
[0039]
Here, assuming that the capacitance of the capacitor is C and the potential measured by the
Q = C × V
[0040]
Further, FIG. 7 attached shows another example of the toner charge amount measuring device 5e1. Also in FIG. 7, as in FIG. 6,
[0041]
Next, the measurement of the toner adhesion amount will be described. In general, developmentLaThe toner adhesion amount on 5c is calculated from the toner layer thickness and the surface area of the toner charge amount measuring device. That is, the thickness of the toner layer is regulated by the layer
V = t × S
That is, the adhesion amount W is given by the following equation, where ρ is the density of toner particles.
W = ρ × V
[0042]
However, the above-described method has a problem that the amount of toner adhesion cannot be measured accurately due to non-uniformity of the toner layer. Therefore, as a method of measuring the toner adhesion amount with higher accuracy, the cleaner indicated by reference numeral 5j in FIG.-A small and high-accuracy load cell (load converter) 5k is provided in this part. And developingLaWhen the toner at the time of measuring the charge amount on 5c is removed by the cleaner 5j, the toner weight at that time can be accurately measured by collecting the toner in the
[0043]
Therefore, from the measurement result, the toner specific charge is q = Q / W, and the specific charge q is controlled within a predetermined range by the control operation of the toner
[0044]
Specifically, as described above, the toner charge amount and the adhesion amount measured together with the toner thin layer formation are sent to the CPU device constituting the toner
[0045]
Here, the relationship between the toner charge amount and the toner image will be described.
As described above, in the developing
[0046]
When the developing
[0047]
However, toner charging due to charging friction as described above is easily affected by environmental changes, particularly temperature and humidity fluctuations. As a general tendency, the toner charge amount is large in a low temperature and low humidity environment, and on the contrary, the toner charge amount is small in a high temperature and high humidity environment.
[0048]
Considering the relationship between the average toner charge amount and the development characteristics, the development density gradually decreases as the toner charge amount becomes 10 μC / g or more, and particularly when the value becomes 18 μC / g or more, the image density is adversely affected. give. That is, when the average toner charge amount is 18 μC / g or more, the charge of individual toner particles becomes relatively large, so that the electrostatic region (that is, the potential well formed on the surface of the photosensitive drum 1) is developed during development. This is because the potential becomes equal to the potential of the background region only by the adhesion of a small amount of toner particles, and the adhesion of further toner particles is prevented.
[0049]
Further, the fog density of the toner image increases as the average toner charge amount becomes 7 μC / g or less. This is because when the toner charge amount is 7 μC / g or less, the individual toner particles include uncharged ones, and these uncharged toner particles are not affected by the developing bias voltage. Since it can physically adhere to the surface of the photosensitive drum, this is considered to cause the above-mentioned fog. Therefore, it can be said that the average toner charge amount is preferably within the range of 7 to 17 μC / g.
[0050]
Therefore, even when the temperature and humidity change, the toner charge amount is preferably in the range of 7 to 17 μC / g, and more preferably in the range of 10 to 15 μC / g, considering transfer efficiency and the like. The inventors have experimentally confirmed that the image density and transfer efficiency can be kept stable.
[0051]
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, the toner charge amount change on the surface of the developing
[0052]
FIG. 8 shows the developing
[0053]
That is, in the developing
[0054]
Thereafter, the toner to which the electric charge is applied is further conveyed to a contact portion with the
[0055]
Further, FIG. 10 and FIG. 11 attached show a developing
[0056]
This is the figure11The toner thin layer formed on the outer peripheral surface of the developing
[0057]
According to the third embodiment, as described above, the small-
[0058]
Further, since the measuring
[0059]
Further, FIG. 12 and FIG. 13 attached show a developing
First, in FIG. 12, instead of the above-described toner charge amount measuring device 5e1, a toner adhesion amount / charge amount measuring device 5e2 for sucking toner and measuring the adhesion amount and the charge amount is described. , And provided above the developing
[0060]
FIG. 13 is a perspective view showing the toner adhesion amount / charge amount measuring device 5e2 and the developing
The toner in the developing
[0061]
That is, this tonerAmount of adhesionAlthough not shown, the charge amount measuring device 5e2 comes into contact with the surface of the developing
[0062]
This tonerAmount of adhesionAn example of a specific structure of the charge amount measuring device 5e2 is shown in FIG. In FIG. 14, the toner adhesion / charge amount measuring device 5
[0063]
Toner configured as aboveAmount of adhesionTherefore, according to the charge amount measuring device 5e2, the agitated toner isLaImmediately after being formed with a uniform thickness on 5c, a toner layer of a desired area is sucked by the toner adhesion amount / charge amount measuring device 5e2. The toner adhesion amount is detected by a built-in detection circuit (not shown) based on the toner particle count at that time, and the toner charge amount is detected. Then, the detected measurement result is instantaneously sent to the toner
[0064]
With the above-described configuration, it is possible to measure the toner charge amount and the adhesion amount more accurately and quickly and thereby control the toner charge amount to an appropriate value.
[0065]
Finally, FIG. 15 shows the developing
[0066]
As is apparent from these drawings, the toner charge amount measuring device 5e1 of the present invention is disposed inside the developing
[0067]
In more detail with reference to FIG. 16, a belt-
[0068]
Note that an
[0069]
FIG. 17 shows the belt-
[0070]
That is, the toner measurement region portion of the belt-
[0071]
As described above, with the above-described configuration, the toner adhesion amount and the charge amount are measured, and the toner
[0072]
Further, the adhesion amount and charge amount measuring methods according to the embodiments described above can be used in combination. In addition, the charge amount imparting device 5f according to the embodiment described above is provided inside the developing
[0073]
【The invention's effect】
As is apparent from the above detailed description, according to the present invention, the developing roller immediately before toner development is performed in the image forming apparatus without removing the developing roller from the developing apparatus as in the prior art, that is, the developing roller. The toner charge amount above, and the specific charge amount thereof are accurately detected, and even when the environment such as temperature and humidity fluctuates, the charge amount of the toner moved and developed on the photosensitive drum is always Since the toner charge amount can be maintained appropriately and kept within a good range, the image density can be prevented from becoming unstable, and a higher quality image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal details of a developing device that is a feature of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a general configuration of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view illustrating details of the inside of the developing device.
FIG. 4 is another cross-sectional view for showing the internal details of the developing device.
FIG. 5 is a flowchart for explaining a toner charge amount control operation in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a structure of toner charge amount detection means in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another example of the structure of toner charge amount detecting means in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the internal details of a developing device in an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing details of the inside of the developing device according to the second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the internal details of a developing device in an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view illustrating details of the inside of the developing device according to the third embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the internal details of a developing device in an image forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing details of the inside of the developing device according to the fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a specific structure of a toner charge amount measuring device in the developing device according to the fourth embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the internal details of a developing device in an image forming apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a perspective view showing details of the inside of the developing device according to the fifth embodiment;
FIG. 17 is a top view of the developing device according to the fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
100 Image forming apparatus
1 Photosensitive drum
2 Photosensitive film
3 Charger
4 Exposure equipment
5 Developer
6 Transfer device
7 Cleaner device
11 Fixing device
12 Recording paper (members)
14 Toner charge calculation unit (CPU device)
5a Stirring roller
5b Toner supply / collection roller
5c Development roller
5d Layer thickness regulating member
5e1 toner charge measuring device
5e2 Toner adhesion amount / charge amount measuring device
5f Charge amount imparting device
5g measuring roller
5h Image formation area
5i Toner measurement area
5j cleaner
5k load cell (load transducer)
5l belt-like member
5m dielectric material
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