JP2004109519A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経時におけるハロー画像等の異常画像の発生を抑止して高画像品質で高寿命の画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１と対向して像担持体１上にトナー像を形成する現像剤担持体５ａと、像担持体１に対する現像剤担持体５ａの線速比を可変できる駆動部２０と、現像剤Ｇの使用頻度に応じて現像剤担持体５ａの線速比を経時で変更するように駆動部２０を制御する制御部２１とを備えた。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用い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、電子写真方式の画像形成装置において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が多く用いられている。
詳しくは、現像剤担持体としての現像ローラを備えた現像部には、２成分現像剤が収納されている。そして、現像部内で撹拌・搬送された現像剤は、現像ローラ上に担持された後に、像担持体としての感光体ドラムとの対向位置に達する。そして、その位置で、現像ローラ上に担持された現像剤のうちトナーのみが、感光体ドラム上に形成された静電潜像に吸着する。
【０００３】
このような２成分現像剤を用いた画像形成装置においては、感光体ドラムと現像ローラとの対向位置における、感光体ドラムに対する現像ローラの線速比によって、感光体ドラム上に形成されるトナー画像の状態（品質）が変わることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
したがって、従来の画像形成装置においては、良好なトナー画像を得ることができる最適の現像ローラの線速比を設計段階で決定し、そのように現像ローラの駆動部を構成していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２８１９９９号公報（第２−５頁、第１２−１４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、良好なトナー画像を得るための最適な線速比を設定しても、経時においてトナー画像が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
詳しくは、現像剤中のキャリアは、現像剤中のトナーとは異なり、消費されることなく現像部内を循環する。そして、キャリアは、現像部内を循環しているうちに、感光体ドラムや現像ローラ、搬送ローラ等の部材に衝突して、特性が変化して徐々に劣化する。
【０００８】
このように現像剤の劣化があると、ハロー画像（文字周辺抜け）が発生する。この現象は、ハーフトーンの地肌画像上にベタ画像を形成する際に発生するものである。すなわち、モノクロ画像形成装置であればモノクロのハーフトーン地肌画像上に黒ベタの文字画像を形成するような場合であり、カラー画像形成装置であれば、淡色のハーフトーン地肌画像上に濃色の文字画像を形成するような場合である。
【０００９】
図３（Ａ）は、ハロー画像を示す図である。
すなわち、現像剤が劣化していない状態では、被転写材Ｐ上（又は、感光体ドラム上）には、ハーフトーン画像の地肌部Ｈ上に、ベタ画像の文字部Ｂのみが不具合なく形成される。しかし、上述の現像剤の劣化により、文字部Ｂの周辺に本来予定していない周辺抜けＭが発生する。
【００１０】
ここで、現像部に収納される現像剤は、その劣化による不具合を防止するために、適宜に交換されるものである。すなわち、劣化した現像剤を現像部から取り出して、その代わりに、新品の現像剤が現像部に投入される。
したがって、劣化による不具合を抑止できれば、現像剤が劣化した後も現像剤を交換せずに、その現像剤を継続して使用できることになる。
【００１１】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経時におけるハロー画像等の異常画像の発生を抑止して高画像品質で高寿命の画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、現像剤の劣化が生じて、像担持体上にハロー画像が発生しても、像担持体に対する現像剤担持体の線速比を上げることにより、ハロー画像の発生を抑止できる。
しかし、ハロー画像の発生を抑止するために、現像像担持体の線速比を予め高く設定していると、現像部を構成する各部材の機械的寿命が早まることになる。
【００１３】
さらに、現像剤担持体の線速比を所定値以上に設定した場合、後端かすれ画像が生じる。ここで、後端かすれ画像は、図３（Ｂ）に示すように、ハーフトーン画像にて顕著にあらわれる現象である。すなわち、全面にハーフトーン画像Ｈが形成されるべきときに、被転写材Ｐの進行方向（図中の矢印方向である。）に対して後端に、抜けてかすれる部分Ｎがあらわれる。
【００１４】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と対向して当該像担持体上にトナー像を形成する現像剤担持体と、前記像担持体に対する前記現像剤担持体の線速比を可変できる駆動部と、前記線速比を経時で変更するように前記駆動部を制御する制御部とを備えたものである。
【００１５】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記制御部は、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の使用頻度の増加に応じて前記線速比を増加するように制御するものである。
【００１６】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項２に記載の発明において、前記現像剤の使用頻度を、前記現像剤の使用が開始されてから前記現像剤担持体が駆動された累計時間としたものである。
【００１７】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項２に記載の発明において、前記現像剤の使用頻度を、前記現像剤の使用が開始されてから前記トナー像が形成された累計回数としたものである。
【００１８】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記制御部は、前記線速比が所定値以上にならないように制御するものである。
【００１９】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体は現像ローラであり、前記線速比の制御を、前記現像ローラにおける回転数の制御としたものである。
【００２０】
また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記現像剤担持体は、複数の現像剤担持体であり、前記駆動部は、前記像担持体に対する前記複数の現像剤担持体の線速比をそれぞれ独立して可変できるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２２】
実施の形態．
図１、図２にて、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【００２３】
図１において、１は像担持体としての感光体ドラム、３は感光体ドラム１表面を帯電する帯電部、４は画像情報に基づいた露光光Ｌを感光体ドラム１上に照射する書込部、５は感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像するための現像部、５ａは感光体ドラム１に対向するように配設された現像剤担持体としての現像ローラ、５ｂ、５ｃは現像部５内の現像剤Ｇを撹拌・搬送する搬送ローラ、７は感光体ドラム１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する転写部、８は感光体ドラム１上に残存する未転写トナーを回収するクリーニング部、１０は転写部７に被転写材Ｐを搬送するレジストローラ対、１２は転写工程後の被転写材Ｐ上のトナー像を定着する定着部、２０は現像ローラ５ａを回転駆動する現像駆動部（駆動部）、２１は現像駆動部２０の回転数を制御する制御部を示す。
【００２４】
ここで、現像駆動部２０は、現像部５の現像ローラ５ａのみを図中の矢印方向に回転駆動するように、構成されている。すなわち、現像ローラ５ａ以外の回転部材は、例えば、感光体ドラム１は、現像駆動部２０とは異なる駆動部によって回転駆動される。
また、現像駆動部２０は、インバータ回路を備えた変速モータであり、現像ローラ５ａの回転数、すなわち、感光体ドラム１に対する現像ローラ５ａの線速比を変更することができる。
【００２５】
また、図１に示すように、制御部２１は、現像駆動部２０に対して電気的又は光学的な信号の授受ができるように接続されている。そして、現像部５に収納された現像剤Ｇの使用頻度に応じて、すなわち、現像剤Ｇの劣化の度合いに応じて、現像ローラ５ａの回転数を増加するように現像駆動部２０を制御する。
また、制御部２１は、メモリを備えており、新品の現像剤の使用が開始されてからトナー像が形成される累積回数を記憶する。
【００２６】
以下に、制御部２１による制御について具体例を述べる。
まず、新品の画像形成装置、すなわち、新品の現像部５に新品の現像剤Ｇがセットされた状態では、感光体ドラム１に対する現像ローラ５ａの線速比が１．３となるように設定されている。この線速比は、現像剤が新品の状態で、トナー画像上の不具合が発生しない最小の値である。
このとき、制御部２１のメモリでは、トナー像が形成される累積回数がゼロになっている。
【００２７】
その後、画像形成装置による画像形成プロセスがおこなわれるたびに、制御部２１のメモリで、上述の累積回数がカウントアップされる。なお、このトナー像作成の累積回数は、不図示の給紙部から搬送される被転写材Ｐの通紙枚数としてもよいし、実際に感光体ドラム１上に潜像が書き込まれる回数とすることもできる。
【００２８】
そして、制御部２１における累積回数が所定回数、例えば、１万回に達したときに、制御部２１から現像駆動部２０に向けて指令信号が転送される。これにより、現像駆動部２０のインバータ回路が制御されて、現像ローラ５ａの線速比が１．４となるように回転数が増加する。
【００２９】
その後、制御部２１の累積回数が、１万回カウントアップされるごとに、制御部２１から現像駆動部２０に向けてあらたに指令信号が転送される。これにより、現像駆動部２０のインバータ回路が制御されて、現像ローラ５ａの線速比が０．１ずつ増加する。
このように、現像部５内の現像剤Ｇが経時で劣化しても、それに応じて現像ローラ５ａの線速比が増加するために、経時におけるハロー画像の発生を防止することができる。なお、本実施の形態における詳しい効果については、後述する。
【００３０】
その後、制御部２１は、現像ローラ５ａの線速比が所定値に達したとき、例えば、２．０に達したとき、線速比がそれ以上の値にならないように、現像駆動部２０を制御する。すなわち、制御部２１は、現像ローラ５ａの線速比が所望の上限値に達したとき、線速比をそれ以上増加させずに、その値に維持する。
これにより、現像ローラ５ａの線速比が大きすぎるときに発生する後端かすれ画像の発生を防止する。
【００３１】
最後に、現像剤Ｇの交換時期に達して、現像部５の現像剤Ｇが新品のものと交換されたときに、制御部２１のメモリはクリアされて、上述の累積回数は再びゼロとなる。これと同時に、現像ローラ５ａの回転数も、初期の値に再設定される。
また、このような一連の制御は、現像剤Ｇが交換されるたびに最初からおこなわれるとともに、現像部５自体が交換されたときにも同様におこなわれるものである。
【００３２】
なお、現像部５に収納された現像剤Ｇの使用頻度を判断する指標は、本実施の形態のようにトナー画像の形成に係わる累積回数とすることに限定されない。例えば、現像駆動部２０による現像ローラ５ａの駆動時間を、現像剤Ｇの使用頻度を判断する指標とすることもできる。その場合、現像ローラ５ａが駆動された累計時間の増加に応じて、現像ローラ５ａの線速比を増加することができる。
【００３３】
次に、図１を参照して、画像形成プロセスに係わる画像形成装置全体の動作について簡単に説明する。
感光体ドラム１は、図１の時計方向（図中の矢印方向である。）に回転する。そして、まず、感光体ドラム１の表面は、帯電部３との対向部で帯電される。次に、感光体ドラム１表面は、レーザ光等の露光光Ｌの照射位置に達する。ここで、露光光Ｌは、原稿等の画像情報に基づいて書込部４から発せられて、感光体ドラム１上に達するものである。これにより、感光体ドラム１上に、露光光Ｌに基づいた静電潜像が形成される。
【００３４】
その後、感光体ドラム１表面は、現像部５の現像ローラ５ａとの対向部に達する。そして、この位置で感光体ドラム１上の潜像が現像される。
その後、トナー像が形成された感光体ドラム１表面は、転写部７との対向部に達する。そして、この位置で図中の矢印方向に搬送される被転写材Ｐ上に、感光体ドラム１上のトナー像が転写される。
【００３５】
このとき、転写部７との対向部を通過した後の感光体ドラム１上には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
そして、未転写トナーが付着した感光体ドラム１表面は、クリーニング部８との対向部に達する。そして、ここで感光体ドラム１上の未転写トナーは、クリーニングブレードによって掻き落とされて、クリーニング部８内に回収される。
その後、感光体ドラム１表面は、不図示の除電ランプの位置に達して、ここで除電される。
こうして、感光体ドラム１上における一連の作像プロセスが完了する。
【００３６】
一方、不図示のトナー補給部は、感光体ドラム１に対向するように配設された不図示の光センサの検出結果に基づいて、現像部５にトナーを補給する。
そして、現像部５では、２つの搬送ローラ５ｂ、５ｃによって、現像部５内のトナーとキャリアとが撹拌されるとともに、現像ローラ５ａに向けて搬送される。そして、現像ローラ５ａに達した現像剤Ｇは、現像ローラ５ａの磁力によって現像ローラ５ａ上に担持される。その後、現像ローラ５ａ上の現像剤Ｇは、現像ドクタ５ｄの位置に達して、ここで適当な量に調整される。そして、適量の現像剤Ｇを担持した現像ローラ５ａは、感光体ドラム１との対向部に達して、この位置で感光体ドラム１上の潜像を現像することになる。
【００３７】
一方、転写部７の位置でトナー像が転写される被転写材Ｐは、不図示の給紙部から、搬送経路を経由して搬送されたものである。そして、トナー像が転写された後の被転写材Ｐは、図中の矢印方向に進んで、定着部１２に達する。そして、定着部１２に達した被転写材Ｐは、定着ローラ１２ａと加圧ローラ１２ｂとのニップにて熱と圧力とを受けて、トナー像が定着される。そして、トナー像が定着された被転写材Ｐは、その後に画像形成装置外に排出される。
こうして、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３８】
次に、図２を用いて、本実施の形態における効果について述べる。
図２は、現像ローラ５ａの線速比とハロー画像の抜け幅との関係を示すグラフであり、本実施の形態における画像形成装置を用いておこなった実験の結果である。
【００３９】
図２において、横軸は、感光体ドラム１に対する現像ローラ５ａの線速比を示す。これに対して、縦軸は、ハロー画像の抜け幅を示す。ここで、ハロー画像とは先に説明した図３（Ａ）のような画像をいい、その抜け幅とは図３（Ａ）の周辺抜けＭの大きさｔをいう。
また、図２において、曲線Ｓは、劣化していない新品の現像剤を現像部５に用いたときの線速比とハロー画像との関係を示すものである。これに対して、曲線Ｅは、劣化した状態の現像剤を現像部５に用いたときの線速比とハロー画像との関係を示すものである。
【００４０】
また、図中の横軸に平行な一点鎖線は、ハロー画像抜け幅の許容値Ｌに対応したものである。
また、図中のハッチングした領域Ｋは、後端かすれ画像が発生する領域を示す。ここで、後端かすれ画像とは、先に説明した図３（Ｂ）のような画像をいう。
【００４１】
図２に示すように、経時の現像剤に対応した曲線Ｅは、新品の現像剤に対応した曲線Ｓが右上方にシフトしたものである。これより、現像剤が劣化するとハロー画像の程度も悪化することがわかる。
さらに、曲線Ｓと曲線Ｅとは、どちらも、右肩下がりの曲線となっている。これより、現像剤の劣化の有無に関係なく、現像ローラ５ａの線速比を上げることで、ハロー画像の度合いを軽減できることがわかる。
【００４２】
ここで、現像部５の機械的寿命や電力消費等を考慮すると、現像ローラ５ａの回転数は、ハロー画像等の不具合が発生しない範囲で、極力小さく設定することが望ましい。
【００４３】
したがって、本実施の形態の画像形成装置においては、新品の現像剤を用いる初期段階で、線速比を許容値Ｌに対応した最小の線速比Ｒ１に設定する。
その後、現像剤の劣化が進んだ段階では、ハロー画像に対する許容値Ｌをそのまま維持できるような線速比Ｒ２に制御する。
他方、制御部２１は、線速比が所定の線速比Ｒ３より大きくならないように、現像駆動部２０を制御する。これにより、後端かすれ画像の発生を防止している。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態１のように構成された画像形成装置においては、経時においてハロー画像の発生を効率よく抑止するとともに、後端かすれ画像の発生をも抑止する。
さらに、ハロー画像の発生時期を延ばすことができるために、現像剤Ｇの寿命も実質的に長くなる。
【００４５】
また、現像ローラ５ａの回転数は、初期段階から大きく設定しているのではなく、現像剤の使用状況に応じて、そのときどきで必要最小限な値に設定されるために、現像部５の機械的寿命を長くするとともに、電力消費量も少なくすることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、現像駆動部２０が現像ローラ５ａのみを回転駆動する構成とした。しかし、本発明はこの構成に限定されることなく、例えば、現像駆動部２０が現像部５に係わる回転部材、すなわち、現像ローラ５ａ及び搬送ローラ５ｂ、５ｃを回転駆動する構成とすることもできる。
さらには、感光体ドラム１と現像ローラ５ａとの駆動源が同一であっても、変速機を用いることにより、現像ローラ５ａの回転数のみを自在に変えることができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、単数の現像ローラを備えたモノクロ画像形成装置に本発明を適用した。これに対して、複数の現像ローラを備えたカラー画像形成装置に対して、本発明を適用することもできる。
具体的には、中間転写ベルトに対して複数の感光体ドラムが並設され、それぞれの感光体ドラムに現像ローラが配設されているタンデム方式のカラー画像形成装置の場合、それぞれの感光体ドラム及び現像ローラに対して、本実施の形態と同様の構成・動作を適用することができる。
また、１つの感光体ドラムに対して、複数の現像ローラ（複数の現像部）がそれぞれ接離自在に構成されたリボルバ方式のカラー画像形成装置の場合、各現像部に対して、本実施の形態と同様の構成・動作を適用することができる。
【００４８】
なお、本発明が上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、経時におけるハロー画像等の異常画像の発生を抑止して高画像品質で高寿命の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】線速比とハロー画像抜け幅との関係を示すグラフである。
【図３】像担持体上に形成されるトナー画像の劣化を示す図である。
【符号の説明】
１　感光体ドラム（像担持体）、　３　帯電部、　４　書込部、
５　現像部、　５ａ　現像ローラ（現像剤担持体）、
５ｂ、５ｃ　搬送ローラ、　７　転写部、　８　クリーニング部、
１０　レジストローラ対、　１２　定着部、
２０　現像駆動部（駆動部）、　２１　制御部、
Ｌ　露光光、　Ｇ　現像剤、　Ｐ　被転写材。

Claims (7)

1. 像担持体と対向して当該像担持体上にトナー像を形成する現像剤担持体と、
   前記像担持体に対する前記現像剤担持体の線速比を可変できる駆動部と、
   前記線速比を経時で変更するように前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の使用頻度の増加に応じて前記線速比を増加するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤の使用頻度を、前記現像剤の使用が開始されてから前記現像剤担持体が駆動された累計時間としたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤の使用頻度を、前記現像剤の使用が開始されてから前記トナー像が形成された累計回数としたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記線速比が所定値以上にならないように制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤担持体は現像ローラであり、
   前記線速比の制御は、前記現像ローラにおける回転数の制御であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤担持体は、複数の現像剤担持体であり、
   前記駆動部は、前記像担持体に対する前記複数の現像剤担持体の線速比をそれぞれ独立して可変できることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。

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