JP2006235194A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 像担持体が既設のものから新品のものに交換されるときに(ステップS3)、既設の像担持体が設置された状態で、現像部に収容された既設のトナーの一部又は全部を現像部から排出して、その後に新品のトナーを現像部に補給する制御モード(ステップS6〜ステップS9)を備える。
【選択図】 図4
Description
近年、出力画像の高画質化を達成するために、小粒径・球形トナーが多く用いられているために、上述の問題は特に無視できないものになっている。
0.5≦r2/r1≦1.0
0.7≦r3/r2≦1.0
なる関係が成立するように形成されたものである。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、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。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置(現像部)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、フォトセンサ41(図2を参照できる。)との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
ここで、感光体ドラム21は、アルミニウムからなる素管をベース層として、その上にCGL層(電荷発生層)、CTL層(電荷輸送層)等が形成されている。
なお、クリーニングローラ25bのブラシを導電性ブラシとして、クリーニングローラ25bに所定の電圧を印加してもよい。この場合、電圧が印加されたクリーニングローラ25bによって、感光体ドラム21上のトナーが静電的に除去されることになる。
なお、圧縮スプリング46は、クリーニングローラ25bに対して潤滑剤成型体45が200mN以上の圧力で当接するように設定されている。これにより、感光体ドラム21上への潤滑剤の供給が過不足なくおこなわれることになる。
現像剤G中のキャリアCは、芯材表面に樹脂被覆層を有したものである。キャリアCの芯材の材料としては、平均粒径が50μmの球形フェライト粒子を用いることができる。キャリアCの樹脂被覆層の材料としては、アミノシラン系カップリング剤を分散したシリコーン樹脂を用いることができる。
具体的に、キャリアCは、次のように製造される。
まず、アミノシラン系カップリング剤とシリコーン樹脂とをトルエンに分散させる。そして、その分散液を調整したものを加温状態にて芯材にスプレーコートして、焼成、冷却することで、樹脂被覆層の平均膜厚が0.2μmのキャリアCを作製する。
具体的には、トナーTは、平均円形度が0.93〜1.00の範囲になるように形成されている。
ここで、トナーTの平均円形度は、光学的にトナー粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。詳しくは、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(シスメックス社製)を用いて測定をおこなう。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水(100〜150mL)を入れ、分散剤として界面活性剤(0.1〜0.5mL)を加える。さらに、測定試料(0.1〜9.5g程度)を加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理をおこない、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナーの形状及び分布を測定する。
ここで、形状係数SF−1は、トナー粒子の球形度を示すものであり、次式で求まる。
SF−1=(M2/S)×(100π/4)
上式において、Mはトナー粒子の投影面における最大粒径(まばらな粒径の中で最も大きな粒径である。)であり、Sはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数SF−1が100であるトナー粒子は真球であって、100から大きくなるほど球形度が低くなる。
SF−2=(N2/S)×(100/4π)
上式において、Nはトナー粒子の投影面における周長であり、Sはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数SF−2が100であるトナー粒子は凹凸がなくて、100から大きくなるほど凹凸が大きくなる。
なお、形状係数SF−1及び形状係数SF−2は、走査型電子顕微鏡「S−800」(日立製作所社製)にて撮影したトナー粒子の写真を、画像解析装置「LUSEX3」(ニレコ社製)にて解析して求める。
0.5≦r2/r1≦1.0
0.7≦r3/r2≦1.0
なる関係が成立するように形成されている。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を可変して写真を撮って、それを観察、測定することで求められる。
1.00≦Dv/Dn≦1.40
なる関係が成立するように形成されたものを用いている。小粒径トナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができるとともに、転写率を高くすることができる。
なお、トナーの体積平均粒径及び個数平均粒径の測定は、代表的には、コールカウンター式粒度分布測定器「コールターカウンターTA−2」(コールター社製)又は「コールターマルチサイザー2」(コールター社製)を用いて測定することができる。
まず、少なくとも窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を作製する。そして、そのトナー材料液を水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて、トナー粒子を作製する。
このように形成された球形・小粒径トナーは、出力画像の高画質化、高精細化を達成するものであるが、クリーニング部25に対するクリーニング性の余裕度を低下させるものである。したがって、本実施の形態における潤滑剤供給手段25b、45、46が大きな役割を果たすことになる。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置23内の現像剤Gは、図3に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32からトナー補給口23fを介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。
本実施の形態では、感光体ドラム21(プロセスカートリッジ20)が寿命に達して既設のものから新品のものに交換する場合に、交換直前の既設の感光体ドラム21を設置した状態で、現像装置23に収容された既設トナーを現像装置23から排出して、その後にトナーボトル33内の新品トナーを現像装置23に補給する(以下、このようなトナーの入れ替えを適宜に「制御モード」と呼ぶ。)。
これに対して、感光体ドラム21が寿命に達しているものと判断された場合には、そのときの現像装置23におけるトナー濃度(交換時トナー濃度)が磁気センサ40によって検知されて、その磁気センサ40の出力値(V1)が記憶される(ステップS4)。同時に、装置本体1の表示部に、感光体ドラム21が寿命に達した旨と、制御モードが実行される旨と、が表示される。
ここで、上述の制御モードは、現像装置23内に収容されたキャリアCが感光体ドラム21上に付着しないようなプロセス条件でおこなうことが好ましい。
その結果、磁気センサ40の出力値(V)が所定値(V2)まで低下していないものと判断された場合には、ステップS6以降のフローが繰り返される(既設トナー排出が続けられる。)。
そして、新品トナー補給中は、現像装置23におけるトナー濃度が磁気センサ40によって検知されて、その磁気センサ40の出力値(V)が上述の初期値(V1)まで増加(復帰)したかが判断される(ステップS9)。
その結果、磁気センサ40の出力値(V)が所定値(V1)まで増加していないものと判断された場合には、ステップS8以降のフローが繰り返される(新品トナー補給が続けられる。)。
その後、装置本体1の表示部に感光体ドラム21の交換を促す表示がされて、感光体ドラム21の交換がおこなわれる(ステップS10)。
こうして、新品感光体ドラム21に対する初期的な処理が完了して、通常の画像形成がおこなわれることになる。そして、新品感光体ドラム21を既設感光体ドラムとして、ステップS2以降のフローが再び繰り返される。
実施例1は、本実施の形態における画像形成装置を用いて、制御モード(既設トナーと新品トナーとの入れ替え)と、第2制御モード(新品感光体ドラムに対する初期的な潤滑剤供給)と、をおこなったものである。
比較例1は、制御モードと第2制御モードとのいずれもおこなわなかったものである。比較例2は、制御モードはおこなわずに、第2制御モードのみをおこなったものである。比較例3は、第2制御モードはおこなわずに、制御モードのみをおこなったものである。
なお、制御モードについては、感光体ドラム21上にベタ部を形成して既設トナーの排出をおこなった。また、潤滑剤成型体45は、ステアリン酸亜鉛を用いて、クリーニングローラ25bに対する押圧力は1000mNとした。また、クリーニングローラ25bに対する感光体ドラム21の線速比は1.0とした。
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像装置(現像部)、
25 クリーニング部、
25a クリーニングブレード、
25b クリーニングローラ(ブラシ状ローラ、潤滑剤供給部材)、
45 潤滑剤成型体(潤滑剤供給手段)、
46 圧縮スプリング(付勢部材)、
47 スクレーパ、
G 2成分現像剤(現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
Claims (20)
- 像担持体が交換自在に設置される画像形成装置であって、
キャリアとトナーとからなる現像剤を収容するとともに、前記像担持体上に形成される潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、
前記像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、を具備し、
前記像担持体が既設のものから新品のものに交換されるときに、前記既設の像担持体が設置された状態で、前記現像部に収容された既設の前記トナーの一部又は全部を当該現像部から排出してその後に新品のトナーを当該現像部に補給する制御モードを備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体が既設のものから新品のものに交換されるときに、前記新品の像担持体が設置された状態で、前記現像部による当該新品の像担持体に対する現像をおこなわずに前記潤滑剤供給手段による該新品の像担持体への潤滑剤の供給を所定時間おこなう第2制御モードを備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記新品の像担持体が設置されたことを検知する新品検知手段を備え、
前記第2制御モードは、前記新品検知手段の検知信号をトリガーとして開始されることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記制御モードは、前記既設の像担持体上に前記既設のトナーのみからなるトナー像を形成して当該既設のトナーを排出するものであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の装置本体における使用度を検知する使用度検知手段を備え、
前記制御モードは、前記使用度検知手段による検知結果が所定値に達したときに開始され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。 - 前記使用度検知手段は、前記像担持体を装置本体に設置した状態での稼働時間又は画像形成回数を検知する手段であることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記使用度検知手段による検知結果が所定値に達したときに、前記既設の像担持体が寿命である旨を装置本体の表示部に表示することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記制御モードは、当該制御モードを開始したときの前記現像剤のトナー濃度を交換時トナー濃度として検知して、前記現像剤のトナー濃度が所定値に低下するまで前記既設のトナーの排出をおこない、その後に前記現像剤のトナー濃度が前記交換時トナー濃度に増加するまで前記新品のトナーの補給をおこなうことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記潤滑剤供給手段は、潤滑剤が固形化された潤滑剤成型体と、該潤滑剤成型体と前記像担持体とに当接するブラシ状ローラと、を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記潤滑剤供給手段は、前記ブラシ状ローラに対して前記潤滑剤成型体を200mN以上の圧力で付勢する付勢部材をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記ブラシ状ローラと前記像担持体との当接位置における、前記ブラシ状ローラに対する前記像担持体の線速比が0.8〜1.2の範囲になるように構成したことを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記ブラシ状ローラは、前記像担持体上に残留する未転写トナーを清掃するクリーニングローラであることを特徴とする請求項9〜請求項11のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記潤滑剤供給手段による前記像担持体への潤滑剤の供給は、前記像担持体の駆動に連動しておこなわれることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナーは、平均円形度が0.93〜1.00の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲になって、形状係数SF−2が100〜180の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナーは、球形状になるように形成された球形トナーであることを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記球形トナーは、長軸方向の長さをr1とし、短軸方向の長さをr2とし、厚さをr3としたときに、
0.5≦r2/r1≦1.0
0.7≦r3/r2≦1.0
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。 - 前記トナーは、平均1次粒径が50〜300nmの範囲であって嵩密度が0.3g/cm3以上のシリカ微粒子をトナー母体粒子表面に外添加したものであることを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナーは、少なくとも窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上を清掃するクリーニング部と、前記潤滑剤供給手段と、のうち少なくとも1つと一体化されてプロセスカートリッジを構成して、
前記プロセスカートリッジは、装置本体に対して交換自在に設置されることを特徴とする請求項1〜請求項19のいずれかに記載の画像形成装置。
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