JP2007248963A - 粉体搬送装置、並びにこれを用いる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 搬送電源から搬送ローラ上の電極へ電圧の印加を開始してから所定の時間dt後、供給ローラの表面移動を行う供給モータの回転と、供給電源によるバイアス印加とを開始し、供給ローラ3に印加する供給バイアスを、電圧を印加していない状態から、図中「ON」で示す所定の値まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加するように、制御部が供給電源を制御する。
【選択図】 図12
Description
また、請求項2の発明は、静電気を帯びた静電粉体を静電気力でホッピングさせて搬送するための進行波電界を発生させる複数の電極を備えた静電粉体搬送手段と、該静電粉体を該静電粉体搬送手段に供給する静電粉体供給手段とを有し、該静電粉体供給手段は、該静電粉体を表面に担持し表面移動する静電粉体供給部材と該静電粉体供給部材にバイアスを印加する供給バイアス印加手段とを備える粉体搬送装置において、該静電粉体の搬送を開始するときは、該静電粉体搬送手段に該進行波電界を発生させる電界発生動作を開始した後に、該静電粉体供給部材の表面移動と該供給バイアス印加手段によるバイアス印加とを開始するものであって、該供給バイアス印加手段によるバイアス印加を開始するときに該供給バイアス印加手段から該静電粉体供給部材に印加する供給バイアスを、印加しない状態から所定の電位まで段階的にまたは連続的に変化させる供給バイアス制御手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の粉体搬送装置において、上記供給バイアス印加手段が上記静電粉体供給部材に印加するバイアスの値をVky[V]、上記複数の電極に印加する電圧の平均の値をVave[V]とすると、上記静電粉体供給部材が表面移動しているときは、(Vave−Vky)[V]の値が、上記静電粉体が備える電位とは逆極性の所定の値以上となるように設定することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の粉体搬送装置について、上記静電粉体はトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、トナー搬送部材の表面上でトナーをホッピングさせながら搬送するトナー搬送装置を備え、トナーを潜像担持体との対向位置に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記トナー搬送装置として、請求項4の粉体搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置における、該潜像担持体及び現像装置を1つのユニットとして共通の支持体に支持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項5の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項5の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項7の画像形成装置において、上記潜像担持体と上記現像装置との組合せを複数設けるとともに、それぞれの潜像担持体上で得られたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とするものである。
上記請求項1に記載の構成を備える粉体搬送装置においては、電界発生動作の開始と同時には静電粉体搬送手段に静電粉体の供給を行わず、静電粉体の供給を開始するときは静電粉体供給部材の表面移動の速度の変化に合わせて、段階的にまた連続的に、静電粉体の供給量を増加させている。これにより、従来の構成において、静電粉体が部分的にまとまった状態で搬送される状態が発生していた期間に、所定の供給量まで段階的にまた連続的に、静電粉体の供給量を増加させることができる。したがって、この期間中に静電粉体搬送手段で搬送される搬送量を従来の構成の場合よりも少なくすることができる。これにより、粉体搬送開始時に静電粉体搬送部材が搬送する粉体の搬送密度が部分的に増加することを抑制することができることが分かった。この結果は、後述する図14に示す実験によって確認できる。
また、静電粉体の供給を開始するときに、静電粉体供給部材の表面移動の速度を停止した状態から所定の速度まで急激に速めると、静電粉体供給部材と静電粉体搬送手段との周辺で気流の乱れが発生しすることが考えられる。そして、この気流の乱れにより、静電粉体供給部材から静電粉体搬送手段への供給にバラツキが生じたり、静電粉体搬送手段が搬送する静電粉体が乱されたりすることにより、静電粉体搬送手段で搬送する静電粉体の搬送密度にバラツキが発生することが考えられる。
上記請求項1に記載の構成を備える粉体搬送装置においては、表面移動の速度を、停止した状態から所定の速度まで段階的にまたは連続的に変化させているため、気流の乱れが発生することを抑制できる。したがって、これに起因する静電粉体の搬送密度にバラツキが発生することを抑制することができる。
また、上記請求項2に記載の構成を備える粉体搬送装置においては、電界発生動作の開始と同時には静電粉体搬送手段に静電粉体の供給を行わず、静電粉体の供給を開始するときは供給バイアス印加手段から静電粉体供給部材に印加する供給バイアスの変化に合わせて、段階的にまた連続的に、静電粉体の供給量を増加させている。これにより、従来の構成において、静電粉体が部分的にまとまった状態で搬送される状態が発生していた期間に、所定の供給量まで段階的にまた連続的に、静電粉体の供給量を増加させることができる。したがって、この期間中に静電粉体搬送手段で搬送される搬送量を従来の構成の場合よりも少なくすることができる。これにより、粉体搬送開始時に静電粉体搬送部材が搬送する粉体の搬送量が部分的に増加することを抑制することができることが分かった。この結果は、後述する図14に示す実験によって確認できる。
また、静電粉体の供給を開始するときに、供給バイアス印加手段から静電粉体供給部材に印加する供給バイアスを、印加しない状態から所定の電位まで急激に増加すると、静電粉体供給部材と静電粉体搬送手段との間で電界が急激に変化することが考えられる。そして、急激な電界の変化により、静電粉体供給部材から静電粉体搬送手段への供給にバラツキが生じたり、静電粉体搬送手段が搬送する静電粉体が乱されたりすることにより、静電粉体搬送手段で搬送する静電粉体の搬送密度にバラツキが発生することが考えられる。
上記請求項2に記載の構成を備える粉体搬送装置においては、供給バイアスを印加しない状態から所定の電位まで段階的にまたは連続的に変化させているため、急激な電界の変化を抑制できる。したがって、これに起因するこれに起因する静電粉体の搬送密度にバラツキが発生することを抑制することができると考えられる。
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるレーザープリンタ(以下、単にプリンタ510という)に適用した実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係るプリンタ510の概略構成図である。
プリンタ510では、像担持体としての感光体1K、1M、1C、1Y、帯電手段、現像手段としての現像装置及び像担持体のクリーニング手段を備えた作像手段である作像ユニット501K、501M、501C、501Yを備えている。作像ユニット501K、501M、501C、501Yは記録体搬送部材である転写材搬送ベルト503の張架面の側方に垂直に並んで配置されている。これら作像ユニットの番号に付したK,M,C,Yという添え字は扱うトナーの色と対応させているもので、Kはブラック、Mはマゼンタ、Cはシアン、Yはイエローを意味している。プリンタ510内の各部材にも同様の添字を付している。以下、特に扱うトナーの色を区別しないときには単に「作像ユニット501」という。また、他の部材についても同様である。
作像ユニット501K、501M、501C、501Yの図中左側には光書込み装置502K、502M、502C、502Yを備えており、作像ユニット501K、501M、501C、501Yに転写材搬送ベルト503を挟んで対抗する転写ローラ509K、509M、509C、509Yを備えている。さらに、転写材搬送ベルト503の下方には記録体である転写材Pを収容する給紙装置505を備えており、転写材搬送ベルト503の上方には定着装置504を備えている。
なお、作像ユニット501は、プロセスカートリッジとしてプリンタ510本体に対して着脱可能な構成となっている。
クリーニング装置551は感光体1の回転方向に対してカウンタ方向に当接するクリーニングブレード552と、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部553とを有する。
帯電ローラ531は、芯金531a上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層531bをローラ状に形成した可撓性のローラである。帯電ローラ531において芯金531a上に形成される中抵抗の発泡ウレタン層531bの材質としては、上述のものに限定するものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
プリンタ510は、複写機およびプリンタとして機能する事ができる画像形成装置である。複写機として機能するときには不図示のスキャナから読み込まれた画像情報がA/D変換、MTF補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能するときには不図示のコンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
図4は、現像装置541と感光体1との概略構成図である。
現像装置541は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いる現像装置である。また、現像装置541は、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極を有するローラ状の静電搬送部材である静電搬送ローラ2を備えている。静電搬送ローラ2は、画像形成時には、感光体1に対して50〜1000[μm]、好ましくは150〜400[μm]の間隙をあけて非接触に対向している。さらに、静電搬送ローラ2に対向し、静電搬送ローラ2に対してトナーを供給するトナー供給手段である供給ローラ3と、この供給ローラ3で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部4とを備えている。この場合、静電搬送ローラ2は感光体1及び供給ローラ3に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。なお、静電搬送ローラ2は回転せず、外周面をトナーが図中矢印D方向方向に搬送電界(移相電界)によって搬送される。一方、供給ローラ3の供給駆動源としての供給モータ3Mからの駆動の伝達がなされることで、図中矢印C方向に表面移動する。
供給モータ3M、供給電源11、および搬送電源12も同様に、予め設定記憶された制御プログラムに基づいて作動する制御手段としての制御部9によって、その駆動・バイアス印加のON/OFFのタイミングが制御される。すなわち、図4に示すようにCPU、ROM、RAMからなる制御部9の出力側には、静電搬送ローラ2及び供給ローラ3が接続され、制御装置から出力される制御指令により、その駆動やバイアス印加のON/OFFのタイミング制御が行なわれる。
なお、静電粉体搬送装置であるトナー搬送装置は、現像装置541では静電搬送ローラ2と搬送電源12とを含めた装置である。
図5は、静電搬送ローラ2の感光体1との対向部周辺の模式図である。静電搬送ローラ2は、支持基板101上に複数の電極102が所定の間隔Rで配置されている。プリンタ510では3相の駆動電圧が印加されており、電極102は印加される駆動電圧の位相の違いによって、第一電極102a、第二電極102b及び第三電極102cと区別することができる。なお、第一電極102a、第二電極102b及び第三電極102cを特に区別する必要なく説明するときには、電極102と記載する。また、静電搬送ローラ2は、電極102の上に静電搬送面103aを形成する絶縁性の搬送面形成部材となり、電極102の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層103を積層したものである。
静電搬送ローラ2は、トナー粒子を感光体1の近傍まで移送し、また現像領域dを通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収する搬送領域と、感光体1の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。現像領域dは感光体1に近接した領域のみに存在し、搬送領域は静電搬送ローラ2の周上、現像領域以外の全域に存在する。
以下、トナー粒子が位相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」と記す。プリンタ510の場合、静電搬送ローラ2の表面全体が静電搬送面である。
搬送領域では各電極102について、第一電極102aには第一駆動波形V11、第二電極102bには第二駆動波形V12、第三電極102cには第三駆動波形V13が印加される。また、現像領域dでは各電極102について、第一現像電極202aには第一現像駆動波形V21、第二現像電極202bには第二現像駆動波形V22、第三現像電極202cには第三現像駆動波形V23が印加される。
静電搬送ローラ2の複数の電極102に対してn相のパルス電圧を印加することにより、複数の電極102によって移相電界(進行波電界)が発生し、静電搬送ローラ2上の帯電したトナー粒子は反発力及び/又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
次のタイミング(b)では、複数の電極102にはそれぞれ「G」、「−」、「−」、「G」、「−」が印加される。具体的には第一電極102aに印加される極性は「−」となり、第二電極102bに「G」が印加される。負帯電トナー粒子Tには「−」の第一電極102aとの間の反発力と、「G」の第二電極102bとの間の吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電トナー粒子Tは「G」の第二電極102b側に移動する。
さらに、次のタイミング(c)では、複数の電極102にはそれぞれ「−」、「G」、「−」、「−」、「G」が印加される。負帯電トナー粒子Tにはタイミング(b)と同様に、「−」の第二電極102bとの間の反発力と「G」の第三電極102cと野間の吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電トナー粒子Tは更に「G」の第三電極102c側に移動する。
図8(a)に示すように、静電搬送ローラ2の電極A〜Fがいずれも0V(G)で、静電搬送ローラ2上に負帯電トナーTが載っている状態から、図8(b)に示すように電極B、C、E及びFに「−」が印加されると、負帯電トナーTは電極A及び電極Dに吸引されて電極A、D上に移る。
次のタイミングで、図8(c)に示すように、電極A、Dに「−」が印加され、電極B、Eがいずれも「0」となると、電極A、D上のトナーTは反発力を受けるとともに、電極B、Eの吸引力を受けることになって、負帯電トナーTは電極B及び電極Eに移送される。
さらに、次のタイミングで、図8(d)に示すように、電極B、Eに「−」が印加され、電極C、Fがいずれも「0」となると、電極B、E上のトナーTは反発力を受けるとともに、電極C、Fの吸引力を受けることになって、負帯電トナーTは電極C及び電極Fに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは順次図において右方向に移送されることになる。
この電源104は、パルス信号を生成出力するパルス信号発生回路105を備えている。また、このパルス信号発生回路105からのパルス信号を入力して駆動波形であるパルス状電圧V11、V12、V13を生成出力する搬送波形増幅器106a、106b、106cを備えている。さらに、パルス信号発生回路105からのパルス信号を入力して駆動波形V21、V22、V23を生成出力する現像波形増幅器107a、107b、107cを備えている。
静電搬送ローラ2の搬送領域では、各電極102に対して図10に示すように各相のVH[V]の印加時間taを繰り返し周期tfの1/3である約33[%]に設定した(これを「搬送電圧パターン」という)3相の駆動波形(駆動パルス)V11、V12、V13を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナー粒子を高速搬送させるのに適した波形である。
現像領域では、各電極102に対して、図11に示すように各相のVH[V]又はVL[V]の印加時間taを繰り返し周期tfの2/3である約67[%]に設定した(これを「現像電圧パターン」という)。このような3相の駆動パルスの第一現像駆動波形V21、第二現像駆動波形V22、第三現像駆動波形V23を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図11の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適している。
したがって、搬送領域において各電極102に印加する駆動波形パターンは前述した図10に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域の各電極102に印加する駆動波形パターンも前述した図11に示す現像電圧パターンに限られるものではない。また、電圧値のVHやVL、周波数のtfは、プロセス制御によって任意の値に設定することができるようになっている。さらに、本実施形態では電圧を矩形パルス状としたが、sin波や三角波でもよい。
なお、現像領域での搬送基板表面電位を測定すると、V21のVH及びVL、V22のVH及びVL、V23のVH及びVLから算出できる時間平均値(Vave)と一致する。
EH現像は、現像領域内のトナーを像担持体上の潜像が形成する電界でひきつけ、像担持体に付着させるもので、現像領域内のトナーにはキャリア等に保持されたトナーが潜像に向かう場合に必要な、キャリア等との付着力に打ち勝つための力は必要なく、電界に対して敏感に反応する現像方式である。
次に、本実施形態の粉体搬送装置の特徴的な構成の一つ目の実施例について説明する。
図12は、実施例1のプリンタ510が画像形成を開始するとき等、現像装置541が備える粉体搬送装置としてのトナー搬送装置でトナーの搬送を開始するときの、タイミングチャートである。
図12に示すように、トナーの搬送を開始するときは、まず、静電粉体搬送手段である静電搬送ローラ2に進行波電界を発生させる電界発生動作として、搬送バイアスをONにするように搬送電源12から静電搬送ローラ2上の電極に電圧を印加する。搬送電源12からの電圧の印加を開始してから所定の時間dt後、粉体供給部材としての供給ローラ3の表面移動を行う供給モータ3Mの回転と、供給バイアスをONにするように供給バイアス印加手段である供給電源11によるバイアス印加とを開始する。このとき、供給モータ3Mは回転を開始した後は、一定の回転数で回転しつづける。これにより、供給ローラ3の表面も表面移動を開始したときから一定の速度で表面移動する。一方、供給ローラ3に印加するバイアスは、電圧を印加していない状態から、図中「ON」で示す所定の値まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加するように、供給バイアス制御手段としての制御部9が供給電源11を制御する。
図12における所定の時間dtは、搬送バイアスを印加したときの立ち上がり時間による。供給と搬送とを同時立ち上げ狙って、搬送電源12から静電搬送ローラ2上の電極への電圧を印加と、供給モータ3Mの回転及び供給電源11によるバイアス印加とを同時に行い、搬送バイアスの立ち上がりが遅かった場合、以下の問題が生じる。すなわち、搬送バイアスの立ち上がりが遅かった分、トナーが供給ローラ3と静電搬送ローラ2との対向部に滞留した形となり、供給ローラ3の表面に形成されたキャリアブラシが接触する圧力により、静電搬送ローラ2の表面にトナーが固着することがある。そして、この搬送ローラ2の表面上に固着したトナーを起点とした搬送不良が生じる場合がある。よって、所定の時間dtとして、搬送バイアスが立ち上がるために十分な時間をとる必要がある。
なお、搬送バイアスの立ち上がり時間は、搬送電源12の立ち上げ時の応答速度や静電搬送基板の材質により異なるものである。
すなわち、以下の(1)式で示すことができる。
Vdev=Vave+Vcl+Vcu ・・・・・・・(1)
なお、搬送電源12からの印加バイアスの電位は可変であるため、Vaveは設定可能な値である。そして、図4に示すような、静電搬送ローラ2上の表面電位を測定する電位センサ8を用いて、静電搬送ローラ2表面の電位を逐一測定し、その結果を搬送電源12へフィードバックさせればVaveのコントロールは可能である。
なお、搬送電界によりトナーを搬送する場合、トナーは搬送基板表面である静電搬送ローラ2の表面をホッピングしながら搬送方向に移動していく。そして、トナーは搬送基板表面と接触したり、離れたりを繰り返しながら移動しており、基板から浮いたような状態で移動しているため、本実施形態では搬送基板表面を移動するトナーをクラウドトナーと呼ぶ。
図13は、搬送電源12によって一定の搬送電位Vaveを与えた状態で、静電搬送ローラ2に供給するトナーの量を変化させたときの搬送トナー密度と静電搬送ローラ2表面上の実効電位Vdevの関係を示したものである。
図13は、トナーの供給量0の状態から、時間t1よりトナーの供給量を徐々に増やすことで、静電搬送ローラ2表面上の搬送トナー密度を増加させていき、時間t2でトナー供給を止めて搬送トナー密度を0にしたものを示す。なお、図13において、左側の縦軸は、上方向ほどマイナス極性が大きい電位であることを示している。
図13について、t2のトナー供給を停止した直後は、トナーが搬送されていない状態であるので搬送トナー層電位Vcl=0[V]の状態である。よって、時間t2におけるチャージアップ電位Vcuは、V1−Vave[V]で表される+極性の電位である。t1では、Vdev=Vaveであったので、t1からt2までの搬送トナー密度の増加に合わせて、チャージアップ電位Vcuが0[V]からV1−Vave[V]まで増加したことが確認できる。
また、t2のトナー供給を停止する直前は、トナーが搬送されている状態である。よって、上記(1)式より、時間t2における搬送トナー層電位Vclは、V2−V1[V]で表される−極性の電位である。t1では、Vdev=Vaveであったので、t1からt2までの搬送トナー密度の増加に合わせて、搬送トナー層電位Vclが0[V]からV2−V1[V]まで増加したことが確認できる。
搬送トナー密度が増加するのに合わせて、+極性のチャージアップ電位Vcuと、−極性の搬送トナー層電位Vclとがともに増加するが、図13より、搬送トナー密度が増加するにしたがって、実効電位Vdevはマイナス極性が大きくなるように数位することが確認できる。
このような問題に対して、実施例1では、静電搬送ローラ2への電界発生よりも供給ローラ3を遅延して起動させ、かつトナー供給開始するときに、トナー搬送バイアスを時間τに渡って連続的に変化させることによって静電搬送ローラ2上におけるトナー搬送開始時の搬送トナー密度が安定する。これにより、トナークラウド電位Vcl及びチャージアップ電位Vcuが安定し、静電搬送ローラ2表面の実効電位が安定するために、濃度ムラやトナー飛散等の異常画像を防止することができる。
現像装置541を用いて、実施例1の制御を行った場合と、実施例1の制御を行わなかった場合との静電搬送ローラ2表面の実行電位Vdevの推移を比較した。
実験条件としては、n=3層、VH=−60[V]、VL=−260[V]、tf=5k[Hz]、電圧印加デューティ50[%]、トナーq/m=−23[μC/gで]である。
図14は、実験結果であり、図14(a)は、比較例として実施例1の制御を行わなかった場合のタイミングチャートであり、図14(b)が実施例1の制御を行った場合(τ=3[sec])のタイミングチャートである。
A−B間は、VH=−60[V]、VL=−260[V]、電圧印加デューティ50[%]から算出できる、Vave=(−60−260)/2=−160[V]と一致した測定値となっている。
Vdevの時間変動を見ると、供給モータ3Mの駆動・バイアス印加開始して暫くの間、電位が最大で−205[V]となるような不安定な時間が存在し、その後−170[V]で定常値となっている。
一方、図14(b)は、図14(a)に比べて、供給モータ3Mの駆動・バイアス印加開始して暫くの間のVdevの変動が少なく、また変動する時間も短いことが分かる。
図15は、プリンタ510が画像形成を開始するとき等、現像装置541が備える粉体搬送装置としてのトナー搬送装置でトナーの搬送を開始するときの、二つ目の実施例のタイミングチャートである。
実施例2では、図15に示すように、トナーの搬送を開始するときは、まず、静電粉体搬送手段である静電搬送ローラ2に進行波電界を発生させる電界発生動作として、搬送バイアスをONにするように搬送電源12から静電搬送ローラ2上の電極に電圧を印加する。搬送電源12からの電圧の印加を開始してから所定の時間dt後、粉体供給部材としての供給ローラ3の表面移動を行う供給モータ3Mの回転と、供給バイアスをONにするように供給バイアス印加手段である供給電源11によるバイアス印加とを開始する。このとき、供給電源11は供給バイアスの印加を開始した後は、一定の電圧で印加しつづける。これにより、供給ローラ3の表面と静電搬送ローラ2との間の電位差も表面移動を開始したときから一定となる。一方、供給ローラ3が表面移動する速度は、停止した状態から、図中「ON」で示す所定の速度まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加するように、供給部材速度制御手段としての制御部9が供給モータ3Mを制御する。
よって、図15のタイミングチャートのように制御することによって、トナー搬送装置はトナー搬送開始時のトナーの搬送密度のバラツキの発生を抑制することができ、現像装置541は画像形成開始時の現像濃度ムラやトナー飛散などの発生を抑制することができる。
図16は、プリンタ510が画像形成を開始するとき等、現像装置541が備える粉体搬送装置としてのトナー搬送装置でトナーの搬送を開始するときの、三つ目の実施例のタイミングチャートである。
実施例3では、図16に示すように、トナーの搬送を開始するときは、まず、静電粉体搬送手段である静電搬送ローラ2に進行波電界を発生させる電界発生動作として、搬送バイアスをONにするように搬送電源12から静電搬送ローラ2上の電極に電圧を印加する。搬送電源12からの電圧の印加を開始してから所定の時間dt後、粉体供給部材としての供給ローラ3の表面移動を行う供給モータ3Mの回転と、供給バイアスをONにするように供給バイアス印加手段である供給電源11によるバイアス印加とを開始する。このとき、供給電源11が供給ローラ3に印加するバイアスは、電圧を印加していない状態から、図中「ON」で示す所定の値まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加するように、供給バイアス制御手段としての制御部9が供給電源11を制御する。また、供給ローラ3が表面移動する速度は、停止した状態から、図中「ON」で示す所定の速度まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加するように、供給部材速度制御手段としての制御部9が供給モータ3Mを制御する。
よって、図16のタイミングチャートのように制御することによって、トナー搬送装置はトナー搬送開始時のトナーの搬送密度のバラツキの発生を抑制することができ、現像装置541は画像形成開始時の現像濃度ムラやトナー飛散などの発生を抑制することができる。
図17は、実施例4に係るトナー搬送装置のタイミングチャートである。
実施例4は、実施例1で供給電源11が供給ローラ3に印加するバイアスが、電圧を印加していない状態から図中「ON」で示す所定の値まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加する代わりに、電圧を印加していない状態から図中「ON」で示す所定の値まで、段階的に増加するように制御するものである。これにより、実施例1と同様に、トナー搬送装置はトナー搬送開始時のトナーの搬送密度のバラツキの発生を抑制することができ、現像装置541は画像形成開始時の現像濃度ムラやトナー飛散などの発生を抑制することができる。
図18は、実施例5に係るトナー搬送装置のタイミングチャートである。
実施例5は、実施例2で供給ローラ3が表面移動する速度が、停止した状態から図中「ON」で示す所定の速度まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加する代わりに、停止した状態から図中「ON」で示す所定の速度まで段階的に増加するように制御するものである。これにより、実施例2と同様に、トナー搬送装置はトナー搬送開始時のトナーの搬送密度のバラツキの発生を抑制することができ、現像装置541は画像形成開始時の現像濃度ムラやトナー飛散などの発生を抑制することができる。
図19は、実施例6に係るトナー搬送装置のタイミングチャートである。
実施例6は、実施例3で供給電源11が供給ローラ3に印加するバイアスが、電圧を印加していない状態から図中「ON」で示す所定の値まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加する代わりに、電圧を印加していない状態から図中「ON」で示す所定の値まで、段階的に増加するように制御する。さらに、実施例3で供給ローラ3が表面移動する速度が、停止した状態から図中「ON」で示す所定の速度まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加する代わりに、停止した状態から図中「ON」で示す所定の速度まで段階的に増加するように制御する。これにより、実施例3と同様に、トナー搬送装置はトナー搬送開始時のトナーの搬送密度のバラツキの発生を抑制することができ、現像装置541は画像形成開始時の現像濃度ムラやトナー飛散などの発生を抑制することができる。
搬送トナー密度を安定させることができる理由については、一つには徐々に供給をさせることによって、トナーの搬送によってできる搬送部材表面の層流を少なくする効果と考えられる。なお、図12及び図15〜図19でのτの値は固定設定でも良いし、トナー種類や搬送部材表面への印加電圧等によって変化させても構わない。
(Vave−Vky)[V]の値が、+極性の所定の値よりも小さいと、供給ローラ3表面上の+極性の物質が静電搬送ローラ2に付着するおそれがある。
+極性の物質としては、+極性に帯電した逆帯電トナーや現像剤に含まれる添加剤、そして二成分現像剤であればキャリアなどが上げられる。+極性の逆帯電トナーが搬送基板である静電搬送ローラ2に付着すると、現像領域まで搬送されたときに、地汚れを発生し易い。また、トナー以外の+極性物質が静電搬送ローラ2に付着すると、現像領域でトナー以外の物質が像担持体である感光体1に到達して、感光体1の表面を傷つけるおそれがある。
この状態から時間が経過し、供給ローラ3の表面移動が始まると、静電搬送ローラ2と対向する供給ローラ3の表面の位置が入れ入れ替わるため、+極性の物質が静電搬送ローラ2に移動することを抑制する電界を形成する必要がある。
このとき、二成分現像剤の場合は(Vave−Vky)≧+100[V]、一成分現像剤の場合は(Vave−Vky)≧+50[V]となる電界が形成されることにより、+極性の物質が供給ローラ3から静電搬送ローラ2に移動することを抑制することができる。
また、実施例4や実施例6のように、供給バイアスの印加開始から段階的に電位を上げていく構成の場合、供給バイアスの印加開始時に(Vave−Vky)≧+100[V]を満たす供給バイアスを印加することにより、+極性の物質が供給ローラ3から静電搬送ローラ2に移動することを抑制することができる。具体的には、供給バイアス印加と同時に、−400[V]の供給バイアスを印加して、次の段階的な電位の変更で−450[V]の供給バイアスを印加して、最後に−500[V]の供給バイアスを印加することで、+極性の物質が供給ローラ3から静電搬送ローラ2に移動することを抑制することができる。
図20は、変形例に係る現像装置541と感光体1との概略構成図である。
図20に示す現像装置541は、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いる現像装置である。また、現像装置541は、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極を有するローラ状の静電搬送部材である静電搬送ローラ2を備えている。静電搬送ローラ2は、画像形成時には、感光体1に対して50〜1000[μm]、好ましくは150〜400[μm]の間隙をあけて非接触に対向している。さらに、静電搬送ローラ2に対向し、静電搬送ローラ2に対してトナーを供給するトナー供給手段である供給ローラ3と、この供給ローラ3で供給するトナーを収容するトナー収容部14とを備えている。この場合、静電搬送ローラ2は感光体1及び供給ローラ3に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。なお、静電搬送ローラ2は回転せず、外周面をトナーが図中矢印D方向方向に搬送電界(移相電界)によって搬送される。一方、供給ローラ3は図中矢印C方向に回転する。
また、トナーの搬送を開始するときに、静電搬送ローラ2に進行波電界を発生させる電界発生動作として、搬送電源12から静電搬送ローラ2上の電極に電圧を印加して、搬送電源12からの電圧の印加を開始してから所定の時間dt後、供給ローラ3の表面移動を行う供給モータ3Mの回転と、供給電源11によるバイアス印加とを開始するものであって、供給ローラ3が表面移動する速度は、停止した状態から、図中「ON」で示す所定の速度まで、時間をτ[s]だけかけて連続的に増加するように、供給部材速度制御手段としての制御部9が供給モータ3Mを制御する。これにより、トナー搬送を開始したときの搬送トナー密度がばらつくことを抑制し、静電搬送ローラ2の表面に搬送するトナーの搬送量を均一に近づけることができる。
また、供給ローラ3が表面移動しているときは、供給バイアスVky[V]と、搬送電源12が静電搬送ローラ2の複数の電極に印加する電圧の平均の値をVave[V]とが、(Vave−Vky)[V]≧+100[V]を満たすように設定することにより、+極性の物質が供給ローラ3から静電搬送ローラ2に移動することを抑制することができる。
また、現像装置541が実施例1〜6の何れかに記載の制御を行うトナー搬送装置を有することにより、現像動作開始時に現像領域に搬送されるトナー量を均一に近づけることができるので、現像濃度ムラの発生を抑制することができる。
また、プロセスカートリッジである作像ユニット501が、現像手段として現像装置541を備えることにより、現像動作開始時に現像領域に搬送されるトナー量を均一に近づけることができるので、現像濃度ムラの発生を抑制することができる現像装置をプロセスカートリッジとして、プリンタ510から着脱可能に構成することができる。
また、画像形成装置であるプリンタ510が、現像手段として現像装置541を備えることにより、画像形成開始時の現像ムラに起因する画像濃度ムラや、過剰なトナーが現像領域に搬送されることに起因するトナー飛散や地汚れなどを抑制することができる。
2 静電搬送ローラ
3 供給ローラ
3M 供給モータ
4 現像剤収容部
6 トナー補給口
7 現像剤層規制部材
9 制御部
11 供給電源
12 搬送電源
101 支持基板
102 電極
102a 第一電極
102b 第二電極
102c 第三電極
103 保護層
103a 静電搬送面
104 電源
105 パルス信号発生回路
106 搬送波形増幅器
107 現像波形増幅器
202a 第一現像電極
202b 第二現像電極
202c 第三現像電極
501 作像ユニット
502 光書込み装置
503 転写材搬送ベルト
504 定着装置
505 給紙装置
507 排紙部
509 転写ローラ
510 プリンタ
511 搬送ローラ
512 従動ローラ
515 吸着ローラ
516 Pセンサ
531 帯電ローラ
531a 芯金
531b 発泡ウレタン層
541 現像装置
551 クリーニング装置
552 クリーニングブレード
553 廃トナー格納部
Claims (8)
- 静電気を帯びた静電粉体を静電気力でホッピングさせて搬送するための進行波電界を発生させる複数の電極を備えた静電粉体搬送手段と、
該静電粉体を該静電粉体搬送手段に供給する静電粉体供給手段とを有し、
該静電粉体供給手段は、該静電粉体を表面に担持し表面移動する静電粉体供給部材と該静電粉体供給部材にバイアスを印加する供給バイアス印加手段とを備える粉体搬送装置において、
該静電粉体の搬送を開始するときは、該静電粉体搬送手段に該進行波電界を発生させる電界発生動作を開始した後に、該静電粉体供給部材の表面移動と該供給バイアス印加手段によるバイアス印加とを開始するものであって、
該静電粉体供給部材の表面移動を開始するときに該静電粉体供給部材の表面移動の速度を、停止した状態から所定の速度まで段階的にまたは連続的に変化させる供給部材速度制御手段を備えることを特徴とする粉体搬送装置。 - 静電気を帯びた静電粉体を静電気力でホッピングさせて搬送するための進行波電界を発生させる複数の電極を備えた静電粉体搬送手段と、
該静電粉体を該静電粉体搬送手段に供給する静電粉体供給手段とを有し、
該静電粉体供給手段は、該静電粉体を表面に担持し表面移動する静電粉体供給部材と該静電粉体供給部材にバイアスを印加する供給バイアス印加手段とを備える粉体搬送装置において、
該静電粉体の搬送を開始するときは、該静電粉体搬送手段に該進行波電界を発生させる電界発生動作を開始した後に、該静電粉体供給部材の表面移動と該供給バイアス印加手段によるバイアス印加とを開始するものであって、
該供給バイアス印加手段によるバイアス印加を開始するときに該供給バイアス印加手段から該静電粉体供給部材に印加する供給バイアスを、印加しない状態から所定の電位まで段階的にまたは連続的に変化させる供給バイアス制御手段を備えることを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項1または2の粉体搬送装置において、
上記供給バイアス印加手段が上記静電粉体供給部材に印加するバイアスの値をVky[V]、上記複数の電極に印加する電圧の平均の値をVave[V]とすると、
上記静電粉体供給部材が表面移動しているときは、
(Vave−Vky)[V]の値が、上記静電粉体が備える電位とは逆極性の所定の値以上となるように設定することを特徴とする粉体搬送装置。 - 請求項1、2または3の粉体搬送装置について、
上記静電粉体はトナーであることを特徴とする粉体搬送装置。 - トナー搬送部材の表面上でトナーをホッピングさせながら搬送するトナー搬送装置を備え、
トナーを潜像担持体との対向位置に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記トナー搬送装置として、請求項4の粉体搬送装置を用いたことを特徴とする現像装置。 - 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置における、該潜像担持体及び現像装置を1つのユニットとして共通の支持体に支持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項5の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項5の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7の画像形成装置において、
上記潜像担持体と上記現像装置との組合せを複数設けるとともに、それぞれの潜像担持体上で得られたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
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