JP2008145640A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体上に形成された潜像をトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いて現像する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus that develops a latent image formed on an image carrier using a two-component developer composed of a toner and a carrier.
電子写真方式を採用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、感光ドラム等の像担持体、該像担持体を一様に帯電させる帯電装置、帯電された像担持体上に画像情報に応じた露光光を照射して潜像を形成する露光装置、像担持体上に形成された潜像を現像剤を用いて現像して現像剤像として顕像化する現像装置、像担持体上の現像剤像を用紙等の記録材上に転写する転写装置、現像剤像転写後に像担持体上に残留する現像剤を除去して像担持体を清掃するクリーニング装置、記録材上に転写された現像剤像を加熱及び加圧して記録材上に定着させる定着装置等を備えている。 Image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimiles that employ an electrophotographic system include an image carrier such as a photosensitive drum, a charging device that uniformly charges the image carrier, and image information on the charged image carrier. An exposure apparatus for forming a latent image by irradiating exposure light according to the above, a developing apparatus for developing a latent image formed on the image carrier using a developer to visualize it as a developer image, and an image carrier Transfer device for transferring the developer image on the recording material such as paper, cleaning device for removing the developer remaining on the image carrier after transferring the developer image, and transferring the image onto the recording material The image forming apparatus includes a fixing device that heats and pressurizes the developed developer image to fix it on the recording material.
ところで、現像方式としてトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いる現像装置においては、トナーとキャリアを撹拌して摩擦帯電させた後、現像ローラ等の現像剤担持体上に現像剤を担持させて像担持体上に形成された潜像の現像に供することが行われる。このため、画像形成動作と共にトナーは消費されて減少するのに対してキャリアは消費されないでそのまま残ることとなる。従って、キャリアはトナーに比べて撹拌頻度が多くなり、耐久が進むに連れて該キャリアの表面の樹脂被膜(コート)が剥れて内部の金属コアが露出する。 By the way, in a developing device using a two-component developer composed of toner and carrier as a developing method, the toner and carrier are agitated and frictionally charged, and then the developer is carried on a developer carrier such as a developing roller. The latent image formed on the image carrier is subjected to development. For this reason, the toner is consumed and decreased with the image forming operation, whereas the carrier is not consumed and remains as it is. Accordingly, the carrier is more frequently agitated than the toner, and as the durability progresses, the resin film (coat) on the surface of the carrier is peeled off and the internal metal core is exposed.
上述のように、キャリア内部の金属コアが露出すると、該キャリアの抵抗値が下がり、現像剤担持体から像担持体へと流れる電流が増加し、キャリア引きや画像カブリ等の画質の低下を招くという問題が発生する。 As described above, when the metal core inside the carrier is exposed, the resistance value of the carrier decreases, the current flowing from the developer carrier to the image carrier increases, and the image quality deteriorates such as carrier pulling and image fogging. The problem occurs.
そこで、補給トナーコンテナ中にキャリアを混在させ、補給トナーコンテナから現像容器内に現像剤を徐々に補給すると同時に劣化現像剤を排出しながら現像を行うトリクル現像方式が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。このトリクル現像方式によれば、キャリアを含む新しい二成分現像剤の補給と劣化した現像剤の回収が行われるため、キャリアの劣化が抑制されて現像容器内の二成分現像剤の現像特性が一定に維持され、現像剤の現像特性の変動による画質の低下を防ぐことができる。
ところが、上記トリクル現像方式においては、補給トナーコンテナ内にキャリアを混在させているため、トナー補給時にしかキャリアを現像容器に投入することができず、又、キャリアの劣化度の如何に関わらずトナー補給量に合わせた量のキャリアしか投入することができないため、二成分現像剤の劣化度に応じた量のキャリアを投入することができず、二成分現像剤が無駄に廃棄されてしまうという問題があった。 However, in the trickle developing method, since the carrier is mixed in the replenishing toner container, the carrier can be put into the developing container only at the time of toner replenishment, and the toner can be used regardless of the degree of deterioration of the carrier. Since only the amount of carrier corresponding to the replenishment amount can be input, the amount of carrier corresponding to the deterioration degree of the two-component developer cannot be input, and the two-component developer is wasted. was there.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、二成分現像剤の劣化度に応じた量のキャリアを補給することによって二成分現像剤の無駄な廃棄を防ぐことができる画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to prevent wasteful disposal of the two-component developer by supplying an amount of carrier corresponding to the degree of deterioration of the two-component developer. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing the above.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、像担持体上に潜像を形成し、該潜像をトナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いて現像する画像形成装置において、前記二成分現像剤のトナーの濃度を低下させる濃度低下手段と、該濃度低下手段によってトナー濃度が低下した二成分現像剤を前記像担持体上に強制的に排出する排出手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記トナー濃度が低下した二成分現像剤の劣化を検知する検知手段を設け、該検知手段の検知結果に基づいて前記排出手段を制御することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there is provided a detecting means for detecting the deterioration of the two-component developer whose toner density is lowered, and the discharging means is controlled based on a detection result of the detecting means. It is characterized by doing.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記検知手段を、前記トナー濃度が低下した二成分現像剤のL* ,a* ,b* の少なくとも1つを検知する手段としたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the detection means is a means for detecting at least one of L * , a * , and b * of the two-component developer having a lowered toner density. It is characterized by that.
本発明によれば、濃度低下手段によってトナー濃度が低下した二成分現像剤の劣化をL* ,a* ,b* の少なくとも1つによって検知し、例えば二成分現像剤の劣化度が設定値を超えている場合には、その劣化した二成分現像剤を排出手段によって像担持体上に強制的に排出するようにしたため、二成分現像剤の劣化度に応じた量のキャリアを補給することができ、現像剤の無駄な廃棄を防ぐことができる。 According to the present invention, the deterioration of the two-component developer whose toner density has been reduced by the density reduction means is detected by at least one of L * , a * , b * , and for example, the deterioration degree of the two-component developer has a set value. In the case of exceeding the two-component developer, the deteriorated two-component developer is forcibly discharged onto the image carrier by the discharge means, so that an amount of carrier corresponding to the degree of deterioration of the two-component developer can be replenished. It is possible to prevent wasteful disposal of the developer.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る画像形成装置要部の概略構成図であり、図示の画像形成装置は、不図示の給紙部から供給される用紙等の記録材に電子写真方式によって画像を形成するものであって、画像形成部には、像担持体としての回転可能な感光ドラム1と、その周囲に配置された一次帯電器2、現像装置3、転写手段としての転写ローラ4及びクリーニング装置5を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an image forming apparatus according to the present invention. The illustrated image forming apparatus forms an image on a recording material such as a sheet supplied from a sheet feeding unit (not shown) by an electrophotographic method. The image forming unit includes a rotatable
而して、感光ドラム1が図1の矢印方向(時計方向)に所定のプロセススピードで回転駆動されると、該感光ドラム1の表面が一次帯電器2によって所定の電位に一様に帯電される。次に、不図示の露光装置からレーザー光等の露光光Lが感光ドラム1の表面に照射されると、該感光ドラム1の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置3によって二成分現像剤を用いて現像されてトナー像として可視像化される。尚、二成分現像剤は、トナーとキャリアから成り、キャリアは、鉄、ニッケル、コバルト、フェライト等の磁性体から成る金属コアの表面をアクリル重合体、フッ素樹脂系重合体等の樹脂被膜(コート)で被覆して構成されている。
Thus, when the
他方、不図示の給紙部からは記録材が感光ドラム1上のトナー像に同期する所定のタイミングで感光ドラム1と転写ローラ4との間の転写ニップNへと供給され、転写ローラ4の作用によって感光ドラム1上のトナー像が記録材上に転写される。尚、記録材へのトナー像の転写後に感光ドラム1の表面に残留する現像剤は、クリーニング装置5によって除去され、感光ドラム1は次の画像形成に備えられる。
On the other hand, a recording material is supplied from a paper feeding unit (not shown) to the transfer nip N between the
そして、トナー像が転写された記録材は、不図示の定着装置へと搬送され、定着装置において加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後、機外に設けられた不図示の排紙トレイへと排出され、一連の画像形成動作が終了する。 The recording material onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device (not shown), heated and pressed by the fixing device to receive the toner image, and then discharged (not shown) provided outside the apparatus. The paper is discharged to the paper tray, and a series of image forming operations is completed.
次に、前記現像装置3の構成と作用を図2に基づいて説明する。
Next, the configuration and operation of the developing
図2は現像装置3の横断面図であり、図示の現像装置3は、内部に二成分現像剤を収容する現像容器6と、該現像容器6内に新しい二成分現像剤を補給するための補給トナーコンテナ7を備えている。ここで、補給トナーコンテナ7は、現像容器6に着脱可能に装着されており、その内部には補給ローラ8と撹拌部材9が収容されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the developing
上記現像容器6は、内部が仕切壁10によって現像室S1とトナー撹拌室S2とに区画されており、これらの現像室S1とトナー撹拌室S2とは、仕切壁10の長手方向両端部と現像容器6との間に形成された不図示の連通路によって互いに連通している。
The inside of the developing
そして、現像室S1の前記感光ドラム1に対向する開口部には、現像剤担持体としての現像ローラ11が回転可能に設けられており、現像容器6の開口部の上方には、現像ローラ11上に担持される現像剤の層厚を規制するための現像ブレード12が取り付けられている。ここで、現像ブレード12と現像ローラ11との間には微小隙間(例えば、0.2〜0.4mm)が形成されている。又、現像ローラ11の内部には不図示の永久磁石が固定されている。
A developing
又、現像容器6内の現像室S1とトナー撹拌室S2の内部には、撹拌部材13,14がそれぞれ回転可能に収容されている。
Further, stirring
以上のように構成された現像装置3において、各撹拌部材13,14が現像容器6内の現像室S1とトナー撹拌室S2でそれぞれ図示矢印方向(時計方向)に回転駆動されると、現像容器6内の二成分現像剤は、撹拌されながら現像室S1とトナー撹拌室S2の間を循環し、図示矢印方向(反時計方向)に回転する現像ローラ11の表面に内部の永久磁石の磁力によって担持される。そして、現像ローラ11の表面に担持された二成分現像剤は、現像ローラ11と共に回転することによって現像ブレード12によって層厚が規制され、該二成分現像剤中のトナーが図示矢印方向(時計方向)に回転する感光ドラム1上に形成された静電潜像の電荷量の大きさに応じて引き付けられて現像に供される。
In the developing
而して、画像形成動作が繰り返されると、現像装置3の現像容器6内に収容されている二成分現像剤のトナーが消費されて減少するのに対して、キャリアは消費されないでそのまま残る。このため、キャリアはトナーに比べて撹拌頻度が多くなり、耐久が進むに連れて該キャリアの表面の樹脂被膜(コート)が剥れて内部の金属コアが露出する等して劣化する。
Thus, when the image forming operation is repeated, the toner of the two-component developer contained in the developing
そこで、本実施の形態では、補給トナーコンテナ7から現像容器6内に二成分現像剤を徐々に補給すると同時に、現像容器6内の劣化現像剤を排出しながら現像を行うトリクル現像方式が採用されているが、本実施の形態は、現像容器6内の二成分現像剤の劣化度に応じた量のキャリア(実際には二成分現像剤)を補給トナーコンテナ7から現像容器6に補給することを特徴とする。
Therefore, in this embodiment, a trickle development method is adopted in which the two-component developer is gradually replenished from the
具体的には、現像装置3の動作時間を画像形成枚数でカウントし、画像形成枚数が設定枚数に達すると現像容器6内の二成分現像剤のトナーの濃度を低下させる濃度低下手段と、該濃度低下手段によってトナー濃度が低下した二成分現像剤を感光ドラム1上に強制的に排出する排出手段を設けたことを特徴とする。ここで、トナー濃度が低下した二成分現像剤の劣化を検知する検知手段を設け、トナー濃度が低下した二成分現像剤のL* ,a* ,b* の少なくとも1つを検知手段によって検知し、その検知結果に基づいて前記排出手段を制御するようにしている。尚、L* は明度、a* ,b* は色味をそれぞれ示す。
Specifically, the operation time of the developing
図3に上記トリクル現像方式を実施するためのシステム構成を示すが、画像形成装置には、図1に示す画像形成部20と、画像形成部20を制御する制御部30及びトナー濃度が低下した二成分現像剤の劣化を検知する検知部40が設けられている。
FIG. 3 shows a system configuration for carrying out the trickle developing method. In the image forming apparatus, the
上記画像形成部20には、図1に示す一次帯電器2に印加される電圧V0 を制御する帯電制御部21と、現像ローラ11に印加される現像バイアスVBiasを制御する現像制御部22が設けられている。又、前記検知部40には、トナー濃度が低下した二成分現像剤のL* (明度)を検知するL* 値検知部41が設けられている。
The
更に、前記制御部30には、現像容器6内の二成分現像剤のトナーの濃度を低下させるタイミングを決定するパラメータとしての画像形成枚数を設定する枚数設定部31と、実際の画像形成枚数を算出する枚数算出部32と、画像形成部20の前記帯電制御部21を駆動制御するためのトナー強制排出制御部33と、検知部40の前記L* 値検知部41によって検知されたL* 値に基づいてキャリアの劣化を判定するキャリア劣化判定部34と、該キャリア劣化判定部34がキャリアが劣化していると判定すると画像形成部20の前記現像制御部22を駆動制御するためのキャリア排出制御部35が設けられている。ここで、トナー強制排出制御部33が濃度低下手段を構成しており、キャリア排出制御部35が排出手段を構成している。
Further, the
次に、本発明に係る画像形成装置に採用されたトリクル現像方式を図4に示すフローチャートに基づいて説明する。 Next, the trickle developing method employed in the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
図3に示す枚数設定部31で設定枚数S1 を設定する(ステップS1)。ここで、設定枚数S1 は、二成分現像剤のトナー濃度を低下させるタイミングを決定するパラメータであって、現像装置3の動作時間(つまり、キャリアの劣化度)に比例する。
The set number S 1 is set by the
画像形成動作中に画像形成枚数Sが図3に示す枚数算出部32で算出(カウント)され、その枚数Sが設定枚数S1に達すると(ステップS2での判断結果がYESである場合)、図3に示すトナー強制排出制御部33は画像形成部20の帯電制御部31を制御し、一次帯電器2への印加電圧V0 を0(V0 =0)に設定する(ステップS3)。尚、本実施の形態では、設定枚数S1 を10,000枚とした。
During the image forming operation, the image forming number S is calculated (counted) by the
上述のように一次帯電器2への印加電圧V0 を0(V0 =0)に設定すると、現像ローラ11上に担持された正帯電性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤のトナーが感光ドラム1へと強制的に排出され(ステップS4)、このトナーの感光ドラム1への強制的な排出は時間Taが設定時間T1 に達するまで継続される(ステップS5)。尚、本実施の形態では、設定時間T1 は120secに設定され、トナー排出中は現像ローラ11に250Vの現像バイアスVBiasが印加される。又、トナーの排出中に撹拌部材13,14を駆動させると二成分現像剤が循環してトナーが無駄に排出されるため、トナーの排出中には撹拌部材13,14を停止させておくことが望ましい。
As described above, when the voltage V 0 applied to the
而して、現像ローラ11上に担持された二成分現像剤のトナーが設定時間T1 (=120sec)だけ感光ドラム1に強制的に排出されると(ステップSの判断結果がYESである場合)、二成分現像剤のトナー濃度が低下し、次に、そのトナー濃度が低下した二成分現像剤のL* 値(明度)が図3に示すL* 値検知部41によって検知される(ステップS6)。
Thus, when the toner of the two-component developer carried on the developing
ここで、L* 値は二成分現像剤(キャリア)の劣化度合い示すものであって、図3に示すキャリア劣化判定部34は、検知されたL* 値に基づいて二成分現像剤(キャリア)の劣化度合いを判定する(ステップS7)。その判定の結果、L* 値が設定値L1 *
以上である場合(ステップS7での判断結果がYESである場合)には、図3に示すキャリア排出制御部35によって現像制御部22が制御され、現像ローラ11に印加される現像バイアスVBiasが制御され(ステップS8)、現像ローラ11に担持された二成分現像剤(劣化したキャリアを多く含む劣化した二成分現像剤)が感光ドラム1へと強制的に排出される。
Here, the L * value indicates the degree of deterioration of the two-component developer (carrier), and the carrier
If this is the case (when the determination result in step S7 is YES), the
上記二成分現像剤の感光ドラム1への強制的な排出は時間Tbが設定時間T2 に達するまで継続される(ステップS9,S10)。尚、本実施の形態では、現像ローラ11に印加される現像バイアスVBiasと印加時間(二成分現像剤の排出時間)T2 は、検知されたL* 値に応じて表1に示す値に設定されている。又、二成分現像剤の排出中に撹拌部材13,14を駆動させると現像ローラ11上の二成分現像剤が循環してL* 値(劣化)の検出に好ましくないため、二成分現像剤の排出中には撹拌部材13,14を停止させておくことが望ましい。
Forced discharge of the
而して、以上のようにして劣化した二成分現像剤が現像ローラ11から感光ドラム1へと排出された結果、現像容器6内の二成分現像剤が減少すると、補給トナーコンテナ7の補給ローラ8及び撹拌部材9が駆動されて新たな二成分現像剤が補給トナーコンテナ7から現像容器6へと補給され、劣化した二成分現像剤が新しい二成分現像剤に置き換えられ、現像容器6内の二成分現像剤の現像特性が一定に保持される。
Thus, when the two-component developer deteriorated as described above is discharged from the developing
他方、判定の結果、L* 値が設定値L1 *未満である場合(ステップS7での判断結果がNOである場合)には、二成分現像剤の感光ドラム1への排出は行われず、処理が終了する(ステップS7→ステップS10)。
On the other hand, if the result of determination is that the L * value is less than the set value L 1 * (if the determination result in step S7 is NO), the two-component developer is not discharged onto the
以上のように、本実施の形態では、画像形成枚数Sが設定枚数S1 に達すると、現像ローラ11上の二成分現像剤のトナーを感光ドラム1へと排出して二成分現像剤のトナー濃度を低下させ、トナー濃度が低下した二成分現像剤のL* 値を検知してキャリアの劣化度を検知し、検知されたL* 値によってキャリアの劣化を判定し、L* 値が設定値L1 *以上であってキャリアの劣化が進んでいる場合にのみ現像ローラ11上の二成分現像剤を感光ドラム1へと排出するようにしたため、二成分現像剤の劣化度に応じた量のキャリアを補給することができ、二成分現像剤を無駄に廃棄することがなくなって非常に経済的となる。
As described above, in this embodiment, when the image forming number S reaches the set number S 1 , the toner of the two-component developer on the developing
尚、本実施の形態では、二成分現像剤(キャリア)の劣化度を判定するパラメータとしてL* (明度)を検知したが、a* ,b* (色味)を検知することによって二成分現像剤(キャリア)の劣化度を判定するようにしても良い。 In the present embodiment, L * (brightness) is detected as a parameter for determining the deterioration degree of the two-component developer (carrier). However, two-component development is performed by detecting a * and b * (color). You may make it determine the deterioration degree of an agent (carrier).
1 感光ドラム(像担持体)
2 一次帯電器
3 現像装置
4 転写ローラ
5 クリーニング装置
6 現像容器
7 補給トナーコンテナ
8 補給ローラ
9 撹拌部材
10 仕切壁
11 現像ローラ(現像剤担持体)
11a 永久磁石
12 現像ブレード
13,14 撹拌部材
20 画像形成部
21 帯電制御部
22 現像制御部
30 制御部
31 枚数設定部
32 枚数算出部
33 トナー強制排出制御部
34 キャリア劣化判定部
35 キャリア排出制御部
40 検知部
41 L* 値検知部
L 露光光
N 転写ニップ
S1 現像室
S2 トナー撹拌室
1 Photosensitive drum (image carrier)
2
11a Permanent magnet 12 Developing
Claims (3)
前記二成分現像剤のトナーの濃度を低下させる濃度低下手段と、該濃度低下手段によってトナー濃度が低下した二成分現像剤を前記像担持体上に強制的に排出する排出手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus that forms a latent image on an image carrier and develops the latent image using a two-component developer composed of a toner and a carrier.
Concentration reducing means for reducing the toner concentration of the two-component developer, and discharge means for forcibly discharging the two-component developer whose toner concentration has been reduced by the density reduction means onto the image carrier are provided. An image forming apparatus.
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the detecting unit is a unit that detects at least one of L * , a * , and b * of the two-component developer having a lowered toner density.
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