JP2009116248A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像剤補給容器を画像形成装置に装着して現像装置に補給用現像剤を補充可能な画像形成装置、詳しくは、補給用現像剤の在庫期間に応じて現像装置における現像剤の攪拌条件を調整する制御に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus in which a developer replenishing container is mounted on an image forming apparatus so that the developer can be replenished with the replenishment developer. The present invention relates to control for adjusting stirring conditions.
現像装置に対して着脱可能なトナーカートリッジ又はトナーボトルを新品交換して、画像形成装置にトナー補給を行うトナーカートリッジ方式の画像形成装置が実用化されている。また、像担持体、現像装置、クリーニング装置等を一体化したプロセスカートリッジを新品交換して画像形成装置のトナー補給を行うプロセスカートリッジ方式の画像形成装置が実用化されている。 2. Description of the Related Art Toner cartridge type image forming apparatuses that replace toner cartridges or toner bottles that are detachable with respect to the developing device and supply toner to the image forming apparatus have been put into practical use. In addition, a process cartridge type image forming apparatus that replaces a new process cartridge that integrates an image carrier, a developing device, a cleaning device, and the like and supplies toner to the image forming apparatus has been put into practical use.
これらの現像剤補給容器に無線方式でデータ書き込み/読み出しが可能な記憶装置(例えば無線ICタグ)を取り付けて、読み出しデータに応じて画像形成条件を調整する画像形成装置が実用化されている。 An image forming apparatus in which a storage device (for example, a wireless IC tag) capable of data writing / reading wirelessly is attached to these developer supply containers and image forming conditions are adjusted according to read data has been put into practical use.
特許文献1には、像担持体、現像装置、クリーニング装置等を一体化したプロセスカートリッジにメモリ素子を取り付けた画像形成装置が示される。メモリ素子にはプロセスカートリッジの製造年月日と品質保証日数のデータとが記録され、画像形成装置は、メモリ素子から読み込んだ製造年月日と品質保証日数とに基づいて、品質保証期限までの残り日数を表示する。
特許文献2には、プロセスカートリッジの使用開始後、プロセスカートリッジ内でトナーの帯電性能が低下して、トナーが消費し尽くされる以前に、実使用に耐えなくなる場合があることが示される。ここでは、プロセスカートリッジに無線ICタグを取り付けて、画像形成ごとのトナーの品質低下に関する履歴情報を書き込んでおり、起動ごとに無線ICタグから履歴情報を読み込んで、プロセスカートリッジの残り寿命と交換時期とを表示している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-260260 shows that after the start of use of the process cartridge, the charging performance of the toner in the process cartridge is lowered and the toner may not be used in actual use before the toner is consumed up. Here, a wireless IC tag is attached to the process cartridge, and history information relating to toner quality degradation for each image formation is written. The history information is read from the wireless IC tag each time the printer is started, and the remaining life and replacement period of the process cartridge are read. Are displayed.
特許文献3には、ロータリー現像装置を備えた1ドラム型のフルカラー画像形成装置が示され、現像剤供給装置に接続されたトナーボトルが空になると、新しいトナーボトルに交換される。トナーボトルの在庫期間が長いと、トナーの帯電性能が次第に低下して、トナー像の濃度過多を引き起すので、ここでは、新しいトナーボトルを接続して製造年月日を入力すると、在庫期間に応じたプロセス条件が現像装置に自動設定される。
プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ、及びトナーボトルは、工場出荷時から実際に現像装置に装着されるまでの在庫期間が長いと、かぶりトナーや飛散トナーに起因する画像品質の低下が発生し易くなることが判明した。 If the stock period of the process cartridge, toner cartridge, and toner bottle from the time of shipment from the factory until it is actually attached to the developing device is long, the image quality is likely to deteriorate due to the fog toner or the scattered toner. found.
我々の知見では、多年経過後のトナーは新品に比べて大幅に帯電性能が低下しており、経時劣化が少ない新品トナーを想定した従来の制御を適用すると、像担持体の非画像部へのトナーの付着や現像装置からのトナー飛散が発生し易くなる。特に、長時間停止した画像形成装置の起動直後は、トナーの帯電量が大幅に不足した状態で画像形成を行うことになり易く、かぶりトナーやトナー飛散の問題が深刻になる。 According to our knowledge, the toner after many years has greatly deteriorated charging performance compared with a new toner, and applying the conventional control assuming a new toner with little deterioration over time, the non-image area of the image carrier is applied. Toner adhesion and toner scattering from the developing device are likely to occur. In particular, immediately after startup of the image forming apparatus that has been stopped for a long time, image formation is likely to be performed in a state where the amount of charge of toner is significantly insufficient, and the problem of fog toner and toner scattering becomes serious.
このため、多年経過後のトナーカートリッジを用いて画像形成を開始する際には、新品のトナーカートリッジが装着された場合とは異なる制御を行なうことが必要である。 For this reason, when image formation is started using a toner cartridge after many years, it is necessary to perform control different from that when a new toner cartridge is mounted.
しかし、特許文献3の制御では、現像電圧等の調整を通じて最終的な画像濃度は改善され得るが、現像装置内のトナーの帯電量は少ないままなので、かぶりトナーやトナー飛散に起因する画像不良や本体トナー汚染を阻止できない。
However, in the control of
本発明は、製造後に多年数経過したトナーカートリッジでも、かぶりトナーや飛散トナーに起因する画像品質の低下や本体トナー汚染が発生しにくい画像形成装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that is less likely to cause image quality deterioration and main body toner contamination due to fog toner and scattered toner even with a toner cartridge that has passed many years after manufacture.
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、攪拌して帯電させた現像剤を前記像担持体に供給して、前記静電像を現像する現像手段とを備えるものである。そして、前記現像手段に補給用現像剤を補給する現像剤補給容器に付設された記憶手段から、前記補給用現像剤の製造日からの経過時間に関連する情報を読み取る読み取り手段と、読み取った前記情報に基づいて、前記経過時間が長くなると現像剤の攪拌量が増えるように、前記現像手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置を備える。 The image forming apparatus of the present invention supplies an image carrier, electrostatic image forming means for forming an electrostatic image on the image carrier, and a developer charged by stirring to the image carrier. And a developing means for developing the electrostatic image. And reading means for reading information related to the elapsed time from the date of manufacture of the replenishment developer, from the storage means attached to the developer replenishment container for replenishing the replenishment developer to the developing means, and the read And a control unit that controls the developing unit so that the amount of stirring of the developer increases as the elapsed time becomes longer based on the information.
本発明の画像形成装置では、製造日からの経過時間が長くて普通に攪拌したのでは帯電量が不足する補給用現像剤に対しては、現像手段における現像剤の攪拌回数を割り増しして必要な帯電量を確保する。摩擦回数当たりの帯電量の低下を摩擦回数で補って、製造時期の古い現像剤を普通の現像剤並みに取り扱えるようにする。 In the image forming apparatus of the present invention, it is necessary to increase the number of stirring of the developer in the developing unit for the replenishing developer whose charging amount is insufficient if it is normally stirred since the manufacturing date is long. Secure a sufficient amount of charge. The decrease in the amount of charge per number of frictions is compensated by the number of frictions so that a developer with an older production time can be handled in the same manner as a normal developer.
従って、特許文献3に示されるような特別な画像形成条件を適用しなくても、通常の画像形成条件で十分な画像品質を確保でき、普通の現像剤並みにトナー飛散を抑制できる。このため、製造後に多年数経過したトナーカートリッジやプロセスカートリッジでも、かぶりトナーや飛散トナーに起因する画像品質の低下や本体トナー汚染が発生しにくくなる。
Therefore, sufficient image quality can be ensured under normal image forming conditions without applying special image forming conditions as disclosed in
また、現像剤補給容器の記憶手段から読み取った情報に応じて現像手段を制御するので、現像手段における現像剤の帯電量を実際に検知する必要が無い。 Further, since the developing unit is controlled according to the information read from the storage unit of the developer supply container, it is not necessary to actually detect the charge amount of the developer in the developing unit.
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、現像剤補給容器が古いほど現像装置の立ち上げ時間が長くなる限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention can be implemented in another embodiment in which a part or all of the configuration of each embodiment is replaced with the alternative configuration as long as the developer supply container is older and the startup time of the developing device becomes longer. .
従って、記録材搬送ベルトを用いる画像形成装置に限らず、中間転写ベルトに担持されたトナー像を二次転写部で記録材へ転写する中間転写方式の画像形成装置でも実施できる。現像色の異なる複数の像担持体を用いるタンデム型の画像形成装置のみならず、1個の像担持体を用いる1ドラム型の画像形成装置でも実施できる。 Therefore, the present invention is not limited to an image forming apparatus that uses a recording material conveyance belt, but can also be implemented by an intermediate transfer type image forming apparatus that transfers a toner image carried on an intermediate transfer belt to a recording material by a secondary transfer unit. Not only a tandem type image forming apparatus using a plurality of image carriers having different development colors but also a one-drum type image forming apparatus using a single image carrier.
トナーボトル、トナーカートリッジを交換してトナー補充を行う画像形成装置のみならず、感光ドラム、帯電装置、現像装置等を一体化したプロセスカートリッジを交換してトナー補充を行う画像形成装置でも実施できる。 Not only an image forming apparatus that replaces a toner bottle and a toner cartridge and replenishes toner, but also an image forming apparatus that replaces a process cartridge in which a photosensitive drum, a charging device, a developing device and the like are integrated to replenish toner.
本実施形態では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。 In the present embodiment, only main parts related to toner image formation / transfer will be described. However, the present invention includes a printer, various printing machines, a copier, a fax machine, a composite machine, in addition to necessary equipment, equipment, and a housing structure. It can be implemented in various applications such as a machine.
なお、特許文献1〜3に示される画像形成装置、無線ICタグに関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。説明中、特許請求の範囲で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態の部材等に構成を限定する趣旨のものではない。 In addition, about the general matter regarding the image forming apparatus and wireless IC tag shown by patent documents 1-3, illustration is abbreviate | omitted and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description, the reference symbols in parentheses attached to the component names used in the claims are examples for helping understanding of the invention, and are not intended to limit the configuration to the members of the embodiment. Absent.
<第1実施形態>
図1は第1実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図2は画像形成部の構成の説明図、図3は現像装置の構成の説明図である。
<First Embodiment>
1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming unit, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the developing device.
図1に示すように、第1実施形態の画像形成装置100は、記録材搬送ベルト21の直線区間に、4つの画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配列したタンデム型直接転写方式の画像形成装置である。
As shown in FIG. 1, the
画像形成部Paでは、感光ドラム3aにイエロートナー像が形成されて、記録材搬送ベルト21に担持された記録材Pに転写される。画像形成部Pbでは、感光ドラム3bにマゼンタトナー像が形成されて、記録材Pのイエロートナー像に重ねて転写される。画像形成部Pc、Pdでは、それぞれ感光ドラム3c、3dにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に記録材Pに順次重ねて転写される。
In the image forming portion Pa, a yellow toner image is formed on the
記録材搬送ベルト21上で四色のトナー像を順次重ねて転写された記録材Pは、記録材搬送ベルト21から分離して定着装置9へ給送されて、表面にトナー像を定着された後に排出トレイ20へ積載される。
The recording material P on which the four color toner images are sequentially transferred on the recording
分離装置11は、給紙カセット10から引き出された記録材Pを1枚ずつに分離して、レジストローラ13へ向かって送り出す。レジストローラ13は、停止状態で記録材Pを受け入れて待機させ、感光ドラム3aに担持されたトナー像にタイミングを合わせて記録材Pを記録材搬送ベルト21に受け渡す。
The
記録材Pは、最初の画像形成部Paにおけるイエロートナー像の転写に伴って帯電されて記録材搬送ベルト21に静電吸着する。そして、最後の画像形成部Pdにおけるブラックトナー像の転写後、記録材Pは、分離帯電器23によって除電され、静電吸着力を減衰させることによって記録材搬送ベルト21から曲率分離される。
The recording material P is charged along with the transfer of the yellow toner image in the first image forming portion Pa, and is electrostatically attracted to the recording
記録材搬送ベルト21は、従動ローラ15、駆動ローラ14、テンションローラ16、及び転写ローラ5a、5b、5c、5dに掛け渡して支持され、駆動ローラ14に駆動されて矢印R2方向に回転する。記録材搬送ベルト21は、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられている。
The recording
ベルトクリーニング装置22は、記録材搬送ベルト21にウレタンゴムブレードの先端を摺擦させて、記録材搬送ベルト21に付着したかぶりトナーや飛散トナー等を清掃する。
The
<静電像形成手段、現像手段>
画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、付設された現像装置1a、1b、1c、1dで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Paについて説明し、他の画像形成部Pb、Pc、Pdについては、説明中の符号末尾のaを、b、c、dに読み替えて説明されるものとする。
<Electrostatic image forming means, developing means>
The image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are substantially the same except that the color of toner used in the attached developing
図2に示すように、画像形成部Paは、感光ドラム3aの周囲に、帯電装置2a、露光装置6a、現像装置1a、転写ローラ5a、クリーニング装置4aを配置する。
As shown in FIG. 2, the image forming unit Pa includes a
感光ドラム3aは、外径30mmのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電特性が負帯電性の有機光導電体(OPC)を塗布して構成され、中心支軸を中心に130mm/secのプロセススピードで矢印R1方向に回転する。
The
帯電装置2aは、感光ドラム3aに帯電ローラを圧接して従動回転させる。電源D3は、帯電ローラに直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加して、感光ドラム3aの表面を一様な負極性の暗部電位VD(−500V)に帯電する。
The charging
露光装置6aは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム3aの表面に画像の静電像を書き込む。露光された部分の電位は、明部電位VL(−200〜−500V)となる。
The exposure device 6a scans the scanning line image data obtained by developing the yellow separated color image with a rotating mirror, and writes an electrostatic image of the image on the surface of the charged
現像装置1aは、トナーに磁性キャリアを混合したニ成分現像剤を攪拌してトナーを負極性に帯電させる。帯電したトナーは、マグネット40の周囲で回転する現像スリーブ(現像剤担持体)41に穂立ち状態で担持されて、感光ドラム3aを摺擦する。
The developing
電源D4は、負極性の直流電圧Vdev(−350V)に、周波数8.0kHz、ピーク間電圧Vpp=1.8kVの矩形波の交流電圧を重畳した電圧を現像スリーブ41に印加する。直流電圧Vdevによって現像スリーブ41よりも相対的に正極性となった感光ドラム3aの静電像へトナーが移動して、感光ドラム3aの静電像が反転現像される。
The power supply D4 applies to the developing sleeve 41 a voltage obtained by superimposing a rectangular AC voltage having a frequency of 8.0 kHz and a peak-to-peak voltage Vpp = 1.8 kV on a negative DC voltage Vdev (−350 V). The toner moves to the electrostatic image on the
現像スリーブ41は、規制部材によって均一な層厚に調整されたニ成分現像剤を担持して回転し、二成分現像剤を感光ドラム3aとの対向部(現像ニップ)へ搬送する。
The developing
現像スリーブ41によって現像ニップへ搬送されたトナーは、感光ドラム3aの静電潜像電位と現像スリーブ41との電位差によって電気力を受け、現像スリーブ41から感光ドラム3aへ向かって飛翔する。飛翔したトナーは、現像スリーブ41に印加された交流電圧によって現像スリーブ41と感光ドラム3aとの間を往復する。
The toner conveyed to the developing nip by the developing
そして、負極性の電荷をもつトナーは、現像スリーブ41にかかる直流電圧Vdevと静電像との電位差に従って移動し、暗部電位VD領域ではトナーが現像スリーブ41上に戻り、明部電位VL領域では電位に応じた量のトナーが感光ドラム3aに付着する。
The toner having a negative charge moves according to the potential difference between the DC voltage Vdev applied to the developing
転写ローラ5aは、感光ドラム3aに向かって付勢されて記録材搬送ベルト21に圧接し、記録材搬送ベルト21に担持された記録材Pと感光ドラム3aとの間に画像形成部部Paの転写部Taを形成する。転写部Taは、感光ドラム3aに担持されたトナー像に重ねて記録材Pを挟持搬送する。
The
転写ローラ5aは、回転軸を兼ねた芯金の周囲に弾性層を形成してある。弾性層は、過塩素酸ナトリウム等のイオン導電性物質を混入したゴム、ウレタンなどの高分子エラストマー材料や高分子フォーム材料などの弾性材料により形成され、体積抵抗値は、1×106Ω・cm(23度C/50%RH環境下)である。
In the
電源Daは、転写ローラ5aに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム3aに担持されたトナー像を記録材搬送ベルト21に担持された記録材Pへ転写する。
The power source Da applies a positive DC voltage to the
クリーニング装置4aは、転写部Taを通過して感光ドラム3aの表面に残留した転写残トナーを清掃する。
The
<現像剤補給容器>
次に、現像装置1aにおけるトナー補給構成とトナー残量検知とについて説明する。
<Developer supply container>
Next, the toner replenishment configuration and the toner remaining amount detection in the developing
現像剤補給容器の一例であるトナーカートリッジ11aは、サブホッパー61を介して、現像装置1aに補給用現像剤の一例であるトナーTを供給する。この構成は、サブホッパー61内に常に所定体積のトナーが充填されているので、トナー自重による押圧が安定し、補給スクリュー62による現像装置1aへのトナー補給量が安定し易い。
A
トナーカートリッジ11aの内部には、厚さ300μmのPET樹脂で形成された攪拌翼64が配設される。そして、攪拌翼64が矢印A方向へ回転することによって、トナーカートリッジ60内のトナーTが攪拌されて、トナーTの沈降やブロッキングを防止しながら、開口部65から重力方向下方のサブホッパー61へトナーを搬送する。
Inside the
サブホッパー61の内部には、厚さ300μmのPETで形成された攪拌翼63が配設される。そして、攪拌翼63が矢印B方向へ回転することによって、トナーTを攪拌し、補給スクリュー62へトナーを搬送している。
Inside the
補給スクリュー62は、画像情報や現像装置1a内の二成分現像剤のT/D比(トナー/現像剤重量比)情報に応じて回転/停止を制御され、現像装置1a内の現像剤のT/D比を一定範囲に誘導する。
The
補給スクリュー62へ搬送されたトナーTは、補給スクリュー62の回転に伴って、開口部44を通じて現像装置1a内の攪拌スクリュー43に落下する。
The toner T conveyed to the replenishing
補給スクリュー62の上方には、サブホッパー61の内壁に接してトナー残量検知センサ66が配設されている。トナー残量検知センサ66は、ピエゾ素子と発信回路と検出回路からなり、トナーの残量に対応して変化する固有振動数を電圧の変化として出力する。トナー残量検知センサ66の出力に基づいてトナーカートリッジ11aのトナー残量が判別され、空になると、画像形成装置(100:図1)の表示部に、現像剤補給容器11aの交換が警報表示される。
Above the replenishing
トナー残量検知センサ66は、ピエゾセンサに限らず、光源と受光素子からなり透過光や反射光を検知してトナー有無を判断する光学式センサに置き換えてもよい。補給スクリュー62の回転数を検知して使用トナー量を予測して、トナーカートリッジ11aのトナー残量を判別しても構わない。
The remaining toner detection sensor 66 is not limited to a piezo sensor, and may be replaced with an optical sensor that includes a light source and a light receiving element and detects transmitted light or reflected light to determine the presence or absence of toner. The remaining amount of toner in the
図3に示すように、トナーは、攪拌スクリュー(攪拌搬送部材)43によって搬送経路46を搬送されて、矢印で示すように搬送経路45へ受け渡され、攪拌スクリュー(攪拌手段)42によって搬送経路45を搬送される。
As shown in FIG. 3, the toner is transported along a
トナーは、搬送経路45、46を搬送されて循環する中で、現像装置1a内に充填された二成分現像剤とともに攪拌スクリュー42、43によって攪拌されることにより、所定の帯電量に帯電される。
While the toner is conveyed and circulated through the
搬送経路45を搬送される二成分現像剤の一部が現像スリーブ41に担持されて現像装置1aの外に運び出されて感光ドラム(1a:図1)に供給される。
A part of the two-component developer conveyed on the
攪拌スクリュー42、43と現像スリーブ41とはすべてギア48により連結し、画像形成部(Pa:図1)ごとの1つの現像モータMaにより駆動される。これは、現像装置1aが簡素化され、画像形成装置100を小型化するのに有効である。
The stirring screws 42 and 43 and the developing
現像装置1aは、現像スリーブ41の径がΦ16mm、現像スリーブ41の周速度が217mm/secに設定されている。
In the developing
現像スリーブ41と近接する攪拌スクリュー42の外径がΦ14mm、スクリューピッチが15mm、スクリュー42の回転数は327rpmである。
The outer diameter of the stirring
現像装置1aの開口部44側の攪拌スクリュー43の外径がΦ14mm、スクリューピッチが20mm、スクリュー43の回転数は392rpmである。
The outer diameter of the stirring
攪拌スクリュー43による現像剤搬送スピードは30mm/secであり、開口部44から攪拌スクリュー43から攪拌スクリュー42へ現像剤を受け渡す開口部までの距離は210mmである。
The developer conveying speed by the stirring
開口部44の上流側に透磁率センサ47が配置される。透磁率センサ47は、二成分現像剤のT/D比(トナー/現像剤重量比)に応じて出力信号を変化させる。透磁率センサ47の出力を時間平均した情報を用いて補給スクリュー(62:図2)が制御される。
A
<制御手段>
図4は画像形成装置の制御系のブロック図、図5は無線ICタグの情報読み取りのフローチャート、図6は現像装置の起動制御のフローチャート、図7はリカバリ制御のタイムチャートである。
<Control means>
4 is a block diagram of a control system of the image forming apparatus, FIG. 5 is a flowchart of reading information of the wireless IC tag, FIG. 6 is a flowchart of starting control of the developing apparatus, and FIG. 7 is a time chart of recovery control.
図4に示すように、制御部51は、通信部50を通じて読み取ったトナーカートリッジ11aの製造年月日をトナーの製造年月日と推定する。
As shown in FIG. 4, the
制御部51は、時間管理部52に格納されている現在の年月日からトナーカートリッジ11aの製造年月日を差し引いた日数をトナーの製造日からの経過日数と推定する。
The
制御部51は、推定した経過日数が多いほど、トナーの帯電性能が低下しているものと推定する(図8参照)。
The
制御部51は、推定した経過日数が多いほど、図2に示すように、現像装置1aを立ち上げるリカバリ制御における攪拌スクリュー42、43による現像剤の攪拌時間を割り増しする。攪拌時間が長くなるほど、現像装置内の現像剤の攪拌量が増え、トナーの帯電量も増加することになる。現像剤の攪拌は、現像スリーブ41の回転や、攪拌スクリュー42、43等の回転によって行われる。
As the estimated number of elapsed days increases, the
攪拌時間を割り増しすることにより、トナーの摩擦回数当たりの帯電量の低下を摩擦回数で補って、製造時期の古いトナーを製造間もないトナー並みに取り扱えるようにする。これにより、カブリと呼ばれる画像不良を引き起す反対極性に帯電したトナーが少なくなり、現像スリーブ41の回転に伴って飛び散る帯電量の不足したトナーも少なくなる。
By increasing the agitation time, the decrease in the charge amount per the number of friction of the toner is compensated for by the number of friction so that the toner having an old production time can be handled as a toner just before the production. As a result, the amount of toner charged to the opposite polarity that causes image defects called fogging is reduced, and the amount of toner that is insufficiently charged that scatters as the developing
図4に示すように、画像形成装置100は、画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdに対して、それぞれトナーカートリッジ11a、11b、11c、11dが着脱可能に取り付けられている。トナーカートリッジ11a、11b、11c、11dの背面側外壁面に、それぞれ記憶手段の一例である無線ICタグ30a、30b、30c、30dが貼付されている。
As shown in FIG. 4, in the
無線ICタグ30a、30b、30c、30dに対応させて画像形成装置100側に配置された不図示のアンテナを通じて、読み取り手段の一例である通信部50は、無線ICタグ30a、30b、30c、30dの読み取りと書き込みとを行う。
The
無線ICタグ30a、30b、30c、30dには、トナーカートリッジ11a、11b、11c、11d及びトナーの製造日、製造工場等の補給用現像剤の製造日からの経過時間に関連する情報が記録されている。
The
この記憶手段には、トナーの製造年月日、またはトナーが充填された現像剤補給容器(トナーカートリッジ)の製造年月日に関する情報が格納されている。このような情報は、補給用現像剤の製造日から実際に使用するまでの日時までの、経過時間に関連する情報となる。通常、製造段階においては、トナーを製造してから容器に充填するまでの工程は管理されている。よって、トナーカートリッジの製造日に関する情報についても、トナーの製造日からの経過時間に関連する情報となる。 This storage means stores information on the date of manufacture of the toner or the date of manufacture of the developer supply container (toner cartridge) filled with the toner. Such information is information related to the elapsed time from the date of manufacture of the replenishment developer to the date and time until actual use. Usually, in the manufacturing stage, the process from the production of the toner to the filling of the container is managed. Therefore, the information related to the toner cartridge manufacturing date is also related to the elapsed time from the toner manufacturing date.
通信部50は、トナーカートリッジ11a、11b、11c、11dの使用開始後、無線ICタグ30a、30b、30c、30dに記録された各色トナーの推定供給量、各色トナーの推定残量を随時更新して記録する。
After starting use of the
制御部51は、演算機能を備えたハードウェアとその演算動作を規定するソフトウェアを備え、画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを制御して、トナー像の形成/転写を実行させる。
The
制御部51は、現像モータMa、Mb、Mc、Mdを制御して現像装置1a、1b、1c、1dの立ち上げを行うとともに、通信部50、時間管理部52及び記憶部53からの情報を処理する。
The
時間管理部52は、カレンダー機能を備え、現在の年月日や時刻を出力する。 The time management unit 52 has a calendar function and outputs the current date and time.
記憶部53は、半導体メモリやハードディスク等によって構成され、各種データやプログラムを記憶する。
The
図4を参照して図5に示すように、トナーカートリッジ11aに貼付されている無線ICタグ30aからトナーの製造年月日等が読み取られる。図5はトナーカートリッジ11a、11b、11c、11d及び無線ICタグ30a、30b、30c、30dを利用する過程を示したフローチャートである。
As shown in FIG. 5 with reference to FIG. 4, the date of manufacture of the toner is read from the
トナーカートリッジ11aが製造された段階で、無線ICタグ30aには、製造年月日やその他製造ロットに関する情報が記憶される(S11)。その後、トナーカートリッジ11aは、密封梱包等がなされて、製品として出荷される(S12)。
At the stage where the
画像形成装置100のユーザ、または画像形成装置100の整備管理者は、新たなトナーカートリッジ11aを使用する際に、トナーカートリッジ11aの梱包を開封して画像形成部Paの現像装置1aに装着する(S13)。
When using the
この際、画像形成装置100の本体電源がONの場合(S14のYES)、トナーカートリッジ11aの交換用ドアが閉じられたことをトリガとして(S16)、通信部50が無線ICタグ30aからトナーの製造年月日を読み取る(S17)。交換用ドアは、トナーカートリッジ11aを交換する際に必ず開閉動作が行われる。
At this time, if the main body power supply of the
本体電源がOFFの時(S14のNO)、本体電源ON後の立上げをトリガとして(S15)、通信部50が無線ICタグ30aからトナーの製造年月日を読み取る(S17)。本体電源がONされた時は、その前に新しいトナーカートリッジ30aが装着されたか否かに関わらず、通信部50が無線ICタグ30aからトナーの製造年月日を読み取る(S17)。
When the main body power supply is OFF (NO in S14), the
<現像装置における攪拌時間の設定>
図4に示すように、制御部51は、電源ON時に、トナーカートリッジ11a、11b、11c、11dの古さに応じたリカバリ制御を現像装置1a、1b、1c、1dに行わせる。
<Setting of stirring time in developing device>
As shown in FIG. 4, when the power is turned on, the
制御部51は、トナーカートリッジ11a、11b、11c、11dのそれぞれの経過日数に応じて、現像装置1a、1b、1c、1dごとに異なる現像モータMa、Mb、Mc、Mdの回転時間を設定する。
The
これにより、リカバリ制御を終えて画像形成を開始する際には、現像装置1a、1b、1c、1dで、それぞれの現像スリーブ41に担持されるトナーの帯電量の差が小さくなっている。例えば、トナーカートリッジ11aだけが極端に古い場合でも、現像装置1aの攪拌時間だけを割り増しすることによって、画像形成部Paにおけるカブリ画像やトナー飛散量は、現像装置11b、11c、11d並みに抑制される。
As a result, when the recovery control is finished and image formation is started, the difference in the charge amount of the toner carried on each developing
図4を参照して図6に示すように、電源をONにすると(S21)、定着装置(9:図1)の温度を検知する(S22)。 As shown in FIG. 6 with reference to FIG. 4, when the power is turned on (S21), the temperature of the fixing device (9: FIG. 1) is detected (S22).
定着装置(9:図1)の温度が100度C未満の場合(S23のYES)、トナーカートリッジ11aの製造日からの経過日数に応じて空転時間t1を設定して(S24)、リカバリ制御を行う(S25)。
When the temperature of the fixing device (9: FIG. 1) is less than 100 degrees C (YES in S23), the idling time t1 is set according to the number of days elapsed from the date of manufacture of the
画像形成時における定着装置(9:図1)の温調温度は180度Cであるので、100度C未満の場合(S23のYES)、数時間以上放置されてトナーの帯電量が低下していると推定されるので、リカバリ制御を行う(S25)。 Since the temperature adjustment temperature of the fixing device (9: FIG. 1) at the time of image formation is 180 ° C., when the temperature is less than 100 ° C. (YES in S23), the toner charge amount decreases due to being left for several hours or more. Therefore, recovery control is performed (S25).
しかし、100度C以上の場合(S23のNO)は、前回の電源OFFからあまり時間が経過してなくて、トナーの帯電量も低下していないと推定されるので、リカバリ制御を行わない。現像剤の不必要な攪拌は、現像剤の劣化を進行させたり、トナーの帯電量を高め過ぎて画像濃度が低下する等の新たな問題を引き起したりするからである。 However, when the temperature is 100 ° C. or higher (NO in S23), it is estimated that the time has not passed so much since the previous power-off and the charge amount of the toner has not decreased, so the recovery control is not performed. This is because unnecessary agitation of the developer causes a new problem such as advancing deterioration of the developer or an excessive increase in the charge amount of the toner to lower the image density.
なお、図6の制御では、定着装置(9:図1)の温度を検知して、画像形成の停止時間を推定したが、時間管理部52の出力に基づいて電源OFF状態の継続時間を直接求めてリカバリ制御の要否判断を行ってもよい。 In the control of FIG. 6, the temperature of the fixing device (9: FIG. 1) is detected to estimate the stop time of image formation. However, the duration time of the power OFF state is directly determined based on the output of the time management unit 52. It may be determined whether or not recovery control is necessary.
図7に示すように、リカバリ制御は、最初に現像モータMaのみを空転時間t1だけ駆動する。そして、続いて図2に示す感光ドラム3a及び記録材搬送ベルト21を起動して現像モータMaとともに後空転時間t2だけ駆動して、空転時間t1を通じて感光ドラム(3a:図2)に形成された静電像を解消する。
As shown in FIG. 7, in the recovery control, only the developing motor Ma is first driven for the idling time t1. Subsequently, the
後空転時間t2では、図2に示す帯電装置2aへ通常の帯電と同じ電圧を印加し、現像装置1aの現像スリーブ41へも通常の現像と同じ電圧を印加した状態で、感光ドラム3aの回転と現像モータMaの駆動とを行う。
At the post-idling time t2, the rotation of the
現像手段(1a)は、円筒面に現像剤を担持して回転して像担持体(3a)に現像剤を供給する現像剤担持体(41)を有する。 The developing means (1a) has a developer carrier (41) that carries a developer on a cylindrical surface and rotates to supply the developer to the image carrier (3a).
制御手段(51)は、像担持体(3a)を停止させた状態で、現像剤担持体(41)を回転させながら、攪拌時間(t1)に渡って現像剤を攪拌する。 The control means (51) stirs the developer over the stirring time (t1) while rotating the developer carrier (41) with the image carrier (3a) stopped.
制御手段(51)は、攪拌時間(t1)に続いて、像担持体(3a)を複数回転(t2)に渡って回転しながらトナーの帯電極性(−)と同極性の一様な電位(−)に帯電させる。 Following the stirring time (t1), the control means (51) rotates the image carrier (3a) over a plurality of rotations (t2) while rotating the image carrier (3a) to a uniform potential (-) having the same polarity as the toner charging polarity (-) -) Is charged.
制御手段(51)は、複数回転(t2)を通じて、現像剤担持体(41)の電位の直流成分を、像担持体(3a)の帯電電位よりも絶対値が低い電位に保つ。 The control means (51) maintains the direct current component of the potential of the developer carrier (41) at a potential having an absolute value lower than the charging potential of the image carrier (3a) through a plurality of rotations (t2).
<補給用現像剤の経時変化>
図8はトナーの製造後の経過日数に応じた帯電性能の変化の説明図、図9は攪拌停止後の放置時間に応じた帯電性能の変化の説明図である。
<Change over time of developer for replenishment>
FIG. 8 is an explanatory diagram of a change in charging performance according to the number of days elapsed after the manufacture of the toner, and FIG.
図2に示すように、現像装置1aには、現像剤に占める非磁性トナー(トナー)が重量比T/D=7%となるように、磁性キャリアとトナーとが所定の混合比で混合された二成分現像剤が充填されている。現像装置1aには、画像比率5%原稿の画像出力を50000枚行った後の現像剤が充填されている。
As shown in FIG. 2, in the developing
磁性キャリアは、240kA/mの印加磁場に対する飽和磁化が24Am2/kg、3000V/cmの電界強度における比抵抗が1×107〜1×108Ω・cm、重量平均粒径50μmのフェライト磁性キャリアを用いた。粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、0.5〜350μmの範囲を32対数分割して測定し、重量50%メジアン径をもって定義した。 The magnetic carrier has a saturation magnetization of 24 Am 2 / kg for an applied magnetic field of 240 kA / m, a resistivity of 1 × 10 7 to 1 × 10 8 Ω · cm at a field strength of 3000 V / cm, and a ferrite magnetism having a weight average particle size of 50 μm. A carrier was used. The particle size was measured with a laser diffraction particle size distribution measuring device HEROS (manufactured by JEOL Ltd.) in the range of 0.5 to 350 μm divided into 32 logarithms and defined as a median diameter of 50% by weight.
磁性キャリアの製造法は、特に制限されず、バインダー樹脂と磁性金属酸化物および非磁性金属酸化物とを出発原料として、重合法により製造した樹脂磁性キャリアでも構わない。 The method for producing the magnetic carrier is not particularly limited, and a resin magnetic carrier produced by a polymerization method using a binder resin, a magnetic metal oxide, and a nonmagnetic metal oxide as starting materials may be used.
トナーは、着色樹脂粒子に疎水性コロイダルシリカを外添した重量平均粒径7.2μmのネガ帯電性のポリエステル系樹脂トナーを用いた。トナーは、スチレンアクリル系樹脂トナーを使用しても構わない。 As the toner, a negatively chargeable polyester resin toner having a weight average particle diameter of 7.2 μm in which hydrophobic colloidal silica is externally added to colored resin particles was used. As the toner, a styrene acrylic resin toner may be used.
図8に示すように、製造日からの経過日数が増加すると、トナーの帯電性能が低下して、製造日からの経過日数が少ない現像剤と同じ時間だけ攪拌したのでは、必要な帯電量を確保できなくなる。 As shown in FIG. 8, as the number of days elapsed from the date of manufacture increases, the charging performance of the toner deteriorates. It cannot be secured.
図8は、製造後の経過日数がそれぞれ異なる同一仕様のトナーについて、現像装置1a内で、環境及び帯電条件(磁性キャリア、外添剤、攪拌時間等)を揃えて帯電量を測定した結果である。 FIG. 8 shows the results of measuring the charge amount of toner of the same specification with different elapsed days after manufacture, with the environment and charging conditions (magnetic carrier, external additive, agitation time, etc.) aligned in the developing device 1a. is there.
製造後の経過日数がほぼ0日のトナーに対して、経過日数が3000日を過ぎたトナーでは、帯電量が約半分に低下してしまう。具体的には、製造直後のトナーで測定した帯電量が約−25μC/gであったのに対して、経過日数が3000日を過ぎたトナーでは約−10μC/gとなっていた。 The amount of charge is reduced to about half with toner whose elapsed days have passed 3,000 days compared to toner whose elapsed days after manufacture are almost 0 days. Specifically, the charge amount measured for the toner immediately after manufacture was about −25 μC / g, whereas the toner whose elapsed days passed 3000 days was about −10 μC / g.
製造後の経過日数とともにトナーの帯電性能が低下する、言い換えれば、磁性キャリアとの摩擦によって帯電しにくくなる具体的なメカニズムはよく分かっていない。 The specific mechanism by which the charging performance of the toner decreases with the number of days elapsed after manufacture, in other words, the charging mechanism becomes difficult due to friction with the magnetic carrier, is not well understood.
しかし、考えられる原因としては、外添剤やトナー自身の酸化によって帯電性能が劣化することや、トナー内部のオイル成分がトナー表面に析出して、外添剤の表面を被覆して摩擦帯電を妨げることが挙げられる。また、トナーに付着していた外添剤が剥離して、現像装置1a内でトナー側へ外添剤を保持した状態での磁性キャリアへの摩擦機会が減ってしまうことも挙げられる。
However, possible causes include deterioration of charging performance due to oxidation of the external additive and the toner itself, or oil components inside the toner are deposited on the toner surface, and the surface of the external additive is coated to cause frictional charging. To prevent. In addition, the external additive attached to the toner is peeled off, and the chance of friction with the magnetic carrier in a state where the external additive is held on the toner side in the developing
このような製造後の経過日数が多いトナー現像装置1aに補給されると、トナーをキャリアで十分に摩擦帯電できなくなって、帯電量の低いトナーが増加する。画像形成が開始された直後に、感光ドラム3aの白画像部に帯電量の低いトナーや反対極性に帯電したトナーが大量に付着して、白地部カブリと呼ばれる画像不良を引き起す。
When the
図2に示すように、転写部Taで転写されずにクリーニング装置4aで掻き取られるトナーが増えて廃トナーが増加する。現像スリーブ41の回転で飛散するトナーが増えてトナー飛散が悪化する。
As shown in FIG. 2, the toner scraped by the
従って、リカバリ制御では、製造後の経過日数に応じて現像装置(1a:図2)の立ち上げ時における現像剤の攪拌時間を設定している。具体的には、製造後20日間の経過日数の新しいトナーに対して30秒の攪拌時間(t1:図7)を設定し、製造後3000日の古いトナーに対して120秒の攪拌時間を設定している。
Therefore, in the recovery control, the developer agitation time at the start-up of the developing device (1a: FIG. 2) is set according to the number of days elapsed after manufacture. Specifically, a stirring time of 30 seconds (t1: FIG. 7) is set for new toner that has passed 20 days after manufacture, and a stirring time of 120 seconds is set for
ところで、このような月単位、年単位の放置時間ばかりでなく、時間単位、日単位の放置時間によってもトナーの帯電性能は変化している。 By the way, the charging performance of the toner varies depending not only on the leaving time in units of months and years but also on the leaving time in units of hours and days.
図9は、画像形成装置100を停止した後、放置時間を変化させて現像装置1aを30秒の攪拌時間(t1:図7)で立ち上げた場合の現像装置1a内のトナーの帯電量分布を示している。
FIG. 9 shows the toner charge amount distribution in the developing
帯電量分布の測定は、ホソカワミクロン(株)のE−spartアナライザー(登録商標)を用い、現像装置1aから取り出したトナーを窒素ガスで吹き飛ばして測定装置の測定部(測定セル)内にサンプリング孔から導入することで行った。
The charge amount distribution is measured by using an E-spart analyzer (registered trademark) manufactured by Hosokawa Micron Corporation. The toner taken out from the developing
図中a〜cの測定は、製造後20日間の経過日数のトナーを用いて行い、トナー粒子が3000個カウントされるまで行った。図中dの測定は製造後3000日の経過日数のトナーを用いて同様に行った。 Measurements a to c in the figure were carried out using toner having elapsed days of 20 days after production until 3000 toner particles were counted. The measurement of d in the figure was performed in the same manner using a toner having elapsed days of 3000 days after production.
図9に示すように、画像形成直後のaに対して、16時間放置後のb、60時間放置後のcの順番に、現像装置1aの攪拌停止時間(放置時間)が増えるにつれて、トナーの帯電量は低下する。現像スリーブ41が静電気的に拘束できない帯電量が少ないトナーや帯電極性が反転したトナーが増える結果、現像スリーブ41から飛散するトナーが増えてしまう。
As shown in FIG. 9, as the stirring stop time (leaving time) of the developing
そして、製造後3000日の経過日数を経た経時劣化トナーの場合、放置時間が同じでも帯電量の低下が大きくなり、cと等しい60時間の放置後、dのような帯電量分布となっている。帯電量が少ないトナーや帯電極性が反転したトナーが著しく増える結果、現像スリーブ41から飛散するトナーが著しく増えてしまう。
In the case of a time-degraded toner that has passed 3000 days after production, the charge amount decreases greatly even if the leaving time is the same, and after being left for 60 hours, which is equal to c, the charge amount distribution is as shown in d. . As a result of a marked increase in the amount of toner with a small charge amount and a toner whose charge polarity is reversed, the amount of toner scattered from the developing
また、これは気温23度C、相対湿度50%での測定データであるが、高温多湿になると、放置時間に応じた帯電量の変化はさらに大きくなる。 In addition, this is measurement data at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. However, when the temperature is high and the humidity is high, the change in charge amount according to the standing time is further increased.
従って、画像形成直後と見なせない定着装置9の温度が100度以下の場合には、リカバリ制御を行って、画像形成開始直後でも現像装置1a内のトナーの帯電量分布を回復させている。
Accordingly, when the temperature of the fixing
<実施例1>
図10は新しいトナーにおける攪拌時間とトナーの帯電量分布との関係の説明図である。
<Example 1>
FIG. 10 is an explanatory diagram of the relationship between the stirring time and the toner charge amount distribution in the new toner.
図10は、図7に示す攪拌時間(t1)を4段階に変化させてリカバリ制御後の現像装置におけるトナーの帯電量分布を測定した結果である。トナーの帯電量分布の測定方法は、図9の実験と同様である。 FIG. 10 shows the result of measuring the toner charge amount distribution in the developing device after the recovery control by changing the stirring time (t1) shown in FIG. 7 in four stages. The method for measuring the toner charge amount distribution is the same as in the experiment of FIG.
図2に示すように、製造後20日の経過日数を経た新しいトナーを用いて、60時間の停止を挟んで、現像モータMaを所定時間t1駆動して攪拌スクリュー42、43と現像スリーブ41とによる現像剤の攪拌を実行した。
As shown in FIG. 2, the development motor Ma is driven for a predetermined time t1 with a new toner having passed 20 days after manufacture, with a stop of 60 hours, and the agitating
図10に示すように、製造後20日の経過日数を経た新しいトナーの場合、攪拌時間が10秒のa、20秒のb、30秒のc、40秒のdの順に帯電量分布は負極性側に移動し、ばらつきも低下する。そして、攪拌時間が30秒のcと40秒のdとでは、帯電量分布にほとんど差が無い。 As shown in FIG. 10, in the case of a new toner having passed 20 days after manufacture, the charge amount distribution is negative in the order of a stirring time of 10 seconds, b of 30 seconds, c of 30 seconds, and d of 40 seconds. It moves to the sex side and the variation is also reduced. There is almost no difference in the charge amount distribution between c of 30 seconds and d of 40 seconds.
図10に示すように、反対極性に帯電したトナーが多い場合は、帯電量が不足したトナーも多くなる。そして、上述したように、反対極性に帯電したトナーは、白色画像部に付着してカブリ画像を発生させ、帯電量が不足したトナーは、静電気的な拘束力が弱いのでトナー飛散を発生させる。 As shown in FIG. 10, when there is a large amount of toner charged to the opposite polarity, a large amount of toner is insufficiently charged. As described above, the toner charged to the opposite polarity adheres to the white image portion to generate a fogged image, and the toner with insufficient charge amount causes toner scattering because the electrostatic binding force is weak.
そこで、カブリ画像及びトナー飛散のパラメータとして、上述の方法で測定したトナー粒子3000個における反対極性に帯電したポジトナーの個数を評価した。平均トナー帯電量とポジトナー個数との測定結果を表1に示す。 Accordingly, the number of positive toners charged to the opposite polarity among the 3000 toner particles measured by the above-described method was evaluated as parameters for fog image and toner scattering. Table 1 shows the measurement results of the average toner charge amount and the number of positive toners.
図1に示す画像形成装置100の場合、ポジトナー個数が20/3000個以上の場合、カブリが悪化することが確認されている。
In the case of the
従って、表1に示すように、製造後20日の経過日数を経た新しいトナーを用いる場合、図7に示すリカバリ制御の空転時間t1として30秒を確保すればよい。 Therefore, as shown in Table 1, when new toner that has passed 20 days after manufacture is used, 30 seconds may be secured as the idling time t1 of the recovery control shown in FIG.
図2に示すように、現像モータMaを30秒間駆動すれば、ポジトナーや帯電量の不足したトナーが解消して、カブリ画像やトナー飛散を起こさないで済むことが分かった。 As shown in FIG. 2, it was found that if the developing motor Ma is driven for 30 seconds, the positive toner and the toner with insufficient charge amount are eliminated, and the fogged image and the toner scattering do not occur.
ここで、空回転時間t1を30秒より長くしても、カブリ画像やトナー飛散を防止できるが、必要以上に空回転時間t1を長くすると、現像剤の劣化が促進される。 Here, even if the idling time t1 is longer than 30 seconds, fog images and toner scattering can be prevented. However, if the idling time t1 is increased more than necessary, the deterioration of the developer is promoted.
このため、カブリ画像や飛散を防止できる最短の時間を設定する必要があり、新品トナーを投入した場合には空転時間t1に30秒を設定する。 For this reason, it is necessary to set the shortest time during which fog images and scattering can be prevented. When a new toner is introduced, the idling time t1 is set to 30 seconds.
<実施例2>
図3に示すように、現像装置1aは、攪拌スクリュー42と現像スリーブ41を連結しているギア48を取り外して、攪拌スクリュー42、43のみを駆動させる構成とした。そして、実施例1と条件を揃えて、リカバリ制御の空転時間t1を10秒、30秒、60秒、90秒間とする実験を行った。
<Example 2>
As shown in FIG. 3, the developing
リカバリ制御の直後の攪拌スクリュー42の周囲から現像剤を採取して、平均トナー帯電量とポジトナー個数とを測定した。測定結果を表2に示す。
The developer was collected from around the stirring
表2に示すように、同じ空転時間t1に対する平均トナー帯電量及びポジトナー個数は、表1よりも悪化している。 As shown in Table 2, the average toner charge amount and the number of positive toners for the same idling time t1 are worse than those in Table 1.
実施例1、2の比較から、現像スリーブ41の駆動を行わず、攪拌スクリュー42、43のみの駆動では、現像スリーブ41を駆動したときと同等の効果を得るには、約3倍の空転時間t1を要することが分った。現像スリーブ41の駆動も共に行うことによって、トナーに摩擦帯電による帯電量を付与する効果が高まり、リカバリ制御に伴う画像形成装置100のダウンタイムを減らして、現像剤の攪拌劣化も抑制できる。
From the comparison between Examples 1 and 2, when the developing
<実施例3>
図2を参照して図7に示すように、リカバリ制御は、攪拌スクリュー42、43及び現像スリーブ41によって現像剤を空転時間t1だけ攪拌させた後に、現像スリーブ41に対向する感光ドラム3aを後空転時間t2だけ回転させる。
<Example 3>
As shown in FIG. 7 with reference to FIG. 2, in the recovery control, the developer is stirred by the stirring screws 42 and 43 and the developing
このとき、露光されない感光ドラム3aの暗部電位VDと現像スリーブ41に印加される直流電圧Vdevとの間にはカブリ取り電位(Vback)が確保されている。例えば、マイナス極性に帯電するネガトナーを使用する場合、直流電圧(Vdev)を白画像部の暗部電位(VD)よりプラス電位にすれば、ネガトナーがカブリトナーとして感光ドラム3aの白画像部に付着しない。
At this time, a fog removal potential (Vback) is secured between the dark portion potential VD of the
リカバリ制御における暗部電位(VD)及び直流電圧(Vdev)は、制御部51によって、画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdごとに設定される。
The dark portion potential (VD) and the DC voltage (Vdev) in the recovery control are set for each of the image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd by the
カブリ取り電位(Vback)が小さい場合、現像スリーブ41へトナーを引き付ける力が弱くなって、感光ドラム3aの白画像部にカブリトナーが付着し易くなる。
When the fog removal potential (Vback) is small, the force to attract the toner to the developing
カブリ取り電位(Vback)が大きい場合、トナーをマイナス極性に帯電させることでプラス極性に帯電した磁性キャリアに作用するクーロン力が大きくなって、磁性キャリアが感光ドラム3aの白画像部に付着し易くなる。
When the fog removal potential (Vback) is large, the toner is charged to a negative polarity, so that the Coulomb force acting on the magnetic carrier charged to a positive polarity is increased, and the magnetic carrier is likely to adhere to the white image portion of the
カブリ取り電位は、現像スリーブ41が感光ドラム3aに対向する部分の磁束密度やトナー及びキャリアの帯電特性に基づいて適正な値に設定されるが、画像形成装置100においては150Vが適正であった。
The fog removal potential is set to an appropriate value based on the magnetic flux density of the portion where the developing
リカバリ制御における後空転時間t2は、以下のように決定した。 The post idling time t2 in the recovery control was determined as follows.
感光ドラム3aの駆動を停止した状態で、現像スリーブ41の駆動を行うと、現像スリーブ41と対向した感光ドラム3aの部分のみ、現像スリーブ41に担持された現像剤と接触して摩擦帯電による電位が残ってしまう。このため、その後にハーフトーン画像など、均一な潜像電位の画像を出力すると、摩擦帯電した部分だけ画像濃度が異なるドラムメモリーといった画像不良が発生する。
When the developing
実施例3では、帯電装置2aが直流電圧と交流電圧とを重畳した通常の帯電バイアス電圧を印加した状態で感光ドラム3aを回転させ、感光ドラム3aの表面電位が均一になる回転回数を求めた。そして、感光ドラム3aを10周以上回転させると、感光ドラム3aの表面電位が均一になって、現像スリーブ41に対向する部分のドラム電位が解消することが分かった。
In Example 3, the
帯電バイアスを印加させると、交流電圧が感光ドラム3aの表面電位を集束させようとするため、摩擦帯電による表面電位を除電するのに効果的である。実施例3における感光ドラム3aの外径はΦ30mm、感光ドラム3aの周速度は130mm/secであるので、10回転にして7.3秒以上を後空転時間t2に確保すればよい。
When a charging bias is applied, the AC voltage tends to focus the surface potential of the
実施例1、2、3の実験結果に基づいて、製造後の経過日数の少ない新しいトナーに対しては、次のようにリカバリ制御を定めた。 Based on the experimental results of Examples 1, 2, and 3, recovery control was determined as follows for a new toner having a small number of days after manufacture.
最初に現像モータMaのみの駆動を30秒間行って現像スリーブ41も回転させ、続いてカブリ取り電位を印加しながら感光ドラム3aと現像モータMaの駆動を10秒間行う。リカバリ制御が終了すると、画像形成装置100は、画像出力可能なスタンバイ状態になる。
First, only the developing motor Ma is driven for 30 seconds to rotate the developing
画像形成装置100は、従来、製造後20日の新しいトナーを用いた停止状態で16時間放置した朝一番の画像出力で、リカバリ制御無し時には全面白地画像を出力した時のカブリ画像の濃度が1.6%であった。
Conventionally, the
これに対し、このようなリカバリ制御を行ったところ、カブリ画像の濃度が0.7%に良化した。カブリ画像の濃度は画像形成前の白紙の反射率と画像形成された全面白地画像の反射率の差分である。反射率は(有)東京電色製のDENSITOMETER TC−6MC−Dを用いて測定した。 On the other hand, when such recovery control was performed, the density of the fogged image was improved to 0.7%. The density of the fog image is the difference between the reflectance of the blank paper before the image formation and the reflectance of the entire white background image on which the image is formed. The reflectance was measured using DENITOMETER TC-6MC-D manufactured by Tokyo Denshoku.
<実施例4>
図11は古いトナーにおける攪拌時間とトナーの帯電量分布との関係の説明図である。
<Example 4>
FIG. 11 is an explanatory diagram of the relationship between the stirring time and the toner charge amount distribution in the old toner.
図11は、現像装置1aの定条件を実施例1と揃えて、製造後3000日の経過日数を経た古いトナーを用いて、実施例1と同様にトナーの帯電量分布を測定した結果である。 FIG. 11 shows the result of measuring the toner charge amount distribution in the same manner as in Example 1, using the same conditions as those in Example 1 and using old toner that has passed 3000 days after manufacture. .
図11に示すように、製造後3000日の経過日数を経た古いトナーの場合、攪拌時間が新しいトナーに適用される空転時間t1の30秒では、帯電量が決定的に不足している。90〜120秒の攪拌時間によって、ようやく新しいトナーを30秒攪拌しただけの帯電量分布に近くなる。 As shown in FIG. 11, in the case of an old toner that has passed 3000 days after manufacture, the charge amount is critically insufficient at the idling time t1 of 30 seconds when the stirring time is applied to a new toner. With the stirring time of 90 to 120 seconds, finally, the charge amount distribution obtained by stirring the new toner for 30 seconds is close.
攪拌時間をb:60秒、c:90秒、d:120秒とした場合の平均トナー帯電量と、トナー粒子3000個における反対極性に帯電したポジトナーの個数との測定結果を表3に示す。 Table 3 shows the measurement results of the average toner charge amount when the stirring time is b: 60 seconds, c: 90 seconds, and d: 120 seconds, and the number of positive toners charged to the opposite polarity in 3000 toner particles.
表3に示すように、現像モータ(Ma:図2)を90秒以上駆動すれば、製造後3000日の古いトナーであっても、製造後20日の新しいトナーを30秒攪拌したレベルまでポジトナーを抑制して、カブリ画像やトナー飛散を阻止できることが分かった。
As shown in Table 3, if the developing motor (Ma: FIG. 2) is driven for 90 seconds or more, even if the toner is 3000 days old after manufacture, the
実施例4の結果に基づいて、製造後3000日の経過日数を経た古いトナーの場合には、トナーカートリッジ(11a:図2)交換後のリカバリ制御における空転時間t1を90秒とした。最初に現像モータMaのみの駆動が90秒間行われ、続いてカブリ取り電位を印加しながら、感光ドラム3aと現像モータMaの駆動が10秒間行われて、画像出力可能なスタンバイ状態が来る。
Based on the result of Example 4, in the case of old toner that has passed 3000 days after manufacture, the idling time t1 in the recovery control after replacement of the toner cartridge (11a: FIG. 2) was set to 90 seconds. First, only the developing motor Ma is driven for 90 seconds, and then, while applying the anti-fogging potential, the
なお、図2に示すように、製造後20日のトナーカートリッジ11aが製造後3000日のトナーカートリッジ11aに交換された場合、現像装置1aに残っているトナーは製造後20日の新しいトナーである。
As shown in FIG. 2, when the
従って、交換後の最初のリカバリ制御では、空転時間t1を30秒としても十分な帯電量を確保できる。しかし、不必要な空回転による現像剤劣化は、トナーカートリッジ11a交換直後の一回における「90秒−30秒=60秒」のみなので、制御上、空転時間t1を90秒とした。
Therefore, in the first recovery control after replacement, a sufficient charge amount can be secured even if the idling time t1 is set to 30 seconds. However, the developer deterioration due to unnecessary idling is only “90 seconds−30 seconds = 60 seconds” immediately after the replacement of the
画像形成装置100は、従来、製造後3000日の古いトナーを用いた停止状態で16時間放置した朝一番の画像出力で、リカバリ制御無し時には全面白地画像を出力した時のカブリ画像の濃度が2.6%であった。
Conventionally, the
これに対し、このようなリカバリ制御を行ったところ、カブリ画像の濃度が0.7%に良化した。画像形成装置100内のトナー飛散が少ない状態に保たれ、廃トナーの増加も防止できた。
On the other hand, when such recovery control was performed, the density of the fogged image was improved to 0.7%. The toner scattering in the
<実施例5>
図12はトナーの経時係数の説明図、図13はトナーの製造後の経過日数とリカバリ制御に要する空転時間との関係の説明図である。
<Example 5>
FIG. 12 is an explanatory diagram of the time coefficient of toner, and FIG. 13 is an explanatory diagram of the relationship between the number of days elapsed after the toner production and the idling time required for recovery control.
実施例5では、製造後の経過日数が20日から3000日までの間のトナーカートリッジ11aにおける適切な空転時間t1を設定している。
In the fifth embodiment, an appropriate idling time t1 in the
図4を参照して図12に示すように、制御部51は、トナーカートリッジ11aに取り付けられた無線ICタグ30aからトナーカートリッジ11aの製造年月日を読み取って、現在の日時との差分からトナーの製造後の経過日数を算出する。
As shown in FIG. 12 with reference to FIG. 4, the
制御部51は、トナーの製造後の経過時間が規定時間(500日)を越えて長くなると、現像剤の攪拌量が増すように現像装置1aを制御する。
The
制御部51は、記憶部53に準備されたテーブルを経過日数で参照して経過日数に対応する経時係数kを設定する。経時定数は、次式に示すように、新品トナーの場合はk=0、経過日数が進むにつれて最大k=1まで変化する。
k=0 (0≦t<500)
k=0.0004×(t−500) (500≦t<3000)
k=1 (t≧3000)
The
k = 0 (0 ≦ t <500)
k = 0.004 × (t−500) (500 ≦ t <3000)
k = 1 (t ≧ 3000)
実施例5において、トナーの経過日数t日における空転時間t1は、次式にて算出される。
t1=t1(t=0)+k×α
t1(t=0):新品トナーを用いたときの空転時間
α:空転時間オフセット値
In the fifth exemplary embodiment, the idling time t1 of the elapsed toner days t is calculated by the following equation.
t1 = t1 (t = 0) + k × α
t1 (t = 0): idling time when new toner is used α: idling time offset value
実施例5では、t1(t=0)=30秒、α=60秒とした。 In Example 5, t1 (t = 0) = 30 seconds and α = 60 seconds.
これにより、トナーカートリッジ11aの製造後の経過日数に対して、空転時間t1は図13のように設定される。例えばt=1500日のときは空回時間t1が54秒となり、t=3000日以上のときは空転時間t1が90秒となる。
Thus, the idling time t1 is set as shown in FIG. 13 with respect to the number of days that have passed since the
以上のようにリカバリ制御を行うことによって、製造日からの経過日数が数年に及ぶ古い経時劣化したトナーを用いた場合であっても、経時劣化に対応した適正な空転時間t1を設定できる。この結果、経時劣化したトナーでもかぶり画像やトナー飛散を抑制して画像不良や本体トナー汚染発生を軽減できる。 By performing the recovery control as described above, it is possible to set an appropriate idling time t1 corresponding to the aging deterioration even when the old aging toner whose number of days elapsed from the manufacturing date is several years is used. As a result, even with the toner deteriorated with time, the fogged image and the toner scattering can be suppressed to reduce the image defect and the main body toner contamination.
<第2実施形態>
図14は第2実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。図14中、第1実施形態の構成と共通する構成には、図1の構成に付した参照番号から画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdの区別を表すa、b、d、dを除いた参照符号を付して重複する説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 14 is an explanatory diagram of a configuration of the image forming apparatus according to the second embodiment. In FIG. 14, configurations common to the configuration of the first embodiment exclude a, b, d, and d that indicate the distinction between the image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd from the reference numbers assigned to the configuration of FIG. 1. The same reference numerals are attached and redundant explanations are omitted.
図1に示すように、第1実施形態の画像形成装置100は、記録材搬送ベルト21に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部部Pa、Pb、Pc、Pdを配置したタンデム型の画像形成装置である。
As shown in FIG. 1, the
これに対して、第2実施形態の画像形成装置200は、図14に示すように、1つの像担持体上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像手段を設け、複数色のトナー像を一括して転写する1ドラム型の画像形成装置である。
On the other hand, as shown in FIG. 14, the
なお、単色のトナー像を記録材に直接転写する単色画像形成装置であってもよい。 Note that a monochrome image forming apparatus that directly transfers a monochrome toner image to a recording material may be used.
<第3実施形態>
図15は第3実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。図15中、第1実施形態の構成と共通する構成には、図1の構成に付した参照番号を付して重複する説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 15 is an explanatory diagram of a configuration of the image forming apparatus according to the third embodiment. In FIG. 15, the same reference numerals as those in the configuration of FIG.
図1に示すように、第1実施形態の画像形成装置100は、記録材搬送ベルト21に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部部Pa、Pb、Pc、Pdを配置した直接転写方式の画像形成装置である。
As shown in FIG. 1, the
これに対して、第3実施形態の画像形成装置300は、図15に示すように、中間転写ベルト21Cに沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部部Pa、Pb、Pc、Pdを配置した中間転写方式の画像形成装置である。
In contrast, as shown in FIG. 15, the
なお、中間転写ベルト21Cは、中間転写ドラムであってもよい。 The intermediate transfer belt 21C may be an intermediate transfer drum.
1a、1b、1c、1d 現像手段(現像装置)
2a、2b、2c、2d 静電像形成手段(帯電装置)
3a、3b、3c、3d 像担持体(感光ドラム)
6a、6b、6c、6d 静電像形成手段(露光装置)
11a、11b、11c、11d 現像剤補給容器(トナーカートリッジ)
21 記録材搬送ベルト
30a、30b、30c、30d 記憶手段(無線ICタグ)
41 現像剤担持体(現像スリーブ)
42、43 攪拌手段(攪拌スクリュー)
50 読み取り手段(通信部)
51 制御手段(制御部)
52 時間管理部
100、200、300 画像形成装置
T 補給用現像剤(トナー)
1a, 1b, 1c, 1d Developing means (developing device)
2a, 2b, 2c, 2d Electrostatic image forming means (charging device)
3a, 3b, 3c, 3d Image carrier (photosensitive drum)
6a, 6b, 6c, 6d Electrostatic image forming means (exposure device)
11a, 11b, 11c, 11d Developer supply container (toner cartridge)
21 Recording
41 Developer carrier (developing sleeve)
42, 43 Stirring means (stirring screw)
50 Reading means (communication part)
51 Control means (control unit)
52
Claims (6)
前記像担持体に静電像を形成する静電像形成手段と、
攪拌して帯電させた現像剤を前記像担持体に供給して、前記静電像を現像する現像手段と、を備える画像形成装置において、
前記現像手段に補給用現像剤を補給する現像剤補給容器に付設された記憶手段から、前記補給用現像剤の製造日からの経過時間に関連する情報を読み取る読み取り手段と、
読み取った前記情報に基づいて、前記経過時間が長くなると現像剤の攪拌量が増えるように、前記現像手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Electrostatic image forming means for forming an electrostatic image on the image carrier;
An image forming apparatus comprising: a developer that is stirred and charged to the image carrier to develop the electrostatic image;
Reading means for reading information relating to the elapsed time from the date of manufacture of the replenishment developer from the storage means attached to the developer replenishment container for replenishing the developer for replenishment;
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls the developing unit so that the amount of developer agitation increases as the elapsed time becomes longer based on the read information.
前記制御手段は、前記攪拌時間を通じて、前記像担持体を停止させた状態で、前記現像剤担持体を回転させることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。 The developing means has a developer carrier that carries a developer on a cylindrical surface and rotates to supply the developer to the image carrier,
4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the control unit rotates the developer carrier while the image carrier is stopped throughout the stirring time.
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