JP2009222944A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 2成分現像方式の2軸搬送タイプの現像手段(Y2)を備えた画像形成装置(1)において、現像時に現像手段(Y2)から潜像担持体(Y)に転移して消費されたトナーの単位時間あたりのトナー消費量anが基準量A以下の場合には、トナー回収機構(Yb)で回収する単位時間あたりのトナー回収量bnが、回収トナー搬送手段(Y27)で搬送し、現像剤供給路に供給する単位時間あたりの回収トナー供給量cn以上となるように制御し、単位時間あたりのトナー消費量anが基準量Aより多い場合には、単位時間あたりのトナー回収量bnが回収トナー供給量cnより少なくなるように制御する。
【選択図】 図6
Description
0.02・x・T/t≦A≦0.07・x・T/t
ここで、xは画像1枚のベタ画像現像したときのトナー消費量[g]、Tは前記制御手段がトナー回収及び/又は回収トナーの補給制御を行う基準となる単位時間[s]、tは画像連続現像時に画像1枚あたり現像するのに要する時間[s]とする。
次に、カラープリンタ1の画像形成動作について図1を用いて説明する。
カラー画像を形成する場合で説明すると、先ず、カラープリンタ1において画像形成動作が開始されると、各感光体ドラムY,C,M,Kが図の矢印方向に回転駆動され、このとき各帯電手段Y1,M1,C1,K1によって各感光体ドラムY,C,M,Kの外周面が所定の極性(例えば、マイナス)に均一に帯電される。次いで、その帯電面に、書き込み手段2から所定の各色に色分解された画像情報に基づいて、光変調されたレーザ光が照射され、これによって各感光体ドラムY,C,M,Kの外周面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、各現像手段Y2,C2,M2,K2によって単色のトナー像として可視像化され、各色のトナー像はそれぞれ対応する1次転写ローラ45Y,45C,45M,45Kによって1次転写バイアスが印加され中間転写ベルト40上に順次重ねられ、カラートナー像が形成される。尚、単色の画像を形成する場合には、ブラックの感光体ドラムKなど所定の単色用の感光体ドラムのみで前記動作が行われる。
次に、カラープリンタ1のトナーカートリッジについて図2を用いて説明する。
図2は、本実施の形態に係るトナーカートリッジの概略構成を示す平面図である。イエロー色のトナーに対応するトナーカートリッジ5aを例に挙げて説明するが、他色のトナーに対応するトナーカートリッジ5b,5c,5dも同様な構成となっている。
トナーカートリッジ5aは、イエロー色のニュートナーを収納し、内壁に螺旋状のトナー搬送溝を有する容器本体部50aと、この容器本体部50aの一端の開口を塞ぎ、かつ容器本体部50aを回動自在に保持するキャップ部51aなどから主に構成されている。この容器本体部50aは、キャップ部51aの一部のスリット開口から露出する容器ギア52aが一体に成型されており、画像形成装置本体からの駆動伝達を受けて回転駆動する。また、キャップ部51aには、図示しないシャッタ機構を備えた破線で示すキャップ部開口53aが設けられ、このキャップ部開口53aを通じてイエロー色のニュートナーを外部に排出することができるようになっている。
次に、カラープリンタ1のニュートナー補給動作について図1、2を用いて説明する。
カラープリンタ1のトナーカートリッジ5a,5b,5c,5dと現像手段Y2,M2,C2,K2とは、それぞれキャップ部開口53a(53b,53c,53d)を介してニュートナー補給路9a,9b,9c,9dで接続されており、トナーカートリッジに充填されたそれぞれの色のニュートナーが、ニュートナー補給路を通じてそれぞれの現像手段へ補給可能となっている。ニュートナー補給路9a,9b,9c,9dは、図示しない制御手段に接続され、それぞれ所定時間あたりのON/OFF時間を制御することにより、ニュートナーの補給量を制御可能なニュートナー搬送手段である補給スクリュー90aと、該補給路内にトナーが有るか無いかを検知する図示しないトナー残量検知センサと、が設けられており、現像手段に設けられたトナー濃度検知センサS1(図3参照)で現像手段内のトナー濃度が低いと判断した場合に、トナーカートリッジ5の容器本体部50a及び補給スクリュー90aを回転させ、各ニュートナー補給路を通じて、所定量のニュートナーをそれぞれの現像手段へ補給する。また、カラープリンタ1では、トナー残量検知センサでニュートナー補給路内にトナーが無いことを検知した場合、対応するトナーカートリッジにトナーの補給を要求し、所定時間経過してもトナー残量検知センサでトナーが有ることを検知しなかった場合、トナーカートリッジにトナーが無いと判断する。
次に、カラープリンタ1の現像手段Y2,M2,C2,K2について図3、4(a)、4(b)を用いて詳細に説明する。
図3は、本実施の形態に係る画像形成装置の現像手段の概略構成を示す垂直断面図であり、図4は、図3の現像手段の概略構成を水平線で切断したときの見下げ図で示す断面図であり、(a)は、図3のa−a線断面図、(b)は、b−b線断面図である。図3に示す符号Y2は、カラープリンタ1の現像手段の一実施の形態として挙げるイエロートナー用現像手段である。また、符号Yは、前述の感光体ドラムYである。
この回収トナー搬送スクリューY27は、ソレノイド式のクラッチCL2及びギア列を介して駆動手段であるモータMとつながっており、所定時間あたりのクラッチCL2のON/OFF時間を制御することにより回転量を制御し、トナー回収機構Ybで回収した回収トナーの供給量(搬送量)を制御することができるようになっている。本実施の形態の回収トナー搬送スクリューY27では、スクリューピッチが15mm、スクリュー羽根の径がφ10(軸径φ3)、スクリュー範囲長さが300mmとなっており、回転数を100rpm(min-1)に固定し、クラッチCL2のON/OFF時間の調整により供給量を制御している。
次に、カラープリンタ1の現像手段の動作について図3、4(a)、4(b)を用いて説明する。
先ず、現像ケースY20のニュートナー供給口10a及び回収トナー搬送路Ycのニュートナー落下口10a’を介して供給されたニュートナーが攪拌スクリューY22,Y23によって現像ケースY20内に収容される磁性キャリアと混合攪拌されながら帯電されて図4(b)で示す方向に現像ローラY21に向けて搬送される。次に、現像ローラY21付近に達した現像剤が現像ローラY21内のマグネットローラの磁力により磁気的に吸着されて担持され、現像ローラY21の回転に伴いドクターブレードY24の付近まで搬送される。そこで、ドクターブレードY24で現像剤の厚みが均一にされて、現像ローラY21上に担持される現像剤がある一定量に規制される。そして、更なる現像ローラY21の回転に伴い、感光体ドラムYとの対向位置、即ち、図3で示す現像領域に達し、現像バイアスが印加される。そこで、静電気力により感光体ドラムYが担持する静電潜像に、その潜像と対応する位置のトナーのみが移行することにより単色のトナー像に現像される。そこで、現像されなかったトナー及びトナーを搬送してきたキャリアは、現像ローラY21の回転に伴い、トナー回収ローラY25と対向した位置に至る。所定のタイミングで、トナー回収ローラY25に電圧が印加され、現像ローラY21に担持された現像剤からトナーのみが、静電的にトナー回収ローラY25に移行する。そして、このトナー回収ローラY25でも回収されなかったトナー及びトナーを搬送してきたキャリアは、さらなる現像ローラY21の回転に伴い、現像剤攪拌スクリューY22,Y23の手前(図3の剤離れ箇所)まで搬送され、マグネットローラの反撥極により現像ローラY21表面から引き剥がされ、攪拌スクリューY22,Y23上に落ちて攪拌される。トナー回収ローラY25上に転移したトナーは、トナー回収ローラY25の回転に伴い、回収ブレードY26でトナー回収ローラY25から掻き取られ、回収トナー搬送路Ycへ運ばれる。回収トナー搬送路Ycへ運ばれたか回収トナーは、回収トナー搬送スクリューY27により搬送されて連通口Y28より現像剤供給路Yaへ戻される。
次に、カラープリンタ1のトナー回収ローラに印加するバイアス電圧について説明する。図5は、2種類の現像剤のトナー付着量と現像バイアスとの関係を示すグラフである。このグラフは、トナー回収ローラへの印加バイアスを−50Vとし、トナー回収ローラを現像ローラの周速度の約2倍で順方向に回転させて、現像バイアスを変化させたときのトナー付着量との関係を示している。図5のグラフの傾きは、キャリアの種類、トナーの種類の組み合わせにより、様々な値を取り得るが、トナー回収ローラへの面積あたりのトナー付着量は、トナー回収ローラへ印加するバイアスと現像ローラへ印加する現像バイアスとの差に比例して増加することが分かる。つまり、回収したい画像面積率を設定すると、トナー付着量が決まり、トナー付着量から図5を利用してトナー回収ローラへの印加バイアスを決定することができる。本実施の形態に係る現像手段では、使用する現像剤は、図5に示す現像剤Aであり、トナー回収ローラへの印加バイアスは、現像バイアス+100V以上とする。例えば、現像バイアスが−500Vのとき、トナー回収ローラへ0〜−400Vを印加するようにする。また、本実施の形態では、トナー回収ローラと現像ローラの2本のローラを順方向に速度差を持たせて回収させているが、トナー回収ローラをカウンター方向に回転させて回収させてもよい。このように、トナー回収ローラの印加バイアスを制御手段で制御することで、トナー回収ローラ(トナー回収機構)で回収できるトナー回収量を制御することができるようになっている。
次に、本発明の特徴部分である実施の形態に係る画像形成装置のトナーの回収・補給の制御について図6〜8を用いて詳細に説明する。図6は、トナー消費量、トナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量の制御を示すイメージ図、図7は、画像面積率ごとの印刷割合の統計結果を示すグラフ、図8は、図6の制御の流れを示すフローチャートである。本実施の形態に係る画像形成装置(カラープリンタ1)では、図6に示すように、単位時間T[s]周期で制御を行い、ある時点(単位時間Tごとに制御を行ってn回目)における単位時間Tの間に消費したトナーの積算値であるトナー消費量an[g]を求め、この値がある基準値Aより多いか少ないかで場合分けをして、それにより、単位時間Tあたりのトナー回収量bn[g]、回収トナー供給量cn[g]、ニュートナー補給量dn[g]をそれぞれ後述のように定めて制御する。この基準値Aは、単位時間Tの間に現像により消費される平均的なトナー消費量を想定している。つまり、その画像形成装置で出力する平均的な画像を基準として高画像面積か低画像面積かで場合分けをして、制御の仕方を変えている。
先ず、トナー回収量が通常の場合の制御方法について説明する。通常の場合とは、図3の満杯検知センサS2及び空検知センサS3の満杯検知及び空検知の位置の間に回収トナーの界面がある場合であり、満杯でもなく、空でもないと判断されている状態を言う。画像形成の推移としては、例えば、高画像面積と低画像面積が満遍なく現像されてきたような状態を意図している。
(1)an≦Aの場合(現像で消費されるトナーが少ない(低画像面積)とき)
例えば、画像形成のトレンドが、画像面積に高低偏りなく現像されている状態から低画像面積の現像に遷移した状態を意図している。ここで、αは回収トナー搬送路の収容容積に応じた0以上の任意の設定値でよいのだが、本実施の形態ではα=0とする。α=0の状態とは、トナー回収ローラが回転して回収トナー搬送路にトナーがどんどん入力される一方で、回収トナー搬送スクリューは駆動せず、連通口からの回収トナーの供給が停止している状態である。α=0としたのは以下の理由による。低画像面積の入力が続いた場合、トナー回収と、連通口からの回収トナーの供給が継続されたままの状態にあると、回収トナーが現像剤供給路内を何度も循環する可能性が高く、トナーの劣化が促進してしまう恐れがある。そこで一度現像ニップ(現像領域)を通過したトナーをなるべく回収し、低画像面積の画像を現像するときにはニュートナーだけを使用させることを意図したものである。
しかし、回収トナー搬送路の収容容積が比較的小さい場合には、α=0としてしまうとトナー回収が加速し、すぐに満杯検知がされてしまい、その結果、後述(回収トナーが多過ぎる場合)に示す張り付きがちの制御になる場合も予想される。その場合には、αを所定の値として、循環による劣化が許容できる程度に回収トナーの供給を断続的に行えばよい。
(2)an>Aの場合(現像で消費されるトナーが多い(高画像面積)とき)
例えば、画像形成のトレンドが、画像面積に高低偏りなく現像されている状態から高画像面積の現像に遷移した状態を意図している。ここで、β、γは0以上の任意の値でよいが、本実施の形態ではβ=0とし、かつγ=0としてある。β=0の状態とは、トナー回収ローラの回転が停止して回収トナー搬送路内にトナーが入力されない一方で、回収トナー搬送スクリューは駆動して、現像剤供給路内への回収トナーの供給がされている状態を意図している。また、γ=0の状態とは、ニュートナーの補給がされない状態を意味し、β=γ=0によって一時的に回収トナーのみで現像を行う状態になる。この場合、回収トナー搬送路内の滞留トナーの消費が促進され、劣化トナーの増加を未然に防止することが可能になる。
この基準値Aは、単位時間Tの間に現像により消費される平均的なトナー消費量を想定しているが、トナー消費量は出力する画像の画像面積率によって大きく変化し、この画像面積率もユーザーの使用目的によって変化する(例えば、高速機では比較的画像面積率の大きな画像が出力され易い傾向にある。)。そこで、印刷される画像面積の統計を調べた。図7は、画像面積率ごとの印刷割合の統計結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、画像面積率3〜6%付近にピークが存在する。ある程度余裕を持たせるため2〜7%と考えると、画像面積率y%のときの単位時間Tあたりに消費するトナー重量はy/100・x・T/tであるから、次式が導き出せる。
0.02・x・T/t≦A≦0.07・x・T/t・・・式3
ここで、xは画像1枚のベタ画像出力したときのトナー消費量[g]、Tは制御を行う基準となる単位時間[s]、tは画像連続出力時に画像1枚あたり印刷するのに要する時間[s]である。
本実施の形態では、今回はA4ヨコで30枚/分、全ベタ時の単位面積あたりの付着量が0.45mg/cm2の複写機にて実験を行い、制御周期Tを画像10枚を出力するのにかかる時間とし、基準値Aを以下のように決定した。
t=2[s]、x=0.45・20・29=0.26[g]、T=20[s]、y=5[%]
A=0.05・0.26・20/2=0.13[g]
また、トナー消費量anの検知方法は、今回は画像面積率から行った。画像面積率は、予めCPUに入力された形成予定の画像の画素数や所望の画像濃度に対応する画素濃度から算出することができる。これら画像面積率算出のための特性は書き込み手段2のレーザ光の照射点数(=画素数)や一照射点あたりの照射強度及び照射時間(=画素濃度)に置き換えることで現像画像を制御することが可能になる。また、直前の所定枚数の画像情報から前述の画素数や画像濃度に基づく積算値からトナー消費量anを算出して用いてもよい。本実施の形態では、後者の方法を採用し、
トナー消費量an=(単位時間Tの間に出力された画像面積率の和)・x/2・・・式4
の式より算出した。しかし、この算出方法以外にも、トナー濃度センサでトナー濃度を検知しトナー消費量anを割り出すという方法を用いてもよい。
次に、回収トナー搬送路内に回収トナーが少ない場合の制御方法について説明する。
回収トナー搬送路内に回収トナーが少ない場合とは空検知センサによって空状態にあることが検知された状態をいう。この場合、次工程である回収トナー供給量cnが安定しなくなるので次式に従って制御する。
(3)an≦Aの場合(現像で消費されるトナーが少ない(低画像面積)とき)
例えば、高画像面積の現像が継続したため、トナー回収量が少なくなり回収トナー搬送路内が空状態になっていたが、低画像面積の現像に切り替わったような過渡期を意図している。ここで、αは回収トナー搬送路の収容容積に応じた0以上の任意の設定値でよいことは先に述べたが、先の回収トナーが通常の場合と一貫性を持たせるためこれ以降の状態でもα=0とする。この場合、以下の状態にある。トナー回収機構が制御されて断続的に動作し、平均的な想定トナー消費量Aから画像面積率に基づくトナー消費量anを差し引いた量であるトナー回収量bnが回収される。また、回収トナー搬送スクリューは停止して、回収トナー供給量cnは0になっている。さらにニュートナー補給は、想定される平均的なトナー消費量Aを補充するように動作する。このように動作させることでトナー回収量を回復させ、空検知が解除されるまで継続する。
(4)an>Aの場合(現像で消費されるトナーが多い(高画像面積)とき)
例えば、高画像面積の現像が継続したため、トナー回収量が少なくなり空状態になっているが、次画像も相変わらず高画像面積の現像が予定されているような状態を意図している。ここで、βは0以上の任意の設定値でよいことは先に述べたが、回収トナーが通常の場合と一貫性を持たせるため、これ以降の状態でもβ=0とする。この場合、ニュートナー供給のみで画像形成を行うことになり、実質的には従来の2軸横攪拌方式(背景技術で説明した2軸搬送タイプ)の現像装置と同じになる。もちろん、補給されたニュートナーがどんどん消費されるので劣化トナー発生の心配は小さく、画像形成が高濃度から低濃度に変化した時点でトナー回収機構での回収動作を復帰させる前記(3)に遷移させればよい。
次に、回収トナー搬送路内に回収トナーが多過ぎる場合の制御方法について説明する。
回収トナー搬送路内に回収トナーが多過ぎる場合とは満杯検知センサによって回収トナー搬送路が満杯であると検知された状態をいう。この場合、回収トナー搬送スクリューへの駆動負荷増大や、回収トナーあふれによるトナー飛散などの不具合が発生する可能性があるので、次式に従って制御する。
(5)an≦Aの場合(現像で消費されるトナーが少ない(低画像面積)とき)
例えば、低画像面積の現像が継続されて、回収トナー搬送路内のトナー量が増加しているが、予定される次の画像形成も消費されるトナー量が少ない状態が継続することを意図している。本実施例ではα=0としている。α=0とは以下の実動作状態になっている。トナー回収機構が制御されて断続的に動作し、平均的な想定トナー消費量Aから画像面積率に基づくトナー消費量anを差し引いた量であるトナー回収量bnが回収される。また、回収トナー搬送スクリューも制御されて断続的に駆動して、想定される平均的なトナー消費量Aを供給するように動作する。しかし、ニュートナーの補給はされない。このように動作させると、現像手段内のトナーのみが消費され、かつ回収トナー搬送路内のトナーと現像剤供給路内のトナーを逐次入れ替えることができ、結果回収トナーへの劣化の負荷を分散させつつ、回収トナーから優先的に消費させることが可能になる。
(6)an>Aの場合(現像で消費されるトナーが多い(高画像面積)とき)
例えば、低画像面積の現像が継続されて、回収トナー搬送路内のトナー量が増加しているが、予定される次の画像形成のトレンドが、高濃度画像の現像に遷移した状態を意図している。本実施例ではβ=0としている。β=0とは以下の実動作状態になっている。トナー回収機構及びニュートナー補給スクリューは動作を停止し、トナー回収もニュートナー補給も行われていない。一方、回収トナー搬送スクリューは制御されて断続的に動作し、画像面積率に基づくトナー消費量an分のトナー供給を行う。これによって画像形成のトレンドが変化してトナー消費が促進されることを機に回収トナー搬送路内のトナーを優先的に吐き出して劣化トナーとなる前にトナーを消費し、かつ満杯検知を解除させて通常状態に戻すことが可能になる。
以上の制御の流れを、まとめたものが図8のフローチャートである。
ここで、図6、8中のT1,T2,T3,は、トナー消費量anを算出してからトナー回収動作、回収トナー供給動作、ニュートナー補給動作のそれぞれの動作開始までの時間差である。Bは単位時間あたりのトナー回収量(トナー回収速度)、Cは単位時間あたりの回収トナー供給量(回収トナー供給速度)、Dは単位時間あたりのニュートナー補給量(ニュートナー補給速度)である。本実施の形態では、全て、B=C=D=0.1g/sに固定した。また、このトナー回収速度をB=0.1g/sとするために、図5のグラフを利用して、トナー回収時には、現像バイアス−トナー回収ローラ印加バイアスを−300V(非回収時は+100V)になるよう設定し、この印加バイアスのON、OFF時間の調整で、トナー回収量を制御している。また、C=0.1g/sとするために、回収トナー搬送スクリューの回転数を100rpmに設定し、この回収トナー搬送スクリューの駆動手段のON,OFF時間の調整で、回収トナー供給量を制御している。補給スクリューも同様である。
次に、前記の効果等を確認するために、実施の形態で示した画像形成装置(実施例)、及び従来技術で示した2成分現像方式の2軸搬送タイプの現像手段を備えた画像形成装置(比較例)において、画像面積率1%の画像を2k、ベタ画像を20枚それぞれ連続して出力した際のトナーの帯電分布の経時変化を測定した。実施例では、前述のように、帯電分布の測定には、細川ミクロン社製E−spartアナライザーを用いた。図9は、トナーの帯電分布の経時変化を示すグラフである。図9(a)は比較例の結果、図9(b)は実施例の結果をそれぞれ示す。
図9から分かるように、比較例では、画像を出力することで、攪拌時間に伴って帯電量の分布が強帯電側や弱帯電側にシフトしているのに対し、実施例では、高画像面積(ベタ画像)、低画像面積(1%画像)の両画像をある程度連続して出力してもトナーの帯電量分布が安定しており、チャージアップ等のトナー劣化の現象が低減されていることが認められる。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・式(A)
SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(B)で表される。トナーを二次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4)・・・式(B)
SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α、α、α'、α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大き過ぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えてもよい。
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10-3〜2μmであることが好ましく、特に5×10-3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が5×10-2μm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(トナーの製造方法)
(1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
図12(a)〜(c)は、本実施形態のトナーの形状を模式的に示す説明図である。
図12(a)〜(c)において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)(図12(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図12(c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
Y,C,M,K 感光体ドラム(潜像担持体)
Y2,C2,M2,K2 現像手段
Y20(C20,M20,K20) 現像ケース
Ya(Ca,Ma,Ka) 現像剤供給路
Y21(C21,M21,K21) 現像ローラ(現像剤担持体)
Y22(C22,M22,K22),Y23(C23,M23,K23)
攪拌スクリュー(攪拌搬送手段)
Yb(Cb,Mb,Kb) トナー回収機構
Y25(C25,M25,K25) トナー回収ローラ(トナー回収機構)
Y26(C26,M26,K26) 回収ブレード(トナー回収部材,トナー回収機構)
Yc(Cc,Mc,Kc) 回収トナー搬送路
Y27(C27,M27,K27) 回収トナー搬送スクリュー(回収トナー搬送手段)
Y28(C28,M28,K28) 連通口
5 ニュートナー収容部
5a,5b,5c,5d トナーカートリッジ
9a,9b,9c,9d ニュートナー補給路
90a(90b,90c,90d) 補給スクリュー
Claims (8)
- 表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を備えて該現像剤に含まれるトナーにより前記潜像担持体の静電潜像を現像する2成分現像方式の現像手段と、ニュートナーを収容するニュートナー収容部と、該ニュートナー収容部と前記現像手段とに連通し、前記現像手段にニュートナーを補給するニュートナー補給路と、該ニュートナー補給路に設けられてニュートナーを搬送し、ニュートナーの補給量が制御可能なニュートナー搬送手段と、が備えられ、
前記現像手段には、前記現像剤を担持して潜像担持体と近接対向する現像領域で潜像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体にその軸方向に沿って前記現像剤を供給する現像剤供給路と、
該現像剤供給路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送手段と、が設けられた画像形成装置において、
現像領域通過後も前記現像担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、回収するトナー回収量を制御可能なトナー回収機構と、
前記現像剤供給路と区画されて前記トナー回収機構により回収された回収トナーの貯留、及び前記現像剤供給路への搬送を行う回収トナー搬送路と、
該回収トナー搬送路内に設けられて回収トナーを搬送し、回収トナーの供給量が制御可能な回収トナー搬送手段と、
前記ニュートナー搬送手段及び回収トナー搬送手段の各搬送量、及び前記トナー回収機構で回収するトナー回収量を制御する制御手段と、を設け、
該制御手段は、現像時に前記現像手段から前記潜像担持体に転移して消費されたトナーの単位時間あたりのトナー消費量がある基準量以下の場合には、前記トナー回収機構で回収する単位時間あたりのトナー回収量が、前記回収トナー搬送手段で搬送し、現像剤供給路に供給する単位時間あたりの回収トナーの供給量以上となるように制御し、
単位時間あたりのトナー消費量が基準量より多い場合には、単位時間あたりのトナー回収量が回収トナーの供給量より少なくなるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 単位時間あたりのトナー消費量が基準量以下の場合には、単位時間あたりのトナー回収量を、基準量と単位時間あたりのトナー消費量との差以上とな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。
- 単位時間あたりのトナー消費量が基準量以下の場合には、前記現像剤供給路へのトナーの供給において、前記回収トナー搬送手段で回収トナーを供給せずに、前記ニュートナー搬送手段でニュートナーを供給することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 単位時間あたりのトナー消費量が基準量より多い場合には、前記トナー回収機構でトナーを回収しないことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 単位時間あたりのトナー消費量が基準量より多い場合には、前記現像剤供給路へのトナーの供給において、前記ニュートナー搬送手段によるニュートナーの搬送は行わず、前記回収トナー搬送手段による回収トナーの搬送のみ行うことを特徴とする請求項1又は4に記載の画像形成装置。
- 単位時間あたりのトナー消費量が基準量より多い場合には、前記現像剤供給路へのトナーの供給において、前記ニュートナー搬送手段で搬送し、補給する単位時間あたりのニュートナー補給量を基準量とし、単位時間あたりのトナー回収量を、単位時間あたりのトナー消費量と基準量との差になるように制御することを特徴とする請求項1又は4に記載の画像形成装置。
- 前記基準量をAとすると、基準量Aが次式を満たす範囲内に設定されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
0.02・x・T/t≦A≦0.07・x・T/t
ここで、xは画像1枚のベタ画像現像したときのトナー消費量[g]、Tは前記制御手段がトナー回収及び/又は回収トナーの補給制御を行う基準となる単位時間[s]、tは画像連続現像時に画像1枚あたり現像するのに要する時間[s]とする。 - 前記回収トナー搬送路に、回収トナーの空を検知する空検知センサと、回収トナーの満杯を検知する満杯検知センサとを設け、
(1)単位時間あたりのトナー消費量anがある基準量A以下の場合であって、且つ、前記空検知センサ及び前記満杯検知センサで回収トナーの満杯及び空のいずれも検知しない場合は、次式1によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
(2)単位時間あたりのトナー消費量anがある基準量Aを超える場合であって、且つ、前記空検知センサ及び前記満杯検知センサで回収トナーの満杯及び空のいずれも検知しない場合は、次式2によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
(3)単位時間あたりのトナー消費量anがある基準量A以下の場合であって、且つ、前記空検知センサで回収トナーの空を検知した場合は、次式3によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
(4)単位時間あたりのトナー消費量anがある基準量Aを超える場合であって、且つ、前記空検知センサで回収トナーの空を検知した場合は、次式4によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
(5)単位時間あたりのトナー消費量anがある基準量A以下の場合であって、且つ、前記満杯検知センサで回収トナーの満杯を検知した場合は、次式5によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
(6)単位時間あたりのトナー消費量anがある基準量Aを超える場合であって、且つ、前記満杯検知センサで回収トナーの満杯を検知した場合は、次式6によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
算出したそれぞれの量となるように前記制御手段で制御することを特徴とする請求項1又は7に記載の画像形成装置。
ここで、α、β、γは、0以上の任意の設定値、Aは、平均的なトナー消費量に相当する基準量である。
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