JP2010014992A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、外部環境や動作条件の変化にも拘わらずトナー濃度センサの感度と現像剤の流動性を低下させることなく、安定したトナー濃度を得られ、信頼性を向上できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】
感光体６上に形成された静電潜像を可視像化する現像ロール５を備えた画像形成装置であって、画像形成装置内の状態量を検知するための累積印字枚数カウンタ１４を有し、前記検知された状態量に基づいて現像ロール制御手段１６が現像ロール駆動機構１５の制御量を決定し、この決定された制御量で現像ロール５を制御することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンタなどの電子写真方式による画像形成装置に関するものである。

一般的な電子写真方式による画像形成装置は、均一に帯電された感光体上に静電潜像を形成し、現像装置にてトナーを現像することにより静電潜像を顕像化する。感光体上のトナー像は転写装置により用紙上に転写され、定着装置により加熱加圧されることにより用紙に定着される。また、感光体上の未転写トナーは清掃機によって清掃される。上記プロセスを繰り返し、連続的に印刷を行なう。

通常トナーは磁性体のキャリアからなる現像剤として現像装置内にて攪拌搬送されており、キャリアはトナーと攪拌されることによってトナーを摩擦帯電させ、静電的な引力（クーロン力）でトナーを表面に保持した状態のまま、磁石を有する現像ロールによって吸着搬送され、感光体表面の静電潜像に対向する現像位置まで搬送される。この時、感光体表面の静電潜像と接触する際に現像ロール上のキャリアからトナーが乖離して感光体に転移し、感光体表面の可視化像となる。上記現像工程では、現像ロールより移送されるトナー量を均一にすることが印刷品質の向上につながる。
図１に画像形成装置の現像装置部分の概略構成図を示す。現像剤１はオーガスクリュ２で攪拌搬送され、搬送パドル３へ搬送される。そして搬送ロール３から仕切り板４を渡り、現像ロール５に吸着搬送され、感光体６の表面へと移送される。静電潜像の現像は感光体６の表面にトナーを静電的に均一に付着させるため、現像ロール５と現像剤規制部材７の間隔（通常ドクタギャップ）を現像ロール５に沿って軸方向に一定とし、現像剤付着量を軸方向に一定にすることが出来る。つまり現像剤は現像ロール５に付着し、矢印方向に搬送され、現像剤規制部材７の現像剤付着量規制部８にて現像剤の高さが揃えられ、感光体６側に搬送されていくことになる。これにより感光体６の表面に移送されるトナー量が均一となる。
また、現像ロール５の印刷領域９においては対向した感光体６との間でトナーが消費されているため、トナーの消費量にあわせて現像装置１０の内部にトナーを補給する必要がある。そこで、現像装置１０内部のトナー濃度を測定するトナー濃度センサ１１を設け、トナー濃度が予めトナー濃度制御手段１２に記憶されている所定の値を下回ったとき、トナー補給装置１３が新たなトナーを供給することで現像装置１０内部のトナー濃度を一定に制御する方法が行なわれている。

近年、装置の小型化が進んでいる中で、印刷速度は早くなる傾向にあり、かつ印刷品質の向上が要求されている。しかしながら、複写機などの電子写真式画像形成装置では、現像剤の累積印字枚数、温度、湿度、印刷枚数、印刷濃度等の状態量が変化した場合、良好な画像を得ることが困難であった。これは、現像効率、転写効率が画像形成装置内の温度、湿度の影響、および現像剤の劣化程度の影響を受けているためである。
例えば、現像剤１の累積印字カウンタ１４によりカウントされている印字枚数が多い場合、繰り返しの印字によって現像装置１０の内部ではトナーとキャリア或はキャリア同士がメカニカルなストレスの下で互いに接触を繰り返した結果、次第にキャリア表面にトナーフィルミングと呼ばれるトナー融着やトナー表面の外添剤が脱離してキャリア表面に移行する等、キャリア表面の経時的変化が生じ、キャリアの摩擦帯電付与能力を低減させてしまう。こうした劣化キャリアはトナーの帯電を不安定なものとし、例えば逆極性のトナーの生成やトナー帯電量の絶対値を低下させ、地カブリやトナー飛散の原因となって画質を損なう。このようなキャリア劣化を抑制する手段として、補給すべきトナー量とトナー補給速度制御量の関係をモデル化しトナー補給装置１３のトナー補給の制御を行なう方式（例えば特許文献１参照）が知られている。
図２はトナー濃度センサの所定の入力電圧時のトナー濃度（ｗｔ％）とトナーセンサ出力（Ｖ）との関係を示す特性図である。トナーセンサの出力値の上下限近傍では、通常の感度と傾きが異なっていることが分かる。このことは、トナーセンサ感度がトナー濃度（ｗｔ％）の制御範囲によって異なることを示している。このようにトナー濃度（ｗｔ％）とトナーセンサ出力（Ｖ）の傾き（トナーセンサ感度）は一定でないため、従来の方法ではトナー濃度制御手段の制御電圧レベルが変動し、トナー濃度センサの感度と現像剤の流動性が低下し、トナー濃度の制御が不安定になる問題があった。
特開平７−６４３８３号公報

本発明の目的は、上記課題に鑑み、簡単な構成で現像ロールの回転速度を好適に制御して、外部環境や動作条件の変化にも拘わらず、トナー濃度センサの感度と現像剤の流動性を低下させることなく安定したトナー濃度を得られるようにした信頼性の高い画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の第１の手段は、感光体上の静電潜像を可視像化する現像ロールを備えた電子写真方式の画像形成装置において、前記画像形成装置内の状態量を検知する状態量検知手段と、検知した前記画像形成装置内の状態量に基づいて前記現像ロールの速度を制御する現像ロール速度制御手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記状態量として、画像形成装置内の温度、湿度、現像剤の累積印字枚数、感光体の累積印字枚数のうち少なくとも１つを用いることを特徴するものである。

本発明に係る画像形成装置は、簡単な構成で現像ロールの回転速度を好適に制御して、外部環境や動作条件の変化にも拘わらず、トナー濃度センサの感度と現像剤の流動性を低下させることなく安定したトナー濃度を得られるため、画像形成装置の信頼性を向上することができる。

以下、本発明の実施例を図１を用いて説明する。本実施例においては、現像装置１０における現像ロール５の回転速度を制御する状態量として、画像形成装置の累積印字枚数を用いた場合について説明する。なお、ここでは、画像形成装置の累積印字枚数により、現像剤の累積印字枚数を代表させている。
現像装置１０の内部には、現像剤１を攪拌・循環させる手段としてオーガスクリュ２が設けられており、オーガスクリュ２が回転することで現像装置１０内部の現像剤１はトナーと十分に攪拌され、搬送パドル３へと搬送される。そして、搬送パドル３から仕切り板４を渡り、現像ロール５に吸着搬送され、感光体６に移送される。この時、感光体６表面の静電潜像と接触する際に現像ロール５のキャリアからトナーが乖離して感光体６表面に転移し、トナーが感光体６の可視化像となる。

また、オーガスクリュ２のほぼ中央部にトナー濃度の透磁率を測定するためのトナー濃度センサ１１が設けられており、現像装置１０に付属するトナー補給装置１３は、トナー濃度センサ１１に検出される出力電圧を基にトナー濃度が所定の値を下回ったときに、トナー補給装置１３から新たなトナーを供給する制御を行なう。また、画像形成装置の累積印字枚数をカウントしている累積印字カウンタ１４は現像ロール駆動機構１５を制御する現像ロール制御手段１６に接続されている。
印字プロセスを繰り返し、累積印字カウンタ１４の数が増加すると、事前に現像ロール制御手段１６が累積印字カウンタ１４の状態量を基に好適とする制御量の設定値を決定し、現像ロール駆動機構１５に入力信号を与え、現像ロール５の回転速度を変更する。現像装置１０内部の現像剤１はトナーとキャリア或はキャリア同士がメカニカルなストレスの下で互いに接触を繰り返し、次第にキャリア表面にトナーフィルミングと呼ばれるトナー融着やトナー表面の外添剤が脱離してキャリア表面に移行する等、キャリア表面の経時的変化が生じ、トナー帯電量の絶対値が低下するため、感光体６の静電潜像に対し過剰にトナーが転移する状態であるが、この場合は、現像ロール駆動機構１５は現像ロール５の回転速度を下げる制御を行なう。
それにより、感光体６に転移可能となるトナーの量が減少するため、感光体６への過剰なトナー供給を抑えることができる。逆にトナーの帯電量が上昇し、感光体６に転移されるトナーの量が不足している場合は、現像ロール５の回転速度を上げることで、感光体６へ十分にトナーを供給することができる。また、トナー濃度センサ１１の制御電圧レベルを変更しないため、現像装置１０内部ではトナー濃度を安定して制御することができる。
上述した実施例においては、状態量として累積印字カウンタ１４による累積印字枚数を使用したが、これに加えて温度、湿度等を使用することもできる。また更に現像剤の累積印字枚数と、感光体の累積印字枚数をそれぞれ独立してカウントするカウンタを設け、現像剤の累積印字枚数と感光体の累積印字枚数をそれぞれ状態量として使用してもよい。

本発明により、簡単な構成でトナー濃度センサの感度と現像剤の流動性を低下させることなく、安定したトナー濃度を得られ画像形成装置の信頼性を向上することができる。

本発明の一実施例を示す画像形成装置の現像装置部分の概略構成図である。 トナー濃度センサの所定の入力電圧時のトナー濃度とトナーセンサ出力との関係を示す特性図である。

符号の説明

１は現像剤、２はオーガスクリュ、３は搬送パドル、４は仕切り板、５は現像ロール、６は感光体、７は現像剤規制部材、８は現像剤付着量規制部、９は印刷領域、１０は現像装置、１１はトナー濃度センサ、１２はトナー濃度制御手段、１３はトナー補給装置、１４は累積印字カウンタ、１５は現像ロール駆動機構、１６は現像ロール制御手段である。

Claims (2)

1. 感光体上の静電潜像を可視像化する現像ロールを備えた電子写真方式の画像形成装置において、前記画像形成装置内の状態量を検知する状態量検知手段と、検知した前記画像形成装置内の状態量に基づいて前記現像ロールの速度を制御する現像ロール速度制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記状態量として、画像形成装置内の温度、湿度、現像剤の累積印字枚数、感光体の累積印字枚数のうち少なくとも１つを用いることを特徴する請求項１に記載の画像形成装置。

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