JP2010156763A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の目的は、コンタミ現象に起因した画像弊害の発生を抑制することにある。
【解決手段】 現像容器内の現像剤の残量を現像剤残量検知手段で検知して不揮発性のメモリに記憶していき、検知された現像剤残量が、メモリに記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、現像ローラに印加される現像バイアスを変更する制御を行う画像形成装置。
【選択図】 図1
【解決手段】 現像容器内の現像剤の残量を現像剤残量検知手段で検知して不揮発性のメモリに記憶していき、検知された現像剤残量が、メモリに記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、現像ローラに印加される現像バイアスを変更する制御を行う画像形成装置。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて記録材上に画像を形成する、レーザビームプリンタや複写機などの画像形成装置に関するものである。
例えば、複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真画像形成装置は、画像データに対応した光を電子写真感光体(感光体)に照射して静電像(潜像)を形成する。そして、この静電像に対して、現像装置から記録材料である現像剤のトナーを供給して、トナー像として顕像化する。このトナー像は、転写装置によって感光体から記録紙などの記録材へ転写する。このトナー像を、定着装置で記録材上に定着することで記録画像が形成される。
現像装置には現像剤収納部が連結しており、現像剤収容部の現像剤は、現像搬送拌部材によって現像装置内に搬送される。現像装置内に搬送された現像剤は、現像ローラ上を現像剤規制部材で規制と同時に摩擦帯電された後、現像部に搬送され、現像バイアスを印加することにより、静電潜像に対応して画像を形成することで現像剤は消費されていく。
このような画像形成装置では、使用者は、現像剤が無くなった時点でカートリッジを交換する、または現像剤を補充することで、再び画像を形成することができる。そのため、このような画像形成装置は、現像剤が消費された場合にそれを検知し、使用者に報知する手段、即ち、現像剤残量検知手段を備えていることがある(特許文献1)
現像剤がプリントすることによって消費され無くなった場合に、現像剤を補給する構成の画像形成装置においては、現像剤を補給した際の現像剤コンタミ現象と呼ばれる現象が問題になり、様々な対策が考案されている。(特許文献2)
現像剤がプリントすることによって消費され無くなった場合に、現像剤を補給する構成の画像形成装置においては、現像剤を補給した際の現像剤コンタミ現象と呼ばれる現象が問題になり、様々な対策が考案されている。(特許文献2)
<コンタミ現象についての説明>
コンタミ現象について以下に説明する。
コンタミ現象について以下に説明する。
現像剤は、画像形成装置のある程度長い期間の使用により変化していく。現像剤は、現像装置や現像剤収容部内において攪拌部材により循環している。現像剤規制部材や、撹拌部材によって摺擦されることにより変化する。変化としては、ある程度の長い間、現像剤が、現像剤規制部材や攪拌部材により摺擦されることで、現像剤の表面にあった外添剤が内部に埋め込まれる、現像剤に含まれる外添剤の割合が減少するという現象が起こる。また、現像動作を行うことにより、現像に適した性質の現像剤のみが現像に使用されて現像に不適切な現像剤が残り(現像剤の選択的な現像という)、現像剤の平均粒径が初期の平均粒径よりも大きくなる、等が挙げられる。このような変化を現像剤の耐久劣化と言い、現像剤の帯電能は低くなり、現像剤の単位重さ辺りの電荷量(以下、トリボとする)(μC/g)、は低い側にシフトする。図2に、新しい現像剤のトリボ分布と、耐久で変化した古い現像剤のトリボ分布の一例を示す。
耐久劣化をした古い現像剤が残っている現像装置に、新しい(耐久劣化をしていない)現像剤が補給されると、現像器の中はコンタミ状態となる。コンタミ状態になった現像剤は、高い帯電能をもつ新しい現像剤と、低い帯電能しかもたいない古い現像剤が混在する状態となり、トリボ分布も幅広いものとなる。
このようにコンタミ状態になった場合、帯電能が高い現像剤と低い現像剤が混在することが要因となり、現像起因のゴースト(以下、現像ゴースト)が発生し、問題となる場合がある。現像ゴーストとは、現像ローラ上で1周前の画像履歴が、次の周に対応する画像に現れる現象である。
また、このコンタミ現象は、現像剤を補給した場合だけでなく、現像剤を補給しない構成のプロセスカートリッジにおいても、ある程度現像剤を消費した任意のタイミングで発生することがある。これは、現像装置や現像剤収容部の一部で、攪拌部材が届かない位置に、循環せずに、新しい現像剤同様の状態で残っていたものが、何かのタイミングで崩れ落ち、耐久劣化した現像剤と混ざることで発生するためである。このような現象は、例えば、給紙カセットに紙を出し入れする等の振動が与えられた場合に起こりうる。
特開2002−99815号公報
特開2004−61999号公報
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、コンタミ現象の発生を検知し、コンタミ現象に起因した画像弊害の発生を抑制することにある。
第1の発明は、現像剤収容部と、現像剤収容部内に備えられ現像剤の残量測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを備え、現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、前記不揮発性記憶手段には、現像剤残量の最小値Mを書き込み、更新できる記憶領域を設け、前記最小値と検出された現像剤量を比較し、現像剤量が増加したかを判断する比較判断手段を有し、検知した現像剤残量の値が増えたと判断した場合、
現像バイアスを制御することを特徴とする画像形成装置である。
現像バイアスを制御することを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、コンタミ現象の発生を検知し、コンタミ現象に起因した画像弊害の発生を抑制することができる。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
<実施例1の特徴の要約>
本実施例の特徴を図1を用いて説明する。図1は横軸がプリント枚数、縦軸が現像剤残量である。基本的にはプリント枚数が増加するにつれて現像剤残量は減少する。図1では、あるプリント枚数αで現像剤残量が増加した例である。現像剤量が増加した場合に、現像バイアスのACバイアスのピーク間電圧値(以下、Vpp)を1.8kVから、1.7kVにする。そして、現像剤の残量が、増えた現像剤残量が、増加する前の現像剤残量に戻ったプリント枚数βで、現像バイアスのVppを1.8kVに戻すという制御を行っている。本実施例では、(カートリッジを入れ替えずに)1つのトナーカートリッジを用いてプリントを行っている。そして、プリントを行っている間に、現像剤残量検知手段において検知された現像剤が、メモリに記憶された現像剤残量に対して3%以上増えたと検知した場合に、コンタミが発生したと判断している。そして、コンタミが発生したと判断された場合、現像バイアスのACバイアスのピーク間電圧値(以下、Vpp)を変更している。
本実施例の特徴を図1を用いて説明する。図1は横軸がプリント枚数、縦軸が現像剤残量である。基本的にはプリント枚数が増加するにつれて現像剤残量は減少する。図1では、あるプリント枚数αで現像剤残量が増加した例である。現像剤量が増加した場合に、現像バイアスのACバイアスのピーク間電圧値(以下、Vpp)を1.8kVから、1.7kVにする。そして、現像剤の残量が、増えた現像剤残量が、増加する前の現像剤残量に戻ったプリント枚数βで、現像バイアスのVppを1.8kVに戻すという制御を行っている。本実施例では、(カートリッジを入れ替えずに)1つのトナーカートリッジを用いてプリントを行っている。そして、プリントを行っている間に、現像剤残量検知手段において検知された現像剤が、メモリに記憶された現像剤残量に対して3%以上増えたと検知した場合に、コンタミが発生したと判断している。そして、コンタミが発生したと判断された場合、現像バイアスのACバイアスのピーク間電圧値(以下、Vpp)を変更している。
<画像形成装置の全体構成及び動作>
図11に画像形成装置の全体図を説明する。画像形成装置100は以下を備えている。像担持体である感光体ドラム14。感光体ドラム14を一様に帯電するための帯電手段である帯電ローラ8。画像信号に基づいて、感光ドラム上に静電潜像を形成する露光装置15。感光体ドラム14に形成された静電潜像を現像剤により顕像化するための現像装置5。転写材Pに現像剤を転写させるための転写手段である転写ローラ16。転写後に感光体ドラム14上にわずかに残った現像剤を掻き取り、次回の画像形成に供するためのクリーニング手段であるクリーニングブレード6を備えている。
図11に画像形成装置の全体図を説明する。画像形成装置100は以下を備えている。像担持体である感光体ドラム14。感光体ドラム14を一様に帯電するための帯電手段である帯電ローラ8。画像信号に基づいて、感光ドラム上に静電潜像を形成する露光装置15。感光体ドラム14に形成された静電潜像を現像剤により顕像化するための現像装置5。転写材Pに現像剤を転写させるための転写手段である転写ローラ16。転写後に感光体ドラム14上にわずかに残った現像剤を掻き取り、次回の画像形成に供するためのクリーニング手段であるクリーニングブレード6を備えている。
転写材Pに転写された現像剤像は、定着装置17により転写材Pに定着される。
画像形成装置100は、画像形成装置本体と、画像形成装置本体に着脱可能に設けられたプロセスカートリッジとを備える。図3に基づいて、プロセスカートリッジ1の構成を説明する。プロセスカートリッジ1は、以下の構成を一体化してカートリッジ化したものである。現像剤である磁性トナーを収納する現像剤収容部2と、現像剤担持体である現像ローラ3及び現像剤規制部材である厚さ1.0mmのウレタンゴムの平板である現像ブレード4などを保持する現像装置5。像担持体である感光体ドラム14と、クリーニングブレード6及び廃現像剤容器7などのクリーニング手段及び帯電ローラ8を取り付けたクリーニング枠体9。
現像ローラ3は、直径16mmのアルミ素管にカーボン粒子等を分散した塗液をコーティング、乾燥して、表面粗さRa=1.0μmにしたものを用い、磁性トナーを現像ローラに引き寄せるためのマグネット10が内包されている。
現像剤収容部2には、現像剤を攪拌するための現像剤攪拌部材11が1つ配置されている。攪拌部材11は、角棒である攪拌軸に、厚さ100μmのPET(ポリエチレンテレフタテート)のシートを貼り付けられることで構成されている。この攪拌部材11が、回転方向R1に攪拌軸を中心に回転することにより、PETのシートで現像剤Tを現像剤収容部2から現像装置5方向へ搬送する構成になっている。PETシートの自由端は、現像剤収容部2の底面に接触する。現像剤攪拌部材と現像剤収容部とが接触しない斜面部Qは、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した状態で水平面から70°の斜面になっている。この斜面上の現像剤には攪拌部材11は届かない。そのため、現像剤Tの自重や、攪拌部材11が現像剤収容部2に接触する振動により、徐々に斜面を攪拌部材11が届く位置まで滑り落ちた後に、攪拌部材11により現像装置5内部に搬送される。
現像装置5内に搬送された現像剤Tは、現像ローラ3上を現像ブレード4で規制と同時に摩擦帯電される。その後、感光体ドラム14と現像ローラ3との対向部である現像部に搬送される。現像ローラ3に現像バイアスを印加することにより、感光体ドラム14上に静電潜像に対応したトナー画像が形成される。トナー像が形成されることにより現像剤Tは消費されていく。現像バイアスは、1.8kVpp、2500Hzの矩形波のACバイアスと−450VのDCバイアスの重畳バイアスを用いている。現像バイアスは、ベタ濃度や、文字画像の太さ等が、ユーザーが最も好むであろうものになるよう鑑みて設定されている。
<現像剤残量検知手段の構成>
画像形成装置は、現像装置5かつ現像剤収容部2内の現像剤Tの消費に従ってその残量を逐次検知する現像剤残量検知手段を備える。
画像形成装置は、現像装置5かつ現像剤収容部2内の現像剤Tの消費に従ってその残量を逐次検知する現像剤残量検知手段を備える。
本実施例では、現像容器内に現像剤残量検知手段としてのプレートアンテナを有している。図3に示すように、本実施例では、プレートアンテナとして、現像ローラ3に対向する位置の長手方向全域にわたって設けられた出力板金12を備えている。
本実施例では、現像ローラ3には、プロセスカートリッジ1が画像形成装置本体に装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた電圧印加手段としての現像バイアス印加手段に電気的に接続される。
そして、現像バイアスが現像ローラ3に印加されると、現像ローラ3と現像ローラ3に対向した出力板金12との間に交流電流が流れ、電流測定装置によって電流値が計測される。
こうして、電流測定装置によって測定された電流値から、現像ローラ3と出力板金12との間の静電容量が計測される。
このように、プレートアンテナである出力板金12を現像剤収容部2内に配設し、現像ローラ3と出力板金12との間の静電容量を観測する。現像装置5かつ現像剤収容部2内の現像剤Tの減少に伴って、静電容量は変化する。そのため、予め求めておいた現像ローラ3と出力板金12間の静電容量と現像剤量の関係と測定される静電容量と比較することで、随時現像装置5かつ現像剤収容部2内の現像剤量を知ることができる。現像剤残量の検知は、プリント1枚ごとタイミングに行っており、現像剤残量を逐次検知可能になっている。
本実施例のカートリッジには不揮発性のメモリを備えており、現像剤残量検知手段によって検知された現像剤量をメモリに更新していく。本実施例では、検知された現像剤残量がメモリに記憶されている現像剤残量の値よりも小さい場合に、現像剤残量をメモリに更新するようにしていく。言い換えれば、現像剤残量検知手段によって検知された現像剤量の最小値Mをメモリに随時更新していく。
<コンタミ検知>
次に、本発明の特徴である、コンタミ検知とコンタミと検知した場合の制御について説明する。
次に、本発明の特徴である、コンタミ検知とコンタミと検知した場合の制御について説明する。
コンタミ検知は、前述の現像剤残量検知手段を用いて行う。基本的に現像剤の残量はプリント枚数が進めば、減る一方で増えることは無いはずである。しかし、例えば、図4のように攪拌部材11が届かない現像剤収容部2の後端に現像剤T1が残っており、何かのタイミングで一気に崩れ落ち、攪拌部材11により現像装置5内に搬送された場合、現像ローラ3と出力板金12間の現像剤は増える。そのため、残量検知手段が検知する値も増加する。このことから、残量検知手段が検知する残量が増えた場合、コンタミが発生したと判断できる。
<コンタミ検知手段とコンタミゴースト改善構成>
コンタミ検知手段とコンタミ起因の現像ゴースト(以下、コンタミゴースト)を改善させる構成を、概念図として図5に示し、実際に行う制御を図6にフローチャートで示す。本実施例では、図5の概念図に示すように、残量検知手段18、不揮発性メモリ19、比較判断手段20、現像剤増加量計算手段21、現像バイアス印加手段22を備えている。なお、本実施例では、比較判断手段20、現像剤増加量計算手段21は、制御手段であるCPU23が兼用している。また、制御手段は現像バイアス印加手段を制御して、現像ローラに印加される現像バイアスを制御する。
コンタミ検知手段とコンタミ起因の現像ゴースト(以下、コンタミゴースト)を改善させる構成を、概念図として図5に示し、実際に行う制御を図6にフローチャートで示す。本実施例では、図5の概念図に示すように、残量検知手段18、不揮発性メモリ19、比較判断手段20、現像剤増加量計算手段21、現像バイアス印加手段22を備えている。なお、本実施例では、比較判断手段20、現像剤増加量計算手段21は、制御手段であるCPU23が兼用している。また、制御手段は現像バイアス印加手段を制御して、現像ローラに印加される現像バイアスを制御する。
図6のフローチャートを説明する。
未使用のカートリッジが初めて画像形成装置に装着された場合、プリントがスタートし、最初の1枚目がプリントされた後、残量検知手段18により現像剤残量が検知される。まだ、現像剤残量の最小値Mはメモリに記憶されていないので、検知された残量はそのまま不揮発性メモリ19に現像剤残量の最小値Mとして記憶され、プリント動作は終了する。2枚目以降のプリントが行われた際は、プリント後に現像剤残量が検知され、すでに現像剤残量の最小値Mがメモリに記憶されているので、比較判断手段20により現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量と最小値Mが比較される。現像剤残量が最小値Mより小さければ、新たな現像剤残量の最小値Mとしてメモリに更新され、終了する。もし、現像剤残量がメモリに記憶されている最小値Mより多いと判断された場合は、現像剤増加量計算手段21により、メモリに記憶されている最小値Mに対しての増加率Δa(%)が計算される。Δaが3%以上の場合、現像バイアス印加手段により、現像バイアスのVppが1.8kVから1.7kVに変更され、次回のプリント時から現像バイアスのVppを1.7kvで画像形成を行う。Δaが3%以上の場合は、そのまま終了する。なお、増加率Δaは、現像剤残量検知手段で検知された現像剤残量−記憶手段に記憶されている現像剤残量(g)/現像剤残量検知手段で検知された現像剤残量(g)×100、で計算される。
現像バイアス変更後は、プリント後に現像剤残量が検知され、比較判断手段20により、メモリに記憶されている現像剤残量の最小値Mより大きければ、1.7kVのVppが選択されたままである。現像剤残量の最小値M以下であると判断された場合に、1.8kVのVppに再変更される。
Vppが1.8kVに再変更された後は、再び現像剤増加率が3%以上と判断されるまでは、Vppは1.8kVのままである。
また、本実施例の不揮発性メモリ19には、カートリッジの個体を識別する識別情報を記憶している。この識別情報により、別のカートリッジで、それまでのカートリッジより現像剤残量が多いものが画像形成装置に装着されることにより、現像剤残量が増えた場合と、同一カートリッジで現像剤残量が増えた場合とを区別することができる。カートリッジ個体が交換され、現像剤残量が増加した場合は、前述のコンタミゴースト改善制御は行わない。
<コンタミゴーストの強制発生検討>
次に、以上に説明した本実施例のコンタミゴースト改善構成の効果を確認する。まず、コンタミを強制的に発生させ、ゴーストのレベルを確認する。その後にVppを変更し、ゴーストの改善効果を検証する。
次に、以上に説明した本実施例のコンタミゴースト改善構成の効果を確認する。まず、コンタミを強制的に発生させ、ゴーストのレベルを確認する。その後にVppを変更し、ゴーストの改善効果を検証する。
まず、下記印字テスト条件において、現像剤を消費しつつ現像剤収容部内の現像剤を耐久劣化させる。ある現像剤残量になったところで、新品トナーを所定の量投入したのちに、ゴースト判定サンプルをプリントし、コンタゴーストを強制発生させ、発生ゴーストレベルを確認した。
印字テスト条件
使用カートリッジ:現像剤充填量350g
出力画像:印字率4%画像
気温/湿度:25℃/60%
印字テスト条件
使用カートリッジ:現像剤充填量350g
出力画像:印字率4%画像
気温/湿度:25℃/60%
現像ゴーストとは、図7に示すように現像ローラ上で1周前の画像履歴が、次の周に対応する画像に現れる現象である。現像ゴーストは、ベタ黒部とベタ白がともに現像ローラ1周目に対応する部分にあり、2周目に対応する部分が均一なハーフトーンである画像サンプルで顕著に発生する。また、1周目に印字された部分が他の部分よりも濃度が濃くなる場合をポジゴースト、薄くなる場合をネガゴーストという。図7の画像サンプルをゴースト判定サンプルに用い、現像ローラ1周目に対応する部分に一片が25mmの正方形のベタ黒、現像ローラ2周目以降に対応する部分はハーフトーン画像を形成した。ハーフトーン画像は、「マクベス反射濃度計」(マクベス社製)を用いて測定した値で示すと、0.6程度の濃度のものである。ゴーストレベルは、1周目がベタ白後のハーフトーン部の濃度と、1周目がベタ黒後のハーフトーン部の濃度との濃度差で判断した。具体的には、濃度差をみて、『○:0〜0.03未満』、『△:0.03以上〜0.08未満』『×:0.08以上』としてゴーストレベルのランク付けした。新品トナー投入前のゴーストレベルは全て○レベルであった。
<現像剤増加量とコンタミレベルの確認>
結果を表2に示す。表2は、現像剤残量に対する新品投入(増加)トナー量とゴーストレベルとの関係を示している。
結果を表2に示す。表2は、現像剤残量に対する新品投入(増加)トナー量とゴーストレベルとの関係を示している。
新品トナー投入後に発生したゴーストは全てポジゴーストであった。
表2の結果、増加率Δa=投入トナー量/トナー残量が3%より多くなると△、又は×レベルのゴーストが発生しており、本実施例でΔaが3%以上でコンタミが発生したと判断することが妥当であることがわかる。
<コンタミゴースト改善手段と効果の説明>
コンタミと判断した後の制御とその効果について説明する。本実施例においては、コンタミと判断した場合に、現像バイアスのVppを1.8kVから1.7kVに変更する。
コンタミと判断した後の制御とその効果について説明する。本実施例においては、コンタミと判断した場合に、現像バイアスのVppを1.8kVから1.7kVに変更する。
Vppは1.8kVであるほうが、ユーザーが最も好む文字画像の太さを実現できる。しかし、Vppを1.7kVにした場合でも、ベタ濃度は1.8kVの時と同等、文字画像はユーザーが最も好むであろう太さより、若干細くなるものの、問題となるレベルではないことを確認した。
前記、現像剤残量に対する増加トナー量とゴーストレベルとの関係を検討において、表1で示したゴーストレベルが発生した段階で、現像バイアスのVppを1.8kVから1.7kVに変更した後のゴーストレベルを表3に示す。Vppを変更することでゴーストのレベルが良化することが解かる。
以上から、本実施例の構成にすることでコンタミゴーストが改善することが確認できた。
次に、この改善のメカニズムを以下に説明する。説明の順番としては、まず、『現像ゴースト発生メカニズム』、『コンタミゴーストの発生メカニズム』を説明した後に『ゴースト良化のメカニズム』の順で説明する。
<現像ゴースト発生のメカニズム>
まず、現像ゴーストの発生メカニズムについて以下に説明する。一般的に、画像形成プロセスは、現像開始前に現像ローラを所定の回転数回転させ、現像剤規制部材で現像剤を十分摩擦帯電させたのちに、現像バイアスを印加し、現像を行う。つまり、現像ローラ1周目に対応する画像部は十分にトリボが高い現像剤が現像される。しかし、現像ローラ1周目に高印字の画像を現像した場合、現像ローラ上の現像剤の大部分が消費されてしまい、次の周には現像装置内部から現像ローラ上に搬送されたばかりで、現像剤規制部材で1回だけ摩擦帯電された現像剤が現像部に搬送される。そのため、現像部の現像剤はトリボが低い状態になる。逆に現像ローラ1周目がベタ白画像の場合、2周目は十分にトリボが高い現像剤が現像されることになる。
まず、現像ゴーストの発生メカニズムについて以下に説明する。一般的に、画像形成プロセスは、現像開始前に現像ローラを所定の回転数回転させ、現像剤規制部材で現像剤を十分摩擦帯電させたのちに、現像バイアスを印加し、現像を行う。つまり、現像ローラ1周目に対応する画像部は十分にトリボが高い現像剤が現像される。しかし、現像ローラ1周目に高印字の画像を現像した場合、現像ローラ上の現像剤の大部分が消費されてしまい、次の周には現像装置内部から現像ローラ上に搬送されたばかりで、現像剤規制部材で1回だけ摩擦帯電された現像剤が現像部に搬送される。そのため、現像部の現像剤はトリボが低い状態になる。逆に現像ローラ1周目がベタ白画像の場合、2周目は十分にトリボが高い現像剤が現像されることになる。
トリボと現像性について以下に示す。そもそも現像剤が現像されるメカニズムとしては、現像剤がトリボを持つことにより、現像ローラに印加される現像電圧と静電潜像との電位差によって、現像剤は力を受け、現像される、というものである。このとき、現像剤が受ける力は、現像バイアスによる静電力だけではなく、現像ローラとの鏡映力や、ファンデルワールス力等の現像ローラ方向の引力も作用する。そのため、トリボが低すぎ、電位差により受ける静電力が小さすぎると、現像ローラから静電潜像に移ることができず、現像性が下がる。しかし、逆にトリボが高すぎる場合においても、現像剤と現像ローラ間に働く引力である鏡映力が増加してしまい、現像剤は現像ローラに束縛され、現像性は下がる。また、ハーフトーン等の比較的、現像ローラと静電潜像の電位差が低い画像を現像する場合においては、トリボが高すぎる場合において、少ない現像剤の量でも、静電潜像の電位差を埋めることができてしまい、少ない現像剤量しか現像されないため、濃度は下がる。これらのように、現像剤のトリボにより現像性は大きく変化し、トリボが低すぎても、高すぎても現像性は下がる。
このため、現像ローラ1周目に対応する部分の現像剤の消費され具合により、2周目の現像剤のトリボが変化してしまうと、現像性が変わり、2周目に対応する画像の濃度が変化する。この現象が、現像ゴーストである。
現像ゴーストは、現像ローラ上の現像剤のトリボで、1周目がベタ白だった後の2周目のトリボ(以下、白後のトリボ)と、1周目がベタ黒だった後の2周目のトリボ(以下、黒後のトリボ)との差が大きいとゴーストは悪くなる。また、全体的にトリボが低い場合、黒後のトリボがさらに低くなり、ネガゴーストになりやすい。逆に、トリボが高い場合、白後のトリボが高くなりすぎ、ポジゴーストになりやすい。
<コンタミゴーストの発生メカニズム>
次に、上記の現像ゴースト発生メカニズムを踏まえて、コンタミ現象が起こったときのゴースト悪化のメカニズムについて以下に説明する。
次に、上記の現像ゴースト発生メカニズムを踏まえて、コンタミ現象が起こったときのゴースト悪化のメカニズムについて以下に説明する。
耐久履歴を受ける前の新しい現像剤におけるの白後のトリボと、黒後のトリボの分布と、耐久履歴を受け劣化した古いトナーにおけるの白後のトリボと、黒後のトリボの分布を図8に示す。新しいトナーのほうが耐久劣化していないため、トリボが高く、白後、黒後ともにトリボ分布も高い側にある。耐久履歴を受けたトナーは、白後、黒後ともに低い側にある。新しいトナーも耐久履歴を受けたトナーも、白後、黒後の差はさほど大きくなく、レベルの悪いゴースト画像も発生しない。
図9に新しいトナーに古いトナーが混じり、コンタミ状態にあるトナーの白後、黒後のトリボ分布を示す。黒後のトリボ分布は新しいトナーと古いトナーのトリボ分布を足したようなブロードな分布を示すが、白後のトリボ分布のピークは新しいトナーのトリボ分布に近く、低い側に裾を持った形になる。これは、現像装置内で現像ローラ上に搬送されたトナーは、現像ローラが回転し、現像剤規制部材で規制を受ける際に、(現像ローラとの引力になる鏡映力が高い)トリボが高いものが選択的に現像ローラ上に残りやすい。そのため、現像ローラ回転数が多い、白後では現像ブレード部での選択機会も多く、新しいトナーがより選択的に現像ローラ上に存在するためである。
このため、コンタミ状態にあるトナーは白後と黒後のトリボ差が大きくなり、レベルが悪いゴーストが発生してしまう。
新品トナー投入後に発生した発生したゴーストは全てポジゴーストであった。これは、耐久劣化したトナーに新品トナーが混じることで、白後のトリボ分布が黒後のトリボ分布より、大幅に高くなる。この結果、白後では少ないトナーの量でも、静電潜像の電位差を埋めることができてしまい、少ないトナー量しか現像されないため、白後のハーフトーンの濃度が低下したためであると考えられる。
表2から、増加率Δaが、3%程度の少ないトナー量でもレベルの悪いゴーストが発生することが解かった。これは、トリボが高くなる新品トナーは、現像ローラとの鏡映力も強いため選択的に現像ローラに付着しやすいこと。更に、白後での現像ローラ上では、現像ブレード部でのトナー選択機会が多くなるため新品トナーがより選択的に存在してしまうため、と考えられる。
<ゴースト良化のメカニズム>
現像バイアスのVppを減少させることで、ゴーストが良化するメカニズムを以下に説明する。
現像バイアスのVppを減少させることで、ゴーストが良化するメカニズムを以下に説明する。
前述したように、本実施例におけるコンタミゴーストはポジゴーストであり、白後のトリボが高くなりすぎることで、白後では少ないトナーの量でも、静電潜像の電位差を埋めることができてしまい、少ないトナー量しか現像されない。そのため、白後のハーフトーンの濃度が低下したと考えられる。つまり、ポジゴーストを良化させるためには、トリボが高いトナーが現像されずに、よりトリボが低い、黒後のトリボに近いトナーが現像されれば良化すると考えられる。そもそも、現像バイアスにより、静電潜像に現像されるためには、(トリボが高くなると大きくなる)現像ローラからの鏡映力より大きな力が働かなければならない。このことから、本実施例では、現像バイアスのVppを下げることで、現像ローラから鏡映力に逆らってトナーを現像する力が低くなり、鏡映力が高いトリボが高いトナーが現像されなくなり、よりトリボが低いトナーが現像されるようになったと考えられる。このため、同じ静電潜像に対しても、トリボの低いトナーで現像されることにより多くのトナーが現像され、白後のハーフトーン画像の濃度が上がり、ゴーストが良化したと考えられる。
以上のメカニズムにより、本実施例ではゴーストが改善されたと考えられる。
<現像Vppを元に戻すタイミング>
次に、現像バイアスのVppを1.7kVにすることで、ゴーストのレベルが良化することを確認した後、再び前述の印字テスト条件で、印字テストを行った。しかるのち残トナー量が、新品トナー投入前のトナー量になってところで、Vppを1.8kVに戻し、再びゴースト判定サンプルをプリントした結果を『テスト再開後ゴーストレベル』として表4に示す。
次に、現像バイアスのVppを1.7kVにすることで、ゴーストのレベルが良化することを確認した後、再び前述の印字テスト条件で、印字テストを行った。しかるのち残トナー量が、新品トナー投入前のトナー量になってところで、Vppを1.8kVに戻し、再びゴースト判定サンプルをプリントした結果を『テスト再開後ゴーストレベル』として表4に示す。
結果は、全て、ゴーストは○レベルであった。これは、新品トナーは選択的に現像ローラにコート、現像されるため、新品トナー投入前のトナー量までトナーを消費すれば、投入新品トナーは現像装置内から大幅に減少すると考えられる。このためにゴーストレベルはVppを1.8kVに戻しても良化したままであると考えられる。Vppが1.8kVのほうが、ユーザーが最も好む文字画像の太さになるため、本実施例では、増加したトナー残量が、もとの残量に戻った時点で、Vppを1.8kVに戻す制御を行う。
<実施例1の効果>
以上のことから、本実施例では、1つのトナーカートリッジを用いてプリントを行っている間に、現像剤残量検知手段において、現像剤残量が、その時点の現像剤残量の3%以上増えた場合に、コンタミが発生したと判断する。そして、コンタミが発生した場合は、現像バイアスのVppを1.8kVから、1.7kVにする。増加した現像剤残量が、もとの残量に戻った時点で、現像バイアスのVppも1.8kVに戻す、という制御を行う。このようにすることで、コンタミが発生した場合においても、コンタミゴーストの発生を抑制することができることが確認できた。
以上のことから、本実施例では、1つのトナーカートリッジを用いてプリントを行っている間に、現像剤残量検知手段において、現像剤残量が、その時点の現像剤残量の3%以上増えた場合に、コンタミが発生したと判断する。そして、コンタミが発生した場合は、現像バイアスのVppを1.8kVから、1.7kVにする。増加した現像剤残量が、もとの残量に戻った時点で、現像バイアスのVppも1.8kVに戻す、という制御を行う。このようにすることで、コンタミが発生した場合においても、コンタミゴーストの発生を抑制することができることが確認できた。
[実施例2]
次に実施例2について説明する。
次に実施例2について説明する。
<実施例2の特徴の要約>
本実施例で用いるカートリッジは、実施例1で用いたカートリッジと比較すると次の点で異なる。現像剤収容部の後端の斜面が水平面に対して40°である。また、斜面には、攪拌部材11と接触することで振動し、現像剤を攪拌部材方向に落として現像剤を搬送する現像剤搬送部材であるPETシート(以後、加震シート)が、斜面上方端だけ固定されて、配置されている。
本実施例で用いるカートリッジは、実施例1で用いたカートリッジと比較すると次の点で異なる。現像剤収容部の後端の斜面が水平面に対して40°である。また、斜面には、攪拌部材11と接触することで振動し、現像剤を攪拌部材方向に落として現像剤を搬送する現像剤搬送部材であるPETシート(以後、加震シート)が、斜面上方端だけ固定されて、配置されている。
画像形成装置内での紙詰まりなどを解消するためにユーザーがカートリッジを脱着した場合に、本実施例のカートリッジ構成のほうが、コンタミが起こりやすい。そのため、本発明の効果を得やすい。
<実施例2におけるカートリッジ構成>
本実施例で用いるカートリッジについて図10を用いて説明する。本実施例で用いるカートリッジは、実施例1で用いたカートリッジと比較すると、現像剤収容部の後端の斜面が水平面に対して40°であり、斜面には厚さ100μの加震シート13が貼り付けてある構成になっている。加震シート13は、シートの斜面上方端だけ固定され、攪拌部材11の自由端先端が、回転毎に加震部材の自由端側に接触することで、加震シート13が振動し、加震シート13上の現像剤が斜面を滑り落ちやすくする機能を果たしている。加震シートを用いた構成は、現像剤収容部の後端斜面を、そのままでは現像剤が滑り落ちることができない角度まで寝かせることができる。ぞのため、現像剤収容部の容積が広くなり、より多くの現像剤を収容することができるという利点がある。
本実施例で用いるカートリッジについて図10を用いて説明する。本実施例で用いるカートリッジは、実施例1で用いたカートリッジと比較すると、現像剤収容部の後端の斜面が水平面に対して40°であり、斜面には厚さ100μの加震シート13が貼り付けてある構成になっている。加震シート13は、シートの斜面上方端だけ固定され、攪拌部材11の自由端先端が、回転毎に加震部材の自由端側に接触することで、加震シート13が振動し、加震シート13上の現像剤が斜面を滑り落ちやすくする機能を果たしている。加震シートを用いた構成は、現像剤収容部の後端斜面を、そのままでは現像剤が滑り落ちることができない角度まで寝かせることができる。ぞのため、現像剤収容部の容積が広くなり、より多くの現像剤を収容することができるという利点がある。
しかし、場合によっては、加震マイラーを用いた構成は、コンタミゴーストが発生しやすい構成でもある。これは、加震マイラー上の現像剤は、加震マイラーにより振動が与えられることで、トナー消費に従い徐々に滑り落ちていくため、滑り落ちるまでは、循環せず、耐久劣化しない。このため攪拌部材が届く範囲内は、耐久劣化した現像剤になり、届かない加震シート上のトナーは新品と同等のトナーとなり、コンタミが起こりやすくなる。特に、ある程度トナーが消費されたところで、画像形成装置内での紙詰まりなどを解消するためにユーザーがカートリッジを脱着した場合に、(加震マイラーがない、例えば実施例1構成のカートリッジに比べ)コンタミゴーストが発生しやすい。
<実施例2での本発明の効果>
本実施例では、コンタミ検知及び、コンタミを検知した後の制御、ならびには上記のカートリッジの構成以外は、実施例1と同じである。
本実施例では、コンタミ検知及び、コンタミを検知した後の制御、ならびには上記のカートリッジの構成以外は、実施例1と同じである。
本実施例で、本発明の効果を明らかにするための印字テストを行った。テストの条件は以下の通りである。
使用カートリッジ:現像剤充填量350g
出力画像:印字率4%画像
気温/湿度:25℃/60%
現像剤残量が所定の量になったところでカートリッジの脱着を行って、現像剤の増加量と増加率Δaを確認後、ゴースト判定サンプルをプリントアウトし、ゴーストのレベルを判定した。
使用カートリッジ:現像剤充填量350g
出力画像:印字率4%画像
気温/湿度:25℃/60%
現像剤残量が所定の量になったところでカートリッジの脱着を行って、現像剤の増加量と増加率Δaを確認後、ゴースト判定サンプルをプリントアウトし、ゴーストのレベルを判定した。
具体的には、実施例2の構成のカートリッジを用いて、検知された現像剤残量が、メモリに記憶された最小値Mよりも3%以上増えたと検知した場合、現像のVppを1.8kVから1.7kvに変更してゴーストのレベル判定を行った。
比較例1として、実施例1の構成のカートリッジを用いて、検知された現像剤残量が、メモリに記憶された最小値Mよりも3%以上増えたと検知しても、現像のVppは1.8kVのままで、ゴーストのレベル判定を行った。
また、比較例2として、実施例2の構成のカートリッジを用いて、検知された現像剤残量が、メモリに記憶された最小値Mよりも3%以上増えたと検知しても、現像のVppは1.8kVのままで、ゴーストのレベル判定を行った。結果を表4に示す。
実施例2と比較例1を比較すると、加震マイラーを用いた構成である実施例2のほうが、カートリッジを脱着したときの、現像剤の増加量は多くコンタミゴーストには不利であることが解かる。また、実際、同じ現像バイアスでの比較である、比較例1と比較例2のゴーストレベルをみると、加震マイラーを用いた構成である比較例2の方がゴーストレベルが悪くなっている。これは、新しいトナーの増加量が、実施例1のカートリッジよりも実施例2のカートリッジの方が多くなるためである。
しかし、実施例2の結果から、本実施例の加震マイラーを用いたコンタミゴーストに不利な構成でも、Vppを1.7kVにすることで、ゴーストが良化していることが解かり、本発明の効果があることが確認できる。
なお、上記実施例では、現像剤残量の増加量が、増加する前の現像剤残量(メモリに記憶された現像剤残量)の3%以上増えたと検知した場合にコンタミが発生したと判断している。これ以外にも、検知された現像剤残量と、メモリに記憶された現像剤残量(今回の検知よりも前の現像剤残量)との差分が所定値以上になった場合に、コンタミが発生したと判断してもよい。
また、コンタミゴーストはカートリッジの使用耐久末期に発生しやすい。これは、コンタミで混入される新しいトナーの割合が、攪拌された古いトナーに対して大きくなるためである。そこで、上記した現像バイアスの制御を、カートリッジ使用耐久末期のみ行うようにしてもよい。例えば、現像剤検知手段で現像剤残量が所定値以下になってから、現像剤残量が増加したかを判断し、コンタミの発生を検知するようにしてもよい。
また、上記実施例では、コンタミが発生した場合に、現像バイアスのVppを小さくする制御を行ったが、ゴーストを抑えることが可能であればこれに限られるものではない。例えば、現像バイアスのDCバイアスの絶対値を小さくすることで、ゴーストを抑えることも可能である。DCバイアスの絶対値を小さくすることにより、トリボの高いトナーが現像されにくい状況をつくり、ゴーストの発生を抑制することができる。
また、上記実施例では、現像剤の残量検知を静電容量を測定することで行っているがこれに限られるものではない。例えば、現像容器内に光を透過させて、透過した時間をみることにより現像剤の残量を検知する光残量検知のようなものを用いても良い。
1 プロセスカートリッジ
2 現像剤収容部
3 現像ローラ
4 現像剤規制部材
5 現像装置
6 クリーニングブレード
7 廃現像剤容器
8 帯電ローラ
9 クリーニング枠体
10 マグネット
11 現像剤攪拌
12 残量検知出力板金
13 加震シート
2 現像剤収容部
3 現像ローラ
4 現像剤規制部材
5 現像装置
6 クリーニングブレード
7 廃現像剤容器
8 帯電ローラ
9 クリーニング枠体
10 マグネット
11 現像剤攪拌
12 残量検知出力板金
13 加震シート
Claims (6)
- 現像剤を担持し像担持体の静電潜像を現像剤像に現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、現像剤を収容する現像剤収容部と、
現像剤収容部の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と、前記現像剤残量検知手段で検知された現像剤残量を記憶する不揮発性の記憶手段と、を備える画像形成装置において、
前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量が、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、前記現像バイアスを変更する制御を行うことが可能な制御手段を備える、ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量と、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量とから得られる増加率Δaが3%以上である場合に、前記現像バイアスを変更する制御を行うことを特徴とする請求項1の画像形成装置。
ここで、増加率Δa(%)=前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量−前記記憶手段に記憶されている現像剤残量(g)/前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量(g)×100 - 前記制御手段は、前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量と、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量との差が、所定値以上となった場合に、前記現像バイアスを変更する制御を行うことを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記現像バイアスは、DCバイアスにACバイアスを重畳したバイアスであり、
前記現像剤残量検知手段で検知された前記現像剤残量が、前記記憶手段に記憶されている現像剤残量よりも増加した場合に、
前記ACバイアスのピーク間電圧値を減少させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記現像剤収容部に設けられ前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、
前記現像剤収容部の底面に、攪拌部材と接触することで振動し、その振動で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を有する、請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体と、前記現像剤収容部とを一体としてプロセスカートリッジとし、画像形成装置本体に着脱可能とした画像形成装置において、
前記記憶手段は、前記プロセスカートリッジに設けられ、
前記記憶手段に、前記プロセスカートリッジの個体を識別できる識別情報が記憶されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008333871A JP2010156763A (ja) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008333871A JP2010156763A (ja) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010156763A true JP2010156763A (ja) | 2010-07-15 |
Family
ID=42574745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008333871A Pending JP2010156763A (ja) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010156763A (ja) |
-
2008
- 2008-12-26 JP JP2008333871A patent/JP2010156763A/ja active Pending
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Legal Events
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---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
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