JP2011048263A - 現像装置及び該装置を搭載した画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電潜像を担持した像担持体(22)に、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤を供給して静電潜像を可視化する現像装置(30)であって、像担持体に対向配置されており、その回転に伴って担持した現像剤を像担持体に供給する現像ローラ(37)と、像担持体に可視化された画像の状態を測定する状態測定センサ(62)と、像担持体に可視化された画像の状態の測定結果に基づいて、可視化された画像に生じた筋状模様を抑制するリブレット抑制部(54,56,58)とを具備する。
【選択図】図4
Description
詳しくは、この現像剤は、液体のキャリアにトナーや外添剤が混合されており、粉体の現像剤による乾式の装置に比して高画質の画像を得ることができる。トナー飛散の懸念もなく、より小さな粒子のトナーを使用できるからである。
このリブレットの抑制手法としては、現像ローラ上の現像剤に付加する電界の印加時間を変更する対策や、ドラムと現像ローラとの線速差を変更する対策などが考えられる。
このように、上記従来の技術では、リブレット抑制の自動化の点については、格別の配慮がなされていない。
すなわち、仮に、大きな電界を付加するための電圧を継続して印加すると、一般に現像ローラ物性が比較的低抵抗で構成されるので、この電圧がドラムを攻撃し、ドラム表面の絶縁破壊を招くからある。一方、仮に、大きな線速差で回転し続けると、ドラムや現像ローラ自体にも大きなせん断力が作用し、ローラへのダメージ増加や、駆動負荷変動による画像異常が発生する。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、リブレットを自動で解消できる現像装置及び該装置を搭載した画像形成装置を提供することである。
そして、像担持体に対向配置されており、その回転に伴って担持した現像剤を像担持体に供給する現像ローラと、像担持体に可視化された画像の状態を測定する状態測定センサと、像担持体に可視化された画像の状態の測定結果に基づいて、可視化された画像に生じた筋状模様を抑制するリブレット抑制部とを具備する。
ここで、この可視化された画像の状態は、状態測定センサで測定され、その測定結果はリブレット抑制部に出力されており、センサの測定結果に基づいて筋状模様(リブレット)を抑制している。
ここで、このトナーのリッチ層が静電潜像を可視化させるが、仮に固形層の凝集力が弱い場合には像担持体と現像ローラとのニップ出口ではポンピング現象による減圧効果によってキャリアリブレットが発生し、その表面張力によって固形層も引き上げられ、液体のキャリアが糸引き状になり、これら像担持体や現像ローラにリブレットが生じ易くなる。
そして、この電圧制御部は、リブレットの大きさが大きい場合には電界を強めており、トナーのリッチ層を像担持体から浮き上がり難くしている。この結果、リブレットを生じ難くし、像担持体に可視化された画像の乱れを確実に防止できる。
しかし、本発明では、リブレット判定部が状態測定センサの測定結果から像担持体におけるリブレットの大きさを判定し、この判定結果を線速差制御部に出力する。
第4の発明は、第2や第3の発明の構成において、状態測定センサは、像担持体に可視化された画像の高さを測定する変位センサであり、リブレット判定部は、画像の高さの測定結果と画像に関する画像処理から予め求められた変位基準値とを比較し、筋状模様の大きさを判定することを特徴とする。
第5の発明によれば、第1から第4の発明の作用に加えてさらに、液体現像剤による高画質な画像を安定して得られることから、画像形成装置の信頼性も向上する。
ここで、この画像形成面に転写された画像の状態は、状態測定センサで測定され、その測定結果もリブレット抑制部に出力されており、このセンサの測定結果に基づいてリブレットを抑制している。
一方、像担持体や現像ローラにおけるリブレットを抑制しても、中間転写体と像担持体とのニップ出口では液体のキャリアが糸引き状になり、これら中間転写体や像担持体にもリブレットが生じ易くなる。
そして、この電圧制御部は、リブレットの大きさが大きい場合には電界を強めており、トナーを中間転写体から浮き上がり難くしている。この結果、リブレットを生じ難くし、中間転写体に転写された画像の乱れを確実に防止できる。
第8の発明によれば、第7の発明の作用に加えてさらに、中間転写体に転写された画像の高さを測定すれば、リブレットを確実に把握できる。また、変位基準値をこの可視化された画像に関する画像処理から予め求めておけば、測定結果が当該基準値になるように調整すれば済み、リブレットの抑制が容易になる。
図1は、本実施例に係るタンデム方式のカラープリンタの概略構成図であり、同図の右方向がプリンタ1の正面に対応し、左方向が背面に対応している。
同図に示されるように、この装置本体2の下部には給紙カセット3が配置されており、カセット3には画像形成前の用紙Pが積層状態で収容され、この用紙Pは給紙ローラ4を介して1枚ずつ分離され、カセット3から同図の左方向に向けて送出される。
なお、このイエローのトナー画像と同様に、マゼンタ、シアンやブラックの各トナー画像も各ドラム22からベルト14に順次転写され、1ページ分のトナー画像として合成される。
なお、図2のドラムクリーニング部47は、1次転写後のドラム22の表面に残留したトナーを除去し、また、除電器23は、このクリーニング後のドラム22の表面に光を当てて除電する。これにより、ドラム22は次回の画像形成に備えることができる。
この2次転写部9は駆動ローラ16に隣接して設けられ、この転写部9のローラと中間転写ベルト14との間を用紙Pが通過すると、ベルト14の画像形成面15に転写されたトナー画像は用紙Pに2次転写される。
なお、図1のキャリア除去部19は、ベルト14の画像形成面15に1次転写された画像から余剰のキャリアを除去し、また、ベルトクリーニング部20は、2次転写後の画像形成面15に残留した現像剤を除去している。
図2に示されるように、この現像装置30はハウジング31を有し、このハウジング31には、支持ローラ33、供給ローラ34、及び現像ローラ37が回転自在に支持されており、本実施例では、図示しない駆動モータによって支持ローラ33は同図の反時計回りに、供給ローラ34は同図の時計回りに、現像ローラ37も同図の時計回りに回転する。
この現像剤は、ローラ33,34で支持されてそのニップ出口、つまり、同図の左側に向けて染み出され、その層厚が規制されつつ、供給ローラ34に沿って上方に向かう。なお、この規制された余剰の現像剤はハウジング31の底部に溜まる。
なお、ハウジング31の内壁において現像ローラ37の近傍には温度センサ32が設置されており、現像ローラ37上の現像剤の温度を検知可能である。
ここで、この現像前、すなわち、ドラム22に供給される前の現像剤には、コロナ放電器(電界印加部)38によってトナーと同極性の電界が付加されている。
なお、このイエローのトナーと同様に、マゼンタ、シアンやブラックの各トナーについても帯電され、各ドラム22に供給される。
このコントローラ50はコンピュータとして機能する要素であり、CPUやメモリ52等のハードウエア資源を有している。そして、コントローラ50は、このハードウエア資源を用いて、カセット3内の用紙Pに液体現像剤による画像を形成してトレイ12に出力するまでのプログラムを実行する。
なお、図2の温度センサ32の信号もコントローラ50に入力可能であり、このコントローラ50は、現像ローラ37上の現像剤の温度を検知してキャリアの粘度も認識可能である。現像剤の温度が上昇すると、キャリアの粘度は小さくなる一方、現像剤の温度が下降すると、キャリアの粘度は高くなるとの関係があるからである。
まず、リブレット判定部54は、変位センサ62によるトナー画像の高さに基づいて、感光体ドラム22の表面に生じたリブレットの大きさを判定している。
具体的には、ドラム22や現像ローラ37を図3の右方向からみた図5に示されるように、これらがトレール方向に回転する。まず、図5(a)は、現像ローラ37によってそのローラ長手方向全面に均一に供給された液体がニップ出口を通過した直後を表している。
続いて、これらが同方向にさらに回転すると、図5(c)に示されるように、ドラム22では引き合った部分がその回転方向に沿って延びて、リブレット76がドラム22の表面に筋状に形成されるし、また、現像ローラ37でも引き合った部分がその回転方向に沿って延び、リブレット78がローラ37の表面に形成されてしまう。
コロナ放電器38による電界で帯電したトナー72は、現像バイアスの印加によって、ドラム22と現像ローラ37とのニップでローラ37の表面からドラム22の表面に移動し、キャリア74がローラ37の表面に残る。
より詳しくは、図7(a)の左側に示されたドット画像(50%面積率)は、同図の下から上に向かう方向が画像搬送方向に該当し、濃淡の濃い部分がリブレットに相当する。
次に、この特定領域を幅方向(同図の左右方向)に沿って分割する。つまり、図7(b)に示される如く、等間隔の分割枠83を拡大画像82に設け、分割された各領域内の平均濃度を計測してプロットすると、種々のピーク値を有した濃度計測グラフ84を得ることができる(図7(c))。
ここで、本発明者は、このリブレット値と実際に出力した画像の状態とから判断するに、コロナ放電器38による印加電圧を4.4kVに設定し、正規濃度を100とした場合に、濃度が20を下回っていれば、画像のムラとして問題にならないとの結論を得た。
より具体的には、変位センサ62が感光体ドラム22の表面を計測し、この計測結果をリブレット判定部54に出力する。
この電圧制御部56は、この例で云えば50に対応した濃度を上述の変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、4.4kVよりも高い電圧を新たに設定し、コロナ放電器38に駆動信号を出力する。
これに対し、リブレット判定部54が、仮に、2のように変位基準値よりも小さな高さである旨を判定したときには、電圧制御部56は、2に対応した濃度を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、変位基準値である4.4kVの電圧を設定し、この場合にも、センサ62の計測値が2.8の高さになるまで続けられる。
詳しくは、この第2実施例では、図4のリブレット判定部54及び線速差制御部58が本発明のリブレット抑制部に該当する。
ここで、上述した変位基準値に対応した濃度20は、線速差1.33に相当することが得られている。
具体的には、第3実施例では、図4のリブレット判定部54及び電圧制御部56が本発明のリブレット抑制部に該当する。
ここで、上述した変位基準値に対応した濃度20は、正極のトナーを用いた場合に、1次電圧器46の印加電圧−200Vに相当することが得られている。
詳しくは、この現像剤は、トナーと液体のキャリアとを含んでおり、現像ローラ37を経由してドラム22に供給され、その静電潜像を可視化させる。
ここで、このドラム22に可視化された画像の高さは、変位センサ62で測定され、その測定結果はリブレット判定部54に出力されており、センサ62の測定結果に基づいてリブレットを抑制している。
このトナーのリッチ層が静電潜像を可視化させるが、仮に固形層の凝集力が弱い場合にはドラム22と現像ローラ37とのニップ出口ではポンピング現象による減圧効果によってキャリアリブレットが発生し、その表面張力によって固形層も引き上げられ、液体のキャリアが糸引き状になり、これらドラム22や現像ローラ37にリブレットが生じ易くなる。
そして、この電圧制御部56は、リブレットの大きさが変位基準値よりも大きい場合には電界を強めており、トナーのリッチ層をドラム22から浮き上がり難くしている。この結果、リブレットを生じ難くし、ドラム22に可視化された画像の乱れを確実に防止できる。
まず、この図の比較例では、コロナ放電器38による電界が4.4kVのみに設定されている。この場合に、変位センサ62がドラム22の表面を測定すると、70を検出した。正規濃度を100とした場合に、この70に対応した濃度は92になり、より大きなムラが画像に生じているとの評価になった(図中×印で示す)。
次に、変位センサ62が7.2を検出したときには、この7.2に対応した濃度は24になり、×印の評価ではないものの、大きなムラが画像に生じているとの評価になった(図中△印で示す)。
さらに、変位センサ62が変位基準値よりも小さな2.5を検出したときにも、大きなムラが画像に生じていないとの評価が得られた(図中○印で示す)。
また、センサ62が28や67を検出したときにも、この28に対応した濃度35を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、4.4kVよりも高い電圧4.9kVを新たに設定し、また、この67に対応した濃度87を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、4.4kVよりも高い電圧5.0kVを新たに設定し、コロナ放電器38に駆動信号をそれぞれ出力する。
さらに、センサ62が70を検出したときには、この70に対応した濃度92を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、4.4kVよりも高い電圧を新たに設定可能であるが、上記した67を検出した場合と同じ電圧5.0kVを新たに設定し、コロナ放電器38に駆動信号を出力している。
このように、当初から極端に大きな電圧を印加せず、しかも、印加電圧を単に測定値に比例して大きくしないので、ドラム22に対する過度な攻撃を回避し、ドラム22の長寿命化を図ることができるし、また、トナーへの過度な電界エネルギの付与を回避しており、現像バイアスの印加時にはトナーがローラ37の表面からドラム22の表面に速やかに移動する。
この場合にも、センサ62が2.8を検出するまで継続すると、大きなムラが画像に生じていないとの評価が得られる(図中○印で示す)。このように、印加電圧を単に測定値に比例して小さくしないことから、ローラ37上の現像剤の層が過度に薄くなるのを防止できる。
しかし、第2実施例では、リブレット判定部54が変位センサ62の測定結果からドラム22におけるリブレットの大きさを判定し、この判定結果を線速差制御部58に出力する。
すなわち、この現像剤の温度も現像剤の層に影響を与える点も考慮し、上記カウンタ方向で回転する場合には、現像液の温度が下降したときには線速差を大きくして現像剤を引きちぎる大きな力を付与する一方、現像液の温度が上昇したときには線速差を小さくすると、現像剤の層厚を所定値に保持可能になる。
次に、温度20℃のときにはセンサ62が7.2を検出し、この7.2に対応した濃度は24になり、×印の評価ではないが、大きなムラが画像に生じているとの評価になった(図中△印で示す)。
さらに、温度25℃のときには変位センサ62が変位基準値よりも小さな2.5を検出し、この場合にも大きなムラが画像に生じていないとの評価が得られた(図中○印で示す)。
また、センサ62が28や67を検出したときにも、この28に対応した濃度35を変位基準値に対応した濃度20にする線速差、つまり、1.33よりも高い線速差1.80を新たに設定し、また、この67に対応した濃度87を変位基準値に対応した濃度20にする線速差、つまり、1.33よりも高い線速差2.00を新たに設定し、上記駆動モータに駆動信号をそれぞれ出力する。
さらに、センサ62が70を検出したときには、この70に対応した濃度92を変位基準値に対応した濃度20にする線速差、つまり、1.33よりも高い線速差2.50を新たに設定し、上記駆動モータに駆動信号を出力している。
このように、線速差を測定値に比例して次第に大きくするので、極端に大きな線速差を与えた場合に比して、これらローラ34,37の長寿命化を図ることができる。
この場合にも、センサ62が2.8を検出するまで継続すると、大きなムラが画像に生じていないとの評価が得られる(図中○印で示す)。このように、線速差を単に測定値に比例して小さくしないので、現像ローラ37上の現像剤の層が過度に薄くなるのを防止できる。
また、液体現像剤による高画質な画像を安定して得られることから、この第1,2実施例の現像装置30を搭載したプリンタ1の信頼性も向上する。
ここで、この画像形成面15に転写された画像の高さは、変位センサ63で測定され、その測定結果もリブレット判定部54に出力されており、このセンサ63の測定結果に基づいてリブレットを抑制している。
一方、ドラム22や現像ローラ37におけるリブレットを抑制しても、中間転写ベルト14とドラム22とのニップ出口では液体のキャリアが糸引き状になり、これらベルト14やドラム22にもリブレットが生じ易くなる。
そして、この電圧制御部56は、リブレットの大きさが変位基準値よりも大きい場合には電界を強めており、トナーをベルト14から浮き上がり難くしている。この結果、リブレットを生じ難くし、ベルト14に転写された画像の乱れを確実に防止できる。
この点についても図11を用いて詳述すると、液体現像液の温度が低下すると、その粘度が高くなってトナーの移動度が低下する。
また、液体現像液の温度10℃のときにはセンサ63が67を、温度15℃のときにはセンサ63が28をそれぞれ検出し、この場合にもより大きなムラが画像に生じているとの評価になった(図中×印で示す)。
続いて、温度23℃のときにはセンサ63が2.8を検出し、この2.8に対応した濃度は20になり、上述のメモリ52に格納された変位基準値に一致しており、大きなムラが画像に生じていないとの評価が得られた(図中○印で示す)。
これに対し、第3実施例では、リブレット判定部54が変位センサ63の測定値と変位基準値との差からリブレットの大きさを判定しており、電圧制御部56は、例えば、センサ63が7.2を検出したときには、この7.2に対応した濃度24を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、−200Vよりも僅かに高い電圧−250Vを新たに設定し、1次電圧器46に駆動信号を出力する。
また、センサ63が28や67を検出したときにも、この28に対応した濃度35を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、−200Vよりも高い電圧−300Vを新たに設定し、また、この67に対応した濃度87を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、−200Vよりも高い電圧−350Vを新たに設定し、1次電圧器46に駆動信号をそれぞれ出力する。
さらに、センサ63が70を検出したときには、この70に対応した濃度92を変位基準値に対応した濃度20にする電圧、つまり、−200Vよりも高い電圧−400Vを新たに設定し、1次電圧器46に駆動信号を出力している。
このように、1次転写電圧を測定値に比例して次第に大きくするので、仮に温度が20℃の如く高めの場合にも、ドラム22からベルト14へのトナーの移動エネルギが過剰にならず、2次転写効率の低下を防止できる。
この場合にも、センサ63が2.8を検出するまで継続すると、大きなムラが画像に生じていないとの評価が得られる(図中○印で示す)。
本発明は、上記各実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記各実施例では変位センサ62,63を用いて画像の高さを測定しているが、本発明の状態測定センサには、画像の濃度を測定する濃度センサであっても良い。
さらに、このプリンタ1は現像剤循環装置を備えていても良い。詳しくは、ハウジング31の底部に溜まった現像剤や、現像剤除去部40で除去されたキャリアを回収し、トナータンク7からの高濃度の現像剤やキャリアタンク8からのキャリア液を加えて濃度を調整すれば、現像剤供給部35から供給可能になる。これにより、現像剤の消費量を抑制できる。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、リブレットを自動で解消できるとの効果を奏する。
14 中間転写ベルト(中間転写体)
22 感光体ドラム(像担持体)
30 現像装置
34 供給ローラ
37 現像ローラ
38 コロナ放電器(電界印加部)
45 1次転写ローラ(一次転写電圧印加部)
46 1次電圧器(電界印加部)
50 コントローラ
54 リブレット判定部(リブレット抑制部)
56 電圧制御部(リブレット抑制部)
58 線速差制御部(リブレット抑制部)
62,63 変位センサ(状態測定センサ)
Claims (8)
- 静電潜像を担持した像担持体に、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤を供給して前記静電潜像を可視化する現像装置であって、
前記像担持体に対向配置されており、その回転に伴って担持した現像剤を該像担持体に供給する現像ローラと、
前記像担持体に可視化された画像の状態を測定する状態測定センサと、
前記像担持体に可視化された画像の状態の測定結果に基づいて、該可視化された画像に生じた筋状模様を抑制するリブレット抑制部と
を具備することを特徴とする現像装置。 - 請求項1に記載の現像装置であって、
前記現像ローラに担持された現像剤に電界を印加する電界印加部をさらに具備し、
前記リブレット抑制部は、
前記像担持体に可視化された画像の状態の測定結果に基づいて、該可視化された画像に生じた筋状模様の大きさを判定するリブレット判定部と、
該判定によって筋状模様が大きい場合に前記電界を強め、前記可視化された画像に生じた筋状模様を抑制する電圧制御部と
を備えていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1又は2に記載の現像装置であって、
前記現像ローラに対向配置されており、該現像ローラと同方向に回転して該現像ローラに現像剤を供給する供給ローラをさらに具備し、
前記リブレット抑制部は、
前記像担持体に可視化された画像の状態の測定結果に基づいて、該可視化された画像に生じた筋状模様の大きさを判定するリブレット判定部と、
該判定によって筋状模様が大きい場合に、前記現像ローラに対する前記供給ローラの回転速度を速め、前記可視化された画像に生じた筋状模様を抑制する線速差制御部と
を備えていることを特徴とする現像装置。 - 請求項2又は3に記載の現像装置であって、
前記状態測定センサは、前記像担持体に可視化された画像の高さを測定する変位センサであり、
前記リブレット判定部は、該画像の高さの測定結果と前記画像に関する画像処理から予め求められた変位基準値とを比較し、前記筋状模様の大きさを判定することを特徴とする現像装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の現像装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の現像装置を搭載した画像形成装置であって、
前記像担持体に接する画像形成面を有しており、該像担持体に可視化された画像が転写される中間転写体と、
該中間転写体を挟んで該像担持体に対峙しており、該可視化された画像を前記画像形成面に転写させる一次転写電圧印加部と、
該画像形成面に転写された画像の状態を測定する状態測定センサと、
該画像形成面に転写された画像の状態の測定結果に基づいて、該転写された画像に生じた筋状模様を抑制するリブレット抑制部と
をさらに具備することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載の画像形成装置であって、
前記一次転写電圧印加部に、前記像担持体に可視化された画像を前記画像形成面に転写させる電界を印加する電界印加部をさらに具備し、
前記リブレット抑制部は、
前記画像形成面に転写された画像の状態の測定結果に基づいて、該転写された画像に生じた筋状模様の大きさを判定するリブレット判定部と、
該判定によって筋状模様が大きい場合に前記電界を強め、前記転写された画像に生じた筋状模様を抑制する電圧制御部と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7に記載の画像形成装置であって、
前記状態測定センサは、前記画像形成面に転写された画像の高さを測定する変位センサであり、
前記リブレット判定部は、該画像の高さの測定結果と前記画像に関する画像処理から予め求められた変位基準値とを比較し、前記筋状模様の大きさを判定することを特徴とする画像形成装置。
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