JP2015121570A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生産性を極力落とさず、効率良くトナー凝集塊を崩し、劣化した凝集塊トナーを現像器内に戻さないこと。
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する現像位置で前記静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材、前記規制部材を振動させる振動部材、を備える現像部と、非画像形成時において、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナー転移をさせながら前記規制部材を振動させるモードを実行する制御部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する現像位置で前記静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材、前記規制部材を振動させる振動部材、を備える現像部と、非画像形成時において、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナー転移をさせながら前記規制部材を振動させるモードを実行する制御部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式にて画像を形成する画像形成装置に関する。
電子写真方式或いは静電記録方式によって画像形成する画像形成装置として、従来、現像スリーブを備えた画像形成装置が多く採用されている。それらの方式による現像剤は、現像スリーブに担持された一成分現像剤或いは二成分現像剤を用いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像する。
現像スリーブは、一般的に、両端部の軸受を介して、現像装置の開口部に回転自在に支持される。現像剤を担持しやすくするため、現像スリーブの表面に、粗面化処理を施したり、溝を設けたりすることがある。
ここで、現像スリーブ表面上の現像剤の量が不均一である場合には、感光体上の顕像化された画像の濃度が不均一になるおそれがある。このため、現像スリーブ表面上の現像剤量を均一にすることが望ましい。この対策として、規制ブレードと呼ばれる規制部材により、現像スリーブ表面上の現像剤量を均一に規制することが一般的に行われている。
また、現像装置は現像剤を収容する現像容器を備え、現像容器内にはスクリュー等の搬送部材が配設される場合が一般的である。これら搬送部材によって現像剤が現像容器内で循環搬送される。
ところで、現像装置において、現像スリーブと規制ブレードとの間に異物が挟まったり、現像剤劣化に伴いトナー層が成長して凝集塊がコートされてしまったり、凝集塊が詰まったりする現象が起きることがある。この場合、コートされた凝集塊が現像されて凝集塊痕が出たり、凝集塊が挟まった領域で現像剤のコートが薄くなることで濃度が薄くなってしまったりする。
この問題に対し、特許文献1では、規制ブレードを動かして空間的に解放することで挟まった異物を除去する方法が提案されている。しかし、この方法では規制ブレードを動かして空間的に開放するため、通常時に対してコート量が多くなってしまい、画像形成中に実施することは難しい。また、非画像形成中に実施すれば、画像形成が止まってしまう時間が長くなってしまう。
そこで、特許文献2では、画像形成後の後回転や画像形成中の紙間への割り込みなどの非画像形成時に、層厚規制ブレードを振動させる方法が提案されている。これにより、画像形成の停止時間を極力減らし、トナー層の成長を回避することで画像不良を防止する。
しかしながら、特許文献2のように画像形成後の後回転や画像形成中の紙間への割り込みなどの非画像形成時に層厚規制ブレードを振動させる方法では、規制ブレードを振動させて出てきたトナー凝集塊が崩されて現像器内に戻ってしまう。このトナー凝集塊は劣化しているため、現像器内に戻すと流動性の低下や現像性の低下を招くおそれがある。
そこで、本発明の目的は、非画像形成時に現像剤担持体を駆動させてトナー凝集塊を振動させるモードを実行する場合に、規制部材を通過し劣化した凝集塊トナーを現像器に回収されることによる不具合を抑制することにある。
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
静電潜像が形成される像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する現像位置で前記静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材、前記規制部材を振動させる振動部材、を備える現像部と、
非画像形成時において、前記現像剤担担持体を回転させた状態で、前記規制部材を振動させる第1モードと、
非画像形成時において、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナーを排出させる第2モードと、をそれぞれ実行可能な制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記第1モードと前記第2モードが連動するように制御することを特徴とする。
静電潜像が形成される像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する現像位置で前記静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材、前記規制部材を振動させる振動部材、を備える現像部と、
非画像形成時において、前記現像剤担担持体を回転させた状態で、前記規制部材を振動させる第1モードと、
非画像形成時において、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナーを排出させる第2モードと、をそれぞれ実行可能な制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記第1モードと前記第2モードが連動するように制御することを特徴とする。
上記構成によれば、非画像形成時に現像剤担持体を駆動させてトナー凝集塊を振動させるモードを実行する場合に、規制部材を通過した劣化した凝集塊トナーを現像器に回収されることによる不具合を抑制することができる。
以下、本発明による現像装置及び画像形成装置の実施形態を添付図面に従って説明する。なお、例示として、以下の形態の現像装置や画像形成装置を挙げるが、必ずしも以下の形態に限られるものではない。従って、タンデム型、1ドラム型、中間転写型、直接転型のいずれの形態の画像形成装置に対しても用いることができる。さらに、二成分現像剤、一成分現像剤のいずれを用いる現像装置にも適用できる。
本実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明する。しかしながら、これに限るものではなく、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。
〔第1実施形態〕
図1は現像装置の断面構成図である。図2は画像形成装置の概略構成図である。なお、画像形成装置における、Y、M、C、Kの各ステーションはほぼ同様の構成である。そして、各ステーションでは、フルカラー画像のうち、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色の画像を形成する。以下の説明において、例えば現像装置1とあれば、Y、M、C、K各ステーションにおける現像装置1(1Y、1M、1C、1K)を共通して指すものとする。
図1は現像装置の断面構成図である。図2は画像形成装置の概略構成図である。なお、画像形成装置における、Y、M、C、Kの各ステーションはほぼ同様の構成である。そして、各ステーションでは、フルカラー画像のうち、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色の画像を形成する。以下の説明において、例えば現像装置1とあれば、Y、M、C、K各ステーションにおける現像装置1(1Y、1M、1C、1K)を共通して指すものとする。
<画像形成装置>
図1は、図2における感光体ドラム10(像担持体)と現像装置1(現像部)との位置関係を示したものである。感光体ドラム10は、後述のように、フルカラー画像形成装置の、Y、M、C、Kの各ステーションに配設される。
図1は、図2における感光体ドラム10(像担持体)と現像装置1(現像部)との位置関係を示したものである。感光体ドラム10は、後述のように、フルカラー画像形成装置の、Y、M、C、Kの各ステーションに配設される。
図2に示すように、感光体ドラム10は画像形成装置の本体に回動自在に設けられている。画像形成動作の際には、まず、感光体ドラム10が一次帯電器21によって、一様に帯電される。その後、例えばレーザのような光が露光部22にある発光素子によって出射され、感光体ドラム10上を露光する。ここで、光は画像情報信号に応じて変調されているので、感光体ドラム10上に、静電潜像が形成される。
静電潜像は、現像装置1によって、後述の過程を経て、現像像(トナー像)として可視像化される。トナー像は、各感光体ドラム10と対向して配設される転写材搬送シート24上の転写材27に転写される。トナー像の転写材27への転写に際しては、転写材搬送シート24を介して感光体ドラム10と反対側に配設された第一転写帯電器23の転写バイアスによってトナー像を引き付けて行う。
各色のトナー像は、転写材27に重畳するように転写され、その後、定着装置25によって、転写材27に定着させられる。これにより転写材27上に永久画像が形成される。
感光体ドラム10上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置26により除去される。また、画像形成で消費された現像剤中のトナーはトナー補給槽20から補給される。本実施形態の画像形成装置のプロセススピードは300mm/sである。
なお、本実施形態では、各感光体ドラム10転写材搬送シート24に搬送された転写材27に直接転写する方法をとったが、これに限るものではない。例えば、転写材搬送シート24の代わりに中間転写体を設け、各色の感光体ドラム10から中間転写体に各色のトナー像を一次転写した後、転写材に各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成でもよい。
<二成分現像剤>
次に、本実施形態に用いられる二成分現像剤について説明する。
次に、本実施形態に用いられる二成分現像剤について説明する。
トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有する。また、本実施形態のトナー粒子は、オイルレス定着を達成するためにワックス成分を1〜20重量%含有する粉砕トナーを使用した。そして、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、本実施形態では体積平均粒径は7.0μmのトナーを用いた。
キャリアは、例えば表面酸化あるいは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、あるいは酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。なお、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。
<現像装置>
次に、図1を用いて現像装置1の詳細構成と動作を説明する。
次に、図1を用いて現像装置1の詳細構成と動作を説明する。
現像装置1は、現像容器2内に現像剤を収容する。収容する現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤である。現像容器2には、現像スリーブ8(現像剤担持体)が配設される。そして、現像スリーブ8によって感光体ドラム10に対してトナー転移がなされる。ここで、現像スリーブ8に担持された現像剤は、現像スリーブ8に対向するように配設される規制ブレード9(規制部材)によって、層厚が規制される。
図1に示すように、現像容器2内の略中央部には、隔壁7が、現像スリーブ8の長手方向に平行して延在する。隔壁7が現像容器2の内部を上下に区画しており、上に現像室3が、下に撹拌室4が形成される。現像室3及び撹拌室4には、現像剤が収容される。
現像容器2内の現像剤を撹拌搬送する手段として、現像室3には第一搬送スクリュー5が、撹拌室4には第二搬送スクリュー6が配設される。
第一搬送スクリュー5は、現像室3の底部に、現像スリーブ8の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されている。第一搬送スクリュー5が回転し、現像室3内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。第二搬送スクリュー6は、撹拌室4内の底部に、第一搬送スクリュー5とほぼ平行に配置される。第二搬送スクリュー6は、撹拌室4内の現像剤を、第一搬送スクリュー5と反対方向に搬送する。このように、現像容器2内の現像剤は、第一搬送スクリュー5と第二搬送スクリュー6とによって、現像容器2内を搬送させられる。
また、隔壁7の両端部には現像室3と撹拌室4とを連通する開口(連通部)が形成される。このため現像剤は、隔壁7の前記開口を通じて、現像室3と撹拌室4との間を循環する。そして、現像室3内の現像剤は、第一搬送スクリュー5によって搬送され、規制ブレード9と隔壁7の隙間から現像スリーブ8に対して供給される。
第一搬送スクリュー5及び第二搬送スクリュー6は、回転軸の周りに非磁性材料の撹拌翼をスパイラル状に設けたスクリュー構造である。各スクリュー径は全てφ20mmで、スクリューピッチは30mmである。撹拌翼の回転数は600rpmに設定した。
現像容器2は、感光体ドラム10と現像スリーブ8とが対向する現像領域(現像位置)に相当する位置に、開口部を有する。この開口部には、現像スリーブ8が現像容器2から一部露出するように配設される。ここで、現像スリーブ8と感光体ドラム10とのギャップ(SDギャップ)は約250μmである。
現像スリーブ8は非磁性材料で構成され、その内部には磁界発生手段であるマグネットローラ8aが非回転状態で設置される。マグネットローラ8aは、現像極S2と現像剤を搬送する磁極S1、N1、N2、N3を有する。このうち同極であるN3極とN1極は、隣り合って現像容器2の内部側に設置され、極間に反発磁界が形成される。このため、撹拌室4にて現像スリーブ表面から現像剤が離間される。
感光体ドラム10上の静電潜像を現像する際、現像スリーブ8は、図1の矢印方向に回転する。現像スリーブ8に担持された二成分現像剤は、規制ブレード9による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制される。層厚が規制された現像剤は、感光体ドラム10と対向した現像領域に搬送される。すると、現像剤は、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を現像することとなる。
規制ブレード9は、現像スリーブ8の長手方向軸線に沿って、板状のアルミニウムなどの非磁性部材を延在したものである。規制ブレード9は、感光体ドラム10よりも現像スリーブ回転方向の上流側に配設される。
上述のように、現像剤のトナーとキャリアは、規制ブレード9の先端部と現像スリーブ8の表面との間隙(ギャップ)を通過して現像領域へ供給される。このため、当該ギャップを調整することによって、現像スリーブ8に担持した現像剤の磁気ブラシ(現像剤が磁気によりブラシ形状に穂立ちしたもの)の穂切り量が調整され、現像剤の層厚が規制される。
本実施形態においては、規制ブレード9によって、現像スリーブ8上の単位面積当りの現像剤コート量を、30mg/cm2に規制した。また、感光体ドラム10に対する現像スリーブ8の周速比Vは、175%とする。
本実施形態で用いる現像バイアスは、現像バイアスの印加部11によって印加される。印加される現像バイアスは、現像スリーブ8に交流成分と直流成分を重畳したものである。
本実施形態では、交流成分が間欠的に間引かれた、直流成分のブランクパルスを設けたものであり、交流成分が10kHzの矩形波で、ブランク部は矩形波の半周期を1パルスとしたときのパルス数を8とした。また、現像側の電界と回収側の電界の比率(以下、Duty)は50%とした。
<振動部材>
規制ブレード9を振動させる振動部材50について説明する。
規制ブレード9を振動させる振動部材50について説明する。
図1に示すように、振動部材50は、規制ブレード9に当接して設けられる。振動部材50は、モータを内包し、モータを回転させることで振動する。このため、振動部材50に当接配置された規制ブレード9を振動させる。
図3は振動部材の構成を表した図である。
図3に示すように、振動部材50は、モータ50aとその出力軸50bに取り付けられた錘50cとケース50dとを有する。ケース50dは、規制ブレード9に対して取り付けるための取付部50d1を備える。そして、取付部50d1に設けられた取付孔50d2を利用して、ネジなどの固定部材によって、規制ブレード9に固定される。
モータ50aの回転数は、8000rpmである。錘50cは、その重心が出力軸50bに対して一方に偏った状態で固定される。このため、制御回路からの制御信号によってモータ50aの出力軸50bが回転駆動すると、モータ50aが振動する。この振動がケース50dに伝播し、さらに規制ブレード9に伝播する。
ケース50dは、モータ50aにトナーが侵入するのを防止する機能、及びモータ50aを拘束することで規制ブレード9へ振動を効率的に伝播する機能がある。
上述構成の振動部材50は、規制ブレード9に対してトナー凝集塊を除去するのに十分な振動を与えることができる構成であれば、上述構成に限定されるものではない。
<トナー凝集塊が発生するメカニズム>
ここで、課題に関連するトナー凝集塊が発生するメカニズムを説明する。出力物の画像比率が低いとトナーの外添剤が埋め込まれたり、遊離したりして、凝集度が高くなる。トナーの凝集度が高くなると凝集塊が発生しやすいことが知られている。
ここで、課題に関連するトナー凝集塊が発生するメカニズムを説明する。出力物の画像比率が低いとトナーの外添剤が埋め込まれたり、遊離したりして、凝集度が高くなる。トナーの凝集度が高くなると凝集塊が発生しやすいことが知られている。
一般に、規制ブレードの裏側の現像剤は、現像スリーブ近傍の現像剤は搬送速度が速く、現像スリーブから離れた規制ブレード裏の現像剤は搬送速度が遅い、または動かない。このため、搬送速度の速い現像剤と現像速度の遅い現像剤との境界領域では、搬送速度差に伴うせん断面が生じる。ここでトナーが劣化し、遊離したトナーが蓄積すると、凝集塊が形成される。
特に、ワックス成分を含有する粉砕トナーは、例えば重合トナーに比べて比較的安価に製造可能であるものの、その製造方法からワックス成分がトナー表面近傍に存在しやすい。そして、トナーの外添剤が埋め込まれたり、遊離したりしてしまうと、トナー表面のワックス成分の影響により、トナー同士の摩擦係数が高くなる傾向がある。その結果、トナーの凝集度が高くなり、トナー同士がくっつきやすくなる傾向がある。
現像剤の中でトナー凝集塊が成長したところは、他のところに比べて現像スリーブ上のコートを阻害し、現像剤のコート量が少なくなる。これにより、画像としてはその部分だけ濃度薄になってしまう。さらにトナー凝集塊が成長して規制ブレードと現像スリーブ間に詰まると帯抜けしたような画像が発生することもある。
<凝集度の測定方法>
粉体物性測定器に、上から60mesh、100mesh、200mesh、の順でフルイを3段重ねてセットする。そして、秤取した試料5gを静かにフルイの上にのせ、電圧17Vで振動を15秒間与え、各フルイ上に残ったトナーの重さを測定する。その後、下に示す数式に従って凝集度を算出する。
粉体物性測定器に、上から60mesh、100mesh、200mesh、の順でフルイを3段重ねてセットする。そして、秤取した試料5gを静かにフルイの上にのせ、電圧17Vで振動を15秒間与え、各フルイ上に残ったトナーの重さを測定する。その後、下に示す数式に従って凝集度を算出する。
計算に当たって、上段のメッシュ上のトナー量をMT、中段のメッシュ上のトナー量をMC、下段のメッシュ上のトナー量をMBとする。
そして、
X=MT/5×100
Y=MC/5×100×0.6
Z=MB/5×100×0.2
としたとき、凝集度(%)を、
凝集度(%)=X+Y+Z
で表す。本実施形態で用いたトナーの凝集度を測定したところ、40%であった。
X=MT/5×100
Y=MC/5×100×0.6
Z=MB/5×100×0.2
としたとき、凝集度(%)を、
凝集度(%)=X+Y+Z
で表す。本実施形態で用いたトナーの凝集度を測定したところ、40%であった。
図4は耐久枚数によるトナーの凝集度変化を表した図である。耐久モードは、高温高湿(30℃80%RH)環境にて、画像Duty(画像比率)を1%、2%、5%の画像データをA4サイズの紙上に連続画像形成したものである。
図4に示すように、耐久枚数にしたがって、トナーの凝集度は増加する傾向にある。また、画像Dutyが低いほど、トナーの凝集度が増加する傾向が顕著になることがわかる。
そこで、先ほどの高温高湿(30℃80%RH)環境にて、画像Dutyが1%の画像データをA4サイズで100000枚、画像形成出力した。その際、凝集塊痕や帯抜け濃度薄(帯状に画像の一部が抜けた状態)が画像に出ているかを確認した。また、その際の凝集度も測定した。
(実施例1)
本実施形態の実施例1の各種条件とその検討結果を図5にまとめた。図5は第1実施形態の実施例1(実施例1−1〜実施例1−3)・比較例・従来例の各種条件と検討結果を示す図表である。
本実施形態の実施例1の各種条件とその検討結果を図5にまとめた。図5は第1実施形態の実施例1(実施例1−1〜実施例1−3)・比較例・従来例の各種条件と検討結果を示す図表である。
本実施例では、後述するように、従来例のように所定枚数毎に振動部材50を振動させる点は同様であるが、振動部材50の振動と同期して現像スリーブ8から感光体ドラム10にトナーを転移させている点が異なる。こうすることで、規制ブレード9近傍のトナー凝集層を解消している。本実施例では、振動部材50を振動させる頻度は、共通して1000枚に1回の頻度とした。
図6は第1実施形態の実施例の制御ブロック図である。画像処理部60によって得られた情報は、画像を形成するための制御をするCPU、ROMやRAMを具備する制御部70に伝えられる。その後、制御部70は、一次帯電器21、感光体ドラム10、露光部22、現像スリーブ8、現像バイアスの印加部11、振動部材50のモータ50a、等の駆動制御を行う。
図7は第1実施形態の実施例1−1のタイミングチャートである。実施例1−1では、振動部材50を振動させるタイミングを図7に示すようにした(モード 1)。
すなわち、制御部70は、非画像形成時に、現像スリーブ8に対して現像バイアスを印加した後、現像スリーブ8を回転させる。その後、振動部材50の振動を開始した後、感光体ドラム10に対してベタ黒を形成するためのトナー消費信号を発する。
なお、以下の説明で、ベタ黒とは、画像領域全体にトナーを供給する状態であり、ベタ白とは、画像領域全体にまったくトナーを供給しない状態である。
実施例1−1では、感光体ドラム10の電位(ドラム電位)が−800V(ベタ白時)、現像スリーブ8に印加する現像バイアスの直流成分が−650V、現像する電界時のドラム電位が−450V(ベタ黒時)とした。また、振動部材50の振動時間は1s、ベタ黒(A4ベタ一枚分相当のトナー量を吐き出すこと)にかかる時間は0.7sとした。
上述の条件で、感光体ドラム10にトナー転移をさせながら振動部材50を振動させることによって、規制ブレード9近傍のトナー凝集層を解消することができる。さらに、規制ブレード9と現像スリーブ8間から出てきたトナー凝集塊を、感光体ドラム10に排出する。この動作を以下で「吐き出し」と呼ぶ。そして、振動部材50によって規制ブレード9を振動させつつ上記吐き出しを行うトナー消費モードを、振動吐き出しシーケンスと呼ぶ。
上記の条件で振動吐き出しシーケンスを実施し、100000枚画像形成したあと、全面ハーフトーン画像を出力し、凝集塊痕や帯抜け濃度薄が出ていないかを確認した。
実施例1−1では、振動部材50の振動時に吐き出しを行うことで凝集塊痕や帯抜け濃度薄を防止することができた。
実施例1−1の条件では、凝集トナー層から出てきたトナーが、現像容器2に戻らずに、感光体ドラム10に現像される。このため、結果的に現像容器2内に残る現像剤の凝集度が良化する。そのため、凝集塊痕や帯抜け濃度薄を防止する効果を確認することができた。
比較例として、振動部材50の振動をさせない場合を検討した。比較例では、凝集塊痕や帯抜けや濃度薄が発生した。また、比較例では、現像剤劣化が進み、規制ブレード9近傍に凝集トナー層が蓄積することで凝集塊痕や帯抜け濃度薄が発生してしまった。
従来例としては、振動部材50の振動だけを実施し、振動させる期間に吐き出し動作をしない場合を検討した。従来例では、帯抜け濃度薄は発生しなかったが、凝集塊痕や帯抜け濃度薄の軽微なものである白スジが発生してしまった。また、従来例では規制ブレード近傍の凝集トナー層を解消する効果はあるものの、振動によって出てきた凝集トナー層のトナーが現像容器2内に戻るため、現像剤劣化が良化する効果はない。よって、凝集塊痕や白スジが発生してしまった。このように、比較例や従来例の設定では、画像不良を防止することができなかった。
図8は第1実施形態の実施例1−2のタイミングチャートである。実施例1−2では、実施例1−1に対して、振動の開始タイミングをより適正化したものである。振動部材50を振動させるタイミングを図8に示すようにした(モード 2)。
実施例1−2では、振動開始のタイミングと、現像領域にベタ黒の電界が到達するタイミングについて規定を設けた。
具体的には、図8のように、振動部材50をONする振動開始時刻t1、現像領域にトナー消費信号の先端(ベタ黒画像先端)が到達する時刻t2、規制ブレード9位置から現像領域に現像剤が到達する時間をT、としたとき、t2<t1+Tを満たすようにした。すなわち、振動部材50の振動を開始してから現像剤が現像領域に到達する前に、ベタ黒の電界が到達するように制御した。これにより、振動部材50の振動開始時に規制ブレード9を通過した凝集トナーを、感光体ドラム10に現像させることができる。
実施例1−2のモードを用いた結果、凝集塊痕や帯抜け濃度薄および白スジを発生させることなく、長期にわたって画像不良を防止することができた。これは、振動部材の振動によって凝集トナー層を解消し、確実に感光体ドラム10へ現像させることで現像容器内の現像剤の凝集度の上昇を抑制することができたためであると考えられる。
図9は第1実施形態の実施例1−3のタイミングチャートである。実施例1−3では、振動終了のタイミングとベタ黒の電界が終了するタイミングについて規定を設けた(モード 3)。
実施例1−3では、実施例1−1に対して、振動の停止タイミングをより適正化したものである。即ち、図9に示すように、振動部材をOFFする振動停止時刻t3、トナー消費信号が現像領域を通過し終える時刻t4としたときに、t2<t1+T<t3+T<t4を満たすようにした。
すなわち、ベタ黒画像を形成する場合に、振動部材50の振動を開始した後、感光体ドラム10上にベタ黒電位を印加して形成したベタ画像先端が現像領域に到達するようにし、その後、現像スリーブ8の現像剤が現像領域に到達するようにした。
また、ベタ白画像を形成する場合には、振動部材50の振動を停止した際に、規制ブレード9の位置を通過する現像スリーブ上の位置が現像領域に到達し終えた後、感光体ドラム10のベタ白画像先端(ベタ黒画像後端)が現像領域に到達するようにした。感光体ドラム10上のベタ白電位は、制御部70から発せられるベタ黒電位を解除する信号(トナー消費解除信号)により形成される。
実施例1−3のモードを用いた結果、実施例1−2と同様、凝集塊痕や帯抜け濃度薄および白スジを発生させることなくすることができた。この結果、長期にわたり、画像不良を防止することができた。
実施例1(実施例1−1〜実施例1−3)では、定期的に行われる振動モード時に連動して吐き出し動作を行った。また、実施例1では、振動部材50の振動の頻度を、印刷1000枚ごとに固定していた。
なお、後述のように、比較の為、図10において実施例1と後述する実施例2以降をまとめた。本実施例1では、振動吐き出しシーケンスの吐き出し動作とは別に、以下のような吐き出し動作(劣化トナー吐き出し)も実施している。
即ち、画像比率が低い画像(低Duty画像)を形成する場合、現像器内のトナーが消費されずに撹拌され続けるため、トナーが劣化していく。そこで、所定の低Duty条件の場合に、現像スリーブ8から、感光体ドラム10にトナー転移させている。本実施例の場合、このような劣化トナー吐き出し時は振動部材50を振動させていない。つまり、劣化トナー吐き出しと振動部材50の振動動作とを非同期としている。
(実施例2)
第1実施形態に係る各種条件とその効果を図10にまとめた。図10は第1実施形態の各実施例の内容と効果を示す図表である。図表においては、振動部材50を振動させる頻度を表す。
第1実施形態に係る各種条件とその効果を図10にまとめた。図10は第1実施形態の各実施例の内容と効果を示す図表である。図表においては、振動部材50を振動させる頻度を表す。
実施例2では、実施例1と同様、振動時に同期して吐き出し動作を行う。実施例1と異なる点は、振動の頻度は一定の印刷枚数ごとではなく、画像Dutyに応じて変更する点である。具体的には、低い画像Duty(低い画像比率)の画像形成が続く場合に、画像Dutyが低いほど振動頻度を高めるようにする。こうすることで、実施例1に比べて、振動動作を効率的に行うことができる。
実施例2は、図10に示すように、低い画像Duty(低い画像比率)の画像形成が続く場合に、画像Dutyが低いほど振動頻度を高める構成となっている。そして、実施例1と同様に振動時に同期して吐き出し動作を行うものである。
図11は第1実施形態の実施例2の制御ブロック図である。画像処理部60によって得られた情報は、ビデオカウント部80を介して、制御部70に伝えられる。その後、制御部70は、一次帯電器21、感光体ドラム10、露光部22、現像スリーブ8、現像バイアスの印加部11、振動部材50のモータ50a、等の駆動制御を行う。
上述のように、実施例2では、低い画像Dutyの画像形成が続く場合、振動部材50の振動の頻度を上げる。また、振動部材50の振動は吐き出し動作と連動して行われるため、画像Dutyが低ければ低いほど、振動吐き出しシーケンスの頻度が高くなる。具体的には、1%Duty以下では1000枚毎、1〜2%Dutyでは4000枚毎、2〜5%Dutyでは10000枚毎に、振動吐き出しシーケンスを実施する。なお、具体的な枚数の閾値は、これに限るものではなく、適宜変更可能である。
実施例1では、いかなる画像Dutyでも一定頻度で振動吐き出しシーケンスを実施することとしていた。これに対して、実施例2は、高い画像Dutyの印刷が多い場合には、振動動作及び吐き出し動作を抑制することができる。また、実施例2においても、実施例1と同様、画像不良を防止することができる。
実施例2の効果について説明する。実施例2は、実施例1と同様に、振動吐き出しシーケンス以外にも、現像装置内の劣化トナーを吐き出す動作(後述の劣化トナー吐き出し動作)を行っている。但し、劣化トナー吐き出し動作は、振動部材50の振動と同期をせずに行っている。
実施例2の構成によれば、凝集塊を崩すための振動吐き出しシーケンスと、劣化トナーを吐き出しための劣化トナー吐き出し動作と、をそれぞれ独立したタイミングで行うことができる。この為、それぞれの目的に応じて、振動動作、吐き出し動作の実施タイミングを最適化することができる構成となっている。なお、本実施例2の劣化トナー吐き出し動作の詳細は、後述する実施例3と同じ構成としている。
(実施例3)
実施例3では、図10に示すように、後述するように、従来から行われている劣化トナー吐き出し動作(低Duty吐き出し動作)を行う。そして、上記劣化トナー吐き出し動作時に同期して振動部材50の振動を行う構成である。このため、振動部材50の振動と劣化トナー吐き出し動作を連動させている。
実施例3では、図10に示すように、後述するように、従来から行われている劣化トナー吐き出し動作(低Duty吐き出し動作)を行う。そして、上記劣化トナー吐き出し動作時に同期して振動部材50の振動を行う構成である。このため、振動部材50の振動と劣化トナー吐き出し動作を連動させている。
ここで、劣化トナー吐き出し動作とは、低い画像Dutyが連続する場合に、トナーの劣化を防止するために、一定量のトナーを感光体ドラム10に吐き出す動作をいう。実施例3では、低Duty閾値を2%とした。
実施例3では次の効果がある。即ち、劣化トナー吐き出しと振動部材50の振動とを連動させると、実施例1、2のように、劣化トナー吐き出し動作と振動部材50の振動動作(振動吐き出しシーケンス)とを別々に行う場合よりも、生産性を落とすことなく画像の劣化を防止することができる。また、実施例1、2に比べて、劣化トナー吐き出し動作の吐き出し動作と、振動吐き出しシーケンスの吐き出し動作を兼用することができ、吐き出し量を抑制することができる。
実施例3の低Duty振動吐き出しシーケンスを説明する。図12は低Duty振動吐き出しシーケンスのフローチャートである。図12では、劣化トナー吐き出しの画像Duty閾値を2%とした場合を例示する。
図12において、V:ビデオカウント値、Vsum:ビデオカウント積算値、A:A4一枚あたり100%Duty相当のビデオカウント値、である。
劣化トナー吐き出しの画像Duty閾値を2%としたとき、画像Dutyが2%以下ならば、(2%Duty画像のビデオカウント値)−(実画像のビデオカウント値の積算値)を計算する。そして、その値がA4で100%Duty相当に達したら、振動吐き出しシーケンス(本実施例では劣化トナー吐き出しと兼用)を実施する。
(実施例4)
実施例4は、図10に示すように、実施例3の制御に加えて、実施例2の振動条件にて振動動作を制御している。即ち、実施例3のように、劣化トナー吐き出し動作時に振動部材50の振動を行う。また、これに加えて、実施例2のように、画像比率に応じて振動頻度を変更する振動動作を行うとともに、振動動作時に同期して吐き出し動作を行っている。なお、実施例3では、劣化トナー吐き出しの画像Duty閾値を2%としたが、実施例4では、5%としている。
実施例4は、図10に示すように、実施例3の制御に加えて、実施例2の振動条件にて振動動作を制御している。即ち、実施例3のように、劣化トナー吐き出し動作時に振動部材50の振動を行う。また、これに加えて、実施例2のように、画像比率に応じて振動頻度を変更する振動動作を行うとともに、振動動作時に同期して吐き出し動作を行っている。なお、実施例3では、劣化トナー吐き出しの画像Duty閾値を2%としたが、実施例4では、5%としている。
実施例4の効果について説明する。実施例4では、実施例2で行った振動吐き出しシーケンスを行うことで凝集塊の抑制を行うことができる。更に、実施例4では、従来の吐き出し動作である劣化トナー吐き出し時に振動部材50を振動させている。このことで、劣化トナー吐き出しを確実に行いながら、従来の吐き出し動作を利用して効率的に凝集塊を吐き出すことができる。
(実施例5)
実施例5では、図10に示すように、実施例3の制御に加えて、実施例1の振動条件にて振動動作を制御している。即ち、振動部材50の振動を、印刷1000枚ごとにも行う。ここで、実施例5では、印刷1000枚ごとに行う振動動作時には、吐き出し動作を行わず、振動部材50の振動のみを行う(吐き出し動作非同期)。
実施例5では、図10に示すように、実施例3の制御に加えて、実施例1の振動条件にて振動動作を制御している。即ち、振動部材50の振動を、印刷1000枚ごとにも行う。ここで、実施例5では、印刷1000枚ごとに行う振動動作時には、吐き出し動作を行わず、振動部材50の振動のみを行う(吐き出し動作非同期)。
実施例5の効果について説明する。実施例5のように、適宜、振動部材50の振動を、劣化トナー吐き出し動作と連動させる。これにより、トナー凝集塊の吐き出しを効率的に行う一方で、劣化トナー吐き出し動作時に劣化トナー以外のトナーの吐き出しを抑制することができ、トナー消費量を抑制しながら、振動動作が不足することを抑制することができる。
その他、サービスマンやユーザーが画像不良を発見した場合に振動吐き出しシーケンスを実行できるようなボタンを設けておいてもよい。
以上のように、本実施形態の実施例を説明したが、本発明の画像形成装置として必ずしも全ての実施例に示すモードを具備する必要はない。ただし、制御部70が次に示す2つのモード(第1モード、第2モード)を具備することが好ましい。
即ち、第1モードとは、所定タイミング毎に、現像スリーブ8から感光体ドラム10にトナー転移をさせる吐き出し動作を行うことなく、規制ブレード9を振動させるモードである。また、第2モードとはトナー消費量に関する情報に基づいて、現像スリーブ8から感光体ドラム10にトナー転移をさせながら規制ブレード9を振動させるモードである。
〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態について説明する。なお、前述の実施形態と同一または相当する機能、構成を有する要素には、同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。
次に、第2実施形態について説明する。なお、前述の実施形態と同一または相当する機能、構成を有する要素には、同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施形態に特徴的な点を以下に説明する。
図13は第2実施形態の実施例の制御ブロック図である。画像処理部60によって得られた情報は、ビデオカウント部80を介して、制御部70に伝えられる。その後、制御部70は、一次帯電器21、感光体ドラム10、露光部22、現像スリーブ8、現像バイアスの印加部11、振動部材50のモータ50a、トナー補給槽20等の駆動制御を行う。
本実施形態では、振動吐き出しシーケンス時に補給動作を行うようにした。補給動作を行うと、フレッシュなトナーが現像容器2に供給される。そして、補給された部分の現像剤は、第一搬送スクリュー5、第二搬送スクリュー6の搬送によって循環し、現像時に規制ブレード9の裏まで搬送される。
トナー補給槽20から現像装置1に供給されたばかりのフレッシュなトナーの現像剤は流動性が高い。一方、もともと規制ブレード9の裏に存在して不動層を形成する現像剤は、劣化して流動性が低下している。このため、供給されたフレッシュトナーと不動層の現像剤との流動性に差が生じる。
ここで、規制ブレード9裏の不動層近傍に、流動性の高い現像剤が通過すると、不動層を崩す作用を生じる。このため、不動層からトナー凝集層が出てくる確率が高くなる。
この作用を利用して、現像スリーブ8の回転開始後にトナー補給槽20による補給動作を行う。そして、振動部材50が振動を開始してから停止するまでに、補給したトナーが規制ブレード9の裏に到達するように設定する。吐き出し時に消費されるトナー量は吐き出し量からあらかじめ計算しておき、補給量を決定する。
図14は第2実施形態の実施例のタイミングチャートである。
図14に示すように、本実施形態においては、
t2<t1+T<t3+T<t4 且つ、
t5<t6+T2<t3、を満たすようにする。
t2<t1+T<t3+T<t4 且つ、
t5<t6+T2<t3、を満たすようにする。
ここで、トナー補給槽20による補給開始時刻t5、補給停止時刻t6、補給されたトナーがブレード裏に到達する時間までのT2、とする。また、前述のように、振動部材50をONする振動開始時刻t1、現像領域にトナー消費信号が到達する時刻t2、規制ブレード9位置から現像領域に現像剤が到達する時間をTとする。また、振動部材をOFFする振動停止時刻t3、トナー消費信号が現像領域を通過し終える時刻t4とする。
このように、現像スリーブ8、感光体ドラム10、振動部材50、トナー補給槽20等を制御したことにより、さらに効率良く凝集塊トナーを崩して感光体ドラム10に吐き出すことができる。よって、画像不良を防止することが可能となる。
本実施例では、トナー劣化吐き出し動作を行うトリガとして、画像比率情報に基づいて行っているが、トナー消費量に関する情報であれば、これに限定されない。例えば、トナー消費量に関する情報として、トナー補給量や、ビデオカウント情報に基づいて行っても良い。また、現像スリーブの単位駆動時間に対するトナー消費量に関する情報に基づいて行っても良い。
1…現像装置
8…現像スリーブ
9…規制ブレード
10…感光体ドラム
50…振動部材
60…画像処理部
70…制御部
8…現像スリーブ
9…規制ブレード
10…感光体ドラム
50…振動部材
60…画像処理部
70…制御部
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体と対向する現像位置で前記静電潜像を現像する現像装置と、を有し、前記現像装置は、トナーを含む現像剤を担持して回転し、前記像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材と、駆動されることで前記規制部材に対して振動を付与する振動部材と、を有し、非画像形成時において、前記現像剤担持体を回転させながら前記規制部材を振動させ、前記規制部材の振動中に前記規制部材を通過する、前記現像剤担持体に担持されたトナーを、前記現像剤担持体から前記像担持体に転移させるモードを実行する制御部と、を有することを特徴とする。
ここで、トナー補給槽20による補給開始時刻t5、補給停止時刻t6、補給されたトナーがブレード裏に到達する時間までのT2、とする。また、前述のように、振動部材50をONする振動開始時刻t1、現像領域にトナー吐き出し用の静電潜像の先端が到達する時刻t2、規制ブレード9位置から現像領域に現像剤が到達する時間をTとする。また、振動部材をOFFする振動停止時刻t3、トナー吐き出し用の静電潜像の後端が現像領域を通過し終える時刻t4とする。
Claims (8)
- 静電潜像が形成される像担持体と、
トナーを含む現像剤を担持して回転し前記像担持体と対向する現像位置で前記静電潜像にトナーを供給する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材、前記規制部材を振動させる振動部材、を備える現像部と、
非画像形成時において、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナー転移をさせながら前記規制部材を振動させるモードを実行する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記規制部材の振動時において、前記規制部材を通過する前記現像剤担持体の領域に担持されるトナーが前記像担持体に転移されるように前記モードを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。
- 前記制御部は、前記非画像形成時において、前記規制部材の振動を開始した時、前記規制部材と対向する前記現像剤担持体の位置が現像領域に到達するよりも前に吐き出しのベタ黒画像先端が前記現像領域に到達するように制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記非画像形成時において、前記規制部材の振動を停止した後、前記規制部材と対向する前記現像剤担持体の位置が現像領域に到達した後に吐き出しのベタ黒画像後端が前記現像領域に到達するように制御することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記モードを、トナー消費量に関する情報に応じて、実行させることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- トナー補給槽を有し、
前記制御部は、前記非画像形成時において、前記トナー補給槽から前記現像部へのトナー補給を行いながら、前記規制部材を振動させつつ前記現像剤担持体のトナーを前記像担持体へ現像させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - トナー補給槽を有し、
前記制御部は、前記モードにおいて、前記トナー補給槽から補給動作を行わせるとともに、前記モードにおける前記規制部材の振動を停止する前に、前記トナー補給槽により補給されたトナーが前記規制部材に到達するように補給動作を制御することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、所定タイミング毎に、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナー転移をさせる吐き出し動作を行うことなく、前記規制部材を振動させる第1モードと、
トナー消費量に関する情報に基づいて、前記現像剤担持体から前記像担持体にトナー転移をさせながら前記規制部材を振動させる第2モードと、
をそれぞれ実行することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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