JP2018017837A - Image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using electrophotographic technology such as a printer, a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine.
従来から、間隙部を設けて対向配置された2個の現像スリーブに一成分現像剤などの現像剤を担持させ、現像剤により感光ドラムに形成された静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置が提案されている(特許文献1)。画像形成装置では画像形成に伴い現像剤が消費されるため、現像装置内の現像剤が所定の収容量よりも少なくなると、現像剤補給装置から補給用の現像剤が現像装置に補給される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a developing device is provided that develops an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum by developing a developer such as a one-component developer on two developing sleeves arranged to face each other with a gap. An image forming apparatus has been proposed (Patent Document 1). In the image forming apparatus, the developer is consumed as the image is formed. Therefore, when the developer in the developing device becomes less than a predetermined amount, the developer supply device supplies the developer for replenishment to the developing device.
現像装置は画像形成装置本体に着脱自在に設けられ、使用者は現像装置を容易に交換することができる。ただし、新品の現像装置(あるいは未使用の画像形成装置)には現像剤が収容されていない。そのため、新品の現像装置(あるいは未使用の画像形成装置)を初めて使用する場合には、現像剤補給装置から現像装置に対し現像剤を補給させる必要がある。従来では、現像装置の交換時などに、現像剤補給装置から現像装置に所定量の現像剤を補給する制御(初期補給制御)を実行するようにしている(特許文献2)。例えば操作パネル上のディスプレイ等に、使用者に対し初期補給制御の実行を促すように表示し、使用者に選択させていた。 The developing device is detachably provided in the image forming apparatus main body, and the user can easily replace the developing device. However, a new developing device (or an unused image forming apparatus) does not contain a developer. Therefore, when a new developing device (or an unused image forming apparatus) is used for the first time, it is necessary to replenish the developer from the developer replenishing device. Conventionally, when the developing device is replaced, control for supplying a predetermined amount of developer from the developer replenishing device to the developing device (initial replenishment control) is executed (Patent Document 2). For example, a display on the operation panel or the like is displayed so as to prompt the user to execute the initial supply control, and the user is allowed to select.
しかしながら、従来の画像形成装置の場合、上記の初期補給後のしばらくの間は、画像形成に伴い縦スジ状に濃度ムラのような画像不良が生じ、その後さらに画像形成を繰り返すにつれてそうした画像不良が解消されることが散見された。これは、補給用の現像剤は流動性が高く、また初期補給後のしばらくの間は現像装置内において流動性の高い現像剤の占める割合が大きく、その場合に、規制可能な現像剤量よりも多い量の現像剤が2個の現像スリーブの間隙部に供給されるからである。そこで、縦スジ状の濃度ムラを生じさせ難くするためには、2個の現像スリーブの間隙部で規制可能な程度にまで、初期補給時に補給する現像剤量を減らすことが考えられる。ただし、初期補給時に補給する現像剤量を減らした場合には、その後に続けて高印字率の画像を連続出力する画像形成を行った際に、比較的に早いタイミングで現像剤が足りなくなって画像抜けのような画像不良が生じやすい。 However, in the case of the conventional image forming apparatus, for a while after the initial replenishment, an image defect such as density unevenness occurs along the vertical streaks along with the image formation. It was found that it was resolved. This is because the developer for replenishment has a high fluidity, and for a while after the initial replenishment, the proportion of the developer with high fluidity in the developing device is large. This is because a larger amount of developer is supplied to the gap between the two developing sleeves. Therefore, in order to make it difficult for the vertical stripe-shaped density unevenness to occur, it is conceivable to reduce the amount of developer replenished during initial replenishment to such an extent that it can be regulated by the gap between the two developing sleeves. However, if the amount of developer to be replenished during the initial replenishment is reduced, the developer becomes insufficient at a relatively early timing when image formation for continuously outputting images with a high printing rate is performed subsequently. Image defects such as missing images are likely to occur.
本発明は上記問題に鑑み、空の現像装置への現像剤の初期補給後に生じやすい濃度ムラのような画像不良の低減と、初期補給後に高印字率の画像を連続出力する場合に生じやすい画像抜けのような画像不良の低減とを両立できる画像形成装置の提供を目的とする。 In view of the above problems, the present invention reduces image defects such as density unevenness that are likely to occur after the initial supply of developer to an empty developing device, and an image that is likely to occur when an image with a high printing rate is continuously output after the initial supply. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing both image defects such as omission.
本発明に係る画像形成装置は、回転する感光体と、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の前記感光体に対向する位置に並列して回転自在に設けられ、前記現像容器内の現像剤を担持して搬送し、前記感光体に形成された静電潜像を現像剤により現像する第一現像剤担持体及び第二現像剤担持体と、前記現像容器に補給用の現像剤を補給する補給装置と、前記現像容器内の前記第一現像剤担持体と前記第二現像剤担持体との最近接位置以上の高さ位置に設けられて、前記現像容器内の現像剤を検出する検出手段と、前記補給装置を制御して、空の前記現像容器に前記検出手段により検出されない量の第一補給量の補給用の現像剤を補給する第一モードと、前記第一モード後に画像形成ジョブが開始された場合に、少なくとも前記検出手段に検出されるまでは、画像形成に伴い消費される現像剤の消費量に、所定の追加量を加えた第二補給量の補給用の現像剤を補給する第二モードとを実行する制御部と、を備える、ことを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention is rotatably provided in parallel with a rotating photosensitive member, a developing container containing a developer, and a position of the developing container facing the photosensitive member. A first developer carrying member and a second developer carrying member that carry and convey the developer and develop the electrostatic latent image formed on the photosensitive member with the developer, and a developer for replenishing the developer container A replenishing device for replenishing the developer, and the developer in the developer container is provided at a height position equal to or higher than the closest position between the first developer carrier and the second developer carrier in the developer container. A first mode for controlling the replenishing device to replenish the empty developer container with a first replenishment amount of the replenishment amount that is not detected by the detection means; and the first mode. If an image forming job is started later, at least the detection Until the second detection mode is detected, a control unit that executes a second mode in which a second supply amount of developer for replenishment is added by adding a predetermined additional amount to the amount of developer consumed for image formation. And comprising.
本発明によれば、空の現像装置への現像剤の初期補給後に生じやすい縦スジ状の濃度ムラのような画像不良の低減と、初期補給後に高印字率の画像を連続出力する場合に生じやすい画像抜けのような画像不良の低減とを両立することができる。 According to the present invention, image defects such as vertical streak-like density unevenness that is likely to occur after the initial supply of developer to an empty developing device are reduced, and an image with a high printing rate is continuously output after the initial supply. It is possible to achieve both reduction of image defects such as easy image omission.
<画像形成装置>
以下、図面を参照して本実施形態を説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の構成について、図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置は、感光ドラム10を囲むように、帯電装置1、露光装置2、現像装置3、転写前帯電器4、転写ローラ5、ドラムクリーニング装置6、除電露光装置7が配置されている。感光体としての感光ドラム10は外周面にアモルファスシリコンを主成分とする感光層が形成されており、所定のプロセススピード(例えば500mm/s)で図1の矢印R1方向に回転する。感光ドラム10は、外径が例えば84mmに形成される。
<Image forming apparatus>
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the image forming apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a
帯電装置1は、例えばコロナ放電に伴う荷電粒子を照射して感光ドラム10を一様な暗部電位(例えば+500V)に帯電させる。帯電した感光ドラム10の表面には、露光装置2から照射されかつ画像信号に基づき変調されるレーザービーム(図1に矢印Lで示す)による画像露光が行われて、静電潜像が形成される。本実施形態では、感光ドラム10の表面を一様に暗部電位に帯電し、非画像部(背景部)を露光して明部電位に除電し、暗部電位(帯電部)にトナーを現像する背景部露光方式を採用している。それ故、露光された感光ドラム10の表面つまり背景部は例えば+120〜+200Vまで除電される。現像装置3は、感光ドラム10の帯電極性と逆極性に帯電したトナーを感光ドラム10に供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置3については後述する(図2参照)。
The
転写前帯電器4は、トナー像が形成された感光ドラム10の表面を転写前帯電する。転写ローラ5は感光ドラム10に対向配置され、感光ドラム10との間にトナー像の転写部T1(転写ニップ部)を形成する。転写部T1には、レジストレーションローラ13により所定のタイミングで記録材Sが搬送される。転写部T1では、搬送される記録材Sに対し、例えば高圧電源(不図示)により転写ローラ5に転写電圧が印加されることで、トナー像が感光ドラム10から記録材Sへ転写される。即ち、転写ローラ5に対しトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されると、感光ドラム10上のトナー像が記録材Sに静電吸引されて転写が行われる。ドラムクリーニング装置6は、感光ドラム10にクリーニングブレードを摺擦させて、転写後に感光ドラム10上に僅かに残るトナーを除去する。
The
帯電装置1よりも感光ドラム10の回転方向上流側に且つ転写ローラ5よりも感光ドラム10の回転方向下流側には、感光ドラム10の表面を除電露光する除電露光装置7が配置されている。除電露光装置7は露光装置2と異なる強度のレーザー光を照射して、感光ドラム10の表面を露光して表面電位を所定電位(例えば0V)まで低下させる。
On the upstream side in the rotation direction of the
トナー像を転写された記録材Sは、定着装置11へ搬送される。記録材Sは、定着装置11の加熱ローラ111と加圧ローラ112とによって加熱されながら加圧される。これにより、記録材S上のトナー像が記録材Sに定着される。定着装置11によりトナー像が定着された記録材Sは、機体外へ排出される。なお、両面出力の場合、記録材Sは片面出力後に反転されて、再度、転写部T1に搬送される。そして、記録材Sは他方の面にもトナー像が定着されてから機体外へ排出される。
The recording material S to which the toner image is transferred is conveyed to the
現像装置3には、補給用の現像剤(以下、補給剤と呼ぶ)を補給するための現像剤補給装置12が接続されている。現像剤補給装置12は補給剤を収容し、必要に応じて現像装置3に補給剤を補給する。現像剤補給装置12については、後述する(図3及び図4参照)。
Connected to the developing
<現像装置>
現像装置3について、図2を用いて説明する。図2に示すように、現像装置3は、現像容器20と、第一現像剤担持体としての上流現像スリーブ21と、第二現像剤担持体としての下流現像スリーブ22と、撹拌搬送部材25と、規制ブレード26とを有している。そして、現像容器20内には上流現像スリーブ21と下流現像スリーブ22との間隙部G以上(最近接位置以上)の高さ位置に、現像剤量検出センサ30が設けられている。検出手段としての現像剤量検出センサ30は、現像容器20内に収容されている現像剤が所定の収容量以上か否かを検出する。即ち、現像剤量検出センサ30は、現像容器20内に収容されている現像剤の剤面高さが所定の高さ以上(図2に破線Stで示す)である場合に、現像剤が所定の収容量以上であることを示す信号を出力する。本明細書において、所定の収容量とは、現像剤量検出センサ30が「現像剤あり」と検出可能な現像容器20内の最低限の現像剤量である(例えば400g)。上流現像スリーブ21及び下流現像スリーブ22には、高圧電源35が電気的に接続されている。
<Developing device>
The developing
<現像剤>
現像容器20は、磁性を有するトナーを含む一成分現像剤を収容する。本実施形態の場合、磁性トナーは負帯電特性である。一成分現像剤について説明すると、一成分現像剤は磁性酸化鉄粒子の他に、結着樹脂、外添剤などを含む。結着樹脂としては、例えばスチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂とスチレン系共重合樹脂との混合物、又はポリエステル樹脂とスチレン系共重合樹脂とが一部反応したハイブリッド樹脂などが用いられる。外添剤としては、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のために、窒素吸着によるBET法による比表面積が3m2/g以上のシリカ微粉末を用いるのが好ましい。シリカ微粉末は、現像剤としての流動性確保のために0.1〜5質量部添加される。シリカ微粉末は、これより少ないと流動性が確保し難い。ただし、現像剤の流動性はシリカ微粉末がこれより多くても変わらないにも関わらず、シリカ微粉末が多くなれば磁性酸化鉄粒子から遊離して、画像形成装置内部や出力画像を汚す等の弊害が生じやすい。
<Developer>
The developing
磁性トナーとしては、例えば磁場795.8kA/mにおける飽和磁化量が2〜40Am2/kg以下であるのが好ましい。また、磁性酸化鉄粒子の含有量は、結着樹脂100質量部に対して25〜75質量部以下であるのが好ましい。さらに、トナーの重量平均粒径は4〜8μmが好ましい。なお、飽和磁化量は、振動型磁力計VSM‐3S‐15(東英工業株式会社製)を用いて測定した。 For example, the magnetic toner preferably has a saturation magnetization of 2 to 40 Am 2 / kg or less at a magnetic field of 795.8 kA / m. Moreover, it is preferable that content of a magnetic iron oxide particle is 25-75 mass parts or less with respect to 100 mass parts of binder resin. Further, the weight average particle diameter of the toner is preferably 4 to 8 μm. The saturation magnetization was measured using a vibration magnetometer VSM-3S-15 (manufactured by Toei Industry Co., Ltd.).
なお、必要に応じてシリカ微粉末以外の外添剤として、例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末などの流動性付与剤、あるいは酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤などが添加されていてもよい。例えば、上記の研磨剤が0.1〜5%質量部ほど添加されている場合、研磨剤は感光ドラム10の表面に付着した現像剤を除去する。さらに、トナーが負帯電特性の場合、上記の研磨剤は摺擦に伴いトナー帯電性を向上させる。
If necessary, external additives other than fine silica powder include fluidity imparting agents such as titanium oxide powder and aluminum oxide powder, or abrasives such as cerium oxide powder, silicon carbide powder, and strontium titanate powder. It may be added. For example, when 0.1 to 5% by mass of the above-described abrasive is added, the abrasive removes the developer attached to the surface of the
<上流現像スリーブ>
図2に戻って、上流現像スリーブ21は、感光ドラム10に対向する位置に設けられた現像容器20の開口部から一部露出して、また図中矢印R2方向に回転自在に現像容器20に設けられている。上流現像スリーブ21は、アルミニウムやステンレスなどの非磁性材料である例えば外径20mmの円筒状本体の表面に樹脂膜を被覆して形成されている。
<Upstream developing sleeve>
Returning to FIG. 2, the upstream developing
上流現像スリーブ21の内部には、上流マグネットローラ23が固定配置されている。上流マグネットローラ23には、極性の異なる磁極が磁場パターンを形成するように交互に周方向に配置される(図中N11、S11、N13、S13、N12、S12参照)。図2に示す現像装置3では、現像領域A1で感光ドラム10に対向させて現像極S11が配置され、規制ブレード26に対向させて磁極N11が配置されている。規制ブレード26はアルミニウムなどの非磁性材料で構成された板状部材であって、感光ドラム10よりも上流現像スリーブ21の回転方向上流側に、上流現像スリーブ21の回転軸線方向(長手方向)に沿って設けられている。規制ブレード26と上流現像スリーブ21との隙間(ギャップ)は、例えば0.23mm程度に設定されている。
An
<下流現像スリーブ>
下流現像スリーブ22は、上流現像スリーブ21の重力方向下方に並列して且つ上流現像スリーブ21及び感光ドラム10の双方に対向して、図中矢印R2方向(つまり上流現像スリーブ21と同一回転方向)に回転自在に現像容器20に設けられている。下流現像スリーブ22は、上流現像スリーブ21と同径であるとよい。上流現像スリーブ21と下流現像スリーブ22とが最も近接する位置(最近接位置)の間隔は1mm以下であればよく、例えば0.22mm程度に設定されている。下流現像スリーブ22は、上流現像スリーブ21と同じように非磁性材料である例えば外径20mmの円筒状本体の表面に樹脂膜を被覆して形成されている。
<Downstream development sleeve>
The downstream developing
下流現像スリーブ22の内部には、下流マグネットローラ24が固定配置されている。下流マグネットローラ24には、極性の異なる磁極が磁場パターンを形成するように交互に周方向に配置される(図中N31、S31、N32、S33、S32参照)。ただし、下流マグネットローラ24では上流マグネットローラ23と異なり、同極の磁極S33と磁極S32とが隣り合う位置に配置されている。そのため、これらの極間では反発磁界が形成される。図2に示す現像装置3では、現像領域A2で感光ドラム10に対向させて現像極S31が配置され、上流現像スリーブ21に対向させて磁極N31が配置されている。
A
ここで、現像装置3における現像剤の流れについて、図2を参照しながら説明する。現像容器20内の現像剤は、撹拌搬送部材25によって撹拌されながら現像スリーブ21、22へと供給される。すると、現像スリーブ21、22の表面には、マグネットローラ23、24の磁力によって磁気穂が形成される。つまり、現像剤は現像スリーブ21、22に担持される。上流現像スリーブ21に担持された現像剤は、規制ブレード26により層厚が規制されて現像領域A1へと送られる。規制ブレード26と上流現像スリーブ21との隙間(ギャップ)を調整することによって、上流現像スリーブ21に形成された磁気穂の穂切り量が規制され、現像領域A1へ搬送される現像剤量が調整される。
Here, the flow of the developer in the developing
他方、下流現像スリーブ22に担持された現像剤は、上流現像スリーブ21により層厚が規制されて現像領域A2へと送られる。つまり、下流現像スリーブ22に担持された現像剤は、上流現像スリーブ21と下流現像スリーブ22との最近接位置を含んで形成される間隙部Gにより磁気穂の穂切り量が規制され、現像領域A2へ搬送される現像剤量が調整される。このようにして、現像スリーブ21、22は、層厚を規制された現像剤を担持したまま対向する感光ドラム10と同一方向に回転して(図中矢印R2参照)、現像剤を現像領域A1、A2にそれぞれ搬送する。
On the other hand, the developer carried on the downstream developing
現像スリーブ21、22は現像領域A1、A2に現像剤を搬送すると、感光ドラム10に形成された静電潜像に現像剤を供給してトナー像を現像する。この際に、現像スリーブ21、22には、高圧電源35から直流電圧(例えば+600V)に交流電圧(例えば振幅1100V、周波数2800Hz)を重畳した現像バイアス電圧が印加される。これに応じて、現像スリーブ21、22に担持された現像剤が感光ドラム10側に飛翔し、感光ドラム10の静電潜像を非接触に現像する。上流現像スリーブ21は感光ドラム10の静電潜像に対する1回目の現像を行い、下流現像スリーブ22は現像領域A1を通過後の感光ドラム10の静電潜像に対する2回目の現像を行う。
When the developing
上流現像スリーブ21に担持された現像剤は画像形成で使われない限り、上流現像スリーブ21に担持されたまま間隙部Gに搬送される。そして、間隙部Gにおいて一部が現像容器20内に戻され、残りは上流現像スリーブ21から下流現像スリーブ22へ移動する。他方、下流現像スリーブ22に担持された現像剤のうち画像形成で使われなかった現像剤は、磁極S33と磁極S32によって形成される反発磁界により下流現像スリーブ22から剥ぎ落とされて、現像容器20内に戻される。
The developer carried on the upstream developing
なお、上記の現像スリーブ21、22の表面粗さは、例えば算術平均粗さRaが0.6〜0.9μmである。また、上流現像スリーブ21上の現像剤の常温常湿環境での平均帯電量は−4〜−6μC/gであり、塗布量は0.4〜0.6mg/cm2である。他方、下流現像スリーブ22上の現像剤の常温常湿環境での平均帯電量は−3〜−5μC/gであり、塗布量は0.3〜0.6mg/cm2である。そして、これら現像スリーブ21、22は共に、同じ回転速度で回転される(例えば、550mm/s)。
In addition, as for the surface roughness of said developing
<現像剤補給装置>
次に、現像剤補給装置12について、図3及び図4を用いて説明する。図3及び図4に示すように、現像剤補給装置12は、第一補給装置17と第二補給装置18とに大きく分けることができる。第一補給装置17は、第一現像剤収容部170、マグネットローラ171、排出スクリュー172、第一剤量検出センサ173、第二剤量検出センサ174、第一駆動モータ175、電磁クラッチ176を有する。他方、第二補給装置18は、第二現像剤収容部180、第二駆動モータ181、中空円筒状のトナーボトル19を有する。第一補給装置17と第二補給装置18とは、第一現像剤収容部170の上端面に形成された受入口(不図示)と、第二現像剤収容部180の下端面に形成された排出口(不図示)とで、補給剤を受け渡し可能に連通されている。
<Developer supply device>
Next, the
トナーボトル19は補給剤を収容し、第二現像剤収容部180に着脱可能に接続されている。トナーボトル19は、第二駆動モータ181により回転される。第二補給装置18では、トナーボトル19の回転に伴ってトナーボトル19内の補給剤が第二現像剤収容部180側へ移動し、補給剤が第二現像剤収容部180に一時的に蓄えられる。そして、最終的には、補給剤が第二現像剤収容部180の排出口から第一補給装置17に供給される。
The
第一補給装置17では、第一現像剤収容部170内に設けられた排出スクリュー172が第一駆動モータ175によって駆動されることに応じ、第二補給装置18から供給された補給剤が第一現像剤収容部170の一端部側から他端部側へと一方向に搬送される。第一駆動モータ175は、第一剤量検出センサ173によって補給剤が所定量以上であることが検出されていると、排出スクリュー172を駆動し続ける。第一剤量検出センサ173は、排出スクリュー172の現像剤搬送方向上流側に且つ第一現像剤収容部170の壁面の所定高さ位置に配置されている。
In the
収容体としての第一現像剤収容部170内を一方向に搬送される補給剤は、回転されるマグネットローラ171により、第一現像剤収容部170の重力方向下方に配置された現像装置3(詳しくは現像容器20)に搬送される。搬送手段としてのマグネットローラ171は、S極とN極とが交互に計6極着磁された例えば外径18mmの磁石によって円筒状に形成され、電磁クラッチ176により駆動手段としての第一駆動モータ175の駆動が伝達されることで回転する。即ち、電磁クラッチ176が接続されることに伴いマグネットローラ171が回転し、第一現像剤収容部170から現像装置3に現像剤が供給される。第二駆動モータ181、第一駆動モータ175、電磁クラッチ176は、第二剤量検出センサ174の検出結果に応じて制御される。第二剤量検出センサ174は、排出スクリュー172の現像剤搬送方向下流側に且つ第一現像剤収容部170の壁面の所定高さ位置に配置されている。
The replenisher transported in one direction through the
<制御部>
画像形成装置はまた、図1に示すように制御部200を備えている。制御部200について、図5を用いて説明する。図5は、現像剤補給制御系を示す制御ブロック図である。なお、制御部200は図5に示した以外の上述した各部(図1参照)を制御可能であるが、ここでは発明の本旨でないので図示及び説明を省略している。
<Control unit>
The image forming apparatus also includes a
制御部200は、画像形成ジョブや補給剤の補給などの各種制御を行う例えばCPU(Central Processing Unit)等である。図5に示すように、制御部200にはメモリ201、操作部202、センサ部203、現像剤補給装置12、高圧電源35が接続されている。メモリ201は、例えばROMやRAMあるいはハードディスク装置などの記憶手段である。メモリ201には、画像形成装置を制御するための各種制御プログラムやデータ等が記憶されている。本実施形態では、例えば画像形成ジョブ(不図示)や後述する現像剤補給処理などの各種制御プログラム、画像形成した記録材Sの累計枚数などの各種データ等が記憶される。また、メモリ201は各種制御プログラムの実行に伴う演算処理結果などを一時的に記憶し得る。
The
操作部202は、利用者による各種プログラムの実行指示や各種データ入力などを受け付ける、例えばタッチパネル式のディスプレイを有した操作パネルや外部端末などである。制御部200は、画像形成に関する各種情報の入力画面(不図示)や、「現像剤補給制御」に関する選択実行画面(後述の図8参照)などを操作部202のディスプレイ(不図示)に表示させることができる。
The
制御部200は操作部202に表示される入力画面(不図示)を用いた使用者による画像情報等の入力に基づいて、メモリ201に予め記憶済みの画像形成ジョブを実行し得る。制御部200は画像形成ジョブの実行に伴い、画像形成装置の動作を制御する。なお、画像形成ジョブとは、記録材Sに画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの一連の動作のことである。具体的には、プリント信号を受けた後の前回転時(画像形成前の準備動作)から、後回転(画像形成後の動作)までのことを指し、画像形成期間、紙間(非画像形成時)を含む。
The
また、制御部200は操作部202に表示される選択実行画面(後述する図8参照)を用いた使用者による指示入力に基づいて、メモリ201に予め記憶済みの現像剤補給処理を実行し得る。制御部200は現像剤補給処理により、センサ部203(第一剤量検出センサ173、第二剤量検出センサ174、現像剤量検出センサ30)の検出結果に基づき現像剤補給装置12や高圧電源35を動作させ、現像装置3に補給剤を供給する制御を行い得る。
Further, the
<現像剤補給制御>
本実施形態の現像剤補給制御について、図4及び図5を適宜に参照して図6乃至図11を用いて説明する。なお、図10は本実施形態の現像剤補給制御を実行した場合における現像容器内の現像剤量の推移を示すタイミングチャートであり、図11は従来の補給制御を実行した場合における現像容器内の現像剤量の推移を示すタイミングチャートである。また、図10及び図11において現像剤量(W2)は収容量を示す。
<Developer supply control>
The developer replenishment control of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 11 with reference to FIGS. 4 and 5 as appropriate. FIG. 10 is a timing chart showing changes in the amount of developer in the developer container when the developer replenishment control of this embodiment is executed, and FIG. 11 is a timing chart showing the transition of the developer amount in the developer container when the conventional replenishment control is executed. 6 is a timing chart showing changes in the developer amount. In FIGS. 10 and 11, the developer amount (W2) indicates the accommodation amount.
図6に示すように、制御部200は、操作部202から現像剤補給処理の実行指示を受信すると、第一モードとして「初期補給制御」を実行する(S1)。「初期補給制御」では、上述のように第一剤量検出センサ173、第二剤量検出センサ174の検出結果に基づき現像剤補給装置12を動作させ、現像装置3に補給剤を供給する。制御部200は、マグネットローラ171の回転時間を制御することで補給剤の補給量を調節する。本実施形態の場合、「初期補給制御」で現像装置3に供給する補給剤の量は、所定の収容量よりも少ない第一補給量である(例えば250g)。第一補給量は現像剤量検出センサ30により「現像剤あり」と検出されない量であるが、上流現像スリーブ21と下流現像スリーブ22との間隙部G(最近接位置)よりも現像剤の剤面高さが低い量である。図10及び図11を比較して理解できるように、本実施形態の場合、補給剤は収容量W2まで補給されないので、従来の場合に比べて補給にかかる時間が当然に短くなっている(第一補給量W0になるまでの時間t1s)。
As shown in FIG. 6, when receiving an instruction to execute the developer supply process from the
制御部200は、第一補給量の補給剤の供給後に高圧電源35を制御して、現像スリーブ21、22に例えば+600Vの直流電圧を印加する(S2)。ここで、直流電圧(+600V)を印加するのは、補給剤に多量に含まれる極性が反転した帯電トナーが現像スリーブ21、22に付着するのを防ぎ、画像形成時に現像スリーブ21、22表面のトナーの帯電を短時間で適正化できるようにするためである。そして、制御部200は、上記「初期補給制御」の開始後、所定時間(例えば600s)が経過したか否かを判定する(S3)。図10に示すように、第一補給量になった以降、繋ぎ補給制御が開始されるまで(時間t1s〜t1)、現像容器20内の現像剤量は第一補給量W0のままで変化しない。
The
図8に、初期補給時に操作部202に表示する選択実行画面の一例を示す。図8に示すように、選択実行画面161には、現像剤補給処理の開始を指示するスタート操作子や(図8のSTART)、現像剤補給処理の強制終了を指示する終了操作子などが表示される(図8のABORT)。使用者は、ディスプレイ上に表示されるこれらの疑似操作子にタッチすることで、現像剤補給処理の開始や強制終了を指示することができる。
FIG. 8 shows an example of a selection execution screen displayed on the
また、選択実行画面161には、初期補給制御の残り時間が表示される。図8には、残り時間が779秒の場合を示した。これは、使用者に対し画像形成ジョブを開始できるまでにかかる時間を提示するためである。初期補給制御では、補給剤の補給を後述する繋ぎ補給制御(図7参照)や通常補給制御(図9参照)よりも高速で行いつつ、第一補給量を補給した後も現像スリーブ21、22及び撹拌搬送部材25(図2参照)を回転させる。これにより、初期補給制御の終了後にトナー帯電量が適正化される。トナー帯電量が適正値でないにも関わらず、画像形成ジョブが実行された場合には画像不良が生じやすい。そこで、トナー帯電量が適正値になるまで、使用者が画像形成ジョブを開始させないようにしている。
The
図6に戻って、所定時間経過していないと判定した場合(S3のNO)、制御部200はS2の処理に戻る。他方、所定時間経過したと判定した場合(S3のYES)、制御部200は入力画面(不図示)等からの画像形成ジョブの開始指示を受け付け可能にすると共に、第二モードとして「繋ぎ補給制御」を実行する(S4)。「繋ぎ補給制御」については後述する(図7参照)。制御部200は、現像容器20内の現像剤量が所定の収容量以上となるまで「繋ぎ補給制御」を繰り返し実行する(S5のNO)。制御部200は、現像容器20内の現像剤量が所定の収容量以上となると(S5のYES)、第三モードとして「通常補給制御」を開始する(S6)。「通常補給制御」については後述する(図9参照)。
Returning to FIG. 6, when it is determined that the predetermined time has not elapsed (NO in S3), the
<繋ぎ補給制御>
初期補給制御後(第一モード後)に実行する「繋ぎ補給制御」(図6のS4参照)について、図7を用いて説明する。図7に示すように、制御部200は入力画面(不図示)等から画像形成ジョブの開始指示を受信したか否かを判定する(S11)。画像形成ジョブの開始指示を受信していない場合(S11のNO)、制御部200は繋ぎ補給制御を終了する。この場合、現像剤補給装置12から現像装置3に補給剤が補給されない。また、画像形成が行われないので、現像剤が消費されることもない。つまり、現像容器20内の現像剤量は減りもしないし増えもしない。
<Connection supply control>
“Connection supply control” (see S4 in FIG. 6) executed after the initial supply control (after the first mode) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the
他方、画像形成ジョブの開始指示を受信したと判定した場合(S11のYES)、制御部200は画像形成に伴い消費される現像剤の消費量を計算する(S12)。現像剤の消費量は、下記の式1に示すように印字率に従って求められる。
On the other hand, when it is determined that an instruction to start an image forming job has been received (YES in S11), the
現像剤の消費量=5.5×印字率・・・式1
Developer consumption = 5.5 ×
印字率とは、記録材Sにおける画像形成可能な面積に対する印字部分の面積率のことをここでは言う。例えば、べた白の場合は0%であり、べた黒の場合は100%である。印字率は画像形成ジョブ単位で計算すればよい。ただし、画像形成する記録材Sが例えばA4横換算で100ページを超える場合には、100ページ毎に印字率を求めるのが好ましい。 Here, the printing rate refers to the area ratio of the printing portion with respect to the area where the image can be formed on the recording material S. For example, the solid white is 0%, and the solid black is 100%. The printing rate may be calculated for each image forming job. However, when the recording material S on which an image is formed exceeds, for example, 100 pages in A4 horizontal conversion, it is preferable to obtain the printing rate every 100 pages.
制御部200は、現像剤補給装置12に補給させる補給剤の補給量を計算する(S13)。補給剤の補給量は、上記で求めた消費量に所定の追加量を加算して求められる(補給剤の補給量=現像剤の消費量+所定の追加量)。本実施形態の場合、追加量は一定量である(例えば30mg)。このように、「繋ぎ補給制御」で現像装置3に供給する補給剤の補給量は、画像形成に伴い消費される現像剤の消費量に所定の追加量を加えた第二補給量である。制御部200は、求めた補給量の補給剤を補給させるように、現像剤補給装置12を制御して補給を開始する(S14)。
The
一例として、印字率5%のA4横画像を画像形成する場合、1ページ当たりの現像剤の消費量は27.5mgであるので、繋ぎ補給制御では1ページ当たり57.5mg(追加量30mg)の補給剤が補給される。この場合に、初期補給後の現像剤量(例えば250g)から所定の収容量(例えば400g)まで補給剤を補給するのに、5000枚の記録材Sに画像形成を行う必要がある([400−250]/[30/1000])=5000)。なお、繋ぎ補給時は、初期補給時よりも単位時間当たりの補給剤の補給量が少なくなるように、制御部200はマグネットローラ171の回転速度を制御する。つまり、制御部200は、繋ぎ補給時に補給剤を補給する際の第一駆動モータ175の駆動速度が初期補給時よりも遅くなるように制御する。
As an example, when forming an A4 landscape image with a printing rate of 5%, the consumption amount of developer per page is 27.5 mg. Therefore, in splicing replenishment control, 57.5 mg per page (
図10に示すように、繋ぎ補給時には、現像剤の消費量よりも補給剤の補給量の方が多いので、画像形成ジョブの実行毎に現像容器20内の現像剤量は追加量分ずつ増える(図中W0からW2)。その後、現像容器20内の現像剤量が所定の収容量以上になると(時間t2)、通常補給が行われる。これに対し、従来の場合、図11に示すように、初期補給後に繋ぎ補給制御を挟むことなく通常補給が行われる。
As shown in FIG. 10, at the time of replenishment, since the replenishment amount of the replenisher is larger than the consumption amount of the developer, the amount of the developer in the developing
<通常補給制御>
次に、「通常補給制御」について図9を用いて説明する。通常補給制御は「通常補給制御」の開始後(図6のS6参照)、所定の時間間隔毎に実行される。図9に示すように、制御部200は入力画面(不図示)等から画像形成ジョブの開始指示を受信したか否かを判定する(S21)。画像形成ジョブの開始指示を受信していない場合(S21のNO)、制御部200は処理を続行させずに画像形成ジョブの開始指示を受信するまで待機する。
<Normal replenishment control>
Next, “normal replenishment control” will be described with reference to FIG. The normal replenishment control is executed at predetermined time intervals after the start of the “normal replenishment control” (see S6 in FIG. 6). As shown in FIG. 9, the
画像形成ジョブの開始指示を受信したと判定した場合(S21のYES)、制御部200は現像容器20内の現像剤量が所定の収容量より少ないか否かを判定する(S22)。この判定は、制御部200が現像剤量検出センサ30から信号を受信したか否かによって行われる。即ち、制御部200は現像剤量検出センサ30から信号を受信した場合に、現像容器20内の現像剤量が所定の収容量以上であると判定する。現像容器20内の現像剤量が所定の収容量以上であると判定した場合(S22のNO)、現像容器20内に十分な量の現像剤が収容されているとして、制御部200は通常補給制御を終了する。つまり、この場合には、現像剤補給装置12から現像装置3に補給剤が補給されない。
When it is determined that the image forming job start instruction has been received (YES in S21), the
他方、現像容器20内の現像剤量が所定の収容量より少ないと判定した場合(S22のYES)、制御部200は画像形成に伴い消費される現像剤の消費量を計算する(S23)。現像剤の消費量は、上記した式1に従って求められる。そして、制御部200は、求めた消費量の補給剤を補給させるように、現像剤補給装置12を制御して補給を開始する(S24)。この場合、現像剤補給装置12から現像装置3に補給剤が補給されるが、その補給量は現像剤の消費量と同量である。従って、図10に示すように、現像容器20内の現像剤量は減りもしないし増えもしない。通常補給制御に関しては、図11に示すように従来の場合も同様である。ただし、従来の場合には、初期補給後(時間t1以降)に、現像容器20内の現像剤量が安定するまでに時間がかかる。他方、図10に示すように、本実施形態の場合には、繋ぎ補給後(時間t2以降)に、従来に比べると現像容器20内の現像剤量が安定するまでに時間がかからない。
On the other hand, when it is determined that the amount of developer in the developing
<実験結果>
図12に、上述した繋ぎ補給制御を行う本実施形態と、上述した繋ぎ補給制御を行わない従来例と比較例とを比較した実験結果を示す。従来例と比較例は、従来の初期補給制御で補給する補給剤の補給量が異なる(第一現像剤量)。従来例では400±30gの補給剤を補給するのに対し、比較例では250±30gの補給剤を補給している。なお、実施形態の場合、第一現像剤量は初期補給後の現像容器20内の現像剤量を示し、第二現像剤量は繋ぎ補給後の現像容器20内の現像剤量を示す。従来例と比較例の場合、第一現像剤量は初期補給後の現像容器20内の現像剤量を示し、第二現像剤量は初期補給後に50枚の記録材Sに画像形成する画像形成ジョブを行った後の現像容器20内の現像剤量を示す。
<Experimental result>
FIG. 12 shows experimental results comparing the present embodiment in which the above-described splicing replenishment control is performed with a conventional example that does not perform the splicing replenishment control described above and a comparative example. The conventional example and the comparative example differ in the replenishment amount of the replenisher to be replenished in the conventional initial replenishment control (first developer amount). The conventional example replenishes 400 ± 30 g of replenisher, while the comparative example replenishes 250 ± 30 g of replenisher. In the case of the embodiment, the first developer amount indicates the amount of developer in the developing
図12には実験結果として、初期補給制御の終了後に、先端30mmまでが印字率30%の画像で残りはべた白の画像を、A4横の普通紙両面に出力する画像形成ジョブが行われた場合に、記録材Sに生じた縦スジを10段階のレベルに分けて示した。縦スジのレベルは、数値が大きいほど縦スジが目立たない良好な結果である。縦スジのレベルが7以下であると、ほとんどの使用者は縦スジを認識し得る。また、通常補給時にべた黒の画像をA4横の普通紙両面に1000枚続けて連続出力する画像形成ジョブが行われた場合に、連続出力可能な記録材Sの枚数を示した。 In FIG. 12, as an experimental result, after completion of the initial replenishment control, an image forming job for outputting an image with a printing rate of 30% up to 30 mm at the tip and a solid white image on both sides of A4 horizontal plain paper was performed. In this case, the vertical streaks generated in the recording material S are shown in 10 levels. The vertical stripe level is a good result that the vertical stripe is not so conspicuous as the numerical value is large. If the level of the vertical stripe is 7 or less, most users can recognize the vertical stripe. Further, the number of recording materials S that can be continuously output when an image forming job for continuously outputting 1000 black images continuously on both sides of A4 horizontal plain paper during normal replenishment is shown.
図12に示すように、縦スジのレベルに関し、本実施形態はレベル10、従来例はレベル5、比較例はレベル3の結果が得られた。即ち、本実施形態は従来例や比較例に比べて、縦スジが生じ難い。これは、本実施形態の場合、従来に比べて初期補給後の現像剤量が抑制されているからである。なお、比較例も従来に比べて初期補給後の現像剤量が抑制されている。しかし、比較例が本実施形態に比べて縦スジが生じやすいのは、50枚の記録材Sに画像形成する短い時間で150g程の現像剤が補給されて、現像剤量が急激に増加するからである。他方、本実施形態の場合、既に述べたように、150g程の現像剤を補給するのに5000枚の記録材Sに画像形成する時間をかけ、徐々に現像剤量を増やすので、縦スジが生じ難いのである。
As shown in FIG. 12, with respect to the level of vertical stripes, the result of this embodiment is
べた黒の画像の連続出力可能枚数に関しては、本実施形態は515枚、従来例は520枚、比較例は515枚の結果が得られた。従って、本実施形態のように、従来に比べて初期補給後の現像剤量を抑制し、その後に徐々に現像剤量を増やしたとしても、通常補給制御の開始時点で従来例や比較例と変わらない程度の連続出力枚数を確保できる。 Regarding the number of solid black images that can be continuously output, 515 sheets were obtained in the present embodiment, 520 sheets were obtained in the conventional example, and 515 sheets were obtained in the comparative example. Therefore, as in this embodiment, even if the amount of developer after the initial replenishment is suppressed as compared with the conventional case, and the developer amount is gradually increased thereafter, the conventional example and the comparative example are It is possible to secure the number of continuous outputs that does not change.
以上のように、制御部200は「初期補給制御」を実行するが、「初期補給制御」で現像装置3に供給する補給剤の量を所定の収容量よりも少ない第一補給量とした。この場合、現像容器20内の現像剤の剤面高さが、上流現像スリーブ21と下流現像スリーブ22との間隙部G(最近接位置)まで到達しないので、初期補給後の流動性の高い現像剤が2個の現像スリーブ21、22の間隙部Gに供給され難い。流動性の高い現像剤が2個の現像スリーブ21、22の間隙部Gに供給されなければ、縦スジ状の濃度ムラは生じ得ない。そして、制御部200は初期補給制御後、現像容器20内の現像剤量が所定の収容量以上となるまで「繋ぎ補給制御」を実行する。「繋ぎ補給制御」で現像装置3に供給する補給剤の補給量は、画像形成に伴い消費される現像剤の消費量に所定の追加量を加えた第二補給量である。従って、繋ぎ補給時には、画像形成ジョブの実行毎に現像容器20内の現像剤量は追加量分ずつ増える。これにより、初期補給後に続けて高印字率の画像を連続出力する画像形成を行う場合でも、現像剤が足りなくなって画像抜けのような画像不良が生じてしまうことがない。
As described above, the
<他の実施形態>
なお、上記した式1は一例であり、式1中の係数(5.5)や追加量は上記したものに限られない。上記した係数や追加量は、感光ドラム10の大きさやプロセススピード、あるいは現像スリーブ21、22の大きさや回転速度等が異なる機種毎に異なっていてよい。
<Other embodiments>
Note that the
なお、上述の実施形態では、感光ドラム10から記録材Sにトナー像を直接転写する直接転写方式の画像形成装置を例に説明したが、これに限らない。例えば、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を一次転写した後に、該中間転写ベルトから記録材にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置にも、本発明を適用してよい。
In the above-described embodiment, the direct transfer type image forming apparatus that directly transfers the toner image from the
なお、現像装置3は、負帯電特性の非磁性トナーと正帯電特性のキャリアを含む二成分現像剤を用いて現像を行う二成分現像装置であってよい。フルカラー機では非磁性トナーを用いるため、また高速且つ安定した画像を出力するために、二成分現像装置が採用されている。
The developing
3…現像装置、10…感光体(感光ドラム)、12…補給装置(現像剤補給装置)、20…現像容器、21…第一現像剤担持体(上流現像スリーブ)、22…第二現像剤担持体(下流現像スリーブ)、30…検出手段(現像剤量検出センサ)、170…収容体(第一現像剤収容部)、171…搬送手段(マグネットローラ)、175…駆動手段(第一駆動モータ)、200…制御部、G…最近接位置(間隙部)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器の前記感光体に対向する位置に並列して回転自在に設けられ、前記現像容器内の現像剤を担持して搬送し、前記感光体に形成された静電潜像を現像剤により現像する第一現像剤担持体及び第二現像剤担持体と、
前記現像容器に補給用の現像剤を補給する補給装置と、
前記現像容器内の前記第一現像剤担持体と前記第二現像剤担持体との最近接位置以上の高さ位置に設けられて、前記現像容器内の現像剤を検出する検出手段と、
前記補給装置を制御して、空の前記現像容器に前記検出手段により検出されない量の第一補給量の補給用の現像剤を補給する第一モードと、前記第一モード後に画像形成ジョブが開始された場合に、少なくとも前記検出手段に検出されるまでは、画像形成に伴い消費される現像剤の消費量に、所定の追加量を加えた第二補給量の補給用の現像剤を補給する第二モードとを実行する制御部と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 A rotating photoreceptor,
A developer container containing a developer;
The developer container is rotatably provided in parallel with a position facing the photoreceptor, and carries and transports the developer in the developer container, and the electrostatic latent image formed on the photoreceptor is developed by the developer. A first developer carrier and a second developer carrier to be developed;
A replenishing device for replenishing the developer container with a replenishing developer;
A detecting unit provided at a height position equal to or higher than a closest position between the first developer carrying member and the second developer carrying member in the developer container; and detecting the developer in the developer container;
A first mode in which the replenishing device is controlled to replenish the empty developer container with a first replenishment amount of replenishment developer that is not detected by the detection means, and an image forming job is started after the first mode. In this case, at least until the detection means detects the replenishment developer, the second replenishment amount is obtained by adding a predetermined additional amount to the consumption amount of the developer consumed in association with image formation. A control unit that executes the second mode,
An image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The first replenishment amount is an amount in which the developer level of the developer is lower than the closest position,
The image forming apparatus according to claim 1.
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。 In the second mode, the replenishment amount of the replenishment developer per unit time is smaller than that in the first mode.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
前記第二モードは、前記補給用の現像剤を補給する際の前記駆動手段の駆動速度が前記第一モードよりも遅い、
ことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 The replenishing device includes a housing that contains a replenishing developer, a transporting unit that transports the replenishing developer from the housing to the developer container, and a driving unit that drives the transporting unit.
In the second mode, the driving speed of the driving means when replenishing the replenishment developer is slower than that in the first mode.
The image forming apparatus according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The developer consumption is determined based on the printing rate.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The developer is a one-component developer containing magnetic toner.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
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