JP2020190659A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】凝集トナーに起因する画像の不具合の発生状況を把握することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置(1)は、現像ローラー(431)を有する現像装置と、感光体ドラム(42)と、中間転写ベルト(54)とを備える電子写真方式の画像形成装置であって、条件設定部(811)と、画像形成部(4)と、転写部(5)と、検出部(57)とを備える。条件設定部(811)は、定常モード時に比べ、凝集トナーに基づく画像の不具合が顕在化するように、現像ローラー(431)と感光体ドラム(42)との間の制御条件を設定する。画像形成部(4)は、設定された制御条件に基づいて、感光体ドラム(42)にトナー像を形成する。転写部(5)は、形成されたトナー像を中間転写ベルト(54)に転写する。検出部(57)は、転写されたトナー像のトナー濃度を検出する。【選択図】図2
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式による画像形成装置の感光体では、感光体ドラム上の帯電ムラによって、画像の不具合が生じる場合がある。また、現像器内で劣化したトナーが凝集してしまい、画像の不具合を誘引する場合もある。以下、凝集したトナーを「凝集トナー」という。
そこで、感光体ドラム上の帯電ムラに基づく不具合画像の発生を抑制するため、パッチ画像を利用する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、パッチ画像を形成し、形成したパッチ画像の濃度ムラの状況に基づいて感光体ドラムに印加する電圧を制御し、不具合画像の発生を抑制する。
しかしながら、特許文献1の技術は、凝集トナーに起因する画像の不具合の発生については何ら言及されていないため、改善の余地がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、凝集トナーに起因する画像の不具合の発生状況を把握することが可能な画像形成装置を提供することにある。
本発明に係る画像形成装置は、現像ローラーを有する現像装置と、感光体ドラムと、中間転写ベルトとを備える電子写真方式の画像形成装置であって、条件設定部と、画像形成部と、転写部と、検出部とを備える。前記条件設定部は、定常モード時に比べ、凝集トナーに基づく画像の不具合が顕在化するように、前記現像ローラーと前記感光体ドラムとの間の制御条件を設定する。前記画像形成部は、設定された前記制御条件に基づいて、前記感光体ドラムにトナー像を形成する。前記転写部は、形成された前記トナー像を前記中間転写ベルトに転写する。前記検出部は、転写された前記トナー像のトナー濃度を検出する。
本発明によれば、凝集トナーに起因する画像の不具合の発生状況を把握することが可能になる。
以下、本発明の実施形態について、図面(図1〜図7)を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
まず、図1を参照して、本実施形態に係る画像形成装置1について説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置1の構成を示す概略図である。本実施形態において画像形成装置1は、電子写真方式のカラー複写機である。
図1に示すように、画像形成装置1は、シートS上に画像を形成する装置であって、筐体10、給紙部2、搬送部L、トナー補給ユニット3、画像形成部4、転写部5、定着部6、排出部7、入出力部8、および、装置制御部9を備える。
給紙部2は、筐体10の下部に配置され、シートSを搬送部Lへ供給する。給紙部2は、複数枚のシートSを収容可能であって、最上部のシートSを1枚ずつ搬送部Lへ供給する。シートSは、「記録媒体」の一例に相当する。
搬送部Lは、給紙部2によって供給されたシートSを、転写部5および定着部6を経由して排出部7まで搬送する。
トナー補給ユニット3は、画像形成部4にトナーを供給する容器であって、4つのトナーカートリッジ3c、3m、3y、3kを備える。トナーカートリッジ3cには、シアン色のトナーが収容される。トナーカートリッジ3mには、マゼンタ色のトナーが収容される。トナーカートリッジ3yには、イエロー色のトナーが収容される。トナーカートリッジ3kには、ブラック色のトナーが収容される。
転写部5は、中間転写ベルト54を備える。転写部5は、画像形成部4によって、中間転写ベルト54上に形成されたトナー像を、シートS上に転写する。転写部5の構成については、図2を参照して後述する。
画像形成部4は、装置制御部9で設定された制御条件に基づいて、転写部5の感光体ドラムにトナー像を形成する。具体的には、画像形成部4は、4つの画像形成部4c、4m、4y、4kを含む。画像形成部4cには、トナーカートリッジ3cからシアントナーが供給される。画像形成部4mには、トナーカートリッジ3mからマゼンタトナーが供給される。画像形成部4yには、トナーカートリッジ3yからイエロートナーが供給される。画像形成部4kには、トナーカートリッジ3kからブラックトナーが供給される。画像形成部4の構成については、図2を参照して後述する。
定着部6は、転写部5によってシートSに形成されたトナー像を定着するローラー対であって、加熱ローラー61および加圧ローラー62を備える。シートSは、加熱ローラー61および加圧ローラー62によって加熱および加圧される。その結果、転写部5においてシートSに転写された未定着のトナー像が、定着部6によって定着される。排出部7は、トナー像が定着されたシートSを装置の外部へ排出する。画像形成部4、転写部5および定着部6は、画像形成ユニット40に相当する。画像形成装置1は、高圧電源(不図示)を備えてもよい。高圧電源は、画像形成部4および転写部5に高圧電圧を供給する。
入出力部8は、表示部(不図示)および受付部(不図示)を有する。表示部は、画面上に各種の情報を表示する。受付部は、ユーザーから指示を受け付ける。入出力部8は、テンキーを含む。入出力部8は、例えばタッチパネルを有する液晶ディスプレイである。
装置制御部9は、画像形成装置1の各構成部分の動作を制御する。装置制御部9の詳細については、図3を参照して後述する。
次に、図2を参照して画像形成部4および転写部5の構成について説明する。図2は、画像形成部4および転写部5の構成を示す模式図である。
画像形成部4c、4m、4y、4kは、それぞれ、露光部41、感光体ドラム42、現像部43、および帯電ローラー44を備える。4つの画像形成部4c、4m、4y、4kの構成は、略同一である。したがって、本明細書では、シアントナーが供給される画像形成部4cの構成について説明し、画像形成部4c以外の画像形成部4m、4y、4kの構成についての説明は省略する。
画像形成部4cは、露光部41c(41)、感光体ドラム42c(42)、現像部43c(43)、および、帯電ローラー44c(44)を有する。
帯電ローラー44cは、感光体ドラム42cを所定の電位に帯電させる。露光部41cは、感光体ドラム42cにレーザー光を照射して露光し、感光体ドラム42c上に静電潜像を形成する。現像部43cは、現像ローラー431cおよび電位差計46を有する。現像ローラー431cは、感光体ドラム42cにシアントナーを供給して上記静電潜像を現像してトナー像を形成する。このようにして、感光体ドラム42cの周面にシアン色のトナー像が形成される。電位差計46は、現像バイアス電圧(Vdc)と、露光後の感光体ドラム42cの表面電位(Vl)との差を測定する。以下、現像バイアス電圧(Vdc)と、露光後の感光体ドラム42cの表面電位(Vl)との差(Vdc−Vl)を「現像電位(ΔV)」という。本実施形態では、現像部43は、交換可能である。なお、現像部43は、「現像装置」の一例に相当する。
転写部5は、シートSにトナー像を転写する。転写部5は、4つの1次転写ローラー51(51c、51m、51y、51k)、2次転写ローラー52、駆動ローラー53、中間転写ベルト54、従動ローラー55、ブラシローラー56、および、濃度センサー57を備える。
転写部5は、各画像形成部4c、4m、4y、4kの感光体ドラム42(42c、42m、42y、42k)に形成された各トナー像を重ねて中間転写ベルト54に転写する。その後、転写部5は、重ねられたトナー像を中間転写ベルト54からシートSに転写する。
中間転写ベルト54は、材質として樹脂を含んでもよい。例えば、中間転写ベルト54として、弾性層を有しない樹脂製の樹脂ベルトを採用した場合は、凝集トナーに基づく白紋現象がより顕在化しやすい。
1次転写ローラー51cは、中間転写ベルト54を介して感光体ドラム42cに対向して配置される。1次転写ローラー51cは、不図示の駆動機構によって中間転写ベルト54を介して感光体ドラム42cに圧接したり、感光体ドラム42cから離れたりすることができる。1次転写ローラー51cは、通常、中間転写ベルト54を介して感光体ドラム42cに圧接されている。他の1次転写ローラー51m、51y、51kも1次転写ローラー51cと同様に、それぞれ対応する感光体ドラム42(42m、42y、又は42k)に中間転写ベルト54を介して圧接されている。もし、現像部43内のトナーに含まれる凝集トナーの割合(凝集トナー比率)が高くなると、凝集トナーの塊によって、感光体ドラム42(42c、42m、42y、又は42k)と、中間転写ベルト54との間に形成されるニップ部N1に空壁が生成され、白紋現象が発生する。
駆動ローラー53は、2次転写ローラー52に対向して配置され、中間転写ベルト54を駆動する。
中間転写ベルト54は、4つの1次転写ローラー51、駆動ローラー53、および、従動ローラー55に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト54は、駆動ローラー53によって、図2では矢印F1、F2に示す通り、反時計回りに回転駆動される。また、中間転写ベルト54は、その表面側が各感光体ドラム42(42c、42m、42y、42k)の周面に、それぞれ、当接している。中間転写ベルト54の表面には、1次転写ローラー51(51c、51m、51y、51k)によって、感光体ドラム42(42c、42m、42y、42k)からトナー像が転写される。
従動ローラー55は、中間転写ベルト54の回転に伴って回転駆動される。従動ローラー55のうち、中間転写ベルト54を介して対向する位置には、ブラシローラー56が配置されている。ブラシローラー56は、中間転写ベルト54の表面に残留しているトナーを除去する。
2次転写ローラー52は、駆動ローラー53に押圧されている。これにより、2次転写ローラー52と駆動ローラー53との間にニップ部N2が形成される。2次転写ローラー52および駆動ローラー53は、シートSがニップ部N2を通過する際に、中間転写ベルト54上のトナー像をシートSに転写する。
濃度センサー57は、転写部5で転写されたトナー像のトナー濃度を検出する。濃度センサー57は、画像形成部4に対して中間転写ベルト54の進行方向(図2では、矢印F1で示す右方向)の下流側に配置されている。また、濃度センサー57は、2次転写ローラー52に対して中間転写ベルト54の進行方向の上流側に配置されている。すなわち、濃度センサー57は、画像形成部4kと2次転写ローラー52との間に配置されている。具体的には、濃度センサー57は、中間転写ベルト54に形成された各色のパッチ画像の濃度を検出する。パッチ画像は、例えば、電源スイッチがオンされたとき、所定枚数の印刷が実行される度、および/又は、故障から復帰したときに形成される。濃度センサー57は、「検出部」の一例に相当する。なお、パッチ画像は、「トナー像」の一例に相当する。
なお、転写部5は、1次転写電流計、1次転写押圧計および1次転写押圧駆動源(何れも不図示)を備えてもよい。1次転写電流計は、1次転写ローラー51に流れる1次転写電流を検出する。1次転写押圧計は、1次転写の際の感光体ドラム42と1次転写ローラー51との圧接時の圧力を検出する。1次転写押圧駆動源は、装置制御部9の指示に応じて、1次転写ローラー51を押圧する。1次転写押圧駆動源が1次転写ローラー51を押圧すると、1次転写ローラー51によって、中間転写ベルト54および感光体ドラム42が押圧される。
次に、図3を参照して、装置制御部9について、更に説明する。図3は、画像形成装置1の構成を示すブロック図である。図1および図2を参照して説明したように、画像形成装置1は、画像形成ユニット40と、装置制御部9と、濃度センサー57とを備える。以下では、装置制御部9について、更に詳細に説明する。
図3に示すように、装置制御部9は、処理部91と、記憶部92とを備える。処理部91は、例えば、プロセッサーである。プロセッサーは、例えばCPU(Central Processing Unit)である。プロセッサーは、特定用途集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)を含んでもよい。処理部91は、記憶部92に記憶された制御プログラムを実行することによって、画像形成装置1の各構成部分の動作を制御する。
記憶部92は、画像形成装置1の制御に関する各種のデータ、および制御プログラムを記憶する。記憶部92は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、および/又はソリッドステートドライブ(Solid State Drive:SSD)によって構成される。記憶部92は、外部メモリーを含んでいてもよい。外部メモリーは、リムーバブルメディアである。記憶部92は、外部メモリーとして、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリー、および/又はSD(Secure Digital)カードを含んでもよい。
処理部91は、条件設定部911と、判定部912と、予測部913と、制御部914とを含む。本実施形態において、処理部91が記憶部92に格納された制御プログラムを実行することによって、制御プログラムが、条件設定部911と、判定部912と、予測部913と、制御部914との機能を実現する。
条件設定部911は、定常モード時に比べ、凝集トナーに基づく画像の不具合が顕在化するように、現像ローラー431と感光体ドラム42との間の制御条件を設定する。具体的には、条件設定部911は、定常モード時より、現像電位を高い値に設定する。条件設定部911は、試験モード時に、現像電位(ΔV)を550[V]に設定する。定常モード時の現像電位(ΔV)は、例えば、250〜400[V]である。ここで、「定常モード」とは、画像形成装置1の本来の機能を発揮して、シートSに画像を形成するモードをいう。また、画像形成装置1の定常モード時に設定された制御条件を超える制御条件に基づいてシートSに画像を形成するモードを「試験モード」という。
条件設定部911は、定常モード時に比べ、更に、感光体ドラム42と1次転写ローラー51との間の制御条件を設定してもよい。具体的には、条件設定部911は、定常モード時より、1次転写電流又は1次転写押圧を小さい値に設定する。これにより、画像形成装置1は、定常モード時より現像電位を高い値に設定した場合と同様に、凝集トナーに基づく白紋現象を顕在化させることが可能となる。
判定部912は、濃度センサー57で検出されたトナー濃度に基づいて、凝集トナーの有無を判定する。更に、判定部912は、濃度センサー57で検出されたトナー濃度のバラつきと、予め規定した複数の閾値とを比較してもよい。
予測部913は、濃度センサー57で検出されたトナー濃度、又は判定部912の判定結果に基づいて、現像部43の交換時期を予測する。例えば、予測部913は、濃度センサー57で検出されたトナー濃度に基づいて、トナー濃度の最小値と、トナー濃度の最大値とを決定する。更に、予測部913は、“最小値/最大値>0.83”の場合に、「白紋現象発生のおそれがあるが、現像装置の交換時期は未定」と判定する。更に、予測部913は、“0.83≧最小値/最大値>0.75"の場合に、「白紋現象が発生しており、1週間以内に現像装置の交換を勧める」と判定する。また、予測部913は、“0.75≧最小値/最大値>0.66”の場合に、「2〜3日以内に現像部43の交換が望ましい」と判定する。また、予測部913は、“0.66≧最小値/最大値”の場合に、「現像装置の交換が必要である」と判定する。なお、現像部43の交換に代えて、現像部43内の凝集トナーを排除するクリーニング等を行ってもよい。
制御部914は、記憶部92に記憶された制御プログラムを実行することによって、画像形成装置1の各構成部分の動作を制御する。
次に、図4を参照して、白紋現象について説明する。図4は、白紋現象発生時の画像例を示す図である。図4は、正常なパッチ画像を示す通常画像401と、白紋現象発生時のパッチ画像を示す白紋画像402とを示す。
図4に示すように、通常画像401は一様なグレーのパッチ画像であるのに対し、白紋画像402は斑模様を呈している。白紋画像402が斑模様を呈する理由は、1次転写時にトナーが転写されないためである。すなわち、トナーの付着量が少ない部分が白い部分となって印刷される。
白紋現象が発生する原因は、中間転写ベルト54に付着する不均一なトナーの塊である。凝集トナー比率が高くなると、トナーの塊が生成されやすくなる。
図5は、現像電位と凝集トナー比率とを変化させた場合の白紋現象の発生状況の一例を示す図である。本実施形態では、現像電位(ΔV)は、300V〜600Vまで変化させている。また、凝集トナー比率(%)は、0.01〜0.1まで変化させている。
図5において、“○”は、「白紋発生なし」を示す。“△”は、「一部白紋発生あり」を示す。“×”は、「全体に白紋発生あり」を示す。図5に示すように、凝集トナー比率が高いほど、低い現像電位で白紋現象が発生している。
図6は、現像電位に対する現像量の変化の様子の一例を示す図である。図6に示すように、現像電位ΔV(V)と現像量(g/m2)とは、現像電位が300V〜600Vの間は、ほぼ比例関係にある。図6によれば、現像電位を定常モード時より高い値に設定することにより、トナーに含まれる凝集トナーを感光体ドラム42に“現像され易く”させて、凝集トナーの影響を顕在化させるように制御する。
次に、図1〜図7を参照して、画像形成装置1の凝集トナー検出処理について説明する。図7は、画像形成装置1の凝集トナー検出処理の一例を示すフローチャートである。凝集トナー検出処理は、ステップS2〜ステップS12によって実行される。
ステップS2:制御部914は、印字枚数の積算値が基準枚数に達したか否かを判定する。印字枚数の積算値が基準枚数に達したと制御部914が判定した場合(ステップS2でYes)、処理はステップS4に進む。印字枚数の積算値が基準枚数に達しないと制御部914が判定した場合(ステップS2でNo)、処理はステップS2に戻る。
ステップS4:条件設定部911は、現像バイアス電圧を変更することにより、現像電位(ΔV)を変更する。処理は、ステップS6に進む。
ステップS6:画像形成部4は、制御部914の指示に応じて、パッチ画像を中間転写ベルトに形成する。処理は、ステップS8に進む。
ステップS8:濃度センサー57は、トナー濃度を検出する。処理は、ステップS10に進む。
ステップS10:判定部912は、検出したトナー濃度のバラつきが閾値以上か否かを判定する。検出したトナー濃度のバラつきが閾値以上であると判定部912が判定した場合(ステップS10でYes)、処理はステップS12に進む。検出したトナー濃度のバラつきが閾値以上でないと判定部912が判定した場合(ステップS10でNo)、処理は終了する。
ステップS12:予測部913は、判定部912の判定結果に基づいて、現像部43の交換時期を予測する。入出力部8は、制御部914の指示に応じて、予測された現像部43の交換時期を報知する。処理は終了する。
以上、図1〜図7を参照して説明したように、本実施形態に係る画像形成装置によれば、白紋現象が顕在化するように、現像ローラーと感光体ドラムとの間の制御条件を変更してパッチ画像を形成する。そして、形成されたパッチ画像の濃度のバラツキの有無を判定する。パッチ画像の濃度のバラツキの有無は、凝縮トナーの有無に影響される。したがって、パッチ画像の濃度のバラツキに基づいて、凝集トナーに起因する画像の不具合の発生状況を把握することが可能になる。
上述のように、図面(図1〜図7)を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
更に、本発明は、本発明に係る画像形成装置の特徴的な構成手段をステップとする画像形成装置の制御方法として実現したり、それらのステップを含む制御プログラムとして実現したりすることもできる。また、そのプログラムは、CD−ROM等の非一時的に記録した記録媒体、又は通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることもできる。
本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。
1 画像形成装置
3 トナー補給ユニット
3c,3m,3y,3k トナーカートリッジ
4 画像形成部
40 画像形成ユニット
42 感光体ドラム
43 現像部(現像装置)
46 電位差計
431 現像ローラー
5 転写部
51 1次転写ローラー
54 中間転写ベルト
57 濃度センサー(検出部)
8 装置制御部
81 処理部
811 条件設定部
812 判定部
813 予測部
814 制御部
82 記憶部
3 トナー補給ユニット
3c,3m,3y,3k トナーカートリッジ
4 画像形成部
40 画像形成ユニット
42 感光体ドラム
43 現像部(現像装置)
46 電位差計
431 現像ローラー
5 転写部
51 1次転写ローラー
54 中間転写ベルト
57 濃度センサー(検出部)
8 装置制御部
81 処理部
811 条件設定部
812 判定部
813 予測部
814 制御部
82 記憶部
Claims (6)
- 現像ローラーを有する現像装置と、感光体ドラムと、中間転写ベルトとを備える電子写真方式の画像形成装置であって、
定常モード時に比べ、凝集トナーに基づく画像の不具合が顕在化するように、前記現像ローラーと前記感光体ドラムとの間の制御条件を設定する条件設定部と、
設定された前記制御条件に基づいて、前記感光体ドラムにトナー像を形成する画像形成部と、
形成された前記トナー像を前記中間転写ベルトに転写する転写部と、
転写された前記トナー像のトナー濃度を検出する検出部と
を備える、画像形成装置。 - 前記条件設定部は、前記定常モード時より、現像電位を高い値に設定する、請求項1に記載の画像形成装置。
- 検出された前記トナー濃度に基づいて、前記凝集トナーの有無を判定する判定部を更に備える、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 検出された前記トナー濃度、又は前記判定結果に基づいて、前記現像装置の交換時期を予測する予測部を更に備える、
請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記中間転写ベルトは樹脂ベルトである、
請求項1〜4の何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、1次転写ローラーを更に備え、
前記条件設定部は、定常モード時に比べ、前記凝集トナーに基づく画像の不具合が顕在化するように、前記感光体ドラムと前記1次転写ローラーとの間の制御条件を設定する、
請求項5に記載の画像形成装置。
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