JP5277900B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤を用いて静電潜像の可視像処理を行う現像装置であって、
現像剤担持体と現像剤の担持量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像部と、現像部とは別に設けられて該現像部から回収された現像剤を攪拌する現像剤攪拌部と、前記現像部と前記現像剤攪拌部との間で現像剤を循環させる循環部とを備え、
前記現像剤攪拌部には、回転数を任意に制御可能な攪拌部材と、該攪拌部材のトルクを検知可能なトルクセンサとが設けられ、
前記攪拌部材の回転数を変化させたときの前記トルクセンサの出力値に基づき現像剤の劣化を検知する構成として、前記攪拌部材への駆動制御および前記トルクセンサからの出力値を入力される制御部が用いられ、該制御部は、所定タイミングにおいて前記攪拌部材の回転数を変化させて前記トルクセンサからの出力値の差に基づき現像剤の劣化を判別することを特徴とする現像装置。
(2)前記制御部では、前記攪拌部材の回転数を変化させる時期として前記現像部の停止時が設定されていることを特徴とする(1)に記載の現像装置。
(3)前記制御部には、前記トルクセンサに加えて前記循環部の循環路中に設けられた濃度センサが接続されており、前記トルクセンサからの出力値に加えて前記濃度センサからの出力値を用いて現像剤の劣化を判別することを特徴とする(1)または(2)に記載の現像装置。
(4)前記制御部には、前記トルクセンサに加えて温湿度センサが接続されており、前記トルクセンサからの出力値に加えて前記温湿度センサからの出力値を用いて現像剤の劣化を判別することを特徴とする(1)または(2)に記載の現像装置。
(5)前記制御部には、前記トルクセンサに加えて現像剤粉面を検知可能なレベルセンサが接続されており、前記トルクセンサからの出力値に加えて前記レベルセンサからの出力値を用いて現像剤の劣化を判別することを特徴とする(1)または(2)に記載の現像装置。
(6)前記現像剤攪拌部は、現像剤を重力方向に移動させる形状を有した現像剤収容部を備え、前記攪拌部材は該現像剤収容部内に配置されて前記現像剤を重力方向に移動させる動きが可能な構成であることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一つに記載の現像装置。
(7)前記制御部には、キャリアまたはキャリアとトナーとを含む補給剤を補給する補給手段と、余剰の現像剤を回収する回収手段とが接続されており、該制御部は、前記現像剤の劣化を判別した場合に前記補給手段を駆動して前記補給剤を補給することを特徴とする(1)乃至(6)のいずれか一つに記載の現像装置。
(8)前記制御部は、画像面積率あるいは現像部での稼働時間に基づき、補給剤に含まれるキャリアとトナーとの混合比を設定することを特徴とする(1)乃至(7)のいずれか一つに記載の現像装置。
(9)(1)乃至(8)のいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
(10)前記制御部は、前記現像剤の劣化度合いに応じて画像形成処理に用いられる帯電バイアス、現像バイアス、書込光パワーを調整可能であることを特徴とする(9)に記載の画像形成装置。
(11)前記制御部には、前記現像剤の劣化判別時に現像剤が劣化を来していることを外部に表示できる構成を備えていることを特徴とする(9)または(10)に記載の画像形成装置。
(12)前記現像剤の補給は、ユーザーによる調整が可能であることを特徴とする(9)乃至(11)のいずれか一つに記載の画像形成装置。
現像槽30内での現像剤は、搬送スクリュー32,33によって、図中手前から奥側に搬送され、この一部が、現像スリーブ31において磁力で吸い上げられて吸着されるとドクターブレード34で均一な厚さに均されてから、感光体ドラム1に接することで感光体ドラム1上の静電潜像をトナーで現像してトナー像が形成される。
現像後の現像剤は搬送スクリュー33の端部に接続されている現像剤回収流路41(図2参照)から、現像剤収容部40に搬送される。
本実施形態における現像装置3の特徴は、攪拌・混合される現像剤の劣化判定にあり、以下の説明は、請求項1〜5および10記載の発明の実施形態に相当している。
回転軸43には、重力方向に沿って複数の攪拌部材45であるパドルが設けられており、攪拌部材45は、重力方向で位相をずらして相対方向に張り出させて設けられている。
現像剤:トナー粒径6μm、キャリア粒径35μm
(図7における劣化現像剤は、トナーの消費、補給を行わないで現像装置を空回しの状態で稼働し、1時間経過して得た現像剤を用いた)
攪拌部材:図8に示すように、直径23,5mm、板幅6mm、傾斜角約60°のプロペラPL
この条件を用いて、図8に示す実験装置により現像剤中をプロペラPLを回転させて攪拌し、図示しないトルクセンサにより攪拌時のトルクを求めた。トルクの測定は、各回転数において所定の時間(10sec)撹拌、計測を行い、時間平均のトルクを求め、そのトルク値をその回転数におけるトルクとして求めた。
このため、ある一つの回転数におけるトルク測定による結果から現像剤の劣化判断をすることは、実際の現像剤自体での劣化が原因した流動性の悪化とはいえないことから、誤検知を招く虞がある。
トナーとキャリアとの材料にも左右されるが、低回転時と高回転時とにおけるトルク値の差が大きくなる傾向にある。
そこで、制御部100では、現像剤に含まれるトナーやキャリアの材料特性による劣化以外の劣化要因である環境変化やトナー濃度を判断条件から除外して現像剤自体の流動性悪化による劣化判断が行えるようになっている。以下、これについて説明する。
また、温湿度を検知する温湿度センサ103が現像剤収容部40内の上部内面に設けられている。
なお、トナー濃度センサ102は、透磁率を対象とする構成に限らず、光学的な変化を検知可能な構成とすることも可能である。
ロータリーフィーダ50は、回転量に応じて現像剤収容部40からの現像剤排出量を設定する部材であるので、排出量を制御することで嵩高さを一定に維持して嵩高さの変化が現像剤の流動性変化に影響しないようにしている。
これにより、嵩高さの変化による現像剤の流動性変化を除外して現像剤自体の特性による現像剤の劣化判断が可能となる。
現像剤劣化度合いに応じて帯電バイアスを変化させることの意味は、画像の地肌もしくはベタ部の濃度調節である。感光体上の電荷保持領域が画像地肌部になるかベタ部になるかはそのシステムによって異なるが、現像剤のトナー帯電量の変動によって地肌部に地肌汚れが出てきたり、ベタ部に濃度低下が生じたりということが考えられる。そのため、これらの変動を打ち消す方向に潜像電位が変化するように帯電バイアス値を調整するのである。
また、露光光量(露光パワー)を、現像剤劣化度合いに応じて変化すべき画像形成条件とする場合こともできる。この場合にいう、現像剤劣化度合いに応じて露光パワーを変化させることの意味は、帯電バイアスを変化させることとほぼ同様である。帯電バイアスの変化は露光しない領域の潜像電位(暗部電位)を調節することができる。よって、トナー帯電量変動によって変化した現像剤の現像能力に合わせて、その変化を打ち消すように露光領域の潜像電位を調節するのである。例えば、トナー帯電量が増加して現像能力が低下(トナー一つの持つ電荷量が多いので、現像されるトナーの全体量が小さくなる)した場合には、それを補うために現像ポテンシャルが大きくなる方向、つまりは露光パワーを大きくすれば良い。これにより、初期の現像剤を用いたときと同じ量のトナーを感光体に付着させることができるようになる。トナー帯電量が減少して現像能力が増大した場合は逆の処置をすれば良い。
トナーの劣化が単独で進行している場合は、トナー強制消費動作を発動すること(例えばベタ現像を行う)ことにより、感光体を介して、劣化トナーを現像装置内から排出した後、新しいトナーをトナー補給手段により現像部または撹拌部、もしくは循環経路中に補給することで劣化したトナーのみを入れ替えることができる。
このようにして現像剤を入れ替えて現像剤の状態を維持し、画像品質の安定化が図れる。
このようにトルクによる現像剤の劣化検知と合わせて、画像面積率や現像装置の駆動時間を考慮することにより、無駄なトナーやキャリアの排出を行うことなく、経時で安定した画像品質を保つことが可能となる。
図12は、現像剤の劣化判断と現像剤調整とを行うためのフローチャートである。
現像剤の劣化判断および現像剤調整を行うに際しては、図13に示されている嵩高さの調整が実行される。
このときの検知タイミングは、現像装置3の稼働時だけでなく停止時おこなわれ、停止時に行う理由は前述したとおりである。
3 現像装置
40、40’ 現像剤収容部
40A 駆動モータ
40B トルクセンサ
45、45’ 攪拌部材
60 トナー補給手段
100 制御部
101 攪拌部材回転数センサ
102 濃度センサ
103 温湿度センサ
104 レベルセンサ
105 操作パネル
106 帯電バイアス手段
107 現像バイアス手段
108 書込光源
109 現像装置駆動手段
Claims (12)
- トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤を用いて静電潜像の可視像処理を行う現像装置であって、
現像剤担持体と現像剤の担持量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像部と、現像部とは別に設けられて該現像部から回収された現像剤を攪拌する現像剤攪拌部と、前記現像部と前記現像剤攪拌部との間で現像剤を循環させる循環部とを備え、
前記現像剤攪拌部には、回転数を任意に制御可能な攪拌部材と、該攪拌部材のトルクを検知可能なトルクセンサとが設けられ、
前記攪拌部材の回転数を変化させたときの前記トルクセンサの出力値に基づき現像剤の劣化を検知する構成として、前記攪拌部材への駆動制御および前記トルクセンサからの出力値を入力される制御部が用いられ、該制御部は、所定タイミングにおいて前記攪拌部材の回転数を変化させて前記トルクセンサからの出力値の差に基づき現像剤の劣化を判別することを特徴とする現像装置。 - 前記制御部では、前記攪拌部材の回転数を変化させる時期として前記現像部の停止時が設定されていることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 前記制御部には、前記トルクセンサに加えて前記循環部の循環路中に設けられた濃度センサが接続されており、前記トルクセンサからの出力値に加えて前記濃度センサからの出力値を用いて現像剤の劣化を判別することを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記制御部には、前記トルクセンサに加えて温湿度センサが接続されており、前記トルクセンサからの出力値に加えて前記温湿度センサからの出力値を用いて現像剤の劣化を判別することを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記制御部には、前記トルクセンサに加えて現像剤粉面を検知可能なレベルセンサが接続されており、前記トルクセンサからの出力値に加えて前記レベルセンサからの出力値を用いて現像剤の劣化を判別することを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記現像剤攪拌部は、現像剤を重力方向に移動させる形状を有した現像剤収容部を備え、前記攪拌部材は該現像剤収容部内に配置されて前記現像剤を重力方向に移動させる動きが可能な構成であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の現像装置。
- 前記制御部には、キャリアまたはキャリアとトナーとを含む補給剤を補給する補給手段と、余剰の現像剤を回収する回収手段とが接続されており、該制御部は、前記現像剤の劣化を判別した場合に前記補給手段を駆動して前記補給剤を補給することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の現像装置。
- 前記制御部は、画像面積率あるいは現像部での稼働時間に基づき、補給剤に含まれるキャリアとトナーとの混合比を設定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の現像装置。
- 請求項1乃至8のいずれか一つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
- 前記制御部は、前記現像剤の劣化度合いに応じて画像形成処理に用いられる帯電バイアス、現像バイアス、書込光パワーを調整可能であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記制御部には、前記現像剤の劣化判別時に現像剤が劣化を来していることを外部に表示できる構成を備えていることを特徴とする請求項9または10に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤の補給は、ユーザーによる調整が可能であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一つに記載の画像形成装置。
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