JP5873784B2 - 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5873784B2
JP5873784B2 JP2012229711A JP2012229711A JP5873784B2 JP 5873784 B2 JP5873784 B2 JP 5873784B2 JP 2012229711 A JP2012229711 A JP 2012229711A JP 2012229711 A JP2012229711 A JP 2012229711A JP 5873784 B2 JP5873784 B2 JP 5873784B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bias
toner
developing
image
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012229711A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014081512A (ja
Inventor
哲也 東一
哲也 東一
正之 藤島
正之 藤島
憲生 久保
憲生 久保
寿 向▲高▼
寿 向▲高▼
力 石原
力 石原
真弓 山中
真弓 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Document Solutions Inc
Original Assignee
Kyocera Document Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Document Solutions Inc filed Critical Kyocera Document Solutions Inc
Priority to JP2012229711A priority Critical patent/JP5873784B2/ja
Publication of JP2014081512A publication Critical patent/JP2014081512A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5873784B2 publication Critical patent/JP5873784B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Developing For Electrophotography (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、トナーを含む現像剤を採用した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式を利用した、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体(例えば、感光体ドラムや転写ベルト)上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。前記現像を行う方式の一つとして、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式が知られている。この場合、磁気ローラー上に二成分現像剤層(いわゆる磁気ブラシ層)が担持され、現像ローラー上に前記二成分現像剤層からトナーが移動され、トナー層が担持される。更に、該トナー層から像担持体にトナーが供給されることで前記静電潜像が可視化される。
特許文献1には、現像動作時および現像動作が行われていない非現像動作時に、直流バイアスに交流バイアスが重畳された現像バイアスが現像ローラーに印加される技術が開示されている。
特開平7−92804号公報
特許文献1に記載された技術のように、直流バイアスおよび交流バイアスが現像ローラーに印加された場合、トナーに添加された外添剤が、交流バイアスによってトナーから離脱され、像担持体側に移動されることがあった。このような外添剤として、トナーの帯電性の維持や像担持体の表面の研磨作用の促進を主目的として添加される酸化チタンがあげられる。外添剤は現像動作時にトナーとともに像担持体側に消費されるだけでなく、非現像動作時においても、前記交流バイアスによって外添剤が単独で像担持体側に消費される場合があった。また、トナー像の印字率が低い場合には、外添剤が単独で現像装置から消費される。一方、印字率が高い場合は、現像装置に新しいトナーとともに外添剤が供給されるため、現像装置内の外添剤の量が相対的に上昇する。そして、このような現像装置内の外添剤の量の変動によって、トナーの帯電性が変動され、濃度変動やトナーかぶりがもたらされるという課題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、印字率が変動した場合であっても、現像装置内の外添剤の量を安定して維持し、濃度変動やトナーかぶりの発生を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る現像装置は、外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体に、前記トナーを供給するトナー担持体と、前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記像担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第1現像バイアスを印加させ、前記現像動作時とは異なる非現像動作時に、前記バイアス印加手段に第2現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、前記現像動作時および前記非現像動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を回転駆動させる回転駆動手段と、予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記非現像動作時において前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有することを特徴とする。
本構成によれば、現像動作時および非現像動作時において、トナー担持体に印加される第1現像バイアスおよび第2現像バイアスによって、外添剤が像担持体側に移動される場合がある。このような場合であっても、消費条件変更手段は、非現像動作時に、外添剤がトナー担持体から像担持体に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、印字率が変動する場合であっても、現像装置内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。
上記の構成において、前記像担持体および前記トナー担持体は、互いに対向する領域において同方向に回転駆動され、前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を変更することが望ましい。
本構成によれば、非現像動作時におけるトナー担持体の像担持体に対する回転速度比が変更されることによって、外添剤の消費条件が好適に変化される。すなわち、トナー担持体のトナー層が像担持体の表面に接触する接触時間が変化されるため、前記外添剤の消費条件が変化される。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時において、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスの最大ピーク値と前記像担持体の表面電位との電位差を変更することが望ましい。
本構成によれば、消費条件として、非現像動作時において、トナーがトナー担持体から像担持体に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値と像担持体の表面電位との電位差が変更される。このため、トナー担持体の表面から像担持体の表面に向かって、外添剤が移動される外力が好適に変化される。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定することが望ましい。
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、非現像動作時における前記回転速度比が、現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を促進させることができる。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を大きく設定することが望ましい。
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、第1現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値よりも、第2現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値が大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を促進させることができる。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を小さく設定することが望ましい。
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、第1現像バイアスのDuty比よりも、第2現像バイアスのDuty比が小さく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を促進させることができる。また、第2現像バイアスのDuty比が小さく設定されることによって、トナーが像担持体からトナー像担持体に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値が増大されることなく、トナーがトナー担持体から像担持体に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値と像担持体の表面電位との差が好適に拡大される。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が、予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも小さく設定することが望ましい。
本構成によれば、印字率が第2の閾値を下回った場合、非現像動作時における回転速度比が、現像動作時の回転速度比よりも小さく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジングの中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を抑制することができる。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が、予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を小さく設定することが望ましい。
本構成によれば、印字率が第2の閾値を下回った場合、第1現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値よりも、第2現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値が小さく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジングの中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を抑制することができる。
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が、予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を大きく設定することが望ましい。
本構成によれば、印字率が第2の閾値を下回った場合、第1現像バイアスのDuty比よりも、第2現像バイアスのDuty比が大きく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジングの中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を抑制することができる。
上記の構成において、前記外添剤は、酸化チタンを含むことが望ましい。
本構成によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の酸化チタンの消費条件が好適に変更される。この結果、印字率が変動する場合であっても、現像装置内の酸化チタンの量を好適に調整することが可能となる。したがって、現像装置内のトナーの帯電性が安定して維持される。
上記の構成において、所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取って前記トナー層を担持する前記トナー担持体と、を有することが望ましい。
本構成によれば、現像装置内の現像剤が現像剤担持体に担持された後、前記現像剤の中のトナーがトナー担持体に担持される。トナー担持体に印加される現像バイアスによって、トナー担持体と現像剤担持体との間で交流電界が形成され、トナーからより外添剤が離脱されやすい場合であっても、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、現像装置内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記の何れかに記載の現像装置と、静電潜像及び前記トナー担持体から供給されたトナーが形成するトナー像を担持する前記像担持体と、前記像担持体からシートに前記トナー像を転写させる転写手段と、を有することを特徴とする。
本構成によれば、消費条件変更手段は、非現像動作時に、外添剤がトナー担持体から像担持体に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、印字率が変動する場合であっても、現像装置内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。このため、現像装置内のトナーの帯電性が安定して維持され、像担持体上に形成されるトナー像の濃度変化や像担持体上にトナーかぶりが発生することが好適に抑止される。
上記の構成において、前記非現像動作は、シートに画像が形成される画像形成動作の実行前または実行後、または、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行されることが望ましい。
本構成によれば、画像形成動作の実行前、実行後、または紙間を利用して、現像装置内の外添剤の量が好適に調整可能とされる。
本発明によれば、印字率が変動した場合であっても、現像装置内の外添剤の量を安定して維持し、濃度変動やトナーかぶりの発生を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置が提供される。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る現像装置内の構造を示した図である。 本発明の実施形態に係る現像装置の電気的構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係る現像動作を示した模式図である。 現像ローラーと感光体ドラムとの間の電位差と外添剤の飛翔量の関係を示したグラフである。 印刷枚数に応じた現像装置内の外添剤の存在量の推移を示したグラフである。 本発明の第1の実施形態に係る消費条件変更動作のフローチャートである。 現像バイアスを構成する交流バイアスの波形を模式的に表した図である。 非現像動作時における交流バイアスの作用を説明するための模式図である。 本発明の第2の実施形態に係る消費条件変更動作のフローチャートである。 本発明の変形実施形態に係る現像装置の構成を示した模式図である。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の内部構造を示す断面図である。ここでは、画像形成装置1として、プリンター機能と複写機能とを備えた複合機を例示するが、画像形成装置は、プリンター、複写機、ファクシミリ装置であってもよい。
<画像形成装置の説明>
画像形成装置1は、略直方体形状の筐体構造を有する装置本体10と、装置本体10上に配置される自動原稿給送装置20とを備える。装置本体10の内部には、複写する原稿画像を光学的に読み取る読取ユニット25と、シートにトナー像を形成する画像形成部30と、前記トナー像をシートに定着させる定着部60と、画像形成部30へ搬送されるシートを貯留する給紙部40と、シートを給紙部40又は給紙トレイ46から画像形成部30及び定着部60を経由してシート排出口10Eまで搬送する搬送経路50と、この搬送経路50の一部を構成するシート搬送路を内部に有する搬送ユニット55とが収容されている。
自動原稿給送装置(ADF)20は、装置本体10の上面に回動自在に取り付けられている。ADF20は、装置本体10における所定の原稿読取位置に向けて、複写される原稿シートを自動給送する。一方、ユーザーが手置きで原稿シートを所定の原稿読取位置に載置する場合は、ADF20は上方に開かれる。ADF20は、原稿シートが載置される原稿トレイ21と、自動原稿読取位置を経由して原稿シートを搬送する原稿搬送部22と、読取後の原稿シートが排出される原稿排出トレイ23とを含む。
読取ユニット25は、装置本体10の上面のADF20から自動給送される原稿シート又は手置きされる原稿シートの画像を光学的に読み取る。読取ユニット25内には、光源、移動キャリッジ、反射ミラー等を含む走査機構と、撮像素子とが収容されている(図略)。走査機構は、原稿シートに光を照射し、その反射光を撮像素子に導く。撮像素子は、前記反射光をアナログ電気信号に光電変換する。前記アナログ電気信号は、A/D変換回路でデジタル電気信号に変換された後、画像形成部30に入力される。
画像形成部30は、フルカラーのトナー画像を生成しこれをシート上に転写する処理を行うもので、タンデムに配置されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)の各トナー像を形成する4つのユニット32Y、32M、32C、32Bkを含む画像形成ユニット32と、該画像形成ユニット32の上に隣接して配置された中間転写ユニット33と、中間転写ユニット33上に配置されたトナー補給部34とを含む。
各画像形成ユニット32Y、32M、32C、32Bkは、感光体ドラム321(像担持体)と、この感光体ドラム321の周囲に配置された、帯電器322、露光器323、現像装置324、一次転写ローラー325及びクリーニング装置326とを含む。
感光体ドラム321は、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム321としては、アモルファスシリコン(a−Si)系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電器322は、感光体ドラム321の表面を均一に帯電する。露光器323は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム321の周面に、原稿画像の画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。
現像装置324は、感光体ドラム321上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム321の周面にトナーを供給する。現像装置324は、2成分現像剤用のものであり、スクリューフィーダー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。この現像装置324の詳細については、後記で詳細に説明する。
一次転写ローラー325は、中間転写ユニット33に備えられている中間転写ベルト331を挟んで感光体ドラム321とニップ部を形成し、感光体ドラム321上のトナー像を中間転写ベルト331上に一次転写する。クリーニング装置326は、クリーニングローラー等を有し、トナー像転写後の感光体ドラム321の周面を清掃する。
中間転写ユニット33は、中間転写ベルト331、駆動ローラー332及び従動ローラー333を備える。中間転写ベルト331は、駆動ローラー332及び従動ローラー333に架け渡された無端ベルトであって、該中間転写ベルト331の外周面には、複数の感光体ドラム321からトナー像が、同一箇所に重ねて転写される。中間転写ユニット33は図1では反時計回りに回転される。
駆動ローラー332の周面に対向して、二次転写ローラー35(転写手段)が配置されている。駆動ローラー332と二次転写ローラー35とのニップ部は、中間転写ベルト331に重ね塗りされたフルカラーのトナー像をシートに転写する二次転写部となる。駆動ローラー332又は二次転写ローラー35のいずれか一方のローラーに、トナー像と逆極性の二次転写バイアス電位が印加され、他方のローラーは接地される。また、駆動ローラー332よりも、中間転写ベルト331の回転方向上流側の位置には、中間転写ベルト331の周面に対向する位置に、濃度センサー35Aが対向配置されている。濃度センサー35Aは、中間転写ベルト331上に形成された画像の濃度に応じた電気信号を出力する。
トナー補給部34は、イエロー用トナーコンテナ34Y、マゼンタ用トナーコンテナ34M、シアン用トナーコンテナ34C、及びブラック用トナーコンテナ34Bkを含む。これらトナーコンテナ34Y、34C、34M、34Bkは、それぞれ各色のトナーを貯留するものであり、YMCBk各色に対応する画像形成ユニット32Y、32M、32C、32Bkの現像装置324に、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。
給紙部40は、画像形成処理が施されるシートを収容する2段の給紙カセット40A、40Bを備える。これら給紙カセット40A、40Bは、装置本体10の前方から手前方向に引出可能である。
定着部60は、シートにトナー像を定着させる定着処理を施す誘導加熱方式の定着装置であって、加熱ローラー61、定着ローラー62、加圧ローラー63、定着ベルト64及び誘導加熱ユニット65を含む。定着ローラー62に対して加圧ローラー63が圧接され、定着ニップ部が形成されている。加熱ローラー61及び定着ベルト64は誘導加熱ユニット65によって誘導加熱され、その熱を前記定着ニップ部に与える。シートが定着ニップ部を通過することで、シートに転写されたトナー像が当該シートに定着される。
<現像装置の構成>
続いて、現像装置324について詳細に説明する。図2は、現像装置324の内部構造を概略的に示す上下および左右方向の断面図、図3は、現像装置324の前後および左右方向の断面図である。現像装置324は、該現像装置324の内部空間を画定する現像ハウジング80を含む。この現像ハウジング80には、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留する現像剤貯留部81が備えられている。また、現像ハウジング80の内部には、現像剤貯留部81の上方に配置された磁気ローラー82(現像剤担持体)と、磁気ローラー82の斜め上方位置で磁気ローラー82に対向配置された現像ローラー83(トナー担持体)と、磁気ローラー82に対向配置された現像剤規制ブレード84とが配設されている。
現像剤貯留部81は、現像装置324の長手方向に延びる2つの隣り合う現像剤貯留室81a、81bを含む。現像剤貯留室81a、81bは、現像ハウジング80に一体に形成され長手方向に延びる仕切り板801によって互いに仕切られているが、図3に示すように、長手方向における両端部において連通路803、804によって互いに連通されている。各現像剤貯留室81a、81bには、軸回りに回転することにより現像剤を攪拌及び搬送するスクリューフィーダー85、86が収容されている。スクリューフィーダー85、86は、後記の駆動部962により回転駆動されるが、その回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、図3に矢印で示すように、現像剤貯留室81aおよび現像剤貯留室81b間を攪拌されつつ循環搬送される。この攪拌により、非磁性トナーとキャリアとが混合され、非磁性トナーが例えばプラスに帯電される。
本実施形態における非磁性トナーは、結着樹脂、着色剤などで構成されている。結着樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用するのがよい。
着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えばブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの顔料などが挙げられる。これらの着色剤は結着樹脂100質量部に対して、通常2〜20質量部、好ましくは5〜15質量部の割合で配合される。
トナーには、本実施形態の効果を害しない範囲でその他の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば電荷制御剤、ワックスなどが挙げられる。電荷制御剤としては、公知の電荷制御剤を使用できる。正帯電性電荷制御剤としては、例えばニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、有機金属化合物等を使用できる。
ワックスとしては、特に限定はなく、例えばカルナバワックスやエステルを側鎖に有するフィッシャートロプシュ(以下、「FT」と記すことがある)ワックスやポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の合成炭化水素系ワックスなどが挙げられる。この中でも分散性の点から、エステルを側鎖に有すFTワックスやポリエチレンワックスの使用が推奨される。
また、非磁性トナーには、必要に応じて無機酸化物微粒子が外添される。このような外添剤としては、シリカ微粒子、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウムなどの微粒子が使用できる。また、必要に応じて樹脂微粒子等の有機系外添剤を用いることもできる。外添剤の体積平均径は、0.001〜1.0μm、好ましくは0.005〜0.3μmであるのがよい。外添剤の添加量は、トナー100質量部に対して0.1〜2.0質量部の範囲であるのが好ましい。
ここで、シリカ微粒子は主に流動化剤として用いられる。酸化チタンやアルミナ、樹脂微粒子等はトナーの帯電調整剤として用いられる。また、酸化チタン等は感光体表面の研磨剤として好適に用いられる。
磁気ローラー82は、現像装置324の長手方向に沿って配設されており、図2では時計方向に回転可能である。磁気ローラー82の内部には、固定式の所謂磁石ロール(図示せず)が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極821、規制極822及び主極823を有する。汲上極821は現像剤貯留部81に対向し、規制極822は現像剤規制ブレード84に対向し、主極823は現像ローラー83に対向している。
磁気ローラー82は、汲上極821の磁力によって現像剤貯留部81から現像剤をその周面82A上に磁気的に汲み上げる(受け取る)。汲み上げられた現像剤は、磁気ローラー82の周面82A上に磁気的に現像剤層(磁気ブラシ層)として保持され、磁気ローラー82の回転に伴って現像剤規制ブレード84に向けて搬送される。
現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の回転方向から見て現像ローラー83よりも上流側に配置され、磁気ローラー82の周面82Aに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像ハウジング80の適所に固定された所定の支持部材841によって支持されている。また、現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の周面82Aとの間で所定の寸法の規制ギャップGを形成する規制面842(つまり現像剤規制ブレード84の先端面)を有する。
磁性材料から形成された現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の規制極822によって磁化される。これにより、現像剤規制ブレード84の規制面842と規制極822との間には、すなわち規制ギャップGには、磁路が形成される。汲上極821によって磁気ローラー82の周面82A上に付着した現像剤層が、磁気ローラー82の回転に伴って規制ギャップG内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップGにおいて規制される。これにより、周面82A上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。
現像ローラー83は、現像装置324の長手方向に沿って、且つ、磁気ローラー82に対して平行に延びるように配設されており、図2では時計方向に回転可能である。現像ローラー83は、磁気ローラー82の周面82A上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する周面83Aを有する。現像動作が行なわれる現像時には、前記トナー層のトナーが感光体ドラム321の周面に供給される。
現像ローラー83および磁気ローラー82は、駆動部962(回転駆動手段)によって回転駆動される。現像ローラー83の周面83Aと磁気ローラー82の周面82Aとの間には、所定の寸法の隙間Sが形成されている。隙間Sは例えば約250μmに設定されている。現像ローラー83は、現像ハウジング80に形成された開口を通して感光体ドラム321に臨むように配置され、周面83Aと感光体ドラム321の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。
<電気的構成、ブロック図>
続いて、画像形成装置1の主要な電気的構成について説明する。画像形成装置1は、当該画像形成装置1の各部の動作を統括的に制御する制御部90を備える。図4は、制御部90の機能ブロック図である。制御部90は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)等から構成されている。また、制御部90には、前述の画像形成部30に加え、第1印加部88(バイアス印加手段)、第2印加部89(バイアス印加手段)、駆動部962(回転駆動手段)、画像メモリー963、I/F964などが電気的に接続されている。
第1印加部88は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部92(バイアス制御手段)からの制御信号に基づき、現像装置324内の磁気ローラー82にバイアスを印加する。同様に、第2印加部89は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部92からの制御信号に基づき、現像装置324内の現像ローラー83にバイアスを印加する。
駆動部962は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、制御部90からの制御信号に応じて、後記の現像動作及び非現像動作時に、現像装置324内の現像ローラー83、磁気ローラー82およびスクリューフィーダー85、86などを回転駆動させる。本実施形態では、現像ローラー83、磁気ローラー82およびスクリューフィーダー85、86は、駆動部962によって同期して回転駆動される。また、駆動部962は、現像動作及び非現像動作時に、感光体ドラム321を回転駆動させる。本実施形態では、感光体ドラム321と現像ローラー83とは、互いに対向する部分において、同方向に回転駆動される。また、駆動部962は、後記の駆動制御部91から出力される制御信号を受け、感光体ドラム321に対する現像ローラー83の回転速度比(S/D)を変更する。
画像メモリー963は、当該画像形成装置1がプリンターとして機能する場合に、例えばパーソナルコンピューターなどの外部機器から与えられる印刷用画像データを一時的に記憶する。また、画像メモリー963は、画像形成装置1が複写機として機能する場合には、ADF20により光学的に読み取られた画像データを一時的に記憶する。
I/F964は、外部機器とのデータ通信を実現させるためのインターフェイス回路であり、例えば画像形成装置1と外部機器とを接続するネットワークの通信プロトコルに従った通信信号を作成すると共に、ネットワーク側からの通信信号を画像形成装置1が処理可能な形式のデータに変換する。パーソナルコンピューター等から送信される印刷指示信号はI/F964を介して制御部90に与えられ、また画像データは、I/F964を介して画像メモリー963に記憶される。
制御部90は、前記CPUがROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部91、バイアス制御部92(バイアス制御手段)、印字率算出部93(印字率算出手段)、消費条件変更部94(消費条件変更手段)を備えるように機能する。
駆動制御部91は、駆動部962を制御して、現像ローラー83、磁気ローラー82およびスクリューフィーダー85、86を回転駆動させる。また、駆動制御部91は、駆動部962を制御して、感光体ドラム321を回転駆動させる。本実施形態では、駆動制御部91は、現像動作、非現像動作において、上記の部材を回転駆動させる。また、駆動制御部91は、消費条件変更部94からの制御信号を受け、感光体ドラム321に対する現像ローラー83の回転速度比を変更する。
バイアス制御部92(バイアス制御手段)は、現像動作の実行に際し、現像ローラー83および磁気ローラー82へのバイアス設定値を決定し、第1印加部88および第2印加部89を制御して、第1現像バイアスBdを印加させる。また、バイアス制御部92は、現像動作が実行されていない非現像動作時に、現像ローラー83および磁気ローラー82へのバイアス設定値を決定し、第1印加部88および第2印加部89を制御して、第2現像バイアスBpを印加させる。
印字率算出部93は、画像メモリ963に記憶された画像データに基づいて、印字率を算出する。本実施形態では、印字率算出部93は、過去の100枚分の感光体ドラム321上に形成された画像データから、1枚あたりの平均印字率を算出する。なお、他の実施形態において、印字率算出部93は、直前の1分間に感光体ドラム321上に形成された画像データから1枚あたりの平均印字率を算出してもよい。
消費条件変更部94は、印字率算出部93によって算出された前記印字率に応じて、非現像動作時において前記外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321に消費される消費条件を変更する。詳しくは、消費条件変更部94は、非現像動作時における現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比を変更する。また、消費条件変更部94は、非現像動作時において、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MAX)と感光体ドラム321の表面電位(Vback)との電位差を変更する。この際、消費条件変更部94は、バイアス制御部92を制御して、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値に対して、相対的に第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値を変更する。また、消費条件変更部94は、バイアス制御部92を制御して、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性の交流バイアスのDuty比において、第1現像バイアスBdのDuty比に対して、相対的に第2現像バイアスBpのDuty比を変更する。
<現像バイアスの印加、現像動作について>
次に、図5を参照して、現像装置324のバイアス印加のための構成及び現像動作について説明する。現像装置324は、現像動作を制御するために、前述の第1印加部88と、第2印加部89と、制御部90とを含む。同図に示すように、第1印加部88は、直列に接続された直流電圧源881と交流電圧源882とを有し、磁気ローラー82に接続されている。直流電圧源881から出力された直流バイアスに交流電圧源882から出力された交流バイアスが重畳された電圧が磁気ローラー82に印加される。第2印加部89は、直列に接続された直流電圧源891と交流電圧源892とを有し、現像ローラー83に接続されている。直流電圧源891から出力された直流バイアスに交流電圧源892から出力された交流バイアスが重畳された電圧が、現像ローラー83に印加される。
磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される直流バイアスおよび交流バイアスの値は、現像装置324が感光体ドラム321の周面上にトナーを供給する(静電潜像を現像する)現像動作に際し、供給されるトナーの帯電性に応じて変更される。また、非現像動作において、更に異なるバイアスの値が磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される。
次に、現像動作における感光体ドラム321上の静電潜像の現像メカニズムについて説明する。磁気ローラー82の周面82A上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード84によって層厚が均一に規制された後、磁気ローラー82の回転に伴って現像ローラー83に向けて搬送される。その後、隙間S(図2)の領域において、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシDBが、回転中の現像ローラー83の周面83Aに接触する。
このとき、バイアス制御部92は、第1印加部88および第2印加部89を制御して所定の直流バイアスおよび交流バイアスを磁気ローラー82および現像ローラー83のそれぞれに印加する。これにより、磁気ローラー82の周面82Aと現像ローラー83の周面83Aとの間に所定の電位差(現像用電位差)が生じる。この電位差により、周面82Aと周面83Aとの対向位置において(主極823(図2)と周面83Aとの対向位置において)、磁気ブラシDBからトナーTのみが周面83Aに移動し、磁気ブラシDBのキャリアCと残留する一部のトナーとは周面82A上に残る。この際、磁気ローラー82の周面82Aから現像ローラー83の周面83Aに、トナーTが供給される。これにより、現像ローラー83の周面83A上に所定厚さのトナー層TLが担持される。
周面83A上のトナー層TLは、現像ローラー83の回転に伴って感光体ドラム321の周面に向けて搬送される。現像ローラー83には、直流電圧と交流電圧との重畳電圧が印加されている。したがって、静電潜像に応じて表面に電位を有している感光体ドラム321の周面と該現像ローラー83の周面83Aとの間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層TLのトナーTが感光体ドラム321の周面に移動する。これにより、感光体ドラム321の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
なお、本実施形態において、バイアス制御部92が、現像動作時において第1印加部88及び第2印加部89を制御して、磁気ローラー82及び現像ローラー83に印加する現像バイアスBdの一例およびその他の諸条件は次の通りである。
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1700V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);43%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);57%
感光体ドラム321の線速;200mm/sec
感光体ドラム321の表面電位;背景部(暗電位)230V、画像部(明電位)20V
現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D);1.5
トナーの帯電性Q/m;20μC/g
<非現像動作の説明>
次に、本実施形態における現像装置324内の非現像動作について説明する。この非現像動作は、先の現像動作が実行されていないタイミングであって、たとえばシートに画像が形成される画像形成動作前後や、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行される。
非現像動作では、現像動作時と同様に、感光体ドラム321に加え、現像ローラー83を含む現像装置324の各部材が回転駆動される。そして、現像ローラー83および磁気ローラー82に、第2現像バイアスBpが印加されることによって、現像動作の準備のために、現像ローラー83上にトナー層が形成される。非現像動作において、トナーが予め現像ローラー83上に形成されることで、現像動作が開始された際に、現像ローラー83から感光体ドラム321側に急激にトナーが消費されることに対応することができる。また、紙間や画像形成後に実行される非現像動作において、現像動作時に現像ローラー83上に担持されていたトナーの一部が、磁気ローラー82側に移動されることによって、現像ローラー83上のトナーが好適に交換され、現像ローラー83上のトナーの帯電性が安定して維持される。
<外添剤の消費について>
現像動作および非現像動作において、磁気ローラー82と現像ローラー83との間、または現像ローラー83と感光体ドラム321との間に形成される交流バイアスの電界によって、現像ローラー83上に担持されるトナーから外添剤が離脱され、感光体ドラム321側に移動されることがある。図6は、現像ローラー83に印加される現像バイアスのうち、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性における交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の暗電位との間の電位差を変化させた場合の感光体ドラム321への外添剤の飛翔量を示したグラフである。このように、現像ローラー83に印加される交流バイアス成分に応じて、現像装置324から感光体ドラム321側に外添剤が単独で消費される。
外添剤は現像動作時にトナーとともに消費されるだけでなく、非現像動作時においても、前記交流バイアスによって外添剤が単独で像担持体側に消費されてしまう。また、現像動作時にトナー像の印字率が低い場合には、外添剤が単独で感光体ドラム321の背景電位部に消費される。一方、印字率が高い場合は、トナー補給部34から現像装置324に新しいトナーとともに外添剤が供給される。このため、現像装置324内の外添剤の量が相対的に上昇する。図7は、画像形成装置1において、異なる印字率で印刷を継続した場合の、印刷枚数に対する現像装置324内の外添剤の存在量の推移を示したグラフである。なお、外添剤の存在量は、現像装置324内の現像剤全体に占める外添剤の割合として示されている。また、図7では、外添剤として酸化チタンの存在量の推移が示されている。図7に示されるように、(A)印字率30%>(B)印字率5%>(C)印字率2%の順に、現像装置324内の外添剤の存在率が低下していることが知見された。そして、このような現像装置324内の外添剤の量の変動によって、トナーの帯電性が変動され、画像上に濃度変動やトナーかぶりがもたらされるという課題があった。すなわち、外添剤が過多になるとトナーかぶりが生じ、外添剤が過少になるとトナーの帯電性不良による濃度低下がもたらされる。
本実施形態では、上記のような課題を解決するために、消費条件変更部94が、印字率算出部93によって算出された前記印字率に応じて、非現像動作時において前記外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321に消費される消費条件を変更する。以下、図8を参照して、本発明の消費条件変更動作の第1の実施形態について説明する。
図8は、本実施形態において、消費条件変更部94が前記消費条件を設定する際の第1のフローチャートである。なお、本実施形態では、第1現像バイアスBdを第1現像バイアスBd11と称する。画像形成装置1において印刷が開始されると(ステップS001)、制御部90によって印刷枚数がカウントされる(ステップS002)。制御部90は、印刷枚数が100枚に至るまでカウントを繰り返す(ステップS002でNO、ステップ003)。印刷枚数が100枚に至ると(ステップS002でYES)、印字率算出部93によって、過去100枚分の平均印字率が算出される(ステップS004)。その後、制御部90によって印刷枚数のカウントがリセットされ(ステップS005)、消費条件変更部94によって、上記印字率が予め設定された第1の閾値と比較される(ステップS006)。なお、本実施形態では、第1の閾値として予め印字率30%が設定されている。印字率算出部93によって算出された平均印字率が30%を下回った場合(ステップS006でYES)、消費条件変更部94は、第2現像バイアスBpとして、第1現像バイアスBd11と同条件の第2現像バイアスBp11を設定する。換言すれば、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd11に対して、第2現像バイアスBpを変更しない。このため、以後の紙間に代表される非現像動作では、第2現像バイアスBp11が、磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される。また、現像動作時と同じ回転速度比(S/D)をもって、感光体ドラム321および現像ローラー83が回転駆動される。
一方、印字率算出部93によって算出された平均印字率が30%を上回った場合(ステップS006でNO)、消費条件変更部94は、第2現像バイアスBpとして、第1現像バイアスBd11とは異なる第2現像バイアスBp12を設定する。詳しくは、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd11に対して、第2現像バイアスBp12のVppおよびDuty比を変更する。この場合、現像バイアスBd11と比較して、第2現像バイアスBp12のVppが増大される。また、現像バイアスBd11と比較して、第2現像バイアスBp12のDuty比が縮小される。そして、以後の紙間に代表される非現像動作時には、第2現像バイアスBp12が、磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される。
更に、本実施形態では、第2現像バイアスBp12が選択されると、現像動作時とは異なる回転速度比をもって、感光体ドラム321および現像ローラー83が回転駆動される。この場合、現像動作時と比較して、現像ローラー83の回転速度が増大され、感光体ドラム321に対する現像ローラー83の回転速度比(S/D)が増大される。
図9は、現像ローラー83に異なるDuty比の現像バイアスが印加される場合の交流バイアスの1周期分の波形を示した模式図である。上記の現像バイアスBd11から第2現像バイアスBp12への変更におけるDuty比の縮小効果について付言すれば、図9(A)、(B)、(C)の順に、Duty比がそれぞれ37%、40%、43%と設定される。この場合、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321側に移動される側の極性における交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MAX)に関して、Vpp−MAX(A)>Vpp−MAX(B)>Vpp−MAX(C)と変化される。したがって、非現像動作時の感光体ドラム321の表面の暗電位と前記Vpp−MAXとの間の電位差が、Duty比の縮小とともに拡大される。この結果、Duty比の縮小によって、現像ローラー83から感光体ドラム321への外添剤の消費が促進される。同様に、第1現像バイアスBd11から第2現像バイアスBp12への変更において、Vppが拡大されることで、上記の電位差が拡大されるため、前記外添剤の消費が更に促進される。また、第2現像バイアスBp12が選択されることに伴って、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比が増大されると、現像ローラー83上のトナー層が、感光体ドラム321の表面に接触する接触時間が増大される。このため、上記の外添剤の消費が更に促進される。
ここで、消費条件変更部94の制御信号によって、バイアス制御部92および駆動制御部91が非現像動作のために設定する第2現像バイアスBpおよび駆動条件の一例は、次の通りである。
<通常の第2現像バイアスBp11=第1現像バイアスBd11>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1700V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);43%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);57%
感光体ドラム321の線速;200mm/sec
感光体ドラム321の表面電位;背景部(暗電位)230V
現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D);1.5
<外添剤消費促進時の第2現像バイアスBp12>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1800V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);40%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);60%
感光体ドラム321の線速;200mm/sec
感光体ドラム321の表面電位;背景部(暗電位)230V
現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D);1.8
上記の設定例では、前述のように通常の第2現像バイアスBp11と比較して、外添剤消費促進時の第2現像バイアスBp12では、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D)が増大され、現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_acが増大され、感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比が縮小されている。
次に、図10を参照して、非現像動作時に上記の第2現像バイアスBp12が印加された場合について、更に詳述する。図10は、画像形成装置1において、3枚のシートに画像が形成される際の感光体ドラム321および現像ローラー83の電位の関係について示した模式図である。図10において、Vdrumは、横軸を時刻とし、縦軸を感光体ドラム321上の電位の推移として示したものである。P1、P2、P3は、それぞれ1枚目、2枚目、3枚目のシートにトナー像が形成される現像工程(現像動作)を示している。また、A1は、1枚目のシートの現像動作の直前の非現像動作を示し、A2は3枚目のシートの現像動作の終了後の非現像動作を示している。更に、B1およびB2は、いわゆる紙間における非現像動作に相当し、それぞれ、1枚目と2枚目、2枚目と3枚目の間のシート間に相当する。
本実施形態では、感光体ドラム321は、帯電器322によって、背景部の電位が+250Vに帯電される。すなわち、感光体ドラム321は、図10のA1、P1、B1、P2、B2、P3、A2に対応して、+250Vに帯電される。そして、各シートの現像工程P1、P2、P3において、最大画像濃度に対応する領域が露光器323によって露光されると、その表面電位がVimg;+20Vまで低下される。この際、前述のとおり、現像ローラー83には、直流バイアスVslv_dc;50Vが印加されている。また、現像ローラー83には、交流バイアス(Vpp)Vslv_ac1;1700V(4.0kHz)がDuty比43%をもって印加されている。また、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D)は1.5に設定される。この結果、+20Vの画像部に対して、現像ローラー83からトナーが供給される。
一方、上記の現像動作が実行されていない非現像動作A1、B1、B2、A2では、同様に感光体ドラム321は+250Vに帯電されている。また、現像ローラー83には、第2現像バイアスBp12として、直流バイアスVslv_dc;50Vが印加され、交流バイアス(Vpp)Vslv_ac2;1800V(4.0kHz)がDuty比40%をもって印加されている。また、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D)は1.8に設定される。
図10において、前述のように、紙間B1、B2において、第1現像バイアスBd11と比較して、第2現像バイアスBp2のVppが拡大されるとともに、Duty比が縮小される。この結果、現像動作時(P1、P2、P3)のVpp−MAX1と比較して、非現像動作時のVpp−MAX2の感光体ドラム321の背景部電位(暗電位)Vbackに対する電位差が大きく設定される。この際、非現像動作時には、感光体ドラム321上に画像部電位(明電位)Vimgが設定されないため、前記画像部電位Vimgと拡大されたVpp−MAX2との間で、電気的なリークが生じることが抑止される。
次に、図11を参照して、本発明の消費条件変更動作の第2の実施形態について説明する。
図11は、本実施形態において、消費条件変更部94が前記消費条件を設定する際の第2のフローチャートである。本実施形態では、現像動作時において、先の第1の実施形態の第1現像バイアスBd11に対応する第1現像バイアスBd12が設定される。画像形成装置1において印刷が開始されると(ステップS011)、制御部90によって印刷枚数がカウントされる(ステップS012)。制御部90は、印刷枚数が100枚に至るまでカウントを繰り返す(ステップS012でNO、ステップ013)。印刷枚数が100枚に至ると(ステップS012でYES)、印字率算出部93によって、過去100枚分の平均印字率が算出される(ステップS014)。その後、制御部90によって印刷枚数のカウントがリセットされ(ステップS015)、消費条件変更部94によって、上記印字率が、予め設定された下限閾値(第2の閾値)と比較される(ステップS016)。なお、本実施形態では、下限閾値として予め印字率5%が設定されている。印字率算出部93によって算出された平均印字率が5%を下回った場合(ステップS016でYES)、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd12とは異なる第2現像バイアスBp21を設定する(ステップS017)。換言すれば、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd12と比較して、第2現像バイアスBp21のVppを縮小する。この結果、以後の紙間に代表される非現像動作時において、現像ローラー83から感光体ドラム321側への外添剤の消費が抑制される。
一方、印字率算出部93によって算出された平均印字率が5%を上回った場合(ステップS016でNO)、更に消費条件変更部94によって前記平均印字率が、予め設定された上限閾値(第1の閾値)と比較される(ステップS018)。なお、本実施形態では、上限閾値として予め印字率20%が設定されている。印字率算出部93によって算出された平均印字率が20%を下回った場合(ステップS018でYES)、消費条件変更部94は、非現像動作時の現像バイアスとして、第1現像バイアスBd12を設定する。このため、現像ローラー83から感光体ドラム321側への外添剤の消費が促進されることなく、また抑制されることもない。
更に、印字率算出部93によって算出された平均印字率が20%を上回った場合(ステップS018でNO)、消費条件変更部94は、非現像動作時の現像バイアスとして、第2現像バイアスBp22を設定する(ステップS020)。換言すれば、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd12と比較して、第2現像バイアスBp22のDuty比を縮小する。この結果、以後の紙間に代表される非現像動作時において、現像ローラー83から感光体ドラム321側への外添剤の消費が促進される。
なお、上記の第1現像バイアスBd12および第2現像バイアスBp21およびBp22における各バイアス条件および諸条件を表1に示す。
Figure 0005873784
表1について付言すると、平均印字率が5%未満の場合(図11のステップ016でYES、ステップ017)は、非現像動作時(紙間時)の第2現像バイアスBp21のVppが1300Vに縮小される。この際、交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の表面電位(暗電位)との電位差が約540Vとなり、感光体ドラム321上への外添剤の飛翔は殆ど無くなる(図6参照)。また、平均印字率が、20%以上の場合(図11のステップ018でNO、ステップ020)、第2現像バイアスBp22のDuty比が37%に縮小される。前述のとおり、非現像動作時は、Vpp−MAXとの間で電気的なリークが発生する可能性がある対象電位が、現像動作時とは異なり暗電位であるため、Vpp−MAXを増大することが可能となる。このため、Duty比が縮小されることでVpp−MAXのみが増大され、多くの外添剤が感光体ドラム321側に好適に消費される。このように、本実施形態では、交流バイアスのVppを拡大することなく、Duty比を縮小することで、Vpp−MAXが増大される。この結果、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動される側の最小ピーク値(Vpp−MIN)が増大されることがない。このため、前記最小ピーク値Vpp−MINと感光体ドラム321の暗電位との間で、電気的なリークが生じることが抑制される。
なお、図7では、平均印字率が30%の場合(図11のステップ018でNO、ステップ020)に第2現像バイアスBp22のDuty比が37%に縮小され、Vpp−MAXが増大された場合の現像装置324内の酸化チタン量の推移が、(D)印字率30%(Vpp−MAXup)で示される。図7のグラフから、前述の(A)印字率30%の場合と比較して、現像装置324内の酸化チタン量が低減されていることが知見される。また、平均印字率が2%の場合(図11のステップ016でYES、ステップ017)に第2現像バイアスBp21のVppが1300Vに縮小され、Vpp−MAXが低下された場合の現像装置324内の酸化チタン量の推移が、(E)印字率2%(Vpp−MAXdown)で示される。同グラフから、前述の(C)印字率2%の場合と比較して、現像装置324内の酸化チタン量が増大されていることが知見される。このように、非現像動作時の外添剤の感光体ドラム321側への消費条件が変化されることによって、印字率が変動した場合であっても、現像装置324内の外添剤の量が安定して維持される。
以上の実施形態によれば、現像動作時および非現像動作時において、現像ローラー83に印加される第1現像バイアスBdおよび第2現像バイアスBpによって、外添剤が感光体ドラム321側に移動される場合がある。このような場合であっても、消費条件変更部94は、非現像動作時に、外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、印字率が変動する場合であっても、現像装置324内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。
また、上記の実施形態によれば、非現像動作時における現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比が変更されることによって、外添剤の消費条件が好適に変化される。すなわち、現像ローラー83のトナー層が感光体ドラム321の表面に接触する接触時間が変化されるため、前記外添剤の消費条件が変化される。
また、上記の実施形態によれば、消費条件として、非現像動作時において、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の表面電位(暗電位Vback)との電位差が変更される。このため、現像ローラー83の表面から感光体ドラム321の表面に向かって、外添剤が移動される外力が好適に変化される。
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された上限閾値(第1の閾値)を超えた場合、非現像動作時における前記回転速度比が、現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジング80の中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を促進させることができる。
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された上限閾値を超えた場合、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値Vppよりも、第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値Vppが大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジング80の中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を促進させることができる。
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された上限閾値を超えた場合、第1現像バイアスBdのDuty比よりも、第2現像バイアスBpのDuty比が小さく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジング80の中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を促進させることができる。また、第2現像バイアスBpのDuty比が小さく設定されることによって、トナーが感光体ドラム321から現像ローラー83に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MIN)が増大されることなく、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MAX)と感光体ドラム321の表面電位(暗電位)との電位差が好適に拡大される。更に、非現像動作時の感光体ドラム321上の暗電位の方が、現像動作時の明電位よりも、前記交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXに近いため、現像ローラー83と感光体ドラム321との間でリークが生じることなく、外添剤の消費を促進させることができる。
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された下限閾値(第2の閾値)を下回った場合、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値Vppよりも、第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値Vppが小さく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジング80の中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を抑制することができる。
また、上記の実施形態によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の酸化チタンの消費条件が好適に変更される。この結果、印字率が変動する場合であっても、現像装置324内の酸化チタンの量を好適に調整することが可能となる。したがって、現像装置324内のトナーの帯電性が安定して維持される。また、過不足なく感光体ドラム321に移動された酸化チタンが、クリーニング装置326のクリーニングローラーと感光体ドラム321との間に介在することによって、感光体ドラム321の表面が安定して研磨される。
また、上記の実施形態によれば、現像装置324内の現像剤が磁気ローラー82に担持された後、前記現像剤の中のトナーが現像ローラー83に担持される。現像ローラー83に印加される現像バイアスによって、磁気ローラー82と現像ローラー83との間で交流電界が形成され、トナーからより外添剤が離脱されやすい場合であっても、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、現像装置324内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。
また、上記の実施形態によれば、現像装置324内のトナーの帯電性が安定して維持され、感光体ドラム321上に形成されるトナー像の濃度変化や感光体ドラム321上にトナーかぶりが発生することが好適に抑止される。更に、前記非現像動作は、シートに画像が形成される画像形成動作の実行前または実行後、または、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行される。このため、画像形成動作の実行前、実行後、または紙間を利用して、現像装置324内の外添剤の量が好適に調整可能とされる。
以上、本発明の実施形態に係る現像装置324およびこれを備えた画像形成装置1について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。
(1)上記の実施形態では、外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321側に消費される消費条件として、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比、第2現像バイアスBpにおけるVppおよびDuty比の変更を用いて説明したが、これらの条件のうちの1つが選択されてもよいし、またこれらのうちの2つが選択的に組み合わせることで設定されるものであってもよい。更に、感光体ドラム321側への外添剤の消費を抑制するために、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比が低下されるものであってもよく、また、現像バイアスにおける交流バイアスのDuty比が増大されるものであってもよい。これにより、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジング80の中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を抑制することができる。
(2)上記の実施形態では、現像ローラー83および磁気ローラー82に印加される現像バイアスの態様として、図5に示される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない、図12は、他の変形実施形態において、現像ローラー83および磁気ローラー82に現像バイアスを印加する第3印加部88Aおよび第4印加部89Aについて模式的に示した図である。先の実施形態における第1印加部88および第2印加部89と異なり、第3印加部88Aおよび第4印加部89Aでは、第3印加部88Aが接地されることなく、第4印加部89Aに並列接続されている点に特徴を有する。このような、いわゆるデュアル現像バイアス印加方式は、磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される交流バイアスのDuty比を個別に変化させることができる点に特徴を有する。なお、このような、デュアル現像バイアス印加方式においても、以下に示すように、第1現像バイアスBd13に対して、第2現像バイアスBp31、32が設定されることで、紙間に代表される非現像動作時の外添剤の消費を促進することが可能となる。
<通常の第2現像バイアスBp31=第1現像バイアスBd13>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1700V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);43%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);70%
感光体ドラム321の線速;200mm/sec
感光体ドラム321の表面電位;背景部(暗電位)230V
現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D);1.5
<外添剤消費促進時の第2現像バイアスBp32>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1800V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);40%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);70%
感光体ドラム321の線速;200mm/sec
感光体ドラム321の表面電位;背景部(暗電位)230V
現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D);1.8
1 画像形成装置
10 装置本体
30 画像形成部
32 画像形成ユニット
33 中間転写ユニット
321 感光体ドラム(像担持体)
324 現像装置
80 現像ハウジング
81 現像剤貯留部
82 磁気ローラー(現像剤担持体)
821 汲上極
822 規制極
823 主極
83 現像ローラー(トナー担持体)
84 現像剤規制ブレード
85 スクリューフィーダー
86 スクリューフィーダー
88 第1印加部(バイアス印加手段)
89 第2印加部(バイアス印加手段)
90 制御部
91 駆動制御部
92 バイアス制御部(バイアス制御手段)
93 印字率算出部(印字率算出手段)
94 消費条件変更部(消費条件変更手段)
962 駆動部(回転駆動手段)
963 画像メモリ
964 I/F

Claims (8)

  1. 外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
    回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体に、前記トナーを供給するトナー担持体と、
    前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記像担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、
    前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第1現像バイアスを印加させ、前記現像動作時とは異なる非現像動作時に、前記バイアス印加手段に第2現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、
    前記現像動作時および前記非現像動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を回転駆動させる回転駆動手段と、
    予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、
    前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記非現像動作時において前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有し、
    前記像担持体および前記トナー担持体は、互いに対向する領域において同方向に回転駆動され、
    前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を変更するものであって、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定し、前記印字率が予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも小さく設定することを特徴とする現像装置。
  2. 外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
    回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体に、前記トナーを供給するトナー担持体と、
    前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記像担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、
    前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第1現像バイアスを印加させ、前記現像動作時とは異なる非現像動作時に、前記バイアス印加手段に第2現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、
    前記現像動作時および前記非現像動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を回転駆動させる回転駆動手段と、
    予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、
    前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記非現像動作時において前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有し、
    前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時において、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスの最大ピーク値と前記像担持体の表面電位との電位差を変更するものであって、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を大きく設定し、前記印字率が予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を小さく設定することを特徴とする現像装置。
  3. 外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、
    回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化されるトナー像を担持する像担持体に、前記トナーを供給するトナー担持体と、
    前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記像担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、
    前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第1現像バイアスを印加させ、前記現像動作時とは異なる非現像動作時に、前記バイアス印加手段に第2現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、
    前記現像動作時および前記非現像動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を回転駆動させる回転駆動手段と、
    予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、
    前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記非現像動作時において前記外添剤が前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有し、
    前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時において、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスの最大ピーク値と前記像担持体の表面電位との電位差を変更するものであって、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を小さく設定し、前記印字率が予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を大きく設定することを特徴とする現像装置。
  4. 前記像担持体および前記トナー担持体は、互いに対向する領域において同方向に回転駆動され、
    前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を変更することを特徴とする請求項2または3に記載の現像装置。
  5. 前記外添剤は、酸化チタンを含むことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の現像装置。
  6. 所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、
    前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取って前記トナー層を担持する前記トナー担持体と、
    を有することを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の現像装置。
  7. 請求項1乃至の何れか1項に記載の現像装置と、
    静電潜像及び前記トナー担持体から供給されたトナーが形成するトナー像を担持する前記像担持体と、
    前記像担持体からシートに前記トナー像を転写させる転写手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  8. 前記非現像動作は、シートに画像が形成される画像形成動作の実行前または実行後、または、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行されることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
JP2012229711A 2012-10-17 2012-10-17 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 Expired - Fee Related JP5873784B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012229711A JP5873784B2 (ja) 2012-10-17 2012-10-17 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012229711A JP5873784B2 (ja) 2012-10-17 2012-10-17 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014081512A JP2014081512A (ja) 2014-05-08
JP5873784B2 true JP5873784B2 (ja) 2016-03-01

Family

ID=50785738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012229711A Expired - Fee Related JP5873784B2 (ja) 2012-10-17 2012-10-17 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5873784B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5903365B2 (ja) * 2012-10-17 2016-04-13 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置
JP6274150B2 (ja) * 2015-04-27 2018-02-07 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005043388A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Konica Minolta Business Technologies Inc 電子写真画像形成装置
JP2008261902A (ja) * 2007-04-10 2008-10-30 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置および画像形成方法
JP2010156857A (ja) * 2008-12-27 2010-07-15 Canon Finetech Inc 画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014081512A (ja) 2014-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4630694B2 (ja) 画像形成方法
JP5318082B2 (ja) 画像形成装置
JP6468829B2 (ja) 画像形成装置
JP5873784B2 (ja) 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置
JP5826213B2 (ja) 画像形成装置
JP5860792B2 (ja) 画像形成装置
JP5618930B2 (ja) 画像形成装置
JP5849037B2 (ja) 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置
JP5696112B2 (ja) 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置
US10921734B2 (en) Image forming apparatus that determines whether to perform running-in operation
JP5903365B2 (ja) 画像形成装置
JP5891158B2 (ja) 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置
JP5779563B2 (ja) 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置
JP5729955B2 (ja) 画像形成装置
JP2014010340A (ja) バイアス制御装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP7003603B2 (ja) 画像形成装置
JP4421553B2 (ja) 画像形成装置
JP2007316136A (ja) 画像形成装置、及び、トナー濃度調整方法
JP6319225B2 (ja) 画像形成装置、及び画像形成装置に用いられる現像装置
JP6314852B2 (ja) 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置
JP2005195705A (ja) 画像形成装置
JP2013064782A (ja) 現像装置、およびそれを備えた画像形成装置
JP2007240816A (ja) 画像形成装置
JP2018017838A (ja) 画像形成装置
JP2018017837A (ja) 画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140919

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150721

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150807

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151222

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5873784

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees