JP5994655B2 - 画像形成装置及びプログラム - Google Patents
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Description
まず、画像形成装置の主要構成について説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略側面図である。図1に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置10には、例えば、電子写真感光体(以下「感光体」と称する)12が設けられている。感光体12は、円柱状とされ、モータ等の駆動部27にギア等の駆動力伝搬部材(不図示)を介して連結されており、当該駆動部27により、黒点で示す回転軸の周りに回転駆動される。図1に示す例では、矢印A方向に回転駆動される。
感光体12は、例えば、導電性基体と、この導電性基体上に形成された下引き層と、この下引き層の上に形成された感光層と、を含んで構成されている。この感光層は、電荷発生層と電荷輸送層との2層構造であってもよい。また、感光層は、最表面に保護層を設けた構成であってもよい。下引き層は、結着樹脂と、金属酸化物粒子と、電子受容性化合物と、を含んで構成されている。
帯電装置15は、感光体12の表面を帯電する。帯電装置15は、例えば、感光体12表面に接触または非接触で設けられ、感光体12の表面を帯電する帯電部材14、及び帯電部材14に帯電電圧を印加する電源28を含んで構成されている。電源28は、帯電部材14に電気的に接続されている。
帯電電位の極性は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、一例として、負電位とされている(以下、この電位を「暗電位」という場合がある。)。
潜像形成装置16は、帯電された感光体12の表面に静電潜像を形成する。具体的には、例えば、潜像形成装置16は、画像形成装置10に設けられた制御部36に電気的に接続されており、制御部36により駆動制御されて、帯電部材14により帯電された感光体12の表面に、形成対象となる画像を示す画像情報に基づいて変調された光Lを照射して、感光体12上に画像情報により示される画像に応じた静電潜像を形成する。
当該露光によって、感光体12の表面上の露光された部分の電位(露光電位)は、露光されない部分の電位(暗電位)より高電位とされる。
現像装置18は、例えば、潜像形成装置16による光Lの照射位置より感光体12の回転方向下流側に設けられている。現像装置18内には、現像剤を収容する収容部が設けられている。本実施の形態では、この収容部には、脂肪酸金属塩粒子が外添されたトナーを含む現像剤が収容されている。トナーは、例えば、現像装置18内で帯電された状態で収容されている。トナーの帯電極性は特に限定されるものではないが、本実施の形態では、一例として、負極性とされている。なお、現像剤については後述する。
転写装置31は、例えば、現像部材18Aの配設位置より感光体12の回転方向下流側に設けられている。転写装置31は、例えば、感光体12の表面に形成されたトナー像を記録媒体30A(例えば、記録紙)へ転写する転写部材20と、転写部材20に転写電圧を印加する電源30と、を含んで構成されている。転写部材20は、例えば、円柱状とされており、感光体12との間で記録媒体30Aを挟んで搬送する。転写部材20は、例えば、電源30に電気的に接続されている。
清掃装置22は、転写領域32Aより感光体12の回転方向下流側に設けられている。清掃装置22は、トナー像を記録媒体30Aに転写した後に、感光体12に付着している付着物を除去する。清掃装置22は、感光体12上の残留トナーや紙粉等の付着物を除去する。本実施の形態では、清掃装置22は、感光体12に予め定めた線圧で接触する板状部材(以下、「清掃ブレード」という。)22Aを有している。清掃ブレード22Aは、例えば、線圧10g/cm以上150g/cm以下で感光体12に接触する。
除電装置24は、例えば、清掃装置22より感光体12の回転方向下流側に設けられている。除電装置24は、トナー像を転写した後、感光体12の表面を露光して除電する。具体的には、例えば、除電装置24は、画像形成装置10に設けられた制御部36に電気的に接続されており、制御部36により駆動制御されて、感光体12の全表面(具体的には例えば画像形成領域の全面)を露光して除電する。
定着装置26は、例えば、転写領域32Aより記録媒体30Aの搬送経路34の搬送方向下流側に設けられている。定着装置26は、記録媒体30A上に転写されたトナー像を定着する。具体的には、例えば、定着装置26は、画像形成装置10に設けられた制御部36に電気的に接続されており、制御部36により駆動制御されて、記録媒体30A上に転写されたトナー像を熱または熱及び圧力によって記録媒体30Aに定着する。
ここで、画像形成装置10の画像形成動作について説明する。
まず、感光体12の表面が帯電装置15により帯電される。潜像形成装置16は、帯電された感光体12の表面を画像情報に基づいて露光する。これにより、感光体12上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。現像装置18では、トナーを含む現像剤により、感光体12の表面に形成された静電潜像が現像される。これにより、感光体12の表面に、トナー像が形成される。転写装置31では、感光体12の表面に形成されたトナー像が記録媒体30Aへ転写される。記録媒体30Aに転写されたトナー像は、定着装置26により定着される。一方、トナー像を転写した後の感光体12の表面が、清掃装置22により清掃され、除電装置24により除電される。
次に、画像形成装置の制御系について説明する。
図2は図1に示す画像形成装置の制御系の構成の一例を示すブロック図である。また、図3は図2に示す画像形成部の制御系の構成を示すブロック図である。図2に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置10は、制御部36の外に、操作表示部40、画像処理部42、画像メモリ44、画像形成部46、記憶部48、及び通信部50を備えている。
本実施の形態に係る現像剤は、脂肪酸金属塩粒子を含む外部添加剤が外添されたトナーを含む現像剤である。なお、現像剤は、トナー単独の一成分現像剤であってもよいし、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤であってもよい。
脂肪酸としては、例えば、炭素数10以上25以下の脂肪酸が挙げられる。金属としては、例えばマグネシウム、カルシウム、アルミニウム、バリウム、亜鉛が挙げられ、特に、亜鉛が好適である。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
清掃ブレード22Aとの摩擦等による感光体12の摩耗を軽減させるために、ステアリン酸亜鉛粒子をはじめとする脂肪酸金属塩粒子を、トナーの外部添加剤として外添することが知られている。これは、脂肪酸金属塩粒子が感光体12の表面上に均一に塗布されることにより、感光体層が保護されるため摩耗を軽減する作用があるためと考えられる。以下では、脂肪酸金属塩粒子としてステアリン酸亜鉛粒子を例示して説明する。また、ステアリン酸亜鉛を「ZnSt」と表記する場合がある。
本実施の形態に係るZnSt供給データ作成処理について説明する前に、本実施の形態の考え方について説明する。
次に、ステップS402でこの時点までに処理対象画像情報とされた処理対象画像情報について不揮発性メモリ36Dに格納されていた積算情報の履歴を読み出す。なお、本実施の形態に係る積算情報は、積算画像量GMと感光体12の回転数Nを含む情報である。
次に、ステップS406で、新たに算出した積算画像量をステップS402で読み出したこの時点までの積算画像量GMに加えて積算画像量GMを更新する。また、新たに算出した回転数をこの時点までの回転数Nに加えて回転数Nを更新する。更新した積算画像量GM及び回転数Nは、積算情報として不揮発性メモリ36Dに格納する。今回が初めての処理の場合は更新することなく、不揮発性メモリ36Dに格納する。
ステップ410では、連続形成条件1が満たされた直後の画像形成を行わない非画像形成領域(例えば、連続する記録媒体30Aの間)の、ステップS408で連続形成条件1を満たすと判定されたブロックに対応する位置に、ZnSt供給画像を形成するための画像情報を生成する。
次に、ステップS414で積算情報をリセット(GM=0、N=0とする)した後、本ZnSt供給データ作成処理プログラムを終了する。なお、積算情報GMのリセットは、ブロック単位、すなわちGM1、GM2、・・・、GMMの単位で行う。
図5(b)に示されたZB1は、非画像形成領域Rng3に形成された、後述するZnSt供給画像を示している。
図6は、このZnSt粒子の分布の偏りを概念的に示した図であり、横軸は感光体12の軸方向の位置、すなわちブロックB1ないしB5を、縦軸はZnSt粒子量(任意スケールa.u.)を示している。
本実施の形態では、この連続形成条件を、感光体の回転数Nmin及び連続する非画像形成領域を検知するための積算画像量の閾値GMminにより規定している。GMminの単位は画素数である。
(条件1)非画像形成領域の連続形成条件:感光体12がNminだけ回転した時のGMが、GM<GMminを満たすこと
そして、条件1の場合には、ZnSt粒子を供給する目標領域を検知された領域以外の領域とする。
ここで、Nmin及びGMminの具体的な値としては、例えば、Nmin=80(回転)、GMmin=2とする。
本実施の形態では、個々の単位処理の画像形成の実行において回転数Nおよび積算画像量GMを算出しそれらを累積していく。従って、単位処理のZnSt供給データ作成処理プログラムにおいては、今回の回転数N及び積算画像量GMを求めるとともに、この時点までの画像形成処理における回転数N及び積算画像量GMに加算して、回転数Nおよび積算画像量GMの値を更新していく。
まず、ステップS800でZnSt供給画像ZB1の到来待ちにあり、到来したことを検知すると、次のステップS802で、ZnSt供給画像ZB1は通常の現像電位で現像され、ZnSt供給画像ZB1にトナーが供給される。次のステップS804では、ZnSt供給画像ZB1が終了するまでトナーが供給され、終了したこと検知すると本供給処理を終了する。
ブロックB2ないしB4においては、感光体12の表面の摩耗が進み、ブロックB1およびブロックB5との関係で摩耗段差が発生すると予測されていたが、以上の処理によりブロックB2ないしB4にZnSt粒子が供給されるので、感光体12の表面の摩耗段差が軽減される。
なお、面積階調率(Cin)とは、オンドット(黒)とオフドット(白)の面積の比率を変えて擬似的にグレーに見せる方式において、一定領域の全画素に対応する面積に対してオンドット(黒)が占める面積の比率をいう。
上記実施の形態では、連続する非画像形成領域を検知する方式を用いる形態を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、連続する画像形成領域を検知するようにしてもよい。この場合の連続形成条件は以下のようになる。
(条件2)画像形成領域の連続形成条件:感光体12がNmaxだけ回転した時のGMが、GM>GMmaxを満たすこと
そして、条件2の場合には、ZnStを供給する目標領域を検知された領域とする。
ここで、Nmax及びGMmaxの具体的な値としては、例えば、Nmax=160(回転)、GMmax=100とする。
なお、NminとNmaxは必ずしも異なる必要はなく、同じ値であってもよい。
条件2を検知する場合は、図7(b)において、ブロックB2およびB4が検知されるので、上記規則により、ブロックB2およびB4がZnSt粒子供給の目標領域とされる。従って、ZnSt供給画像は、該ブロックB2およびB4を非露光部NEとし、それ以外のブロックを露光部EとしてZnSt供給画像を形成する。このように、条件2を検知しても、条件1を検知した場合と同様の結果が得られる。
まず、ステップS806でZnSt供給画像の到来待ちにあり、到来したことを検知すると、次のステップS808で、現像電位を予め定められた電位に設定する。本実施の形態においては、該予め定められた電位は、露光電位に近い値まで上昇させた電位である。 次にステップS810でZnSt供給画像が終了したことを検知すると、次のステップS812で現像電位を元の電位(通常の現像電位)に戻して本供給処理を終了する。
(現像剤1の作製)
−トナー粒子の作製−
−ポリエステル樹脂粒子分散液の調製−
・エチレングリコール〔和光純薬工業(株)製〕 37部
・ネオペンチルグリコール〔和光純薬工業(株)製〕 65部
・1,9 ノナンジオール〔和光純薬工業(株)製〕 32部
・テレフタル酸〔和光純薬工業(株)製〕 96部
上記モノマーをフラスコに仕込み、1時間をかけて温度200℃まで上げ、反応系内が攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを1.2部投入した。更に、生成する水を留去しながら同温度から6時間をかけて240℃まで温度を上げ、240℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、酸価が9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃であるポリエステル樹脂Aを得た。
・シアン顔料〔C.I.PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製〕 10部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製〕 2部
・イオン交換水 80部
上記の成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー〔HJP30006、(株)スギノマシン製〕により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤粒子分散液を得た。
・カルナバワックス〔RC−160、溶融温度84℃、東亜化成(株)製〕 50部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬製〕 2部
・イオン交換水 200部
上記成分を120℃に加熱して、IKA社製、ウルトラタラックスT50で混合・分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が200nm、固形分20%の離型剤粒子分散液を得た。
・ポリエステル樹脂粒子分散液 200部
・着色剤粒子分散液 25部
・離型剤粒子分散液: 30部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4部
・イオン交換水 100部
上記の成分をステンレス製フラスコに投入し、IKA社製のウルトラタラックスを用い混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で30分保持した後、ここに上記と同じポリエステル樹脂粒子分散液を70部追加した。
トナー粒子1の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ5.8μmであり、SF1は130であった。
トナー粒子100部に、外添剤として、ステアリン酸亜鉛粒子(日本油脂社製:体積平均粒径(D50v)5.5μm)0.5部、及びシリカ粒子(体積平均粒径(D50v)120nm)2部添加し、ヘンシェルミキサーにて2000rpmで3分間混合し、各トナー1を得た。
得られた各トナーとキャリアとを、トナー:キャリア=5:95(質量比)の割合でVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、各現像剤を得た。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:50μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体 2部
(成分比:90/10、Mw=80000)
・カーボンブラック(R330:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
表1に従って、外添剤としてのステアリン酸亜鉛粒子の外添量(ZnSt粒子外添量)を変更した以外は、現像剤1と同様にして、現像剤2を作製した。
画像形成装置としての富士ゼロックス社製「700 Digital Color Press」を用いた。そして、現像剤としては表1に従った現像剤を用いた。この画像形成装置は、図1に示す画像形成装置と同じ構成を備え、更に、制御部36がZnSt供給データ作成処理プログラムを実行するように改造されている。
但し、比較例1〜2では、ZnSt粒子の供給は行わなかった。
比較例3では、ZnSt粒子の供給は行わず、固形状ZnStを画像形成前の初期にブラシ塗布により、塗布量0.05mg・cm2で感光体の表面全体に供給した。
本実施例では、図9に示す2種の画像形成用のテストパターンを用いた。図9(a)は、非画像形成領域および隣接する画像形成領域を形成するためのテストパターンTP1であり、非画像形成領域には全く画像が形成されない。図9(b)は、同様に非画像形成領域および隣接する画像形成領域を形成するためのテストパターンTP2であるが、TP1の非画像形成領域に相当する部分において、非画像形成領域と画像形成領域が交互に形成されるテストパターンである。
画像形成過程において、ZnSt粒子を供給するタイミングは、非画像形成領域が予め定められた長さだけ継続したことを示す非画像形成領域の閾値(表1では、「非画像部閾値」と表記)を越えた時点とする。
TP1に対する非画像形成領域閾値は、感光体12上における非画像形成領域の長さ(感光体12の周囲長の積算値)である。実施例1ないし実施例4、および比較例3でTP1を用いており、その閾値は10500mmである。
また、TP2に対する画像形成領域閾値は実施例5で用いられており、その値は2100000mmである。TP2に対する閾値は、TP1と同様の検出条件とするために、TP1の閾値を2倍し(非画像形成領域と画像形成領域が交互に到来するから)、Cin100%の100を掛けている。
ZnSt供給データ作成処理プログラムにより、図8(a)に示すZnSt供給画像を形成して行った。ZnSt粒子の供給量は、Cinと供給画像の長さにより規定した。供給方法は、画像形成領域にトナーを供給する方法とした。
50000サイクル走行後の感光体の画像形成領域および非画像形成領域の摩耗量を測定した。それぞれ感光体の軸方向に3点、回転方向に20点測定を行い、その平均値を画像形成領域の摩耗量および非画像形成領域の摩耗量とした。また、両者の差をとって、摩耗量差とした。感光体の膜厚の測定は、渦電流式膜厚測定装置(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて行った。
―濃度差の評価―
50000サイクル走行させた後、Cin30%のハーフトーン画像の形成を行い、TP1の画像形成領域および非画像形成領域に相当する箇所の濃度を5点測定し、その濃度差を算出して評価した。濃度測定装置は、X−rite938(X−rite社製)を用いた。濃度差の評価基準は以下のとおりである。
○:濃度差<0.005 ・・・問題なし
△:0.005≦濃度差<0.01 ・・・やや濃度差は見られるが実使用上問題なし
×:濃度差≧0.01 ・・・実使用上問題あり
12 感光体
14 帯電部材
15 帯電装置
16 潜像形成装置
18 現像装置
18A 現像部材
20 転写部材
22 清掃装置
22A 清掃ブレード
24 除電装置
26 定着装置
27 駆動部
28 電源
30 電源
30A 記録媒体
31 転写装置
32 電源
32A 転写領域
34 搬送経路
36 制御部
36A CPU
36B ROM
36C RAM
36D 不揮発性メモリ
36E I/O
36F バス
40 操作表示部
42 画像処理部
44 画像メモリ
46 画像形成部
48 記憶部
50 通信部
52 外部装置
B1〜B5 ブロック
G1〜G6 画像情報
PG ページ画像
Pg 画像部
Png 非画像部
Rg 画像形成領域
Rng 非画像形成領域
TP1、TP2 テストパターン
Claims (7)
- 帯電されかつ回転する像保持体の表面を露光して予め定められた電位の静電潜像を形成する潜像形成手段と、
脂肪酸金属塩粒子を含む外部添加剤が外添されたトナーを含む現像剤に現像電位を印加することにより前記静電潜像を現像して前記像保持体上にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像が転写された後に前記像保持体に接触して像保持体を清掃する清掃手段と、
前記像保持体の表面を前記回転方向と交差する方向に複数の領域に分割し、前記回転方向に沿った予め定められた範囲において前記複数の領域毎の画像情報の積算値が予め定められた閾値以下となる領域以外の領域を目標領域とし、前記像保持体上の前記予め定められた範囲以降の非画像形成領域の前記目標領域に対応する部分以外の部分に静電潜像を形成するように前記潜像形成手段を制御し、かつ前記現像電位が前記予め定められた電位に近似した電位となるようにして前記非画像形成領域の静電潜像の形成のない部分に脂肪酸金属塩粒子が供給され、その後前記現像電位を元の電位に戻すように前記現像手段を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記目標領域として前記積算値が前記予め定められた閾値より大きい閾値以上となる領域を目標領域とし、前記像保持体上の前記予め定められた範囲以降の非画像形成領域の前記目標領域に対応する部分以外の部分に静電潜像を形成するように前記潜像形成手段を制御する請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記像保持体上の前記非画像形成領域の前記目標領域に対応する部分以外の部分に前記静電潜像を現像してトナー像を形成し、前記目標領域に脂肪酸金属塩粒子が供給されるように前記現像手段を制御する請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記画像情報と前記非画像形成領域の前記目標領域に対応する部分以外の部分に形成する静電潜像を示す画像情報とを合成して合成画像情報とし、該合成画像情報に基づいて静電潜像が形成されるように前記潜像形成手段を制御するとともに、前記非画像形成領域の前記目標領域に脂肪酸金属塩粒子が供給されるように前記現像手段を制御する請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記予め定められた範囲を画像情報に基づく画像形成に伴う前記像保持体の回転数で規定する、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記予め定められた範囲を画像情報に基づき画像形成される記録媒体の数量で規定する、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 帯電されかつ回転する像保持体の表面を露光して予め定められた電位の静電潜像を形成する潜像形成手段と、
脂肪酸金属塩粒子を含む外部添加剤が外添されたトナーを含む現像剤に現像電位を印加することにより前記静電潜像を現像して前記像保持体上にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像が転写された後に前記像保持体に接触して像保持体を清掃する清掃手段と、
を備えた画像形成装置を制御するためのプログラムであって、
コンピュータを、
前記像保持体の表面を前記回転方向と交差する方向に複数の領域に分割し、前記回転方向に沿った予め定められた範囲において前記複数の領域毎の画像情報の積算値が予め定められた閾値以下となる領域以外の領域を目標領域とし、前記像保持体上の前記予め定められた範囲以降の非画像形成領域の前記目標領域に対応する部分以外の部分に静電潜像を形成するように前記潜像形成手段を制御し、かつ前記現像電位が前記予め定められた電位に近似した電位となるようにして前記非画像形成領域の静電潜像の形成のない部分に脂肪酸金属塩粒子が供給され、その後前記現像電位を元の電位に戻すように前記現像手段を制御する制御手段と、
として機能させるプログラム。
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