JP6308868B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式を採用する画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置では、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化(現像)する。このような現像に使用される現像装置では、従来から、非磁性粒子のトナーと磁性粒子のキャリアからなる二成分現像剤(以下、現像剤と称する)を用いるものが知られている。
このような現像装置では、現像スリーブの表面に現像剤を担持し、現像スリーブが回転することで現像剤が搬送される。現像剤は、現像スリーブに近接して配置された現像剤規制部材としての規制ブレードにより現像剤の量(層厚)が規制されて、感光ドラムと対向する現像領域に搬送される。そして、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像剤中のトナーにより現像する。
ここで、現像装置として、現像スリーブに現像剤を供給する供給室(第一室)と、現像スリーブから現像剤を回収する回収室(第二室)とを有する、所謂機能分離型の構成が知られている。また、使用によりキャリアが劣化して帯電性能が低下するため、新しい現像剤を補給すると共に、余分な現像剤を排出口から排出する、所謂キャリアリフレッシュ構成も知られている。このようなキャリアリフレッシュ構成を有する機能分離型の現像装置として、以下のような制御を行う構成が知られている。
例えば、規制ブレードの上流で発生するトナー層を除去すべく、供給室及び回収室で現像剤を循環搬送する搬送スクリューの回転速度Vscと、現像スリーブの回転速度Vslとの比率を小さくする構成が提案されている(特許文献1)。すなわち、連続して画像形成が行われると、規制ブレードの上流にトナーが堆積されてトナー層が形成される。トナー層は、現像スリーブと規制ブレードとの間の隙間(ギャップ)を阻害することから、現像スリーブへの現像剤の供給を阻害する搬送不良の原因となる。そこで、特許文献1では、連続して画像形成が行われた場合に、該画像形成を一時中断して、上述の制御(搬送不良防止制御)を行うことにより、トナー層を除去するようにしている。
また、現像剤が供給室と回収室との一方の室に偏った場合でも現像剤が現像装置から溢れてしまうことを抑制すべく、現像スリーブの回転速度を画像形成時よりも遅くしつつ、搬送スクリューを駆動させる構成が提案されている(特許文献2)。例えば、機能分離型の現像装置で、回収室を現像室の下方に配置した構成の場合、現像剤が回収室に偏り易い。このような状態で現像スリーブから現像剤を回収室に回収しようとした場合、現像剤が回収室から溢れてしまう可能性がある。そこで、特許文献2では、非画像形成時に上述の制御(現像剤排出制御)を行うことにより、現像剤を回収室から供給室へと搬送して、供給室の排出口から強制的に排出するようにしている。
しかしながら、上述の特許文献1、2に記載の制御(モード)を実行した場合、供給室と回収室との現像剤の分布が通常と異なってしまう。即ち、搬送不良防止制御(特許文献1)を行った場合には、現像剤が画像形成時と異なり、供給室よりも回収室に多く収容された分布状態(以下、単に状態と記す)となる。また、画像形成時の現像剤分布である定常状態と比べると、剤面の盛り上がった箇所が一部に生じた状態となっている。この状態のままで画像形成が開始されると、剤面の盛り上がった箇所の現像剤がほとんど崩れることなく排出口まで搬送されて、現像剤が過剰に排出されてしまう可能性がある。
他方、現像剤排出制御(特許文献2)を行った場合には、現像剤が画像形成時と異なり、回収室よりも供給室に多く収容された状態となる。すなわち、供給室では定常状態と比べると現像剤が多く剤面の高い状態になる一方で、回収室では定常状態と比べると現像剤が少なく剤面の低い状態となっている。この状態のままで画像形成が開始されると、供給室の排出口から現像剤が過剰に排出されてしまう可能性がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、現像容器内の現像剤の分布が変化するようなモードを実行した場合に、画像形成開始時に現像剤が過剰に排出されるのを防ぐことのできる現像装置の提供を目的とする。
本発明に係る現像装置は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の周面に対向するように設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、前記現像剤担持体の周面に対向するように設けられ、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成し前記第一室との間で現像剤を受け渡すと共に、前記現像剤担持体に担持された現像剤を回収する第二室と、前記第一室又は前記第二室の所定の高さ位置に設けられて、前記循環経路の現像剤をオーバーフローさせて排出する排出部と、前記循環経路の現像剤を循環搬送する搬送手段と、非画像形成時に、前記搬送手段の回転速度と前記現像剤担持体の回転速度との関係を画像形成時と異ならせて、前記搬送手段及び前記現像剤担持体を駆動するモードを行った後に、前記搬送手段及び前記現像剤担持体を所定時間、画像形成時よりも低い回転速度で駆動させて、前記第一室と前記第二室との間で現像剤を循環させる制御を行う制御手段と、を備える。
本発明によれば、第一室及び第二室内の現像剤の分布が変化するようなモードを実行した後に、搬送手段及び現像剤担持体を所定時間、画像形成時よりも低い回転速度で駆動することで、第一室及び第二室内の現像剤の分布を適正な状態にできる。この結果、画像形成開始時に現像剤が過剰に排出されるのを防ぐことができる。
<第1の実施形態>
以下、図1ないし図7を参照して本発明の第1の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る現像装置は以下に述べる画像形成装置に適用されるが、これに限られるものではなく、他の画像形成装置にも適用できる。すなわち、画像形成装置であれば、タンデム型/1ドラム型、中間転写型/直接転写型の区別無く実施できる。なお、本実施形態ではトナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。
以下、図1ないし図7を参照して本発明の第1の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る現像装置は以下に述べる画像形成装置に適用されるが、これに限られるものではなく、他の画像形成装置にも適用できる。すなわち、画像形成装置であれば、タンデム型/1ドラム型、中間転写型/直接転写型の区別無く実施できる。なお、本実施形態ではトナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。
[画像形成装置]
まず、本実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の構成を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置1は、中間転写ベルト121に沿って画像形成部UY、UM、UC、UKを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
まず、本実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る現像装置を適用した画像形成装置の構成を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置1は、中間転写ベルト121に沿って画像形成部UY、UM、UC、UKを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
画像形成部UYでは、感光ドラム101Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト121に転写される。画像形成部UMでは、感光ドラム101Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト121に転写される。画像形成部UC、UKでは、それぞれ感光ドラム101C、101Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト121に転写される。中間転写ベルト121に転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて記録材P(用紙、OHPシートなどのシート材など)へ一括二次転写される。
画像形成部UY、UM、UC、UKは、現像装置104Y、104M、104C、104Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部UY、UM、UC、UKの区別を表す符号末尾のY、M、C、Kを省略した符号を構成部材に付して、画像形成部Uの構成及び動作を総括的に説明する。
画像形成部Uは、像担持体としての感光ドラム101を囲んで、一次帯電器102、露光装置103、現像装置104、転写帯電器105、ドラムクリーニング装置109を配置している。感光ドラム101は、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで矢印R1方向に回転する。
一次帯電器102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101を一様な負極性の暗部電位に帯電させる。露光装置103は、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム101の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置104は、トナーを感光ドラム101に供給して、静電像をトナー像に現像する。
転写帯電器105は、中間転写ベルト121を挟んで感光ドラム101に対向配置され、感光ドラム101と中間転写ベルト121との間にトナー像の一次転写部T1を形成する。一次転写部T1では、転写帯電器105に一次転写バイアスが印加されることで、トナー像が感光ドラム101から中間転写ベルト121へ一次転写される。ドラムクリーニング装置109は、感光ドラム101にクリーニングブレードを摺擦して、一次転写後に感光ドラム101上に僅かに残る転写残トナーを回収する。
中間転写ベルト121は、駆動ローラ122、テンションローラ123及び二次転写内ローラ124等のローラに掛け渡して支持され、駆動ローラ122に駆動されて図中矢印R2方向に回転する。二次転写部T2は、二次転写内ローラ124に張架された中間転写ベルト121に二次転写外ローラ125を当接して形成される記録材Pへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部T2では、二次転写外ローラ125に二次転写バイアスが印加されることで、トナー像が中間転写ベルト121から二次転写部T2に搬送される記録材Pへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト121に付着したままの転写残トナーは、ベルトクリーニング装置114が中間転写ベルト121を摺擦することにより回収される。
二次転写部T2によって四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、定着装置130へ搬送される。定着装置130は、定着ローラ131、132が当接して定着ニップT3を形成し、定着ニップT3で記録材Pを搬送しつつ当該記録材Pにトナー像を定着する。定着装置130では、内部からランプヒータ等(不図示)で加熱される定着ローラ131に、付勢機構(不図示)によって定着ローラ132を圧接させて定着ニップT3を形成している。記録材Pが定着ニップT3で挟持搬送されることにより加熱/加圧されて、トナー像が記録材Pに定着される。定着装置130によりトナー像の定着された記録材Pは、機体外へ排出される。
なお、ここでは、各色の感光ドラム101から中間転写ベルト121に各色のトナー像を一次転写した後に、記録材Pに各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置1を説明したが、これに限らない。例えば、転写材搬送ベルトに担持され搬送される記録材Pに感光ドラム101から直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。また、感光ドラム101はドラム状の感光体に限らず、ベルト状の感光体であってもよい。さらには、帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記した方式に限られるものでない。
<二成分現像剤>
図1に示す現像装置104において、現像剤は負帯電特性のトナー(非磁性)と正帯電特性のキャリアを含む二成分現像剤が用いられる。トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーの体積平均粒径は、粒径が小さすぎるとキャリアと摩擦し難くなるため帯電量を制御しづらくなり、大きすぎると精細なトナー像を形成できなくなることから、4μm〜10μmが好ましい。一例として、負帯電特性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径が7.0μmのトナーを用いる。
図1に示す現像装置104において、現像剤は負帯電特性のトナー(非磁性)と正帯電特性のキャリアを含む二成分現像剤が用いられる。トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、さらには必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーの体積平均粒径は、粒径が小さすぎるとキャリアと摩擦し難くなるため帯電量を制御しづらくなり、大きすぎると精細なトナー像を形成できなくなることから、4μm〜10μmが好ましい。一例として、負帯電特性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径が7.0μmのトナーを用いる。
一方、キャリアは、例えば表面酸化あるいは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能である。キャリアの体積平均粒径は、粒径が小さすぎると現像時にキャリアが感光ドラム101に付着する問題が、反対に粒径が大きすぎると現像時にキャリアがトナー像を乱す問題が生じ得る。一例として、体積平均粒径が40μmのフェライトキャリアを用いる。なお、本実施形態においては、トナーとキャリアの当初の重量比が1:9の二成分現像剤を用いる。
[現像装置]
次に、現像装置104の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2に示す現像装置104は、後述する供給室401と回収室403とを上下に配置した縦撹拌型の現像装置である。該現像装置104は、ハウジングを形成する現像容器2と、現像剤担持体としての現像スリーブ6と、規制部材としての規制ブレード5とを有している。現像スリーブ6は、感光ドラム101に対向した位置に設けられた現像容器2の開口部2aから一部露出して、また回転可能に現像容器2に配設されている。現像スリーブ6は、規制ブレード5によって層厚を規制された現像剤Dを担持したまま図中矢印R3方向に回転して、対向する感光ドラム101に現像剤を搬送する。搬送された現像剤Dは、感光ドラム101を摺擦する。これにより、感光ドラム101に形成された静電像にトナーが供給され、静電像がトナー像に現像される。現像スリーブ6の直径は20mmであり、感光ドラム101の直径は80mmである。
次に、現像装置104の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2に示す現像装置104は、後述する供給室401と回収室403とを上下に配置した縦撹拌型の現像装置である。該現像装置104は、ハウジングを形成する現像容器2と、現像剤担持体としての現像スリーブ6と、規制部材としての規制ブレード5とを有している。現像スリーブ6は、感光ドラム101に対向した位置に設けられた現像容器2の開口部2aから一部露出して、また回転可能に現像容器2に配設されている。現像スリーブ6は、規制ブレード5によって層厚を規制された現像剤Dを担持したまま図中矢印R3方向に回転して、対向する感光ドラム101に現像剤を搬送する。搬送された現像剤Dは、感光ドラム101を摺擦する。これにより、感光ドラム101に形成された静電像にトナーが供給され、静電像がトナー像に現像される。現像スリーブ6の直径は20mmであり、感光ドラム101の直径は80mmである。
ここで、現像スリーブ6の表面形状の違いによる現像剤Dの搬送性について説明する。現像スリーブ6の表面が例えば鏡面のような平滑形状である場合、現像剤Dと現像スリーブ6の表面との間に生ずる摩擦力は極端に小さい。そのため、表面が平滑な現像スリーブ6の場合には、現像スリーブ6が回転しても現像剤Dは殆ど搬送されない。
他方、現像スリーブ6の表面に凹凸形状がある場合、表面が平滑形状である場合に比べると、現像剤Dと現像スリーブ6の表面との間に生ずる摩擦力は大きくなる。そのため、表面に凹凸形状がある現像スリーブ6の場合、現像スリーブ6の回転に追従して現像剤Dは搬送されやすくなる。これに鑑み、現像スリーブ6の表面には、例えば表面粗さ15μ程度の凹凸が形成されている。現像スリーブ6の表面に凹凸を形成するには、ブラスト処理を行う。ブラスト処理は、所定の粒度分布を有する砥粉やガラスビーズ等の粒子を高圧で吹き付けることにより、凹凸をつける加工処理である。現像剤Dはブラスト加工された凹凸ある領域で搬送されることに鑑みれば、凹凸ある領域は感光ドラム101において画像形成可能な最大領域よりもやや広い範囲に形成される。
<マグネットローラ>
現像スリーブ6はアルミニウムやステンレスなどのような非磁性材料で円筒状に形成され、その内部には磁界発生手段としてのマグネットローラ6mが固定配置されている。マグネットローラ6mは、現像極S1と、現像剤Dを担持して搬送するための磁極S2、N1、N2、N3とを有する。図2に示すように、ここでは現像領域Aで感光ドラム101に対向させて現像極S1が配置され、規制ブレード5に対向させて磁極S2が配置されている。また、磁極S1,S2の間に磁極N1が配置され、磁極S2の現像スリーブ回転方向上流側に磁極N2が配置され、磁極S1の現像スリーブ回転方向下流側に磁極N3が配置されている。これら各磁極の磁力によって、現像スリーブ6の表面には現像剤Dの磁気穂(又は磁気ブラシ)が形成される。ただし、同極である磁極N2と磁極N3とが隣り合う位置に配置されているので、これらの極間では反発磁界が形成される。この反発磁界によって現像スリーブ6の表面から現像剤Dが離間され、離間された現像剤Dは回収室403に回収されるようになっている。
現像スリーブ6はアルミニウムやステンレスなどのような非磁性材料で円筒状に形成され、その内部には磁界発生手段としてのマグネットローラ6mが固定配置されている。マグネットローラ6mは、現像極S1と、現像剤Dを担持して搬送するための磁極S2、N1、N2、N3とを有する。図2に示すように、ここでは現像領域Aで感光ドラム101に対向させて現像極S1が配置され、規制ブレード5に対向させて磁極S2が配置されている。また、磁極S1,S2の間に磁極N1が配置され、磁極S2の現像スリーブ回転方向上流側に磁極N2が配置され、磁極S1の現像スリーブ回転方向下流側に磁極N3が配置されている。これら各磁極の磁力によって、現像スリーブ6の表面には現像剤Dの磁気穂(又は磁気ブラシ)が形成される。ただし、同極である磁極N2と磁極N3とが隣り合う位置に配置されているので、これらの極間では反発磁界が形成される。この反発磁界によって現像スリーブ6の表面から現像剤Dが離間され、離間された現像剤Dは回収室403に回収されるようになっている。
<規制ブレード>
上述したように、現像スリーブ6の表面には現像剤Dの磁気穂が形成される。この磁気穂は、規制ブレード5により層厚が規制されて現像領域Aへと送られる。規制ブレード5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101よりも現像スリーブ6の回転方向上流側に、現像スリーブ6の長手方向に沿って配設されている。また、規制ブレード5は、先端が現像スリーブ6の回転中心を向くように配設されている。この規制ブレード5の先端と現像スリーブ6の表面との間隙(ギャップ)を調整することによって、現像スリーブ6の表面に形成された磁気穂の穂切り量が規制され、現像領域Aへ搬送される現像剤量が調整される。
上述したように、現像スリーブ6の表面には現像剤Dの磁気穂が形成される。この磁気穂は、規制ブレード5により層厚が規制されて現像領域Aへと送られる。規制ブレード5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101よりも現像スリーブ6の回転方向上流側に、現像スリーブ6の長手方向に沿って配設されている。また、規制ブレード5は、先端が現像スリーブ6の回転中心を向くように配設されている。この規制ブレード5の先端と現像スリーブ6の表面との間隙(ギャップ)を調整することによって、現像スリーブ6の表面に形成された磁気穂の穂切り量が規制され、現像領域Aへ搬送される現像剤量が調整される。
なお、規制ブレード5と現像スリーブ6との間隙が狭すぎると、異物やトナーの凝集塊が詰まりやすくなるので好ましくない。また、現像スリーブ6によって搬送される現像剤Dの量が多くなり過ぎると、感光ドラム101と現像スリーブ6との最近接位置(詳しくは現像領域A)の近傍で現像剤Dが詰まったり、あるいは感光ドラム101にキャリアが付着したりする等の問題が生じ得る。他方、現像スリーブ6によって搬送される現像剤Dの量が少なすぎると、所望のトナー像が現像されない等の問題が生じ得る。これらの問題が生じないように、規制ブレード5と現像スリーブ6の最近接位置の間隔を例えば400μmに設定して、現像スリーブ6によって搬送される現像剤Dの量を例えば30mg/cm2程度に調整する。
現像スリーブ6は、規制ブレード5による磁気穂の穂切りによって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101と同一方向(矢印R3方向)に回転し、担持した現像剤を現像領域Aに搬送する。例えば、感光ドラム101の周速は300mm/sであり、現像スリーブ6の周速は450mm/sである。感光ドラム101に対する現像スリーブ6の周速比は、通常1.0〜2.0倍の間に設定される。周速比が大きいほど現像効率は高まるが、大きすぎるとトナー飛散や現像剤劣化等の問題が生じやすいので、周速比は上記1.0〜2.0倍の範囲内に設定するのが好ましい。
現像領域Aでは現像極S1によって形成された磁気穂の先端が感光ドラム101を摺擦し、感光ドラム101に形成された静電潜像にトナーを供給して静電潜像をトナー像に現像する。このとき、現像効率つまり静電潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ6には図示しない電源から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。例えば、−500Vの直流電圧に、ピーク・ツウ・ピーク電圧が1800V、周波数が12kHz、波形が矩形波の交流電圧を重畳してなる振動電圧を印加する。勿論、直流電圧値、交流電圧値及び波形はこれに限られない。
<現像容器>
現像容器2には、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤Dが例えば300g収容されている。現像剤Dを収容する現像容器2内は、略中央部において図2の図面垂直方向に延在する隔壁300によって上段の供給室401と下段の回収室403とに区画されている。供給室401と回収室403とは、図3に示すように、両端部に設けた開口部404を通じて上下に連通しており、現像剤の循環経路を形成している。本実施形態の現像装置104は、現像スリーブ6に現像剤を供給する供給室401と、現像スリーブ6から現像剤を回収する回収室403とを有する、所謂機能分離型の構成である。
現像容器2には、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤Dが例えば300g収容されている。現像剤Dを収容する現像容器2内は、略中央部において図2の図面垂直方向に延在する隔壁300によって上段の供給室401と下段の回収室403とに区画されている。供給室401と回収室403とは、図3に示すように、両端部に設けた開口部404を通じて上下に連通しており、現像剤の循環経路を形成している。本実施形態の現像装置104は、現像スリーブ6に現像剤を供給する供給室401と、現像スリーブ6から現像剤を回収する回収室403とを有する、所謂機能分離型の構成である。
第一室としての供給室401及び第二室としての回収室403には、第一搬送手段としての現像スクリュー31と、第二搬送手段としての撹拌スクリュー32が回転自在に配設されている。図3に示すように、現像スクリュー31、撹拌スクリュー32、及び現像スリーブ21の一端(図3では左端)には、現像スクリューギア503、撹拌スクリューギア504、及び不図示の現像スリーブギアが設けられている。現像スリーブギアは、現像スリーブ駆動部501(図2参照)からの駆動力を受けて現像スリーブ6を回転させる。現像スクリューギア503は、現像スクリュー駆動部502(図2参照)からの駆動力を受けて現像スクリュー31を回転させる。それと同時に、撹拌スクリューギア504にも現像スクリュー駆動部502からの駆動力を伝達して、現像スクリュー31と同時に撹拌スクリュー32を回転させる。
現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32は、回転軸の周りに非磁性材料で構成された撹拌翼がスパイラル状に設けられたスクリュー構造である。それ故、現像スクリュー31と撹拌スクリュー32とが回転することによって、現像剤は撹拌されながら現像容器2内を循環搬送される。現像剤が攪拌されることに伴い、トナーは負極性に、キャリアは正極性に帯電する。現像スクリュー31は供給室401内において現像スリーブ6の回転軸に沿って略平行に配置され、撹拌スクリュー32は回収室403内において現像スクリュー31と略平行に配置される。現像スクリュー31が回転すると、供給室401内の現像剤は現像スクリュー31の回転軸に沿って図3の左方から右方へと一方向に搬送される。供給室401の現像剤搬送方向下流側に搬送された現像剤は、開口部404から回収室403へと重力に従って落下する。他方、撹拌スクリュー32が回転すると、回収室403内の現像剤は撹拌スクリュー24の回転軸に沿って図3の右方から左方へと一方向につまり供給室401内の現像剤とは反対向きに搬送される。回収室403の現像剤搬送方向下流側に搬送された現像剤は、撹拌スクリュー32によって開口部404から供給室401へと重力に逆らって掻き上げられる。このようにして現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の回転によって搬送される現像剤は、隔壁300の両端部に設けられた開口部404を通じて、矢印R4で示した向きに供給室401と回収室403との間を循環搬送される。
上述したように、現像装置104では、現像剤が開口部404を介して供給室401及び回収室403を循環する第一の搬送経路(循環経路)に沿って搬送されている。また、現像装置104では、現像剤が第二の搬送経路でも搬送されている。すなわち、現像装置104では、供給室401から現像スリーブ6に現像剤が供給され、現像スリーブ6に供給された現像剤は現像に携わる。言い換えるならば、第一の搬送経路は現像に寄与しない循環経路であり、第二の搬送経路は現像に寄与する経路である。現像スリーブ6上で現像に携わってトナー濃度の低下した現像剤は、専ら回収室403に回収される。回収された現像剤は回収室403で補給用現像剤と十分に混合されてトナー濃度を回復してから供給室401に戻され、現像スリーブ6に再び担持され現像に用いられる。これにより、現像スリーブ6に担持される現像剤のトナー濃度は一定に確保される。現像剤のトナー濃度は、供給室401と回収室403とを連通する開口部404に設けられた不図示のトナー濃度センサによって検知される。トナー濃度センサは、現像剤の透磁率を検出するセンサである。
<トナー変化に対する対策>
ところで、画像形成に伴い現像容器2内のトナーは負荷を受け、形状や表面性が変化してトナー特性が変化する。このトナー特性の変化は、現像容器2内でトナーが負荷を受ける時間に左右されるが、特にトナー消費の少ない画像形成が続けられた場合などに、トナー特性の変化は顕著である。図1に示した複数の現像装置104を備えた画像形成装置1の場合、画像形成時にトナーを消費しない現像装置104が存在し得る。そうした現像装置104では、通常、トナー特性を維持するための処理が行われる。具体的には、画像形成した記録材の枚数や現像スリーブ6の回転数毎にトナーの最低消費量を決めておき、それを下回る場合に、画像形成領域外や画像形成間に現像を行ってトナーを消費させてから、新しいトナーを補給してトナーを入れ替える制御を行う。
ところで、画像形成に伴い現像容器2内のトナーは負荷を受け、形状や表面性が変化してトナー特性が変化する。このトナー特性の変化は、現像容器2内でトナーが負荷を受ける時間に左右されるが、特にトナー消費の少ない画像形成が続けられた場合などに、トナー特性の変化は顕著である。図1に示した複数の現像装置104を備えた画像形成装置1の場合、画像形成時にトナーを消費しない現像装置104が存在し得る。そうした現像装置104では、通常、トナー特性を維持するための処理が行われる。具体的には、画像形成した記録材の枚数や現像スリーブ6の回転数毎にトナーの最低消費量を決めておき、それを下回る場合に、画像形成領域外や画像形成間に現像を行ってトナーを消費させてから、新しいトナーを補給してトナーを入れ替える制御を行う。
例えば、トナー最低消費量は、A4サイズ基準で全面最大濃度画像を出力した場合に消費されるトナー最大消費量の1%に設定される。具体的には、最大濃度でのトナー消費量が0.5mg/cm2であれば、A4サイズの記録材への画像形成時に消費されるトナー最大消費量は0.31gとなる。その場合、画像形成した記録材の枚数(所定枚数)毎の平均トナー消費量がトナー最大消費量の1%を下回ると、平均トナー消費量が1%となるようにトナーを消費する制御が行われる。そうであるから、トナー特性の変化はトナー消費が1%である連続画像形成時に最大の変化がみられる。ただし、現像容器2内のトナーが負荷を受ける平均時間が所定値になるまでには、約1万枚通紙する必要がある。これは、トナー消費量と現像剤内のトナー量から計算できる。
<現像剤の補給>
現像装置104では、補給部としての現像剤補給装置12から補給用現像剤(以下、補給剤と記す)が補給される。回収室403の現像剤搬送方向上流側の上部には補給口11が設けられ、この補給口11に不図示の補給経路を介して現像剤補給装置12が接続されている。補給剤は、現像剤補給装置12から補給口11を通って回収室403に供給され、回収室403に供給された補給剤は、撹拌スクリュー32によって搬送方向下流側へ搬送される。現像剤補給装置12は、不図示のトナー濃度センサの検出値に従って算出されるトナーとキャリアの比率に基づき、トナー濃度が重量比で10%程度となるように補給剤の補給量を調整する。これにより、画像形成時に消費されたのとほぼ同量のトナーが補給される。
現像装置104では、補給部としての現像剤補給装置12から補給用現像剤(以下、補給剤と記す)が補給される。回収室403の現像剤搬送方向上流側の上部には補給口11が設けられ、この補給口11に不図示の補給経路を介して現像剤補給装置12が接続されている。補給剤は、現像剤補給装置12から補給口11を通って回収室403に供給され、回収室403に供給された補給剤は、撹拌スクリュー32によって搬送方向下流側へ搬送される。現像剤補給装置12は、不図示のトナー濃度センサの検出値に従って算出されるトナーとキャリアの比率に基づき、トナー濃度が重量比で10%程度となるように補給剤の補給量を調整する。これにより、画像形成時に消費されたのとほぼ同量のトナーが補給される。
<補給剤>
補給剤は、トナーとキャリアの両方を含む。例えば、補給剤はトナーとキャリアを重量比で9:1に混合したものを用いるとよい。トナーだけでなくキャリアを含む補給剤を用いるのは、画像形成に伴いキャリアの帯電性能が低下するのを防ぐためである。すなわち、新しいキャリアを補給することによりキャリアの帯電性能を維持し、もってトナーの帯電量を適切な範囲に保つようにしている。なお、トナーのみの補給剤とキャリアのみの補給剤とを、現像剤補給装置12が別々に補給できる構成であってもよい。
補給剤は、トナーとキャリアの両方を含む。例えば、補給剤はトナーとキャリアを重量比で9:1に混合したものを用いるとよい。トナーだけでなくキャリアを含む補給剤を用いるのは、画像形成に伴いキャリアの帯電性能が低下するのを防ぐためである。すなわち、新しいキャリアを補給することによりキャリアの帯電性能を維持し、もってトナーの帯電量を適切な範囲に保つようにしている。なお、トナーのみの補給剤とキャリアのみの補給剤とを、現像剤補給装置12が別々に補給できる構成であってもよい。
<排出口>
供給室401の現像剤搬送経路下流側の側壁の所定の高さ位置には、トリクル方式による現像剤交換を行うために、排出部としての排出口13が設けられている。トリクル方式では、補給剤の補給に伴い余剰となった現像剤が排出口13から溢れ出して(オーバーフローして)排出される。すなわち、現像剤の剤面が排出口13よりも高くなると、高くなった分の現像剤が排出口13から溢れ出して現像容器2の外へと排出される。すなわち、本実施形態でも、使用によりキャリアが劣化して帯電性能が低下するため、新しい現像剤を補給すると共に、余分な現像剤を排出口から排出する、所謂キャリアリフレッシュ構成を採用している。排出口13は、通常、画像形成時の現像剤の剤面が安定した状態(定常状態)に至ったときの剤面高さにあわせて、その高さ位置が決められている。ここで、図4に、画像形成時の現像剤の剤面が安定した状態(定常状態)にあるときの現像剤分布を示す。図4において図中点線で示すように、供給室401では現像剤搬送方向の上流から下流に向かって剤面高さが漸次に低くなっており、現像剤の剤面高さは排出口13の付近で排出口13とほぼ同等の高さとなっている。他方、回収室403では、現像剤搬送方向の下流から上流に向かって剤面高さが漸次に高くなっている。このような定常状態に近い現像剤分布を、ここでは画像形成時の適切な現像剤分布と呼ぶ。
供給室401の現像剤搬送経路下流側の側壁の所定の高さ位置には、トリクル方式による現像剤交換を行うために、排出部としての排出口13が設けられている。トリクル方式では、補給剤の補給に伴い余剰となった現像剤が排出口13から溢れ出して(オーバーフローして)排出される。すなわち、現像剤の剤面が排出口13よりも高くなると、高くなった分の現像剤が排出口13から溢れ出して現像容器2の外へと排出される。すなわち、本実施形態でも、使用によりキャリアが劣化して帯電性能が低下するため、新しい現像剤を補給すると共に、余分な現像剤を排出口から排出する、所謂キャリアリフレッシュ構成を採用している。排出口13は、通常、画像形成時の現像剤の剤面が安定した状態(定常状態)に至ったときの剤面高さにあわせて、その高さ位置が決められている。ここで、図4に、画像形成時の現像剤の剤面が安定した状態(定常状態)にあるときの現像剤分布を示す。図4において図中点線で示すように、供給室401では現像剤搬送方向の上流から下流に向かって剤面高さが漸次に低くなっており、現像剤の剤面高さは排出口13の付近で排出口13とほぼ同等の高さとなっている。他方、回収室403では、現像剤搬送方向の下流から上流に向かって剤面高さが漸次に高くなっている。このような定常状態に近い現像剤分布を、ここでは画像形成時の適切な現像剤分布と呼ぶ。
<制御部>
さらに、現像装置104は、図2に示すように、制御手段としての制御部500と、現像スリーブ駆動部501と、現像スクリュー駆動部502とを備える。制御部500は、現像スリーブ駆動部501による現像スリーブ6の駆動や、現像スクリュー駆動部502による現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の駆動を制御する。現像スリーブ駆動部501、現像スクリュー駆動部502は例えばモータ等の駆動源である。現像スリーブ駆動部501の駆動力が現像スリーブギア(不図示)に伝達されることにより、現像スリーブ6は回転する。現像スクリュー駆動部502の駆動力が現像スクリューギア503及び撹拌スクリューギア504に伝達されることにより(図3参照)、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32は回転する。制御部500は現像スリーブ駆動部501や現像スクリュー駆動部502を制御して、現像スリーブ6と、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の駆動速度(一例として回転速度)を変更することができる。
さらに、現像装置104は、図2に示すように、制御手段としての制御部500と、現像スリーブ駆動部501と、現像スクリュー駆動部502とを備える。制御部500は、現像スリーブ駆動部501による現像スリーブ6の駆動や、現像スクリュー駆動部502による現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の駆動を制御する。現像スリーブ駆動部501、現像スクリュー駆動部502は例えばモータ等の駆動源である。現像スリーブ駆動部501の駆動力が現像スリーブギア(不図示)に伝達されることにより、現像スリーブ6は回転する。現像スクリュー駆動部502の駆動力が現像スクリューギア503及び撹拌スクリューギア504に伝達されることにより(図3参照)、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32は回転する。制御部500は現像スリーブ駆動部501や現像スクリュー駆動部502を制御して、現像スリーブ6と、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の駆動速度(一例として回転速度)を変更することができる。
制御部500は、画像形成ジョブ(プリントジョブ)を実行する。この画像形成ジョブについて、図5及び図6を用いて説明する。図5は、本実施形態の画像形成ジョブのフローチャートである。図6は、本実施形態の画像形成ジョブの各制御を示すタイミングチャートである。
制御部500は、予め決められたプリント枚数の記録材に画像を形成しプリント出力する画像形成制御を開始する(S1)。制御部500は画像形成制御の開始にあわせて、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32のスクリュー回転速度Vscを800rpmで、現像スリーブ6のスリーブ回転速度Vslを600rpmで、それらを駆動する制御を行う。
制御部500は、画像形成制御の開始から現時点までの間に既にプリント出力された記録材の合計枚数をカウントすると共に、現像剤搬送不良防止制御を前回実行してからプリント出力した記録材の枚数(以下、積算枚数と呼ぶ)をカウントする(S2)。図6に示すように、連続プリント出力中(画像形成時)は、スクリュー回転速度Vscが800rpmに、スリーブ回転速度Vslが600rpmに維持されている。
制御部500は、既にプリント出力された記録材の合計枚数が予め決められたプリント枚数に達したか否かを判定する(S3)。既にプリント出力された記録材の合計枚数が予め決められたプリント枚数に達したと判定した場合には(S3のYES)、画像形成制御を終了する(S4)。すなわち、スクリュー回転速度及びスリーブ回転速度を0rpmにして、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32、現像スリーブ6を停止させる制御を行う。
既にプリント出力された記録材の合計枚数が予め決められたプリント枚数に達していないと判定した場合(S3のNO)、画像形成を行い、合計枚数と積算枚数を更新する。そして、制御部500は、トナー層起因の現像剤搬送不良を防止するための「現像剤搬送不良防止制御」を実行するか否かを判定する(S5)。現像剤搬送不良防止制御を実行するか否かは、例えば積算枚数が所定枚数(例えば5000枚)に達したか否かによって判定するとよい。あるいは、画像形成時間が所定時間に達したか否かによって判定するようにしてもよい。更には、現像スリーブ6の回転数が所定時間に達したか否かによって判定するようにしてもよい。積算枚数が所定枚数に達した場合(あるいは画像形成時間が所定時間に達した場合、又は現像スリーブ6の回転数が所定数に達した場合)、制御部500は現像剤搬送不良防止制御を実行すると判定する。詳しくは後述するが、現像剤搬送不良防止制御は非画像形成時に、スクリュー回転速度とスリーブ回転速度との関係を画像形成時と異ならせて、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6を制御するモードである。
現像剤搬送不良防止制御を実行しないと判定した場合(S5のNO)、制御部500はS2の処理に戻って処理を続ける。この場合、スクリュー回転速度が800rpm、スリーブ回転速度が600rpmに維持され、引き続き画像形成制御が行われる。
他方、現像剤搬送不良防止制御を実行すると判定した場合(S5のYES)、制御部500は画像形成制御を一時停止して現像剤搬送不良防止制御を実行する(S6)。図6に示すように、現像剤搬送不良防止制御(以下、単に搬送不良防止制御と記す)では、一旦、スクリュー回転速度(Vsc)及びスリーブ回転速度(Vsl)を0rpm、つまり現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6の駆動を停止する。そして、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32を停止したまま、現像スリーブ6のみを画像形成時と同じスリーブ回転速度600rpmで1秒間駆動する。つまり、搬送不良防止制御では、非画像形成時に回転速度比(Vsc/Vsl)を画像形成時に比べて小さくするように、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6を制御する。なお、搬送不良防止制御を実行した場合には、積算枚数をクリアする。
このように、画像形成ジョブの実行時には、トナー層起因の現像剤搬送不良を防止するために「搬送不良防止制御」が適宜に実行される。ここで、搬送不良防止制御後の現像剤分布を図7に示す。搬送不良防止制御では、現像スリーブ6のみが駆動されるので、供給室401から回収室403へと現像剤が搬送されるだけである。その結果、現像剤分布が画像形成時と異なり、供給室401よりも回収室403に多く収容された状態となる。また、供給室401や回収室403では、画像形成時の剤面が安定した定常状態と比べると(図4参照)、現像剤量が偏って剤面が盛り上がった箇所が一部に生じている。すなわち、供給室401では現像スリーブ6に対向する箇所の現像剤が少ない状態となっており、反対に回収室403では現像スリーブ6に対向する箇所の現像剤が多い状態となっている。これは、現像スリーブ6のみによって現像剤が搬送され、現像スリーブ6に対向する箇所の現像剤量のみが変動するからである。
搬送不良防止制御後にすぐに画像形成を行うと、現像剤が過剰に排出されて現像容器2内の現像剤が不足する問題が生じ得る。これは、画像形成のために現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32のスクリュー回転速度を800rpmで、現像スリーブ6のスリーブ回転速度を600rpmで駆動する際に、現像剤分布が通常の画像形成時とは異なっているからである。この場合、図4に示した画像形成時の定常状態と比べると現像剤量の多い箇所の現像剤が排出口13まで搬送されてしまい、排出口13から排出されてしまう。これを防止するには、少なくとも現像剤が現像容器2内の循環経路を約半周する時間だけ、画像形成時よりも低速で、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6とを駆動する制御を行えばよい。以下、説明する。
図5に戻って、制御部500は、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行する(S7)。現像剤面慣らし制御では、図6に示すように、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32をスクリュー回転速度400rpmで、また現像スリーブ6をスリーブ回転速度200rpmで、同時に10秒間駆動する。スクリュー回転速度400rpm、スリーブ回転速度200rpmは、画像形成時のスクリュー回転速度800rpm、スリーブ回転速度600rpmに比べて低速である。なお、ここでの10秒の駆動時間は、現像剤が現像容器2内の循環経路を約1周するように循環搬送されるだけの時間に相当する。ただし、上述したように、この駆動時間は少なくとも現像剤が現像容器2内の循環経路を約半周する時間だけであってよいことから、10秒でなくともよく5秒以上であればよい。
スクリュー回転速度を低速にすれば、現像容器2内での単位時間当たりの現像剤の移動量(言い換えれば移動速度)は画像形成時に比べて小さくなる。現像剤の移動量が小さければ、定常状態と比べると現像剤量の多い箇所の現像剤(図7参照)が排出口13に搬送されるまでに時間がかかることになる。この間に、現像剤はゆっくりとした移動速度で搬送され、崩れるので、定常状態と比べ現像剤量の多い箇所が解消され、剤面が慣らされる。また、低速で駆動すると現像剤面の揺れが小さいため、排出口13近傍の現像剤面が同じであっても排出量は抑制される。なお、現像剤が現像容器2内を約半周する駆動時間は、現像容器2(より詳しくは供給室401)の長手方向の長さを前記現像容器2内での単位時間当たりの現像剤の移動速度で除算することにより求まる。つまり、駆動時間はスクリュー回転速度や現像容器2の長手方向の長さによって変わる。例えば、循環経路1周あるいは半周分の距離を、そのスクリュー回転速度により搬送される現像剤の平均速度で割ることで、駆動時間を算出するようにしてもよい。また、循環経路1周の距離は、例えば、両端の開口部404の中央部同士の間の現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の回転軸方向の長さに、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32の回転軸同士の間隔を足した距離の2倍としてもよい。
そして、現像スリーブ6を同時に駆動することで、図4に示した画像形成時の定常状態と同じように剤面高さが漸次に低くなる状態を作り出すようにし、排出口13からの現像剤の過剰排出を防止している。また、その際にはスリーブ回転速度を画像形成時よりも低速にして現像スリーブ6を駆動することにより、供給室401又は回収室403のいずれかに現像剤が多く収容されることのないように、現像剤量の移動量を調整している。例えば、スリーブ回転速度が画像形成時と同じ600rpmであると回収室403に多くの現像剤が収容され、スリーブ回転速度が極端に遅いと(例えば50rpm)供給室401に多くの現像剤が収容されて、これらは画像形成時と異なる現像剤分布となる。つまり、スリーブ回転速度はスクリュー回転速度によって決まる。現像剤面慣らし制御では、スクリュー回転速度としては500〜300rpmが好ましく、スリーブ回転速度としては300〜100rpmが好ましい。なお、スクリュー回転速度は、少なくとも重力に逆らって回収室403から供給室401へと現像剤を掻き上げるだけの力を発生可能な速度とし、またスクリュー回転速度によって駆動時間が変わるのは勿論である。
図5に戻って、現像剤面慣らし制御後(S7)、制御部500はS2の処理に戻って処理を続ける。図6に示すように、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6の駆動を一旦停止する。そして、一時停止した画像形成制御を再開する際に、スクリュー回転速度を800rpm、スリーブ回転速度を600rpmにして、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6を駆動する。なお、現像剤面慣らし制御後(S7)に画像形成を行う場合、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6の駆動を一旦停止させることなく、それらの回転速度を400から800rpm、200から600rpmに変更するようにしてもよい。
<比較例1>
ここで、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行した場合と、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行しない場合とにおいて、画像形成開始時に排出される現像剤量を測った実験結果を、表1に示す。現像容器2内に現像剤を300g収容させた場合、現像剤面慣らし制御を実行してから画像形成を行った場合、現像容器2の外に排出された現像剤量(排出量)は「1.2g」であった。一方、現像剤面慣らし制御を実行せずに画像形成を行った場合、現像容器2の外に排出された現像剤量(排出量)は「2.0g」であった。このように、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行すれば、現像剤面慣らし制御を実行しない場合に比べて、画像形成開始時に排出される現像剤を減らすことができる。
ここで、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行した場合と、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行しない場合とにおいて、画像形成開始時に排出される現像剤量を測った実験結果を、表1に示す。現像容器2内に現像剤を300g収容させた場合、現像剤面慣らし制御を実行してから画像形成を行った場合、現像容器2の外に排出された現像剤量(排出量)は「1.2g」であった。一方、現像剤面慣らし制御を実行せずに画像形成を行った場合、現像容器2の外に排出された現像剤量(排出量)は「2.0g」であった。このように、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行すれば、現像剤面慣らし制御を実行しない場合に比べて、画像形成開始時に排出される現像剤を減らすことができる。
以上のように、搬送不良防止制御後に現像剤面慣らし制御を実行する。現像剤面慣らし制御では、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32を画像形成時に比べて低速で駆動するようにした。これにより、現像剤は現像容器2内を画像形成時に比べて遅い移動速度で移動する。また、現像スリーブ6を画像形成時に比べて低速で駆動するようにした。これにより、現像剤の移動量が調整されて、供給室401又は回収室403のいずれかに現像剤が偏って収容されることがない。こうした現像剤面慣らし制御の実行に伴い、搬送不良防止制御が実行されたとしても、現像剤は画像形成に適切な状態に調節されて現像容器2内に分布することになる。それ故に、画像形成を開始した際に現像剤が過剰に排出されることがない。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図2及び図3を参照しつつ、図8ないし図10を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、現像剤搬送不良防止制御を実行した後に現像像剤面慣らし制御を実行した。これに対して本実施形態では、前述したような現像剤排出制御を実行した後に現像像剤面慣らし制御を実行するようにしている。その他の構成及び作用は、第1の実施形態と同様であるため、第1の実施形態と重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、第1の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
本発明の第2の実施形態について、図2及び図3を参照しつつ、図8ないし図10を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、現像剤搬送不良防止制御を実行した後に現像像剤面慣らし制御を実行した。これに対して本実施形態では、前述したような現像剤排出制御を実行した後に現像像剤面慣らし制御を実行するようにしている。その他の構成及び作用は、第1の実施形態と同様であるため、第1の実施形態と重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、第1の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
本実施形態では現像スリーブ6によって搬送された現像剤が回収室403に収容されずに外に溢れ出てしまうことを防止するために、「現像剤排出制御」を実行するようにしている。ここで、図10に、現像剤排出制御後の現像剤分布を示す。既に述べたように、現像剤排出制御では、現像剤が回収室403から供給室401へと強制的に搬送されるので、その結果、現像剤が供給室401で過多になる一方、回収室403で不足する。すなわち、図10において図中点線で示すように、供給室401では定常状態と比べると現像剤量が多く剤面が高い状態になる一方で、回収室403では定常状態と比べると現像剤量が少なく剤面が低い状態となる。
また、本実施形態のように画像形成時の定常状態において、供給室401の剤面高さが下流に沿って低くなる場合、現像スリーブ6を止めて現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32のみを駆動すると、現像スリーブ6によって現像剤が搬送されない。そのため、供給室401の剤面高さは下流になっても低くならない。現像剤分布は、スクリュー形状や現像スリーブ6の搬送量によって異なる。ただし、機能分離型の本現像装置104では、現像スリーブ6とスクリュー(31、32)を両方駆動した場合と、スクリュー(31、32)のみを駆動した場合とで、供給室401や回収室403の長手方向の現像剤分布が異なる。
図10に示した状態で画像形成が開始されると、剤面が高い箇所の現像剤がほとんど崩れることなく排出口13まで搬送されるので、現像剤が過剰に排出されてしまう。また、現像剤の少ない箇所が回収室403から供給室401に搬送されると、現像スリーブ6への現像剤の供給が不足する。その場合、現像スリーブ6の一部で画像形成に適切な量の現像剤を担持して搬送することができないことから、画像の一部に欠けが生じる。そこで、現像剤排出制御後に、現像剤面を慣らす制御を行う必要がある。以下、現像剤排出制御後に行う現像剤面慣らし制御について、図8及び図9を用いて説明する。
図8は、本実施形態の画像形成ジョブのフローチャートである。ただし、S1〜S4の処理については、上述の図5に示した第1の実施形態の処理と同様であることから、ここでの説明を省略する。
制御部500は、現像剤排出制御を実行するか否かを判定する(S11)。現像剤排出制御を実行するか否かは、例えば積算枚数が所定枚数(例えば5000枚)に達したか否か、あるいは画像形成時間が所定時間に達したか否かによって判定するとよい。更には、現像スリーブ6の回転数が所定数に達したか否かによって判定するようにしてもよい。積算枚数が所定枚数に達した場合(あるいは画像形成時間が所定時間に達した場合、又は現像スリーブ6の回転数が所定数に達した場合)、制御部500は現像剤排出制御を実行する。詳しくは後述するが、現像剤排出制御は非画像形成時に、スクリュー回転速度とスリーブ回転速度との関係を画像形成時と異ならせて、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6を制御するモードである。
現像剤排出制御を実行しないと判定した場合(S11のNO)、S2の処理に戻って画像形成を続行する。この場合、スクリュー回転速度が800rpm、スリーブ回転速度が600rpmに維持され、引き続き画像形成制御が行われる。
他方、現像剤排出制御を実行すると判定した場合には(S11のYES)、画像形成制御を一時停止して現像剤排出制御を実行する(S12)。図9に示すように、現像剤排出制御では、一旦、スクリュー回転速度(Vsc)及びスリーブ回転速度(Vsl)を0rpm、つまりは現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6の駆動を停止する。そして、現像スリーブ6を停止したまま、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32を画像形成時よりも低い回転速度600rpmで3秒間駆動する。つまり、現像剤排出制御では、非画像形成時に画像形成時に比べて回転速度比(Vsc/Vsl)を大きくするように、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6を制御する。なお、現像剤排出制御を実行した場合には、積算枚数Nをクリアする。
現像剤排出制御後、制御部500は現像剤面慣らし制御を実行する(S13)。現像剤面慣らし制御では、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32をスクリュー回転速度400rpmで、また現像スリーブ6をスリーブ回転速度200rpmで、同時に10秒間駆動する。ここでの10秒間の駆動は、現像剤が現像容器2内を約1周するように循環搬送されるだけの時間に相当する。スクリュー回転速度400rpm、スリーブ回転速度200rpmは、画像形成時のスクリュー回転速度800rpm、スリーブ回転速度600rpmに比べると低速である。
制御部500は、現像剤面慣らし制御後、S2の処理に戻る。図9に示すように、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6の駆動を一旦停止する。そして、一時停止した画像形成制御を再開する際に、スクリュー回転速度を800rpm、スリーブ回転速度を600rpmにして、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6を駆動する。なお、現像剤面慣らし制御後に画像形成を行う場合、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32と現像スリーブ6の駆動を一旦停止させることなく、それらの回転速度を400から800rpm、200から600rpmに変更する制御を行ってもよい。
<比較例2>
ここで、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行した場合と、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行しない場合とにおいて、画像形成開始時に排出される現像剤量を測った実験結果を、表2に示す。現像容器2内に現像剤を300g収容させた場合、現像剤面慣らし制御を実行してから画像形成を行った場合に排出される現像剤量は「1.1g」であった。一方、現像剤面慣らし制御を実行せずに画像形成を行った場合に排出される現像剤量は「1.8g」であった。このように、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行すれば、現像剤面慣らし制御を実行しない場合に比べて、画像形成開始時に排出される現像剤を減らすことができる。
ここで、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行した場合と、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行しない場合とにおいて、画像形成開始時に排出される現像剤量を測った実験結果を、表2に示す。現像容器2内に現像剤を300g収容させた場合、現像剤面慣らし制御を実行してから画像形成を行った場合に排出される現像剤量は「1.1g」であった。一方、現像剤面慣らし制御を実行せずに画像形成を行った場合に排出される現像剤量は「1.8g」であった。このように、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行すれば、現像剤面慣らし制御を実行しない場合に比べて、画像形成開始時に排出される現像剤を減らすことができる。
以上のように、現像剤排出制御後に現像剤面慣らし制御を実行するようにした。これによれば、現像スクリュー31及び撹拌スクリュー32、現像スリーブ6が画像形成時に比べて低速で駆動されることによって、現像剤は画像形成に適切な状態に調節されて現像容器2内に分布する。それ故に、画像形成を開始した際に現像剤の循環が適正に行われて、現像剤が過剰に排出されることがなくなる。また、定常状態と比べると現像剤量が少なく剤面の低い状態が解消されることから、現像スリーブ6への現像剤の供給が不足して画像の一部に欠けが生じることもない。
<他の実施形態>
<他の実施形態>
なお、上述した各実施形態では、現像スクリュー31を駆動すると撹拌スクリュー32も駆動される例を示したがこれに限らず、現像スクリュー31と撹拌スクリュー32とを別々に駆動できるようにしてあってもよい。この場合には、現像スクリューと31と撹拌スクリュー32とを同じ速度で駆動する。
また、上述した各実施形態では、現像容器2が供給室401と回収室403とに上下に区画されている縦撹拌型現像装置を例に説明したが、この構成に限定されない。すなわち、供給室401と回収室403が水平方向に区画され、現像スリーブ6に現像剤を供給する室と、現像スリーブ6から現像剤を回収する室と、に各々機能分離した構成についても本発明を適用することは可能である。また、上述の各実施形態では、現像剤をオーバーフローさせる排出口を供給室に設けたが、回収室に設けても良い。
また、上述した各実施形態では、「搬送不良防止制御」や「現像剤排出制御」の実行後に「現像剤面慣らし制御」を実行する場合を説明したが、これに限らない。例えば、現像剤分布が画像形成時と異なる状態となる場合に(例えば、画像形成時と異なる駆動をした場合など)、上述した「現像剤面慣らし制御」を実行してよい。
1…画像形成装置、2…現像容器、6…現像スリーブ、12…現像剤補給装置、
13…排出口、31…現像スクリュー、32…撹拌スクリュー、
101…感光ドラム、104…現像装置、401…供給室、403…回収室、
500…制御部、501…現像スリーブ駆動部、502…現像スクリュー駆動部、
D…現像剤、P…記録材
13…排出口、31…現像スクリュー、32…撹拌スクリュー、
101…感光ドラム、104…現像装置、401…供給室、403…回収室、
500…制御部、501…現像スリーブ駆動部、502…現像スクリュー駆動部、
D…現像剤、P…記録材
Claims (4)
- 現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の周面に対向するように設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する第一室と、
前記現像剤担持体の周面に対向するように設けられ、前記第一室に連通して現像剤の循環経路を形成し前記第一室との間で現像剤を受け渡すと共に、前記現像剤担持体に担持された現像剤を回収する第二室と、
前記第一室又は前記第二室の所定の高さ位置に設けられて、前記循環経路の現像剤をオーバーフローさせて排出する排出部と、
前記循環経路の現像剤を循環搬送する搬送手段と、
非画像形成時に、前記搬送手段の回転速度と前記現像剤担持体の回転速度との関係を画像形成時と異ならせて、前記搬送手段及び前記現像剤担持体を駆動するモードを行った後に、前記搬送手段及び前記現像剤担持体を所定時間、画像形成時よりも低い回転速度で駆動させて、前記第一室と前記第二室との間で現像剤を循環させる制御を行う制御手段と、を備える現像装置。 - 前記所定時間は、前記搬送手段によって搬送される現像剤が前記循環経路を少なくとも半周する時間であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記モードは、前記搬送手段の回転速度をVsc、前記現像剤担持体の回転速度をVslとした場合に、画像形成時に比べて回転速度比(Vsc/Vsl)を小さくする制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
- 前記モードは、前記搬送手段の回転速度をVsc、前記現像剤担持体の回転速度をVslとした場合に、画像形成時に比べて回転速度比(Vsc/Vsl)を大きくする制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
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