JP6620545B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、現像装置及び当該現像装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus including the developing device.
従来、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を用紙に転写し、転写されたトナー像を加熱定着することで、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。 Conventionally, an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum is developed with toner to form a toner image, the formed toner image is transferred to a sheet of paper, and the transferred toner image is heated and fixed. There is known an electrophotographic image forming apparatus for forming an image thereon.
感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤又はトナーとキャリアからなる二成分現像剤が一般に用いられる。二成分現像剤は、帯電安定性や高速機への適合性に優れているため、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。 As a developer for developing the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum, a one-component developer composed only of toner or a two-component developer composed of toner and carrier is generally used. Two-component developers are often used in high-speed image forming apparatuses and color image forming apparatuses because they are excellent in charging stability and adaptability to high-speed machines.
上記の二成分現像剤を用いた画像形成装置におけるキャリアの状態維持に係る技術として、劣化キャリアを選択的に感光体ドラム上に排出させた後、感光体ドラムの表面に当接するブレードを有する専用のクリーニング機構により劣化キャリアを回収する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、劣化キャリアを選択的に感光体ドラム上に排出させた後、中間転写ベルトを介して当該中間転写ベルトの表面に当接するブレードを有するクリーニング機構により劣化キャリアを回収する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、専用のマグローラーによりキャリアを回収する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
As a technique for maintaining the state of the carrier in the image forming apparatus using the above two-component developer, a dedicated carrier having a blade that comes into contact with the surface of the photosensitive drum after the deteriorated carrier is selectively discharged onto the photosensitive drum. A technique for recovering deteriorated carriers by a cleaning mechanism is disclosed (for example, see Patent Document 1).
Further, a technique is disclosed in which after the deteriorated carrier is selectively discharged onto the photosensitive drum, the deteriorated carrier is recovered by a cleaning mechanism having a blade that contacts the surface of the intermediate transfer belt via the intermediate transfer belt. (For example, refer to Patent Document 2).
Moreover, the technique of collect | recovering carriers with a dedicated mag roller is disclosed (for example, refer patent document 3).
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2記載の技術は、いずれもクリーニング機構に突入したキャリアに対してブレードにより圧力をかける構成であるため、ブレードが摩耗して十分なクリーニング処理を行うことができず、画像不良が発生するという課題がある。また、特に、特許文献1記載の技術は、ブレードを感光体ドラムの表面に当接する構成であるため、感光体ドラムの表面を傷付ける虞があり、さらなる画像不良を発生させる虞がある。
また、上記特許文献3記載の技術は、劣化キャリアを取捨選択することなくキャリアを現像装置へと回収する構成であるため、効率的にキャリアの状態を維持することができないという課題がある。また、新たにキャリア回収用の専用ローラーを設ける構成であるため、コストが嵩むという課題がある。
また、上記特許文献1〜3記載の技術は、いずれも性能を回復可能な劣化キャリアを選別して再利用する機能を備えていないため、キャリアの補充量が増大してしまい、コストが嵩むという課題がある。
However, since the techniques described in
Further, the technique described in
In addition, the techniques described in
本発明は、画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することが可能な現像装置及び当該現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a developing device capable of suppressing the occurrence of an image defect and suppressing an increase in cost, and an image forming apparatus including the developing device.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
像担持体に対向する位置に複数の現像ローラーを備え、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する現像装置において、
前記複数の現像ローラーは、
第1現像ローラーと、
前記第1現像ローラーよりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、周方向の一部に前記キャリアを滞留させる滞留部を有する第2現像ローラーと、
を備え、
前記第1現像ローラー及び前記第2現像ローラー間を遮蔽する位置に移動可能な仕切り部材と、
前記滞留部の下方に配置され、前記滞留部から落下したキャリアを回収するキャリア回収部と、
前記第1現像ローラー及び前記第2現像ローラーの回転を制御する回転制御部と、
を備え、
前記回転制御部は、
画像形成停止中の所定のタイミングで、前記仕切り部材を前記第1現像ローラー及び前記第2現像ローラー間を遮蔽する位置に移動させた状態で、前記第1現像ローラーを画像形成時と同一方向に回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させ、前記第2現像ローラーを画像形成時と反対方向に回転させて前記像担持体に排出されたキャリアを回収させるとともに、前記回収されたキャリアが滞留する前記滞留部から落下したキャリアを前記キャリア回収部により回収させることを特徴とする。
The invention described in
In a developing device that includes a plurality of developing rollers at a position facing the image carrier, and forms a toner image by supplying a developer composed of toner and a carrier to the electrostatic latent image formed on the image carrier.
The plurality of developing rollers are
A first developing roller;
A second developing roller, which is disposed downstream of the first developing roller in the rotation direction of the image carrier, and has a staying portion for retaining the carrier in a part of the circumferential direction;
With
A partition member movable to a position that shields between the first developing roller and the second developing roller;
A carrier recovery part that is disposed below the stay part and recovers the carrier dropped from the stay part;
A rotation control unit for controlling rotation of the first developing roller and the second developing roller;
With
The rotation control unit
At a predetermined timing when image formation is stopped, the partition member is moved to a position that shields between the first development roller and the second development roller, and the first development roller is moved in the same direction as that during image formation. The carrier is rotated to discharge the carrier, the second developing roller is rotated in the opposite direction to the image formation to collect the carrier discharged to the image carrier, and the recovered carrier is The carrier dropped from the staying part that stays is collected by the carrier collecting part.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の現像装置において、
前記回転制御部により前記第1現像ローラーを回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させる際、前記像担持体の電位と前記第1現像ローラーの電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように前記第1現像ローラーの電位を設定する電位設定部を備えることを特徴とする。
The invention according to
When the rotation controller rotates the first developing roller to discharge the carrier to the image carrier, the difference between the potential of the image carrier and the potential of the first developing roller is larger than that during image formation. A potential setting unit for setting the potential of the first developing roller is provided.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の現像装置において、
前記滞留部は、磁束密度の所定範囲における磁束密度変化量が0.6mT/°以上となる領域を有することを特徴とする。
ここで、所定範囲とは、磁束密度が0近傍に低下する範囲のことであり、現像剤が現像ローラーから剥離される範囲のことである。
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect,
The staying portion has a region in which the amount of change in magnetic flux density in a predetermined range of magnetic flux density is 0.6 mT / ° or more.
Here, the predetermined range is a range where the magnetic flux density is reduced to near 0, and is a range where the developer is peeled from the developing roller.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記回転制御部は、前記所定のタイミングで、前記第2現像ローラーを画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも1周以上回転させることを特徴とする。
The invention according to
The rotation control unit rotates the second developing roller at a predetermined timing in a direction opposite to that at the time of image formation for a predetermined time, and then rotates at least one turn in the same direction as at the time of image formation. .
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記第1現像ローラーに前記現像剤を供給する現像剤供給部と、
前記現像剤供給部に前記キャリアを補充するキャリア補充部と、
前記キャリア回収部により回収されたキャリア量を算出するキャリア量算出部と、
前記キャリア量算出部により算出されたキャリア量に基づいて、前記キャリア補充部により前記キャリアを補充させるキャリア量制御部と、
を備えることを特徴とする。
The invention according to
A developer supply unit for supplying the developer to the first developing roller;
A carrier replenishment unit for replenishing the carrier to the developer supply unit;
A carrier amount calculation unit for calculating the carrier amount recovered by the carrier recovery unit;
A carrier amount control unit that replenishes the carrier by the carrier supplement unit based on the carrier amount calculated by the carrier amount calculation unit;
It is characterized by providing.
請求項6に記載の発明は、
画像形成装置において、
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像装置と、を有し、前記現像装置により形成されたトナー像を用紙に形成する画像形成部を備えることを特徴とする。
The invention described in
In the image forming apparatus,
The developing device according to
本発明によれば、画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of image defects and to suppress an increase in cost.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態に係る画像形成装置100は、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置であり、図1及び図2に示すように、自動原稿搬送部1、画像読取部2、画像形成部3、定着部T、給紙部5、記憶部6、操作表示部7、制御部10を備えて構成される。
An
自動原稿搬送部1は、原稿を1枚ずつ送り出して画像読取位置へと搬送し、画像読み取りが終わった原稿を所定の場所(原稿排紙台109)に排出する。
自動原稿搬送部1は、原稿を載置する原稿載置台101、載置された原稿を1枚ずつ分離する原稿分離手段103、分離された原稿を画像読取位置に向けて搬送する原稿搬送部105、搬送された原稿を排紙する原稿排紙手段107、排紙された原稿を載置する原稿排紙台109及び原稿の両面の画像を読み取る両面コピーモードにおいて当該原稿の表裏面を反転させるべく使用されるローラー対からなる原稿反転手段111を備えて構成される。
原稿読取位置は、原稿搬送部105の下方に設けられており、画像読取部2を構成するスリット201を介して原稿の画像が読み取られ、読み取られた原稿は原稿排紙手段107によって原稿排紙台109に排出される。
The
The
The document reading position is provided below the
画像読取部2は、スリット201、原稿を照射するランプ213と原稿からの反射光を反射させる第1ミラー215とを一体化してなる第1ミラーユニット205、第1ミラー215からの光を反射させる第2ミラー217と第3ミラー219とを略V字状に一体化してなる第2ミラーユニット207、第3ミラー219からの反射光を撮像素子上に結像させる結像レンズ209及び結像レンズ209によって結像された光像を光電変換して画像情報を得るライン状の撮像素子(以下CCD)211を備えて構成される。
画像読取部2によって読み取られた画像信号は、図示しないメモリより順次取り出され、露光手段である各露光光学系にそれぞれ電気信号として入力される。
The
The image signals read by the
画像形成部3は、有機光導電体を含有させたポリカーボネイトなどの樹脂よりなる感光層をドラム状の金属基体上に設けてなる感光体ドラム(像担持体)4、スコロトロン形式からなる帯電手段である帯電器320、レーザ光学系で構成される露光ユニット(露光手段)である露光光学系330、静電潜像を顕像化する現像装置8、感光体ドラム4の周面一部に対向する転写手段340、転写後の感光体ドラム4の表面をクリーニングするブレード(クリーニング手段)を含むクリーニング装置350等を備えて構成される。
現像装置8は、磁性キャリア(以下キャリア)及び非磁性トナー(以下トナー)からなる二成分現像剤を内蔵する。また、現像装置8は、位置固定であって周方向に複数の磁極を配列せしめた磁石を内蔵し、且つ非磁性の可回転する円筒形状からなる複数(本実施形態では2つ)の現像剤担持体(現像ローラー)等を有している。
The
The developing
以下、画像形成部3が行う一連の画像形成動作について説明する。
画像形成プロセスの開始に伴って、時計方向に回転する感光体ドラム4の表面は帯電器320により所定の極性に帯電される。次いで、露光光学系330による画像信号による露光が施され、静電潜像が感光体ドラム4上に形成される。静電潜像は、現像装置8の現像剤による接触又は非接触現像処理により反転現像されて可視画像であるトナー像に変換された後、転写手段340の作用によって転写媒体(以下コピー用紙)P上に転写される。
一方、転写処理終了後の感光体ドラム4の表面は、クリーニング手段350で清掃され、新たな画像形成のための準備が整えられる。
トナー像が転写されたコピー用紙Pは、例えば、不図示の分離爪の作用を受けながら感光体ドラム4から分離され、定着部Tに向けて搬送される。
Hereinafter, a series of image forming operations performed by the
With the start of the image forming process, the surface of the
On the other hand, the surface of the
The copy paper P onto which the toner image has been transferred is separated from the
定着部Tは、定着ヒーターを内蔵する定着ローラーT1と、定着ローラーT1と圧接しながら回転する圧着ローラーT2とを備えて構成される。画像を形成しているトナーは、両ローラーによる加熱及び加圧により溶融され、コピー用紙P上に定着される。
定着部Tによる定着処理終了後のコピー用紙Pは、その下流に設けられた排紙ローラー603により搬送され、装置本体外に設けてある排紙トレイ604上に排出される。
The fixing unit T includes a fixing roller T1 having a built-in fixing heater and a pressure roller T2 that rotates while being pressed against the fixing roller T1. The toner forming the image is melted by heating and pressurizing with both rollers and fixed on the copy paper P.
After completion of the fixing process by the fixing unit T, the copy paper P is conveyed by a
給紙部5は、複数の給紙トレイ51、52を備えて構成され、各給紙トレイ51、52に種類の異なる複数の用紙を収容する。給紙部5は、所定の搬送路により収容される用紙を画像形成部3に給紙する。
The
記憶部6は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、半導体メモリなどにより構成され、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御部10から読み書き可能に記憶する。また、記憶部60は、現像剤の使用履歴とキャリアの回収動作を行う時間との対応関係を示すテーブル(図12参照)や、現像剤の使用履歴と廃棄キャリア量との対応関係を示すテーブル(図13参照)等を記憶する。
The
操作表示部7は、例えば、タッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD)で構成され、表示部71及び操作部72として機能する。
表示部71は、制御部10から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、各機能の動作状況等の表示を行う。また、ユーザーによるタッチ操作を受け付けて、操作信号を制御部10に出力する。
操作部72は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部10に出力する。ユーザーは、操作表示部70を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。
The
The
The
制御部10は、CPU、RAM、ROM等を備えて構成され、CPUはROMに記憶されている各種プログラムをRAMに展開し、展開された各種プログラムと協働して、自動原稿搬送部1、画像読取部2、画像形成部3、定着部T、給紙部5、記憶部6、操作表示部7等の画像形成装置100の各部の動作を統括的に制御する(図2参照)。例えば、制御部10は、画像読取部2からの電気信号を入力して各種画像処理を行い、画像処理により生成された画像データを画像形成部3に出力する。また、制御部10は、画像形成部3の動作を制御して用紙に画像を形成する。
The
次に、本実施形態に係る現像装置8のより詳細な構成を、図3〜図9を参照して説明する。なお、図4〜図6において、図中aは感光体ドラム4の回転方向、bは第1現像ローラー810の回転方向、c1及びc2は第2現像ローラー820の回転方向、D1は現像ローラー810を通る現像剤の流れ、D2は第2現像ローラー820を通る現像剤の流れ、D3は感光体ドラム4及び第2現像ローラー820を通る劣化現像剤(劣化キャリア)の流れ、M1は第1現像ローラー810近傍の磁力分布、M2は第2現像ローラー820近傍の磁力分布を示している。
Next, a more detailed configuration of the developing
現像装置8は、感光体ドラム4に対向し且つ感光体ドラム4の移動方向(回転方向)上流側(図中左側)に配置され、現像剤を搬送する第1現像ローラー810と、感光体ドラム4に対向し且つ第1現像ローラー810よりも感光体ドラム4の移動方向(回転方向)下流側(図中右側)に配置され、現像剤を搬送する第2現像ローラー820と、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の下方にそれぞれ配置された第1スクリュウ830及び第2スクリュウ840と、を備えて構成される。また、現像装置8の底面側は、仕切り870により、第1現像ローラー810から落下した現像剤を回収する第1現像剤回収室850と、第2現像ローラー820から落下した現像剤を回収する第2現像剤回収室860と、に区画されている。第1現像剤回収室850には、トナー及びキャリアを主成分とする二成分現像剤が収容される。
The developing
第1現像剤回収室850内に収容された現像剤は、第1スクリュウ830により第1現像ローラー810に供給される。即ち、第1現像剤回収室850及び第1スクリュウ830は、本発明の現像剤供給部として機能する。
また、現像装置8には、現像剤供給部(第1現像剤回収室850)にキャリアを補充するキャリア補充部80(図2参照)が備えられている。
The developer stored in the first
Further, the developing
第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820は、アルミニウム又はステンレスなどの非磁性金属材料からなる円筒状部材であり、磁石を位置固定で内蔵している。
第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の回転は、制御部10により制御される。即ち、制御部10は、本発明の回転制御部として機能する。
The first developing
The rotation of the first developing
ここで、現像装置8が行う画像形成動作について、図4を参照して説明する。なお、画像形成時、第1現像ローラー810は、反時計回りに回転する一方、第2現像ローラー820は、時計回りに回転する。
画像形成時には、まず、第1スクリュウ830から第1現像ローラー810に現像剤が供給され、現像剤の厚さを規制するドクターブレード880により規制されて第1現像ローラー810上に均一な厚さの現像剤層が形成される。
次に、第1現像ローラー810上の現像剤は、感光体ドラム4と第1現像ローラー810とが対向する現像領域において現像が行われる前に、磁界の作用により、そのまま現像領域に搬送されるものと、対向する第2現像ローラー820に受け渡されるものとに分岐される。そのまま現像領域に搬送された現像剤は、当該現像領域において現像が行われた後、第1現像ローラー810から離脱して、第1現像剤回収室850に落下する。一方、第2現像ローラー820に受け渡された現像剤は、第2現像ローラー820により搬送されて、感光体ドラム4と第2現像ローラー820とが対向する現像領域において現像が行われる。
次に、現像領域を通過した現像剤は、磁界の作用により第2現像ローラー820から離脱して、第2現像剤回収室860に落下する。第2現像剤回収室860内の現像剤は、仕切り870に設けられた開口(図示省略)を通って第1現像剤回収室850に環流する。
Here, an image forming operation performed by the developing
At the time of image formation, first, a developer is supplied from the
Next, the developer on the first developing
Next, the developer that has passed through the developing region is separated from the second developing
次に、現像装置8が行うキャリアの回収動作について、図5を参照して説明する。なお、回収動作時、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820は、いずれも反時計回りに回転する。即ち、第2現像ローラー820は、画像形成時と回収動作時とで、回転方向が異なっている。
回収動作時には、まず、第1スクリュウ830から第1現像ローラー810に現像剤が供給され、ドクターブレード880により規制されて第1現像ローラー810上に均一な厚さの現像剤層が形成される。
Next, the carrier collecting operation performed by the developing
During the collecting operation, first, a developer is supplied from the
次に、第1現像ローラー810上の現像剤は、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820間を遮蔽する位置に移動した仕切り部材890により、対向する第2現像ローラー820に受け渡されることなく感光体ドラム4と第1現像ローラー810とが対向する現像領域に搬送され、磁界の作用により、劣化キャリアのみが感光体ドラム4に排出される。なお、仕切り部材890は、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820間を遮蔽できるものであればよく、例えば、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820間を外周方向に回転する部分円筒やブラインド等であってもよい。
一般に、第1現像ローラー810上のキャリアに対しては、現像領域において、第1現像ローラー810から当該第1現像ローラー810側に引き付ける磁力が働くとともに、感光体ドラム4と第1現像ローラー810との電位差により感光体ドラム4側に引き付ける方向に生じるクーロン力が働く。画像形成時は、キャリアが感光体ドラム4側に引き付けられないよう、クーロン力よりも磁力が強く働くように感光体ドラム4と第1現像ローラー810との電位差を制御している。一方、回収動作時は、通常の劣化していないキャリアを第1現像ローラー810上に残しつつ、劣化キャリア(例えば、磁力が低下したキャリアや表面が汚染されて高抵抗化した(クーロン力が強まった)キャリア)のみを感光体ドラム4側に引き付けるべく、画像形成時よりもクーロン力が強くなるよう、感光体ドラム4と第1現像ローラー810との電位差を制御している。
Next, the developer on the first developing
In general, a magnetic force attracting the carrier on the first developing
通常の劣化していないキャリアは、現像領域において現像が行われた後、第1現像ローラー810から離脱して、第1現像剤回収室850に落下する。
一方、感光体ドラム4に引き付けられた劣化キャリアは、感光体ドラム4により搬送されて、画像形成時と反対方向に回転している第2現像ローラー820に回収される。次いで、第2現像ローラー820に回収された劣化キャリアは、第2現像ローラー820の周方向の一部に形成された滞留領域(滞留部)E1に搬送されて、性能を回復可能な劣化キャリアを選別する処理が行われる(図6等参照)。
ここで、性能を回復可能な劣化キャリアとは、劣化キャリアのうち表面が汚染されて高抵抗化したキャリア(図中k1)のことであり、回復不可能な劣化キャリアとは、磁力が低下したキャリア(図中k2)のことである。また、滞留領域E1とは、磁束密度の変化を急峻にしてキャリアの滞留性を向上させた領域のことである(図7参照)。なお、画像形成時の現像剤の離脱領域E2(図4参照)は、磁束密度の変化を緩慢にした領域であり(図7参照)、磁束密度の変化をなだらかにすることで現像剤の入れ替え性(剥離性)を向上させている。
The normal undegraded carrier is developed in the development area, and then separated from the
On the other hand, the deteriorated carrier attracted to the
Here, the deteriorated carrier whose performance can be recovered is a carrier (k1 in the figure) whose surface is contaminated and has increased resistance, and the unrecoverable deteriorated carrier has a reduced magnetic force. It is a carrier (k2 in the figure). Further, the staying region E1 is a region in which the change in magnetic flux density is steep to improve the staying property of carriers (see FIG. 7). Note that the developer separation region E2 (see FIG. 4) during image formation is a region in which the change in magnetic flux density is slow (see FIG. 7), and the change of the developer is performed by smoothing the change in magnetic flux density. Property (peelability) is improved.
図8に、現像ローラーにおける磁束密度の変化量の一例を示す。
現像剤は、磁束密度が0近傍に低下する所定範囲(以下剥離部分)において、現像ローラー(第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820)から剥離される。本実施形態では、図8に示すように、剥離部分H1を磁束密度10mT周辺(例えば7〜13mT)と規定し、磁束密度変化量を磁束密度10mT周辺の傾き(磁束密度変化幅/現像ローラーの位置(角度))で規定する。
FIG. 8 shows an example of the amount of change in magnetic flux density in the developing roller.
The developer is peeled from the developing roller (the first developing
図9に、磁束密度変化量と剥離部分における現像剤の滞留の有無との対応関係の一例を示す。
図9に示す例では、剥離部分において、磁束密度変化量が0.6mT/°未満(0.3mT/°、0.4mT/°、0.5mT/°)の場合、現像剤の滞留がみられないことが示されている。また、磁束密度変化量が0.6mT/°の場合、現像剤の滞留が若干みられたことが示されている。また、磁束密度変化量が0.6mT/°を超える(0.7mT/°、0.8mT/°、0.9mT/°)場合、現像剤の滞留がみられたことが示されている。
即ち、剥離部分における磁束密度変化が緩慢な場合(磁束密度変化量が0.6mT/°未満の場合)には、現像剤の剥離効率が良く、現像ローラー上に現像剤が残存しない。一方、剥離部分における磁束密度変化が急峻な場合(磁束密度変化量が0.6mT/°以上の場合)には、現像剤の剥離効率が悪く、剥離部分に現像剤が滞留する。
FIG. 9 shows an example of a correspondence relationship between the change amount of the magnetic flux density and the presence or absence of the developer in the peeled portion.
In the example shown in FIG. 9, when the amount of change in magnetic flux density is less than 0.6 mT / ° (0.3 mT / °, 0.4 mT / °, 0.5 mT / °), the developer stays in the peeled portion. It is shown that it is not possible. Further, it is shown that when the magnetic flux density change amount is 0.6 mT / °, the developer stays slightly. In addition, it is indicated that the developer stays when the magnetic flux density change amount exceeds 0.6 mT / ° (0.7 mT / °, 0.8 mT / °, 0.9 mT / °).
That is, when the change in magnetic flux density at the peeling portion is slow (when the change in magnetic flux density is less than 0.6 mT / °), the developer peeling efficiency is good and the developer does not remain on the developing roller. On the other hand, when the change in magnetic flux density at the peeled portion is steep (when the change in magnetic flux density is 0.6 mT / ° or more), the developer peeling efficiency is poor and the developer stays in the peeled portion.
本実施形態では、第1現像ローラー810の離脱領域や第2現像ローラー820の離脱領域E2においては、磁束密度変化量を0.6mT/°未満に設定することにより、現像剤を効率的に剥離させている。
また、本実施形態では、第2現像ローラー820の滞留領域E1において、磁束密度変化量を0.6mT/°以上に設定することにより、現像剤を意図的に滞留させている。これにより、性能を回復可能な劣化キャリア(表面が汚染されて高抵抗化したキャリア)と回復不可能な劣化キャリア(磁力が低下したキャリア)とを選別する処理を行っている。
In this embodiment, in the separation area of the
In the present embodiment, the developer is intentionally retained in the retention region E1 of the second developing
上記の選別処理により、性能を回復可能な劣化キャリアはそのまま滞留領域E1に滞留し、第2現像ローラー820と摺擦されて表層の汚れが除去され、性能を回復する。一方、性能を回復不可能な劣化キャリアは磁力が低いために滞留領域E1からはじき出され、滞留領域E1の下方に配置された劣化キャリア回収室(キャリア回収部)900に落下して回収される(図6参照)。劣化キャリア回収室900に回収された劣化キャリアは、排出スクリュー910により図示しないキャリア回収箱へと排出され、廃棄される。
As a result of the sorting process, the deteriorated carrier whose performance can be recovered stays in the staying region E1, and is rubbed against the second developing
次に、本実施形態に係る画像形成装置100の動作について、図10を参照して説明する。
まず、制御部10は、画像形成部3による画像形成動作を停止させる(ステップS101)。ステップS101の処理は、画像形成に係るジョブが終了したこと又は現像ローラー(第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820)が所定時間駆動したことを契機として実施される。なお、所定時間の周期は、特に制限はないが、例えば、10時間である。
Next, the operation of the
First, the
次に、制御部10は、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820間に仕切り870を挿入する(ステップS102)。これにより、第1現像ローラー810上の現像剤が、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820間で直接受け渡されることを防ぐことができる。
Next, the
次に、制御部10は、感光体ドラム4の移動方向(回転方向)下流側に配置された第2現像ローラー820を、画像形成時と同一方向(時計回り)に回転させる(ステップS103)。これにより、第2現像ローラー820上の現像剤を一旦剥ぎ取ることができる。
次に、制御部10は、第2現像ローラー820を停止させる(ステップS104)。
Next, the
Next, the
次に、制御部10は、感光体ドラム4、感光体ドラム4の移動方向(回転方向)上流側に配置された第1現像ローラー810、及び第2現像ローラー820を回転させる(ステップS105)。これにより、キャリアの回収動作が開始される。ステップS105の処理において、感光体ドラム4及び第1現像ローラー810は、画像形成時と同一方向に回転する。一方、第2現像ローラー820は、画像形成時と反対方向(反時計回り)に回転する。
Next, the
なお、ステップS105の処理において、制御部10は、感光体ドラム4と第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の各々との電位差を制御することにより、劣化キャリアの回収動作を可能としている。具体的には、制御部10は、感光体ドラム4の電位V0と第1現像ローラー810の電位Vdcとの差分が画像形成時よりも大きくなるように第1現像ローラー810の電位Vdcを設定する。即ち、制御部10は、本発明の電位設定部として機能する。これにより、第1現像ローラー810上の劣化キャリアに対してクーロン力が画像形成時よりも強く働くので、劣化キャリアを感光体ドラム4側に引き付ける、即ち、劣化キャリアを感光体ドラム4に排出することができる。また、制御部10は、感光体ドラム4の電位V0と第2現像ローラー820の電位Vdcとの差分が画像形成時よりも小さくなるように第2現像ローラー820の電位Vdcを設定する。これにより、感光体ドラム4上の劣化キャリアに対してクーロン力が画像形成時よりも弱く働くので、磁力により劣化キャリアが第2現像ローラー820側に引き付けられて回収されることとなる。
In the process of step S105, the
図11に、本実施形態における通常時(画像形成時)及び回収動作時の感光体ドラム4、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の電位を示す。図11に示す例では、通常時、感光体ドラム4の電位V0が−700V、第1現像ローラー810の電位Vdc及び第2現像ローラー820の電位Vdcが−500Vに設定されている。従って、画像形成時の感光体ドラム4と第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の各々との電位差は、いずれも200Vである。
一方で、回収動作時、感光体ドラム4の電位V0が−700V、第1現像ローラー810の電位Vdcの電位Vdcが−300V、第2現像ローラー820の電位Vdcが−650Vに設定されている。従って、画像形成時の感光体ドラム4と第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の各々との電位差は、それぞれ400V、50Vである。即ち、本実施形態では、感光体ドラム4と第1現像ローラー810との電位差は画像形成時よりも大きくなるように設定され、感光体ドラム4と第2現像ローラー820との電位差は画像形成時よりも小さくなるように設定されている。
制御部10は、上記の電位制御により、第1現像ローラー810からの劣化キャリアの排出動作及び第2現像ローラー820での劣化キャリアの回収動作を実現する。
FIG. 11 shows the potentials of the
On the other hand, during the collecting operation, the potential V0 of the
The
次に、制御部10は、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS106)。所定時間とは、第2現像ローラー820の滞留領域E1における劣化キャリアの滞留量が増え過ぎて性能を回復可能な劣化キャリアまで劣化キャリア回収室900に落下してしまう虞が生じる時間のことであり、例えば、30秒である。
制御部10は、所定時間が経過したと判定した場合(ステップS106:YES)、次のステップS107へと移行する。
一方、制御部10は、所定時間が経過していないと判定した場合(ステップS106:NO)、所定時間が経過するまでステップS106の処理を繰り返す。
Next, the
When it is determined that the predetermined time has elapsed (step S106: YES), the
On the other hand, when it is determined that the predetermined time has not elapsed (step S106: NO), the
次に、制御部10は、感光体ドラム4、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820を停止させる(ステップS107)。所定時間を経過したタイミングで感光体ドラム4、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820を停止させることにより、性能を回復可能な劣化キャリアの廃棄を未然に防ぐことができる。
Next, the
次に、制御部10は、第2現像ローラー820を、画像形成時と同一方向(時計回り)に回転させる(ステップS108)。なお、第2現像ローラー820を回転させる動作は、少なくとも1周以上行うことが好ましい。これにより、第2現像ローラー820の滞留領域E1に滞留して性能を回復した劣化キャリアを、第2現像剤回収室860に回収することができる。
次に、制御部10は、キャリアの回収動作を継続する必要があるか否かを判定する(ステップS109)。具体的には、制御部10は、現像剤の使用履歴とキャリアの回収動作を行う時間との対応関係を示すテーブル(図12参照)を参照して、キャリアの回収動作を継続する必要があるか否かを判定する。なお、キャリアの回収動作の継続時間は、現像剤の使用履歴が長くなるにつれて長くなるように設定することが好ましい。これは、現像剤の使用履歴が長くなるほど、現像剤中に占める劣化キャリアの割合が増加するからである。
制御部10は、キャリアの回収動作を継続する必要があると判定した場合(ステップS109:YES)、ステップS105へと移行して、キャリアの回収動作を継続する。
一方、制御部10は、キャリアの回収動作を継続する必要がないと判定した場合(ステップS109:NO)、次のステップS110へと移行する。
Next, the
Next, the
When it is determined that the carrier collection operation needs to be continued (step S109: YES), the
On the other hand, when it determines with the
次に、制御部10は、第2現像ローラー820を停止させる(ステップS110)。
次に、制御部10は、キャリア補充部80を制御して、劣化キャリア回収室900で回収して廃棄したキャリアと同量のキャリアを現像装置8の第1現像剤回収室850に補充する(ステップS111)。具体的には、制御部10は、現像剤の使用履歴と廃棄キャリア量との対応関係を示すテーブル(図13参照)を参照して廃棄キャリア量を算出し、算出した廃棄キャリア量と同量のキャリアを第1現像剤回収室850に補充する。即ち、制御部10は、本発明のキャリア量算出部及びキャリア量制御部として機能する。
Next, the
Next, the
以下に、本実施形態に係る画像形成装置100における実施例と先行技術文献に挙げた特許文献2(特開2012−113109号公報)記載の画像形成装置における比較例との比較検証を示す。
なお、実施例及び比較例ともに、使用履歴が100[hour]の現像剤を使用し、キャリアの回収動作を行う時間を90[sec]として検証を行った。
Hereinafter, comparison verification between an example in the
In both the examples and comparative examples, a developer having a usage history of 100 [hour] was used, and the time for performing the carrier recovery operation was 90 [sec].
図14に、実施例及び比較例における検証結果を示す。
図中のN1及びN4を参照すると、キャリア付着に伴う画像上の斑点の個数は、実施例及び比較例とも排出動作により消滅しており(5→0)、両者に差異は見られなかった。
また、図中のN2及びN5を参照すると、トナーの帯電量は、実施例及び比較例とも排出動作により改善(増加)しており(30→35)、両者に差異は見られなかった。
一方、図中のN3を参照すると、現像剤の排出量は、実施例が10g、比較例が30gであり、実施例の方が少なかった。これは、磁力が低下したキャリアのみを排出していることに起因する。即ち、実施例は、キャリアの排出量を抑制しつつ、比較例と同等に現像剤の状態を維持していることがわかった。
また、図中のN6を参照すると、実施例では排出動作後に画像不具合が発生しなかったのに対し、比較例では排出動作後に画像不具合が発生した。具体的には、比較例では、中間転写ベルトのクリーニング機構に突入したキャリアによりブレードが摩耗して中間転写ベルトのクリーニング不良が発生し、クリーニング不良に起因する画像スジが発生した。また、ブレードで挟み込んだキャリアと中間転写ベルトとが摺擦して中間転写ベルトにスジ状の傷が発生し、このベルト傷に起因する画像スジが発生した。
以上の検証結果より、実施例の方が比較例よりも良好な結果を得たことがわかった。
In FIG. 14, the verification result in an Example and a comparative example is shown.
Referring to N1 and N4 in the figure, the number of spots on the image due to carrier adhesion disappeared by the discharging operation in both the example and the comparative example (5 → 0), and there was no difference between the two.
Further, referring to N2 and N5 in the figure, the toner charge amount was improved (increased) by the discharging operation in both the example and the comparative example (30 → 35), and there was no difference between the two.
On the other hand, referring to N3 in the figure, the developer discharge amount was 10 g in the example and 30 g in the comparative example, and the amount in the example was smaller. This is due to the fact that only carriers with reduced magnetic force are discharged. That is, it was found that the example maintained the state of the developer in the same manner as the comparative example while suppressing the discharge amount of the carrier.
Further, referring to N6 in the figure, the image defect did not occur after the discharge operation in the embodiment, whereas the image defect occurred after the discharge operation in the comparative example. Specifically, in the comparative example, the blade was worn by the carrier that entered the cleaning mechanism of the intermediate transfer belt, and the cleaning failure of the intermediate transfer belt occurred, and image streaks due to the cleaning failure occurred. Further, the carrier sandwiched between the blades and the intermediate transfer belt rubbed to cause streak-like scratches on the intermediate transfer belt, and image streaks due to the belt scratches were generated.
From the above verification results, it was found that the example obtained better results than the comparative example.
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置100の現像装置8は、第1現像ローラー810と、第1現像ローラー810よりも像担持体(感光体ドラム4)の回転方向下流側に配置され、周方向の一部にキャリアを滞留させる滞留部(滞留領域E1)を有する第2現像ローラー820と、を備える。また、滞留部の下方に配置され、滞留部から落下したキャリアを回収するキャリア回収部(劣化キャリア回収室900)と、第1現像ローラー810及び第2現像ローラー820の回転を制御する回転制御部(制御部10)と、を備える。また、回転制御部は、画像形成停止中の所定のタイミングで、第1現像ローラー810を画像形成時と同一方向に回転させて像担持体にキャリアを排出させ、第2現像ローラー820を画像形成時と反対方向に回転させて像担持体に排出されたキャリアを回収させるとともに、回収されたキャリアが滞留する滞留部から落下したキャリアをキャリア回収部により回収させる。
従って、本実施形態に係る現像装置8によれば、ブレードを用いてキャリアを回収する構成ではないため、像担持体(感光体ドラム4や中間転写ベルト等)を傷付けることがなく、像担持体の傷に起因する画像不良の発生を抑制することができる。また、キャリア回収用の専用ローラーを設ける必要がないため、コストアップを抑制することができる。また、第2現像ローラー820に滞留部を形成して性能を回復可能な劣化キャリアと回復不可能な劣化キャリアとを選別し、回復可能な劣化キャリアを滞留部における摺擦により回復させることができるので、キャリアの排出量を低減してコストアップを抑制することができる。
As described above, the developing
Therefore, according to the developing
また、本実施形態に係る現像装置8は、回転制御部により第1現像ローラー810を回転させて像担持体にキャリアを排出させる際、像担持体の電位と第1現像ローラー810の電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように第1現像ローラー810の電位を設定する電位設定部(制御部10)を備える。
従って、本実施形態に係る現像装置8によれば、第1現像ローラー810上の劣化キャリアに対してクーロン力が画像形成時よりも強く働くので、像担持体において効率的な劣化キャリアの回収を行うことができる。
Further, when the developing
Therefore, according to the developing
また、本実施形態に係る現像装置8によれば、滞留部は、磁束密度の所定範囲における磁束密度変化量が0.6mT/°以上となる領域を有する。
従って、本実施形態に係る現像装置8によれば、滞留部において現像剤を意図的に滞留させることができるので、性能を回復不可能な劣化キャリアを排出しつつ、回復可能な劣化キャリアの性能を像担持体との摺擦により回復させることができる。
Further, according to the developing
Therefore, according to the developing
また、本実施形態に係る現像装置8によれば、回転制御部は、所定のタイミングで、第2現像ローラー820を画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも1周以上回転させる。
従って、本実施形態に係る現像装置8によれば、滞留部における劣化キャリアの滞留量が増え過ぎて性能を回復可能な劣化キャリアまで排出してしまうことを未然に防ぐことができるので、キャリアの排出量をより低減してコストアップを抑制することができる。
Further, according to the developing
Therefore, according to the developing
また、本実施形態に係る現像装置8は、第1現像ローラー810に現像剤を供給する現像剤供給部(第1現像剤回収室850、第1スクリュウ830)と、現像剤供給部にキャリアを補充するキャリア補充部80と、キャリア回収部により回収されたキャリア量を算出するキャリア量算出部(制御部10)と、キャリア量算出部により算出されたキャリア量に基づいて、キャリア補充部80によりキャリアを補充させるキャリア量制御部(制御部10)と、を備える。
従って、本実施形態に係る現像装置8によれば、適切な量のキャリアを補充することができるので、現像装置8内のキャリア量を適切に制御することができる。
Further, the developing
Therefore, according to the developing
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 As mentioned above, although concretely demonstrated based on embodiment which concerns on this invention, this invention is not limited to the said embodiment, It can change in the range which does not deviate from the summary.
例えば、上記実施形態では、感光体ドラム4の電位と第1現像ローラー810の電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように第1現像ローラー810の電位を設定するようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、必ずしも感光体ドラム4の電位と第1現像ローラー810の電位との差分が画像形成時よりも大きくなるように設定する必要はなく、画像形成時と同様の設定であっても画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
For example, in the above embodiment, the potential of the first developing
また、上記実施形態では、第2現像ローラー820の滞留領域E1の磁束密度変化量を0.6mT/°以上に設定しているが、これに限定されるものではない。即ち、滞留領域E1においてキャリアの滞留がみられさえすればよく、0.6mT/°を下回る値に設定された場合であっても画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the magnetic flux density variation | change_quantity of the retention area | region E1 of the 2nd developing
また、上記実施形態では、第2現像ローラー820を画像形成時と反対方向に所定時間回転させた後、画像形成時と同一方向に少なくとも1周以上回転させるようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、必ずしも画像形成時と同一方向に少なくとも1周以上回転させる必要はなく、1周以上回転させなかった場合であっても画像不良の発生を抑制し且つコストアップを抑制することができる。
In the above-described embodiment, the second developing
また、上記実施形態では、キャリア量算出部により算出された廃棄キャリア量に基づいてキャリアを補充させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、廃棄キャリア量にかかわらず、一定の量を補充させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the carrier is replenished based on the discarded carrier amount calculated by the carrier amount calculation unit, but the present invention is not limited to this. For example, a certain amount may be replenished regardless of the amount of discarded carriers.
また、上記実施形態では、現像装置8を感光体ドラム4の下方に配置する構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置8を感光体ドラム4の側方(図1中右側方)に配置するようにしてもよい。但し、この場合、劣化キャリア回収室900を第2現像ローラー820の滞留領域E1の下方に配置する必要がある。即ち、劣化キャリア回収室900を滞留領域E1の下方に配置する構成であれば、現像装置8を感光体ドラム4のいずれの方向に配置してもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the developing
その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the detailed configuration of each apparatus constituting the image forming apparatus and the detailed operation of each apparatus can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100 画像形成装置
1 自動原稿搬送部
2 画像読取部
3 画像形成部
4 感光体ドラム(像担持体)
320 帯電器
330 露光光学系
8 現像装置
810 第1現像ローラー
820 第2現像ローラー
E1 滞留領域(滞留部)
830 第1スクリュウ(現像剤供給部)
840 第2スクリュウ
850 第1現像剤回収室(現像剤供給部)
860 第2現像剤回収室
870 仕切り
880 ドクターブレード
890 仕切り部材
900 劣化キャリア回収室(キャリア回収部)
910 排出スクリュー
80 キャリア補充部
340 転写手段
350 クリーニング装置
T 定着部
5 給紙部
6 記憶部
7 操作表示部
71 表示部
72 操作部
10 制御部(回転制御部、電位設定部、キャリア量算出部、キャリア量制御部)
DESCRIPTION OF
320
830 1st screw (developer supply part)
840
860 Second
910
Claims (6)
前記複数の現像ローラーは、
第1現像ローラーと、
前記第1現像ローラーよりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、周方向の一部に前記キャリアを滞留させる滞留部を有する第2現像ローラーと、
を備え、
前記第1現像ローラー及び前記第2現像ローラー間を遮蔽する位置に移動可能な仕切り部材と、
前記滞留部の下方に配置され、前記滞留部から落下したキャリアを回収するキャリア回収部と、
前記第1現像ローラー及び前記第2現像ローラーの回転を制御する回転制御部と、
を備え、
前記回転制御部は、
画像形成停止中の所定のタイミングで、前記仕切り部材を前記第1現像ローラー及び前記第2現像ローラー間を遮蔽する位置に移動させた状態で、前記第1現像ローラーを画像形成時と同一方向に回転させて前記像担持体に前記キャリアを排出させ、前記第2現像ローラーを画像形成時と反対方向に回転させて前記像担持体に排出されたキャリアを回収させるとともに、前記回収されたキャリアが滞留する前記滞留部から落下したキャリアを前記キャリア回収部により回収させることを特徴とする現像装置。 In a developing device that includes a plurality of developing rollers at a position facing the image carrier, and forms a toner image by supplying a developer composed of toner and a carrier to the electrostatic latent image formed on the image carrier.
The plurality of developing rollers are
A first developing roller;
A second developing roller, which is disposed downstream of the first developing roller in the rotation direction of the image carrier, and has a staying portion for retaining the carrier in a part of the circumferential direction;
With
A partition member movable to a position that shields between the first developing roller and the second developing roller;
A carrier recovery part that is disposed below the stay part and recovers the carrier dropped from the stay part;
A rotation control unit for controlling rotation of the first developing roller and the second developing roller;
With
The rotation control unit
At a predetermined timing when image formation is stopped, the partition member is moved to a position that shields between the first development roller and the second development roller, and the first development roller is moved in the same direction as that during image formation. The carrier is rotated to discharge the carrier, the second developing roller is rotated in the opposite direction to the image formation to collect the carrier discharged to the image carrier, and the recovered carrier is A developing device characterized in that a carrier dropped from the staying part is collected by the carrier collecting part.
前記現像剤供給部に前記キャリアを補充するキャリア補充部と、
前記キャリア回収部により回収されたキャリア量を算出するキャリア量算出部と、
前記キャリア量算出部により算出されたキャリア量に基づいて、前記キャリア補充部により前記キャリアを補充させるキャリア量制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の現像装置。 A developer supply unit for supplying the developer to the first developing roller;
A carrier replenishment unit for replenishing the carrier to the developer supply unit;
A carrier amount calculation unit for calculating the carrier amount recovered by the carrier recovery unit;
A carrier amount control unit that replenishes the carrier by the carrier supplement unit based on the carrier amount calculated by the carrier amount calculation unit;
The developing device according to claim 1, further comprising:
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