JP6727533B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)トナー搬送量が増大して帯電量が増大する場合
現像ローラへのトナー搬送量が増大すると、当該トナーの帯電分が現像バイアスに追加される。その結果、実効現像バイアスが増大し、実効現像バイアスが非画像部の感光体表面電位を超え、正規現像をした場合に出力画像の白紙部をトナーで汚してしまうことがある(以下、これを「白紙部現像」と呼ぶ)。
現像ローラへ搬送されるトナーに劣化トナーと新規トナーが混在する場合、トナー搬送量が増大してもトナーの荷電分離によりトナー荷電が逆帯電・弱帯電となることがある。その結果、感光体表面の非画像部(地肌部)に古いトナーが付着することで出力画像の白紙部をトナーで汚してしまうことがある(以下、これを「地汚れ」と呼ぶ)。
いずれも白紙部がトナーで汚れて不良画像になるだけでなく、その分のトナーが無駄になる。
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置100の全体構成及び動作について説明する。画像形成装置100は、一般的な電子写真方式のタンデム式カラープリンタである。ただし、画像形成装置100は当該方式に限定されない。本発明はモノクロプリンタやその他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置にも適用可能である。
続いて作像動作について説明する。作像動作が開始されると、各プロセスユニット102a〜102dにて各色の画像が形成される。詳しくは、各プロセスユニット102a〜102dにおいて、感光体108が回転駆動され、帯電器110によって感光体108の表面が所定の極性に一様に帯電される。
図2に、現像装置としてのプロセスユニット102の概略図を示す。このプロセスユニット102は、補給用のトナーが収容された上部のトナー供給容器201と、所定量のトナーが初期から収納された下部の現像室203で構成されている。トナー供給容器201の内部には、トナーを常時攪拌してその流動性を保つために、攪拌パドル208などを配設するとよい。
本実施形態の現像装置としてのプロセスユニット102は、現像ローラ111への印加バイアスVb(以下現像バイアスVbという)と、供給ローラ206への印加バイアスVs(以下供給バイアスVsという)の差分Δ(Vb−Vs)(以下供給バイアスオフセット量Δ(Vb−Vs)という)を制御する。こうすることでトナーの追従性を確保する。供給バイアスオフセット量Δ(Vb−Vs)は、現像ローラ111上へ遷移するトナーの搬送量と帯電量を決定する。このため、当該オフセット量を設定する際には、現像ローラ111へのトナー追従性だけでなく、現像ローラ111から感光体108へトナーが自然に遷移してしまう不具合にも対応するように、各種パラメータを設定する必要がある。
(1)図4Aでの供給バイアスオフセット量、地肌ポテンシャル選択方法
(1−1)供給バイアスオフセット量は優先順位が最も高く、図3Aに示す追従性OKの 範囲にある現像ローラ上のトナー量から供給バイアスオフセット量を選択す る。図3Aのグラフ(2)では、供給バイアスオフセット0〜300Vのどの 点をとっても追従性がOKである。
(2−1)供給バイアスオフセット量は優先順位が最も高く、図3Aに示す追従性OKの 範囲にある現像ローラ上のトナー量から供給バイアスオフセット量を選択す る。図3Aに示すように、グラフ(4)(感光体走行距離5000m、高温高 湿放置前(連続運転))では、供給バイアスオフセット量が300V付近でない と、現像ローラ上のトナー量は追従性を確保出来ない。よって、供給バイアス オフセット量を300Vに選択する。
(2−2)図3Bに示すように、グラフ(4)における供給バイアスオフセット量300 V付近では、単位重量に対するトナー荷電量[μC/g]が低いため、地汚れが発 生するリスクがある。
ここで、図4Bに示すように、供給バイアスオフセット量が低い場合、地汚れ リスクが少ないため、供給バイアスオフセット量が高い範囲と比べてOK範囲 が広い。しかし、追従性確保のためには採用することは難しい。
図5に供給バイアスオフセット量変更時のフローチャートを示す。このフローチャートの後半では、供給バイアスオフセットに対応して画像濃度を最適化するための濃度調整を実施する。
画像濃度制御には、以下のベタ濃度調整と中間調(ハーフトーン)濃度調整がある。
(1)ベタ濃度調整制御
図6に示すように、現像バイアスの水準を振って、目標濃度(例えば階調100%(ベタ))を達成する現像バイアスを決定する。ここで、地肌ポテンシャルが一定値となるよう、現像バイアスの変更タイミングに同期して、帯電バイアスは変動する。また、感光体へ露光する露光エネルギーは一定値である。
露光手段の露光エネルギーの水準を振って目標濃度となるよう調整し、ハーフトーン画像は感光体に形成される。ここで、現像バイアスは、(1)で決定した現像バイアスに固定する。
なお、この中間調濃度調整は、供給バイアスオフセット量の変更に影響をあたえない。
図6は濃度調整制御(ベタ濃度調整)の具体例を示すものである。ベタ濃度調整方法の手順は次のとおりである。
(1)帯電器110によってある印加バイアスで帯電させた感光体108は、露光装置から露光されることで複数のパッチパターン潜像が作成される。図6に示すように、現像バイアスを図6の第一現像バイアス(-20V)、供給バイアスを第一供給バイアス(-120V)にセットして潜像を現像し、パッチパターントナー画像の画像濃度を測定し、平均画像濃度を得る。
このように、上記濃度調整制御は、供給バイアス、帯電器で設定する感光体表面電位をそれぞれが現像バイアスに対して一定オフセット量を保っている。それ以外は一般的なベタ濃度調整制御例と同様である。
なお、図6では1つのパッチパターンで説明したが、複数であってもよい。
以下に本発明の実施形態で使用するトナーについて説明する。
[ポリエステル1の合成]
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物235部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物525部、テレフタル酸205部、アジピン酸47部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸46部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[ポリエステル1]を得た。[ポリエステル1]は、数平均分子量2600、重量平均分子量6900、Tg44℃、酸価26であった。
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応し[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
カーボンブラック(キャボット社製 リーガル400R):40部、結着樹脂:ポリエステル樹脂(三洋化成RS−801 酸価10、Mw20000、Tg64℃):60部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで1mmの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[ポリエステル1]545部、パラフィンワックス 181部、酢酸エチル1450部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル100部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
イオン交換水970部、分散安定用の有機樹脂微粒子(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の25wt%水性分散液40部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業製)140部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
[顔料・WAX分散液1]975部、アミン類としてイソホロンジアミン2.6部、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmにて1分間混合した後、[プレポリマー1]88部を加えTKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmにて1分間混合した後、[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数8,000〜13,000rpmで調整しながら20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。このときのろ液は、乳白色であった。
(2):(1)の濾過ケーキにイオン交換水900部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μS/cm以下となるようにこの操作を繰り返した。
(3):(2)のリスラリー液のpHが4となる様に10%塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌30分後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返し[濾過ケーキ1]を得た。
103a-103d:露光 108a-108d:感光体
111a-111d:現像ローラ 100:画像形成装置
102:プロセスユニット 102:現像室
103:露光 104:給紙トレイ
105:給紙ローラ 106:定着装置
107:タイミングローラ対 108:感光体
108:各感光体 108:感光体
108:各感光体 108:感光体
108:感光体ドラム 108:感光体
109:排紙ローラ 110:帯電器
111:各現像ローラ 111:現像ローラ
112:クリーニング装置 120:中間転写ベルト
120:転写ベルト 120:中間転写ベルト
121:テンションローラ 122:駆動ローラ
123:二次転写ローラ 124:センサ
125:機内温湿度センサ 125:温湿度センサ
125:機内・機外温湿度センサ 126:機外温湿度センサ
127:フィルタ 128:送風ファン
129:廃トナー収容容器 130:制御部
201:トナー供給容器 202:搬送手段
203:現像室 204:アジテータ
205:トナー輸送部材 206:供給ローラ
207:規制ブレード 208:攪拌パドル
209:クリーニング装置 210:トナー漏れ防止シート
211:残量検知センサ 212:現像バイアス印加部
213:供給バイアス印加部 214:トナー輸送部材
Claims (8)
- 静電潜像を担持可能な感光体と、
周面に一成分現像剤としてのトナーを担持した状態で前記感光体に対向して配置され、回転することで前記トナーを前記感光体上に搬送して前記静電潜像を現像する現像ローラと、
前記現像ローラに現像バイアスを印加するための現像バイアス印加部と、
前記現像ローラへ前記トナーを供給するトナー供給ローラと、
前記トナー供給ローラに供給バイアスを印加するための供給バイアス印加部と、
前記現像バイアス印加部と前記供給バイアス印加部を制御することで、前記現像バイアスと前記供給バイアスの差である供給バイアスオフセット量を所定量に変更可能な制御部とを備え、
前記制御部は、前記トナーが前記静電潜像を現像可能な帯電量に帯電するように、前記感光体の走行距離、動作温度、動作湿度、連続動作時間、色情報の5つのパラメータの少なくとも1つを参照して前記供給バイアスオフセット量を変更し、かつ、当該供給バイアスオフセット量を変更した後、前記感光体上に現像バイアスを変化させて濃度が異なる複数の画像濃度調整用パターンを形成するベタ濃度調整制御で目標のベタ濃度が得られる現像バイアスを決定し、当該決定した現像バイアスで、前記供給バイアスオフセット量と地肌ポテンシャルを共に固定した状態で、前記感光体に照射する露光の条件を変化させる中間調濃度調整制御で中間調濃度のパターンを形成し、当該中間調濃度のパターンに基いて目標の中間調濃度が得られる露光条件を設定することを特徴とする現像装置。 - 静電潜像を担持可能な感光体と、
周面に一成分現像剤としてのトナーを担持した状態で前記感光体に対向して配置され、回転することで前記トナーを前記感光体上に搬送して前記静電潜像を現像する現像ローラと、
前記現像ローラに現像バイアスを印加するための現像バイアス印加部と、
前記現像ローラへ前記トナーを供給するトナー供給ローラと、
前記トナー供給ローラに供給バイアスを印加するための供給バイアス印加部と、
前記現像バイアス印加部と前記供給バイアス印加部を制御することで、前記現像バイアスと前記供給バイアスの差である供給バイアスオフセット量を所定量に変更可能な制御部とを備え、
前記制御部は、前記トナーが前記静電潜像を現像可能な帯電量に帯電するように、前記感光体の走行距離、動作温度、動作湿度、連続動作時間、色情報の5つのパラメータの少なくとも1つを参照して前記供給バイアスオフセット量、及び、地肌ポテンシャルを変更し、かつ、当該供給バイアスオフセット量、及び、前記地肌ポテンシャルを変更した後、前記感光体上に現像バイアスを変化させて濃度が異なる複数の画像濃度調整用パターンを形成するベタ濃度調整制御で目標のベタ濃度が得られる現像バイアスを決定し、前記濃度が異なる複数の画像濃度調整用パターンに目標のベタ濃度が含まれていない時は、前記供給バイアスオフセット量、前記地肌ポテンシャルともに変更前の値へ戻すことを特徴とする現像装置。 - 前記制御部は、前記供給バイアスオフセット量を変更する過程で、前記現像バイアスと前記供給バイアスの電圧差が350Vを超えないように前記現像バイアス印加部と前記供給バイアス印加部を制御することを特徴とする請求項1又は2の現像装置。
- 前記制御部が、前記供給バイアスオフセット量を変更した後、次の供給バイアスオフセット量の変更開始までの間に、少なくとも前記現像ローラの1回転分の期間、前記供給バイアスオフセット量を変更しない休止期間を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項の現像装置。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスユニット。
- 前記トナーの外添処方としてシリコンオイル含有シリカを用いていることを特徴とする請求項5のプロセスユニット。
- 画像形成に使用する色数に対応して請求項5又は6のプロセスユニットを複数有することを特徴とする画像形成装置。
- 前記制御部は、前記供給バイアスオフセット量の変更を各プロセスユニット毎に独立で実行することを特徴とする請求項7の画像形成装置。
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