以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1及び図2は、実施の形態1に係る画像形成装置を示すものである。図1はその画像形成装置の全体の概要を示し、図2はその画像形成装置における要部(作像装置など)を拡大して示している。
<画像形成装置の全体の構成>
実施の形態1に係る画像形成装置1は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。この画像形成装置1は、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナーを用いて画像を形成する画像出力装置2と、連続する記録媒体の一例としての連続紙5を供給する給紙装置3と、画像出力装置2によって画像が形成された連続紙5を排出して収容する排紙装置4と、排紙装置4の上部に設けられ、画像出力装置2、給紙装置3及び排紙装置4を制御する制御装置100とを備えている。なお、図示例の画像形成装置1は、給紙装置3、排紙装置4及び制御装置100を画像出力装置2の外部に別体として配置したものであるが、画像形成装置1は、画像出力装置2と給紙装置3、排紙装置4及び制御装置100の少なくとも一部とを一体的に配置したものであっても勿論良い。
画像出力装置2は、画像データに基づいて連続する記録媒体に画像を形成する電子写真方式による画像形成部106を備えている。画像形成部106は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の画像形成手段の一例としての作像装置10と、各作像装置10で形成されるトナー像をそれぞれ保持して最終的に連続紙5に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置20と、中間転写装置20の二次転写位置に供給すべき所要の連続紙5を搬送する搬送装置60と、中間転写装置20で二次転写された連続紙5上のトナー像を定着させる加熱工程を含む定着手段の一例としての定着装置40とを備えている。
画像出力装置2は、例えば、連続紙5に形成すべき原稿画像を入力する図示しない画像読取部としての画像読取装置を追加して装備させた場合にはカラー複写機として構成することができる。図中の2aは画像出力装置2の筐体を示し、この筐体2aは支持構成部材、外装カバー等で構成されている。
作像装置10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像をそれぞれ専用に形成する4つの作像装置10Y,10M,10C,10Kで構成されている。これら4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、筐体2aの内部空間において1列に並べた状態となるよう配置されている。
各作像装置10は、図2に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光体ドラム11を備えており、この感光体ドラム11の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム11の像形成が可能な周面(像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置12と、感光体ドラム11の帯電された周面に画像の情報(信号)に基づく光を照射して電位差のある(各色用の)静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置13と、その静電潜像を対応する色の現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置14と、その各トナー像を中間転写装置20に転写する一次転写装置15と、一次転写後における感光体ドラム11の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置16等である。
感光体ドラム11は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層(感光層)を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム11は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて矢印Aで示す方向に回転するように支持されている。
帯電装置12は、感光体ドラム11に接触しない状態で配置されるコロナ放電器等の非接触型の帯電装置で構成される。帯電装置12には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置14が反転現像を行うものである場合、その現像装置14から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置12としては、感光体ドラム11に接触した状態で配置される帯電ロール等の接触型の帯電装置を用いても勿論良い。
露光装置13は、画像出力装置2に入力される画像の情報に応じて構成される光を、帯電された後の感光体ドラム11の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置13には、潜像形成時になると画像出力装置2に任意の手段で入力され、画像処理部で画像処理された画像の情報(信号)が送信される。
現像装置14はいずれも、開口部と現像剤の収容室が形成された現像装置本体の内部に、現像剤を保持して感光体ドラム11と向き合う現像領域まで搬送する現像ロール142と、現像剤を撹拌しながら現像ロール142に供給するよう搬送する2つのスクリューオーガー等の撹拌供給部材143及び撹拌搬送部材144と、現像ロール142に保持される現像剤の量(層厚)を規制する層厚規制部材149などを配置して構成されたものである。現像装置14には、その現像ロール142と感光体ドラム11の間に現像用のバイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール142や撹拌供給部材143及び撹拌搬送部材144は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。現像剤としては、例えば、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。なお、現像装置の構成については、後に詳述する。
なお、図1中、符号160(Y,M,C,K)は、対応する現像装置14に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容容器としてのトナーカートリッジをそれぞれ示している。この実施の形態では、トナーカートリッジ160の内部にキャリアが混合されたトナーが収容されている。
一次転写装置15は、感光体ドラム11の周面に接触して回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。
ドラム清掃装置16は、一部が開口する容器状の本体と、一次転写後の感光体ドラム11の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板と、清掃板により取り除かれた付着物を回収する回収装置等で構成されている。
中間転写装置20は、図1及び図2に示されるように、各作像装置10(Y,M,C,K)の下方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置20は、感光体ドラム11と一次転写装置15(一次転写ロール)の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21をその内周から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール22~24と、ベルト支持ロール24に支持されている中間転写ベルト21の外周面(像保持面)側に配置されて中間転写ベルト21上のトナー像を連続紙5に二次転写させる二次転写装置30と、二次転写装置30を通過した後に中間転写ベルト21の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するブレード状の清掃部材26を備えたベルト清掃装置25とで構成されている。
中間転写ベルト21としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール22は駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール23は中間転写ベルト21の面出しロール兼張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール24は二次転写のバックアップロールとして構成されている。
二次転写装置30は、図2に示されるように、中間転写装置20におけるベルト支持ロール24に支持されている中間転写ベルト21の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト21の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロール31を備えた接触型の転写装置である。また、二次転写ロール31又は中間転写装置20のベルト支持ロール24には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。
定着装置40は、図1に示されるように、表面温度が予め定められた温度に保持されるよう加熱手段によって加熱されるロール形態又はベルト形態の加熱用回転体41と、この加熱用回転体41に所要の圧力で接触して回転するロール形態又はベルト形態の加圧用回転体42などを配置して構成されたものである。この定着装置40では、加熱用回転体41と加圧用回転体42が接触する接触部が連続紙5を加熱する加熱工程を含む所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部となる。
ところで、給紙装置3は、連続する記録媒体の一例として連続した長尺の連続紙5をロール状に巻き付けたロール紙61を備え、ロール紙61から連続紙5を供給する。また、給紙装置3は、画像出力装置2の連続紙5の搬送方向に沿った上流側に別体として離間した状態で配置されている。連続紙5としては、例えば、図3に示されるように、一般的には台紙としての役割を持ち使用時に廃棄されるグラシン紙等からなる剥離紙51上に、糊等の粘着剤又は接着剤からなる中間層としての粘着層52を介して最上層に設けられ、PP(ポリプロピレン)やPET(ポリエチレンテレフタレート)等の合成樹脂製のシート或いは上質紙やコート紙等の紙からなる表面基材53が粘着された所謂ラベル紙(以下、連続紙をラベル紙ともいう。)が用いられる。ラベル紙5は、表面基材53の表面に図柄や文字が印刷されて使用に供される。このラベル紙5は、その用途にもよるが、例えば、表面基材53側が画像形成面である表面(外周面)に位置するようにロール状に巻かれたロール紙61として供給されている。
なお、連続する記録媒体としては、ラベル紙に限定されるものではなく、普通紙からなる連続紙やポリエチレンフィルム等からなる連続した記録媒体などであっても良く、その種類は限定されない。
給紙装置3は、図1に示されるように、図示しない駆動手段によって時計回り方向に回転駆動されるロール紙61と、ロール紙61の回転に伴って給紙されるラベル紙5に張力を付与する張力付与部62を備える。張力付与部62は、ラベル紙5を搬送する搬送ロール62a、62bと、これら搬送ロール62a、62bから離間する方向に弾性力が付与された張力付与ロール62cとから構成されている。
画像出力装置2は、その筐体2aの内部に、給紙装置3から給紙されたラベル紙5を二次転写位置へと搬送する搬送装置60を備える。この搬送装置60は、ラベル紙5の画像形成面と反対側の面(図示例では、裏面)に接触して搬送する搬送ロール63から構成されている。搬送装置60は、ラベル紙5を挟んだ状態で搬送する一対の搬送ロールや、定着装置40の下流側に配置されて画像が形成されたラベル紙5を外部に排出する図示しない排出ロールを備えるよう構成しても良い。また、搬送装置60は、連続する記録媒体としてのラベル紙5を搬送可能なものであればよく、給紙装置3及び排紙装置4の内部に配置される張力付与部62,64や、記録媒体としてのラベル紙5の搬送方向を変更する図示しない搬送ロールなどを含むように構成しても良い。
また、画像出力装置2の下流側には、画像出力装置2により画像が形成されたラベル紙5を排出して収容する排紙装置4が配置されている。この排紙装置4は、ラベル紙5に張力を付与する張力付与部64と、図中時計回り方向に回転可能に配置されラベル紙5をロール状に巻き取る巻取ロール65を備えている。張力付与部64は、ラベル紙5を搬送する搬送ロール64a、64bと、これら搬送ロール64a、64bから離間する方向に弾性力が付与された張力付与ロール64cとから構成されている。なお、排紙装置4の入口部には、必要に応じてラベル紙5を裁断する裁断装置66を配置しても良い。
図4は、画像形成装置の動作を制御する制御装置を示している。
図4において、符号100は、画像形成装置1の動作を統括的に制御する制御装置を示している。制御装置100は、画像形成装置1の動作を統括的に制御するCPU101(Central Processing Unit)や、CPU101で実行するプログラムを記憶したROM102(Read Only Memory)、制御パラメータなどを一時的に記憶するRAM103(Random Access Memory)、あるいはこれらCPU101やROM102等を接続するバス、通信インターフェイスなどを備えている。
また、制御装置100は、画像形成部106において各感光体ドラム11の連続紙5の搬送方向と交差する方向に沿った両端部の非画像領域に画像を形成して、現像剤としてのトナーを排出するトナー排出動作を制御する。そのため、制御装置100は、画像形成部106の制御情報に基づいて、画像形成部106のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各作像装置10Y,10M,10C,10Kにおけるトナー排出量に相当する露光装置13に出力される画素数または画像密度(エリアカバレッジ)が計数され、現像装置14内に収容された現像剤4の劣化度合を判定する。
符号104はユーザが画像を形成するラベル紙5を含む記録媒体の種類やサイズ、あるいはプリント枚数等を入力並びに表示するユーザーインターフェイス部を、105は画像入力装置を、106は画像出力装置2の現像剤排出手段としての機能を兼ね備える画像形成部を、107は画像形成部106において現像剤を排出するための画像情報(画像パターン)を記憶する画像記憶部をそれぞれ示している。なお、画像記憶部107は、画像形成部106において現像剤を排出するための画像情報を記憶したROM102などで代用しても良い。
<画像形成装置の基本的な動作>
以下、画像形成装置1の画像出力装置2による基本的な画像形成動作について説明する。
ここでは、画像出力装置2の4つの作像装置10(Y,M,C,K)を使用して、4色(Y,M,C,K)のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を説明する。なお、画像出力装置2の4つの作像装置10(Y,M,C,K)を使用して、4色(Y,M,C,K)のうちいずれか1色以上のトナー像を形成するときの画像形成動作も同様である。
画像出力装置2は、画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、4つの作像装置10(Y,M,C,K)、中間転写装置20、二次転写装置30、定着装置40等が始動する。
そして、各作像装置10(Y,M,C,K)においては、図2に示されるように、まず各感光体ドラム11が矢印Aで示す方向に回転し、各帯電装置12が各感光体ドラム11の表面を所要の極性(実施の形態1ではマイナス極性)及び電位に帯電させる。続いて、露光装置13が、帯電後の感光体ドラム11の表面に対し、画像出力装置2に入力される画像の情報を各色成分(Y,M,C,K)に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光を照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。
続いて、各現像装置14(Y,M,C,K)が、感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性(マイナス極性)に帯電された対応する色(Y,M,C,K)のトナーをそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された4色(Y,M,C,K)のトナー像として顕像化される。
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)の感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置15が、その各色のトナー像を中間転写装置20の矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21に対して順番に重ね合わせるような状態で一次転写させる。
また、一次転写が終了した各作像装置10では、ドラム清掃装置16が感光体ドラム11の表面に残留するトナー等の付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム11の表面を清掃する。これにより、各作像装置10は次の作像動作が可能な状態にされる。
続いて、中間転写装置20では、中間転写ベルト21の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、給紙装置3及び排紙装置4では、作像動作に先立って、給紙装置3から画像出力装置2の筐体2aの内部にラベル紙5が導入され、搬送装置60の搬送ロール63から二次転写位置及び定着装置40を通って画像出力装置2の外部に導出され、ラベル紙5の先端が排紙装置4の張力付与部64を介し巻取ロール65に巻き付けられる。画像形成時、給紙装置3から給紙されたラベル紙5は、画像出力装置2の内部を所要の搬送速度で搬送された後、排紙装置4に収容される。
二次転写位置においては、二次転写装置30が、中間転写ベルト21上のトナー像をラベル紙5に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した後の中間転写装置20では、ベルト清掃装置25が、二次転写後の中間転写ベルト21の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。
続いて、トナー像が二次転写されたラベル紙5は、中間転写ベルト21と二次転写ロール30から剥離された後に定着装置40まで搬送される。定着装置40では、必要な定着処理(加熱及び加圧)をして未定着のトナー像をラベル紙5に定着させる。最後に、定着が終了した後のラベル紙5は、画像出力装置2の外部に排出され、排紙装置4の内部に設けられた巻取ロール65によって巻き取られる。
以上の動作により、4色のトナー像を組み合わせて形成されるフルカラー画像が形成されたラベル紙5が出力される。
<現像装置の構成>
図5(a)(b)はこの実施の形態1に係る画像形成装置に使用される各作像装置10(Y,M,C,K)における現像装置を示す断面構成図である。なお、図5(a)は後述する図7のVa―Va線断面矢視図、同図(b)は後述する図7のVb―Vb線断面矢視図を示している。
現像装置14は、図5に示されるように、現像領域において、感光体ドラム11と対向するように配置されている。現像装置14は、現像剤収容部の一例としての現像装置本体140を有している。現像装置本体140の内部には、負極帯電性のトナーおよび正極帯電性の磁性キャリアから成る2成分現像剤4が収容されている。
現像装置本体140は、図6に示されるように、感光体ドラム11の軸方向に沿って前後方向に延びる略直方体形状の箱体として形成されている。現像装置本体140は、図5に示されるように、感光体ドラム11と対向する部位に開口部141を有している。現像装置本体140の開口部141には、現像剤保持体の一例としての現像ロール142が回転可能に配置されている。現像ロール142は、磁界発生部材の一例としての磁石ロール142aと、磁石ロール142aの外周面を被覆する回転部材の一例としての現像スリーブ142bとを有する。現像装置本体140の内部には、現像ロール142の背面側に、当該現像ロール142と略同じ高さ又は現像ロール142より若干低い位置に供給部材の一例としてのスクリューオーガー等からなる攪拌供給部材143が回転可能に配置されている。また、攪拌供給部材143の鉛直方向に沿った下方(直下)には、搬送部材の一例としてのスクリューオーガー等からなる攪拌搬送部材144が回転可能に配置されている。この実施例に係る現像装置14では、現像ロール142と攪拌搬送部材144との間に、攪拌搬送部材144より直径が小さい補助搬送部材の一例としてのスクリューオーガー等からなる滞留搬送部材145が配置されている。なお、滞留搬送部材145は、必ずしも設けなくとも良い。
攪拌供給部材143と攪拌搬送部材144との間には、仕切壁146が設けられている。仕切壁146は、例えば、現像装置本体140の一部と一体的に形成される。仕切壁146は、その上端面に攪拌供給部材143の外周面に沿った円弧状の曲面部を有している。仕切壁146は、現像装置本体140の内部を上下の搬送領域140a,140bに区画する。仕切壁146の前端部および後端部には、後述するように、上下の搬送領域140a,140bを接続して現像剤4の受け渡しを行う受渡部の一例としての連通口147,148(図7及び図8参照)が開口されている。現像装置本体140の内部に収容された現像剤4は、攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144によって軸方向に沿って撹拌されながら連通口147,148を介して上下に循環するよう搬送される。現像剤4は、攪拌供給部材143によって搬送される間に、滞留搬送部材145を介して又は直接的に現像ロール142に供給される。現像ロール142に供給された現像剤4は、層厚規制部材149によって現像ロール142に保持される現像剤4の量(層厚)が規制される。滞留搬送部材145は、攪拌供給部材143から供給される現像剤4を当該攪拌供給部材143と現像ロール142との間に滞留させつつ、現像ロール142の軸方向に沿って搬送するための部材である。
攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144は、現像剤4を均一に撹拌しつつ搬送して現像ロール142に供給するため、軸方向に沿った長さが現像ロール142より長く設定されている。
更に説明すると、現像装置本体140は、図6に示されるように、現像ロール142の軸方向に沿った長さが、当該現像ロール142と略対応した長さに設定されている。これに対して、攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144は、現像ロール142より長い。攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144は、その軸方向に沿った両端部が現像装置本体140から前後方向にそれぞれ突出している。現像装置本体140は、攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144の前後方向に沿った両端部を覆う上下に連結された円筒状の前側被覆部材151及び後側被覆部材152をそれぞれ備えている。前側被覆部材151及び後側被覆部材152は、例えば、現像装置本体140の前後に配置された側壁と一体又は別体として設けられる。
前側被覆部材151は、図6及び図7に示されるように、2本の円筒部材151a,151bを上下に一体的に連結した形状に形成されている。前側被覆部材151の内部には、攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144の前側端部を回転自在に収容して支持する円筒形状の収容部151c,151dが設けられている。円筒形状の収容部151c,151dの内部は、現像装置本体140と連通している。また、前側被覆部材151の端部は、閉塞されている。円筒形状の収容部151c,151dは、仕切壁146によって上下に仕切られている。仕切壁146には、上述したように、攪拌供給部材143によって搬送された現像剤4を攪拌搬送部材144に受け渡す連通口147が開口されている。
また、前側被覆部材151の軸方向に沿った端部の上端面には、図7に示されるように、図示しない現像剤供給装置から新たな現像剤が供給される供給口153が開口されている。供給口153は、攪拌供給部材143から攪拌搬送部材144に現像剤4を受け渡す受渡端側と反対側に配置されている。供給口153には、図示しない現像剤供給装置から供給される現像剤を搬送する円筒部材154が接続されている。攪拌供給部材143には、供給口153から供給される現像剤を解す螺旋状の撹拌部材155が取り付けられている。供給口153は、仕切壁146の連通口147と上下方向に位置が一部重ねるように配置されている。攪拌供給部材143の搬送羽根143aは、現像剤の搬送方向に沿った連通口147に対応した位置まで設けられている。供給口153から供給された現像剤は、連通口147を介して直ちに攪拌搬送部材144へと受け渡されて攪拌搬送部材144により現像装置本体140の内部へと搬送される。攪拌搬送部材144には、連通口147の上流側から搬送羽根144aが設けられている。
一方、後側被覆部材152は、図8に示されるように、前側被覆部材151と同じく2本の円筒部材152a,152bを上下に一体的に連結した形状に形成されている。この実施の形態では、後側被覆部材152が前側被覆部材151より軸方向に沿った長さが短く設定されている。但し、後側被覆部材152は、前側被覆部材151と同程度の長さを有するように設定しても勿論良い。後側被覆部材152の内部には、攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144の後側端部を回転自在に収容する円筒形状の収容部152c,152dが設けられている。また、後側被覆部材152の端部は、閉塞されている。後側被覆部材152の端部には、攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144の回転軸143b,144bが外部へ突出した状態で軸受部材を介して回転自在に支持されている。円筒形状の収容部152c,152dは、仕切壁146によって上下に仕切られている。仕切壁146には、上述したように、攪拌搬送部材144によって搬送された現像剤4を攪拌供給部材143に受け渡す連通口148が開口されている。攪拌搬送部材144が攪拌供給部材143に対して現像剤を受け渡す方向は、図8中に矢印で示されるように、鉛直方向に沿った上方となっている。なお、図8中、符号161は、現像装置本体140の内部に収容された現像剤4のトナー濃度を検出する濃度検出手段の一例としての濃度センサを示している。濃度センサ161は、現像装置本体140の攪拌搬送部材144から攪拌供給部材143へと現像剤4を受け渡す受渡端側に配置されている。制御装置100は、濃度センサ161の検出結果に基づいて所要のタイミングで現像装置本体140の内部に現像剤4を補給する。
攪拌搬送部材144の軸方向(搬送方向)に沿った下流側の端部には、当該攪拌搬送部材144によって搬送された現像剤4を連通口148を介して攪拌供給部材143に受け渡すための短い逆搬送羽根144eが設けられている。逆搬送羽根144eは、攪拌搬送部材144の搬送方向と逆方向に現像剤4を搬送する。攪拌搬送部材144によって軸方向に沿った端部近傍まで搬送された現像剤4は、逆搬送羽根144eによって逆方向に搬送され、通常の搬送羽根144aによって搬送される現像剤4と相まって仕切壁146に開口された連通口148を介して鉛直方向に沿った上方に位置する攪拌供給部材143へと搬送されて受け渡される。
また、前側被覆部材151には、図7に示されるように、余剰な現像剤を排出する排出口156が開口されている。排出口156から排出された余剰な現像剤は、図6に示されるように、現像装置本体140の背面側に配置された搬送部材157を介して現像装置本体140の長手方向に沿った一端部に設けられた回収部158へと搬送されて回収される。
現像装置本体140の後側の端部には、図6に示されるように、現像ロール142、攪拌供給部材143、攪拌搬送部材144、滞留搬送部材145及び搬送部材157を回転駆動するための駆動力伝達手段の一例としての複数のギア159a~159fが設けられている。
<画像形成装置の特徴部分の構成>
ところで、この実施の形態1に係る画像形成装置1では、現像装置14(Y,M,C,K)内に収容された現像剤4中のトナーが劣化すると、帯電特性が変化し、画質に影響を及ぼす虞れがある。
更に説明すると、画像形成装置1では、連続紙5に画像を形成する際に、各現像装置14内に収容された現像剤4のトナーが消費される。画像形成装置1では、連続紙5上に比較的濃度の高い画像を形成する場合、各現像装置14内に収容された現像剤4中のトナーが消費され、当該現像装置14の内部に所要のタイミングで新たな現像剤が供給される。
しかしながら、画像形成装置1では、連続紙5上に比較的濃度の低い画像を連続して形成する場合など、いずれか1つ以上の現像装置14(Y,M,C,K)内のトナーがほとんど消費されず、当該現像装置14の内部に新たな現像剤がほとんど供給されないことがある。すると、現像装置14の内部においては、現像剤4が攪拌供給部材143及び攪拌搬送部材144によって繰り返し循環するよう撹拌されつつ搬送される。現像剤4は、現像装置本体140の内部において繰り返し循環搬送されると、現像剤4中のトナーがキャリア等と撹拌されて搬送される際に、トナーの表面に添加された帯電性や離型性などを調整する外添剤がキャリアやトナーとの摺擦によって剥離したり、トナーに埋め込まれたりして劣化することがある。現像装置14では、トナーが劣化すると帯電特性などが変化し、現像性能が低下する場合がある。
現像装置14では、図7に示されるように、劣化した現像剤4を外部に排出する機構を備えている。しかし、現像装置本体140内の現像剤4がほとんど消費されない状態では、現像剤4を外部に排出する機構も十分に機能し難い。
また、1枚毎のカット紙に画像形成を行う画像形成装置では、用紙間の画像形成を行わないタイミングで中間転写ベルト上に予め定めた帯状の画像パターン等を形成することでトナーを強制的に排出してトナーの劣化を防止乃至抑制することが可能である。しかし、上述したように連続紙5に画像を形成する画像形成装置1では、画像間に帯状の画像パターンを形成する領域が存在しないため、トナーを排出することができない。
そこで、画像形成装置1では、図9に示されるように、画像領域に画像情報に基づく画像200を形成するのと同時に、画像領域外の連続紙5の予め定めたサイド領域に予め定めた画像パターン201を形成することによって連続紙5の画像以外の領域にトナーを排出する現像剤排出手段を備えることにより、トナーの循環を促してトナーの劣化を抑制することが提案されている。画像パターン201は、トナーを排出してトナーの循環を促すものであり、比較的高い濃度(例えば、濃度100%)で形成される。
しかしながら、かかる画像形成装置1では、連続紙5の搬送方向と交差する方向(幅方向)に沿った両端部に、帯状の画像パターン201を形成してトナーを排出すると、次のような技術的課題が生じることが本発明者らの研究により明らかとなった。
画像形成装置1で使用される現像装置14は、図5に示されるように、現像装置本体140の内部において現像剤4を循環するように搬送する攪拌供給部材143と攪拌搬送部材144を鉛直方向に沿った上下に配置している。そのため、攪拌供給部材143と攪拌搬送部材144との間で現像剤4を受け渡す受渡側の端部のうち、図8に示されるように、鉛直方向に沿った下方に配置された攪拌搬送部材144から鉛直方向に沿った上方に配置された攪拌供給部材143に現像剤4を受け渡す受渡端側である連通口148側の端部では、連通口148を介して攪拌供給部材143に供給された現像剤4が、図5(a)に示されるように、直ちに当該攪拌供給部材143によって現像ロール142へと供給されて現像に使用される。その結果、現像装置14の連通口148側の端部では、トナーを排出するため比較的高い画像濃度で画像パターン201を現像してトナー濃度が低下した現像剤4が、そのまま現像ロール142へと供給されてしまい、画像濃度が低下するという虞れを有している。
これに対して、現像装置14の連通口147側の端部では、画像パターン201を現像してトナー濃度が低下した現像剤4が攪拌搬送部材144へと受け渡され、攪拌搬送部材144によって搬送される間に現像装置本体140の内部に収容された現像剤4を撹拌されるため、直ちに現像ロール142へと供給されることがなく、画像濃度に影響を及ぼし難い。
また、攪拌供給部材143は、仕切壁146で攪拌搬送部材144と仕切られているものの、攪拌供給部材143の現像ロール142側には、間隙が存在する。そのため、攪拌供給部材143へと搬送された現像剤4は、当該攪拌供給部材143と滞留搬送部材145によって搬送されるが、攪拌供給部材143の軸方向に沿った端部まで搬送されることなく、攪拌供給部材143によって搬送される現像剤4の一部は、仕切壁146と現像ロール142との間隙から下方へ落下して攪拌搬送部材144にそのまま搬送されることがある。この仕切壁146と現像ロール142との間隙から下方へ落下して攪拌搬送部材144にそのまま搬送された現像剤4は、現像装置本体140の内部に収容された現像剤4と十分撹拌されることなく、連通口148から攪拌供給部材143へと再度搬送されてしまう。
その結果、攪拌供給部材143の連通口148側の端部では、画像パターン201の現像によってトナー濃度が低下した現像剤4がそのまま現像ロール142に供給されるばかりか、仕切壁146と現像ロール142との間隙から下方へ落下したトナー濃度の低い現像剤4がそのまま攪拌供給部材143へと供給される傾向がある。したがって、現像装置14では、連通口148側の端部において連続紙5に形成すべき本来の画像200の濃度が大幅に低下してしまい、画質が低下する虞れを有している。
そこで、この実施の形態では、図10に示されるように、制御装置100によって画像形成部106の各作像装置10(Y,M,C,K)を制御し、画像パターン201を形成してトナーを排出する際に、現像装置14の攪拌供給部材143の受渡端側である連通口148側のトナー排出量が他側より少なくなるように構成している。ここで、受渡端側である連通口148側のトナー排出量が他側より少なくなるとは、受渡端側において画像パターン201を形成しない場合をも含むものである。
具体的には、この実施の形態に係る画像形成装置1では、図10に示されるように、現像装置14の攪拌供給部材143の受渡端側に形成する帯状の画像パターン201の線幅W1を、他側である連通口147側の線幅W2と比較して狭く(W1<W2)設定している。なお、ここでは、画像パターン201の濃度は変化させていない。
制御装置100は、画像形成部106を制御して帯状の画像パターン201を、連続紙5の搬送方向と交差する方向に沿った両端部にそれぞれ形成する際に、画像記憶部107に記憶された画像パターン201を形成するための画像情報に基づいて、現像装置14の攪拌供給部材143の受渡端側に形成する帯状の画像パターン201の線幅W1を、他側である連通口147側の線幅W2より狭くなるように制御する。
画像形成部106で形成された帯状の画像パターン201は、二次転写位置で中間転写ベルト21に転写され、そのまま連続紙5に転写される。
<画像形成装置の特徴部分の動作>
この実施の形態1に係る画像形成装置1では、現像装置14(Y,M,C,K)内に収容された現像剤4中のトナーが劣化すると、帯電特性が変化し、画質に影響を及ぼす虞れがある。
この実施の形態1に係る画像形成装置1では、制御装置100が、画像形成部106のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各作像装置10Y,10M,10C,10Kにおけるトナー排出量に相当する露光装置13に出力される画素数または画像密度(エリアカバレッジ)を計数し、露光装置13に出力される画素数または画像密度(エリアカバレッジ)が所要の閾値以下であるか否かを判定する。
制御装置100は、各作像装置10Y,10M,10C,10Kにおける露光装置13に出力される画素数または画像密度(エリアカバレッジ)が所要の閾値以下であると判定すると、図10に示されるように、連続紙5に転写する画像200を形成すると同時に、連続紙5の搬送方向と交差する方向に沿った両端部に画像パターン201を所要の画像濃度(例えば、100%)で形成する。
このとき、制御装置100は、連続紙5の現像装置14における攪拌供給部材143の受渡端側である連通口148側に形成する帯状の画像パターン201の線幅W1を、他側である連通口147側の線幅W2より狭くなるように制御する。
そのため、現像装置14では、図5(a)及び図8に示されるように、攪拌供給部材143に現像剤4を受け渡す受渡端側である連通口148側の端部において、帯状の画像パターン201を現像してトナー濃度が低下した現像剤4が連通口148を介して攪拌供給部材143に供給されるが、連通口148側の端部における帯状の画像パターン201の線幅W1が、他側である連通口147側の線幅W2より狭く設定されているため、トナー濃度の低下度合が他側より低減されている。
その結果、現像装置14の連通口148側の端部では、画像パターン201を現像することによるトナー濃度の低下が抑制され、画像濃度が低下することが防止乃至抑制される。このことは、攪拌供給部材143の連通口148側の端部において、仕切壁146と現像ロール142との間隙から下方へ落下した現像剤4がそのまま攪拌供給部材143へと供給される場合であっても同様である。
また、この実施の形態では、濃度センサ161を現像装置14の受渡端側に配置した場合であっても、当該受渡端側において画像パターン201を現像することによるトナー濃度の低下が抑制され、現像剤4のトナー濃度の検出精度が低下するのを回避することができる。
さらに、この実施の形態では、新たな現像剤4の供給口153を、現像装置14の受渡端側と反対側である連通口147側の端部に配置しているため、相対的に線幅W2の広い画像パターン201を現像してトナー濃度が低下した場合であっても、攪拌搬送部材144によって搬送される間に新たな現像剤4と十分撹拌することができ、現像剤の撹拌性を向上させることができる。
[実施の形態2]
図11は、この発明の実施の形態2に係る画像形成装置を示すものである。
実施の形態2に係る画像形成装置1では、図11に示されるように、画像パターンの構成が実施の形態1と異なっている。すなわち、実施の形態2では、図11(a)に示されるように、連通口148側の端部における帯状の画像パターン201の濃度D1が、他側である連通口147側の端部における帯状の画像パターン201の濃度D2より低くなるように設定されている。連通口148側の端部における帯状の画像パターン201の濃度D1は、例えば、30~40%程度に設定される。一方、他側である連通口147側の端部における帯状の画像パターン201の濃度D2は、例えば、100%程度に設定される。
また、図11(b)は画像パターンの変形例を示すものである。この画像パターン201は、連続紙5の搬送方向に沿って連続した帯状の画像ではなく、連続紙5の搬送方向に沿って連続した帯状の画像ではなく、連続紙5の搬送方向に沿って間隔を隔てて配置された複数の画像から形成したものであり、受渡端側の画像G1の間隔を他側の間隔G2より広く設定している。
[実施の形態3]
図12は、この発明の実施の形態3に係る画像形成装置を示すものである。
実施の形態3に係る画像形成装置1は、図12に示されるように、現像装置が滞留搬送部材を備えておらず、攪拌供給部材143から現像ロール142へと現像剤4を直接供給するように構成されている。
この実施の形態3では、仕切壁146が現像ロール142の近傍まで延長して配置されているが、画像パターン201の形成によりトナー濃度が低下した現像剤4が現像ロール142に直接供給されることに変わりがなく、攪拌供給部材143の連通口148側の端部における画像濃度の低下が生じる。また、この現像装置14においても、仕切壁146と現像ロール142との間隙から下方へ落下したトナー濃度の低い現像剤4がそのまま攪拌供給部材143へと供給される。したがって、現像装置14では、連続紙5に形成すべき本来の画像の濃度が大幅に低下してしまい、画質が低下するという技術的課題を有している。
そこで、この実施の形態3では、上述した実施の形態1と同様に、画像パターン201を形成するように構成されている。
なお、前記実施の形態では、画像形成装置としてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像を形成するフルカラー画像形成装置について説明したが、モノクロの画像を形成する画像形成装置についても同様に適用できることは勿論である。
また、前記実施の形態では、中間転写装置を備えた画像形成装置について説明したが、それに限定されるものではなく、感光体から直接用紙に転写する画像形成装置であっても良い。