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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−2950
公開日 平成11年(1999)1月6日
出願番号 特願平9−152491
出願日 平成9年(1997)6月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】樺山 亨 (外1名)
発明者 結城 和彦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像ローラと、該現像ローラの軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ撹拌するための羽根部を有する撹拌搬送部材とを有する現像装置を備え、現像剤のトナー濃度を磁気センサのみを用いてコントロールするものであり、その時々の現像剤に対する磁気センサ出力値VT と初期剤設定等で決めた基準磁気センサ出力値(制御基準値VT0)との差でトナー濃度制御を行う画像形成装置において、前回の作像動作終了後の磁気センサ出力値VT と次回の作像動作開始時の磁気センサ出力値VT の差がある一定以上の値の時は、前記現像ローラのスリーブ上の現像剤が磁気センサ部に来るまでの時間、通常時と異なる制御方法に変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】請求項1記載の画像形成装置において、通常時と異なる制御方法としては、スリーブ上の現像剤が磁気センサ部に来るまでの時間、前回の作像動作終了時の磁気センサ出力値VT と制御基準値VT0との差より換算した定量補給を行うことを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に二成分現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、作像動作が開始されると、まず像担持体である感光体の表面が帯電装置で帯電された後、露光装置による原稿像の露光、あるいはレーザ走査光学系等からなる光書き込み装置による光照射により、感光体上に静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像は現像装置の現像剤により可視像化され、該可視像が、感光体と転写装置との対向部である転写部に所定のタイミングで給紙部から搬送されてきた転写紙に転写される。転写後の転写紙は定着装置に搬送され、加熱、加圧等により転写紙上に画像が定着される。一方、転写後の感光体は、クリーニング装置によりクリーニングされ、さらに除電装置により除電される。
【0003】このような作像動作を行う画像形成装置に用いられる現像装置として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた現像装置が知られているが、二成分現像剤を用いた現像装置では、画像形成によりトナーのみが消費され、現像剤中のトナー濃度が徐々に低下していくため、現像剤中のトナー濃度を検出し、一定の濃度範囲に収まるようにトナー補給制御を行うことで現像剤のトナー濃度を制御している。そして現像剤の濃度制御を安定して行うための技術として、特開昭61−57972号公報には、現像剤の濃度を検出するためのセンサを現像後の現像ローラのスリーブに対向して配置すると共に、センサに流れる現像剤の量を規制する規制板を設けることにより、センサ部を流れる現像剤の量を常に一定に保つことができ、トナー濃度検出出力の安定化を図ることができる現像剤の濃度制御装置が開示されている。また、特開昭62−293267号公報には、トナー濃度センサを現像器の底の現像ローラとパドルローラとの間に配置し、センサ面に現像剤が常に一様に流れるようにして、トナー濃度変化を正確に検知して現像剤のトナー濃度を一定に保ことができる現像装置が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を用いた現像装置では、現像剤のトナー濃度を透磁率の変化として検出する磁気センサからなるトナー濃度センサを用い、このトナー濃度センサの出力によりトナー補給制御を行うことで現像剤のトナー濃度を制御している。具体的には、現像剤の新規投入時や交換時等の、新しい現像剤を現像装置にセットした際の初期剤設定時等、規定のトナー濃度の時のトナー濃度センサ出力を制御部のメモリ等に記憶しておき、使用時のトナー濃度センサ出力とを比較してトナー補給制御を行い、現像剤のトナー濃度を制御している。
【0005】従来の現像装置では、スリーブ内に磁石を内蔵した現像ローラにより磁力で汲み上げられた現像剤の一部はドクターブレードを通過して現像部へ送られ、残りはトナー補給部を循環して汲み上げ部に戻るが、この循環経路(現像ローラとパドルローラの間等)にトナー濃度センサを設けトナー補給制御を行っている。しかし、特開昭61−57972号公報や特開昭62−293267号公報記載の装置では、現像剤の撹拌を1つの撹拌ローラやパドルローラで行っているため撹拌不足による撹拌ムラや帯電ムラが生じやすい。また、撹拌のためのスペースが必要であり現像装置の小型化が図りにくい。
【0006】近年、画像形成装置の小型化、低コスト化が進んでおり、現像装置に対しても小型化、低コスト化する必要性がある。そこで本出願人は先に、撹拌機構をあまり複雑にすることなく、補給されたトナーと現像剤とを現像ローラに達するまでに十分に撹拌して撹拌ムラや帯電ムラを無くし、必要な帯電量を確保できる現像装置として、特開平8−286480号公報に示される現像装置を提案した。この先願に係る現像装置では、像担持体表面に現像剤を付与する現像ローラと、当該現像ローラの軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ撹拌するための羽根部を有する撹拌搬送部材とを有しており、さらに撹拌搬送部材の軸線方向に沿って帯磁体を並行配設するように構成しているので、撹拌搬送部材で現像剤を現像ローラの軸線方向に沿って撹拌しながら搬送することにより、補給されたトナーと現像剤とを現像ローラに達するまでに十分に撹拌することができ、必要な帯電量を確保できる。
【0007】しかし、この現像装置では、小型化、低コスト化という面では達成できたが、図4(本体撹拌時間とトナー濃度センサ出力Vtの関係)に示されるように、現像剤の撹拌時間と共にセンサ出力Vtが高くなることが発見された。本発明者らがこの現象を調べたところ、磁性キャリアが現像用磁石(現像ローラ内の磁石)の磁界の影響を受けた場合(図4のB部)と受けない場合(図4のA部)で、センサ出力が異なることが判明した。また、図5(磁石接触後の放置時間とトナー濃度センサ出力Vtの関係)に示すように、一度磁界の影響を受けた磁性キャリアも長時間放置すると徐々に磁界の影響を受けない状態に戻ることが分かった。一方、前述の従来の現像装置では、現像ローラにより汲み上げられた現像剤の循環経路(現像ローラとパドルローラの間等)にトナー濃度センサを配置できるので、このような問題はなかった。
【0008】ここで、図6にトナー濃度(TC)とトナー濃度センサ(磁気センサ)出力(Vt)の関係を、図7にトナー濃度(TC)と画像品質ランク(1(悪い)〜5(良好)の間を5段階のランクで評価)の関係及びそれに伴う不具合を示す。トナー濃度(TC)が異常に高くなった場合は、帯電不良のトナーが発生し、トナーとキャリアとのクーロン力が弱くトナー飛散や地汚れを起こす。また、トナー濃度(TC)が異常に低下した場合では、画像濃度(ID)が低下すると共に現像剤としての抵抗も下がり、キャリアがトナーと共に現像され、感光体へのキャリア付着等の不具合を起こす。
【0009】つまり、特開平8−286480号公報に示される現像装置では、初期剤設定時(新しい現像剤のセット時等、既定のトナー濃度で制御すべきトナー濃度センサ出力値(制御基準値)を決定する工程時)にトナー濃度センサ出力が低い状態(現像剤が十分に磁界の影響を受けていない状態)の値を制御基準値としてしまった場合では、通常の使用時(現像剤が十分磁界の影響を受けた状態)に比べ出力値で1.2(V)、つまりトナー濃度で1.2(wt%)高く制御することになり、トナー濃度過多によるトナー飛散や地汚れ等の不具合が発生する(高温高湿環境ではトナー濃度センサ出力は更に高くなり(トナーの帯電量(Q/M)が下がることによる)、より高いトナー濃度に制御してしまう)。一方、初期剤設定時に十分トナー濃度センサ出力が飽和した値を制御基準値にした場合では、使用間隔が空いた時などトナー濃度センサ出力は常に低い値を示し(低温低湿環境ではトナー濃度センサ出力は更に低くなり(トナーの帯電量(Q/M)が上がることによる)、より低いトナー濃度に制御してしまう)、トナー補給が行われずトナー濃度が異常に低下することになり、画像濃度の低下や、キャリア付着等の不具合を起こしてしまう。尚、図8に示すようにトナーの帯電量(Q/M)と現像剤の嵩密度の関係は負の相関があり、図9に示すようにトナー濃度センサ出力(Vt)と現像剤の嵩密度の関係は正の相関がある。
【0010】本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、上記先願に係る現像装置のトナー濃度制御による不具合の解決方法を提供することにある。より具体的には、本発明は、トナー補給制御により発生するトナー濃度過多によるトナー飛散や地汚れを防止することができ、また、トナー濃度不足によるキャリア付着や画像濃度不足を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像ローラと、該現像ローラの軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ撹拌するための羽根部を有する撹拌搬送部材とを有する現像装置を備え、現像剤のトナー濃度を磁気センサのみを用いてコントロールするものであり、その時々の現像剤に対する磁気センサ出力値VT と初期剤設定等で決めた基準磁気センサ出力値(制御基準値VT0)との差でトナー濃度制御を行う画像形成装置において、前回の作像動作(JOB)終了後の磁気センサ出力値VT と次回の作像動作(JOB)開始時の磁気センサ出力値VT の差がある一定以上の値の時は、前記現像ローラのスリーブ上の現像剤が磁気センサ部に来るまでの時間、通常時と異なる制御方法に変更する構成とした(請求項1)。
【0012】また、通常時と異なる制御方法としては、スリーブ上の現像剤が磁気センサ部に来るまでの時間、前回の作像動作(JOB)終了時の磁気センサ出力値VT と制御基準値VT0との差より換算した定量補給を行うこととした(請求項2)。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて説明する。図1は本発明に係る画像形成装置の現像装置の要部構成を示す概略構成図であり、(a)は現像装置の平面図、(b)は現像装置の要部断面図である。この現像装置は、扁平に、即ち直方体状に形成されたハウジング8内に、二成分現像剤を担持し回転する現像スリーブ3aとその内部に配設された複数の磁極を有する磁石ローラ3bとからなる現像ローラ2と、撹拌搬送部材たる第1撹拌搬送スクリュー4及び第2撹拌搬送スクリュー5を備えている。現像スリーブ3aはハウジング8の前面開口(図1(b)で見て左側)から画像形成装置の像担持体である感光体ドラム1に臨むように配置され、不図示の駆動手段により図1(b)で見て反時計方向に回転駆動される。また現像スリーブ22には現像剤の穂高規制部材であるドクターブレード6の先端が当接している。尚、図示していないが感光体ドラム1の周囲もしくは近傍には、上記現像装置の他、周知の電子写真プロセスにより作像動作を行うための帯電装置、露光装置(あるいはレーザ等による光書き込み装置)、転写装置、定着装置、クリーニング装置、除電装置、転写紙の給紙・搬送機構等が配設されている。
【0014】上記現像装置において、第1撹拌搬送スクリュー4は感光体ドラム1と反対側の現像スリーブ3a背後に、第2撹拌搬送スクリュー5はこの第1撹拌搬送スクリュー4の背後にそれぞれ配置されており、これら現像スリーブ3a、第1,第2撹拌搬送スクリュー4,5の回転軸線は互いに平行となっている。第1,第2撹拌搬送スクリュー4,5も現像スリーブ3aと同じくそれぞれ不図示の駆動手段により回転駆動されるようになっている。図1(a)でわかるように、第1,第2撹拌搬送スクリュー4,5は螺旋状の羽根部を備えたものであるが、それぞれの螺旋状羽根部の向きは、それぞれ駆動手段によって回転される方向に依存し、結果的に双方のスクリューによる現像剤の搬送方向が互い違いになるように設定される。例えば、各スクリューが図1(b)で見てそれぞれ反時計方向に回転する場合、第1撹拌搬送スクリュー4では現像剤を図1(a)で見て左方向に搬送するように、第2撹拌搬送スクリュー5では現像剤を右方向に搬送するように設定されている。
【0015】第1撹拌搬送スクリュー4と第2撹拌搬送スクリュー5は仕切板11で殆ど仕切られているが、第1撹拌搬送スクリュー4の両端では、例えば数ミリだけ現像剤受け渡しのために仕切られない構成となっている。これにより現像剤は第1撹拌搬送スクリュー4の長さにわたって第1,第2撹拌搬送スクリュー4,5の間で循環することとなり、補給されたトナーと現像剤とを現像ローラ2に達するまでに十分に撹拌することができる。
【0016】トナー濃度制御については、第2撹拌搬送スクリュー5側のハウジング8に設けられたトナー濃度検知用センサとしての磁気センサ10で濃度検知し、トナー濃度が所定値よりも低いと判断したときには、図1(a)に示す第2撹拌搬送スクリュー5の端部近傍に設けられたトナー補給口9から不図示のトナー補給装置によりトナーが補給される。
【0017】上述の構成の画像形成装置では、初期剤設定をし、その時の磁気センサ出力をトナー濃度制御基準値VT0とする。そして、通常時(狙いの画像濃度、画像品質で作像動作が行われているとき)は、作像動作開始時の磁気センサ出力VT と制御基準値VT0の比較によりトナー補給時間を決め、トナー濃度を制御している。しかし、図5に示したように、長期放置時は一度磁界の影響を受けた磁性キャリアも徐々に磁界の影響を受けない状態に戻るため、現像剤のトナー濃度が適正でも、磁気センサ出力VT とトナー濃度制御基準値VT0とで差が生じてしまう。例としては、感度1V/wt%の磁気センサを使用したとき、40日放置で磁気センサ出力VT が2Vから1.6Vに0.4V低下するため(Q/Mは変化しない状態でも)、トナー濃度としては0.4wt%相当分、実際より高いと判断する。このため、実際より低いトナー濃度に制御してしまうことになり、トナー補給が行われずトナー濃度が異常に低下することになる。
【0018】そこで本発明では、長期放置時等により、前回の作像動作(JOB)終了後の磁気センサ出力VT と次回の作像動作(JOB)開始時の磁気センサ出力VT の差がある一定以上の値の時は、現像ローラ2のスリーブ3a上の現像剤が磁気センサ10部に来るまでの時間、通常時と異なる制御方法に変更する。その通常時と異なる制御方法としては、スリーブ3a上の現像剤が磁気センサ10部に来るまでの時間、前回の作像動作(JOB)終了時の磁気センサ出力VT と制御基準値VT0との差より換算した定量補給を行う。
【0019】以下、本発明に係る画像形成装置のトナー濃度制御方法の具体例について、図2、図3を用いて説明する。図2は本発明の一実施例を示す図であって、長期放置後のトナー濃度制御動作のフローチャートであり、図3は図2の説明に必要な放置時間とトナー濃度センサ出力(VT )の関係(図5と同様なもの)を示す図である。
【0020】図2において、電源スイッチを投入後、作像動作スタートスイッチ(SW)をオン(ON)し、磁気センサ出力VT を読み取る。この作像動作開始時の磁気センサ出力VT の値をVT2とする。このVT2と前回JOB終了後の磁気センサ出力VT (この値をVT1とする)を比較し、その差VT1−VT2がH(ある一定の値)より小さいときは(図3(b))、放置による磁気センサ出力VT の低下が少ない、すなわち長期放置していないとみなし、1枚目はそのVT2を使用し、通常時の作像動作を行う。そして、2枚目以降は通常モードで作像動作時に毎回読み取った磁気センサ出力VT とVT0の比較によりトナー補給制御を行う。
【0021】また、作像動作開始時にVT1−VT2がH(ある一定の値)より大きいか等しいときは(図3(a))、放置による磁気センサ出力VT の低下が大きい、すなわち長期放置しているとみなし、通常時とは異なる制御方法に変更し、前回JOB終了後の磁気センサ出力VT1を使用し、スリーブ3a上の現像剤が磁気センサ10部に来るまでの時間(M枚の間)、定量補給を行う。定量補給の時間設定は、前回JOB終了時の磁気センサ出力VT1と制御基準値VT0との差より換算した値により行い、例えば、VT0−VT1<I/16(I:予め設定された値)では1枚当たりの補給時間をt秒に設定、I/16≦VT0−VT1<I/8では1枚当たりの補給時間を2t秒に設定、I/8≦VT0−VT1<I/4では1枚当たりの補給時間を4t秒に設定、VT0−VT1≧I/4では5t秒に設定、というように、VT0−VT1に応じてt時間から5t時間を選択して設定する。そして、M枚迄の定量補給が終了後は通常モードとなり、作像時に毎回読み取った磁気センサ出力VT(M枚後の磁気センサ出力:VT3)とVT0でトナー濃度制御を行う。
【0022】以上のように本発明の画像形成装置では、前回の作像動作終了後の磁気センサ出力VT(=VT1)と次回の作像動作開始時の磁気センサ出力VT(=VT2)を比較し、放置によるVT 値の低下を読み取り、磁気センサ出力VT の低下がある一定の値以上(VT1−VT2≧H)のときは、前回の作像動作終了後のVT(=VT1)を使い、VT1と制御基準値VT0との差より換算した定量補給にする。このようにすることにより、長期放置による磁気センサ出力VT の低下分を補正することができ、トナー補給制御により発生するトナー濃度過多によるトナー飛散や地汚れの防止、また、トナー濃度不足によるキャリア付着や画像濃度不足を防止することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用い、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像ローラと、該現像ローラの軸線方向での一端側から他端側へ現像剤を搬送しつつ撹拌するための羽根部を有する撹拌搬送部材とを有する現像装置を備え、現像剤のトナー濃度を磁気センサのみを用いてコントロールするものであり、その時々の現像剤に対する磁気センサ出力値VT と初期剤設定等で決めた基準磁気センサ出力値(制御基準値VT0)との差でトナー濃度制御を行う画像形成装置において、前回の作像動作終了後の磁気センサ出力VT と次回の作像動作開始時の磁気センサ出力VT の差がある一定以上の値の時は、前記現像ローラのスリーブ上の現像剤が磁気センサ部に来るまでの時間、通常時と異なる制御方法に変更する構成とし、さらに、通常時と異なる制御方法としては、スリーブ上の現像剤が磁気センサ部に来るまでの時間、前回の作像動作終了時の磁気センサ出力VT と制御基準値VT0との差より換算した定量補給を行うこととしたので、トナー補給制御により発生するトナー濃度過多によるトナー飛散や地汚れを防止することができ、また、トナー濃度不足によるキャリア付着や画像濃度不足を防止することができる。




 

 


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