JP2014010340A - Bias control device, developing device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】補給後の現像装置内の現像剤の均一性を高めるとともに、無駄な現像剤の消費や画質の低下を抑制する現像剤補給制御装置を提供する。
【解決手段】現像剤補給容器4から補給用の現像剤T1が補給される現像装置5が備える現像剤担持体35と供給部材36にバイアスを供給することで、供給部材側から現像剤担持体側に現像剤Tを移動させるバイアス制御装置200は、現像剤補給容器から現像装置への補給用の現像剤T1の補給開始から所定期間tが経過するまで、現像剤補給容器からの補給用の現像剤T1と現像装置内で劣化した現像剤Tとにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させる制御手段100を有する。
【選択図】図2Provided is a developer replenishment control device that improves the uniformity of the developer in the developing device after replenishment and suppresses wasteful developer consumption and image quality degradation.
A bias is supplied to a developer carrier 35 and a supply member 36 provided in a developing device 5 that is supplied with a developer T1 for replenishment from a developer supply container 4, so that the developer carrier side is supplied from the supply member side. The bias control device 200 that moves the developer T to the developing device from the developer supply container until the predetermined period t elapses from the start of supply of the developer T1 for supply from the developer supply container to the developing device. Control means 100 for normally charging the reversely charged developer between the developer T1 and the developer T deteriorated in the developing device.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機やそれら複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置で用いられる現像装置のバイアス制御装置及びこれを備えたプロセスカートリッジと画像形成装置に関する。 The present invention relates to a bias control device for a developing device used in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying machine, or a multi-function machine having a plurality of functions, and a process cartridge and an image forming apparatus including the developing device.
電子写真方式の画像形成装置における市場要求として、装置本体の小型化、低ランニングコストが高い。近年の動向として、現像部分、感光体部分を一体化したプロセスカートリッジが提案されている。ランニングコストを低減するためプロセスカートリッジの機能パーツの耐久性を向上し、ユーザーのプロセスカートリッジの交換頻度を少なくすることで、低ランニングコスト化が進んでいるが、これに伴いプロセスカートリッジ寿命分のトナーをプロセスカートリッジ内に収納するとプロセスカートリッジが大型化してしまい、しいては画像形成装置本体のサイズが大きくなってしまうという不具合があった。
そこでプロセスカートリッジ内のトナーを少量化して画像形成装置本体から単独で交換可能にし、ユーザーはトナーのみを交換していく、現像剤収納容器となるトナーカートリッジ方式が提案され、装置本体の小型化、低ランニングコストの両立を図る技術として既に知られている。
特許文献1には、トナー補給後に地汚れ及びトナーの無駄な消費を抑制する目的で、トナーが補給されてから所定期間が経過するまで、現像バイアスの交流成分の周波数及び振幅を切り替える構成が開示されている。
構成が開示されている。
As market requirements for electrophotographic image forming apparatuses, downsizing of the apparatus main body and low running cost are high. As a recent trend, a process cartridge in which a developing portion and a photosensitive portion are integrated has been proposed. In order to reduce the running cost, the durability of the functional parts of the process cartridge has been improved and the frequency of replacement of the process cartridge by the user has been reduced. Is stored in the process cartridge, the process cartridge becomes large, and the size of the image forming apparatus main body increases.
Therefore, a toner cartridge system that is a developer storage container in which the amount of toner in the process cartridge is reduced and can be replaced independently from the image forming apparatus main body, and the user replaces only the toner has been proposed. It is already known as a technology for achieving both low running costs.
A configuration is disclosed.
従来のプロセスカートリッジでは、プロセスカートリッジ内の現像剤は使い切りでプロセスカートリッジの交換と共に全量が交換されていたが、トナーカートリッジ交換の時は、現像装置に残留する、物理的、静電的ストレスを受けた現像剤とトナーカートリッジ内の新品の現像剤が混ざり合うことで、現像剤の帯電特性が著しく変動し、帯電性の低下した現像剤が、非印字部分に付着し、無駄に現像剤を消費してしまうだけでなく、帯電性が悪化した場合は非印字部の現像剤が視認されることで異常画像となる問題があった。
特許文献1では、トナー補給後に現像バイアスを切り替え制御しているが、現像バイアスは画像濃度に影響を及ぼすので、画像濃度が変化しない範囲で現像バイアスを変化させねばならない制約があり、トナー補給後に地汚れ及びトナーの無駄な消費を抑制するという点では効果が小さく、十分な効果が得られないという問題がある。
In the conventional process cartridge, the developer in the process cartridge has been used up, and the entire amount of the developer has been replaced with the replacement of the process cartridge. However, when the toner cartridge is replaced, the developer is subjected to physical and electrostatic stress remaining in the developing device. When the new developer in the toner cartridge is mixed with the developer, the charging characteristics of the developer fluctuate significantly, and the developer with reduced charging property adheres to the non-printing part, and wastes the developer. In addition, when the chargeability deteriorates, there is a problem that an abnormal image is formed by visually recognizing the developer in the non-printing area.
In
本発明は、画像濃度に影響を及ぼさずに、補給後の現像装置、特に現像剤担持体内上の現像剤の均一性を高めるとともに、無駄な現像剤の消費や画質の低下を抑制する現像剤補給制御装置及び画像成形装置を提供することを、その目的とする。
トナーを消費したり地汚れ画像を発生させることを回避することを目的とする。
The present invention improves the uniformity of a developer on a developing device after replenishment, in particular, a developer carrying body without affecting the image density, and suppresses wasteful developer consumption and image quality degradation. It is an object of the present invention to provide a supply control device and an image forming device.
An object of the present invention is to avoid toner consumption and generation of a background image.
本発明に係る、現像剤補給容器から現像剤が補給される現像装置が備える現像剤担持体と供給部材にバイアスを供給することで、供給部材と現像剤担持体との間に形成される供給ニップで、供給部材側から現像剤担持体側へ現像剤を移動させるバイアス制御装置は、現像剤補給容器から現像装置への現像剤の補給から所定期間が経過するまで、現像剤補給容器からの現像剤と現像装置内で劣化した現像剤とにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させる制御手段を有することを特徴としている。 The supply formed between the supply member and the developer carrier by supplying a bias to the developer carrier and the supply member provided in the developing device in which the developer is supplied from the developer supply container according to the present invention. The bias control device that moves the developer from the supply member side to the developer carrier side at the nip develops from the developer supply container until a predetermined period has elapsed since the developer supply from the developer supply container to the development device. And a control means for normally charging the reversely charged developer between the developer and the developer deteriorated in the developing device.
本発明によれば、現像剤補給容器から現像装置への現像剤の補給から所定期間が経過するまで、現像剤補給容器からの現像剤と現像装置内で劣化した現像剤とにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させるので、補給された荷電性の高い現像剤と、現像装置内に存在する劣化して荷電性の低い現像剤が混ざり合うことで生じる逆荷電トナーと正規荷電トナーとがクーロン力により結合した結合トナーにおける、正規荷電トナーは供給部材に強く引き寄せられるため現像剤担持体に移動しにくい。結合トナーにおける逆荷電トナーは現像剤担持体と供給部材とで構成される供給ニップでの現像剤担持体との摩擦荷電により正規荷電されるものが多い。正規荷電の極性に逆荷電トナーが荷電すると、それまで結合トナーの正規荷電トナーと逆荷電トナーの間に働いていたクーロン引力が斥力となって離れ、もともと正規帯電していたトナーと逆荷電トナーから正規荷電トナーになったトナーとが現像剤担持体に付着して運ばれる。このため、補給後に現像装置内で異なる劣化状態の現像剤が混合されても、十分な現像剤の均一性を保持でき、無駄な現像剤の消費や地肌汚れ等の画質の低下を抑制することができる。 According to the present invention, development that is reversely charged in the developer from the developer supply container and the developer deteriorated in the developing apparatus until a predetermined period has elapsed since the developer supply from the developer supply container to the developing device has elapsed. Since the developer is normally charged, the coulombic force between the reversely charged toner and the normally charged toner generated by mixing the replenished highly charged developer and the deteriorated and less charged developer existing in the developing device. The normally charged toner in the combined toner combined by the above is not attracted to the supply member and therefore hardly moves to the developer carrying member. In many cases, the reversely charged toner in the combined toner is normally charged by frictional charging with the developer carrier at the supply nip formed by the developer carrier and the supply member. When the reversely charged toner is charged to the polarity of the normal charge, the coulomb attractive force that has been acting between the normal charged toner and the reversely charged toner of the combined toner is separated as a repulsive force. Then, the toner that has become a normally charged toner adheres to the developer carrier and is carried. For this reason, even if developers with different deterioration states are mixed in the developing device after replenishment, sufficient uniformity of the developer can be maintained, and wasteful consumption of the developer and deterioration of image quality such as background stains are suppressed. Can do.
本発明の特徴は、現像装置と現像剤収納容器を有する電子写真方式の画像形成装置において、現像装置への現像剤補給後の所定期間、供給部材へ供給するバイアスを、現像剤担持体に対して現像剤の正規荷電極性とは逆極性のバイアス(例えば現像剤担持体−200V、供給部材−100V)を印加する。このような時期にバイアス変更を行うと、供給部材と現像剤担持体との対向部に形成される供給ニップにおいて、結合トナーの正規荷電トナーは供給部材に強く引き寄せられるため現像剤担持体に移動しにくく、逆荷電トナーは供給ニップでの現像剤担持体との摩擦荷電により正規荷電されるものが多くなる。このため、正規荷電の極性に荷電すると、それまで結合トナーを構成する正規荷電トナーと逆荷電トナーの間に働いていたクーロン引力が斥力となって離れ、現像剤担持体に付着して運ばれることが特徴となっている。 A feature of the present invention is that, in an electrophotographic image forming apparatus having a developing device and a developer container, a bias supplied to a supply member for a predetermined period after supplying the developer to the developing device is applied to the developer carrier. Then, a bias having a polarity opposite to the normal charge polarity of the developer (for example, developer carrier -200 V, supply member -100 V) is applied. If the bias is changed at such a time, the normally charged toner of the combined toner is strongly attracted to the supply member in the supply nip formed at the opposed portion between the supply member and the developer support, and thus moves to the developer support. The reversely charged toner is more regularly charged due to frictional charging with the developer carrier at the supply nip. For this reason, when charged to the polarity of the normal charge, the Coulomb attractive force that has been acting between the normal charge toner and the reverse charge toner constituting the combined toner until then becomes a repulsive force, and is attached to the developer carrier and carried. It is a feature.
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。最初に画像形成装置の全体構成と動作を説明し、そのあとにバイアス制御装置について説明する。
図1は、本発明が適用されたタンデム型の画像形成装置の一形態を示す。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの非磁性で一成分の現像剤となるトナーを用いた電子写真方式のもので、フルカラー印刷が可能とされている。画像形成装置は、図示しない画像形成装置本体内に各色に対応したプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10Kを備えている。各色に対応する構成は、基本的には同一構成であるので、図1では、1つの色に対応した構成に符号を付して説明し、他の色の説明や符号は省略する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した部材には(Y、M、C、K)の符号を付して区別している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration and operation of the image forming apparatus will be described, and then the bias control apparatus will be described.
FIG. 1 shows an embodiment of a tandem type image forming apparatus to which the present invention is applied. The image forming apparatus is of an electrophotographic system using a toner that is a non-magnetic, one-component developer of yellow, magenta, cyan, and black, and is capable of full color printing. The image forming apparatus includes
プロセスカートリッジ10Kは、像担持体である感光体ドラム1を備えている。感光体ドラム1の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電手段2、感光体ドラム表面に形成される潜像に、帯電した現像剤となるトナーTを付着させることでトナー像を形成する現像装置5、感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体となる無端状の中間転写ベルト13へ転写するための第1の転写手段7、感光体ドラム1上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置11が、感光体ドラム1の回転方向に順に配置されている。帯電手段2と現像装置5の間の感光体ドラム1上には、帯電手段2で一様に帯電処理された部分に潜像を形成するためのレーザ光線などの露光光3が図示しない露光装置から照射される。現像装置5の上部には、内部に非磁性で一成分の現像剤となるトナー(以下「補給トナー」T1と記す)を収容した現像剤収納容器となるトナーカートリッジ4が、現像装置5に対して着脱自在で交換可能に装着されている。本形態において、トナーカートリッジ4は、直接、現像装置5内に補給トナーT1を供給する構成としたが、画像形成装置本体内にトナーカートリッジ4と現像装置5とをつなぐ補給経路を設け、トナーカートリッジ4内の補給トナーT1をこの補給経路を介して現像装置5内に補給する構成であってもよく、トナーカートリッジ4と現像装置5とが一体型の形式に限定されるものではない。
The
タンデム型の電子写真方式では、主にブラック、マゼンタ、シアン、イエローといった単色のトナー像を各感光体ドラム1の表面にそれぞれ形成する。このような構成において、画像形成がネガポジ方式(露光部電位を低くしトナーを付着させる)で行われる場合、帯電手段2を構成する帯電ローラによって表面を一様に負に帯電された感光体ドラム1は、露光光3によって感光体ドラム表面に静電潜像を形成され、現像装置5によってトナーTを感光体ドラム表面に付着させ、潜像をトナー像として可視化する。トナー像は、1次転写部を構成するローラ部材で構成され第1の転写手段7に1次転写バイアスが印加されることによって各感光体ドラムと対向配置されている中間転写ベルト13に感光体ドラム1表面から転写される。各感光体ドラム1から中間転写ベルト13に転写されなかった残トナー成分は、各クリーニング装置11のクリーニングブレード12によりそれぞれ感光体ドラム表面から除去される。
In the tandem type electrophotographic system, monochromatic toner images such as black, magenta, cyan, and yellow are mainly formed on the surface of each
中間転写ベルト13の表面に転写されたトナー像は、2次転写部を構成するローラ部材で構成された第2の転写手段8に2次転写バイアスが印加され、図示しない給紙トレイから搬送された記録材となる用紙Pへ転写される。転写後の残留トナー成分あるいは中間転写ベルト13の表面に残存したトナーは、中間転写ベルト13近傍に配置されたクリーニングユニット16によって除去される。クリーニングユニット16は、中間転写ベルト13の移動方向に対してカウンタとなるように当接されたクリーニングブレード14と、クリーニングブレード14と対向するように配置された金属製のクリーニング対向ローラ17と搬送コイル18を備えている。このクリーニングユニット16の構成により、クリーニングブレード14により除去されたトナーは搬送コイル18で搬送されて図示しない廃トナー収納部に収納される。用紙Pに転写されたトナー像は、定着装置9によって用紙P上に熱と圧力により溶着されて定着され、図示しない排紙口より装置外部へ排出される。
The toner image transferred to the surface of the
中間転写ベルト13の近傍には、中間転写ベルト13上に転写された現像装置5からのトナーの付着量及び各色のトナー像の位置を検出して画像濃度や位置あわせの調整に使用する正反射と拡散反射方式を組み合わせた表面状態検出手段となる濃度検出センサ15が配置されている。
In the vicinity of the
図2は、プロセスカートリッジ10Kの周囲の構成と、バイアス制御装置200の構成を示す。
プロセスカートリッジ10Kが備える現像装置5は、トナーカートリッジ4がその上部に連結するものである。トナーカートリッジ4内には、補給トナーT1の流動性を保つために攪拌部材となる攪拌パドル30が配置されている。この攪拌パドル30は、電源投入時、常に攪拌しておくことが好ましい。トナーカートリッジ4内には、スクリューあるいは搬送コイルなどで構成された搬送手段32が配置されていて、現像装置5、あるいは画像形成装置のトナー補給経路との連結部にあたるトナー補給口31(今後は現像容器に直接トナーを補給する構成で説明する)に向かって、トナーカートリッジ4内の補給トナーT1を搬送するように構成されている。搬送手段32は、図示しない本体駆動部と図示しないクラッチなど公知の方法で連結、非連結可能とされていて、トナー補給動作を制御可能に構成されている。
FIG. 2 shows the configuration around the process cartridge 10 </ b> K and the configuration of the
In the developing
トナーカートリッジ4から現像装置5へのトナー補給量は、本体駆動部の駆動時間により制御することが可能であり、例えば温湿度環境で補給トナーT1の流動性が変化することに対応させて本体駆動部の駆動時間を変化させるなどの制御も可能である。すなわち、本形態において補給トナーT1を補給する所定時間tはこの駆動時間からも求めることができる。
The amount of toner replenished from the
図3は、現像剤収納容器となるトナーカートリッジの別な形態を示す。図3に示すトナーカートリッジ40はその内部にトナーTが充填されている。トナーカートリッジ40は、回転軸43に固定された例えばPETフィルムなどからなる可撓性の材料で構成される攪拌部材としてのアジテータ41と搬送手段42を備え、アジテータ41が回転することでトナーカートリッジ40内の補給トナーT1の流動性を確保しつつも搬送手段42の方向へトナーを供給するように構成されている。トナーカートリッジ40内の補給トナーT1を使いきるため、トナーカートリッジ40のケーシング401の下部401aの形状は、アジテータ41の先端が接触するとともに、その回転軌道に合うように円弧形状に構成している。搬送手段42の下方に位置するケーシング401の下部401aには現像装置5へ補給トナーT1を補給するためのトナー補給口31が形成されている。
FIG. 3 shows another embodiment of a toner cartridge that becomes a developer container. The
搬送手段42は、スクリューあるいはコイルなどで形成された部材を画像形成装置本体に設置した後述する駆動源となる駆動モータM1により回転されることでトナーカートリッジ40内の補給トナーT1を軸方向に送る周知のものである。搬送手段42は、ピッチ径、大きさ、回転速度などで補給トナーT1の搬送量を制御可能である。
The conveying means 42 sends the replenished toner T1 in the
図2において、現像装置5は、その上部に配置されたトナーカートリッジ4から補給された補給トナーT1を長手方向全域に移送するためのスクリューなどのトナー輸送部材37と、現像装置5内のトナーTを主に攪拌する攪拌部材となるアジテータ34、トナーTを感光体ドラム1の表面1aに搬送して供給する現像剤担持体である現像ローラ35、及び現像ローラ35にトナーTを供給する供給部材である供給ローラ36を備えている。供給ローラ36は、現像ローラ35と対向し、互いの周面が接触するように配置されていて、現像ローラ35との間に供給ニップNを形成している。現像ローラ35は、金属性のローラの外周にゴム層が形成されていて、現像装置5のケーシングに回転自在に支持されている。供給ローラ36は、金属性の芯金の外周にスポンジ材質を巻き付けて形成したものであり、現像装置5のケーシングに回転自在に支持されている。
In FIG. 2, the developing
供給ニップNを介して供給ローラ36から現像ローラ35に移動されたトナーTは、現像ローラ35に表面に先端近傍が接触するように配置された規制部材としてのドクタブレード38により現像ローラ35の表面に付着するトナー層を均一化された後、感光体ドラム1の表面電位に応じた量のトナーTが感光体ドラム1の表面に移動し、第1の転写手段7(図1参照)により中間転写ベルト13に転写される。感光体ドラム1に移動したトナーで転写残として感光体ドラム表面上に残留したトナーは、クリーニング手段11により除去された後、画像形成装置本体内に配置された図示しない廃トナーカートリッジに搬送されて回収される。
The toner T moved from the
次にバイアス制御装置200について説明する。本例ではブラックのトナーカートリッジ4から補給トナーT1が補給される現像装置5に対する制御形態を用いて説明するが、他の色の現像装置に対してもブラック場合と同様、バイアス制御装置200によって制御される。
Next, the
バイアス制御装置200は、トナーカートリッジ4から補給トナーT1が補給される現像装置5が備える現像ローラ35と供給ローラ36にそれぞれバイアスを供給することで、供給ローラ36と現像ローラ35との間に形成される供給ニップNで、供給ローラ36側から現像ローラ35側へトナーTを移動させるためものである。
The
バイアス制御装置200は、トナーカートリッジ4から現像装置5への補給トナーT1の補給開始時期となると、トナーカートリッジ4内の搬送手段32を所定時間回転駆動するとともに、トナーカートリッジ4から現像装置5への補給トナーT1の補給開始から所定期間tが経過するまで、供給ローラ36へのバイアス(以下「供給バイアス」と記す)を変化させる制御手段100を有している。
The
制御手段100は、周知のコンピュータで構成されていて、現像ローラ35と供給ローラ36に接続された電源60,61を制御して、現像ローラ35に供給するバイアス(以下「現像バイアス」と記す)と供給ローラ36に供給する供給バイアスを制御するものである。制御手段100には、濃度検出センサ15と搬送手段32の図示しない駆動モータが信号線を介して接続されている。本形態において、制御手段100には濃度検出センサ15の検出信号が入力されるように構成されている。制御手段100では、現像ローラ35に対する現像バイアスを、濃度検出センサ15の検出結果をフィートバックして決定する。制御手段100は、供給ローラ36への供給バイアスを、トナーカートリッジ4から現像装置5への補給トナーT1の補給開始前と補給開始後において変更する。本形態において、現像ローラ35へ供給する現像バイアスと供給ローラ36へ供給する供給バイアスは直流電圧であって、制御手段100は、供給ローラ36へのバイアス変化前と比べて、バイアス変化後にトナーTの荷電極性とは逆側に電圧を変化させている。供給ローラ36へ供給する供給バイアスは、現像ローラ35に対してトナーTの荷電極性とは逆極性としている。
The control means 100 is constituted by a known computer, and controls the power supplies 60 and 61 connected to the developing
本形態において、制御手段100は、現像ローラ35へは−200Vの現像バイアスを印加し、供給ローラ36に対しては、図4に示すように、トナー補給前は−100Vの供給バイアスを印加し、トナー補給後の所定期間t内においては+100Vの供給バイアスを印加するように電源60,61を制御する。
In this embodiment, the
トナーカートリッジ4から現像装置5への補給トナーT1の補給時期は、供給ローラ36に対する供給バイアスの切換えタイミングであり、制御手段100には、この切換えタイミング情報が入力されるように構成されている。本形態では、切換えタイミング情報として印刷枚数を用いる。制御手段100の図示しないメモリには、供給バイアスの切換えタイミングとなる印刷枚数情報(A枚)が予め設定されている。この切換えタイミングは図示しない操作パネルを用いてユーザーあるいはサービススタッフにより変更可能としてもよい。本形態では、所定期間tの終了を印刷枚数情報(A枚)+200枚としている。すなわち、所定範囲tは、A枚≦所定範囲t≦(A枚)+200枚とされている。
The replenishment timing of the replenishment toner T1 from the
このような構成のバイアス制御装置200の制御内容の一形態を図5のフローチャートを用いて説明する。
制御手段100は、図5のステップS1において、トナー補給時期を印字パターンのドット数の積算値から決め、ステップS2に進む。
One form of control contents of the
In step S1 of FIG. 5, the control means 100 determines the toner replenishment timing from the integrated value of the number of dots in the print pattern, and proceeds to step S2.
ステップS2では、搬送手段32を回転して補給トナーT1のトナーカートリッジ4から現像装置5内への補給を開始してステップS3に進む。ステップS3では搬送手段32の回転時間の計測を開始する。
In step S2, the conveying
ステップS4では既に供給ローラ36へ印加している供給バイアスをΔ供給バイアスに変更してステップS5に進む。この形態では−100V→+100Vへと変更する。ステップS5では、補給トナーT1の補給期間が所定時間tを経過したかを搬送手段32の回転時間から判断し、A枚+200枚に累積印刷枚数が到達している場合には、所定時間tを経過したものと判断してステップ6に進む。
In step S4, the supply bias already applied to the
ステップS6では、搬送手段32の回転を停止して補給トナーT1の補給を終了し、ステップS7に進んで供給ローラ36への供給バイアスを元に戻す。つまり、一旦+100Vにした供給バイアスを−100Vへと戻してこの制御を終える。なお、本形態では、トナー補給期間よりも供給バイアス変更時間を長く設定している。つまり、トナー補給の終了後、補給トナーT1の荷電性が低下してきた頃に供給バイアスを戻すように制御する。
In step S6, the rotation of the conveying
本形態において、供給ローラ36への変更後の供給バイアスをΔ供給バイアスとすると、これは式1で表されるものである。
In this embodiment, if the supply bias after the change to the
Δ供給バイアス=供給バイアス−現像バイアス・・式1
また、Δバイアスを−100V→+100Vへと変更したタイミングで、図1の濃度検出センサ15からの出力を用い、制御手段100は、濃度制御を行うことが好ましい。
Δ supply bias = supply bias−development bias
Further, it is preferable that the control means 100 performs density control using the output from the
従来の構成において、供給ローラ36には、現像ローラ35に対してトナーの正規極性側のバイアスを印加する(例えば現像ローラに−200Vを印加している場合に供給ローラに−300Vを印加する)。このため、現像装置5内のトナーTは画像形成を繰り返し行うとトナーが劣化し荷電性が低下していく。現像装置5内のトナー量が減少していくと、トナーカートリッジ4から補給トナーT1を現像装置5内に補給している。補給される補給トナーT1は未使用であるため荷電性が高い。
In the conventional configuration, a bias on the normal polarity side of the toner is applied to the
このようにして荷電性の高いトナーT1と荷電性の低いトナーTとが混ざり合うと、荷電性の低いトナー(トナー)Tは荷電性の高いトナー(補給トナー)T1に電荷を奪われ、正規荷電極性とは逆極性に荷電してしまう(これを逆荷電トナーと呼ぶ)。逆荷電トナーは、正規荷電トナーとクーロン力により結合した状態となり易い(これを結合トナーと呼ぶ)。この逆荷電トナーには、供給ローラ36と現像ローラ35が接触する供給ニップNの電界で供給ローラ36に引き寄せられる側にクーロン力が働くのだが、荷電量の絶対値がそれほど高くないため供給ローラ36側には保持されない。また、逆荷電トナーは供給ニップNに入り込んで現像ローラ35と摩擦して正規帯電する機会が得られる前に、供給ニップNの入り口で正規荷電トナーが強いクーロン力で現像ローラ35に引き寄せられてこのトナーと同時に現像ローラ35に移動する。つまり、逆極性トナーは逆極性のまま現像ローラ35に移動する。その後結合トナーはドクタブレード38により現像ローラ35と摩擦し正規荷電側に荷電されるのだが、依然として逆極性のまま現像ニップ(現像ローラ35と感光体ドラム1が接触する現像ニップ)に運ばれるトナーが存在する。現像ニップにおいて、本来なら現像ローラ36上のトナーが現像しない感光体ドラム1上の地肌部において、この逆荷電トナーが感光体ドラム1に付着してしまい、無駄なトナーを消費し、地汚れとなって画像に現れてしまう場合もある。
When the toner T1 with high chargeability and the toner T with low chargeability are mixed in this manner, the toner (toner) T with low chargeability is deprived of the charge by the toner (supply toner) T1 with high chargeability. The charged polarity is opposite to that of the charged polarity (this is called reversely charged toner). The reversely charged toner is likely to be coupled to the normally charged toner by Coulomb force (this is called a coupled toner). The reversely charged toner has a Coulomb force acting on the side attracted to the
しかし、本形態のように供給ローラ36に対する供給バイアスを、補給トナーT1の補給前と補給後で変更する。具体的にはトナー補給動作開始後から所定期間tの間、供給ローラ36への供給バイアスを現像ローラ35に対してトナーの正規荷電極性とは逆極性のバイアスを印加する。すると、供給ニップNにおいて、補給トナーT1とトナーTとが結合した結合トナーのうち、正規荷電トナーとなる補給トナーT1は、供給ローラ36に強く引き寄せられるため現像ローラ35に移動しにくい。
However, as in the present embodiment, the supply bias for the
しかし、結合トナーのうち、劣化か進んで逆荷電トナーとなるトナーTは供給ニップNでの現像ローラ35との摩擦荷電により正規荷電されるものが多い。正規荷電の極性に荷電すると、それまで結合トナーに働いていたクーロン引力が斥力となって離れ、もともと正規帯電していたトナーと逆荷電トナーから正規荷電トナーになったトナーとが現像ローラ35に付着して運ばれる。つまり、結合トナーが供給ローラ36に引き付けられるため、逆帯電トナーが現像ローラ35と接触する機会が増えて正規帯電されやすくなり、逆帯電トナーがその荷電極性のまま、現像ローラ35に供給されにくくなる。
However, among the combined toners, the toner T that is deteriorated and becomes a reversely charged toner is often regularly charged due to frictional charging with the developing
そしてドクタブレード38に到達し現像ローラ35との摩擦により更に正規荷電される。よって、感光体ドラム1の地肌部へは移動せず、無駄なトナーの消費や地汚れ画像を防止することができる。
Then, it reaches the
図6、図7は、本形態に係るバイアス制御装置200の第2の実施形態を示す。第1の実施形態では、供給ローラ36に対する供給バイアスを補給トナーT1開始から所定期間t内において一度だけ変更したが、本形態では、補給トナーT1開始から所定期間t内において供給ローラ36へ供給する供給バイアスを段階的に変更し、最終的には変更前のバイアスに戻すように制御手段100で制御することが特徴となっている。第1の実施形態と第2の実施形態において、制御手段100の構成をメモリに記憶されている処理内容が異なる以外は同一構成であるので、図2の構成を利用して説明する。
6 and 7 show a second embodiment of the
本形態において、制御手段100は、現像ローラ35へは−200Vの現在バイアスを印加し、供給ローラ36に対しては、図6に示すように、トナー補給前は−100Vの供給バイアスを印加し、トナー補給後(トナー補給開始後)においては、所定期間t内において最初に+100Vへと供給バイアスを変更し、その後に+40V、−30V、−100Vと段階手は供給バイアスを変更して印加するように電源60,61を制御する。図6において、所定範囲tは、A枚≦所定範囲t≦(A枚)+300枚としている。この所定範囲tのうち、印刷枚数がA枚となると、すなわちトナー補給開始時には−100Vから+100へと一気に供給バイアスを変更し、第1の所定期間となる(A枚)+100枚となると+40Vへと供給バイアスを変更し、第2の所定期間となる(A枚)+200枚となると−30Vへと供給バイアスを変更し、第3の所定期間(A枚)+300枚となると、すなわち所定期間tの終了時には変更前の−100Vへと供給バイアスを変更するように供給ローラ36に印加する供給バイアスを制御する。
In this embodiment, the
このような構成のバイアス制御装置200の段階的な制御内容の一形態を図7のフローチャートを用いて説明する。
One form of the stepwise control contents of the
制御手段100は、図7のステップS11において、トナー補給時期を印字パターンのドット数の積算値から決めてステップS12に進む。ステップS12では、搬送手段32を回転して補給トナーT1のトナーカートリッジ4から現像装置5内への補給を開始してステップS13に進む。ステップS13では搬送手段32の回転時間の計測を開始する。
In step S11 of FIG. 7, the control means 100 determines the toner replenishment timing from the integrated value of the number of dots of the print pattern, and proceeds to step S12. In step S12, the conveying
ステップS14では既に供給ローラ36へ印加している供給バイアスを変更してステップS15に進む。この形態では−100V→+100Vへと供給バイアスを変更する。ステップS5では、補給トナーT1の開始から第1の所定期間t1経過したか否かを実印刷枚数から判断し、A枚+100枚に実印刷枚数が到達している場合には、第1の所定期間t1を経過したものと判断してステップ16に進む。
In step S14, the supply bias already applied to the
ステップS16では、供給ローラ36へ印加している供給バイアスを一段階戻すように変更してステップS17に進む。ここでは、+100V→+40Vへと供給バイアスを変更する。
In step S16, the supply bias applied to the
ステップS17では、補給トナーT1の開始から第2の所定期間t2経過したか否かを実印刷枚数から判断し、A枚+200枚に実印刷枚数が到達している場合には、第2の所定期間t2を経過したものと判断してステップ18に進む。 In step S17, it is determined from the actual number of printed sheets whether or not a second predetermined period t2 has elapsed from the start of the replenishing toner T1, and if the actual number of printed sheets has reached A + 200, the second predetermined period is reached. It is determined that the period t2 has elapsed, and the process proceeds to step 18.
ステップS18では、供給ローラ36へ印加している供給バイアスをさらに一段階(2段階)戻すように変更してステップS19に進む。ここでは、+40V→−30Vへと供給バイアスを変更する。
In step S18, the supply bias applied to the
ステップS19では、補給トナーT1の開始から第3の所定期間t3経過したか否かを実印刷枚数から判断し、A枚+300枚に実印刷枚数が到達している場合には、第3の所定期間t3を経過したものと判断してステップ20に進む。 In step S19, it is determined from the actual number of printed sheets whether or not a third predetermined period t3 has elapsed since the start of the replenishing toner T1, and if the actual number of printed sheets has reached A + 300, the third predetermined period is reached. It is determined that the period t3 has elapsed, and the process proceeds to step 20.
ステップS20では、搬送手段32の回転を停止して補給トナーT1の補給を終了し、ステップS21に進んで供給ローラ36への供給バイアスを元に戻す。つまり、ここでは、−30V→−100Vと供給バイアスを変更し、トナー補給前のバイアス値へと供給バイアスを戻す。なお、本形態においても、トナー補給期間よりも供給バイアス変更時間を長く設定している。つまり、トナー補給の終了後、補給トナーT1の荷電性が低下してきた頃に供給バイアスを戻すように制御する。
In step S20, the rotation of the conveying
このようにトナー補給後における供給ローラ36に対する供給バイアスを段階的に変更すること、一度に変更前の供給バイアスに戻すよりも、画像濃度が安定することになる。また、供給バイアスを−+30V→+100Vへと変更したタイミングで、図1の濃度検出センサ15からの出力を用い、制御手段100は、濃度制御を行うことが好ましい。
Thus, the image density becomes more stable than changing the supply bias to the
図8は、上記2つの実施形態と比較例(従来例)の条件と地汚れの測定結果を示す。
<実験方法>
現像装置および画像形成装置は(株)リコー製IPSiO SP C310を改造して用いた。
FIG. 8 shows the conditions of the two embodiments and the comparative example (conventional example) and the measurement result of the background stain.
<Experiment method>
The developing device and the image forming apparatus were modified from Ricoh's IPSiO SP C310.
トナーはマイナス極性に帯電するものを用いた。
この実験では、印字率1%チャートを1JOBあたり1枚で出力する。各現像装置内のトナーが10%減ったときの印刷枚数をA枚とした。A枚印刷後に補給トナーを現像装置へ10%補給した。その直後に濃度制御を行い、10枚印字し、その時点の地汚れを測定した。地汚れの測定方法は以下の通りである。
The toner used was charged negatively.
In this experiment, a 1% printing rate chart is output per JOB. The number of printed sheets when the toner in each developing device was reduced by 10% was defined as A sheet. After printing A sheet, 10% of replenishment toner was replenished to the developing device. Immediately thereafter, density control was performed, 10 sheets were printed, and background stains at that time were measured. The measurement method of background dirt is as follows.
白紙を印刷中の感光体ドラム上のトナーをブッカーテープで剥離し、それを白紙に貼り付けたもののテープのL*値を測定することで、地汚れを評価した。なお、この実験ではL*>90を許容レベルとした。
<実験結果>
実施例1と比較例1を観てみると、ここでは供給ローラ36に対する供給バイアスをA枚印刷後、つまり補給トナーの開始後に−100Vに変更した方が、地汚れの評価が良好である。
The toner on the photosensitive drum during printing of the white paper was peeled off with a booker tape, and the L * value of the tape was measured by pasting the toner on the white paper, thereby evaluating the background stain. In this experiment, L *> 90 was set as an allowable level.
<Experimental result>
Looking at Example 1 and Comparative Example 1, here, the background stain is better evaluated when the supply bias for the
また、実施例1と実施例2を観てみると、補給トナー開始後に供給ローラ36への供給バイアスを変更する場合、実施例2に示すように、段階的に変更する方が地汚れの評価が良好である。
Further, looking at Example 1 and Example 2, when the supply bias to the
このように現像装置5内に対する補給トナーT1の補給開始後に、供給ローラ36に対する供給バイアスを変更すると、変更しない場合に比べて地汚れは少なく、補給トナーT1の補給開始後に供給ローラ36に対する供給バイアスを変更する場合、段階的に変更する方が、地汚れが少なくといえる。
As described above, if the supply bias to the
上記形態では、所定期間tを、相関するパラメータの1つである印刷枚数から算定するようにしているが、パラメータとしてはこれに限定されるものではなく、像担持体走行距離となる感光体ドラム1の回転回数、中間転写体となる中間転写ベルト13の回転回数、現像剤担持体走行距離となる現像ローラ35の回転回数から所定期間tを算定してもよい。すなわち、供給ローラ36への供給バイアスの切換えタイミング情報として、感光体ドラム1の回転回数、中間転写ベルト13の回転回数、現像ローラ35の回転回数を用い、予め設定した回転回数になった時点で補給トナーT1の補給を開始するようにし、この補給タイミングで供給ローラ36に対する供給バイアスを切換えるようにしてもよい。
In the above embodiment, the predetermined period t is calculated from the number of printed sheets, which is one of the correlated parameters. However, the parameter is not limited to this, and the photosensitive drum serving as the image carrier traveling distance is used. The predetermined period t may be calculated from the number of rotations of 1, the number of rotations of the
4 現像剤補給容器
5 現像装置
10(Y、M、C、K)プロセスカートリッジ
13 中間転写体
35 現像剤担持体
36 供給部材
100 制御手段
200 バイアス制御装置
N 供給ニップ
t 所定期間
T 現像装置内の現像剤
T1 補給される現像剤
4
Claims (10)
前記現像剤補給容器から前記現像装置への現像剤の補給から所定期間が経過するまで、前記現像剤補給容器からの現像剤と前記現像装置内で劣化した現像剤とにおいて逆帯電した現像剤を正規帯電させる制御手段を有することを特徴とするバイアス制御装置。 A supply nip formed between the supply member and the developer carrier by supplying a bias to the developer carrier and the supply member included in the developing device in which the developer is supplied from the developer supply container. A bias control device that moves a developer from a supply member side to a developer carrier side,
Until a predetermined period of time has elapsed since the developer supply from the developer supply container to the developing device, the developer charged in the developer from the developer supply container and the developer deteriorated in the developing device is charged in reverse. A bias control apparatus comprising control means for regular charging.
前記制御手段は、変化前と比べて、現像剤の荷電極性とは逆側に電圧を変化させることを特徴する請求項1に記載のバイアス制御装置。 The bias supplied to the supply member is a DC voltage,
The bias control apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the voltage to the opposite side to the charge polarity of the developer as compared to before the change.
請求項1ないし5の何れか1項に記載のバイアス制御装置により前記供給部材へのバイアスが制御されることを特徴とする現像装置。 The developer is replenished from the developer supply container, and further includes a developer carrier and a supply member that supplies the developer to the developer carrier, and a bias is supplied to the developer carrier and the supply member. Thus, in the developing device that moves the developer from the supply member side to the developer carrier side at a supply nip formed between the supply member and the developer carrier,
6. A developing device, wherein the bias to the supply member is controlled by the bias control device according to claim 1.
請求項1ないし5の何れか1項に記載のバイアス制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。 The developer is replenished from the developer supply container, and further includes a developer carrier and a supply member that supplies the developer to the developer carrier, and a bias is supplied to the developer carrier and the supply member. Thus, in a supply nip formed between the supply member and the developer carrying member, a developing device that moves the developer from the supply member side to the developer carrying member, and a developer from the developing device In the image forming apparatus that forms an image by developing the latent image formed on the image carrier by being supplied,
An image forming apparatus comprising the bias control device according to claim 1.
前記現像装置として請求項6記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。 The developer is replenished from the developer supply container, and further includes a developer carrier and a supply member that supplies the developer to the developer carrier, and a bias is supplied to the developer carrier and the supply member. Thus, in a supply nip formed between the supply member and the developer carrying member, a developing device that moves the developer from the supply member side to the developer carrying member, and a developer from the developing device In the image forming apparatus that forms an image by developing the latent image formed on the image carrier by being supplied,
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 6 as the developing device.
前記プロセスカートリッジとして請求項7記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising at least an image carrier and a process cartridge comprising a developing device for developing a latent image formed on the image carrier with a developer.
An image forming apparatus comprising the process cartridge according to claim 7 as the process cartridge.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016139122A (en) * | 2015-01-21 | 2016-08-04 | 株式会社リコー | Developing device and image forming apparatus |
| JP2016142842A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 株式会社沖データ | Image forming unit and image forming apparatus |
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-
2012
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