JP4517720B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
ただし、α1、α2は現像剤駆動距離Yがそれぞれある特定値P未満のとき及びP以上のとき、補正係数を表す関数の方向係数であり、β1,β2は切片であり、α3、β3は数2の最終項の切片を構成する係数である。
ただしZ1、Z2はそれぞれ現像剤駆動距離Yがある特定値P未満及びP以上の場合のキャリア膜厚減耗量であり、α4はキャリア膜厚減耗量とセンサ補正値Vc1のステップ値との関係を示す関数の方向係数である。
ラインスピードL/S=220mm/sであり、
感光体のドラム外径は60mmであり、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散させたものを塗布してある。電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚は25μmである。
感光体非画像部電位:フィードバック制御され、制御可能範囲は−250V〜−900Vである。
感光体の全露光電位:−40〜150V。
露光:レーザー走査方式であり、半導体レーザー(LD)のパワーは300μWである。
現像:2成分現像方式
現像ローラ:外径30mm
現像ローラ駆動モータとしてはDCモータが用いられている。
現像バイアス印加手段として
DCバイアス:−200〜−700V、
ACバイアス:0.5kVp−p〜2.0kVp−p、2kHz〜7kHz
トナー濃度検知手段(以下トナー濃度センサとも言う):キャリアの透磁率を用いてキャリアに対するトナーの比率を検出するセンサである。
トナー補給器:トナー濃度センサの検知情報に応じてトナー補給量を決めて現像装置へ補給する。
Dotカウンタ:各プリントにおいてプリント画像を構成するドット数がカウントされフルカウントに対する割合が画像の面積率即ち印字率として正確に記禄され、それまでの累積と平均印字率を正確に割り出すことができる。
摺動距離(現像剤駆動距離)カウンタ:現像ローラの周速に時間を乗じた累積量である。
2成分現像剤:
キャリアはそのコアにコーティング樹脂をコートしたものであり、バージンのキャリア粒径を42μmにしてある。
無端ベルト状中間転写体は、シームレス半導電樹脂ベルトであり、材質がポリイミド、表面抵抗率が1×1011Ω/□、体積抵抗率が1×108Ω・cmである。
1次転写手段:無端ベルト状中間転写体背面に発泡ローラを設置(外径20mm、抵抗値は1×106Ω)し、温湿度とカウンタでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択し印加する。
無端ベルト状中間転写体の張力は49Nにした。
1次転写導電性部材は電性ローラを使用、該導電性ローラの押圧力は4.9Nにした。
2次転写手段は無端ベルト状中間転写体をバックアップローラと二次転写ローラで挟み込んだ構成で抵抗値はともに1×107Ω、温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択して印加するようにした。
無端ベルト状中間転写体のクリーニングブレードはウレタンブレードを用い、自由長9mm、厚さ2mm、当接角17度にした。
無端ベルト状転写体の駆動ローラ外径は30mmのものを用いた。
現像剤耐久力の指標としては従来から認知されているものとして
1.キャリア膜厚(コーティング樹脂の質量%)
2.トナースペント
がある。これら指標の測定方法としては、現像剤を界面活性剤(洗剤等)で溶かしてトナーとキャリアとに分割し、キャリアに対して有機溶剤MEK(メチルエチルケトン)でキャリアのコア表面に付着している樹脂とスペントトナーを溶剤中に溶解する。キャリア膜厚については、その溶剤にて樹脂を溶かした前後のキャリア重量比から算出し、トナースペントに関しては顔料の溶け出した溶剤を、所定の波長の光を透過させた際の透過率で計測する
これら現像剤耐久力を示す指標は現像ローラの現像剤駆動距離(現像剤摺動距離)に応じて変化し、距離が進むほどキャリア膜厚の減耗は進み、スペントするトナー量は増えて行って透過率は減少していく。図2と図3のグラフに、印字率を変えたときの現像剤摺動距離に対するキャリア膜減耗量と、トナースペント量(透過率)を示す。
これは請求項1、2、3に関連するものである。すでに述べたように、キャリア膜減耗量が進むとキャリアの帯電性能が衰え、トナー帯電量の低下を引き起こしてトナー飛散やカブリと言った不具合を生じるようになる。また、膜減耗がある一定の値以上になるまで進むとキャリア抵抗の低下がさらに進み、キャリアに電荷が注入されるようになって「キャリア現像」といった不具合が生じるようになる。従来からの知見として、キャリア粒径が42μmの場合はキャリア膜厚が1.3%まで低下してくると上記のような「キャリア現像」といった不具合を生じるようになるため、キャリア膜厚限界としては1.3%とし、キャリア膜厚が1.3%に達したら現像剤のライフエンドとする。こうすることで「キャリア現像」のような不具合も生じることなく、現像剤ライフエンドまで良好な画像が得られるようになる。
以下に、平均画像面積率を変えたときのキャリア膜減耗量の推移を示す。現像剤摺動距離が増加するに応じてキャリア膜減耗量は大きくなり、また現像剤を使用する際の平均画像面積率が高いほどその傾きは高くなっているのがわかる。
これは請求項4、5に関するものであり、現像剤の摺動距離や印字率の違いによってキャリア膜減耗量が異なり、現像剤の使い方によって現像剤の劣化度合いは異なってくる。そのため、その劣化度合いのバラツキに応じてトナー濃度も当然、バラツキが生じるようになる。従って、この現像剤の劣化度合いのバラツキを現像剤の使用環境から予想し、劣化度合いに応じたトナー濃度制御の補正が必要となってくる。
キャリアの膜減耗量が大きくなるとキャリアの抵抗値は下がり、トナー帯電量が低下するためトナー濃度としては、一般的に上昇傾向になる。従って、トナー濃度センサに印加するコントロール電圧値としてはトナー濃度を下げる方向(Vcを下げる方向)に補正を加える必要がある。膜減耗量に対するVcの下げ量Vc1を示したグラフが図8のようになる。
上記補正値の算出はプリント中でも常に行い、その補正値を加算したコントロール電圧値Vcで現像剤駆動距離に対するトナー濃度制御を行う。以下に、その補正値を加えない従来のトナー濃度制御を行った時のトナー濃度推移を図9のグラフに、上記のように今回コントロール電圧値Vcに補正を加えてトナー濃度制御を行った時のトナー濃度推移を図10のグラフに示す。
これは請求項6に関連するものである。
安定化制御で決定される際の現像DCバイアスの上限値を上記のグラフのように決めて行った時の実写テストの評価の結果を以下の表1に示す。ここに○はキャリア現像が全く無く良好、△はキャリア現像が僅か見られるが実用上差し支えない程度、×はキャリア現像が多く実用不可を表す。
していたキャリア現像の抑制をすることが出来た。
これは請求項7に関連するものである。
上記制御テーブルをグラフで示す図12に従って、現像ACバイアスを制御したときの結果を表2に示すが、上記表1の結果と同様に、環境条件を変えても従来の制御条件に較べてキャリア現像の発生のない安定した制御が得られることが分かる。
4Y,4M,4C,4K 現像手段
5Y,5M,5C,5K 一次転写手段としての一次転写ローラ
5A 二次転写手段としての二次転写ローラ
6Y,6M,6C,6K クリーニング手段
7 無端ベルト状中間転写体ユニット
24 ベルト式定着装置
70 無端ベルト状中間転写体
401 現像ローラ
403 DCバイアス印加手段
405 DC−ACバイアス印加手段
410 トナー濃度検知手段
420 トナー補給手段
430 画像濃度検知手段
P 転写材
Claims (4)
- 像担持体としての感光体上に静電潜像を形成し、現像装置の現像剤担持体から供給される現像剤のトナーによって前記静電潜像を現像する画像形成装置において、作像する画像の面積率を検知する画像面積率検知手段と、前記現像装置の現像剤駆動距離を検知する現像剤駆動距離検知手段とを有し、前記の各検知手段によって検知される現像剤駆動距離Yと平均画像面積率Xを、現像剤駆動距離Yがある特定値P未満のときは下記の数式数1に入力し演算されて求まるキャリア膜厚減耗量Z1、現像剤駆動距離Yがある特定値P以上のときは下記の数式数2に入力し、演算されて求まるキャリア膜厚減耗量Z2が、規定された所定値に達したときを現像剤ライフに決定することを特徴とする画像形成装置。
ただし、α1、α2は現像剤駆動距離Yがそれぞれある特定値P未満のとき及びP以上のとき、補正係数を表す関数の方向係数であり、β1,β2は切片であり、α3、β3は数2の最終項の切片を構成する係数である。
- 前記現像剤ライフが決定されて現像剤の交換時期が来たときには現像剤交換のメッセイジが表示されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 像担持体としての感光体上に静電潜像を形成し、現像装置の現像剤担持体から供給される現像剤のトナーによって前記静電潜像を現像する画像形成装置において、作像する画像の面積率を検知する画像面積率検知手段と、前記現像装置の現像剤駆動距離を検知する現像剤駆動距離検知手段と、前記現像装置の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給手段とを有し、前記現像剤駆動距離検知手段によって検知される現像剤駆動距離Yと前記画像面積率検知手段によって検知される平均画像面積率Xを、現像剤駆動距離Yがある特定値P未満のときは下記の数式数3に、現像剤駆動距離Yがある特定値P以上のときは下記の数式数4に入力し、演算されてトナー濃度検知手段に印加するコントロール電圧の補正値Vc1が求められ、下記の数式数5に示すように、そのコントロール電圧の補正値Vc1を、初期現像剤で決定したトナー濃度検知手段に印加するコントロール電圧の初期値Voから差し引いた値Vcをトナー濃度検知手段に印加するとともにトナー濃度検知手段によって検知されるトナー濃度に基づいてトナー補給手段を制御するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
ただしZ1、Z2はそれぞれ現像剤駆動距離Yがある特定値P未満及びP以上の場合のキャリア膜厚減耗量であり、α4はキャリア膜厚減耗量とセンサ補正値Vc1のステップ値との関係を示す関数の方向係数である。
- 前記画像形成装置はカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像形成装置。
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