JP4857980B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーとキャリアとからなる現像剤を収容し収容された現像剤の中のトナーで、隣接配置された像保持体上の静電潜像を現像する現像器、および、この現像器を備えた画像形成装置に関する。

従来より、感光体などの像保持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を、トナーとキャリアとからなる現像剤の中のトナーで現像することによりトナー像を得て、この得られたトナー像を最終的に用紙上に転写および定着することにより、用紙上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置が知られており、この様な画像形成装置では、トナーとキャリアとを撹拌し、この撹拌によるキャリアとの摩擦によって帯電されキャリアに静電的に付着したトナーを、像保持体表面に形成された静電潜像の現像に用いている。

ところで、上述した様な画像形成装置では、例えば、現像剤撹拌室内の現像剤中のトナー濃度を検出し、トナー濃度が所定値を下回ると、現像剤撹拌室へのトナー供給が行われるようになっている。

ところが、現像剤中のキャリアとの摩擦帯電が不十分なトナーは、トナー供給直後のトナー同士がまとまったまま破壊されずに回りの現像剤より比重が軽いためにまとまった凝集した状態で現像剤の上面に存在するようになる。このトナーはキャリアとの静電気的な付着力が弱いことから、クラウドとなって画質低下を引き起こすだけでなく、現像剤中のトナー濃度の増加がトナー供給量に比較して少ないことから、トナー濃度の制御が困難になりやすいことが知られている。

低帯電トナーは、前述のようにキャリアと十分に攪拌されることなくまとまった凝集した状態で現像剤上面にでてくる傾向にあることから、現像剤上面に凝集する低帯電トナーを吸引して現像剤から取り除くことで、低帯電トナーによって引き起こされる画質低下を抑制する提案がなされている（特許文献１参照）。
特開２００１−１３４０９９号公報

しかしながら、上述のタイプの画像形成装置では、近年要求されている小型化や高速化に対応するために現像剤量に対するトナー消費スピード（トナー消費量／時間・現像剤量）は大きくなることで、特に高密度の画像形成が連続した場合には、現像剤撹拌室へ補給したばかりのトナーの電位をキャリアとトナーの摩擦を効率的に行い短時間で所定の電位にまで引き上げて現像に回さなければならず、ようやく所定の電位にまで引き上げたトナーまでもが吸引されてしまうことがあり上記提案の採用にはトナーの利用効率の面で十分でない。

本発明は、上記事情に鑑み、画質低下が効率よく抑制された画像形成装置、および、この画像形成装置に好適な現像器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の現像器は、
トナーとキャリアとを含有する現像剤を収容して撹拌し、現像剤で、像保持体上の静電潜像を現像する現像器において、
トナーの供給を受ける供給口と、
上記供給口よりも現像剤の進行方向下流側に配備された、上記現像剤上面に下向きのエアーを吹き付けるノズルとを備えたことを特徴とする。

本発明の現像器では、トナー供給口から上記撹拌室に供給されたトナーのうち、現像剤との摩擦が不十分なためにトナー供給口よりも下流側の現像剤上面に浮き上がって凝集した低帯電トナーにエアーを吹き付けることでこれら低帯電トナーを現像剤中に押し込みながらこれらを破壊することができる。つまり、本発明の現像器では、エアー吹き付けによる凝集トナーの破壊により、現像剤内のキャリアとの接触機会をトナーに積極的に与えて摩擦帯電を促すことで、これら低帯電トナーの電位の効率的な引き上げが、既に所定の電位にまで引き上げられたトナーの喪失を伴わずに可能となっている。したがって、本発明の現像器によれば、効率的な画質低下の抑制に寄与することができる。

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
像保持体上に静電潜像を形成しこの静電潜像を現像剤で現像して現像像を得、この現像像を用紙上に転写および定着することによりこの用紙上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置であって、
上記像保持体上の静電潜像を現像剤で現像する現像器を備え、
この現像器が、
トナーの供給を受ける供給口を有し、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容して撹拌する撹拌室と、
トナーを収容しこのトナーを上記供給口から撹拌室に供給するトナー収容室と、
上記撹拌室の、上記供給口よりも撹拌による現像剤の進行方向下流側に配置された、この撹拌室内の現像剤上面に下向きにエアーを吹き付けるノズルとを備えたものであることを特徴とする。

ここで、上記撹拌室内の現像剤を撹拌しながら循環移動させるオーガを備えることが好ましい。

上記撹拌室内に、現像剤を撹拌しながら循環移動させるオーガを備えると、現像剤の撹拌をより確実に行うことができ、画質低下を一層効率的に抑制することができる。

また、上記トナー供給口が、上記撹拌室内床面に沿って設けられていることも好ましい態様である。

上記トナー供給口が、上記撹拌室内床面に沿って設けられていると、トナー供給口が撹拌室の天井面などにある場合に比べ、供給されたトナーと現像剤中のキャリアとの接触回数が多くなることから、低帯電トナーの発生を抑制することができる。

ここで、上記ノズルにパルスエアーを供給し、このノズルに、上記撹拌室内の現像剤上面に下向きのパルスエアーを吹き付けさせるパルスエアー供給装置を備えることが好ましく、さらに、上記パルスエアー供給装置が、上記ノズルに、上記撹拌室へのトナー供給量に応じた回数若しくは強度のパルスエアーを供給するものであることも好ましい態様である。

上記パルスエアー供給装置から上記ノズルに、上記撹拌室へのトナー供給量に応じた回数若しくは強度のパルスエアーを供給すると、凝集低帯電トナーを分散させ易くなることから、画質の低下を一層効率的に抑制することができる。

本発明によれば、画質低下が効率よく抑制された画像形成装置、および、この画像形成装置に好適な現像器を提供することことができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の現像器の一実施形態を含む、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図１に示すプリンタ１は、帯電器１１により所定の電荷が付与された、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいて露光器１２で生成した露光光を照射することで形成した静電潜像を現像器１３に収容した、トナーと磁性キャリアからなる現像剤の中のトナーで現像し、この現像により得られたトナー像を、用紙トレイ１６から用紙搬送装置１６ａにより引き出され矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写器１４によって転写し、定着器１５により定着することにより記録用紙上に画像を形成するモノクロ画像専用機である。尚、本発明の現像器は、モノクロ画像専用機ではなくカラー画像機に適用されるものであってもよい。

図２は、図１に示す現像器の上面からの透視図である。

図２に示す現像器１３は、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を撹拌する、回転方向はそれぞれ同じで搬送方向が矢印に示すように互い違いの２本の撹拌オーガ１３１と、これら２本の撹拌オーガ１３１を回転自在に軸支すると共に、撹拌オーガ１３１の両端部を除きこれら２本のオーガ１３１の間を仕切る仕切板１３２１が備えられた現像剤撹拌室１３２と、この現像材撹拌室１３２で撹拌された現像剤を磁力で吸着する現像ロール１３３と、現像剤撹拌室１３２に隣接配置され、現像剤撹拌室１３２へ供給するトナーを収容するトナー収容室１３０とを有している。

現像剤拌室１３２とトナー供給室１３０との間の隔壁１３４の中央底部には、トナー供給室１３０に収容されているトナーを現像剤撹拌室１３２に送り込むためのトナー供給口１３ａが設けられている。

トナー供給室１３０から現像剤撹拌室１３２へのこのトナー供給口１３ａを通じてのトナー供給は、トナー供給室内に、トナー供給口１３ａを挟んで隔壁１３４沿って直列に配備された２本の抽送オーガ１３０１それぞれがトナー供給室内に収容されているトナーをトナー供給口１３ａ側にそれぞれ抽送することにより行われる。

図３は、図２に示すＡ−ＡおよびＢ−Ｂついての断面図である。

図３（ａ）には、現像剤撹拌室１３２内に収容されている現像剤の上面と現像剤撹拌室１３２の天井との間にスペースが確保され、パルスエアーが噴射されるノズル１３５がこのスペースに突き出されている様子が示されている。図２のＡ−Ａは、トナー供給口１３ａ上を通過する図２に示すＢ−Ｂよりも現像剤の搬送方向下流側に位置することから、本実施形態のプリンタ１では、このノズル１３５から噴射されるパルスエアーは、トナー供給口１３ａよりも現像剤の搬送方向下流側の位置に吹き付けられている。これは、トナー供給口１３ａから現像材撹拌室１３２に供給されたトナーのうち、現像剤との摩擦が不十分なためにトナー供給口１３ａよりも下流側の現像剤上面に浮き上がって凝集した低帯電トナーにエアーを吹き付けることで現像剤中に押し込みながら分散するためである。これにより、本実施形態の現像器１３では、パルスエアーの吹き付けによる凝集低帯電トナーの分散により、現像剤内のキャリアとの接触機会を低帯電トナーに積極的に与え、摩擦帯電を促すことで、これら低帯電トナーの電位の効率的な引き上げが可能となっており、本実施形態のプリンタ１における効率的な画質低下の抑制に寄与することができる。

制御部１３７には、現像剤撹拌室１３２の底部に配備された透磁率センサ１３８からの信号が送信されるようになっており、制御部１３７は、透磁率センサ１３８から送信された信号を受信し、現像剤中のトナー濃度を一定に保つように、適宜、抽送オーガ１３０１に回転指示を出してトナーを現像剤撹拌室１３２に送り込んでいる。

ノズル１３５へのパルスエアー供給は、制御部１３７からの指示に応じてパルスエアー噴射器１３６により行われる。

以下、パルスエアーの噴射とトナー供給との関係について説明する。

図４は、プリンタの電源スイッチのオンにより図３に示す制御部で起動されるルーチンのフローチャートである。

図４に示すステップＳ１では、透磁率センサ１３８からの信号が表すトナー濃度が‘Ａ’％未満か否かを判定し、トナー濃度が、現像剤中にトナーが充分含まれている‘Ａ’％以上であると判定すると、ステップＳ１を繰り返し、‘Ａ’％未満であると判定するとステップＳ２に進む。ステップＳ２では、トナー濃度が‘Ａ’％よりも低い‘Ｂ’％未満になっているか否かを判定し、トナー濃度が‘Ｂ’以上はあると判定すると、ステップＳ９に進み、‘Ｂ’未満であると判定するとステップＳ３に進む。ステップＳ３では、‘Ｂ’％よりもさらに低い‘Ｃ’％未満であるか否かを判定し、‘Ｃ’％以上であると判定するとステップＳ１１に進む。‘Ｃ’％未満であると判定するとステップＳ４に進み、抽送オーガ１３０１に‘ｃ‘回の回転指示を出し、ステップＳ５では、パルスエアー噴射器１３６に対して、パルスエアーの’ｃ‘回の噴射を指示する。その後、ステップＳ６において、タイマーのリセットおよびオンを指示し、ステップＳ７では、タイマによる計測時間が所定時間を越したか否かを判定し、越したらステップＳ８においてタイマオフを指示し、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ２において、トナー濃度が‘Ｂ’以上はあると判定すると、ステップＳ９に進み、抽送オーガ１３０１に‘ｃ’よりも少ない‘ａ’回の回転指示を出し、ステップＳ１０では、パルスエアー噴射器１３６に対して、パルスエアーの’ａ‘回の噴射を指示する。その後、ステップＳ６に進む。また、ステップＳ３において、トナー濃度が‘Ｃ’％以上はあると判定するとステップＳ１１に進み、抽送オーガ１３０１に‘ｃ’よりも少なく‘ａ’よりも多い‘ｂ’回の回転指示を出し、ステップＳ１２では、パルスエアー噴射器１３６に対して、パルスエアーの‘ｂ’回の噴射を指示する。その後、ステップＳ６に進む。以上に説明したように、本実施形態のプリンタ１では、パルスエアー噴射装置１３６が、ノズル１３５を通じて、トナー収容室１３１から現像剤撹拌室１３２へのトナー供給量に応じた回数のパルスエアーを現像剤表面に吹き付けるようにされている。

最後に、このプリンタ１において行った実験について説明する。

この実験は、温度２０℃、湿度５５％の環境下で、画像密度が７０％の青空写真画像を連続で２８枚をおおよそ一分間かけてプリントした後、サイアン２０％濃度の全面ハーフトーンを連続で５枚プリントしたハーフトーンプリント上の濃度ムラの発生を、パルスエアーの噴射機能をオンにした場合とオフにした場合とのそれぞれについて評価したものであり、パルスエアーの噴射機能をオンにした場合には、５枚のプリントのいずれにも色スジは見られなかったものの、パルスエアーの噴射機能をオフにした場合にはプリント上に色スジの発生が見られた。以上の実験結果より、本実施形態の現像器１３を備えた、本実施形態のプリンタ１によれば、画質の低下を効率よく抑制できることが証明された。
なお、上記プリントサンプルの用紙サイズはＡ４で、詳細の条件は以下の通り
現像剤量 １００ｇ、現像剤中のトナー重量 ７ｇ、現像剤中のキャリア重量 ９３ｇ、プリントスピード（用紙搬送スピード） １０５ｍｍ／ｓ、現像ロールの搬送速度 １８０ｍｍ／ｓ、単位面積あたりの感光体上のトナー量は、青空写真の画像でサイアン４．５ｇ／ｍ^２、マジェンタ３．８ｇ／ｍ^２。青空写真の画像は、おおよそ２０ｃｍ×２８ｃｍであるため、Ａ４あたりのトナー使用量（サイアン）は０．３ｇ／Ａ４であり、一分間に２８枚のＡ４出力ができるので、１分あたりのサイアン消費量は７．１ｇ／ｍｉｎ。つまり、１分間で現像剤中のトナーが全て入れ替わるだけの消費をしている。パルスエアーの噴射量は、５００ｍｌ／ｍｉｎで噴射圧は０．４から０．８Ｍｐａ。ここでのパルスエアー噴射は、２秒間中０．５秒噴射、１．５秒は停止をプリント時間中動作させていた。

尚、以上に説明した実施形態では、パルスエアーを用いて現像剤上面に凝集する低帯電トナーの分散を行う例を挙げたが、吹き付けるエアーはパルスエアーに限るものではなく、継続したエアー吹き付けを行ってもよく、また、トナー供給量に応じて回数ではなく、強度を変更してもよい。トナー供給口１３ａの位置も、現像剤撹拌室１３２の底部に限るものではない。また、現像剤撹拌室１３２に内蔵されている撹拌オーガが、現像剤撹拌室内の現像剤を循環移動させるものに限るものでもない。

本発明の現像器の一実施形態を含む、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示す現像器の上面からの透視図である。 図２に示すＡ−ＡおよびＢ−Ｂついての断面図である。 プリンタの電源スイッチのオンにより図３に示す制御部で起動されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ
１３ 現像器
１３ａ トナー供給口
１３０ トナー供給室
１３０１ 抽送オーガ
１３１ 撹拌オーガ
１３２ 現像剤撹拌室
１３２１ 仕切板
１３３ 現像ロール
１３４ 隔壁
１３５ ノズル
１３６ パルスエアー噴射器
１３７ 制御部
１３８ 透磁率センサ

Claims (3)

1. 像保持体上に静電潜像を形成し該静電潜像をトナーで現像してトナー像を得、該トナー像を用紙上に転写および定着することにより該用紙上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
   前記像保持体上の静電潜像を現像剤で現像する現像器を備え、
   該現像器が、
   トナーの供給を受ける供給口を有し、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する撹拌室と、
   トナーを収容し該トナーを前記トナー供給口から前記撹拌室に供給するトナー収容室と、
   前記撹拌室内の現像剤を撹拌しながら搬送する攪拌オーガと、
   前記撹拌室の、前記トナー供給口よりも現像剤の搬送方向下流に配置されたノズルであって、該撹拌室内の現像剤上面に下向きのエアーを吹き付けるノズルと、
   前記ノズルに、噴射と停止の周期的な繰り返しであるパルスエアーを供給し、該ノズルに該パルスエアーを吹き付けさせるパルスエアー供給装置とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パルスエアー供給装置が、前記ノズルに、前記撹拌室へのトナー供給量に応じた回数のパルスエアーを供給するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー供給口が、前記撹拌室内床面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

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