JP4240971B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機或いはレーザービームプリンタ等の電子写真方式を用いて画像形成処理を行う画像形成装置及び画像形成方法並びに画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は、従来の画像形成装置の細部構成を示す概略図である。図9に示す従来例では、像担持体として感光体ドラム100が用いられている。感光体ドラム100は、例えば、アルミニウム製の円筒基体の表面に有機感光材料層等の感光材料層を形成したものであり、回転駆動する。感光体ドラム100の周囲には、帯電ローラ101、不図示のレーザビーム走査光学系、現像手段としての現像器102、転写ローラ108及びクリーナ109が順次配置される。
【0003】
まず、帯電ローラ101によって感光ドラム100上を均一に帯電した後、レーザビーム走査光により静電潜像を感光ドラム100上に形成する。そして、静電潜像に応じて現像器102中のトナーにより可視像化する。
【0004】
記録媒体すなわち転写紙Pは、感光体ドラム100と転写ローラ108との略当接部で転写され、転写紙P上の画像は定着器110で溶融定着される。
【0005】
また、現像器102は、現像剤担持体としての現像ローラ103、現像ローラ103に非磁性一成分トナー(負極性)を供給する供給ローラ105、供給ローラ105近傍に容器中のトナーを搬送する撹拌部材106、現像ローラ103上のトナー量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード104が配設される。尚、現像ローラ103は感光ドラム100と当接するため、弾性体で形成される。また、現像ブレード104は、金属薄板のバネ弾性を利用して軽圧接触される。
【0006】
ここで、現像ローラ103には、トナーを現像ローラ103から感光ドラム100側へ転移させるために、現像バイアス電源107により所定電位が供給される。また、現像ブレード104には、トナーの帯電量を安定化させるために、ブレードバイアス電源108が接続される(例えば、特許文献1参照)。ブレードバイアス電源108は、現像バイアス電源107と同電位のもの、各々異なる電位を供給するもの等各種存在する。
【0007】
しかしながら、上記従来例における非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置では、現像器102からのトナー漏れが発生し、画像上のトナー汚れに至る場合があった。特に、ブレードバイアス電源108を現像バイアス電源107と同電位としたものに関しては、トナー漏れの発生が顕著であった。
【0008】
これは、現像ローラ103におけるトナーの担持をトナー自身の帯電電荷と現像ローラ103の物理的付着力によって行っているため、トナー帯電量が不均一な場合には帯電量の低いトナーで担持力の低下が起こり、トナー漏れが発生した。さらに、トナー漏れした帯電量の低いトナーを詳細に調査したところ、ポジ極性に帯電した反転トナーとネガ極性に帯電した正規トナーとが凝集したものであることが判明した。
【0009】
また、このトナー帯電量は使用状況によっても左右され、例えば、長期間の放置状態から使用された場合には、その使用初期段階で十分な帯電性が得られずにトナー漏れが悪化する場合があった。またさらには、同様の理由からハーフトーン画像のムラが発生した。
【0010】
これに対して、トナーの帯電量を安定化させるために現像ブレードにブレードバイアス電源が接続された画像形成装置が考案されている(特許文献1参照)。すなわち、考案されている画像形成装置においては、例えば、現像ローラ103には現像バイアス電源107から−300Vの電圧が常時供給され、一方の現像ブレード104にはブレードバイアス電源108から−400Vが供給されることで、現像ローラ103と現像ブレード104間に約100Vの電位差を生じる。これによって、トナー帯電量の安定化が計られ、トナー漏れの改善が得られる。また、現像ブレードに常時ACバイアスを印加する例もある(例えば、特許文献2参照)。
【0011】
【特許文献1】
特開平05−011599号公報。
【0012】
【特許文献2】
特開昭58−153972号公報。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例に示されるように電位差を設けた場合、以下に示す不具合が生じた。
【0014】
まず、画像形成装置の使用途中、約1500枚程度の画像形成後においてベタ画像の濃度薄及び縦スジが発生した。この現象は、現像ブレード104を通過した現像ローラ103上にもスジ状のコート不良として現れていた。当該現像ブレード104を観察した結果、現像ブレード104における現像ローラ103との当接部近傍で、トナーが不均一に付着していた。このトナーの付着により、トナーの流れがせき止められるために現像ローラ103上でのトナーコート不良となり、画像上での濃度薄及び縦スジ状の濃度ムラを発生させていた。
【0015】
図10は、従来の画像形成装置における現像ローラと現像ブレードとの当接部の状態を示す概略図である。図10において、現像ローラ103(−300V)と現像ブレード104(−400V)の電位を変更した場合について説明する。供給ローラ105によって摩擦帯電されたトナーTが、現像ローラ103と現像ブレード104との当接部前(a部近傍)に到達すると、トナー層中に混ざっている反転トナー(正極性に帯電したトナー)が、電位差の影響により現像ブレード104表面のa部に引きつけられる。
【0016】
特に、現像ローラ103と現像ブレード104との電位差を大きくすればする程、反転トナーを引きつけるため、現像ブレード104のa部のトナー固着がひどくなる。トナー固着が増加していくと、現像ローラ103と現像ブレード104との当接部前(a部近傍)に侵入してくるトナー量がせき止められるため、トナー層の減少となる。その結果、ベタ画像の濃度薄となってしまった。更に、長手方向で現像ブレード104のa部に付着するトナー固着量が異なるため、濃度薄に加えて縦スジが発生することになる。
【0017】
特許文献2に記載されているように、現像ブレードに常時ACバイアスを印加した場合には、現像ローラ103と現像ブレード104の当接部より下流側(例えば、図10中のa部)においてACバイアスによるトナークラウドが発生することになる。このトナークラウドの発生はトナーを無用に飛散させることとなり、機内を汚すことになってしまう。また、ACバイアスを現像ブレードに印加した場合には、現像ローラ103と現像ブレード104とが当接していることから、ACバイアスによるアタック音が発生してしまうこととなる。
【0018】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、画像形成時におけるトナー漏れの防止するとともに、トナーの帯電性を安定させて現像ブレードのトナー固着を防止し、ハーフトーン画像ムラ、濃度薄、縦スジ等の画像不良の発生を防ぐことができ、特に、長期間放置後の画像形成時におけるトナー漏れや画像不良の防止に好適な画像形成装置及び画像形成方法並びにカートリッジを提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。画像形成装置は、像担持体と、像担持体上を一様な電位に帯電する帯電手段と、帯電した像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、像担持体と接触して静電潜像が形成された像担持体上に負極性の現像剤を用いてトナー像を形成する、回転可能な現像ローラであって、画像形成時において像担持体と接触する接触状態と、非画像形成時において像担持体と離間する非接触状態と、を有する現像ローラと、現像ローラに担持されている現像剤量を規制する現像ブレードと、現像ローラ及び現像ブレードにバイアスを印加するバイアス印加手段と、現像ローラの累積回転数、及び、前回の画像形成において現像ローラが回転した時間からの経過時間の情報を記録する領域を有する記録手段と、記録手段に記録された情報に基づいて、バイアス印加手段によるバイアスの印加によって現像剤を均一に帯電するために必要な期間を設定する設定手段と、画像形成の開始前において現像ローラが非接触状態で回転している際に、設定手段により設定した期間、バイアス印加手段から現像ローラ及び現像ブレードに印加するバイアスの電位差であって、現像ブレードから現像ローラに現像剤が転移する電位差のバイアスをバイアス印加手段に印加させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0037】
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の細部構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、像担持体の被露光部にトナーを付着させて可視化する反転現像系であり、負帯電トナーを担持した現像剤担持体を像担持体に当接させて現像を行う一成分画像形成装置である。
【0038】
図1において、1は像担持体としての感光ドラムであり、矢印x方向に回転可能である。感光ドラム1は一次帯電器である帯電ローラ2により、表面が負極性に一様帯電される。そして、感光ドラム1の回転に伴って、一様に帯電された表面は露光器3により露光される。被露光部は帯電された電荷が消失することで、静電潜像が形成される。
【0039】
4は現像器であり、静電潜像の被露光部に現像剤としてのトナーを転移させる。このトナーとしては、非磁性一成分トナーが用いられる。また、本実施形態では、被露光部にトナーを転移させるいわゆる反転現像系について示す。
【0040】
感光ドラム1上に転移したトナーは転写帯電器としての転写ローラ5により、感光ドラム1上のトナーを転写紙Pに転移する。転写されずに感光ドラム1上に残ったトナーは、クリーニング部6により感光ドラム1上より除去される。また、転写紙P上のトナーは、定着器7により熱溶融されて転写紙P上に固着し、永久画像となる。
【0041】
現像器4は、現像剤担持体としての現像ローラ8、現像ローラ8にトナーを供給する供給ローラ12、現像剤規制部材としての現像ブレード9、供給ローラ12側にトナーを搬送する撹拌部材13からなる。
【0042】
現像ローラ8は、駆動装置としてのモータ15により矢印y方向に回転可能である。現像ローラ8は、感光ドラム1表面に当接して現像を行ういわゆる接触現像を行うが、非画像形成時には不図示の当接離間機構によって非接触状態となる。これらから、現像ローラ8はゴム等の弾性を有することが望ましい。現像ローラ8には、例えば、現像バイアス電源10から約−300Vの電圧が供給される。感光ドラム1上の被露光部電位と現像バイアス電源10から供給される電位差により現像ローラ8上のトナーが感光ドラム1上の被露光部に転移する。
【0043】
現像ブレード9は、金属薄板からなり、薄板のバネ弾性を利用して現像ローラ8に接触当接される。金属薄板の材質は、ステンレス鋼、リン青銅等が使用可能であるが、本実施形態においては、一例として厚さ0.1mmのリン青銅薄板を用いた。現像ブレード9と現像ローラ8との摺擦によりトナーは摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。現像ブレード9には、ブレードバイアス電源11から所定電圧が供給される。
【0044】
14はCPUとROMを具備した制御装置であり、現像ローラ8の回転駆動を制御、現像バイアス電源10、ブレードバイアス電源11の電圧値等の制御を行う。
【0045】
20は情報の書き込みや読み出しが行われる情報記録部であり、前述の制御装置14と接続されている。情報記録部20には、現像器4の使用状況として、現像ローラ8の累積回転数と、前回に現像ローラが回転した時のタイムスタンプが書き込み更新可能である。図12は制御装置に接続される情報記憶部20の構成図である。情報記憶部20には、現像ローラ8の累積回転数に関する情報とタイムスタンプである日時情報を記憶する領域を有する構成となっている。また、現像器4の未使用段階では、累積回転数は0、タイムスタンプは記録されていない状態にある。
【0046】
[トナー]
本発明の第1の実施形態に係る一成分現像用トナーは、画像解析装置で測定した形状係数SF−1の値が100〜160であり、形状係数SF−2の値が100〜140であることが好ましい。また、形状係数SF−1の値が100〜140、形状係数SF−2の値が100〜120であればさらに好ましい。さらに、上記の条件を満たし、かつ、(SF−2)/(SF−1)の値を1.0以下とすることにより、トナーの諸特性のみならず、画像解析装置とのマッチングが極めて良好なものとなる。
【0047】
尚、本実施形態に用いられる形状係数を示すSF−1、SF−2とは、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い倍率500倍に拡大したトナー像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインタフェースを介してニコレ社製画像解析装置(Luzex3)に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値を本実施形態においては形状係数SF−1,SF−2と定義した。
【0048】
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(π/4)×100
SF−2={(PERI)2/AREA}×(1/4π)×100
ここで、AREAはトナー投影面積、MXLNGは絶対最大長、PERIは周長を示す。
【0049】
また、トナーの形状係数SF−1はトナー粒子の丸さの度合を示し、球形から徐々に不定形となる。SF−2はトナー粒子の凹凸度合を示し、トナー表面の凹凸が顕著となる。
【0050】
前述の形状係数SF−1が160を越える場合には、転がり抵抗が低くなるためトルクが増大する。また、摩擦が大きくなるため、摩擦熱が大きくなり熱劣化を起こしやすい。
【0051】
トナー像の転写効率を高めるためには、トナー粒子の形状係数SF−2は、100〜140であり、(SF−2)/(SF−1)の値が1.0以下であることが望ましい。また、トナー粒子の形状係数SF−2が140より大きく、(SF−2)/(SF−1)の値が1.0を超える場合、トナー粒子の表面がなめらかではなく、多数の凹凸をトナー粒子が有しており、感光ドラムから転写紙等への転写効率が低下する傾向にある。
【0052】
特に、形状係数SF−1が160以下、形状係数SF−2が140とすることで、現像ブレードと現像スリーブに電位差を設けた場合に、トナーが現像ブレードから離間しやすくなり、ブレード融着防止には有効である。
【0053】
さらに、本実施形態で使用するトナー粒子としては、トナー粒子表面が外添剤で被覆された物を用い、トナーが所望の帯電量が付与されるようにすることが好ましい。その意味で、トナー表面の外添剤被覆率が、5〜99%、さらに10〜99%であることが好ましい。
【0054】
トナー表面の外添剤被覆率は、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用いトナー像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインタフェースを介してニコレ社製画像解析装置(Luzex3)に導入する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添剤部分との明度が異なるため、2値化して、外添剤部分の面積SGとトナー粒子部分の面積(外添剤部分の面積も含む)STに分ける。そして、外添剤被覆率は、
外添剤被覆率(%)=(SG/ST)×100
により算出される。
【0055】
本実施形態に使用される外添剤としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の1/10以下の粒径であることが好ましい。この添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。外添剤としては、例えば、次に示すようなものが用いられる。
【0056】
金属酸化物(酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛等)、窒化物(窒化ケイ素等)、炭化物(炭化ケイ素等)、金属塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等)、カーボンブラック、シリカ等。
【0057】
本実施形態においては、トナー粒子中(100重量部)に補助粒子を外添した。外添した補助粒子は、負極性外添剤としてシリカを1重量部、正極性外添剤として酸化チタン0.1重量部を加えた。特に、正極性外添剤を加えた場合には、トナーの流動性の調節、トナーへの帯電性付与が可能である。
【0058】
これらの外添剤は、トナー粒子100重量部に対し、0.01〜10重量部が用いられ、好ましくは、0.05〜5重量部が用いられる。これらの外添剤は、単独で用いても、又、複数併用しても良い。さらに、それぞれ、疎水化処理を行ったものが、より好ましい。
【0059】
外添剤の添加量が0.01重量部未満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、転写及び現像の効率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画像部周辺にトナーが飛び散ってしまう、いわゆる飛び散りが発生する。一方、外添剤の量が10重量部を超える場合には、過多な外添剤が感光ドラムや現像ローラに付着してトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。
【0060】
本実施形態に係るトナーは透過電子顕微鏡(TEM)を用いたトナー粒子の断層面観察において、ワックス成分が結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球状又は紡錘形で島状に分散されていることが好ましい。ワックス成分を上記のように分散させ、トナー中に内包化させることにより、トナーの劣化や画像形成装置への汚染等を防止することができる。これにより、良好な帯電性が維持され、ドット再現に優れたトナー画像を長期に渡って形成し得ることが可能となる。また、加熱時にはワックス成分が効率よく作用するため、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとする。
【0061】
本実施形態において、トナー粒子の断層面を観察する具体的な方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ得られた効果物を四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出し透過電子顕微鏡(TEM)を用いトナー粒子の断層形態を観察する。本実施形態においては、用いるワックス成分と外殻を構成する樹脂との若干の結晶化度の違いを利用して材料間のコントラストを付けるため四三酸化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。本実施形態の実施例で用いられたトナー粒子は、ワックス成分が外殻樹脂で内包化されていることが観測された。
【0062】
本実施形態に係るワックス成分は、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、昇温時に40〜130℃の領域に最大吸熱ピークを有するものが用いられる。上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。
【0063】
そして、当該最大吸熱ピークが40℃未満であるとワックス成分の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセット性が悪化するとともに、グロスが高くなりすぎる。一方、当該最大吸熱ピークが130℃を越えると定着温度が高くなるとともに、定着画像表面を適度に平滑化せしめることが困難となるため、特にカラートナーに用いた場合には混色性低下の点から好ましくない。さらに、水系媒体中で造粒・重合を行い重合方法により直接トナーを得る場合、該最大吸熱ピーク温度が高いと主に造粒中にワックス成分が析出する等の問題を生じ好ましくない。
【0064】
ワックス成分の最大吸熱ピーク温度の測定は、「ASTM D 3418−8」に準じて行う。測定には、例えば、パーキンエルマー社製DSC−7を用いる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、1回昇温−降温させ前履歴をとった後、昇温速度10℃/minで測定を行う。
【0065】
上記ワックス成分としては、具体的にはパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト/ブロック化合物等が利用できる。
【0066】
次に、上述した構成を備えた画像形成装置による画像形成処理について説明する。図2は、第1の実施形態に係る画像形成装置の画像形成処理手順を説明するためのフローチャートである。
【0067】
まず、本実施形態に係る画像形成装置はプリント待機状態にあって、不図示のパーソナルコンピュータ等からプリント信号を受信する(ステップS201)。これにより、制御装置14は、情報記録部20から現像ローラ8の累積回転数を読み出す(ステップS202)。そして、読み出された累積回転数は、制御装置14内において比較が行われる(ステップS203)。その結果、累積回転数が0の場合(Yes)、画像形成工程1へ移行する(ステップS204)。
【0068】
図3は、図2のフローチャートにおけるステップS204の画像形成工程1で行われる画像形成装置内の各部間のシーケンスを示す図である。図3に示すように、準備前回転に移行すると、まず現像ローラの回転が始まる(ステップS301)。ここで、準備前回転とは、画像形成直前の現像ローラが回転している状態(非画像形成時)を指している。尚、本実施形態において非画像形成時には、感光ドラム1と現像ローラ8とは離間して非接触の状態にあるため、感光ドラム1の回転開始時(不図示)は特に問わない。
【0069】
そして、ステップS301の現像ローラの回転ONに伴って、現像バイアス電源では−300VのDCバイアスが現像ローラ8に印加される(ステップS302)。また、ブレードバイアス電源では、−600VのDCバイアスが現像ブレード9に印加される(ステップS303)。
【0070】
本実施形態では、一例として、この現像ローラの回転開始時に、現像ブレード9には−600V、現像ローラ8には−300Vを印加することによって、トナー漏れの原因であるポジ極性の反転トナーにとっては、現像ローラ8から現像ブレード9側へ転移可能な電位差が供給されることとなる。これによって、現像ローラ8表面にコートされるトナーの帯電均一性を向上させ、現像ローラ8の回転開始時のトナー漏れを防ぐことができる。
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置では、現像剤担持体の回転開始時に印加される現像剤担持体と現像剤規制部手段との電位差が、60〜500Vであることを特徴とする。
【0071】
現像ブレード9に−600V、現像ローラ8に−300Vが一瞬印加された後は、現像バイアス電源10とブレードバイアス電源11の電圧をほぼ同電位の−300Vとして、準備前回転から画像形成領域へと移行する(ステップS304)。
【0072】
尚、本実施形態では、一例として、画像形成工程1の準備前回転時間を6secとし、後述する画像形成工程2よりも長くした。また、電位差を設けた時間もこれに合わせて4secとした。この準備前回転時間は、長期間放置後であってもトナー帯電性を立ち上げて均一に帯電することができるために必要十分な値であり、これによって、トナー帯電量の均一性をより高め、均一濃度のハーフトーン画像など良好な画像を得ることが可能となる。もちろん当該準備前回転時間はこの値に限られるものではなく、使用する画像形成装置において自由に設定可能である。また、現像ブレード9や現像ローラ8に印加されるDCバイアスも上述した値に限られるものではない。
【0073】
そして、画像形成領域では感光ドラム上への露光及びトナー像の形成による画像形成が行われる(ステップS305)。この画像形成時は、現像ローラ8及び現像ブレード9は略同電位であるため、トナー層のもつ電荷によって若干のネガ極性の外添剤が転移する。しかしながら、濃度薄や縦スジの原因となる反転トナーが該現像ブレードに付着することはない。
【0074】
感光ドラムへの露光がOFFとなり画像形成領域が終了すると(ステップS306)、準備後回転に入った後に現像ローラ回転がOFF(ステップS307)、現像バイアス電源がOFF(ステップS308)、ブレードバイアス電源がOFF(ステップS309)になることによって画像形成工程1が終了する。
【0075】
以上のような画像形成工程1を経た後、図2に示されるフローチャートのステップS205において、現像ローラ8の累積回転数及びタイムスタンプの情報を情報記録部20に更新、書き込みした後、再びプリント待機状態となって(ステップS206)、一連の画像形成処理が終了する。
【0076】
また、ステップS203において,現像ローラ8の累積回転数が0以外の場合(No)、情報記録部20に記憶された前回の画像形成処理で現像ローラ8が回転したタイムスタンプを読み出す(ステップS207)。そして、このタイムスタンプが現時点より6時間以上前のものかどうかを判断する(ステップS208)。その結果、現時点より6時間以上前であると判断された場合(Yes)、ステップS204における画像形成工程1へ移行し、前述したシーケンスが実施されて一連のフローチャートが終了する。
【0077】
尚、本実施形態では、ステップS208において比較する値を6時間と設定したが、これに限るものではなく、使用する画像形成装置やトナーの特性に合わせて、例えば3時間にする等自由に設定してもよい。
【0078】
一方、ステップS208において、情報記録部20より読み出されたタイムスタンプが現時点より6時間以内の場合(No)、ステップS209から始まる画像形成工程2の準備前回転へ移行する。
【0079】
図4は、図2のフローチャートにおけるステップS209の画像形成工程2で行われる画像形成装置内の各部間のシーケンスを示す図である。図4のシーケンスは、前述の画像形成工程1における準備前回転時間を約2secとし、また当該準備前回転開始時に印加する現像ローラ8と現像ブレード9とのバイアスの電位差を設けた時間を約500msecにしたものである。また、その他のバイアス設定値や画像形成領域時及び準備後回転時の条件等に関しては画像形成工程1と同様とした。
【0080】
この画像形成工程2での準備前回転時間は、画像形成領域に至る前の必要最小限の時間であり、また電位差を設けた時間もこれに対応したものである。もちろん準備前回転時間及び電位差を設けた時間はこれに限るものではないが、できる限り短くすることが望ましい。これによって、トナー帯電性が十分でありトナー漏れの恐れが小さい場合において不必要にプリント時間を長くすることを避けることができる。
【0081】
そして、ステップS209の画像形成工程2を終えた後は、現像ローラ8の累積回転数及びタイムスタンプの情報を情報記録部20に更新書き込みした後(ステップS205)、再びプリント待機状態となって(ステップS206)、一連の画像形成処理が終了する。
【0082】
尚、本実施形態におけるステップS204の画像形成工程1及びステップS209の画像形成工程2では、複数枚印字時における画像形成間の「紙間」といわれる非画像形成領域も画像形成領域と同様のバイアス設定とし、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源から各々−300V印加して略同電位とした。また、この値はこれだけに限られるものではなく、例えば準備前回転時と同様に現像バイアス電源より−300V印加、ブレードバイアス電源より−600V印加して、電位差を設けてもよい。これによって、画像形成領域において現像ブレード9に付着し得るネガ極性の外添剤を現像ローラ8へ再び転移させることができる。
【0083】
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置では、現像剤担持体の回転開始時に設けられる現像剤担持体と現像剤規制部材との電位差は、現像剤担持体よりも現像剤規制部材が現像剤の帯電極性と同極性側に大きいことを特徴とする。
【0084】
また、準備後回転時も同様に、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源を変化させることで現像ローラと現像ブレード間に電位差を設けても良い。さらに、ステップS204においてブレードバイアス電源を−600Vから−300Vに瞬時に切り替えたが、非画像形成時内で切り替わるのであればこれに限らず、スロープ状に切り替えても良いし、段階的に切り替えても良い。これらの現像ブレード9と現像ローラ8間に電位差を設けるタイミングを非画像形成時としているのは、同電位から電位差を付けるようにした場合に、現像ローラ8上に規制されるトナー担持量が変化してしまい、画像上では濃度の段差が発生するためである。
【0085】
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置は、像担持体(感光ドラム1)と、像担持体上を一様な電位に帯電する帯電手段(帯電ローラ2)と、帯電した像担持体上に静電潜像を形成する露光手段(露光器3)と、静電潜像が形成された像担持体上に現像剤を用いてトナー像を形成する現像手段(現像器4)と、トナー像の形成時に参照される所定の情報を記録する領域を有する記録手段(情報記録部20)と、記録手段に記録された所定の情報に基づいて、現像手段によるトナー像の形成処理を制御する制御手段(制御装置14)とを備えることを特徴とする。
【0086】
また、本実施形態に係る画像形成装置は、現像手段が、現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体(現像ローラ8)と、現像剤担持体に担持されている現像剤量を規制する現像剤規制手段(現像ブレード9)と、現像剤担持体及び現像剤規制手段にバイアスを印加するバイアス印加手段(現像バイアス電源10、ブレードバイアス電源11)とを備え、制御手段は、現像剤担持体の回転開始時に、記録手段に記録された所定の情報(例えば、前回の回転から6時間以上経過したかどうか)に基づく期間、バイアス印加手段に対して現像剤担持体と現像剤規制手段との間に所定の電位差のバイアスを印加させることを特徴とする。
【0087】
次に、第1の実施形態に係る画像形成装置おいて、以下の構成の場合の比較例を示す。
【0088】
[比較例1]
第1の実施形態に係る画像形成装置による処理で、画像形成工程1及び画像形成工程2の画像形成中並びに非画像形成中において、現像ローラ8をすべて−300V、現像ブレード9をすべて−400Vとして電位差を設けた。
【0089】
[比較例2]
第1の実施形態に係る画像形成装置による処理で、画像形成中及び非画像形成中において、現像ローラ8と現像ブレード9の印加バイアスをすべて同電位(−300V)とした。
【0090】
[比較例3]
第1の実施形態に係る画像形成装置により処理で、情報記録部20との参照を行わず、全ての画像形成時に画像形成工程2のシーケンスを用いた。
【0091】
上記第1の実施形態及び比較例1から3について、気温30℃、湿度80%の高温高湿度環境において1週間放置した後の画像形成装置を用いて、トナー漏れの発生有無を評価した。また同時に、通常の使用条件(気温23℃、湿度50%の環境で4%印字率画像を200枚/1日)で2000枚出力した場合の画像不良(ハーフトーン濃度ムラ、画像濃度薄及び縦スジ)の発生を評価した。
【0092】
図11は、第1の実施形態に係る画像形成装置と他の条件下での画像形成処理による画像不良発生の比較結果を示す図である。図11に示すように、比較評価結果はトナー漏れ及び画像不良(ハーフトーン濃度ムラ、画像濃度薄及び縦スジ)がない場合を○、トナー漏れ・画像不良がそれぞれ発生した場合を×とした。
【0093】
これらの比較結果から、第1の実施形態に係る画像処理装置においては、初期状態や1週間放置後の画出しでもトナー漏れが発生することはなかった。また、ハーフトーン画像でも均一な濃度の良好な画像が得られた。また連続的にプリント出力した場合であっても、不必要に準備前回転時間が長くなることなく良好な画像のプリント画像が得られた。
【0094】
一方、比較例1に関しては、トナー漏れの発生はなかったが、濃度薄及び縦スジの画像不良が発生した。また、比較例2に関しては、濃度薄及び縦スジの発生はなかったがトナー漏れが発生した。比較例3に関しては、初期画像及び6時間以上放置した後のプリント出力時にハーフトーン濃度ムラのみが発生した。
【0095】
この比較例1の結果に関しては、画像形成中及び非画像形成中の全てにおいて現像ローラ8と現像ブレード9とに電位差を設けたために反転トナーが現像ブレードに引きつけられて固着し、トナーがせき止められたことによって濃度薄及び縦スジが発生した。
【0096】
また、比較例2の結果に関しては、現像ローラ8と現像ブレード9が同電位であるためトナーの固着は発生しなかったが、トナー帯電量が不均一で反転トナーを多く含むため、1週間放置後や初期使用時等でトナー漏れが発生した。
【0097】
さらに、比較例3の結果に関しては、初期使用時及び6時間以上放置した後のプリント出力時に十分なトナー帯電性の立ち上がりが得られないため、トナー漏れには至らなかったが、ハーフトーン画像のムラとして画像不良が発生した。
【0098】
以上述べたように、本実施形態では、情報を記録、参照するための情報記録部20を具備した画像形成装置において、現像ローラ8の少なくとも回転開始時にバイアス印加によって現像ローラ8と現像ブレード9との電位差を設け、かつ前回の画像形成時からの経過時間を情報記録部20で参照し、その経過時間に応じて非画像形成時における現像ローラ8の回転時間を可変とした。
【0099】
これによって、長期放置後の画像形成という、トナー漏れに対して最も厳しい状況で、トナー漏れを確実に防止するシーケンスを採用することが可能となり、不必要に画像形成時間を長くすることを避けることができる。また、長期放置後であっても均一なトナー帯電性が得られ、良好な画像を提供することができる。さらに、現像ブレード9へのトナー固着を防ぐことで、これに起因する縦スジ画像の発生を防ぐことが可能となる。
【0100】
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置等について説明する。
【0101】
図5は、本発明の第2の実施形態の係る画像形成装置に着脱可能なカートリッジ(プロセスカートリッジ)の概略断面図である。尚、図5において、図1に示した第1の実施形態に係る画像形成装置内の部位と同一の部位に関しては、同一の符号を付与してその詳細な説明を省略する。
【0102】
本実施形態の特徴とするところは、上述した第1の実施形態で説明した画像形成装置において、少なくとも現像器4及び情報記録部20をカートリッジ容器に一体的に組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ99を構成する点にある。尚、図5においては、感光ドラム1、帯電ローラ2、現像器4、クリーニング部6を一体化してプロセスカートリッジ99を構成している。
【0103】
このプロセスカートリッジ99は、感光ドラム1と現像ローラ8を回転駆動するためのモータ15及び制御装置14、露光器3、転写ローラ5、定着器7等を備えた画像形成装置本体(不図示)に装着される。
【0104】
そして、プロセスカートリッジ99内の帯電ローラ2によって一様に帯電された感光ドラム1には、画像形成装置本体に備えられた露光器3により静電潜像が形成され、その後現像器4によりトナー像が形成される。感光ドラム1上に形成されたトナー像は、画像形成装置本体に備えられた転写ローラ5により転写紙Pに転写され、定着装置7により定着されて永久画像となる。尚、転写紙Pに転写されないで感光ドラム1上に残った転写残トナーは、プロセスカートリッジ99内のクリーニング部6によって除去される。
【0105】
また、情報記録部20は、画像形成装置本体内に装着されることで制御装置14と接続され、情報の書き込みや読み出しが可能となる。
【0106】
以上説明した画像形成装置本体及びプロセスカートリッジ99に対して、第1の実施形態で説明したシーケンスを実施することによって、現像ローラ8の回転開始時のトナー漏れ及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となる。
【0107】
また、画像形成装置本体に対して着脱可能な構造をしているので、メンテナンス性に優れたプロセスカートリッジの提供も可能となる。
【0108】
<第3の実施形態>
図6は、本発明の第3の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。第3の実施形態に係る画像形成装置はカラー画像形成が可能であり、主に、像担持体である感光ドラム1、帯電手段としての帯電ローラ2、画像情報を与える露光器3、感光ドラム1上の静電潜像を顕像化する現像器22、及び中間転写体24によって構成されている。
【0109】
現像器22は、回転支持体としてのロータリ22xとイエロー現像器22a、マゼンタ現像器22b、シアン現像器22c、ブラック現像器22dからなり、それぞれが情報記録部20a、20b、20c、20dを具備する。
【0110】
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式のカラープリンタであり、不図示のパーソナルコンピュータやワークステーション等からの画像データを基にイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックBkの4色に分解し、分解された画像データにより順次各色のトナー像を形成し、それらを中間転写体上に重ね合わせて紙等の転写材(記録媒体)に一括転写してフルカラー画像を得る。尚、本実施形態における画像形成装置(カラープリンタ)は、ロータリ内に複数の現像手段、すなわち、現像器を搭載して構成される現像装置を採用したいわゆるロータリ方式のカラープリンタとする。
【0111】
図6において、カラープリンタは、像担持体としての光導電性の有機感光体ドラム1を備え、感光体ドラム1は、矢印qの方向に回転駆動される。この感光体ドラム1表面は、接触帯電手段としての帯電ローラ2の芯金にバイアスを印加することによって、所定の暗部電位に一様に帯電される。次に、第1色目のイエロー(Y)の画像データに応じて、露光器3によりON/OFF制御されたレーザビームにより走査露光が施され、明部電位として第1の静電潜像が形成される。
【0112】
このように形成された静電潜像は、現像器22のロータリ22x内に装着された現像手段(現像器)により現像し、可視化される。このロータリ22xは、第1色目のトナーとしてイエロー(Y)トナーが内包された第1の現像器22a、第2色目のトナーとしてマゼンタ(M)トナーが内包された第2の現像器22b、第3色目のトナーとしてシアン(C)トナーが内包された第3の現像器22c、第4色目のトナーとしてブラック(Bk)トナーが内包された第4の現像器22dを搭載して一体化した構成となっており、それぞれの色の画像形成時に感光体ドラム対向位置に(図6における矢印rの方向に)回転移動される。
【0113】
感光体ドラム1と対向した現像位置に位置された現像器は、所定の層厚に規制されたトナーを担持している現像剤担持体としての現像ローラがモータ23により回転駆動され、この現像ローラの芯金に所定のバイアスが印加されることにより現像を行う。また、Y、M、C、Bkの各現像器22a、22b、22c、22dは、それぞれ一つのカートリッジ(現像カートリッジ)としてカラープリンタに着脱自在とし、内包するトナーの消費及び各部材の消耗により個々に交換可能となっている。
【0114】
まず、第1の静電潜像は、第1色目のトナーとしてYトナーが内包された第1の現像カートリッジ22aにより現像され、可視化される。現像方法としては、接触/非接触を問わず用いることができるが、本実施形態では第1の実施形態と同様にイメージ露光と反転現像とを組み合わせ、球形度の高い非磁性1成分トナーによる接触現像法を用いている。
【0115】
この可視化された第1色目のトナー像は、第2の像担持体としての中間転写体24とのニップ部である第1の転写部位において、シリンダー上に導電弾性層と離型性を有する表層とから形成された中間転写体24の表面に静電転写(1次転写)される。
【0116】
中間転写体24は、通紙可能な最大転写材の長さよりも長い周長を有し、感光体ドラム1に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光体ドラム1の周速度と略等速の周速度をもって感光体ドラム1の回転方向に対して逆方向(各々図6の矢印sの方向で、接触部位では同方向)に回転駆動される。そして、前述したように、感光体ドラム1表面に形成されたトナー像は、中間転写体24のシリンダー部に対してトナーの帯電極性とは逆極性の電圧(1次転写バイアス)が印加されることにより、中間転写体24表面に静電転写(1次転写)される。
【0117】
尚、1次転写が終了した感光体ドラム1表面に残留するトナーは、クリーニング部6によって除去され、次の潜像形成に備える。
【0118】
その後、引き続き同様な工程を繰り返し、その都度、Mトナーにより現像された第2色目のトナー像、Cトナーにより現像された第3色目のトナー像、Bkトナーにより現像された第4色目のトナー像が、順次中間転写体24表面に転写、積層されることによりカラートナー像が形成される。
【0119】
その後、中間転写体24表面に対して離間状態にあった転写ベルト18が、所定の押圧力をもって中間転写体24表面に圧接、駆動回転される。この転写ベルト18には、転写ローラ17が内包される。転写ローラ18に対しては、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧(2次転写バイアス)が印加されることにより、所定のタイミングで搬送されてくる転写紙P表面に、中間転写体24表面に積層されているカラートナー像が一括転写(2次転写)され、この転写紙Pは定着器7へと搬送される。
【0120】
転写紙Pは、トナー像が定着器7にて永久画像として定着された後機外へと排出され、所望のカラープリント画像が得られる。また、2次転写が終了した中間転写体24表面に残存するトナーは、所定のタイミングで中間転写体24表面に対して当接状態となる中間転写体クリーニング装置16により除去される。
【0121】
図7は、第3の実施形態の画像形成装置における現像手段であるY、M、C、Bkのトナーをそれぞれ収納した現像カートリッジ22a、22b、22c及び22dを示す構成図である。この現像カートリッジ22a〜22dは、図6に示した画像形成装置であるロータリ方式のカラープリンタに不図示の現像カートリッジ交換用カバーを開閉することで着脱可能な構成とする。そして、図6においては、取り出し位置にあるシアン現像カートリッジ22cを上方の矢印D方向に取り出すことができるものとする。
【0122】
尚、図6に示すロータリ方式のカラープリンタにおいては、取り出し位置において現像カートリッジの着脱を行う必要があり、図6中シアン現像カートリッジ22c以外のY、M、Bk現像カートリッジである22a、22b、22dを交換する際には、ロータリ22xを回転させて取り出したい現像カートリッジを着脱位置(図6中の22cの位置)に回転させる必要がある。
【0123】
以下、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び画像形成動作についての説明を図7と図8とを用いて説明する。
【0124】
図7に示す本実施形態の画像形成装置中の現像カートリッジ22aは、現像剤として非磁性一成分のYトナーを収容させている反転現像装置である。この現像カートリッジ22aは、感光体ドラム1に接触して図7中の矢印e方向に、回転させられながら現像を行う現像ローラ8a、この現像ローラ8aにトナーを図7中f方向に回転することによって供給するトナー供給手段としての供給ローラ12a、現像ローラ8a上のトナー塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段としての現像ブレード9a、トナーを供給ローラ12aに供給するとともに撹拌する撹拌部材13a等を備えている。また、現像ローラの累積回転数および前回画像形成した時のタイムスタンプを記録した情報記録部20aを当該現像カートリッジ22aの外面に具備している。尚、現像カートリッジ22b、22c、22dについても同様の構成である。
【0125】
図8は、第3の実施形態の画像形成装置(カラープリンタ)での画像形成処理手順を説明するためのフローチャートである。
【0126】
まず、不図示のパーソナルコンピュータ等からプリント出力の要請がされると、プリント待機状態にあるカラープリンタはプリント信号を受信する(ステップS401)。そして、各現像カートリッジ22a〜22dに具備する情報記録部20a、20b、20c、20dより、各現像カートリッジ22a〜22dの使用状況に関する情報として、現像ローラの累積回転数が画像形成装置本体の制御装置21において読み出して参照される(ステップS402)。
【0127】
次に、各現像ローラの累積回転数を参照した結果(ステップS403)、累積回転数が0である現像カートリッジに関しては(Yes)、トナー立ち上げシーケンスが実施される(ステップS404)。
【0128】
ステップS404におけるトナー立ち上げシーケンスは、非画像形成時に現像カートリッジの現像ローラを回転駆動し、かつバイアス印加手段によって少なくとも現像ローラの回転開始時に現像ローラと現像ブレードとの電位差を設けるバイアスを印加するものである。本実施形態における現像ローラの回転時間は10secとし、また現像ローラと現像ブレードとの電位差は現像ローラの回転と同期して印加し始め、8sec間印加し続けた。但し、現像ローラの回転時間や電位差を設ける時間はこの時間だけに限られるのものではない。その後、他の現像カートリッジとの同期を取るために一時待機する(ステップS405)。
【0129】
また、ステップS403で現像ローラの累積回転数を参照した結果、累積回転数が0でない場合(No)、情報記録部に記憶された前回現像ローラが回転したタイムスタンプを読み出す(ステップS409)。そして、このタイムスタンプが現時点より8時間以上前のものであるか否かを判断する(ステップS410)。その結果、8時間以上前のものであると判断された場合(Yes)、ステップS404のトナー立ち上げシーケンスへ移行して前述した処理と同様のシーケンスが実施される。その後、他の現像カートリッジとの同期を取るために一時待機する(ステップS405)。
【0130】
一方、ステップS410で情報記録部より読み出されたタイムスタンプが現時点より8時間以内の場合(No)、そのままステップS405の待機状態へ移行する。
【0131】
また、本実施形態では、ステップS410においては、比較する値を8時間と設定したが、この時間だけ限られるものではなく、使用する画像形成装置やトナーの特性に合わせて自由に設定してもよい。
【0132】
これらのトナー立ち上げシーケンスは、フルカラープリンタの各現像器において画像形成タイミングの同期を取る必要がある場合でも、現像器ごとに任意の現像ローラ回転時間を設定することができ、トナー帯電性の違いを調整することが可能となる。さらに、現像ローラの回転開始時に現像ローラと現像ブレード間に電位差を設けることによって長期間放置後であっても、トナー漏れを防ぐことが可能となる。
【0133】
尚、ステップS402からS405までの処理は、各現像カートリッジに対して実施するものとする。その後、全ての現像カートリッジが待機状態(ステップS405)となったところで画像形成工程が行われる(ステップS406)。
【0134】
ここで、本実施形態におけるステップS406の画像形成工程は、各現像器に対して、前述した第1の実施形態における画像形成工程2のシーケンスを用いた。
【0135】
すなわち、感光ドラム1が回転し、1色目の現像器22aを感光ドラム1の対向にもってくるようにロータリ公転を開始する。1色目(イエロー)の現像器22aが感光ドラムの対向位置にくると、現像ローラ8aが準備前回転を始め、1色目の画像形成工程が開始される。また、現像ローラ8aの準備前回転の開始と同時に、現像バイアス電源25とブレードバイアス電源26からの電圧供給が行われ、現像ローラ8aと現像ブレード9aとの間に電位差を設けた。
【0136】
このとき、現像バイアス電源25からは約−300Vの電圧が印加され、ブレードバイアス電源からは−600Vの電圧が印加される。尚、ブレードバイアス電源に−600Vを印加した時間は500msecであり、その後に現像バイアス電源と同電位である−300Vに切り替わる。
【0137】
尚、本実施形態の画像形成工程における準備前回転時間は2secであり、画像形成領域に至る前の必要最小限の時間である。
【0138】
また、露光器3によるドラム上露光の開始、及び終了の区間において感光ドラム1への画像形成が行われ、その画像形成領域では現像ローラと現像ブレードは略同電位である。
【0139】
そして、1色目の画像形成領域が終了すると現像器の準備後回転となり、その後現像ローラ8aの回転が停止されて1色目の画像形成工程が終了し、2色目(マゼンタ)の画像形成工程に移行するためのロータリ公転を行う。尚、当該準備後、回転中の現像バイアス電源及びブレードバイアス電源から電圧については、画像形成領域と同じバイアスが印加されつづけ、現像ローラ8aの回転が停止と共に該バイアス印加も0Vとなる。
【0140】
次いで、ロータリの公転が終了し、2色目(マゼンタ)の現像器22bが感光ドラム1の対向位置において停止する。そして、現像ローラ8bが準備前回転を始め、1色目の画像形成と同様に2色目の画像形成工程が実施される。その後、上記動作を4色目まで行う。
【0141】
その後、現像ローラの回転はオフされるとともに、現像バイアス電源、ブレードバイアス電源も給電がオフされて4色目までの画像形成工程が終了する。
【0142】
図8に示すフローチャートにおいて、ステップS406のカラープリンタにおける画像形成工程が終了すると、中間転写体24や感光ドラム1等が次回のプリントのための本体後回転になる(不図示)。また、各現像カートリッジ22a〜22dに具備される情報記録部20a、20b、20c、20dに対して、現像ローラの累積回転数及びタイムスタンプを更新し、新たに書き込みが行われる(ステップS407)。その後、本体後回転が終了すると、感光ドラム1は停止して再びプリント待機状態となって(ステップS408)、一連の画像形成処理が終了する。
【0143】
以上説明した、本実施形態に係る画像形成装置(フルカラープリンタ)におけるシーケンスを実施した結果、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることできる。また、画像形成装置の構成要素の内、比較的消耗の激しい、トナーを含む現像手段を、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジすることで、諸々のメンテナンス作業に携わる使用者の労力の軽減を図ることができる。
【0144】
<その他の実施形態>
尚、本発明は、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置等)に適用してもよい。
【0145】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0146】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0147】
本発明を上記記録媒体に適用する場合、その記録媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【0148】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像ローラが像担持体と接触して現像を行う方式において、現像ローラが像担持体と非接触状態で回転している非画像形成時の間を利用して、記録手段に記録された情報に基づいて設定した期間、現像ローラと現像ブレードとの間に所定の電位差のバイアスを印加する。それによって現像ローラの表面にコートされる現像剤の帯電均一性を向上させ、現像ローラの初期使用時及び長時間放置後の画像形成時におけるトナー漏れを防止するとともに、現像ブレードのトナー固着を防止し、ハーフトーン画像ムラ、濃度薄、縦スジ等の画像不良の発生を防ぐことができる。さらに、トナーの帯電が十分であってトナー漏れの恐れが小さい場合に、不必要に画像形成時間を長くすることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の細部構成を示すブロック図である。
【図2】第1の実施形態に係る画像形成装置の画像形成処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図3】図2のフローチャートにおけるステップS204の画像形成工程1で行われる画像形成装置内の各部間のシーケンスを示す図である。
【図4】図2のフローチャートにおけるステップS209の画像形成工程2で行われる画像形成装置内の各部間のシーケンスを示す図である。
【図5】本発明の第2の実施形態の係る画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図7】第3の実施形態の画像形成装置における現像手段であるY、M、C、Bkのトナーをそれぞれ収納した現像カートリッジ22a、22b、22c及び22dを示す構成図である。
【図8】第3の実施形態の画像形成装置(カラープリンタ)での画像形成処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図9】従来の画像形成装置の細部構成を示す概略図である。
【図10】従来の画像形成装置における現像ローラと現像ブレードとの当接部の状態を示す概略図である。
【図11】第1の実施形態に係る画像形成装置と他の条件下での画像形成処理による画像不良発生の比較結果を示す図である。
【図12】制御装置に接続される情報記憶部20の構成図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム
2 帯電ローラ
3 露光器
4、22 現像器
8 現像ローラ
9 現像ブレード
10 現像バイアス電源
11 ブレードバイアス電源
14 制御装置
20、20a、20b、20c、20d 情報記録部
22a イエロー現像器
22b マゼンダ現像器
22c シアン現像器
22d ブラック現像器
99 プロセスカートリッジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for performing image forming processing using an electrophotographic system such as a copying machine or a laser beam printer, and a cartridge configured to be detachable from an image forming apparatus main body.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a detailed configuration of a conventional image forming apparatus. In the conventional example shown in FIG. 9, a photosensitive drum 100 is used as an image carrier. The photosensitive drum 100 is formed, for example, by forming a photosensitive material layer such as an organic photosensitive material layer on the surface of an aluminum cylindrical substrate, and is driven to rotate. Around the photosensitive drum 100, a charging roller 101, a laser beam scanning optical system (not shown), a developing device 102 as a developing unit, a transfer roller 108, and a
[0003]
First, after the photosensitive drum 100 is uniformly charged by the charging roller 101, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 100 by laser beam scanning light. Then, a visible image is formed by the toner in the developing device 102 in accordance with the electrostatic latent image.
[0004]
The recording medium, that is, the transfer paper P, is transferred at a substantially contact portion between the photosensitive drum 100 and the transfer roller 108, and the image on the transfer paper P is melted and fixed by the
[0005]
Further, the developing device 102 includes a developing
[0006]
Here, a predetermined potential is supplied to the developing
[0007]
However, in the image forming apparatus using the non-magnetic one-component toner in the above-described conventional example, toner leakage from the developing device 102 may occur, resulting in toner contamination on the image. In particular, when the blade bias power source 108 is set to the same potential as the developing
[0008]
This is because the toner is carried on the developing
[0009]
In addition, the toner charge amount depends on the use situation. For example, when the toner is used after being left for a long period of time, sufficient chargeability may not be obtained at the initial use stage, and toner leakage may deteriorate. there were. Furthermore, unevenness of the halftone image occurred for the same reason.
[0010]
On the other hand, an image forming apparatus in which a blade bias power source is connected to a developing blade has been devised in order to stabilize the charge amount of toner (see Patent Document 1). That is, in the devised image forming apparatus, for example, the developing
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 05-011599.
[0012]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 58-153972.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the potential difference is provided as shown in the conventional example, the following problems occur.
[0014]
First, during the use of the image forming apparatus, after the formation of about 1500 images, a solid image has thin density and vertical stripes. This phenomenon also appeared as streaky coating defects on the developing
[0015]
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state of a contact portion between a developing roller and a developing blade in a conventional image forming apparatus. In FIG. 10, a case where the potentials of the developing roller 103 (−300 V) and the developing blade 104 (−400 V) are changed will be described. When the toner T frictionally charged by the
[0016]
In particular, as the potential difference between the developing
[0017]
As described in
[0018]
The present invention has been made in view of such circumstances. In addition to preventing toner leakage during image formation, the toner chargeability is stabilized to prevent toner sticking to the developing blade, and halftone image unevenness is achieved. An image forming apparatus, an image forming method, and a cartridge that can prevent occurrence of image defects such as low density, vertical stripes, and the like, and are particularly suitable for preventing toner leakage and image defects during image formation after being left for a long period of time. The purpose is to do.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention can be realized as an image forming apparatus, for example. The image forming apparatus is in contact with an image carrier, a charging unit that charges the image carrier to a uniform potential, an exposure unit that forms an electrostatic latent image on the charged image carrier, and an image carrier. A rotatable developing roller that forms a toner image using a negative developer on an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and is in contact with the image carrier during image formation; A developing roller having a non-contact state separated from the image carrier during non-image formation, a developing blade for regulating the amount of developer carried on the developing roller, and a bias applied to the developing roller and the developing blade Based on the bias application means, the cumulative number of rotations of the developing roller, and the recording means having an area for recording information of the elapsed time from the time when the developing roller rotated in the previous image formation, and the information recorded in the recording means Bias Setting means for setting a period necessary for uniformly charging the developer by applying a bias by the adding means, and setting by the setting means when the developing roller rotates in a non-contact state before the start of image formation Control means for applying to the bias application means a bias potential difference applied to the developing roller and the developing blade from the bias applying means for a period of time during which the developer is transferred from the developing blade to the developing roller. Features.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0037]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus according to the present embodiment is a reversal development system that visualizes by attaching toner to an exposed portion of an image carrier, and the developer carrier carrying negatively charged toner is imaged. 1 is a one-component image forming apparatus that performs development by contacting a carrier.
[0038]
In FIG. 1,
[0039]
A developing unit 4 transfers toner as a developer to an exposed portion of the electrostatic latent image. As this toner, a non-magnetic one-component toner is used. In this embodiment, a so-called reversal development system for transferring toner to an exposed portion is shown.
[0040]
The toner transferred onto the
[0041]
The developing device 4 includes a developing
[0042]
The developing
[0043]
The developing
[0044]
A control device 14 includes a CPU and a ROM, and controls the rotational driving of the developing
[0045]
[0046]
[toner]
In the one-component developing toner according to the first embodiment of the present invention, the value of the shape factor SF-1 measured by the image analyzer is 100 to 160, and the value of the shape factor SF-2 is 100 to 140. It is preferable. Further, it is more preferable that the value of the shape factor SF-1 is 100 to 140 and the value of the shape factor SF-2 is 100 to 120. Furthermore, by satisfying the above conditions and setting the value of (SF-2) / (SF-1) to 1.0 or less, not only the characteristics of the toner but also matching with the image analysis apparatus is extremely good. It will be something.
[0047]
In addition, SF-1 and SF-2 indicating shape factors used in the present embodiment are randomly sampled 100 toner images enlarged by a magnification of 500 times using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd. Then, the image information is introduced into the image analysis apparatus (Luxex 3) manufactured by Nicole via the interface and analyzed, and the values obtained from the following equations are used as shape coefficients SF-1 and SF-2 in the present embodiment. Defined.
[0048]
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (π / 4) × 100
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (1 / 4π) × 100
Here, AREA indicates the toner projection area, MXLNG indicates the absolute maximum length, and PERI indicates the circumference.
[0049]
Further, the toner shape factor SF-1 indicates the degree of roundness of the toner particles, and gradually becomes indefinite from a spherical shape. SF-2 indicates the degree of unevenness of the toner particles, and the unevenness of the toner surface becomes remarkable.
[0050]
When the above-described shape factor SF-1 exceeds 160, the rolling resistance becomes low, and the torque increases. In addition, since friction increases, frictional heat increases and thermal degradation is likely to occur.
[0051]
In order to increase the transfer efficiency of the toner image, it is desirable that the shape factor SF-2 of the toner particles is 100 to 140, and the value of (SF-2) / (SF-1) is 1.0 or less. . Further, when the shape factor SF-2 of the toner particles is larger than 140 and the value of (SF-2) / (SF-1) exceeds 1.0, the surface of the toner particles is not smooth and a large number of irregularities are formed on the toner. The particles have a tendency to reduce the transfer efficiency from the photosensitive drum to the transfer paper or the like.
[0052]
In particular, when the shape factor SF-1 is 160 or less and the shape factor SF-2 is 140, when a potential difference is provided between the developing blade and the developing sleeve, the toner can be easily separated from the developing blade, preventing blade fusion. Is effective.
[0053]
Further, as the toner particles used in the present embodiment, it is preferable to use a toner particle whose surface is coated with an external additive so that the toner has a desired charge amount. In this sense, the external additive coverage on the toner surface is preferably 5 to 99%, more preferably 10 to 99%.
[0054]
As for the external additive coverage on the toner surface, 100 toner images were randomly sampled using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and the image information was sent to the image analysis device (Luxex 3 manufactured by Nicole) via the interface. ). The obtained image information is binarized since the brightness of the toner particle surface portion and the external additive portion are different, and the area SG of the external additive portion and the area of the toner particle portion (including the area of the external additive portion) are also obtained. Divide into ST. And the external additive coverage is
External additive coverage (%) = (SG / ST) × 100
Is calculated by
[0055]
The external additive used in this embodiment preferably has a particle size of 1/10 or less of the weight average diameter of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner. The particle size of the additive means the average particle size obtained by observing the surface of the toner particles with an electron microscope. As the external additive, for example, the following are used.
[0056]
Metal oxide (aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, tin oxide, zinc oxide, etc.), nitride (silicon nitride, etc.), carbide (silicon carbide, etc.), metal salt (sulfuric acid) Calcium, barium sulfate, calcium carbonate, etc.), fatty acid metal salts (zinc stearate, calcium stearate, etc.), carbon black, silica, etc.
[0057]
In this embodiment, auxiliary particles are externally added to the toner particles (100 parts by weight). The externally added auxiliary particles added 1 part by weight of silica as a negative-polarity external additive and 0.1 part by weight of titanium oxide as a positive-polarity external additive. In particular, when a positive external additive is added, it is possible to adjust the fluidity of the toner and impart chargeability to the toner.
[0058]
These external additives are used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner particles. These external additives may be used alone or in combination. Further, those subjected to hydrophobic treatment are more preferable.
[0059]
When the amount of the external additive is less than 0.01 parts by weight, the fluidity of the one-component developer is deteriorated, and the efficiency of transfer and development is lowered. So-called scattering occurs in which toner is scattered. On the other hand, when the amount of the external additive exceeds 10 parts by weight, an excessive amount of the external additive adheres to the photosensitive drum or the developing roller and deteriorates the chargeability of the toner or disturbs the image.
[0060]
The toner according to the exemplary embodiment is substantially spherically or spindle-shaped and dispersed in islands in a state where the wax component is not compatible with the binder resin in the tomographic observation of the toner particles using a transmission electron microscope (TEM). Preferably it is. By dispersing the wax component as described above and encapsulating it in the toner, it is possible to prevent deterioration of the toner, contamination of the image forming apparatus, and the like. Thereby, it is possible to maintain a good chargeability and form a toner image excellent in dot reproduction over a long period of time. Further, since the wax component acts efficiently during heating, the low-temperature fixability and offset resistance are satisfied.
[0061]
In the present embodiment, as a specific method for observing the tomographic plane of the toner particles, the toner particles can be sufficiently dispersed in a room temperature curable epoxy resin and then cured in an atmosphere at a temperature of 40 ° C. for 2 days. After the effected material was dyed with ruthenium tetroxide and, if necessary, osmium tetroxide, a flaky sample was cut out using a microtome equipped with diamond teeth, and a toner particle fault was measured using a transmission electron microscope (TEM). Observe the morphology. In the present embodiment, it is preferable to use a ruthenium tetroxide dyeing method in order to provide a contrast between materials by utilizing a slight difference in crystallinity between the wax component to be used and the resin constituting the outer shell. It was observed that the toner particles used in the examples of this embodiment had the wax component encapsulated with the outer shell resin.
[0062]
As the wax component according to the present embodiment, a wax component having a maximum endothermic peak in the region of 40 to 130 ° C. at the time of temperature rise in the DSC curve measured by a differential scanning calorimeter is used. Having a maximum endothermic peak in the above temperature range greatly contributes to low-temperature fixing, and effectively exhibits releasability.
[0063]
And when the said maximum endothermic peak is less than 40 degreeC, the self-cohesion force of a wax component will become weak, as a result, high temperature offset resistance will deteriorate and gloss will become high too much. On the other hand, if the maximum endothermic peak exceeds 130 ° C., the fixing temperature becomes high and it becomes difficult to appropriately smooth the surface of the fixed image. It is not preferable. Further, in the case where granulation and polymerization are carried out in an aqueous medium and a toner is directly obtained by the polymerization method, if the maximum endothermic peak temperature is high, problems such as precipitation of a wax component mainly during granulation are not preferable.
[0064]
The maximum endothermic peak temperature of the wax component is measured according to “ASTM D 3418-8”. For the measurement, for example, DSC-7 manufactured by PerkinElmer is used. The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium. An aluminum pan is used as a measurement sample, and an empty pan is set as a control. After the temperature is raised and lowered once to obtain a previous history, measurement is performed at a rate of temperature rise of 10 ° C./min.
[0065]
Specific examples of the wax component include paraffin wax, polyolefin wax, Fischer tropish wax, amide wax, higher fatty acid, ester wax and derivatives thereof, or graft / block compounds thereof.
[0066]
Next, an image forming process performed by the image forming apparatus having the above-described configuration will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining an image forming process procedure of the image forming apparatus according to the first embodiment.
[0067]
First, the image forming apparatus according to the present embodiment is in a print standby state, and receives a print signal from a personal computer (not shown) or the like (step S201). Thereby, the control device 14 reads the cumulative number of rotations of the developing
[0068]
FIG. 3 is a diagram illustrating a sequence between the units in the image forming apparatus performed in the
[0069]
As the developing roller rotates in step S301, a DC bias of −300 V is applied to the developing
[0070]
In this embodiment, as an example, by applying −600 V to the developing
In other words, the image forming apparatus according to the present embodiment is characterized in that the potential difference between the developer carrier and the developer regulating unit applied at the start of rotation of the developer carrier is 60 to 500V.
[0071]
After −600 V is applied to the developing
[0072]
In this embodiment, as an example, the rotation time before preparation in the
[0073]
In the image forming area, image formation is performed by exposure on the photosensitive drum and formation of a toner image (step S305). During this image formation, since the developing
[0074]
When the exposure to the photosensitive drum is turned off and the image forming area is finished (step S306), the rotation of the developing roller is turned off after entering the rotation after preparation (step S307), the developing bias power is turned off (step S308), and the blade bias power is turned on. The
[0075]
After the
[0076]
If the cumulative number of rotations of the developing
[0077]
In this embodiment, the value to be compared in step S208 is set to 6 hours. However, the value is not limited to this, and can be freely set to 3 hours according to the characteristics of the image forming apparatus to be used and the toner. May be.
[0078]
On the other hand, in step S208, when the time stamp read from the
[0079]
FIG. 4 is a diagram illustrating a sequence between the units in the image forming apparatus performed in the
[0080]
The pre-preparation rotation time in this
[0081]
After the
[0082]
In the
[0083]
That is, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the potential difference between the developer carrying member provided at the start of rotation of the developer carrying member and the developer regulating member is such that the developer regulating member has a larger amount of developer than the developer carrying member. It is characterized by being large on the same polarity side as the charging polarity.
[0084]
Similarly, during the rotation after preparation, a potential difference may be provided between the developing roller and the developing blade by changing the developing bias power source and the blade bias power source. In step S204, the blade bias power source is instantaneously switched from −600 V to −300 V. However, the switching is not limited to this as long as the blade bias power source is switched within the non-image forming time, and the blade bias power source may be switched in a slope shape. Also good. The timing at which the potential difference is provided between the developing
[0085]
That is, the image forming apparatus according to the present embodiment includes an image carrier (photosensitive drum 1), a charging unit (charging roller 2) that charges the image carrier to a uniform potential, and a charged image carrier. An exposure means (exposure device 3) for forming an electrostatic latent image; a developing means (developing device 4) for forming a toner image using a developer on the image carrier on which the electrostatic latent image is formed; and a toner image A recording unit (information recording unit 20) having an area for recording predetermined information referred to when the toner image is formed, and control for controlling a toner image forming process by the developing unit based on the predetermined information recorded in the recording unit Means (control device 14).
[0086]
In the image forming apparatus according to the present embodiment, the developing unit regulates the rotatable developer carrying member (developing roller 8) carrying the developer and the amount of developer carried on the developer carrying member. Developer regulating means (developing blade 9) and bias applying means (developing
[0087]
Next, in the image forming apparatus according to the first embodiment, a comparative example in the case of the following configuration will be shown.
[0088]
[Comparative Example 1]
In the processing by the image forming apparatus according to the first embodiment, the developing
[0089]
[Comparative Example 2]
In the processing by the image forming apparatus according to the first embodiment, the bias applied to the developing
[0090]
[Comparative Example 3]
In the processing by the image forming apparatus according to the first embodiment, reference to the
[0091]
With respect to the first embodiment and Comparative Examples 1 to 3, the presence or absence of toner leakage was evaluated using the image forming apparatus after being left for one week in a high-temperature and high-humidity environment with an air temperature of 30 ° C. and a humidity of 80%. At the same time, image defects (half-tone density unevenness, image density thinness and verticalness) when 2000 sheets are output under normal usage conditions (
[0092]
FIG. 11 is a diagram illustrating a comparison result of the occurrence of an image defect due to an image forming process under other conditions with the image forming apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the comparative evaluation result is indicated by “◯” when there is no toner leakage and image defect (halftone density unevenness, thin image density and vertical stripe), and “X” when toner leakage and image defect respectively occur.
[0093]
From these comparison results, in the image processing apparatus according to the first embodiment, toner leakage did not occur even in the initial state or image output after being left for one week. In addition, a good image with uniform density was obtained even with a halftone image. Even in the case of continuous print output, a good print image was obtained without unnecessarily increasing the rotation time before preparation.
[0094]
On the other hand, in Comparative Example 1, there was no occurrence of toner leakage, but an image defect with low density and vertical stripes occurred. In Comparative Example 2, there was no occurrence of light density and vertical stripes, but toner leakage occurred. As for Comparative Example 3, only the halftone density unevenness occurred in the initial image and the print output after being left for 6 hours or more.
[0095]
Regarding the result of Comparative Example 1, since a potential difference is provided between the developing
[0096]
As for the result of Comparative Example 2, toner fixing did not occur because the developing
[0097]
Further, as for the result of Comparative Example 3, since the toner chargeability did not rise sufficiently at the time of initial use and at the time of print output after being left for 6 hours or more, no toner leakage occurred. Image defects occurred as unevenness.
[0098]
As described above, in this embodiment, in the image forming apparatus including the
[0099]
This makes it possible to adopt a sequence that reliably prevents toner leakage in the most severe situation with respect to toner leakage, which is image formation after standing for a long time, and avoids unnecessarily prolonging image formation time. Can do. Further, even after being left for a long period of time, uniform toner chargeability can be obtained and a good image can be provided. Further, by preventing the toner from sticking to the developing
[0100]
<Second Embodiment>
Next, an image forming apparatus and the like according to the second embodiment of the present invention will be described.
[0101]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a cartridge (process cartridge) that can be attached to and detached from the image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in the image forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0102]
The feature of this embodiment is that, in the image forming apparatus described in the first embodiment, at least the developing device 4 and the
[0103]
This process cartridge 99 is mounted on an image forming apparatus main body (not shown) provided with a
[0104]
An electrostatic latent image is formed on the
[0105]
The
[0106]
By performing the sequence described in the first embodiment on the image forming apparatus main body and the process cartridge 99 described above, the image density due to toner leakage at the start of rotation of the developing
[0107]
In addition, since the structure is detachable from the main body of the image forming apparatus, it is possible to provide a process cartridge having excellent maintainability.
[0108]
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of an image forming apparatus according to the third embodiment of the present invention. The image forming apparatus according to the third embodiment is capable of color image formation, and mainly includes a
[0109]
The developing
[0110]
That is, the image forming apparatus according to the present embodiment is an electrophotographic color printer, and includes four colors of yellow Y, magenta M, cyan C, and black Bk based on image data from a personal computer (not shown) or a workstation. The toner images of each color are sequentially formed from the separated image data based on the separated image data, and the toner images are superimposed on an intermediate transfer member and transferred onto a transfer material (recording medium) such as paper to obtain a full color image. Note that the image forming apparatus (color printer) in the present embodiment is a so-called rotary type color printer that employs a developing device in which a plurality of developing means, that is, developing devices are mounted in a rotary.
[0111]
In FIG. 6, the color printer includes a photoconductive organic
[0112]
The electrostatic latent image formed in this way is developed and visualized by developing means (developing device) mounted in the rotary 22x of the developing
[0113]
In the developing unit located at the developing position facing the
[0114]
First, the first electrostatic latent image is developed and visualized by the first developing
[0115]
This visualized toner image of the first color is a surface layer having releasability from the conductive elastic layer on the cylinder at the first transfer site which is the nip portion with the
[0116]
The
[0117]
The toner remaining on the surface of the
[0118]
Thereafter, the same process is repeated, and each time, the second color toner image developed with M toner, the third color toner image developed with C toner, and the fourth color toner image developed with Bk toner. However, a color toner image is formed by sequentially transferring and laminating on the surface of the
[0119]
Thereafter, the
[0120]
The transfer paper P is discharged to the outside after the toner image is fixed as a permanent image by the fixing
[0121]
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating developing
[0122]
In the rotary type color printer shown in FIG. 6, it is necessary to attach and detach the developing cartridge at the take-out position, and 22a, 22b and 22d which are Y, M and Bk developing cartridges other than the
[0123]
The configuration of the image forming apparatus and the image forming operation according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
[0124]
The developing
[0125]
FIG. 8 is a flowchart for explaining an image forming process procedure in the image forming apparatus (color printer) of the third embodiment.
[0126]
First, when a print output request is received from a personal computer (not shown), the color printer in the print standby state receives a print signal (step S401). Then, from the
[0127]
Next, as a result of referring to the cumulative number of rotations of each developing roller (step S403), for a developing cartridge whose cumulative number of rotations is 0 (Yes), a toner start-up sequence is performed (step S404).
[0128]
The toner start-up sequence in step S404 is to rotate the developing roller of the developing cartridge during non-image formation and apply a bias that provides a potential difference between the developing roller and the developing blade at least when the developing roller starts rotating by bias applying means. It is. In this embodiment, the rotation time of the developing roller is 10 seconds, and the potential difference between the developing roller and the developing blade starts to be applied in synchronization with the rotation of the developing roller, and is continuously applied for 8 seconds. However, the rotation time of the developing roller and the time for providing the potential difference are not limited to this time. Thereafter, a temporary standby is performed to synchronize with other developing cartridges (step S405).
[0129]
If the cumulative number of rotations is not 0 (No) as a result of referring to the cumulative number of rotations of the developing roller in step S403, the time stamp when the previous developing roller rotated stored in the information recording unit is read (step S409). Then, it is determined whether or not the time stamp is at least 8 hours before the current time (step S410). As a result, when it is determined that the previous time is 8 hours or more (Yes), the process proceeds to the toner start-up sequence in step S404, and the same sequence as the above-described process is performed. Thereafter, a temporary standby is performed to synchronize with other developing cartridges (step S405).
[0130]
On the other hand, if the time stamp read from the information recording unit in step S410 is within 8 hours from the current time (No), the process directly proceeds to the standby state in step S405.
[0131]
In this embodiment, the value to be compared is set to 8 hours in step S410. However, the value is not limited to this time, and can be set freely according to the characteristics of the image forming apparatus to be used and the toner. Good.
[0132]
These toner start-up sequences can set an arbitrary developing roller rotation time for each developing device even when it is necessary to synchronize the image formation timing in each developing device of a full-color printer, and the difference in toner chargeability Can be adjusted. Further, by providing a potential difference between the developing roller and the developing blade at the start of rotation of the developing roller, toner leakage can be prevented even after leaving for a long time.
[0133]
Note that the processing from step S402 to S405 is performed for each developing cartridge. Thereafter, when all the developing cartridges are in a standby state (step S405), an image forming process is performed (step S406).
[0134]
Here, the image forming process in step S406 in the present embodiment uses the sequence of the
[0135]
That is, the
[0136]
At this time, a voltage of about −300 V is applied from the developing
[0137]
Note that the pre-preparation rotation time in the image forming process of the present embodiment is 2 sec, which is the minimum necessary time before reaching the image forming area.
[0138]
In addition, image formation on the
[0139]
When the first color image forming area is completed, the developing device is rotated after preparation, and then the rotation of the developing
[0140]
Next, the revolution of the rotary is completed, and the second color (magenta) developing
[0141]
Thereafter, the rotation of the developing roller is turned off, and the developing bias power supply and blade bias power supply are also turned off, and the image forming process up to the fourth color is completed.
[0142]
In the flowchart shown in FIG. 8, when the image forming process in the color printer in step S406 is completed, the
[0143]
As a result of performing the sequence in the image forming apparatus (full color printer) according to the present embodiment described above, it is possible to prevent toner leakage at the start of rotation of the developing roller and image density thinning and vertical stripes due to toner adhesion to the developing blade, A stable and good image can be obtained. Further, among the components of the image forming apparatus, the developing means including toner, which is relatively exhausted, is a process cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body, thereby reducing the labor of the user involved in various maintenance operations. Can be achieved.
[0144]
<Other embodiments>
Note that the present invention can be applied to a system constituted by a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, a printer, etc.), but an apparatus (for example, a copying machine, a facsimile machine, etc.) comprising a single device. You may apply to.
[0145]
Also, an object of the present invention is to supply a recording medium (or storage medium) in which a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments is recorded to a system or apparatus, and a computer (or CPU or CPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved when the MPU) reads and executes the program code stored in the recording medium. In this case, the program code itself read from the recording medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the recording medium on which the program code is recorded constitutes the present invention. Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an operating system (OS) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.
[0146]
Further, after the program code read from the recording medium is written in a memory provided in a function expansion card inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the card or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0147]
When the present invention is applied to the recording medium, program code corresponding to the flowchart described above is stored in the recording medium.
[0148]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention,In the system in which development is performed with the developing roller in contact with the image carrier, the developing roller is rotated in a non-contact state with the image carrier, and based on the information recorded on the recording means. A bias having a predetermined potential difference is applied between the developing roller and the developing blade for the set period. As a result, the charging uniformity of the developer coated on the surface of the developing roller is improved, and the initial use of the developing roller and after being left for a long timeToner leakage during image formationTheWhile preventingCurrentPrevents image blades from sticking toner and prevents image defects such as uneven halftone image, low density, and vertical stripes.The Further, when the toner is sufficiently charged and the risk of toner leakage is small, it is possible to avoid unnecessarily lengthening the image formation time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an image forming process procedure of the image forming apparatus according to the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram showing a sequence between respective units in the image forming apparatus performed in
4 is a diagram showing a sequence between respective units in the image forming apparatus performed in
FIG. 5 is a schematic sectional view of a process cartridge that can be attached to and detached from an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating developing
FIG. 8 is a flowchart for explaining an image forming process procedure in an image forming apparatus (color printer) according to a third embodiment;
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a detailed configuration of a conventional image forming apparatus.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state of a contact portion between a developing roller and a developing blade in a conventional image forming apparatus.
FIG. 11 is a diagram showing a comparison result of occurrence of image defects due to image forming processing under other conditions with the image forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 12 is a configuration diagram of an
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Charging roller
3 Exposure unit
4, 22 Developer
8 Development roller
9 Development blade
10 Development bias power supply
11 Blade bias power supply
14 Control device
20, 20a, 20b, 20c, 20d Information recording section
22a Yellow developer
22b Magenta developer
22c Cyan developer
22d Black developer
99 process cartridge
Claims (8)
該像担持体上を一様な電位に帯電する帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体と接触して前記静電潜像が形成された前記像担持体上に負極性の現像剤を用いてトナー像を形成する、回転可能な現像ローラであって、画像形成時において前記像担持体と接触する接触状態と、非画像形成時において前記像担持体と離間する非接触状態と、を有する現像ローラと、
前記現像ローラに担持されている現像剤量を規制する現像ブレードと、
前記現像ローラ及び前記現像ブレードにバイアスを印加するバイアス印加手段と、
前記現像ローラの累積回転数、及び、前回の画像形成において前記現像ローラが回転した時間からの経過時間の情報を記録する領域を有する記録手段と、
前記記録手段に記録された情報に基づいて、前記バイアス印加手段によるバイアスの印加によって前記現像剤を均一に帯電するために必要な期間を設定する設定手段と、
画像形成の開始前において前記現像ローラが前記非接触状態で回転している際に、前記設定手段により設定した前記期間、前記バイアス印加手段から前記現像ローラ及び前記現像ブレードに印加するバイアスの電位差であって、前記現像ブレードから前記現像ローラに前記現像剤が転移する電位差のバイアスを前記バイアス印加手段に印加させる制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。An image carrier;
Charging means for charging the image bearing member to a uniform potential;
Exposure means for forming an electrostatic latent image on the charged image carrier;
A rotatable developing roller that forms a toner image by using a negative developer on the image carrier on which the electrostatic latent image is formed in contact with the image carrier, and at the time of image formation A developing roller having a contact state in contact with the image carrier and a non-contact state in which the image carrier is separated during non-image formation ;
A developing blade for regulating the amount of developer carried on the developing roller;
Bias applying means for applying a bias to the developing roller and the developing blade;
A recording unit having an area for recording information on an accumulated rotational speed of the developing roller and information on an elapsed time from the time when the developing roller was rotated in the previous image formation ;
Setting means for setting a period necessary for uniformly charging the developer by applying a bias by the bias applying means based on information recorded in the recording means ;
When the developing roller rotates in the non-contact state before the start of image formation, a bias potential difference applied to the developing roller and the developing blade from the bias applying unit for the period set by the setting unit. An image forming apparatus comprising: a control unit that causes the bias applying unit to apply a bias of a potential difference at which the developer transfers from the developing blade to the developing roller .
イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4色の現像剤を用いて、各色ごとにトナー像を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 A plurality of developing rollers ;
Yellow, magenta, with cyan and 4 colors of developer black, image forming apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to form a toner image for each color.
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