JP2005017498A - Image forming apparatus and method for controlling toner concentration - Google Patents
Image forming apparatus and method for controlling toner concentration Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005017498A JP2005017498A JP2003179708A JP2003179708A JP2005017498A JP 2005017498 A JP2005017498 A JP 2005017498A JP 2003179708 A JP2003179708 A JP 2003179708A JP 2003179708 A JP2003179708 A JP 2003179708A JP 2005017498 A JP2005017498 A JP 2005017498A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- developing
- toner
- image
- color
- developing device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置において、トナー濃度を検出するトナー濃度センサの配置およびトナー濃度の検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置において、トナーとキャリアを混合した2成分現像剤を用いる2成分現像方式および装置が広く知られている。
【0003】
2成分現像方式においては、現像装置中の現像剤のトナーとキャリアとの比であるトナー濃度は、一定に維持されなければならない。このため、現像装置中の現像剤のトナー濃度は、トナー濃度センサにより常時で測定され、その測定結果と所定の基準値とが比較されて、トナーが補給される。
【0004】
なお、トナー濃度センサは、キャリアとトナーの比により変化する透磁率を、トナー濃度として捕らえる磁気センサが広く用いられている。また、トナー濃度センサは、一般には、現像装置中の撹拌部またはその近傍に位置される。
【0005】
また、現像装置中のトナー濃度を安定に検出するため、磁気センサとは異なる光学センサを、現像ローラ(現像剤担持体)の外周の所定の位置に対向させて、光学的にトナー濃度を求める例がある(例えば、特許文献1)。
【0006】
【特許文献1】
特開平3−13978号公報(第1図、請求項(1)、第3頁左上欄第2行ないし同欄第6行、同頁左下欄第6行ないし同欄第14行)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、減法混色の3原色に対応する3色の現像剤と黒画像専用の黒用現像剤を用いてカラー画像を形成するカラー複写装置やカラープリンタ装置においては複数の現像装置が設けられることから、トナー濃度センサは、通常、現像装置の個数に合わせて、複数設けられなければならない。
【0008】
また、画像形成装置の大きさを低減するために、カラー用の現像剤を収容した現像装置をロータリー方式(以下リボルバ方式と略称する)とした場合、各色に対応する現像装置の位置および色毎の現像装置内のトナー濃度センサと現像剤の相対位置が変化する。このため、個々の現像装置内にトナー濃度センサを設けたとしても、トナー濃度センサからの出力と実際のトナー濃度とが一致しない問題がある。
【0009】
さらに、今日の画像形成装置に対する小型化の要求に従って現像装置も小型化されているため、結果として、トナー濃度を安定に検出できる位置に光学的濃度センサを配置することができない問題がある。
【0010】
この発明の目的は、カラー現像剤のトナー濃度を正確に検出してトナー濃度を適正範囲に制御することで、安定な出力画像が得られる画像形成装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明は、有彩色の色が与えられた現像剤を収容した現像装置と、感光体に形成された静電像に少なくとも前記現像装置により上記現像剤を供給して上記静電像を現像した後の前記現像装置の上記現像剤の濃度を検出する現像剤濃度検出装置と、を有する画像形成装置において、前記現像剤濃度検出装置により上記現像剤の濃度を検出する際に前記現像装置に、現像時とは極性が逆の現像バイアス電圧を所定時間の間供給することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【0012】
またこの発明は、潜像を保持する感光体と、前記感光体の外周の所定の位置に対向され、前記感光体に形成された有彩色の画像に対応する静電像に所定の色トナーを供給して可視化する現像装置と、前記現像装置と前記感光体とが対向される現像位置から離れた所定の位置に設けられ、前記現像装置に収容されているトナーの濃度を、光の反射率として検出するトナー濃度検出装置と、前記感光体に所定の電位を与える帯電装置と、前記現像装置に所定の現像バイアス電圧を与える現像バイアス電源装置と、前記トナーの濃度を検出する際に、前記現像装置を前記トナー濃度検出装置と対向する所定の位置に移動させる前記現像装置回転機構と、前記現像装置回転機構により前記現像装置を回転させる際に、所定タイミングで前記帯電装置への帯電出力の供給を停止させ、前記現像バイアス電源装置から出力される前記現像バイアス電圧の極性を反転させる制御装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【0013】
さらにこの発明は、有彩色画像に対応する2以上の静電像のそれぞれに対応する色のトナーを選択的に供給して2以上の色のトナー像を形成し、そのトナー像を重ね合わせて画像を出力する画像形成装置のトナー濃度制御方法において、第1の色のトナーを収容した第1の現像装置により第1の色の画像に対応する静電像を現像し、第1の色とは異なる第2の色のトナーを収容した第2の現像装置により第2の色の画像に対応する静電像を現像可能に第2の色のトナーを収容した第2の現像装置を第2の静電像を現像可能な現像位置に移動させる際に、同一の動作により第1の現像装置を、トナー濃度検出装置と対向する濃度検出位置に、感光体への電位を提供する帯電装置の帯電出力を停止させるとともに、現像バイアス電圧の極性を第1の色の画像に対応する静電像を現像する際とは逆の極性とする、ことを特徴とする画像形成装置のトナー濃度制御方法を提供するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0015】
図1は、この発明の実施の形態が適用される画像形成装置の例であるプリンタ装置を説明する概略図である。
【0016】
カラープリンタ装置(画像形成装置)101は、プリントすべき画像あるいは文字情報を保持する感光体(この例ではドラム状であるから以下感光体ドラムと呼称する)1を有している。
【0017】
感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1に所定の電位を与える帯電装置2、感光体ドラム1に形成された静電像を現像する第1の現像装置(黒用)3、同静電像を現像する第2の現像装置(カラー用)4、感光体ドラム1に形成された現像剤像(第1または第2の現像装置により静電像が可視化された像)を被転写材である用紙等へ転写するために一旦保持するとともに、転写された現像剤像を搬送する中間転写体(この例ではベルト状であるから以下中間転写ベルトと呼称する)5、および感光体ドラム1の表面に残った現像剤を除去するとともに、同ドラム1上の電位分布を消去するクリーニング/除電装置6が配置されている。なお、第2の現像装置(以下カラー現像装置と呼称する)4は、図2により以下に説明するが、周知の減法混色の3原色に対応する3色の現像剤を収容した3つの現像ユニットが一体に形成されたリボルバ方式である。
【0018】
第2の現像装置は、例えばY(Yellow,すなわち黄)トナーおよびキャリアが所定比率(トナー濃度)で混合されている現像剤を保持しているY現像ユニット41、C(Cyan,すなわちシアン)トナーおよびキャリアが所定比率(トナー濃度)で混合されている現像剤を保持しているC現像ユニット42、およびM(Magenta,すなわちマゼンタ)トナーおよびキャリアが所定比率(トナー濃度)で混合されている現像剤を保持しているM現像ユニット43を有している。なお、それぞれの現像ユニット41ないし43は、現像装置4の中心軸の回りを回転可能に形成され、画像出力の要求に応じて、感光体ドラム1と対向される現像位置に順に位置される。また、第2の現像装置4が回転される領域の外周に沿った所定位置には、任意の色のトナーを収容した現像ユニットの現像ローラ表面(現像スリーブ表面)のトナー濃度を検出する光学式トナー濃度センサ(各現像ユニットに共通)44が設けられている。
【0019】
感光体ドラム1の周囲であって、帯電装置2と黒現像装置3との間の空間からは、プリントすべき画像あるいは文字情報に対応して光強度が変化された画像光(レーザビーム)Lが、露光装置7により、照射される。
【0020】
中間転写ベルト5の内側であって感光体ドラム1上の現像剤像すなわちトナー像を転写可能な位置には、感光体ドラム1上で現像された静電像であるトナー像を、転写ベルト5に転写するための電界を提供する中間転写装置8が設けられている。なお、転写ベルト5は、感光体ドラム1の外周上の所定位置で、中間転写装置8により付与される圧力により、感光体ドラム1と接触されている。
【0021】
中間転写ベルト5の外周であって、以下に説明する用紙搬送系を介して用紙が搬送される側の所定の位置には、転写ベルト5上に転写されているトナー像を、用紙に転写するための電界を提供する(出力)転写装置9が設けられている。
【0022】
上述した画像形成装置(カラープリンタ装置)101においては、図示しない外部装置、例えばパーソナルコンピュータあるいはイメージスキャナ(画像入力装置)等から画像データが供給されることにより、画像データをもとに強度変調された露光光が、露光装置7から感光体ドラム1の所定の位置に照射される。これにより、感光体ドラム1に、露光光の強度に応じた潜像が形成される。
【0023】
感光体ドラム1に形成された潜像は、黒現像装置3またはカラー現像装置4のいずれかまたはそれぞれから対応する色のトナーが選択的に供給されることで、トナー像として、現像(可視化)される。
【0024】
現像されて感光体ドラム1上に付着している状態のトナー像は、感光体ドラム1が回転されることにより、中間転写位置に搬送され、中間転写装置8から提供される中間転写電圧により、転写ベルト5に転写される。
【0025】
転写ベルト5に転写されたトナー像は、転写ベルト5のベルト面の移動により転写装置9と対向される転写領域に搬送され、転写領域に、所定のタイミングで供給される用紙に、転写装置9からの転写電界(転写バイアス電圧)により転写される。
【0026】
用紙(被転写材)は、第1および第2の用紙カセット10aまたは10bからピックアップローラ11aまたは11bにより1枚ずつ取り出され、搬送路11をアライニングローラ12まで、予め搬送される。アライニングローラ12まで搬送された用紙は、回転が停止されているアライニングローラ12に衝突されることにより、搬送路11を搬送される際に生じることのある搬送方向に対する非平行成分すなわち傾きが除去されて、一旦停止される。アライニングローラ12で停止された用紙は、転写ベルト5により搬送されるトナー像の位置に対して、所定のタイミングで転写位置に向けて再び搬送される。従って、転写位置に所定のタイミングで搬送された用紙に転写装置9から転写電界が提供されることで、転写ベルト5により搬送されたトナー像が転写される。なお、用紙Pは、利用者の要求に従って、例えば着色された用紙や透明な樹脂シートに置き換えられてもよい。
【0027】
トナー像が転写された用紙は、搬送路11をさらに搬送され、定着装置13に案内される。定着装置13に案内された用紙には、定着装置13から所定の熱が供給され、トナー像を構成するトナーが溶融されて、用紙に定着される。
【0028】
定着装置1により図示しないトナー、すなわち画像情報に対応する画像出力が定着された用紙は、ローラ14により、プリンタ装置101の外装カバーの一部である用紙保持部(トレイ)15に、順に搬送される。
【0029】
このようにして、感光体ドラム1に形成された静電像に対応するトナー像が、用紙に定着されたプリントアウト(画像出力)が得られる。
【0030】
なお、供給された画像データがカラー画像データである場合には、減法混色の3原色のトナー像が形成されるまで合計3回、各色のトナーにより感光体ドラム1に形成された色成分毎の画像データがカラー現像装置4の各色の現像ユニット41ないし43により現像され、転写ベルト5上に順次転写されることで、重ね合わせられる。また、黒の強調のため黒現像装置3による黒画像の形成も指示されている場合には、さらに黒画像データにより黒トナーにより画像が形成され、現像されて、転写ベルト5上でカラー画像と重ね合わせられる。
【0031】
また、黒現像装置3による黒画像のみの画像出力が指示されている場合には、予め所定の電位が与えられている感光体ドラム1に、露光装置7により、黒画像データに対応して光強度が連続的に変化された露光光(レーザビーム)が照射される。これにより、感光体ドラム1に、黒画像データに対応する静電潜像が形成される。
【0032】
感光体ドラム1に形成された潜像は、黒現像装置3からトナーが選択的に供給されることで、現像される。
【0033】
感光体ドラム1に形成された黒トナー像は、感光体ドラム1が回転されることにより転写ベルト5に転写され、転写ベルト5のベルト面が移動されることで、転写位置に搬送され、所定のタイミングで給送されている用紙に転写装置9から提供される転写電圧により、転写される。
【0034】
図2は、図1に示したプリンタ装置に組み込まれる第2の現像装置の一例を説明する概略図である。
【0035】
図2に示されるように、カラー現像装置(第2の現像装置)4は、例えばY(Yellow,すなわち黄)トナーおよびキャリアが所定比率(トナー濃度)で混合されている現像剤を保持しているY現像ユニット41、C(Cyan,すなわちシアン)トナーおよびキャリアが所定比率(トナー濃度)で混合されている現像剤を保持しているC現像ユニット42、およびM(Magenta,すなわちマゼンタ)トナーおよびキャリアが所定比率(トナー濃度)で混合されている現像剤を保持しているM現像ユニット43を有している。なお、それぞれの現像ユニット41ないし43は、現像装置4の中心軸の回りを回転可能に形成され、画像出力の要求に応じて、感光体ドラム1と対向される現像位置に順に位置される。また、第2の現像装置4が回転される領域の外周に沿った所定位置には、任意の色のトナーを収容した現像ユニットの現像ローラ表面(現像スリーブ表面)のトナー濃度を検出する光学式トナー濃度センサ(各現像ユニットに共通)44が設けられている。
【0036】
ところで、本実施例における画像形成装置101において、黒現像装置3は、固定位置であり、既発明技術である磁気センサ方式のトナー補給制御方式によりトナー濃度の制御およびトナー補給が可能である。
【0037】
これに対し、カラー現像装置4においては、Y現像ユニット41、M現像ユニット42およびC現像ユニット43のそれぞれは、中心軸の周りを回転されて、感光体ドラム1と対向される現像位置に位置されることから、磁気センサ方式によるトナー補給制御およびトナー濃度制御では、十分な精度が得られていない。このため、カラー現像装置4においては、各色の現像ユニット内にトナーとキャリアの反射率からトナー濃度を検出する光学式濃度センサを設け、各色のトナーのトナー濃度を管理する手法が提案されている。
【0038】
しかしながら、光学式濃度センサを用いたとしても、例えば、図3に示される通り、カラー現像装置4の各色成分ユニット内のトナーのトナー濃度の変化は、Y(曲線y),M(曲線m)およびC(曲線c)のいずれの色成分においても、ある枚数までは基準値±1.0%の範囲で管理できたが、次第に管理幅(±1.0%以内)から外れることが認められる。
【0039】
図3に示されるトナー濃度の管理幅からの外れは、例えば
a)トナーセンサ表面が汚れることによる検出エラー、
b)現像時に、他の色のトナーが混じる(混色)、
c)用紙に出力画像が転写される際に生じる背景かぶりの増大、
d)画像形成装置内部を飛翔するトナーによる内部汚れ(トナー濃度が基準値から外れることに依存するトナー飛散の増大)、
等の問題を引きおこす。
【0040】
上述したa)ないしd)の問題は、カラー現像装置4の各色成分現像ユニットにおけるトナーの濃度を、トナー濃度センサ44により正確に検知できないことによる、と考えることが妥当である。カラー現像装置4をリボルバ式とし、各色の現像ユニットを回転させて現像位置に移動させることに起因して生じると考えることが妥当である。
【0041】
画像形成装置内部を飛翔するトナーを低減する方法としては、トナーそのものを、飛翔しにくい特性とする(トナーおよびキャリアの改良)、画像形成装置内にファン等を設置し、装置内部を飛翔するトナーが飛散する方向を制御すること等が考えられる。しかしながら、前者ではコストがアップし、また後者では装置が大型になるとともに、ファンを用いる分だけコストがアップする問題がある。
【0042】
図4は、図2に示したカラー現像装置の各色成分現像ユニットにおけるトナー濃度を検出するトナー濃度センサの位置およびトナー濃度センサからの出力信号を処理する検出系の一例を説明している。
【0043】
図4に示されるように、カラー現像装置4のY現像ユニット41、M現像ユニット42およびC現像ユニット43が、中心軸の周りに時計回り(CW方向)に配列されていることで、Y現像ユニット41が感光体ドラム1と現像位置で対向されると、C現像ユニット43がトナー濃度センサ44と対向されるトナー濃度測定位置に、位置される。同様に、M現像ユニット42が感光体ドラム1と現像位置で対向されるとY現像ユニット41が、C現像ユニット43が感光体ドラム1と現像位置で対向されるとM現像ユニット42が、それぞれトナー濃度センサ44と対向される。
【0044】
従って、トナー濃度センサ44に対向されるトナー濃度検出位置には、例えば直前に、または2色前に、感光体ドラム1上の静電像(潜像)を現像したローラが位置される。
【0045】
ところで、前記トナー飛散の影響として前記特開平3−13978で開示されている技術においては、現像スリーブ上の現像剤の入れ替わった箇所、すなわち図5に示すように現像剤搬送上流側でトナー濃度を検出するために、従来の2成分現像器で用いられていた現像スリーブ上流に設置されるシール部材等のトナー飛散防止部材の設置が困難であることが原因であることが確認できた。
【0046】
そこで改良として、飛散防止部材等の干渉が少ない現像後下流側で前記トナー濃度検出を行うことにしたが、下記のような問題が発生した。
【0047】
図5(a)および(b)は、図4を用いて前に説明したカラー現像装置の個々の現像ユニットと感光体ドラムとの間に規定される現像位置における現像ローラおよび現像スリーブ上のトナーの状態を説明している。
【0048】
図5(a)に示されるように、カラー現像装置4の任意のカラー現像ユニット(41ないし43)は、トナーとキャリアが所定比率で混合された現像剤を感光体ドラム1との間に定義される現像位置に搬送する現像ローラ4n−1、トナーおよびキャリアを撹拌し、現像ローラ4n−1に供給可能に保持するハウジング4n−2、および潜像(静電像)を現像することで消費されたトナーを補給するトナーホッパ4n−3を有している。なお、現像ローラ4n−1の外周面には、現像ローラ4n−1内に配列されている複数の磁極4m−1ないし4m−5(この例では5極)からの所定の磁界により、ハウジング4n−2に収容されている現像剤の一部を保持するとともに、現像位置で、順次入れ替えるために所定速度で回転される現像スリーブ4n−4が設けられている。
【0049】
すなわち、現像スリーブ4n−4により感光体ドラム1と対向する現像位置に搬送された現像剤は、現像位置において、トナーのみを、感光体ドラム1に形成されている潜像に提供し、現像スリーブの回転に伴って、ハウジング4n−2に戻される。ハウジング4n−2に戻された現像剤は、ハウジング内に収容されている未使用の(潜像を現像していない)現像剤と入れ替えられて、再び現像位置に案内される。これにより、感光体ドラム1に形成された潜像が、順次、所定の濃度で現像される。
【0050】
以下、現像位置に位置されている現像ユニットを用いた任意色のトナーによる現像が終了した時点で、次の色のトナーによる現像のために、カラー現像装置4が回転される。従って、感光体ドラム1と対向する現像位置には、所定の順で、次の色の現像剤を保持した現像ユニットが位置される。同時に、直前に、現像に利用された現像ユニットは、トナー濃度センサ44と対向されるトナー濃度検出位置に移動される。
【0051】
トナー濃度センサ44は、例えば近赤外の波長の光を出射し、測定対象で反射されて戻された光を受光して、受光した光の光量を測定対象の反射率に対応する電気信号として出力する。従って、トナー濃度センサ44の出力から現像剤中のトナーの量すなわちトナー濃度を求めることができる。
【0052】
ところで、任意の色の現像が終了した時点でカラー現像装置4が回転されて、直前に現像に利用された現像ユニット41または42または43がトナー濃度検出位置に位置された場合、トナー濃度センサ44と対向される現像ローラ4n−3(現像スリーブ4n−4)の表面のトナー濃度は、直前に現像された静電像の面積率すなわちトナー付着量に依存して大きく変動する。
【0053】
従って、図5(a)を用いて前に説明したように、感光体ドラム1の外周面が移動される方向と現像スリーブの外周面が移動される方向が、現像位置において同じ方向である「with方式」が用いられている場合には、トナー濃度センサ44と対向されるトナー濃度検出位置における現像スリーブ表面のトナー濃度は、例えばソリッド画像(ベタ画像すなわち塗りつぶし画像)現像した後と、非画像部(白地)またはごく僅かな文字画像等を現像した後とで、検出結果が大きく異なる問題がある。
【0054】
また、仮に、露光装置7に供給される画像データを参照して直前に現像された静電像の面積率を求める(または予測する)ことが可能であったとしても、現像スリーブ4n−4を回転させる現像モータへのモータパルスの供給が停止された時点から、図5(b)に示すように、現像スリーブ4n−4の惰性回転により、僅かに移動される。
【0055】
すなわち、感光体ドラム1の外周面が移動される方向と現像スリーブの外周面が移動される方向が、現像位置において同じ方向である「with方式」による現像機構において、現像位置よりも現像スリーブ4n−4が回転される方向下流で現像スリーブ上のトナーの濃度を検出する場合、誤差が増大されやすく、しかもその変動(誤差の程度)が不均一となる。
【0056】
なお、例えば現像スリーブあるいは現像スリーブを回転させる現像モータに、制動力の大きなブレーキ機構を設けることにより、現像スリーブ表面が惰性回転により移動される程度を一定以下に抑えることは可能であるがコストが増大することは避けられない。また、リボルバ方式の現像装置に特有の問題として、ブレーキ機構を3組用意することは、コスト面では有利であるが、装置を大型とし、1組のブレーキ機構を3つの現像ユニットで兼用することは、機構の複雑さによりコストが増大される問題がある。
【0057】
図6は、上述したリボルバ方式の現像装置における特有の問題を解決するためのカラー現像装置のトナー濃度を高い精度で検出する方法の一例を示している。
【0058】
図6に示すように、任意の色のカラー画像の現像が終了した時点で、第1に、感光体ドラム1の表面電位を、実質的に「0」Vとする。すなわち、カラー現像装置4の各現像ユニットを回転させる前に、帯電装置2の出力をオフとする。
【0059】
次に、感光体ドラム1と対向する現像領域に対向されている現像ユニットに、帯電装置2の出力がオフされてから所定時間経過後に、通常とは逆(本実施例では通常「−」、従って逆「+」)の現像バイアス電圧を、現像ローラおよび現像スリーブに、所定電圧を印加する。なお、帯電装置2の出力をオフ(ドラム1への帯電を停止)するタイミングおよび現像バイアス電圧の極性を反転させるタイミングは、感光体ドラム1の大きさやトナーおよびキャリアの特性あるいは現像装置の大きさ等に応じて任意に設定されることはいうまでもない。
【0060】
上述した感光体ドラム1への帯電の停止および現像スリーブへの逆極性の現像バイアス電圧の印加により、現在現像位置に位置されている現像ユニットの現像スリーブから感光体ドラム1へ、トナーが転移される量は、最小に抑えられる。
【0061】
これにより、トナー濃度センサ44と現像ローラ(現像スリーブ表面)が対向されるトナー濃度検出位置でトナー濃度センサ44により検出されるトナー濃度の変動が低減される。
【0062】
従って、カラー現像装置4の各現像ユニット41ないし43のトナー濃度は、図7に示すように、Y(曲線y),M(曲線m)およびC(曲線c)のいずれの色成分においても、基準値±1.0%の範囲で管理される。
【0063】
なお、図6に示したように、現像バイアス電圧の極性を反転させて、所定時間印加する間に、現像スリーブを僅かに回転させてもよい。この場合、トナー濃度検出位置に露出される現像スリーブ上のトナー濃度は、直前の現像(画像形成)の影響を、一層受けにくくなることから、より安定に、現像スリーブ上のトナーの濃度を検出できる。
【0064】
このように、黒現像装置3とカラー現像装置4とを、感光体ドラム1の周囲に独立に設けたプリンタ装置101において、カラー現像装置4により任意の色の画像を現像した後で、カラー現像装置4の直前の現像に利用された現像ユニットの現像スリーブ4n−4上のトナー濃度の変動を抑止したのち、トナー濃度検出位置に案内することで、Y,MおよびCのそれぞれの色のトナーを収容した現像装置41ないし43内のトナー濃度を、一定の管理幅内に管理できる。
【0065】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。例えば、上述した実施の形態を説明するために、カラープリンタ装置を例に、現像装置の動作の一例を説明したが、画像読取部が一体に形成されているカラー複写機(カラーコピー)やファクシミリ装置等にも利用可能であることはいうまでもない。
【0066】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、カラー現像装置のトナー濃度を、現像装置とは独立に、現像装置の外周の所定の位置に設けた単一のトナー濃度センサにより、正確に検出できる。
【0067】
従って、補給されるトナー量が安定され、不所望なトナー飛散が低減できる。
【0068】
また、長期に亘って、画像濃度の安定したカラー画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態が適用される画像形成装置の一例であるプリンタ装置を説明する概略図。
【図2】図1に示したプリンタ装置に組み込まれる第1および第2の現像装置の一例を説明する概略図。
【図3】図2に示したに示したカラー現像装置の各色成分ユニット内のトナーの濃度の変化を説明する概略図。
【図4】図2に示したカラー現像装置の各色成分の現像ユニットにおけるトナー濃度を検出するトナー濃度センサの位置およびトナー濃度センサからの出力信号を処理する検出系の一例を説明する概略図。
【図5】図4に示したカラー現像装置の各色成分の現像ユニットと感光体ドラムとの間に規定される現像位置における現像ローラおよび現像スリーブ上のトナーの状態を説明する概略図。
【図6】図2に示したカラー現像装置において、個々の現像ユニット内のトナー濃度を検出する方法の一例を説明する概略図。
【図7】図6に示したトナー濃度を検出する方法により検出したトナー濃度に基づいてカラー現像装置の各色成分ユニット内のトナー濃度を制御した結果であるトナーの濃度の変化を説明する概略図。
【符号の説明】
1…感光体ドラム、2…帯電装置、3…黒現像装置(第1の現像装置)、4…カラー現像装置(第2の現像装置)、5…中間転写ベルト(中間転写体)、7…露光装置、8…中間転写装置、9…転写装置、41…Y現像ユニット、42…M現像ユニット、43…C現像ユニット、44…光学式トナー濃度センサ、101…画像形成装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arrangement of a toner density sensor for detecting toner density and a method for detecting toner density, for example, in an electrophotographic color image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Two-component development systems and apparatuses that use a two-component developer in which toner and a carrier are mixed are widely known in electrophotographic image forming apparatuses.
[0003]
In the two-component development system, the toner density, which is the ratio of the developer toner to the carrier in the developing device, must be kept constant. For this reason, the toner density of the developer in the developing device is constantly measured by the toner density sensor, and the measurement result is compared with a predetermined reference value to replenish the toner.
[0004]
As the toner concentration sensor, a magnetic sensor that captures, as the toner concentration, the magnetic permeability that changes depending on the ratio between the carrier and the toner is widely used. Further, the toner density sensor is generally located at or near the agitating unit in the developing device.
[0005]
Further, in order to stably detect the toner concentration in the developing device, an optical sensor different from the magnetic sensor is opposed to a predetermined position on the outer periphery of the developing roller (developer carrier) to optically obtain the toner concentration. There is an example (for example, patent document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-3-13978 (FIG. 1, claim (1),
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a plurality of developing devices are provided in a color copying apparatus and a color printer that form a color image using three color developers corresponding to the three subtractive primary colors and a black developer dedicated to a black image. In general, a plurality of toner density sensors must be provided in accordance with the number of developing devices.
[0008]
Further, in order to reduce the size of the image forming apparatus, when a developing apparatus containing a color developer is a rotary system (hereinafter abbreviated as a revolver system), the position of the developing apparatus corresponding to each color and each color The relative position between the toner concentration sensor and the developer in the developing device changes. For this reason, even if a toner density sensor is provided in each developing device, there is a problem that the output from the toner density sensor does not match the actual toner density.
[0009]
Furthermore, since the developing device is also downsized in accordance with the demand for downsizing of today's image forming apparatuses, there is a problem that the optical density sensor cannot be disposed at a position where the toner density can be detected stably.
[0010]
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of obtaining a stable output image by accurately detecting the toner concentration of a color developer and controlling the toner concentration within an appropriate range.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the electrostatic image is developed by supplying the developer to the electrostatic image formed on the photosensitive member by at least the developing device and containing the developer having a chromatic color. In the image forming apparatus having a developer concentration detecting device for detecting the developer concentration of the developing device later, when the developer concentration detecting device detects the concentration of the developer, An image forming apparatus is characterized in that a developing bias voltage having a polarity opposite to that during development is supplied for a predetermined time.
[0012]
According to the present invention, a predetermined color toner is applied to an electrostatic image corresponding to a chromatic image formed on the photosensitive member, which is opposed to a predetermined position on the outer periphery of the photosensitive member, which holds the latent image. A developing device that supplies and visualizes, and a density of toner that is provided at a predetermined position apart from a developing position where the developing device and the photoconductor face each other, and the concentration of toner contained in the developing device is determined by the reflectance of light. A toner density detecting device that detects the toner density, a charging device that applies a predetermined potential to the photoconductor, a developing bias power supply device that applies a predetermined developing bias voltage to the developing device, and The developing device rotating mechanism for moving the developing device to a predetermined position facing the toner density detecting device, and when the developing device is rotated by the developing device rotating mechanism, to the charging device at a predetermined timing. The supply of the charging output is stopped, there is provided an image forming apparatus characterized by and a control device for reversing the polarity of the developing bias voltage output from the developing bias power supply.
[0013]
Furthermore, the present invention selectively supplies toners of colors corresponding to two or more electrostatic images corresponding to chromatic images to form toner images of two or more colors, and superimposes the toner images. In a toner density control method of an image forming apparatus that outputs an image, an electrostatic image corresponding to an image of a first color is developed by a first developing device that contains toner of a first color, and the first color and The second developing device containing the second color toner is developed so that the electrostatic image corresponding to the second color image can be developed by the second developing device containing the different second color toner. When the electrostatic image is moved to a developable development position, the first developing device is moved to the density detection position opposite to the toner density detection device by the same operation. The charging output is stopped and the polarity of the developing bias voltage is set to the first. The opposite polarity to the time for developing an electrostatic image corresponding to the color of the image, it is intended to provide a toner density control method for an image forming apparatus according to claim.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a printer apparatus as an example of an image forming apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
[0016]
A color printer (image forming apparatus) 101 includes a photosensitive member 1 (hereinafter referred to as a photosensitive drum because it is in the form of a drum) that holds an image or character information to be printed.
[0017]
Around the
[0018]
The second developing device includes, for example, a
[0019]
From the space around the
[0020]
A toner image, which is an electrostatic image developed on the
[0021]
The toner image transferred on the
[0022]
In the above-described image forming apparatus (color printer apparatus) 101, image data is supplied from an external apparatus (not shown) such as a personal computer or an image scanner (image input apparatus), whereby the intensity is modulated based on the image data. The exposure light is irradiated from the
[0023]
The latent image formed on the
[0024]
The toner image developed and attached to the
[0025]
The toner image transferred to the
[0026]
Sheets (materials to be transferred) are taken out one by one from the first and
[0027]
The sheet on which the toner image has been transferred is further conveyed along the
[0028]
The toner (not shown) by the fixing
[0029]
In this way, a printout (image output) is obtained in which the toner image corresponding to the electrostatic image formed on the
[0030]
If the supplied image data is color image data, a total of three times until each subtractive color primary toner image is formed for each color component formed on the
[0031]
When the black developing
[0032]
The latent image formed on the
[0033]
The black toner image formed on the
[0034]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a second developing device incorporated in the printer apparatus illustrated in FIG.
[0035]
As shown in FIG. 2, the color developing device (second developing device) 4 holds a developer in which, for example, Y (Yellow, ie, yellow) toner and a carrier are mixed at a predetermined ratio (toner concentration). A Y developing
[0036]
By the way, in the
[0037]
On the other hand, in the
[0038]
However, even if an optical density sensor is used, for example, as shown in FIG. 3, the change in toner density of the toner in each color component unit of the
[0039]
The deviation of the toner density from the management range shown in FIG.
a) Detection error due to contamination of the toner sensor surface,
b) When developing, other color toners are mixed (mixed color),
c) Increased background fog that occurs when the output image is transferred to paper.
d) Internal contamination due to toner flying inside the image forming apparatus (increase in toner scattering depending on the toner density deviating from the reference value),
Cause problems.
[0040]
It is reasonable to consider that the above problems a) to d) are due to the fact that the
[0041]
As a method for reducing the toner flying inside the image forming apparatus, the toner itself has characteristics that make it difficult to fly (improvement of toner and carrier), and a fan or the like is installed in the image forming apparatus to fly inside the apparatus. It is conceivable to control the direction of scattering. However, the former increases the cost, and the latter increases the size of the device and increases the cost by using a fan.
[0042]
FIG. 4 illustrates an example of the position of the toner density sensor that detects the toner density and the detection system that processes the output signal from the toner density sensor in each color component developing unit of the color developing device shown in FIG.
[0043]
As shown in FIG. 4, the
[0044]
Therefore, at the toner density detection position facing the
[0045]
By the way, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-13978 as an influence of the toner scattering, the toner density is adjusted at the place where the developer is replaced on the developing sleeve, that is, at the upstream side of the developer conveyance as shown in FIG. In order to detect, it was confirmed that it was difficult to install a toner scattering prevention member such as a seal member installed upstream of the developing sleeve used in the conventional two-component developing device.
[0046]
Therefore, as an improvement, the toner density detection is performed on the downstream side after development with less interference from the scattering prevention member or the like, but the following problems occur.
[0047]
FIGS. 5A and 5B show the toner on the developing roller and the developing sleeve at the developing position defined between the individual developing units and the photosensitive drum of the color developing apparatus described above with reference to FIG. The state of is explained.
[0048]
As shown in FIG. 5A, an arbitrary color developing unit (41 to 43) of the
[0049]
That is, the developer conveyed to the developing position facing the
[0050]
Thereafter, when the development with the toner of any color using the development unit located at the development position is completed, the
[0051]
For example, the
[0052]
By the way, when the development of an arbitrary color is completed, the
[0053]
Therefore, as described above with reference to FIG. 5A, the direction in which the outer peripheral surface of the
[0054]
Even if it is possible to obtain (or predict) the area ratio of the electrostatic image developed immediately before by referring to the image data supplied to the
[0055]
That is, in the “with method” developing mechanism in which the direction in which the outer peripheral surface of the
[0056]
For example, by providing the developing sleeve or a developing motor for rotating the developing sleeve with a brake mechanism having a large braking force, the degree to which the surface of the developing sleeve is moved by inertial rotation can be suppressed to a certain level, but the cost is low. Increasing is inevitable. In addition, as a problem peculiar to the revolver type developing device, it is advantageous in terms of cost to prepare three sets of brake mechanisms, but the size of the device is large, and one set of brake mechanisms is shared by three developing units. However, the cost is increased due to the complexity of the mechanism.
[0057]
FIG. 6 shows an example of a method for detecting the toner density of the color developing device with high accuracy in order to solve the problem peculiar to the above-described revolver type developing device.
[0058]
As shown in FIG. 6, when the development of a color image of an arbitrary color is completed, first, the surface potential of the
[0059]
Next, after a predetermined time elapses after the output of the
[0060]
The toner is transferred from the developing sleeve of the developing unit currently located at the developing position to the
[0061]
As a result, fluctuations in the toner density detected by the
[0062]
Therefore, as shown in FIG. 7, the toner density of each of the developing
[0063]
As shown in FIG. 6, the developing sleeve may be slightly rotated while the polarity of the developing bias voltage is reversed and applied for a predetermined time. In this case, the toner density on the developing sleeve exposed at the toner density detection position is less susceptible to the influence of the previous development (image formation), so the toner density on the developing sleeve can be detected more stably. it can.
[0064]
In this way, in the
[0065]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the invention when it is implemented. Moreover, each embodiment may be implemented in combination as appropriate as possible, and in that case, the effect of the combination can be obtained. For example, in order to describe the above-described embodiment, an example of the operation of the developing device has been described by taking a color printer as an example. However, a color copying machine (color copy) or a facsimile in which an image reading unit is integrally formed is described. Needless to say, it can also be used for devices.
[0066]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the toner density of the color developing device can be accurately detected by a single toner density sensor provided at a predetermined position on the outer periphery of the developing device independently of the developing device. .
[0067]
Accordingly, the amount of toner to be replenished is stabilized, and unwanted toner scattering can be reduced.
[0068]
In addition, a color image having a stable image density can be obtained over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a printer apparatus that is an example of an image forming apparatus to which an embodiment of the invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of first and second developing devices incorporated in the printer apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a change in toner density in each color component unit of the color developing apparatus shown in FIG. 2;
4 is a schematic diagram for explaining an example of a position of a toner density sensor that detects a toner density in a developing unit of each color component of the color developing device shown in FIG. 2 and a detection system that processes an output signal from the toner density sensor.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a state of toner on a developing roller and a developing sleeve at a developing position defined between a developing unit for each color component of the color developing device shown in FIG. 4 and a photosensitive drum.
6 is a schematic diagram for explaining an example of a method for detecting the toner density in each developing unit in the color developing apparatus shown in FIG.
7 is a schematic diagram for explaining a change in toner density as a result of controlling the toner density in each color component unit of the color developing device based on the toner density detected by the toner density detecting method shown in FIG. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
感光体に形成された静電像に少なくとも前記現像装置により上記現像剤を供給して上記静電像を現像した後の前記現像装置の上記現像剤の濃度を検出する現像剤濃度検出装置と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤濃度検出装置により上記現像剤の濃度を検出する際に前記現像装置に、現像時とは極性が逆の現像バイアス電圧を所定時間の間供給することを特徴とする画像形成装置。A developing device containing a developer having a chromatic color;
A developer concentration detection device for detecting the concentration of the developer of the developing device after supplying the developer to the electrostatic image formed on the photoreceptor by at least the developing device and developing the electrostatic image;
In an image forming apparatus having
An image forming apparatus, wherein when the developer concentration detecting device detects the developer concentration, a developing bias voltage having a polarity opposite to that during development is supplied to the developing device for a predetermined time.
前記感光体の外周の所定の位置に対向され、前記感光体に形成された有彩色の画像に対応する静電像に所定の色トナーを供給して可視化する現像装置と、
前記現像装置と前記感光体とが対向される現像位置から離れた所定の位置に設けられ、前記現像装置に収容されているトナーの濃度を、光の反射率として検出するトナー濃度検出装置と、
前記感光体に所定の電位を与える帯電装置と、
前記現像装置に所定の現像バイアス電圧を与える現像バイアス電源装置と、
前記トナーの濃度を検出する際に、前記現像装置を前記トナー濃度検出装置と対向する所定の位置に移動させる前記現像装置回転機構と、
前記現像装置回転機構により前記現像装置を回転させる際に、所定タイミングで前記帯電装置への帯電出力の供給を停止させ、前記現像バイアス電源装置から出力される前記現像バイアス電圧の極性を反転させる制御装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。A photoreceptor for holding the latent image;
A developing device that is opposed to a predetermined position on the outer periphery of the photoconductor and supplies a predetermined color toner to an electrostatic image corresponding to a chromatic image formed on the photoconductor to be visualized;
A toner concentration detecting device provided at a predetermined position away from a developing position where the developing device and the photosensitive member are opposed to each other, and detecting the concentration of toner contained in the developing device as a light reflectance;
A charging device for applying a predetermined potential to the photoreceptor;
A developing bias power supply device for applying a predetermined developing bias voltage to the developing device;
The developing device rotating mechanism for moving the developing device to a predetermined position facing the toner concentration detecting device when detecting the toner concentration;
When rotating the developing device by the developing device rotating mechanism, the supply of the charging output to the charging device is stopped at a predetermined timing, and the polarity of the developing bias voltage output from the developing bias power supply device is reversed. Equipment,
An image forming apparatus comprising:
第1の色のトナーを収容した第1の現像装置により第1の色の画像に対応する静電像を現像し、
第1の色とは異なる第2の色のトナーを収容した第2の現像装置により第2の色の画像に対応する静電像を現像可能に第2の色のトナーを収容した第2の現像装置を第2の静電像を現像可能な現像位置に移動させる際に、同一の動作により第1の現像装置を、トナー濃度検出装置と対向する濃度検出位置に、感光体への電位を提供する帯電装置の帯電出力を停止させるとともに、現像バイアス電圧の極性を第1の色の画像に対応する静電像を現像する際とは逆の極性とする、
ことを特徴とする画像形成装置のトナー濃度制御方法。An image that selectively supplies toner of a color corresponding to each of two or more electrostatic images corresponding to a chromatic image to form a toner image of two or more colors, and superimposes the toner images to output an image In the toner concentration control method of the forming apparatus,
An electrostatic image corresponding to the first color image is developed by the first developing device containing the first color toner;
A second developing device containing a second color toner different from the first color allows a second developing device containing a second color toner to develop an electrostatic image corresponding to the second color image. When the developing device is moved to a developing position where the second electrostatic image can be developed, the first developing device is moved to the density detecting position opposite to the toner density detecting device by the same operation, and the potential to the photosensitive member is set. The charging output of the charging device to be provided is stopped, and the polarity of the developing bias voltage is opposite to that when developing the electrostatic image corresponding to the image of the first color.
A toner density control method for an image forming apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003179708A JP2005017498A (en) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | Image forming apparatus and method for controlling toner concentration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003179708A JP2005017498A (en) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | Image forming apparatus and method for controlling toner concentration |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005017498A true JP2005017498A (en) | 2005-01-20 |
Family
ID=34180966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003179708A Abandoned JP2005017498A (en) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | Image forming apparatus and method for controlling toner concentration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005017498A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007010869A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Canon Inc | Image forming apparatus and control method thereof |
CN102221800A (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-19 | 富士施乐株式会社 | Image forming apparatus |
-
2003
- 2003-06-24 JP JP2003179708A patent/JP2005017498A/en not_active Abandoned
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007010869A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Canon Inc | Image forming apparatus and control method thereof |
CN102221800A (en) * | 2010-04-16 | 2011-10-19 | 富士施乐株式会社 | Image forming apparatus |
CN102221800B (en) * | 2010-04-16 | 2014-10-22 | 富士施乐株式会社 | Image forming apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4789534B2 (en) | Image forming apparatus | |
US7603046B2 (en) | Image forming apparatus including toner supply controlling unit | |
JP4438050B2 (en) | Image forming apparatus | |
JPS60260967A (en) | Developing device | |
JP2006145903A (en) | Image forming apparatus and process cartridge | |
JP2006194955A (en) | Image forming apparatus | |
US4866481A (en) | Image forming apparatus having a plurality of developers and a detection and control arrangement for detecting the density of a formed image and a controller for controlling the density of the image | |
US7574154B2 (en) | Image forming apparatus with moving speed ratio change section and image forming method including changing circumferential speed ratio | |
JP5049710B2 (en) | Image forming apparatus and developing device used therefor | |
JP2008058677A (en) | Image forming apparatus | |
JP2005017498A (en) | Image forming apparatus and method for controlling toner concentration | |
JP2008076859A (en) | Image forming apparatus | |
JP2002278182A (en) | Image forming device | |
US20070189791A1 (en) | Image forming method, image forming device, and image forming program | |
JP2001092202A (en) | Image-forming device | |
JP2004069803A (en) | Image forming apparatus | |
JP2007004022A (en) | Image forming apparatus and toner concentration detection system | |
JP2004191862A (en) | Development apparatus | |
JPH06156813A (en) | Image forming device | |
JP3440435B2 (en) | Color image forming equipment | |
JP2010066721A (en) | Image forming apparatus | |
JP7338288B2 (en) | image forming device | |
JP7215279B2 (en) | image forming device | |
JPH1184800A (en) | Image forming device | |
JP2006126258A (en) | Image forming apparatus and image forming method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060526 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090401 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090428 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20090625 |