JP2005084212A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナ−等の着色粒子を用いて画像を顕像化させる電子写真方式の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus that visualizes an image using colored particles of a toner such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine.
電子写真方式を用いた画像形成装置は着色粒子を記録体表面に画像として顕像化させる印写工程と、顕像化された着色粒子画像を記録体に固着させる転写及び定着工程から成る。先ず帯電器により感光体を一様に帯電する。次に細く絞られたレーザを感光体上に照射し静電的な潜像を形成する。この潜像上に帯電したトナーを現像させ潜像を顕著化させる。次に転写帯電器により用紙裏面にトナーと逆極性の電荷を供給し、感光体上に付着したトナーを用紙やOHPシートあるいは中間転写体などの記録体上に転写させて画像を得るという、いわゆる電子写真プロセスが良く知られている。 An image forming apparatus using an electrophotographic system includes a printing process in which colored particles are visualized as an image on the surface of a recording body, and a transfer and fixing process in which the visualized colored particle image is fixed to the recording body. First, the photosensitive member is uniformly charged by a charger. Next, a narrowed laser is irradiated onto the photosensitive member to form an electrostatic latent image. The charged toner is developed on the latent image to make the latent image noticeable. Next, a transfer charger supplies a reverse charge to the toner on the back side of the paper, and the toner adhering to the photoconductor is transferred onto a recording medium such as paper, an OHP sheet, or an intermediate transfer body to obtain an image. The electrophotographic process is well known.
この種の画像形成装置においては、高品位の画質を長期間にわたり安定して再現できるようにするための配慮として、印刷作業開始前や印刷作業終了後、あるいは印刷作業中の用紙間などに、感光体表面にパッチを形成し、このパッチから得た情報に基づき印刷に関与する種々パラメータを制御する機構を取り入れたものが知られている。ここで、上記のような制御に用いられるパッチには、感光体上にトナーを付着させずに潜像として形成された「電位パッチ」を用いて制御を行なう構成と、トナーを付着させて形成される「トナーパッチ」を用いて制御を行なう構成とがある。 In this type of image forming apparatus, as a consideration to enable stable reproduction of high-quality image quality over a long period of time, before the start of printing work, after the end of printing work, or between sheets during printing work, It is known to incorporate a mechanism that forms a patch on the surface of a photoreceptor and controls various parameters related to printing based on information obtained from the patch. Here, the patch used for the control as described above has a configuration in which control is performed using a “potential patch” formed as a latent image without attaching toner on the photoreceptor, and is formed by attaching toner. There is a configuration in which control is performed using a “toner patch”.
前者は感光体に正対して設置された電位センサにより潜像電位を検出するものである。一方後者は発光部と受光部を持つ光学式反射濃度センサによりトナーの付着度合いを検出する。図2に光学式反射濃度センサの概略図を示す。以下、光学式反射濃度センサをセンサと記す。カーボンブラックを主な組成とする黒トナーは赤外光を吸収する特性があることから、赤外光を放出する光源を使用し、受光部においてこの吸収度合いを測定することにより、トナー付着量を推測する。図3にトナーパッチを測定した時のセンサ出力の結果を示す。結果より感光体非画像部のセンサ出力に対し、トナーを付着させた領域はセンサ出力が低下する。このセンサ出力の電圧値の違いがトナーパッチによる反射出力と感光体非画像部の反射出力の違いである。トナー付着量が増加すると赤外光がより吸収される為、受光部でのセンサ出力は低下する方向に作用する。 In the former, the latent image potential is detected by a potential sensor that is installed directly opposite the photoconductor. On the other hand, the latter detects the degree of toner adhesion by an optical reflection density sensor having a light emitting part and a light receiving part. FIG. 2 shows a schematic diagram of an optical reflection density sensor. Hereinafter, the optical reflection density sensor is referred to as a sensor. Since black toner mainly composed of carbon black has the property of absorbing infrared light, a light source that emits infrared light is used. Infer. FIG. 3 shows the sensor output result when the toner patch is measured. As a result, the sensor output decreases in the region where the toner is attached to the sensor output of the non-photosensitive portion of the photoconductor. The difference in the voltage value of the sensor output is the difference between the reflected output by the toner patch and the reflected output of the non-photosensitive portion of the photoconductor. When the toner adhesion amount increases, infrared light is absorbed more, so that the sensor output at the light receiving portion acts in the direction of decreasing.
次にセンサ特性変化の一例として、センサの検出面が汚れた場合の影響について説明する。図4は実際に感光体非画像部の反射出力を発光電流を変化させて測定した図である。センサの検出面が汚れると、同じ発光電流を流しても感光体非画像部を検出した時のセンサ出力が低下する方向に作用する。これはセンサ検出面の透過率が低下する為に起こる現象である。このようなトナー付着量の誤検出を防ぐため、トナーパッチからの反射出力だけでなく、トナーパッチの形成されていない感光体非画像部からの反射出力を検出し、この検出結果に基づいてセンサ受光部の増幅率を調整する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法を用いれば、センサが多少汚れてもトナーパッチの付着量が汚れの影響を受けずに正しく検出でき、前述の欠点を解消できる。しかし、感光体非画像部からの反射出力はトナーパッチからの反射出力に比べて出力が非常に高く、トナーパッチと感光体非画像部の反射出力を同じ発光電流で検出しようとすると、どちらかの検出感度が低下してしまう。図5に発光電流と感光体非画像部の反射出力の関係を示す。 Next, as an example of the sensor characteristic change, the influence when the detection surface of the sensor becomes dirty will be described. FIG. 4 is a diagram in which the reflected output of the non-photosensitive portion of the photoconductor is actually measured by changing the light emission current. When the detection surface of the sensor becomes dirty, the sensor output when detecting the non-image portion of the photosensitive member is lowered even when the same light emission current is applied. This is a phenomenon that occurs because the transmittance of the sensor detection surface decreases. In order to prevent such erroneous detection of the toner adhesion amount, not only the reflected output from the toner patch but also the reflected output from the non-image portion of the photoconductor where no toner patch is formed is detected, and the sensor is based on the detection result. A method for adjusting the gain of the light receiving unit has been proposed (see, for example, Patent Document 1). If this method is used, even if the sensor is somewhat dirty, the amount of toner patch attached can be detected correctly without being affected by the stain, and the above-mentioned drawbacks can be eliminated. However, the reflected output from the non-image area of the photoconductor is very high compared to the reflected output from the toner patch. The detection sensitivity will be reduced. FIG. 5 shows the relationship between the light emission current and the reflection output of the non-image portion of the photoreceptor.
これに対し、付着量センサの検出面に防塵用シャッターを取り付け、制御時に調整する以外はセンサ検出面を閉じておきトナーあるいは紙粉による汚れが付着しないように工夫し対策をしている。さらにシャッター裏側に清掃部材をつけることにより、シャッター開閉と同時に清掃が行われる仕組みになっている。但しこのような清掃機構をセンサに付加させると、装置の大型化、コストアップは免れない問題であり、また機構部の信頼性確保も大きな問題である。 On the other hand, measures are taken to prevent contamination by toner or paper dust by closing the sensor detection surface except for attaching a dustproof shutter to the detection surface of the adhesion amount sensor and making adjustments during control. Furthermore, a cleaning member is attached to the back side of the shutter so that cleaning is performed simultaneously with opening and closing of the shutter. However, if such a cleaning mechanism is added to the sensor, the increase in size and cost of the apparatus cannot be avoided, and ensuring the reliability of the mechanism is also a major problem.
本発明の目的は、シャッター等のトナー防塵機構あるいはセンサ検出面の清掃機構を付加することなく、汚れ等の経時的なセンサ特性の変化に対し、高精度にトナーパッチを検出することができる画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image that can detect a toner patch with high accuracy against changes in sensor characteristics over time such as dirt without adding a toner dustproof mechanism such as a shutter or a sensor detection surface cleaning mechanism. It is to provide a forming apparatus.
上記目的は、光学式反射濃度センサの発光電流をトナーパッチの反射出力を検出する時と前記像担持体の非画像部の反射出力を検出する場合で切換える発光電流切換え手段を有し、且つ前記像担持体の非画像部の反射出力の検出結果に基づいて前記光学式反射濃度センサの発光電流を調整することによって達成される。 The above object has a light emission current switching means for switching the light emission current of the optical reflection density sensor between when detecting the reflection output of the toner patch and when detecting the reflection output of the non-image portion of the image carrier, and This is achieved by adjusting the light emission current of the optical reflection density sensor based on the detection result of the reflection output of the non-image portion of the image carrier.
本発明によれば、光学式反射濃度センサの発光電流を感光体非画像部で調整することにより、複雑なメカ機構を搭載することなく、且つ広範囲のトナー付着量を高精度に検出することが出来る。 According to the present invention, by adjusting the light emission current of the optical reflection density sensor at the non-image portion of the photoreceptor, it is possible to detect a large amount of toner adhesion with high accuracy without mounting a complicated mechanical mechanism. I can do it.
以下本発明の実施例を、図1、図6〜8を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 6 to 8.
1は帯電器、2は露光装置、3は現像機、4は転写帯電器、5は定着器、6はクリーナ、7はレジストローラ、8は搬送ベルト、9は感光体、10はセンサ、11は制御装置、12は反射出力比較装置、13は発光電流切換え装置、14は発光電流記憶部である。 1 is a charging device, 2 is an exposure device, 3 is a developing device, 4 is a transfer charging device, 5 is a fixing device, 6 is a cleaner, 7 is a registration roller, 8 is a conveyor belt, 9 is a photoreceptor, 10 is a sensor, 11 Is a control device, 12 is a reflected output comparison device, 13 is a light emission current switching device, and 14 is a light emission current storage unit.
装置内の用紙の動きを図1で説明する。用紙はレジストパスを通りレジストローラ7により印刷部に送られ、感光体9表面に形成されたトナー像を転写帯電器4によりトナーと逆極性のコロナ放電の電荷を用紙に与え、トナーを用紙上に転写させる。その後定着器5を通り、スタッカに排出される。トナーパッチを検出する際には、コントローラより送出されたトナーパッチ画像データを露光装置2によって予め決められたテストパッチ潜像を形成し、このテストパッチ潜像を現像機3によって像化したのち、センサ10によってそのトナーパッチ領域の反射濃度を検出し、その検出値に基づいて制御装置11により帯電器1のグリッド電圧、現像機3の現像バイアス、露光装置2のレーザパワーを調節することが出来る。
The movement of the paper in the apparatus will be described with reference to FIG. The paper passes through the resist path and is sent to the printing unit by the resist roller 7, and the toner image formed on the surface of the photoconductor 9 is given a charge of corona discharge having a polarity opposite to that of the toner by the
図1に示すように、センサ10の位置は感光体9上に現像されたトナーを直接検知する為、トナーによる飛散が多い領域である。またセンサ直下を用紙が通過することから、紙粉による汚染も受ける部分である。実施例では、感光体非画像部の反射出力を検出し、その出力変化よりセンサの特性変化を検知し、変化していると判断された場合には、発光電流を最適な値に変更し、トナーパッチを検出する方法である。
As shown in FIG. 1, the position of the
次にセンサの特性変化の検知方法に関して説明する。図7にセンサの特性変化検知のフローチャートを示す。先ずトナーパッチ検出に先立って感光体非画像部の反射出力を検出する。そのため発光電流切換え装置13により予めCPUに記憶された感光体非画像部の発光電流P0に切換える。その後感光体を回転させ非画像部の反射出力を取り込む。反射出力は感光体1周分のデータを取りこみこれを平均処理したデータを扱う。これは感光体周方向の反射出力むら、あるいは感光体駆動部分の振動やジッタによりセンサと被検出物との距離が変わり、取り込みデータがばらつく為、このような誤差を極力少なくする対策である。ここでは平均処理した後のセンサ出力値をVs1と定義することにする。次に予めCPUに記憶された感光体非画像部の反射出力Vs0との差分ΔV(=|Vs0−Vs1|)を算出する。次に前記ΔVと予めCPUに記憶された閾値電圧ΔV0と大小比較を行う。出力電圧差ΔVが閾値電圧ΔV0と等しいかあるいは大きくなった場合、センサ特性が変化したと判断する。この場合は発光電流を調整するシーケンスを起動させるようになっている。反射出力比較装置12では、センサ出力値Vs1とVs0の差分、出力電圧差ΔVを算出し、予めCPUに記憶された閾値電圧ΔV0と比較を行う部分である。本シーケンスの検出タイミングに関してはトナーパッチ検出時よりも前であれば何時でも良いが、出来るだけトナーパッチの検出を行う直前に行う方が望ましい。
Next, a method for detecting changes in sensor characteristics will be described. FIG. 7 shows a flowchart of sensor characteristic change detection. First, prior to the toner patch detection, the reflected output of the non-photosensitive portion of the photoreceptor is detected. For this reason, the light emission
図8に発光電流調整のフローチャートを示す。前記反射出力比較装置12にて検出された出力電圧差ΔVが閾値電圧ΔV0よりも小さくなるまで発光電流を変化させる。ここでΔV<ΔV0となる時の発光電流をP0’とする。この発光電流P0’を発光電流記憶部14に記憶させる。発光電流の可変方法に関しては、感光体9が1周する毎に発光電流を変化させてVs1を算出し、出力電圧差ΔVを算出する。出力電圧差ΔVと閾値電圧ΔV0を比較しΔV<ΔV0となるまで発光電流を変化させる。次に前記P0’とP0、及び予めCPUに記憶されたトナーパッチ用の発光電流P1を使って、式P1’=(P0’/P0)×P1を算出する。式の算出結果P1’がトナーパッチ検出用の発光電流として使用される。
FIG. 8 shows a flowchart of light emission current adjustment. The light emission current is changed until the output voltage difference ΔV detected by the reflected
例えば、センサ面が汚れた場合、P0’/P0>1となり、P1’>P1となる。センサ面の汚れが無い場合、つまりP0’=P0の場合は、前記式はP1’=P1となり発光電流の変更は無い。前記式を用いて、発光電流を調整することによって、センサ特性が変化しても高精度にトナーパッチを検出することが可能である。また本実施例では発光電流と記しているが、前記式のP1は発光電圧でも当てはまる。また本実施例では感光体の非画像部の反射出力あるいは感光体上に形成されたトナーパッチを検出するとしているが、検出対象が感光体から中間転写体上に転写されたトナーパッチ、および中間転写体上の非画像部の反射出力を検出であっても同様の効果が得られる。 For example, if the sensor surface is dirty, P0 '/ P0> 1 and P1'> P1. When there is no dirt on the sensor surface, that is, when P0 '= P0, the above equation becomes P1' = P1, and the light emission current is not changed. By adjusting the light emission current using the above equation, it is possible to detect the toner patch with high accuracy even if the sensor characteristic changes. In this embodiment, the light emission current is described, but P1 in the above formula is also applicable to the light emission voltage. In this embodiment, the reflection output of the non-image portion of the photosensitive member or the toner patch formed on the photosensitive member is detected. However, the detection target is a toner patch transferred from the photosensitive member onto the intermediate transfer member, and the intermediate patch. The same effect can be obtained even if the reflected output of the non-image portion on the transfer body is detected.
1…帯電器、2…露光装置、3…現像機、4…転写帯電器、5…定着器、6…クリーナ、7…レジストローラ、8…搬送ベルト、9…感光体、10…光学式反射濃度センサ、11…制御装置、12…反射出力比較装置、13…発光電流切換え装置、14…発光電流記憶部、15…発光部、16…受光部、17…トナーパッチ、18…感光体非画像部の反射出力、19…トナーパッチの反射出力。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charging device, 2 ... Exposure device, 3 ... Developer, 4 ... Transfer charging device, 5 ... Fixing device, 6 ... Cleaner, 7 ... Registration roller, 8 ... Conveying belt, 9 ... Photoconductor, 10 ... Optical
Claims (12)
When the output voltage difference is equal to or larger than the threshold voltage, P0 is a pre-stored light emission voltage for detecting a non-image portion of the image carrier, P1 is a pre-stored light emission voltage for the toner patch, and When the light emission voltage when the output voltage difference is smaller than the threshold voltage is P0 ′, the light emission voltage P1 ′ of the optical reflection density sensor when detecting the toner patch is P1 ′ = P0 ′ / P0 ×. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the image forming apparatus is represented by P <b> 1.
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