JP2006215403A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機、FAX等の電子写真方式を用いた画像形成装置に係り、詳しくは、感光体等の像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a printer, a copying machine, and a fax machine. Specifically, an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photoconductor is developed with a two-component developer. The present invention relates to an image forming apparatus including a developing device that forms an image.
感光体等の像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた従来の画像形成装置において、現像装置内のトナーは攪拌によるトナー同士やキャリアとの摩擦により粉砕され、微紛量が増加する傾向にある。この微紛トナーは、単位質量当たりの帯電量(Q/M)が高くなるためキャリアとの付着力が大きくなる。それにより微紛トナーがキャリアにスペントし、キャリアの帯電能力を劣化させてしまう。
キャリアの帯電能力が低下すると、新たに補給されてきたトナーに十分に帯電させることができなくなり、キャリアのトナー搬送量が減少し、画像濃度が低下し画像品質が悪化するなどの不具合が生じる。
斯かる問題を解決するものとして、例えば特許文献1には、現像装置内に残留し劣化したトナーによる画像品質低下を防止するため、一回の画像形成毎にその印字率を算出し、印字率が所定の印字率以下の場合、次の画像形成実行前に印字率に応じたパターンを作成し、トナーの強制消費を行う技術が提案されている。
When the charging ability of the carrier is reduced, the newly supplied toner cannot be sufficiently charged, and the amount of toner transported by the carrier is reduced, resulting in problems such as a reduction in image density and deterioration in image quality.
In order to solve such a problem, for example, in Patent Document 1, in order to prevent deterioration in image quality due to toner remaining in the developing device and deteriorated, the printing rate is calculated for each image formation, and the printing rate is calculated. In the case where is less than a predetermined printing rate, a technique has been proposed in which a pattern corresponding to the printing rate is created and toner is forcibly consumed before the next image formation.
しかしながら、上記従来技術においては、通紙毎に所定の印字率になるよう強制消費を行っていた場合、トナーイールドが低下する問題が生じてしまう。また、現像時には粒径の大きいトナーから消費されるため、通紙毎に所定の印字率になるよう強制消費を行っていた場合、一度に現像されるトナー量が少なく、その都度粒径の大きいものを消費しており、キャリアに付着した粒径の小さい高帯電微紛トナーを消費させることが難しい。このことから、キャリアに付着した微紛を消費させるには、トナーイールドをあまり低下させることなく一度に多くのトナーを現像する必要がある。
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、微粉トナーを消費させ、画像品質を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
However, in the above prior art, if forced consumption is performed so as to obtain a predetermined printing rate for each sheet passing, there arises a problem that the toner yield decreases. In addition, since toner is consumed from toner having a large particle size during development, if forced consumption is performed so that a predetermined printing rate is obtained for each sheet passing, the amount of toner developed at one time is small, and the particle size is increased each time. It is difficult to consume highly charged fine powder toner having a small particle size adhering to the carrier. For this reason, in order to consume the fine powder adhering to the carrier, it is necessary to develop a large amount of toner at a time without significantly reducing the toner yield.
The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an image forming apparatus capable of consuming fine powder toner and improving image quality.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置を備えた画像形成装置において、トナーエンドによるトナーボトル交換時に像担持体全幅に強制消費パターンを作成し、トナーリカバリ動作を行う制御を実行する制御手段を備えた画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、強制消費パターンとしてラインパターンもしくはハーフトーンパターンを用いた画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記強制消費パターンの作成を、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段により検出された出力値が、ある一定の値になるまで行うよう制御する画像形成装置を主要な特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an image forming apparatus including a developing device that visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier with a two-component developer. An image forming apparatus including a control unit that creates a forced consumption pattern over the entire width of the image carrier when the toner bottle is replaced and executes a toner recovery operation is the main feature.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, an image forming apparatus using a line pattern or a halftone pattern as a forced consumption pattern is a main feature.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the control means outputs the output value detected by the toner density detecting means for detecting the toner density in the developing device to create the forced consumption pattern. However, the main feature is an image forming apparatus that performs control until a certain value is reached.
本発明によれば、トナーエンドのトナーボトル交換時に強制消費パターンを作成することで微紛トナーを消費させることができるため、画像品質が保持することができる。また、通常のジョブエンド時にこの動作を入れた場合、強制消費パターン作成時間と補給時間の双方の時間が掛かってしまうが、トナーエンド時に動作を行うことで、強制消費パターンの作成時間のみで済むためタイミング的にも効率が良い。
また、クリーニングの余裕度の小さい場合、トナーボトル交換時の強制トナー消費パターンによるクリーニング不良を発生させることなく、リカバリー直後の画像品質を良好に保つことができる。
更に、強制消費パターンを作成した際に、トナー濃度の極端な低下を抑制できるため、キャリア付着などを抑え、リカバリー直後の画像品質を良好に保つことができる。
According to the present invention, the fine powder toner can be consumed by creating a forced consumption pattern when the toner bottle at the toner end is replaced, so that the image quality can be maintained. In addition, if this operation is performed at the end of a normal job, both the forced consumption pattern creation time and the replenishment time are required. However, when the operation is performed at the toner end, only the forced consumption pattern creation time is required. Therefore, it is efficient in terms of timing.
Further, when the cleaning margin is small, the image quality immediately after recovery can be kept good without causing a cleaning failure due to the forced toner consumption pattern when the toner bottle is replaced.
Furthermore, when a forced consumption pattern is created, an extreme decrease in toner density can be suppressed, so that carrier adhesion and the like can be suppressed, and image quality immediately after recovery can be kept good.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の作像部を示す概略図である。この図に示すように、複写機本体の内部には像担持体として感光体ドラム1を備えており、この感光体ドラム1の周囲には矢印で示す感光体ドラム回転方向に、画像形成プロセスを実行するための帯電装置2、現像装置4、転写装置5、分離装置6、クリーニング装置7、除電装置8が配置されている。
なお、帯電装置2と現像装置4の間には、書き込み制御装置12から画像データによって変調されたレーザである露光光3が照射される。制御部11はトナーエンドセンサ9、トナー濃度センサ10からの信号を受けて、書き込み制御装置12を制御する。またそれ以外にも本発明の制御動作を司るものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an image forming unit of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, a photoconductor drum 1 is provided as an image carrier inside the copying machine main body, and an image forming process is performed around the photoconductor drum 1 in the photoconductor drum rotation direction indicated by an arrow. A
Note that an exposure light 3, which is a laser modulated by image data, is irradiated between the
本実施形態における作像動作を簡単に説明すると、この画像形成装置は、反転現像方式(N/P現像方式)を採用している。感光体ドラム1の表面を帯電装置2により約−800Vに一様にマイナス帯電した状態で、書き込み制御装置12から露光光3が感光体ドラム1に照射されて約−50Vの原稿像に対応する静電潜像が形成される。
図示しない現像モータにより現像スリーブ4aが回転し、現像剤が現像スリーブ4a中の磁石4fによりドクターブレード4dの部位まで搬送され、所定量に規制された後、感光体ドラム1の現像領域まで来る。この時に現像装置4中のトナーはキャリアと攪拌され、十分に帯電される。
そして、ドクターブレード4dで一様に規制された現像スリーブ4a上の現像剤中のトナーが、図示しない現像バイアス印加装置から印加された約−550Vの現像バイアスにより感光体ドラム1の静電潜像に静電吸着することで、静電潜像はこの可視像化される。
その可視像は図示しない給紙部から搬送されてくる転写紙に転写装置5の作用で静電転写され、転写紙が分離装置6によって感光体ドラム1から分離される。感光体ドラム1から分離された転写紙は図示しない定着装置に送られてトナー像が転写紙上に定着される。画像転写を終えた感光体ドラム1は、クリーニング装置7によって表面に残留付着しているトナーを除去され、残留電荷を除電装置8で除電して次の複写に備える。
The image forming operation in this embodiment will be briefly described. This image forming apparatus employs a reversal development method (N / P development method). In a state where the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly negatively charged to about −800 V by the
The developing
Then, the toner in the developer on the developing
The visible image is electrostatically transferred to transfer paper conveyed from a paper supply unit (not shown) by the action of the
また、トナー濃度センサ10は、パドルホイール4b下部に配設され、現像剤のトナー濃度を、磁性体であるキャリアの単位領域、単位時間当たりの通過量を電圧値(Vt値)に変換して出力しており、このトナー濃度センサ10の検知情報によりトナー補給ローラ4cから補給されるトナー量が制御されている。トナーはトナー収容部4eからトナー補給ローラ4cを使って徐々に補給する。トナー濃度センサ10により現像装置4内のトナー濃度は通常4.0(wt%)に制御されている。
現像装置4が長期間に亘り駆動し、トナーが経時でパドルホイール4bやドクターブレード4dによりキャリアと攪拌された場合、前出したように、トナーが粉砕されて微紛化し、現像剤中の微紛トナー量が増大する。また、現像時には、粒径の大きいものから現像されるため現像装置内の微紛トナーがなかなか消費されず蓄積する傾向にある。
さらに、微紛トナーは帯電量が高いためキャリアとの付着量が強く、キャリア表面に付着してしまい、キャリアの帯電能力を劣化させてしまう。そのため新しく補給されたトナーに十分な帯電量が与えられないため、キャリアによるトナーの搬送量を低下させてしまい、画像濃度を低下させてしまう。
本発明では、経時で現像装置4内に増加した微紛トナーを消費させるため、トナーエンドのトナー交換時において強制消費パターン作成し、トナーリカバリ動作に入ることで、経時のトナー帯電量が安定し、画像濃度が維持できる。
The
When the developing
Further, since the fine toner has a high charge amount, the amount of adhesion with the carrier is strong and adheres to the surface of the carrier, which deteriorates the charging ability of the carrier. For this reason, a sufficiently charged amount cannot be given to the newly replenished toner, so that the amount of toner transported by the carrier is lowered, and the image density is lowered.
In the present invention, since the fine powder toner that has increased in the developing
図2はトナー帯電量と画像濃度の経時変化を示す特性図である。また、画像面積比の違いによるトナー帯電量と画像濃度の経時変化も示しており、図中の実線が一般的に使用頻度が高い画像面積比6%の原稿を用いた時の経時変化であり、高画像面積比は6%より高い画像面積比、低画像面積比は6%未満の画像面積比としている。
この図によれば通紙枚数に応じて、トナー帯電量が低下し、画像濃度も同時に低下している。この時のトナー濃度はトナー濃度センサ10により、4(wt%)程度に制御されている。また、高画像面積比ほど一度に現像されるトナー量が多いため、現像装置4内の微紛蓄積量が低減される。
それにより、トナー帯電量の落ち込みが遅くなり、ある程度画像濃度低下が抑制されている。しかし、低画像面積比では一度に現像されるトナー量が少なく、微紛トナーが蓄積するため、帯電量低下が早まり、少ない通紙枚数で画像濃度低下が生じてしまう。
いずれの画像面積比に対してもスタート時には帯電量が30(μC/g)に対し画像濃度が1.4以上出力できていたが、通紙枚数に応じて現像装置4の駆動によるストレスによりトナーの微紛量が増大し、帯電量が20(μC/g)程度まで落ち込んだ時には画像濃度が1.2まで低下している。通常良好な画像を提供するには画像濃度が1.2以上必要である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing changes in toner charge amount and image density over time. In addition, the change in toner charge amount and image density over time due to the difference in image area ratio is also shown. The solid line in the figure is the change over time when a document with an image area ratio of 6%, which is generally used frequently, is used. The high image area ratio is an image area ratio higher than 6%, and the low image area ratio is an image area ratio less than 6%.
According to this figure, the toner charge amount decreases and the image density also decreases at the same time as the number of sheets passed. The toner density at this time is controlled to about 4 (wt%) by the
This slows down the toner charge amount and suppresses a decrease in image density to some extent. However, when the image area ratio is low, the amount of toner that is developed at one time is small, and fine powder toner accumulates. Therefore, the charge amount decreases rapidly, and the image density decreases when the number of sheets that pass is small.
For any image area ratio, the image density was 1.4 or higher when the charge amount was 30 (μC / g) at the start. However, the toner is caused by the stress due to the driving of the developing
実施例1記載の画像形成装置について説明する。まず、トナー収容部4e内に配設されたトナーエンドセンサ9からの出力によりトナーエンド状態を検出する。一般的にトナーエンドセンサ9がトナー無しを検出した累積回数が所定回数に達した場合には、制御部11はトナー収容部4eのトナーがエンド状態になったと判断している。
図3はトナーエンド制御のフローチャートである。本実施例の画像形成装置はトナー無し検出が80回にてトナーエンドに至る(S1〜S6)。トナーエンド後にユーザーが新しいトナーに交換後、トナーリカバリ動作に入る前に、書き込み制御部12からの信号により露光光3を照射し、感光体ドラム1全幅にベタの強制トナー消費パターンを作成する。
ここでキャリア表面に付着した微紛トナーと現像装置4内に蓄積した微紛トナーを消費させる。その後にトナーリカバリ動作させることで現像装置4内のトナーを入れ替え、通常のコピー動作に入る。また、図2に示す6%未満の低画像面積比の原稿を用いた場合、通紙枚数が約20000枚以上で帯電量が20(μC/g)以下になってしまうが、トナーエンドになる通紙枚数は約12000枚程度である。
帯電量が低下し、画像濃度が低下する前にトナーエンドに到達するため、トナーエンドのトナー交換時において強制消費パターン作成し、リカバリー動作に入ることで、現像装置内の微紛を取り除くことができるため経時でトナー帯電量が安定し、画像濃度が維持できる。
The image forming apparatus described in Example 1 will be described. First, the toner end state is detected based on the output from the
FIG. 3 is a flowchart of toner end control. In the image forming apparatus of this embodiment, the toner end is reached after 80 times no toner is detected (S1 to S6). After the toner end, the user replaces the toner with new toner and before entering the toner recovery operation, the exposure light 3 is irradiated by a signal from the
Here, the fine toner adhering to the carrier surface and the fine toner accumulated in the developing
Since the toner amount reaches the toner end before the charge amount decreases and the image density decreases, a forced consumption pattern is created when the toner at the toner end is replaced, and the fine powder in the developing device can be removed by entering a recovery operation. Therefore, the toner charge amount is stabilized over time, and the image density can be maintained.
実施例2記載の画像形成装置について説明する。感光体ドラム1とクリーニング装置7のクリーニングブレードの当接条件が、クリーニング範囲の狭いものである場合、トナーボトル交換時の強制消費パターンをベタで作像した時においてクリーニング不良が発生する可能性がある。クリーニング不良が発生した場合、感光体ドラム1上の残留トナーが転写され、地肌汚れとなってしまう。
本実施例は、強制消費パターンをライン画像もしくはハーフトーンにすることでクリーニング不良を抑制し、リカバリー後の通常コピー時においても地肌汚れを発生させることなく、良好な画像を提供できる。
An image forming apparatus described in Example 2 will be described. When the contact condition between the photosensitive drum 1 and the cleaning blade of the cleaning device 7 is a narrow cleaning range, a cleaning failure may occur when the forced consumption pattern at the time of toner bottle replacement is solidly formed. is there. When a cleaning failure occurs, the residual toner on the photosensitive drum 1 is transferred and the background becomes dirty.
In the present embodiment, the forced consumption pattern is a line image or a halftone to suppress poor cleaning, and a good image can be provided without causing background stain even during normal copying after recovery.
実施例3記載の画像形成装置について説明する。強制消費パターンの作成時間を長くし、トナー濃度を極端に約1.0wt%以下まで低下させた場合、感光体ドラム1にキャリア付着などが発生する恐れがある。キャリア付着すると感光体ドラム1に傷がついたりして異常画像となってしまう可能性がある。
そのため、強制消費パターン作成中に現像装置4内のトナー濃度センサ10からの出力値(Vt値)を検知し、検知された出力値がある値になり次第、制御部11からの信号により強制消費パターンを終了させる制御を行う。また、トナー濃度2.0wt%ではキャリア付着は発生しないため、この時のトナー濃度センサ出力値を基準にして制御する。
図4はトナー濃度センサのトナー濃度と出力値の関係を示す特性図である。この図4によれば、トナー濃度が2wt%のときにはVt値が4.5Vとなっており、この4.5Vになり次第強制消費パターンを終了させる制御とする。
この制御のフローチャートを図5に示す。トナーエンド(S1)でトナーボトルを交換し(S2)、強制トナー消費動作をONする(S3)。Vt値が4.5V以上になると(S4) 強制消費パターンを終了させ(S5)、リカバリー動作に移行する(S6)。
このように制御することで、強制消費時のキャリア付着を確実に防げるため、リカバリー後の通常コピー時において良好な画像を提供できる。
An image forming apparatus described in Example 3 will be described. If the time for creating the forced consumption pattern is lengthened and the toner density is extremely reduced to about 1.0 wt% or less, carrier adhesion or the like may occur on the photosensitive drum 1. If the carrier adheres, the photosensitive drum 1 may be damaged and an abnormal image may be formed.
Therefore, the output value (Vt value) from the
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the toner density of the toner density sensor and the output value. According to FIG. 4, when the toner concentration is 2 wt%, the Vt value is 4.5 V, and the forced consumption pattern is terminated as soon as this V reaches 4.5 V.
A flowchart of this control is shown in FIG. The toner bottle is replaced at the toner end (S1) (S2), and the forced toner consumption operation is turned on (S3). When the Vt value becomes 4.5V or more (S4), the forced consumption pattern is terminated (S5), and the recovery operation is performed (S6).
By controlling in this way, it is possible to reliably prevent carrier adhesion during forced consumption, so that a good image can be provided during normal copying after recovery.
1 感光体ドラム(像担持体)
2 帯電装置
3 露光光
4 現像装置
5 転写装置
6 分離装置
7 クリーニング装置
8 除電装置
9 トナーエンドセンサ
10 トナー濃度センサ(トナー濃度検出手段)
11 制御部(制御手段)
12 書き込み制御装置
1 Photosensitive drum (image carrier)
DESCRIPTION OF
11 Control unit (control means)
12 Write controller
Claims (3)
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