JP2008256929A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法、特に、2成分現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー濃度制御する電子写真方式の画像形成装置及び画像形成方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method, and more particularly to an electrophotographic image forming apparatus and an image forming method for controlling toner density so as to keep the toner density of a two-component developer constant.
従来の電子写真方式の画像形成装置では、一般的に、潜像担持体(例えば、感光体)の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化(現像)し、該可視像化されたトナー像を記録用紙等の記録材に静電的に転写した後、該記録材に転写されたトナー像を定着装置により該記録材に固着する。 In a conventional electrophotographic image forming apparatus, generally, the surface of a latent image carrier (for example, a photoreceptor) is charged, and an electrostatic latent image is formed by exposing the charged area to an image. The latent image is visualized (developed) as a toner image by a developing device, and the visualized toner image is electrostatically transferred to a recording material such as recording paper and then transferred to the recording material. The toner image is fixed to the recording material by a fixing device.
この種の画像形成装置において、トナー及びキャリアを含む2成分現像剤を用いて現像を行う場合には、現像剤中のトナー及びキャリアのうちトナーのみを像担持体に付着させて消費させる方式が一般的に採用されている。このため、画像形成装置では、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサの測定結果に基づき該現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー濃度制御がなされる。 In this type of image forming apparatus, when development is performed using a two-component developer including toner and carrier, only the toner out of the toner and carrier in the developer is attached to the image carrier and consumed. Generally adopted. Therefore, in the image forming apparatus, toner density control is performed so as to keep the toner density of the developer constant based on the measurement result of the toner density sensor that detects the toner density of the developer.
従来の画像形成装置では、2成分現像剤のトナー濃度維持のため、定期的に現像剤のトナー濃度制御が行われるが、その制御時間が長くかかっている(例えば、下記特許文献1参照)。
In the conventional image forming apparatus, in order to maintain the toner concentration of the two-component developer, the toner concentration of the developer is periodically controlled. However, the control time is long (for example, see
しかも、トナー濃度制御は、通常、現像剤を一定時間(例えば、2分程度)循環(攪拌、混合)させ、現像剤のトナー帯電量を安定化させた状態で行っている。即ち、現像剤のトナー帯電量を確保するための時間を予め設定しておき、その時間が経過した後に、現像剤のトナー濃度を制御している。 In addition, the toner concentration control is usually performed in a state where the developer is circulated (stirred and mixed) for a certain period of time (for example, about 2 minutes) and the toner charge amount of the developer is stabilized. That is, a time for ensuring the toner charge amount of the developer is set in advance, and the toner density of the developer is controlled after the time has elapsed.
このように、従来の画像形成装置では、トナー濃度制御時の制御時間が長くかかる上、トナー帯電量を確保するための時間がかかるため、画像形成動作が開始されるまでに時間がかかり、それだけ画像形成までの待ち時間が長くなるという問題がある。また、現像剤の攪拌、混合が行われている間、現像剤に負荷がかかり、現像剤の劣化を招くという問題もある。 As described above, in the conventional image forming apparatus, it takes a long time to control the toner density and it takes time to secure the toner charge amount. Therefore, it takes time until the image forming operation is started. There is a problem that the waiting time until image formation becomes long. In addition, while the developer is being stirred and mixed, there is a problem that the developer is loaded and the developer is deteriorated.
これに対し、下記特許文献2には、基準トナー画像(トナーパッチ)の画像濃度の測定値の所定目標値からの偏差と、その測定値の所定の領域に対応する変換係数とに基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する画像形成装置が開示されている。しかし、この画像形成装置では、トナー濃度制御時の制御時間を短縮できる点で有効であるが、現像剤のトナー帯電量を確保するための時間の短縮化は考慮されておらず、前記問題の解消は十分ではない。
そこで、本発明は、2成分現像剤のトナー濃度制御を行うにあたり、該現像剤のトナー帯電量を確保するための時間を含めた該現像剤のトナー濃度制御に関わる時間の短縮化を図ることができ、それだけ画像形成動作が開始されるまでの待ち時間を少なくできると共に該現像剤の劣化を抑えることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims at shortening the time related to the toner concentration control of the developer including the time for securing the toner charge amount of the developer when the toner concentration control of the two-component developer is performed. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and an image forming method capable of reducing the waiting time until the image forming operation is started and suppressing the deterioration of the developer.
従来の画像形成装置では、前記したように、2成分現像剤のトナー濃度制御は、通常、現像剤を一定時間(例えば、2分程度)攪拌、混合させ、現像剤のトナー帯電量を安定させた状態で行っているが、その時間は、現像剤中のキャリアとトナーとの攪拌、混合により、トナー帯電量を確保するための最大時間として設定されたものである。 In the conventional image forming apparatus, as described above, the toner density control of the two-component developer is usually performed by stirring and mixing the developer for a certain time (for example, about 2 minutes) to stabilize the toner charge amount of the developer. The time is set as the maximum time for securing the toner charge amount by stirring and mixing the carrier and toner in the developer.
図8は、現像剤の攪拌時間とトナー帯電量との関係の一例を示すグラフである。図8に示すように、トナー帯電量は、比較的短い時間(例えば20秒程度)で安定化している。換言すれば、残りの時間においては、既にトナー帯電量が安定化しているにも拘わらず、過度の現像剤の攪拌、混合が行われていることになる。従って、それほど現像剤の攪拌時間を確保する必要がない。 FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between developer agitation time and toner charge amount. As shown in FIG. 8, the toner charge amount is stabilized in a relatively short time (for example, about 20 seconds). In other words, in the remaining time, the developer is excessively stirred and mixed even though the toner charge amount has already been stabilized. Therefore, it is not necessary to secure the developer agitation time so much.
そこで、本発明者は、次のことを見出した。即ち、2成分現像剤のトナー濃度制御を行うにあたり、従来では予め設けられていた現像剤のトナー帯電量を確保するための時間を設けずに、即ち、トナー帯電量確保時間を待つことなく、潜像担持体上に基準トナー画像を所定の時間(例えば10秒)ごとに形成し、この基準トナー画像の画像濃度が所定の範囲内にあれば、現像剤のトナー帯電量が安定化した状態になっていると共に、現像剤のトナー濃度が所定値になっているものと判断することができる。 Therefore, the present inventor has found the following. That is, when controlling the toner density of the two-component developer, without providing time for securing the toner charge amount of the developer that has been provided in the past, that is, without waiting for the toner charge amount securing time, When a reference toner image is formed on the latent image carrier every predetermined time (for example, 10 seconds) and the image density of the reference toner image is within a predetermined range, the toner charge amount of the developer is stabilized In addition, it can be determined that the toner density of the developer is a predetermined value.
この判断を行う前提として、トナー画像濃度に影響を及ぼす潜像担持体の表面電位が一定に確保されることが必要となる。即ち、潜像担持体上の表面電位が所定範囲内にある状態で、潜像担持体上に形成された基準トナー画像の画像濃度が所定の範囲内にある場合には、現像剤のトナー濃度制御を行わなくても、現像剤のトナー濃度が維持されている。 As a premise for making this determination, it is necessary to ensure a constant surface potential of the latent image carrier that affects the toner image density. That is, when the surface potential on the latent image carrier is within a predetermined range and the image density of the reference toner image formed on the latent image carrier is within the predetermined range, the developer toner concentration The toner density of the developer is maintained without control.
本発明は、かかる知見に基づくものであり、前記課題を解決するために、次の画像形成装置及び画像形成方法を提供する。
(1)画像形成装置
潜像担持体の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、2成分現像剤を担持した現像剤担持体によって該潜像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する画像形成部を備え、前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサの測定結果に基づき該現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー濃度制御を行う画像形成装置であって、前記潜像担持体上の表面電位を検出する表面電位センサと、前記潜像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度センサと、前記トナー濃度制御を行うにあたり、前記潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記潜像担持体上の表面電位を前記表面電位センサにて測定する表面電位測定手段と、前記表面電位センサによる測定結果に基づく表面電位が所定の範囲内にあるか否かの電位判定を行い、該電位判定の結果前記所定範囲を超えていると判断した場合には、該表面電位を前記所定範囲内に入るように調整する表面電位調整手段と、前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、前記潜像担持体上に基準トナー画像を所定の時間ごとに形成する基準トナー画像形成手段と、前記潜像担持体上に形成された前記基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにて測定する画像濃度測定手段と、前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、前記トナー濃度制御を終了する判定手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
The present invention is based on such knowledge, and provides the following image forming apparatus and image forming method in order to solve the above problems.
(1) Image forming apparatus The surface of the latent image carrier is charged, and an image is exposed to the charged area to form an electrostatic latent image. On the latent image carrier, a developer carrier carrying a two-component developer is used. An image forming unit that develops the electrostatic latent image formed on the toner as a toner image, and based on the measurement result of a toner concentration sensor that detects the toner concentration of the developer, the toner is kept constant. An image forming apparatus that controls density, a surface potential sensor that detects a surface potential on the latent image carrier, and a toner image density sensor that detects an image density of a toner image formed on the latent image carrier A charging means for charging the surface of the latent image carrier, a surface potential measuring means for measuring a surface potential on the latent image carrier with the surface potential sensor, and the surface. Measurement with potential sensor A potential determination is made as to whether or not the surface potential based on a predetermined result is within a predetermined range, and when it is determined that the surface potential exceeds the predetermined range as a result of the potential determination, the surface potential is within the predetermined range. A surface potential adjusting means for adjusting to enter, and a reference toner image for forming a reference toner image on the latent image carrier every predetermined time when it is determined that the potential is within the predetermined range as a result of the potential determination Forming means, image density measuring means for measuring the image density of the reference toner image formed on the latent image carrier by the toner image density sensor, and an image density based on a measurement result by the toner image density sensor. An image forming apparatus comprising: a determination unit that terminates the toner density control when it is determined that the toner density is within a predetermined range.
(2)画像形成方法
潜像担持体の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、2成分現像剤を担持した現像剤担持体によって該潜像担持体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する画像形成部を備え、前記現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサの測定結果に基づき該現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー濃度制御を行う画像形成装置の画像形成方法であって、前記潜像担持体上の表面電位を検出する表面電位センサと、前記潜像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度センサとを用い、前記トナー濃度制御を行うにあたり、前記潜像担持体の表面を帯電する帯電ステップと、前記潜像担持体上の表面電位を前記表面電位センサにて測定する表面電位測定ステップと、前記表面電位センサによる測定結果に基づく表面電位が所定の範囲内にあるか否かの電位判定を行い、該電位判定の結果前記所定範囲を超えていると判断した場合には、該表面電位を前記所定範囲内に入るように調整する表面電位調整ステップと、前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、前記潜像担持体上に基準トナー画像を所定の時間ごとに形成する基準トナー画像形成ステップと、前記潜像担持体上に形成された前記基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにて測定する画像濃度測定ステップと、前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、前記トナー濃度制御を終了する判定ステップとを含むことを特徴とする画像形成方法。
(2) Image forming method The surface of the latent image carrier is charged, and an image is exposed to the charged area to form an electrostatic latent image. The developer carrier carrying the two-component developer is used to form a latent image on the latent image carrier. An image forming unit that develops the electrostatic latent image formed on the toner as a toner image, and based on the measurement result of a toner concentration sensor that detects the toner concentration of the developer, the toner is kept constant. An image forming method of an image forming apparatus for performing density control, wherein a surface potential sensor for detecting a surface potential on the latent image carrier and an image density of a toner image formed on the latent image carrier are detected. In performing toner density control using a toner image density sensor, a charging step for charging the surface of the latent image carrier, and a surface potential for measuring the surface potential on the latent image carrier with the surface potential sensor Measuring steps and If the surface potential based on the measurement result by the surface potential sensor is determined as to whether or not the surface potential is within a predetermined range, and the surface potential is determined to exceed the predetermined range as a result of the potential determination, A surface potential adjusting step for adjusting the reference toner image so as to fall within the predetermined range, and if the potential determination results in the predetermined range, the reference toner image is placed on the latent image carrier every predetermined time. A reference toner image forming step for forming the reference toner image, an image density measuring step for measuring the image density of the reference toner image formed on the latent image carrier by the toner image density sensor, and a measurement by the toner image density sensor. And a determination step of ending the toner density control when it is determined that the image density based on the result is within a predetermined range.
本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法では、前記現像剤のトナー濃度制御を行うにあたり、従来では予め設けられていた現像剤のトナー帯電量を確保するための時間を設けずに、即ち、トナー帯電量確保時間を待つことなく、前記潜像担持体上の表面電位が前記所定範囲内にある状態で、前記潜像担持体上に形成された前記基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにて測定し、前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、前記現像剤のトナー帯電量が安定した状態になっていると判断する。これにより、前記現像剤を攪拌、混合するための無駄な時間を削減することができると共に、過度の現像剤の攪拌、混合を防止することができる。さらに、前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあるので、前記現像剤のトナー濃度が所定値になっているものと判断し、前記トナー濃度制御を終了する。 In the image forming apparatus and the image forming method according to the present invention, when the toner density control of the developer is performed, a time for securing the toner charge amount of the developer that has been provided in the past is not provided. Without waiting for the toner charge amount securing time, the image density of the reference toner image formed on the latent image carrier with the surface potential on the latent image carrier within the predetermined range is set as the toner image. When it is measured by the density sensor and it is determined that the image density based on the measurement result by the toner image density sensor is within a predetermined range, it is determined that the toner charge amount of the developer is in a stable state. To do. As a result, useless time for stirring and mixing the developer can be reduced, and excessive stirring and mixing of the developer can be prevented. Further, since the image density based on the measurement result by the toner image density sensor is within a predetermined range, it is determined that the toner density of the developer is a predetermined value, and the toner density control is terminated.
これにより、前記トナー濃度制御時の制御時間を短くできると共に、それだけ該現像剤の攪拌、混合時間が減少し、従って、該現像剤の劣化を抑えることができる。 As a result, the control time for controlling the toner concentration can be shortened, and the stirring and mixing time of the developer can be reduced accordingly, and therefore deterioration of the developer can be suppressed.
このように本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法によれば、2成分現像剤のトナー濃度制御を行うにあたり、現像剤のトナー帯電量を確保するための時間を含めた該現像剤のトナー濃度制御に関わる時間の短縮化を図ることができ、それだけ画像形成動作が開始されるまでの待ち時間を少なくできると共に該現像剤の劣化を抑えることができる。 As described above, according to the image forming apparatus and the image forming method according to the present invention, in controlling the toner density of the two-component developer, the developer toner including the time for securing the toner charge amount of the developer is included. Time required for density control can be shortened, waiting time until the image forming operation is started can be reduced, and deterioration of the developer can be suppressed.
ところで、現像剤は、一般的に、周囲環境の影響を受けやすく、周囲環境の環境状態の変化によって、潜像担持体上に形成されるトナー像の画像濃度が変化し易い。そこで、本発明に係る画像形成装置において、周囲環境の状態を検出する環境状態検出手段を備え、前記画像濃度測定手段は、前記環境状態検出手段の測定結果に基づく環境状態の変化に応じて、前記トナー画像濃度センサによる測定感度を変更するように構成されることが好ましい。前記周囲環境としては、代表的には、温度及び/又は湿度を例示できる。この場合、前記環境状態検出装置としては、温度センサ及び/又は湿度センサを例示できる。 By the way, the developer is generally easily affected by the surrounding environment, and the image density of the toner image formed on the latent image carrier is likely to change due to a change in the environmental state of the surrounding environment. Therefore, in the image forming apparatus according to the present invention, the image forming apparatus includes an environmental state detection unit that detects a state of the surrounding environment, and the image density measurement unit is configured to change the environmental state based on the measurement result of the environmental state detection unit. It is preferable that the measurement sensitivity of the toner image density sensor is changed. A typical example of the surrounding environment is temperature and / or humidity. In this case, examples of the environmental state detection device include a temperature sensor and / or a humidity sensor.
また、現像剤は、一般的に、寿命度合いによって、潜像担持体上に形成されるトナー像の画像濃度が変化し易い。そこで、本発明に係る画像形成装置において、前記現像剤の寿命度合いを計測する寿命計測装置を備え、前記画像濃度測定手段は、前記寿命計測装置の測定結果に基づく寿命度合いに応じて、前記トナー画像濃度センサによる測定感度を変更するように構成されることが好ましい。なお、前記「寿命度合い」は、初期状態から寿命に至る使用状況のことであり、例えば、使用期間を挙げることができる。 In general, the developer tends to change the image density of the toner image formed on the latent image carrier depending on the lifetime. In view of this, the image forming apparatus according to the present invention includes a lifetime measuring device that measures the lifetime level of the developer, and the image density measuring unit includes the toner according to the lifetime level based on the measurement result of the lifetime measuring device. It is preferable that the measurement sensitivity by the image density sensor is changed. The “lifetime degree” refers to a use situation from the initial state to the life, and can include a use period, for example.
前記寿命計測装置としては、例えば、画像形成回数や該画像形成装置の駆動時間等をカウントする計数装置を挙げることができる。 Examples of the lifetime measuring device include a counting device that counts the number of image formations and the drive time of the image forming device.
本発明に係る画像形成装置において、前記基準トナー画像形成手段は、前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、前記潜像担持体上に画像濃度が互いに異なる2種類の基準トナー画像をそれぞれ前記所定時間ごとに形成し、前記画像濃度測定手段は、前記潜像担持体上に形成された前記2種類の基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにてそれぞれ測定し、前記判定手段は、前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく前記2種類の基準トナー画像の画像濃度のうち、一方が所定の第1の範囲内にあり且つ他方が前記第1の範囲とは異なる所定の第2の範囲内にあると判断した場合に、前記トナー濃度制御を終了するように構成されてもよい。こうすることで、前記2種類の基準トナー画像の画像濃度に基づき、現像性を正確に見極めることができ、前記トナー濃度制御を行うか否かの判断をより的確に行うことができる。 In the image forming apparatus according to the present invention, when the reference toner image forming unit determines that the reference toner image forming unit is within the predetermined range as a result of the potential determination, the reference toner image forming unit has two types of image densities different from each other on the latent image carrier. A reference toner image is formed at each predetermined time, and the image density measuring means measures the image density of the two types of reference toner images formed on the latent image carrier with the toner image density sensor. The determination means includes: one of the image densities of the two types of reference toner images based on the measurement result of the toner image density sensor is within a predetermined first range, and the other is the first range. May be configured to end the toner density control when it is determined that they are within a different predetermined second range. By doing so, it is possible to accurately determine the developability based on the image densities of the two types of reference toner images, and it is possible to more accurately determine whether or not to perform the toner density control.
また、本発明に係る画像形成装置において、前記トナー濃度制御は、トナー補給直後は行わないように構成されることが好ましい。こうすることで、前記現像剤のトナー帯電量の変動を抑えることができ、前記トナー濃度制御を行うか否かの判断をより正確に行うことが可能となる。 In the image forming apparatus according to the present invention, it is preferable that the toner density control is not performed immediately after toner replenishment. By so doing, fluctuations in the toner charge amount of the developer can be suppressed, and it is possible to more accurately determine whether or not to perform the toner density control.
本発明に係る画像形成装置において前記潜像担持体の周速度が300mm/sec以上350mm/sec未満であり、且つ、前記潜像担持体の周速度に対する前記現像剤担持体の周速比が2.0以下であることが好ましい。なお、この場合、前記潜像担持体の周速度に対する前記現像剤担持体の周速比の下限値としては、それには限定されないが、例えば、0.8程度を挙げることができる。 In the image forming apparatus according to the present invention, the peripheral speed of the latent image carrier is not less than 300 mm / sec and less than 350 mm / sec, and the peripheral speed ratio of the developer carrier to the peripheral speed of the latent image carrier is 2. 0.0 or less is preferable. In this case, the lower limit value of the peripheral speed ratio of the developer carrier relative to the peripheral speed of the latent image carrier is not limited to this, but may be about 0.8, for example.
また、本発明に係る画像形成装置において、前記潜像担持体の周速度としては、例えば、350mm/sec以上を挙げることができる。なお、前記潜像担持体の周速度の上限値としては、それには限定されないが、540mm/sec程度を例示できる。 In the image forming apparatus according to the present invention, examples of the peripheral speed of the latent image carrier include 350 mm / sec or more. The upper limit value of the peripheral speed of the latent image carrier is not limited thereto, but can be exemplified by about 540 mm / sec.
この場合、該画像形成装置の画像形成速度(即ち前記潜像担持体の周速度)が速くなるに従い、前記現像剤担持体の高速回転による現像が要求されるため、前記潜像担持体の周速度に対する前記現像剤担持体の周速比が1.2以上2.0以下であることが好ましい。 In this case, as the image forming speed of the image forming apparatus (that is, the peripheral speed of the latent image carrier) increases, development by high-speed rotation of the developer carrier is required. The peripheral speed ratio of the developer carrying member to the speed is preferably 1.2 or more and 2.0 or less.
本発明に係る画像形成装置において、前記2成分現像剤として、キャリアの平均粒径が30μm〜60μm程度のものを用いることができる。この範囲の平均粒径のキャリアを有する現像剤を用いることで、該現像剤のトナー帯電量を安定化させるにあたり、優れた帯電立ち上がりを示すことが可能となり、それだけトナー帯電量が安定化する時間を削減することができる。 In the image forming apparatus according to the present invention, as the two-component developer, a carrier having an average particle diameter of about 30 μm to 60 μm can be used. By using a developer having a carrier having an average particle diameter in this range, it is possible to show an excellent charge rise in stabilizing the toner charge amount of the developer, and the time for stabilizing the toner charge amount accordingly. Can be reduced.
また、本発明に係る画像形成装置において、前記表面電位センサによる測定結果に基づく表面電位が、所定の範囲を超えている場合には、警報を発するように構成されていてもよい。この構成では、前記表面電位に関係する部材(例えば、前記潜像担持体や前記表面電位センサ等)の異常を使用者に報知することができる。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured to issue an alarm when a surface potential based on a measurement result by the surface potential sensor exceeds a predetermined range. In this configuration, it is possible to notify the user of an abnormality of a member related to the surface potential (for example, the latent image carrier or the surface potential sensor).
以上説明したように、本発明によると、2成分現像剤のトナー濃度制御を行うにあたり、該現像剤のトナー帯電量を確保するための時間を含めた該現像剤のトナー濃度制御に関わる時間の短縮化を図ることができ、それだけ画像形成動作が開始されるまでの待ち時間を少なくできると共に該現像剤の劣化を抑えることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, when controlling the toner concentration of the two-component developer, the time related to the toner concentration control of the developer including the time for securing the toner charge amount of the developer is included. It is possible to provide an image forming apparatus and an image forming method that can be shortened, reduce the waiting time until the image forming operation is started, and suppress deterioration of the developer.
以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、図1に示す画像形成装置100全体の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
First, the overall configuration of the
図1に示す画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成プロセスによって画像を形成するものであり、潜像担持体(ここでは感光体ドラム)21と、感光体ドラム21表面を帯電させるための帯電装置22と、感光体ドラム21上に静電潜像を形成するための露光装置(ここでは光書込みユニット)23と、前記静電潜像を現像剤によって現像して感光体ドラム21上にトナー像を形成するための現像装置24と、感光体ドラム21上のトナー像を記録用紙等の転写シートに転写するための転写装置(ここでは転写ユニット)25と、シート上の転写画像を該シートに定着するための定着装置(ここでは定着ユニット)27と、転写装置25によって転写されずに感光体ドラム21表面に残った残留トナーを除去するためのクリーニング装置(ここではクリーニングユニット)26と、感光体ドラム21表面に残った残留電荷を除電するための除電装置(図示省略)とを備えている。
An
詳しくは、この画像形成装置100は、原稿から読取られた画像データを取得したり、或いは、外部から受信した画像データを取得し、この画像データによって示されるモノクロ画像をシート上に形成するものであり、その構成を大別すると、原稿搬送部(ADF)101、画像読取り部102、画像形成部103、シート搬送部104及び給紙部105からなっている。
Specifically, the
原稿搬送部101は、少なくとも1枚の原稿が原稿セットトレイ11にセットされると、原稿を1枚ずつ原稿セットトレイ11から引き出して搬送し、該原稿を画像読取り部102に導いて通過させ、該原稿を排紙トレイ12に排出するようになっている。
When at least one document is set on the
画像読取り部102は、原稿搬送部101からの原稿画像を読取り、該原稿画像に対応する画像データを、マイクロコンピュータ等を含む制御部200へ送信するようになっている。
The
画像読取り部102から制御部200へ送信された画像データは、該制御部200で各種の画像処理を施されてから、画像形成部103に出力されるようになっている。
The image data transmitted from the
画像形成部103は、画像データに基づく原稿画像をシート上に記録するものであって、既述の感光体ドラム21、帯電装置22、露光装置23、現像装置24、転写装置25、クリーニング装置26、定着装置27及び除電装置を備えている。
The
感光体ドラム21は、表面が所定方向に移動し(図中矢印A方向に回転し)、その表面がクリーニング装置26によりクリーニングされ、該クリーニングされた表面を帯電装置22により均一に帯電される。本実施の形態では、高速画像形成処理を実現するために、感光体ドラム21の周速度は、350mm/sec以上とされている。
The surface of the
帯電装置22は、本実施の形態では、グリッド電極を有するスコロトロン型帯電器とされている。詳しくは、帯電装置22は、チャージャー型のものであってコロナワイヤと感光体21との間にグリッド電極が設けられており、制御部200の指示の下、グリッド電圧を調整して感光体21上の表面電位を調整できるようになっている。
In the present embodiment, the charging
露光装置として作用する光書込みユニット23は、レーザー光源であるレーザー照射部28、及びミラー群29を備えるレーザースキャニングユニット(LSU)である。この光書込みユニット23は、制御部200からの画像データを入力して、この画像データに応じたレーザー光をレーザー照射部28から出射し、このレーザー光を、ミラー群29を介して感光体ドラム21に照射して、均一に帯電された感光体ドラム21表面を露光し、感光体ドラム21表面に静電潜像を形成するようになっている。なお、レーザー照射部28は、制御部200の指示の下、感光体21上の表面へのレーザー光の光量及び照射径を調整できるようになっている。
The
現像装置24は、トナーを感光体ドラム21表面に供給して、感光体ドラム21上に形成された静電潜像を可視像化(現像)するものである。この現像装置2については、のちほど詳述する。
The developing
転写ユニット25は、感光体ドラム21表面に形成されたトナー像をシート搬送部104により搬送されてきたシートに転写するようになっている。
The
詳しくは、転写ユニット25は、弾性導電性ローラ34を有している。弾性導電性ローラ34は、シート搬送部104から搬送されてくるシートを感光体ドラム21表面に押し付けるようになっている。また、弾性導電性ローラ34には、感光体ドラム21表面のトナー像の電荷とは逆極性の電界が印加され、この逆極性の電界により感光体ドラム21表面のトナー像がシート上に転写される。例えば、トナー像が(−)極性の電荷を有する場合は、弾性導電性ローラ34に印加さる電界の極性が(+)極性にされる。
Specifically, the
クリーニングユニット26は、現像、転写後に感光体ドラム21の表面に残留したトナーを除去して回収するようになっている。
The
定着ユニット27は、転写ユニット25にてトナー像が転写されたシートを加熱及び加圧して、該シート上のトナー像を定着させるようになっている。
The fixing
詳しくは、定着ユニット27は、一対の定着ローラ(ここでは加熱ローラ35及び加圧ローラ36)を備えている。加熱ローラ35内部には、該加熱ローラ35表面を所定温度(定着温度:概ね160〜200℃)に設定するための熱源(図示せず)が設けられている。また、加熱ローラ35に対して加圧ローラ36が所定圧で圧接されるように、加圧ローラ36の両端に加圧部材(図示せず)が配置されている。かかる構成を備えた定着ユニット27は、加熱ローラ35と加圧ローラ36間の圧接部(定着ニップ部と称される)にシートが搬送されてくると、各ローラ35,36によりシートが搬送されつつ、シート上の未定着トナー像が加熱溶融され加圧されて、トナー像がシート上に定着されるようになっている。
Specifically, the fixing
シート搬送部104は、給紙部105からのシートを搬送するための複数対の搬送ローラ41、一対のレジストローラ42、搬送経路43を備えている。
The
給紙部105は、複数の給紙トレイ51を備えている。各給紙トレイ51は、シートを蓄積しておくためのものであり、画像形成装置100の下方に設けられている。また、各給紙トレイ51は、シートを一枚ずつ引き出すためのピックアップローラを備えており、該ピックアップローラにて引き出したシートをシート搬送部104の搬送経路43へと送り出すようになっている。本実施形態の画像形成装置100は高速画像形成処理を目的としているため、各給紙トレイ51には、定型サイズのシートを500〜1500枚収納可能な容積を確保している。
The
搬送経路43は、シートを給紙部105から受け取ったシートを、レジストローラ42によって、回転される感光体21上のトナー像と同期をとって、転写ユニット25へ搬送し、さらに定着ユニット27へと搬送するようになっている。また、定着ユニット27にて定着されたシートは、シート搬送部104により排紙トレイ47へとさらに搬送されて排出されるようになっている。
The
次に、現像装置24について説明する。図2は、図1に示す現像装置24を模式的に示す側面図である。図2に示すように、現像装置24は、現像剤担持体241と、現像槽242と、トナー濃度センサ243とを備えている。
Next, the developing
現像剤担持体241は、トナー及びキャリアを主成分とする2成分現像剤Eを担持するものであり、ここでは現像ローラとされている。現像剤担持体241は、現像槽242に配置されており、表面に現像剤Eを担持して回転駆動されるようになっている。これにより、現像剤担持体241は、表面に担持した現像剤Eを、感光体ドラム21上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送するようになっている。
The
具体的には、現像剤担持体241は、現像槽242に収容される現像剤Eを外周面上に担持して現像領域へ搬送する円筒体の現像スリーブ241aを有し、該現像スリーブ241a内にマグネットロール241bが設けられている。現像スリーブ241aは、マグネットロール241bに対して相対回転可能とされており、所定の回転方向(図中矢印B方向)に回転駆動されるようになっている。
Specifically, the
現像槽242は、現像剤Eを収容するものである。この現像槽242は、本実施の形態では、第1搬送部材242a及び第2搬送部材242bが設けられている。第1搬送部材242aは、現像槽242における現像剤Eを軸方向の一方側から他方側へ搬送するものである。第2搬送部材242bは、現像槽242における現像剤Eを軸方向の他方側から一方側へ搬送するものである。
The developing
具体的には、第1搬送部材242aは、ここでは、現像槽242内の現像剤Eを現像剤担持体241に供給しつつ軸方向の一方側から他方側へ搬送するための第1搬送スクリューとされている。第2搬送部材242bは、ここでは、現像槽242内の現像剤Eを第1搬送部材242aに供給しつつ軸方向の他方側から一方側へ搬送するための第2搬送スクリューとされている。この第1及び第2搬送スクリュー242a,242bには、それぞれ、現像剤Eの搬送とトナー及びキャリアの混合とを行うための螺旋状フィン242a’,242b’が設けられている。なお、本実施の形態では、トナーは感光体21表面に帯電される表面電位の極性と同極性に帯電されるようになっている。また、現像スリーブ241aには、現像バイアス印加装置244にて現像バイアス電圧が印加されるようになっている。これにより、感光体21上に形成された静電潜像は、同極性に帯電されたトナーが該現像バイアス電圧によって静電的に引き寄せられて反転現像されるようになっている。
Specifically, here, the first conveying
トナー濃度センサ243は、現像剤Eのトナー濃度を検出するものである。このトナー濃度センサ243は、現像槽242の所定の検出位置に配設されている。
The
画像形成装置100は、現像装置24における現像剤Eにトナーを補給するトナー補給装置30をさらに備えている(図1参照)。トナー補給装置30は、現像槽242における供給口242cから現像剤Eに対して必要に応じてトナーの補給が行われるようになっている。
The
現像装置24の現像槽242にはトナー補給装置30が連結されており、制御部200からの作動信号によって現像槽242に補給できるようになっている。即ち、トナー補給装置30は、制御部200の指示の下、現像槽242に設けられたトナー濃度センサ243のセンサ出力値に基づくトナー濃度制御によって、必要に応じてトナーを現像槽242へ補給するようになっている。
A
次に、制御部200について説明する。図3は、図1に示す画像形成装置100の制御部200を中心に示す制御系の概略ブロック図である。
Next, the
図3に示す制御部200は、CPU(Central Processing Unit)201と、記憶部202とを備えている。記憶部202は、各種制御プログラムや必要な関数を記憶しており、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含んでいる。
The
制御部200は、CPU201によって、各種制御プログラムを記憶部202から読み出し、該読み出した制御プログラムを実行することで、画像形成プロセス制御を行うように構成されている。
The
トナー濃度センサ243は、センサ出力値が制御部200へ送信されるように制御部200の入力系に電気的に接続されている。また、トナー補給装置30は、作動信号が制御部200から受信されるように制御部200の出力系に電気的に接続されている。
The
画像形成装置100は、前記の構成に加えて、表面電位センサ40及びトナー画像濃度センサ50を備えている。
The
表面電位センサ40は、感光体21上の表面電位を検出するものである。表面電位センサ40は、感光体21周囲の何れの位置に配設されていてもよい。表面電位センサ40は、ここでは、感光体21の回転方向Aにおいて、転写ユニット25よりも下流側且つクリーニングユニット26よりも上流側に配設されている(図1参照)。表面電位センサ40は、センサ出力値が制御部200へ送信されるように制御部200の入力系に電気的に接続されている。
The surface
トナー画像濃度センサ50は、感光体21上に形成されたトナー像の画像濃度を検出するものである。トナー画像濃度センサ50は、感光体21周囲の何れの位置に配設されていてもよい。トナー画像濃度センサ50は、感光体21の回転方向Aにおいて、現像装置24よりも下流側且つ転写ユニット25よりも上流側に配設されている(図1参照)。トナー画像濃度センサ50は、センサ出力値が制御部200へ送信されるように制御部200の入力系に電気的に接続されている。
The toner
なお、表面電位センサ40及びトナー画像濃度センサ50は、何れも従来の画像形成装置に使用されているものと同様のものを用いることができる。従って、これら部材のさらに詳しい構成については説明を省略する。
The surface
帯電装置22は、グリッド電圧調整用の作動信号が制御部200から受信されるように制御部200の出力系に電気的に接続されている。現像バイアス印加装置244は、現像バイアス電圧調整用の作動信号が制御部200から受信されるように制御部200の出力系に電気的に接続されている。また、レーザー照射部28は、レーザー光の光量調整用の作動信号及び照射径調整用の作動信号が制御部200から受信されるように制御部200の出力系に電気的に接続されている。
The charging
本発明の実施に係る画像形成装置100は、制御部200によって、2成分現像剤Eのトナー濃度維持のため、トナー濃度センサ243の測定結果に基づき定期的に現像剤Eのトナー濃度制御が行われるが、従来では予め設定されていた現像剤Eのトナー帯電量を確保するための時間を待つことなく、所定の条件において、現像剤Eのトナー濃度制御を終了するようになっている。
In the
即ち、前記制御プログラムは、ここでは、制御部200を、後述する帯電手段、表面電位測定手段、表面電位調整手段、基準トナー画像形成手段、画像濃度測定手段及び判定手段を含む手段として機能させるためのものとされている。
That is, here, the control program causes the
前記帯電手段は、前記トナー濃度制御を行うにあたり、表面がクリーニングされると共に除電された感光体21の該表面を帯電するようになっている。
When the toner density control is performed, the charging unit charges the surface of the
詳しくは、前記帯電手段は、帯電装置22にて感光体21の表面を一様に帯電するようになっている。
Specifically, the charging means uniformly charges the surface of the
前記表面電位測定手段は、感光体21上の表面電位を表面電位センサ40にて測定するようになっている。
The surface potential measuring means measures the surface potential on the
詳しくは、前記表面電位測定手段は、感光体21上に一様に帯電した表面電位を表面電位センサ40にて測定し、その測定結果を制御部200に送信するようになっている。
Specifically, the surface potential measuring means measures the surface potential uniformly charged on the
前記表面電位調整手段は、表面電位センサ40による測定結果に基づく表面電位が所定の範囲内にあるか否かの電位判定を行い、該電位判定の結果前記所定範囲を超えていると判断した場合には、該表面電位を前記所定範囲内に入るように調整するようになっている。
When the surface potential adjusting means performs a potential determination as to whether or not the surface potential based on a measurement result by the surface
詳しくは、前記表面電位測定手段は、表面電位センサ40による測定結果に基づく表面電位が所定の範囲内にあるか否かの判定を行い、該所定範囲を超えた場合には、該所定範囲に入るように帯電装置22のグリッド電圧を調整するようになっている。
Specifically, the surface potential measuring means determines whether or not the surface potential based on the measurement result by the surface
前記基準トナー画像形成手段は、前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、感光体21上に基準トナー画像(以下、トナーパッチという)Pを所定の時間(例えば10秒)ごとに形成するようになっている。即ち、前記基準トナー画像形成手段は、感光体21上に所定の光を照射してトナーパッチ用静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記トナーパッチ用静電潜像を現像してトナーパッチPを形成する潜像現像手段とを含んでいる。
When the reference toner image forming unit determines that the potential is within the predetermined range as a result of the potential determination, a reference toner image (hereinafter referred to as a toner patch) P is placed on the
詳しくは、前記潜像形成手段は、光書込みユニット23にてレーザー照射部28からのレーザー光を感光体21上に照射してトナーパッチ用静電潜像を形成するようになっている。また、前記潜像現像手段は、現像装置24にて該トナーパッチ用静電潜像を現像してトナーパッチPを形成するようになっている。このトナーパッチPは、ここでは全面高濃度画像(いわゆるベタ画像)とされている。
Specifically, the latent image forming means forms a toner patch electrostatic latent image by irradiating the
前記画像濃度測定手段は、感光体21上に形成されたトナーパッチPの画像濃度をトナー画像濃度センサ50にて測定するようになっている。
The image density measuring means measures the image density of the toner patch P formed on the
詳しくは、前記画像濃度測定手段は、前記潜像現像手段にて感光体21上に形成されたトナーパッチPの画像濃度をトナー画像濃度センサ50にて測定し、その測定結果を制御部200に送信するようになっている。
Specifically, the image density measuring means measures the image density of the toner patch P formed on the
前記判定手段は、トナー画像濃度センサ50による測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、現像剤Eのトナー濃度制御を終了するようになっている。なお、前記所定の範囲は記憶部202に予め記憶されている。
When the determination unit determines that the image density based on the measurement result by the toner
また、トナー画像濃度センサ50による測定結果に対する画像濃度や表面電位センサ40による測定結果に対する表面電位は、何れも所定の換算テーブル又は所定の換算式を用いることで求めることができる。この換算テーブル又は換算式は、本実施の形態では、記憶部202に予め記憶されている。
Further, the image density with respect to the measurement result by the toner
そして、制御部200は、現像剤Eのトナー濃度制御の終了後に、画像形成動作可能状態にする。
Then, after the toner density control of the developer E is completed, the
このように、本発明の実施に係る画像形成装置100によれば、現像剤Eのトナー濃度制御を行うにあたり、現像剤Eのトナー帯電量を確保するための時間を待つことなく、感光体21上の表面電位が前記所定範囲内にある状態で、感光体21上に形成されたトナーパッチPの画像濃度をトナー画像濃度センサ50にて測定し、トナー画像濃度センサ50による測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、現像剤Eのトナー帯電量が安定した状態になっていると判断する。これにより、現像剤Eを攪拌、混合するための無駄な時間を削減することができると共に、過度の現像剤Eの攪拌、混合を防止することができる。さらに、トナーパッチPの画像濃度が前記所定範囲内にあるので、現像剤Eのトナー濃度が所定値になっているものと判断し、現像剤Eのトナー濃度制御を終了する。従って、従来では長時間かかっていた現像剤Eのトナー濃度制御を短時間で終了することができるため、画像形成までの待機時間が少なくなるユーザーフレンドリーな画像形成装置を実現することができる。さらに、過度の攪拌による現像剤Eの劣化を抑えることができる。
As described above, according to the
なお、本実施の形態の画像形成装置100は、感光体ドラム21の周速度が350mm/sec以上と比較的高速な画像形成装置とされているが、本発明は、このように画像形成速度が速い画像形成装置に特に有効である。
Note that the
次に、現像剤Eのトナー濃度を制御するための処理の流れを説明する。図4は、現像剤Eのトナー濃度制御を行うための処理の流れを示すフローチャートである。 Next, the flow of processing for controlling the toner concentration of developer E will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow for controlling the toner density of the developer E.
この処理では、図4に示すように、先ず、帯電装置22にて感光体21の表面を一様に帯電した後、感光体21の表面電位を表面電位センサ40で測定し(ステップS1)、表面電位センサ40による測定結果に基づく表面電位が前記所定範囲を超えていると判断したならば(ステップS2:No)、表面電位が前記所定範囲内に入るようにグリッド電圧を調整し(ステップS3)、ステップS1へ移行する。一方、表面電位センサ40による測定結果に基づく表面電位が前記所定範囲内にあると判断したならば(ステップS2:Yes)、感光体21上にトナーパッチPを所定時間(例えば10秒)ごとに形成し(ステップS4)、該トナーパッチPの画像濃度をトナー画像濃度センサ50で測定する(ステップS5)。
In this process, as shown in FIG. 4, first, the surface of the
そして、トナー画像濃度センサ50による測定結果に基づく画像濃度が前記所定範囲を超えていると判断した場合には(ステップS6:No)、トナー濃度制御を行う。即ち、トナー濃度センサ243のセンサ出力値に基づき必要に応じてトナー補給装置30から現像槽242へトナーを補給する(ステップS7)。一方、画像濃度が前記所定範囲内であると判断した場合には(ステップS6:Yes)、トナー濃度制御を終了し、通常の画像形成プロセスに入る(即ち画像形成動作を開始する)。
When it is determined that the image density based on the measurement result by the toner
このように、トナー濃度制御の段階で、所定時間(例えば10秒)ごとに、感光体21上にトナーパッチPを作成し、そのトナー画像濃度をトナー画像濃度センサ50で読取れば、現像剤E中のトナー帯電量、さらにはトナー濃度が所定値になっていると判断することができる。
As described above, when the toner patch P is created on the
この判断を行う前提として、トナー画像濃度に影響を及ぼす感光体21の表面電位が一定に確保されることが必要となるが、本画像形成装置100は表面電位センサ40を有しており、定期的に所定の表面電位になるような制御がなされているため、トナーパッチPの作成は、感光体21の表面電位が前記所定範囲に入っている状態から行われる。そして、作成したトナーパッチPの画像濃度が前記所定範囲内に入っていることが確認できた時点で、トナー濃度制御を中止し、通常の画像形成プロセスに入ることができる。
As a premise for making this determination, it is necessary that the surface potential of the
以上説明したように、本発明の実施に係る画像形成装置100では、短時間のトナー濃度制御が可能となり、使用者に対しては待機時間を削減できると共に、過度の現像剤Eの攪拌を行うことがないため、現像剤Eの劣化を抑えることができる。
As described above, in the
図5は、周囲環境の変化による現像剤のトナー帯電量の安定性を示すグラフである。なお、図5において、現像剤は初期のものとしている。また、L/Lは低温低湿、N/Nは常温常湿、H/Hは高温高湿を表している。 FIG. 5 is a graph showing the stability of the toner charge amount of the developer due to changes in the surrounding environment. In FIG. 5, the developer is the initial one. L / L represents low temperature and low humidity, N / N represents normal temperature and normal humidity, and H / H represents high temperature and high humidity.
図5に示すように、周囲環境(例えば、高温高湿(H/H)、低温低湿(L/L)及び常温常湿(N/N))の変動によって、安定状態でのトナー帯電量が変動する。このトナー帯電量の変動によって、感光体21上に形成されるトナーパッチPの画像濃度が変動する。このため、現像剤Eのトナー濃度制御を的確に終了することができないことがある。
As shown in FIG. 5, the toner charge amount in a stable state is changed by fluctuations in the surrounding environment (for example, high temperature and high humidity (H / H), low temperature and low humidity (L / L), and normal temperature and normal humidity (N / N)). fluctuate. Due to the change in the toner charge amount, the image density of the toner patch P formed on the
そこで、本実施の形態では、画像形成装置100は、周囲環境の状態を検出する環境状態検出装置60,70を備えている。環境状態検出装置60,70は、ここでは温度を検出する温度センサ及び湿度を検出する湿度センサとされている。
Therefore, in the present embodiment, the
温度センサ60及び湿度センサ70は、画像形成装置100内の何れの位置に配設されていてもよい。温度センサ60及び湿度センサ70は、ここではトナー画像濃度センサ50の近傍に配設されている(図1参照)。また、温度センサ60及び湿度センサ70は、センサ出力値が制御部200へ送信されるように制御部200の入力系に電気的に接続されている(図3参照)。
The
そして、前記画像濃度測定手段は、温度センサ60及び/又は湿度センサ70の測定結果に基づく温度及び/又は湿度の変化に応じて、トナー画像濃度センサ50にて測定した測定値の測定感度を変更するようになっている。これにより、周囲環境の変化に拘わらず、現像剤Eのトナー濃度制御を的確に終了することが可能となる。
The image density measuring unit changes the measurement sensitivity of the measurement value measured by the toner
詳しくは、画像形成装置100は、温度センサ60及び/又は湿度センサ70にて周囲の温度及び/又は湿度を測定する測定手段と、該測定手段の測定結果に基づく温度及び/又は湿度(ここでは温度及び湿度)の変化に応じて、トナー画像濃度センサ50のセンサ出力値の中心値を変更する変更手段とを備える。
Specifically, the
具体的には、周囲環境が変化することで、トナー帯電量が変化するため、例えば、常温常湿(N/N)でトナー画像濃度センサ50のセンサ出力値の中心値を2.10V(トナー付着量0.525mg/cm2)とした場合、高温高湿(H/H)でセンサ出力値の中心値を2.20V(トナー付着量0.550mg/cm2)としている。一方、低温低湿(L/L)では、センサ出力値の中心値を2.00V(トナー付着量0.500mg/cm2)としている。なお、トナー画像濃度センサ50は、ここでは、拡散反射型光ダイオードGP2TC1J000F(シャープ株式会社製)としている。
Specifically, since the toner charge amount changes as the ambient environment changes, for example, the central value of the sensor output value of the toner
なお、低温は5℃〜10℃程度、常温は20℃〜25℃程度、高温は30℃〜35℃程度を例示できる。また、低湿は20%〜40%程度、常湿は50%〜65%程度、高湿は70%〜90%程度を例示できる。 In addition, low temperature can illustrate about 5 to 10 degreeC, normal temperature can illustrate about 20 to 25 degreeC, and high temperature can illustrate about 30 to 35 degreeC. Moreover, low humidity is about 20% to 40%, normal humidity is about 50% to 65%, and high humidity is about 70% to 90%.
図6は、現像剤Eの寿命度合いによるトナー帯電量の安定性を示すグラフである。なお、図6において、環境条件は常温常湿(N/N)としている。また、Initialは初期、50kは5万カウント、100kは10万カウントを表している。 FIG. 6 is a graph showing the stability of the toner charge amount according to the life of developer E. In FIG. 6, the environmental condition is normal temperature and normal humidity (N / N). Initial represents initial, 50k represents 50,000 counts, and 100k represents 100,000 counts.
図6に示すように、現像剤Eの寿命度合いによって、安定状態でのトナー帯電量が変動する。このトナー帯電量の変動によって、感光体21上に形成されるトナーパッチPの画像濃度が変動する。このため、現像剤Eのトナー濃度制御を的確に終了することができないことがある。
As shown in FIG. 6, the toner charge amount in the stable state varies depending on the lifetime of the developer E. Due to the change in the toner charge amount, the image density of the toner patch P formed on the
そこで、本実施の形態では、画像形成装置100は、前記の構成に代えて/又は加えて、現像剤Eの寿命度合いを計測する寿命計測装置80を備えている。寿命計測装置80は、ここでは画像形成回数をカウントする計数装置80とされている。計数装置80は、ここでは制御部200に設けられている(図3参照)。
Therefore, in the present embodiment, the
そして、前記画像濃度測定手段は、計数装置80の測定結果に基づく寿命度合いに応じて、トナー画像濃度センサ50による測定感度を変更するようになっている。これにより、現像剤Eの寿命度合いに拘わらず、現像剤Eのトナー濃度制御を的確に終了することが可能となる。
The image density measuring means changes the measurement sensitivity of the toner
詳しくは、画像形成装置100は、寿命計測装置80にて現像剤Eの寿命度合いを測定する測定手段と、該測定手段の測定結果に基づく寿命度合い(ここではカウント数)に応じて、トナー画像濃度センサ50のセンサ出力値の中心値を変更する変更手段とを備える。
Specifically, the
具体的には、現像剤Eの寿命度合いが変化することで、トナー帯電量が変化するため、例えば、初期でトナー画像濃度センサ50のセンサ出力値の中心値を2.20V(トナー付着量0.550mg/cm2)とした場合、5万カウントでセンサ出力値の中心値を2.10V(トナー付着量0.525mg/cm2)とし、10万カウントでセンサ出力値の中心値を2.0V(トナー付着量0.500mg/cm2)としている。
Specifically, since the toner charge amount changes as the life level of the developer E changes, for example, the center value of the sensor output value of the toner
本実施の形態においては、前記基準トナー画像形成手段は、前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、感光体21上に画像濃度が互いに異なる2種類のトナーパッチをそれぞれ前記所定時間ごとに形成するようになっていてもよい。この場合、前記基準トナー画像形成手段は、感光体21上に所定の光を照射して表面電位が互いに異なる2種類のトナーパッチ用静電潜像をそれぞれ形成する潜像形成手段と、前記2種類のトナーパッチ用静電潜像を現像して画像濃度が互いに異なる2種類のトナーパッチPをそれぞれ形成する潜像現像手段とを含んでいる。
In the present embodiment, when the reference toner image forming unit determines that the potential is within the predetermined range as a result of the potential determination, two types of toner patches having different image densities are respectively provided on the
詳しくは、前記潜像形成手段は、光書込みユニット23にてレーザー照射部28からのレーザー光を感光体21上に照射することで、第1トナーパッチ用静電潜像と、該第1トナーパッチの画像濃度より低い画像濃度になるような第2トナーパッチ用静電潜像とを形成するようになっている。また、前記潜像現像手段は、現像装置24にて該第1及び第2トナーパッチ用静電潜像をそれぞれ現像して第1及び第2トナーパッチを形成するようになっている。
Specifically, the latent image forming unit irradiates the
前記画像濃度測定手段は、感光体21上に形成された前記2種類の画像濃度をトナー画像濃度センサ50にてそれぞれ測定するようになっている。
The image density measuring means measures the two types of image densities formed on the
詳しくは、前記画像濃度測定手段は、前記潜像現像手段にて感光体21上に形成された第1及び第2トナーパッチの画像濃度をトナー画像濃度センサ50にてそれぞれ測定し、その測定結果を制御部200に送信するようになっている。
Specifically, the image density measuring means measures the image density of the first and second toner patches formed on the
そして、前記判定手段は、トナー画像濃度センサ50による測定結果に基づく前記2種類のトナーパッチの画像濃度のうち、一方が所定の第1の範囲内にあり且つ他方が前記第1の範囲とは異なる所定の第2の範囲内にあると判断した場合に、現像剤Eのトナー濃度制御を終了するようになっている。
Then, the determination unit is configured such that one of the image densities of the two types of toner patches based on the measurement result by the toner
詳しくは、前記判定手段は、トナー画像濃度センサ50による測定結果に基づく第1トナーパッチの画像濃度が所定の第1の範囲内にあり、且つ、トナー画像濃度センサ50による測定結果に基づく第2トナーパッチの画像濃度が前記第1の範囲よりも小さい所定の第2の範囲内にあると判断した場合に、現像剤Eのトナー濃度制御を終了するようになっている。なお、前記所定の第1及び第2範囲は記憶部202に予め記憶されている。
Specifically, the determination means has a second image density based on the measurement result by the toner
このように、画像濃度の互いに異なる2点での判定結果をもとに判断することで、現像性を正確に見極めることができる。これにより、現像剤Eのトナー濃度制御をより的確に終了させることが可能となる。 Thus, by making a determination based on the determination results at two different image densities, the developability can be accurately determined. As a result, the toner density control of the developer E can be completed more accurately.
ところで、トナー補給直後は、現像剤Eのトナー帯電性が不安定となるという観点から、本実施の形態においては、現像剤Eのトナー濃度制御は、トナー補給直後は行わないようになっている。 By the way, from the viewpoint that the toner chargeability of the developer E becomes unstable immediately after the toner replenishment, in this embodiment, the toner density control of the developer E is not performed immediately after the toner replenishment. .
詳しくは、画像形成装置100は、トナー補給装置30が作動終了直後か否かを判定し、該判定の結果作動終了直後であると判断した場合には、現像剤Eのトナー濃度制御を禁止する判定手段を備える。
Specifically, the
また、本実施の形態においては、感光体21の表面電位が前記所定範囲に入ることが前提であるが、これが確保できない場合には、感光体21や表面電位センサ40にトラブルが発生したことが想定される。そこで、前記表面電位センサ40による測定結果に基づく測定電位が、所定の範囲を超えている場合には、警報を発するようになっている。前記警報を行う態様としては、該画像形成装置100に設けられた操作部の図示を省略した表示部上への警告表示等を行う警報装置と、前記表面電位センサ40による測定結果に基づく測定電位が前記所定範囲を超えているか否かを判定し、該判定の結果超えていると判断した場合には、前記警報装置に対して警報信号を発する判定手段とを備える態様を例示できる。
In the present embodiment, it is assumed that the surface potential of the
なお、本実施の形態においては、現像剤のトナー濃度制御を終了するための制御を、モノクロ画像形成を行う画像形成装置に適用したが、カラー画像形成を行う画像形成装置にも同様に適用することができる。
(実施例)
以下に実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
In this embodiment, the control for ending the toner density control of the developer is applied to the image forming apparatus that performs monochrome image formation. However, the control is similarly applied to the image forming apparatus that performs color image formation. be able to.
(Example)
Examples will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.
先ず、感光体21の周速度と現像剤担持体241の周速比との関係によって、現像画像の濃度及びトナー飛散について調べた。その結果を以下の表1に示す。なお、表1において、評価「○」は「問題なし」、評価「△」は「実使用上問題なし」、評価「×」は「問題発生」を示している。
First, the density of the developed image and toner scattering were examined based on the relationship between the peripheral speed of the
また、感光体21の周速度が350mm/sec以上且つ現像剤担持体241の周速比が1.2以上2.0以下で良好な結果が得られた。
Further, good results were obtained when the peripheral speed of the
次に、2成分現像剤Eのキャリアの平均粒径とトナー帯電量の安定性との関係について調べた。その結果を図7に示す。なお、図7において、環境条件は常温常湿(N/N)としている。 Next, the relationship between the average particle diameter of the carrier of the two-component developer E and the stability of the toner charge amount was examined. The result is shown in FIG. In FIG. 7, the environmental condition is normal temperature and normal humidity (N / N).
図7に示すように、現像剤Eのキャリアの平均粒径が30μm〜60μmの範囲で優れたトナー帯電量の立ち上がりを示しており、現像剤Eのキャリアの平均粒径が30μm〜60μmであれば、好ましいことがわかった。 As shown in FIG. 7, the carrier E of the developer E has an excellent toner charge amount in the range of 30 μm to 60 μm, and the carrier E of the developer E has an average particle size of 30 μm to 60 μm. It turned out to be preferable.
21 潜像担持体(感光体ドラム)
40 表面電位センサ
50 トナー画像濃度センサ
60,70 環境状態検出装置(温度センサ、湿度センサ)
80 寿命計測装置(計数装置)
100 画像形成装置
103 画像形成部
241 現像剤担持体
243 トナー濃度センサ
E 現像剤
P 基準トナー画像(トナーパッチ)
21 Latent image carrier (photosensitive drum)
40 Surface
80 Lifetime measuring device (counter)
100
Claims (10)
前記潜像担持体上の表面電位を検出する表面電位センサと、
前記潜像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度センサと、
前記トナー濃度制御を行うにあたり、前記潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記潜像担持体上の表面電位を前記表面電位センサにて測定する表面電位測定手段と、
前記表面電位センサによる測定結果に基づく表面電位が所定の範囲内にあるか否かの電位判定を行い、該電位判定の結果前記所定範囲を超えていると判断した場合には、該表面電位を前記所定範囲内に入るように調整する表面電位調整手段と、
前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、前記潜像担持体上に基準トナー画像を所定の時間ごとに形成する基準トナー画像形成手段と、
前記潜像担持体上に形成された前記基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにて測定する画像濃度測定手段と、
前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、前記トナー濃度制御を終了する判定手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 The surface of the latent image carrier is charged, and an image is exposed to the charged area to form an electrostatic latent image, and the electrostatic image formed on the latent image carrier by the developer carrier carrying the two-component developer. An image forming unit that includes an image forming unit that develops a latent image as a toner image, and controls toner density so that the toner density of the developer is kept constant based on a measurement result of a toner density sensor that detects the toner density of the developer. A device,
A surface potential sensor for detecting a surface potential on the latent image carrier;
A toner image density sensor for detecting an image density of a toner image formed on the latent image carrier;
In performing the toner density control, charging means for charging the surface of the latent image carrier,
Surface potential measuring means for measuring the surface potential on the latent image carrier with the surface potential sensor;
A potential determination is made as to whether or not the surface potential based on the measurement result by the surface potential sensor is within a predetermined range, and when it is determined that the surface potential exceeds the predetermined range as a result of the potential determination, the surface potential is Surface potential adjusting means for adjusting so as to fall within the predetermined range;
A reference toner image forming means for forming a reference toner image on the latent image carrier every predetermined time when it is determined that the potential is within the predetermined range as a result of the potential determination;
Image density measuring means for measuring the image density of the reference toner image formed on the latent image carrier with the toner image density sensor;
An image forming apparatus comprising: a determination unit that terminates the toner density control when it is determined that an image density based on a measurement result by the toner image density sensor is within a predetermined range.
前記画像濃度測定手段は、前記環境状態検出手段の測定結果に基づく環境状態の変化に応じて、前記トナー画像濃度センサによる測定感度を変更することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 Environmental condition detection means for detecting the state of the surrounding environment,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image density measuring unit changes measurement sensitivity of the toner image density sensor in accordance with a change in an environmental state based on a measurement result of the environmental state detecting unit. .
前記画像濃度測定手段は、前記寿命計測手段の測定結果に基づく寿命度合いに応じて、前記トナー画像濃度センサによる測定感度を変更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。 Comprising a lifetime measuring means for measuring the lifetime of the developer,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image density measuring unit changes measurement sensitivity of the toner image density sensor in accordance with a life degree based on a measurement result of the life measuring unit.
前記画像濃度測定手段は、前記潜像担持体上に形成された前記2種類の基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにてそれぞれ測定し、
前記判定手段は、前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく前記2種類の基準トナー画像の画像濃度のうち、一方が所定の第1の範囲内にあり且つ他方が前記第1の範囲とは異なる所定の第2の範囲内にあると判断した場合に、前記トナー濃度制御を終了することを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の画像形成装置。 When the reference toner image forming unit determines that the potential is within the predetermined range as a result of the potential determination, two types of reference toner images having different image densities are respectively displayed on the latent image carrier at the predetermined time. Formed into
The image density measuring means measures the image densities of the two types of reference toner images formed on the latent image carrier with the toner image density sensor,
The determination means has one of the image densities of the two types of reference toner images based on the measurement result of the toner image density sensor within a predetermined first range and the other being different from the first range. 4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner density control is terminated when it is determined that the toner density is within a predetermined second range.
前記潜像担持体上の表面電位を検出する表面電位センサと、前記潜像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度センサとを用い、
前記トナー濃度制御を行うにあたり、前記潜像担持体の表面を帯電する帯電ステップと、
前記潜像担持体上の表面電位を前記表面電位センサにて測定する表面電位測定ステップと、
前記表面電位センサによる測定結果に基づく表面電位が所定の範囲内にあるか否かの電位判定を行い、該電位判定の結果前記所定範囲を超えていると判断した場合には、該表面電位を前記所定範囲内に入るように調整する表面電位調整ステップと、
前記電位判定の結果前記所定範囲内にあると判断した場合には、前記潜像担持体上に基準トナー画像を所定の時間ごとに形成する基準トナー画像形成ステップと、
前記潜像担持体上に形成された前記基準トナー画像の画像濃度を前記トナー画像濃度センサにて測定する画像濃度測定ステップと、
前記トナー画像濃度センサによる測定結果に基づく画像濃度が所定の範囲内にあると判断した場合には、前記トナー濃度制御を終了する判定ステップと
を含むことを特徴とする画像形成方法。 The surface of the latent image carrier is charged, and an image is exposed to the charged area to form an electrostatic latent image, and the electrostatic image formed on the latent image carrier by the developer carrier carrying the two-component developer. An image forming unit that includes an image forming unit that develops a latent image as a toner image, and controls toner density so that the toner density of the developer is kept constant based on a measurement result of a toner density sensor that detects the toner density of the developer. An image forming method for an apparatus, comprising:
Using a surface potential sensor that detects a surface potential on the latent image carrier and a toner image density sensor that detects an image density of a toner image formed on the latent image carrier,
In performing the toner density control, a charging step for charging the surface of the latent image carrier,
A surface potential measurement step of measuring the surface potential on the latent image carrier with the surface potential sensor;
A potential determination is made as to whether or not the surface potential based on the measurement result by the surface potential sensor is within a predetermined range, and when it is determined that the surface potential exceeds the predetermined range as a result of the potential determination, the surface potential is A surface potential adjusting step for adjusting to fall within the predetermined range;
A reference toner image forming step of forming a reference toner image on the latent image carrier every predetermined time when it is determined that the potential is within the predetermined range as a result of the potential determination;
An image density measuring step of measuring an image density of the reference toner image formed on the latent image carrier with the toner image density sensor;
And a determination step of ending the toner density control when it is determined that the image density based on the measurement result by the toner image density sensor is within a predetermined range.
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