JP2010152108A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写体に転写する前の転写前処理を行う、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer that performs pre-transfer processing before transferring a toner image formed on an image carrier to a transfer body.
電子写真方式を利用した画像形成装置においては、現像方式として反転現像方式が多く用いられている。反転現像方式は、帯電ローラ、帯電チャージャ等の帯電手段によって一様に帯電した像担持体に対し、レーザビーム、LED等の露光手段により画像情報に対応した画像露光を行って静電潜像を形成し、その際に露光を受けて電位が低下した部分に像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する方法である。
反転現像方式では、トナーが付着する画像部は露光により帯電電位が低下し、背景部、すなわち、トナーを付着させない非画像部分は露光されないためトナー像形成後も電位が高いままである。
次いで、転写工程において転写材の背面にトナーと逆極性の電荷を付与し転写材の表面にトナーを転写した際、転写材がトナーと逆極性、すなわち、像担時体の非画像部と逆極性に帯電するため、像担持体と転写材間との電位差が非常に大きくなり画像に悪影響を及ぼす。
In an image forming apparatus using an electrophotographic method, a reversal developing method is often used as a developing method. In the reversal development method, an electrostatic latent image is formed by performing image exposure corresponding to image information with an exposure unit such as a laser beam or LED on an image carrier uniformly charged by a charging unit such as a charging roller or a charging charger. In this method, a toner image is formed by attaching a toner charged to the same polarity as the charged polarity of the image carrier to a portion where the potential is lowered due to exposure.
In the reversal development method, the charged potential of the image portion to which the toner adheres is reduced by exposure, and the background portion, that is, the non-image portion to which the toner is not attached is not exposed, so that the potential remains high after the toner image is formed.
Next, when a charge having a reverse polarity to the toner is applied to the back surface of the transfer material in the transfer step and the toner is transferred to the surface of the transfer material, the transfer material has the reverse polarity to the toner, that is, the reverse of the non-image portion of the image carrier. Since the polarity is charged, the potential difference between the image carrier and the transfer material becomes very large and adversely affects the image.
この問題を解決するため、現像工程と転写工程との間で、トナー像の形成された像担持体をレーザビーム、LED等の露光手段によって一様に露光し、像担持体の電位を低下させ、転写工程における転写電流を効率良く転写材に作用させ、低い転写電流から高い転写電流まで安定した転写効率が得られるようにする転写前露光(Pre Transfer Lighting、以下PTLと略す)工程が良く知られている。
図15は一般的なPTL(転写前露光)の工程を示す概略図である。図15において、PTLによる露光状態(図15(a)参照)から像担時体1上の電荷を除電すると、非画像部の電位が減衰していく(図15(b)参照)が、条件によっては画像周辺部でトナー散りという現象が発生してしまう(図15(c)参照)。
これは像担時体1の帯電極性とトナーTとの帯電極性が同極性であるため、非画像部電荷が除電されると静電反発力によりトナーTが矢印のように散り易くなるためである。
静電反発力による画像周辺部でのトナー散りなどの問題を解決するため、従来から、各種の技術が提案されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
これらの問題を解決するため、例えば、特許文献1等に示されるように、転写前の露光量を背景部電位がトナー像部電位より低くならない所定光量に設定することが知られている。
In order to solve this problem, the image bearing member on which the toner image is formed is uniformly exposed by an exposure means such as a laser beam or an LED between the developing process and the transferring process to reduce the potential of the image bearing member. The transfer pre-exposure (pre-transfer lighting, hereinafter abbreviated as PTL) process is well known in that the transfer current in the transfer process is efficiently applied to the transfer material so that stable transfer efficiency can be obtained from a low transfer current to a high transfer current. It has been.
FIG. 15 is a schematic view showing a general PTL (pre-transfer exposure) process. In FIG. 15, when the charge on the image bearing member 1 is removed from the exposure state by PTL (see FIG. 15A), the potential of the non-image portion is attenuated (see FIG. 15B). Depending on the case, a phenomenon of toner scattering may occur in the periphery of the image (see FIG. 15C).
This is because the charging polarity of the image bearing member 1 and the charging polarity of the toner T are the same, so that when the non-image portion charge is removed, the toner T is likely to be scattered as indicated by an arrow due to electrostatic repulsion. is there.
Conventionally, various techniques have been proposed in order to solve problems such as toner scattering around the image due to electrostatic repulsion (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
In order to solve these problems, for example, as disclosed in Patent Document 1 and the like, it is known that the exposure amount before transfer is set to a predetermined light amount at which the background portion potential does not become lower than the toner image portion potential.
また、特許文献2におけるように露光後の背景部電位とトナー像部電位を検出し、露光後の背景部電位(絶対値)が露光後のトナー像部電位(絶対値)以上となるように前記露光手段の露光量を制御手段により制御し、背景部電位を低下させて転写材の分離を助けると同時に背景部電位とトナー像部電位に所定の電位差△Vを設け、飛び散りを防いでいる。
さらに、特許文献3では反転現像を行う画像形成装置において、転写ムラを防止するとともに、文字画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得るために、トナー像とトナー像が形成された像担持体とに、像担持体の帯電極性と同極性の電荷を付与する転写前電荷付与装置と、電荷を付与された像担持体を除電する転写前除電ランプとを設け、転写前電荷付与装置により像担持体に電荷を付与するともに像担持体上のトナー像の電荷量を増加させ、トナーと像担持体の導電性基体との鏡像力を増加させている。
Further, in
しかしながら、特許文献1では、像担持体の帯電電位の継時変化や露光素子の劣化に伴う露光量の変動、あるいは、温湿度変化によるトナー帯電量の変動がもとで生じるトナー像部電位の変動等により、背景部電位及びトナー像部電位が所望電位とならず、トナー像の飛び散りや転写材の分離不良を生じていた。
これを解消するための特許文献2でも、画像部電位が高い場合に制御が困難であったり、電位差を設けるため、転写前帯電を用いる複雑な構成及び制御を実施しなければならない。
また、特許文献3では、電荷付与装置を新たに追加することによる構成の複雑化や、近年の流れである装置小型化に伴う配置スペース確保の困難、また、像担持体をさらに帯電させることにより像担持体の劣化を促進させてしまう等の課題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、反転現像を行う画像形成装置において、画像周辺部におけるトナー散りを低減でき、転写体全面にわたって良好な転写性を得る画像形成装置を提供することにある。
However, in Patent Document 1, the toner image portion potential generated based on the variation in the exposure amount due to the change in the charging potential of the image carrier and the deterioration of the exposure element, or the variation in the toner charge amount due to the temperature and humidity change. Due to fluctuations and the like, the background portion potential and the toner image portion potential did not become the desired potential, and the toner image was scattered and the transfer material was poorly separated.
Even in
Further, in
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can reduce toner scattering at the periphery of an image and obtain good transferability over the entire surface of a transfer body in an image forming apparatus that performs reversal development in consideration of the above-described circumstances. There is to do.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に画像情報に基づいて静電潜像を形成するための露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段と、トナー像を被転写体上に転写するための転写手段と、転写手段にバイアスを印加する転写バイアス印加手段と、転写前に前記像担持体を露光する転写前露光手段と、を有する画像形成装置において、トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記転写前露光手段の露光量が、前記像担持体の帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上である請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記トナー帯電量とトナー色とに応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する請求項1又は2記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整する請求項1又は2記載の画像形成装置を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is directed to an image carrier for carrying an electrostatic latent image, a charging means for charging the image carrier, and an image on the image carrier. An exposure unit for forming an electrostatic latent image based on information, a developing unit for developing the electrostatic latent image into a toner image, and a transfer unit for transferring the toner image onto a transfer target And a transfer bias applying unit that applies a bias to the transfer unit, and a pre-transfer exposure unit that exposes the image carrier before transfer, in accordance with a toner charge amount, the pre-transfer exposure unit An image forming apparatus that adjusts the amount of exposure is characterized.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first aspect, wherein an exposure amount of the pre-transfer exposure means is equal to or greater than a necessary exposure amount for attenuating the charged potential of the image carrier to a residual potential. And
According to a third aspect of the present invention, there is provided the image forming apparatus according to the first or second aspect, wherein the exposure amount of the pre-transfer exposure unit is adjusted according to the toner charge amount and the toner color.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a detecting means for detecting the toner charge amount, and the exposure amount of the pre-transfer exposure means is adjusted according to the detected toner charge amount. The image forming apparatus described above is characterized.
本発明によれば、トナー電荷に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより像担持体の疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the fatigue of the image carrier by adjusting the PTL light amount to an optimum light amount according to the toner charge, and form a high-quality, highly stable image with less toner scattering. It becomes possible to do.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明を適用している多色対応画像形成装置の第1の実施の形態を示す概略図である。次に、本発明を搭載した第1の実施の形態について説明を行う。
図1において、像担持体である感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kは矢印の方向に回転する。添え字の符号Y、M、C及びKは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックを示している。
各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの周りには、回転順に帯電手段である帯電部材2Y、2M、2C、2K、現像装置4Y、4M、4C、4K、転写用帯電手段6Y、6M、6C、6K、クリーニング手段5Y、5M、5C、5Kが配置されている。
帯電部材2Y、2M、2C、2Kは、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面を均一に帯電するための帯電装置を構成している。この帯電部材2Y、2M、2C、2Kと現像装置4Y、4M、4C、4Kとの間の感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面に書き込みユニット20によりビームが照射され、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面上に静電潜像が形成されるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a multicolor image forming apparatus to which the present invention is applied. Next, a first embodiment equipped with the present invention will be described.
In FIG. 1,
Around each of the
The
そして、静電潜像に基づき、現像装置4Y、4M、4C、4Kにより感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面上にトナー像が形成される。さらに、転写手段である転写ベルト80にバイアスを印加する転写バイアス印加手段である転写用帯電手段6Y、6M、6C、6Kにより、図示してない給紙ユニットから送られる転写材である記録紙(図示せず)に、順次、各色トナー像が転写され、最終的に定着手段10により記録紙に画像が定着する。
転写用帯電手段6Y、6M、6C、6Kの上流側に転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kを配置し、この転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kによりトナー像の付着した感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを露光する。転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kは感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを露光する手段であり、例えば、LEDのような光発光部材を使用したものである。
Then, based on the electrostatic latent image, toner images are formed on the surfaces of the
Pre-transfer exposure means 7Y, 7M, 7C, and 7K are arranged upstream of the transfer charging means 6Y, 6M, 6C, and 6K, and the photoreceptor to which a toner image is adhered by the pre-transfer exposure means 7Y, 7M, 7C, and 7K. The
図2は転写前露光手段の露光量制御を行う制御系を示すブロック図である。図2において、制御部30は現像電流を検知する現像電流検知手段31及び濃度センサ32の検知結果から得られた帯電量に基づいて、転写前露光手段7Y(7M、7C、7K)の露光量を制御する。
図1及び図2を参照してトナーの帯電量の検知をいかに行うかを説明する。書き込みユニット(露光装置)20を駆動するための画像データを出力する画像処理部33を制御して、書き込みユニット20を所定の画像データで駆動して感光体ドラム1Y(1M、1C、1K)上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
次に、静電潜像を現像装置4Y(4M、4C、4K)で現像し、現像したトナー像を転写ベルト80に転写する前に、現像装置4Y(4M、4C、4K)で使用されるトナーの帯電量に応じて、転写前露光手段7Y(7M、7C、7K)の露光量を制御する。PTL露光量と散りランクとの関係においては、PTL露光により散りランクはいったん悪化するが、PTL露光量増加に伴い散りランクは向上する。
このように、トナー帯電量に応じて転写前露光手段7Y(7M、7C、7K)の露光量を調整する画像形成装置では、トナー電荷に応じてPTL露光量を最適な光量に調整することができ、これにより感光体ドラム(像担持体)1Y(1M、1C、1K)の疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system for controlling the exposure amount of the pre-transfer exposure means. In FIG. 2, the
A method of detecting the toner charge amount will be described with reference to FIGS. The
Next, the electrostatic latent image is developed by the developing
As described above, in the image forming apparatus that adjusts the exposure amount of the
図3は散りランクと露光エネルギとの関係の実験結果をグラフで示す図である。まず、図3では、PTL工程を有する図1の画像形成装置において、PTL露光量を可変させ、画像部周辺の散り量を確認した。評価画像は文字画像とし、文字周辺の散り量を主観評価し、散りが有り悪い画像をランク1、散りがない良好な画像をランク5として評価を実施した。
PTLを点灯しない場合、散りは発生しないが、図1の感光体ドラム(像担持体)1Y(1M、1C、1K)と転写ベルト(転写材)80との間の電位差が非常に大きくなり、転写率低下等の画像への悪影響が懸念される。光量を増加させることにより、いったん散りランクは悪化するが、さらに光量を上げると散りランクが向上するという傾向が観察された。
FIG. 3 is a graph showing experimental results of the relationship between the scattering rank and the exposure energy. First, in FIG. 3, in the image forming apparatus of FIG. 1 having the PTL process, the amount of PTL exposure was varied and the amount of scattering around the image portion was confirmed. The evaluation image was a character image, and the amount of scattering around the character was subjectively evaluated. The evaluation was performed with rank 1 being a bad image with scattering and rank 5 being a good image without scattering.
When the PTL is not turned on, no scattering occurs, but the potential difference between the photosensitive drum (image carrier) 1Y (1M, 1C, 1K) and the transfer belt (transfer material) 80 in FIG. There are concerns about adverse effects on images such as a decrease in transfer rate. By increasing the amount of light, the scattering rank once deteriorated, but when the amount of light was further increased, the tendency of the scattering rank to improve was observed.
図4はPTL露光量を可変させて発生する画像部周辺の散り量を示すモデル図である。図3の実験結果の現象は以下のように説明できる。まず、非画像部電位(VD)と画像部電位(VL)との電位差(非画像部が負に大きい)によって散り発生は押さえ込まれている。PTL露光を行うと、感光体ドラム(像担持体)上の電荷の減衰が起こるが、減衰量はトナーによる光遮蔽のない非画像部でより大きい。
ただし、PTL露光エネルギが弱い場合には、非画像部には電荷が残されており、トナー散りの発生は起こらない(あるいは極めて小さい/図4(a)参照)。PTL露光エネルギが増加するにつれて、非画像部電荷の緩和が進み、画像部との電位差が散り発生を抑制するのに十分でなくなると、感光体ドラム上で散りが発生する(図2(b))。
さらに、PTL露光エネルギを増加させると、非画像部電荷は0Vに近づくが、画像部にはトナー電荷の存在により発生した正電荷が集まるため、再び、画像部と非画像部との電位差が発生し、散りが抑制される(図4(c)参照)。図4において、CGLはキャリア発生層、CTLはキャリア輸送層を示している。
このように、転写前露光工程の露光量を強くすることにより非画像部だけでなく、画像部の感光体ドラム上にトナー電荷と逆極性の正電荷が集まり、散りを抑制することが可能となる。
FIG. 4 is a model diagram showing the amount of scattering around the image portion generated by varying the PTL exposure amount. The phenomenon of the experimental result of FIG. 3 can be explained as follows. First, the occurrence of scattering is suppressed by the potential difference between the non-image portion potential (VD) and the image portion potential (VL) (the non-image portion is negatively large). When PTL exposure is performed, the charge on the photosensitive drum (image carrier) is attenuated, but the amount of attenuation is larger in the non-image area where there is no light shielding by the toner.
However, when the PTL exposure energy is weak, electric charge remains in the non-image portion, and toner scattering does not occur (or is extremely small / see FIG. 4A). As the PTL exposure energy increases, the charge of the non-image area advances, and when the potential difference from the image area is not sufficient to suppress the occurrence of the scattering, the scattering occurs on the photosensitive drum (FIG. 2B). ).
Furthermore, when the PTL exposure energy is increased, the non-image portion charge approaches 0V, but the positive charge generated by the presence of the toner charge is collected in the image portion, so that a potential difference between the image portion and the non-image portion occurs again. And scattering is suppressed (refer to Drawing 4 (c)). In FIG. 4, CGL indicates a carrier generation layer, and CTL indicates a carrier transport layer.
In this way, by increasing the exposure amount in the pre-transfer exposure step, positive charges having a polarity opposite to that of the toner charge are gathered not only on the non-image area but also on the photosensitive drum of the image area, thereby suppressing scattering. Become.
従来から行われているように、非画像部電位の絶対値が画像部電位の絶対値以下にならないように露光量を制限することも可能であるが、近年、耐久性向上のための感光体ドラムの低帯電化が行われている。
このような場合には非画像部電位と画像部電位との電位差が小さく、ピンポイントでPTL光量を制御して非画像部の電位を画像部電位より小さくしないように制御しなければならず、制御が困難になってきている。
また、経時でも安定した画像を形成するために、感光体ドラム帯電電位を調整し、トナー付着量を制御する制御方式等を行っている画像形成装置が多く、このような場合には非画像部電位の変動に合わせて、随時、光量を調整しなければならない。
本発明では転写前露光工程の露光量を強くすることにより、感光体ドラム上の非画像部の電位減衰だけでなく、画像部にトナー電荷と逆極性の正電荷を集めて非画像部及び画像部電位差を発生させることにより安定に散りを抑制することが可能となる。しかしながら、強い露光は感光体ドラムの寿命を低下させる一因となる。
よって、最適な露光量制御を行うために、トナーの帯電量を分布させてトナー散り評価を実施した。この際に、非画像部及び画像部の電位は同じ値でトナー付着量がトナー帯電量によらず一定になるように現像工程の現像ポテンシャルを調整している。
As has been conventionally done, it is possible to limit the exposure amount so that the absolute value of the non-image portion potential does not fall below the absolute value of the image portion potential. The drum has been charged low.
In such a case, the potential difference between the non-image portion potential and the image portion potential is small, and the PTL light amount must be controlled pinpoint to control the non-image portion potential not to be smaller than the image portion potential. Control is becoming difficult.
In addition, in order to form a stable image even over time, there are many image forming apparatuses that use a control method for adjusting the charging potential of the photosensitive drum and controlling the toner adhesion amount. The amount of light must be adjusted from time to time according to potential fluctuations.
In the present invention, by increasing the exposure amount in the pre-transfer exposure step, not only the potential attenuation of the non-image portion on the photosensitive drum but also the positive charge having the opposite polarity to the toner charge is collected in the image portion and the non-image portion and the image. By generating a partial potential difference, it is possible to stably suppress scattering. However, strong exposure contributes to a reduction in the life of the photosensitive drum.
Therefore, in order to perform optimum exposure amount control, the toner scattering amount was evaluated by distributing the charge amount of the toner. At this time, the developing potential of the developing process is adjusted so that the non-image area and the image area have the same potential and the toner adhesion amount is constant regardless of the toner charge amount.
図5は散りランクとPTL光量との関係の実験結果をグラフで示す図である。図5の実験結果に示すように、トナー帯電量の絶対値が高い場合(−帯電の場合は−側に大きい)、光量増加に従い、早く散りランクが向上することを確認した。
この現象は次のように説明できる。PTL露光エネルギを増加させると、画像部のトナー電荷の存在により感光体ドラム表層にトナー電荷に対抗する正電荷が集まると考えられている。よって、トナー電荷が大きければ集まる正電荷が大きくなり、散りが抑制され易くなると考えられる。
従って、同じ散りランクを得るためには、トナー帯電量の絶対値が高い場合は少ない光量で同等の結果を得ることが可能であり、感光体ドラムの耐久性を向上することが可能となる。よって、トナー電荷に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能となる。
このように、転写前に感光体ドラムを露光する転写前露光手段を有する画像形成方法において、トナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整することによりトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
FIG. 5 is a graph showing experimental results of the relationship between the scattering rank and the PTL light amount. As shown in the experimental results of FIG. 5, it was confirmed that when the absolute value of the toner charge amount is high (in the case of -charging, it is large on the-side), the scattering rank improves quickly as the amount of light increases.
This phenomenon can be explained as follows. When the PTL exposure energy is increased, it is considered that positive charges that oppose the toner charges are collected on the surface of the photosensitive drum due to the presence of toner charges in the image area. Therefore, it is considered that if the toner charge is large, the collected positive charge is large, and scattering is easily suppressed.
Therefore, in order to obtain the same scattering rank, when the absolute value of the toner charge amount is high, the same result can be obtained with a small amount of light, and the durability of the photosensitive drum can be improved. Therefore, it is possible to reduce the fatigue of the photosensitive drum by adjusting the PTL light amount to an optimum light amount according to the toner charge.
As described above, in the image forming method having the pre-transfer exposure unit that exposes the photosensitive drum before the transfer, by adjusting the exposure amount of the pre-transfer exposure unit according to the toner charge amount, toner scattering is small, high image quality, A highly stable image can be formed.
図6は各色の透過率測定結果の一例をグラフで示す図である。また、さらなる制御性向上及び高寿命のための制御方法について検討を行った。最近のカラー化に伴い、フルカラーの画像形成装置が増えてきている。
フルカラーの画像形成装置はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のトナーの使用が一般的であるが、これらのトナーは各色によりトナー帯電量が異なり、また、同じ付着量において光を透過する透過率が異なることが解かっている。
図6に示すように、ここではOHP(オーバーヘッドプロジェクタ)上にトナー毎に付着量が約0.5mg/cm2のベタ画像を形成し、光パワーメータ(図示せず)を用いて透過光量を測定し、透過率を算出した。図6から解かるように、色により透過率が大きく異なっている。
図7はトナー色におけるトナー散り評価をグラフで示す図である。トナー色におけるトナー散り評価を実施した。この際に、トナー付着量、トナー帯電量が同じになるよう調整を行っている。
これにより、図7の実験結果に示すように、散りランクの光量に対する傾向は一度悪くなってから向上するという同等の傾向が見られるが、トナー色、すなわち、トナーの光透過率が大きくなると散りランク向上が早くなり、必要なPTL光量が低くなることが確認できた。
FIG. 6 is a graph showing an example of the transmittance measurement result for each color. Moreover, the control method for further controllability improvement and long life was examined. With recent colorization, the number of full-color image forming apparatuses is increasing.
In general, full-color image forming apparatuses use toners of four colors, cyan, magenta, yellow, and black. These toners have different toner charge amounts for each color, and transmit light that transmits light with the same adhesion amount. It is understood that the rates are different.
As shown in FIG. 6, here, a solid image having an adhesion amount of about 0.5 mg / cm 2 is formed for each toner on an OHP (overhead projector), and the amount of transmitted light is measured using an optical power meter (not shown). Measured and calculated transmittance. As can be seen from FIG. 6, the transmittance varies greatly depending on the color.
FIG. 7 is a graph showing the toner scattering evaluation in the toner color. Evaluation of toner scattering in the toner color was performed. At this time, adjustment is performed so that the toner adhesion amount and the toner charge amount become the same.
As a result, as shown in the experimental results of FIG. 7, the tendency of the scattering rank with respect to the amount of light to be improved once becomes worse, but when the toner color, that is, the light transmittance of the toner increases, the scattering becomes larger. It was confirmed that the rank was quickly improved and the required amount of PTL light was reduced.
図8は光透過率が5%のトナー色におけるトナー散り評価結果(トナー帯電量)の一例をグラフで示す図である。図9は光透過率が20%のトナー色におけるトナー散り評価結果(トナー帯電量)の一例をグラフで示す図である。
図8及び図9には、各々の光透過率の場合のトナー帯電量による散りランクの傾向を示してある。前述したのと同様に、トナー帯電量の絶対値が高い(−帯電の場合は−側に大きい)と、光量増加に伴い早く散りランクが向上していくことが確認できる。
トナー電荷、トナー色に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより、例えば、光透過率が高く、帯電量も高いトナーを使用した現像手段においては少ないPTL光量で同じ散り抑制をすることができ、感光体ドラムの疲労を低減することができる。
よって、トナー電荷、トナー色に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、経時的かつ環境に対応したトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
また、トナー電荷は経時的に変化する。現像剤を経時的に使用すると、トナー帯電量が変動している。よって、トナー帯電量を検知する検知手段を有し、検知されたトナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整すれば、経時的かつ環境に対応したトナー電荷に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
FIG. 8 is a graph showing an example of a toner scattering evaluation result (toner charge amount) in a toner color having a light transmittance of 5%. FIG. 9 is a graph showing an example of a toner scattering evaluation result (toner charge amount) in a toner color having a light transmittance of 20%.
8 and 9 show the tendency of the scattering rank depending on the toner charge amount in the case of each light transmittance. As described above, it can be confirmed that when the absolute value of the toner charge amount is high (in the case of -charging, it is large on the-side), the scattering rank is quickly improved as the amount of light increases.
By adjusting the PTL light amount to an optimum light amount according to the toner charge and toner color, for example, in the developing means using toner having a high light transmittance and a high charge amount, the same scattering can be suppressed with a small PTL light amount. And the fatigue of the photosensitive drum can be reduced.
Therefore, it is possible to reduce the fatigue of the photosensitive drum by adjusting the PTL light amount to the optimum light amount according to the toner charge and the toner color, and with high image quality, less toner scattering over time and environment. A highly stable image can be formed.
Further, the toner charge changes with time. When the developer is used over time, the toner charge amount fluctuates. Therefore, if there is a detecting means for detecting the toner charge amount, and the exposure amount of the pre-transfer exposure means is adjusted according to the detected toner charge amount, the PTL light amount can be adjusted according to the toner charge corresponding to the environment over time. By adjusting to the optimum light amount, it is possible to reduce the fatigue of the photosensitive drum, and it is possible to form a high-quality and highly stable image with little toner scattering.
図10はPTL光量とトナー散り量(散りランク)との関係を例としてグラフで示す図である。図11はトナー帯電量とPTL光量との関係を表として示す図である。
図10に示すように、使用するトナー帯電量におけるPTL光量とトナー散り量(散りランク)との関係を別途実験により求め、必要な散りランク以上を達成するPTL光量をトナー帯電量毎に導出する。導出した例が図11に示した表である。必要な散りランク以上を達成するトナー帯電量とPTL光量との関係に従い、PTL光量を制御させる。
また、このPTL光量は非画像部の電位を低下させ、かつトナー付着領域の感光体ドラムにトナー帯電と逆極性の電荷を集めるのに必要な光量であり、感光体ドラムの帯電電位を残留電位に減衰させる必要露光量以上であることが望ましい。例えば、前述の図11に示すトナー帯電量とPTL光量との例では感光体ドラムの残留電位に減衰させるための必要露光量の1〜10倍程度の光量が必要になっている。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the PTL light quantity and the toner scattering amount (scattering rank) as an example. FIG. 11 is a table showing the relationship between the toner charge amount and the PTL light amount.
As shown in FIG. 10, the relationship between the PTL light amount and the toner scattering amount (scattering rank) in the toner charge amount to be used is obtained separately by experiment, and the PTL light amount that achieves the required scattering rank or higher is derived for each toner charge amount. . The derived example is the table shown in FIG. The PTL light amount is controlled in accordance with the relationship between the toner charge amount and the PTL light amount that achieve the required scattering rank or higher.
Further, this PTL light amount is a light amount necessary for reducing the potential of the non-image area and collecting the charge of the opposite polarity to the toner charge on the photosensitive drum in the toner adhesion region. It is desirable that the exposure amount be more than the required exposure amount to be attenuated. For example, in the example of the toner charge amount and the PTL light amount shown in FIG. 11 described above, a light amount of about 1 to 10 times the necessary exposure amount for attenuation to the residual potential of the photosensitive drum is required.
以上のように、トナー帯電量に応じて転写前露光手段の露光量を調整すれば、トナー電荷に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、トナー散りの少ない、高画質で高安定な画像を形成することが可能となる。
なお、ここでは実施の形態としてフルカラー形成装置を使用して画像形成装置の説明を実施したが、単色の画像形成装置でもよい。また、転写材としては、転写ベルトで紙等の記録材を搬送し転写させる直接転写でも、一度転写ベルトにトナー像を担持させ、図示してない第2の転写手段を用いて記録材に転写させる中間転写方式を用いることも可能である。
前述したようにトナー色、すなわち、トナーの光透過率が大きくなると散りランク向上が早くなり必要な光量が低くなる。また、トナー帯電量の絶対値が高い(−帯電の場合は−側に大きい)とPTL光量増加に伴い早く散りランクが向上していくことが確認されている。
As described above, by adjusting the exposure amount of the pre-transfer exposure unit according to the toner charge amount, it is possible to reduce the fatigue of the photosensitive drum by adjusting the PTL light amount to the optimum light amount according to the toner charge. Therefore, it is possible to form a high-quality and highly stable image with little toner scattering.
Although the image forming apparatus has been described as an embodiment using a full color forming apparatus here, a single color image forming apparatus may be used. Also, as a transfer material, direct transfer in which a recording material such as paper is transported and transferred by a transfer belt is used, and a toner image is once carried on the transfer belt and transferred to the recording material by using a second transfer means (not shown). It is also possible to use an intermediate transfer method.
As described above, when the toner color, that is, the light transmittance of the toner increases, the scattering rank improves faster and the required light amount decreases. Further, it has been confirmed that when the absolute value of the toner charge amount is high (in the case of -charge, it is large on the-side), the scattering rank is improved quickly as the PTL light quantity increases.
図12はトナー透過率とトナー帯電量とPTL光量との関係を表として示す図である。必要な散りランク以上を達成するトナーの光透過率、トナー帯電量、PTL光量、トナー散り量(散りランク)の関係を別途実験により求める。図12は実験により導出された例を示している。これらの関係に基づき、使用トナーの露光量、帯電量に応じた必要な散りランク以上を達成するPTL光量を制御させる。
トナー電荷、トナー色に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより、例えば、光透過率が高く、帯電量も高いトナーを使用した現像装置においては、少ないPTL光量で同じ散り抑制をすることができ、感光体ドラムの疲労を低減することができる。
よって、トナー電荷、トナー色に応じてPTL光量を最適な光量に調整することにより感光体ドラムの疲労を低減することが可能であり、経時的かつ環境に対応したトナー散りの少ない、高画質で高安定な画像を形成することが可能となる。
FIG. 12 is a table showing the relationship among toner transmittance, toner charge amount, and PTL light amount. The relationship between the light transmittance of the toner that achieves the required scattering rank or higher, the toner charge amount, the PTL light amount, and the toner scattering amount (scattering rank) is obtained by a separate experiment. FIG. 12 shows an example derived by experiment. Based on these relationships, the PTL light amount that achieves a required scattering rank or higher according to the exposure amount and charge amount of the toner used is controlled.
By adjusting the PTL light amount to an optimum light amount according to the toner charge and toner color, for example, in a developing device using toner having a high light transmittance and a high charge amount, the same scattering suppression is achieved with a small PTL light amount. And fatigue of the photosensitive drum can be reduced.
Therefore, it is possible to reduce the fatigue of the photosensitive drum by adjusting the PTL light amount to the optimum light amount according to the toner charge and toner color, and with high image quality with little toner scattering over time and in accordance with the environment. A highly stable image can be formed.
図13は本発明を適用している多色対応画像形成装置の第2の実施の形態を示す概略図である。次に、本発明を搭載した第2の実施の形態について説明を行う。図13において、像担持体である感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kは矢印の方向に回転する。添え字の符号Y、M、C及びKは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックを示している。
第1の実施の形態と同様であるが、各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの周りには、回転順に帯電器2Y、2M、2C、2K、現像装置4Y、4M、4C、4K、転写用帯電手段6Y、6M、6C、6K、クリーニング手段5Y、5M、5C、5Kが配置されている。
帯電部材2Y、2M、2C、2Kは、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K表面を均一に帯電するための帯電装置を構成している。この帯電部材2Y、2M、2C、2Kと現像装置4Y、4M、4C、4Kとの間の感光体ドラム1Y、1M、1C、1K表面に書き込みユニット20によりビームが照射され、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに静電潜像が形成されるようになっている。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a second embodiment of the multicolor image forming apparatus to which the present invention is applied. Next, a second embodiment equipped with the present invention will be described. In FIG. 13, the
As in the first embodiment, around each
The charging
そして、静電潜像に基づき、現像装置4Y、4M、4C、4Kにより感光体ドラム1Y、1M、1C、1K面上にトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段6Y、6M、6C、6Kにより、転写材である転写ベルト80上にカラートナー像が形成される。
転写ベルト80に各色順次転写トナー像が転写され、カラートナー像は2次転写手段100により記録材に転写され、最終的に定着手段10により定着される。順次、各色トナー像が転写され、最終的に定着手段10により記録紙に画像が定着する。
転写用帯電手段6Y、6M、6C、6Kの上流側に転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kを配置し、この転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kによりトナー像の付着した感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを露光する。転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kは感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを露光する手段であり、例えば、LEDのような光発光部材を使用したものである。
転写前露光手段7Y、7M、7C、7Kは現像装置4Y、4M、4C、4Kで使用されるトナーの帯電量に応じて、図示してない露光制御手段により露光量が制御される。
Based on the electrostatic latent image, toner images are formed on the surfaces of the
The transfer toner image is sequentially transferred to the
Pre-transfer exposure means 7Y, 7M, 7C, and 7K are arranged upstream of the transfer charging means 6Y, 6M, 6C, and 6K, and the photoreceptor to which a toner image is adhered by the pre-transfer exposure means 7Y, 7M, 7C, and 7K. The
The exposure amounts of the pre-transfer exposure means 7Y, 7M, 7C, and 7K are controlled by exposure control means (not shown) according to the charge amount of toner used in the developing
図14は図13の第2の実施の形態に使用する転写前露光手段の光量制御を行う制御系を示すブロック図である。図14において、制御部40は現像電流を検知する現像電流検知手段41及び濃度センサ(トナー付着量計測手段)90の検知結果から得られた帯電量に基づいて、転写前露光手段7Y(7M、7C、7K)の露光量を制御する。
図13及び図14を参照してトナーの帯電量の検知を以下に説明する。書き込みユニット(露光装置)20を駆動するための画像データを出力する画像処理部43を制御して、書き込みユニット20を所定の画像データで駆動して感光体ドラム1Y(1M、1C、1K)上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
また、トナー付着量計測手段90は、転写ベルト80の2次転写下流側で、かつ、転写材クリーニング手段101の上流側に配置し、トナー付着量の計測を適宜行う。このトナー付着量計測手段90は本説明では転写ベルト80の2次転写上流側に配置したが、感光体ドラム1Y(1M、1C、1K)の転写前位置に各々配置することも可能である。
FIG. 14 is a block diagram showing a control system for performing light quantity control of the pre-transfer exposure means used in the second embodiment of FIG. In FIG. 14, the
The detection of the toner charge amount will be described below with reference to FIGS. The
The toner adhesion
次に、トナー付着量計測手段90について説明を行う。トナー付着量計測手段90は感光体ドラム1Y(1M、1C、1K)から中間転写材である転写ベルト80に転写されたトナー像の濃度を、トナー付着量計測手段90を構成する濃度センサで検知することによりトナー付着量を検知する。
トナー付着量計測手段(濃度センサ)90は、転写ベルト80上のカラートナー像の濃度を検知するものであって、転写ベルト80に光を照射する発光素子と転写ベルト80からの反射光を受光する受光素子とで構成された反射型の濃度センサからなる。
次に、トナー帯電量の検知は次のようにして行われる。まず、露光装置である書き込みユニット20を駆動するための画像データを出力する画像処理部43を制御して、書き込みユニット20を所定の画像データで駆動して感光体ドラム1Y(1M、1C、1K)上にベタ画像からなるパッチ画像の静電潜像を形成する。
次に、静電潜像を現像装置4Y(4M、4C、4K)で現像し、現像したトナー像を転写ベルト80に転写し、この転写ベルト80上のトナー像の濃度をトナー付着量計測手段90で検知する。
Next, the toner adhesion
The toner adhesion amount measuring means (density sensor) 90 detects the density of the color toner image on the
Next, the toner charge amount is detected as follows. First, the
Next, the electrostatic latent image is developed by the developing
トナー付着量計測手段(濃度センサ)90の検知結果を現像装置4Y(4M、4C、4K)の現像バイアス電流にフィードバックして、トナー付着量計測手段90の出力が一定になるように、現像電流検知手段41で計測された値とメモリ42に記憶された値とから現像バイアス電流を制御し、所定濃度のトナー像が形成された時の現像電流を現像電流検知手段(電流計)41で計測する。
トナーの付着量は、すでにトナー付着量計測手段90により一定値の濃度としているので、解かっており、制御部40はトナー付着量と現像電流とからトナー帯電量を算出する。
制御部40では、トナー帯電量qは所定面積Sであり、単位面積当たりのトナー付着量Mのトナー像を形成した時の現像電流Iを検知することにより、次の式から算出される。I=dQ/dt
Q=q×M×S
The detection result of the toner adhesion amount measuring means (density sensor) 90 is fed back to the developing bias current of the developing
The toner adhesion amount is already determined by the toner adhesion amount measuring means 90 because the toner adhesion amount is measured at a constant value, and the
In the
Q = q × M × S
4個の現像装置4Y、4M、4C、4K全てを作動させて、前記パッチ画像を形成し、トナー帯電量を検知し、各色におけるトナー帯電量を導出し、トナー帯電量に応じてPTL光量を調整する。
また、4色のトナー帯電量のすべてではなく、トナー散りの目立ちやすいKトナーや、透過率の低いK、Cトナーについてのみ検知を行い、制御することも可能である。
以上から、トナー帯電量を検知するトナー付着量計測手段(検知手段)90を有し、検知されたトナー帯電量に応じて、転写前露光手段7Y(7M、7C、7K)の露光量を調整することを特徴とすることにより、トナー電荷に応じてPTL光量を最適な光量に調整すれば、感光体ドラム1Y(1M、1C、1K)の疲労を低減することが可能であり、経時的、環境に対応したトナー散りの少ない、高画質、高安定な画像を形成することが可能となる。
All four developing
It is also possible to detect and control not only all of the toner charge amounts of the four colors, but only K toner that tends to show toner scattering and K and C toners with low transmittance.
As described above, the toner adhesion amount measuring means (detection means) 90 for detecting the toner charge amount is provided, and the exposure amount of the pre-transfer exposure means 7Y (7M, 7C, 7K) is adjusted according to the detected toner charge amount. By adjusting the PTL light amount to the optimum light amount according to the toner charge, it is possible to reduce the fatigue of the photosensitive drum 1Y (1M, 1C, 1K). It is possible to form a high-quality and highly stable image with little toner scattering corresponding to the environment.
A 画像形成装置(第1の実施の形態)、B 画像形成装置(第2の実施の形態)、1Y 像担持体(感光体ドラム)、2Y 帯電手段(帯電部材)、4Y 現像手段(現像装置)、5Y クリーニング手段、6Y 転写バイアス印加手段(転写用帯電手段)、7Y 転写前露光手段、10 定着手段、20 露光手段(露光装置、書き込みユニット)、80 転写材(中間転写材、転写ベルト)、90 検知手段(トナー付着量計測手段、濃度センサ)、100 2次転写手段、101 転写材クリーニング手段 A image forming apparatus (first embodiment), B image forming apparatus (second embodiment), 1Y image carrier (photosensitive drum), 2Y charging means (charging member), 4Y developing means (developing apparatus) ) 5Y cleaning means, 6Y transfer bias applying means (transfer charging means), 7Y pre-transfer exposure means, 10 fixing means, 20 exposure means (exposure device, writing unit), 80 transfer material (intermediate transfer material, transfer belt) 90 detecting means (toner adhesion amount measuring means, density sensor), 100 secondary transfer means, 101 transfer material cleaning means
Claims (4)
トナー帯電量に応じて、前記転写前露光手段の露光量を調整することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying an electrostatic latent image; a charging means for charging the image carrier; an exposure means for forming an electrostatic latent image on the image carrier based on image information; Development means for developing the electrostatic latent image into a toner image, transfer means for transferring the toner image onto the transfer target, transfer bias applying means for applying a bias to the transfer means, and before transfer In an image forming apparatus comprising: a pre-transfer exposure unit that exposes the image carrier.
An image forming apparatus comprising: adjusting an exposure amount of the pre-transfer exposure unit in accordance with a toner charge amount.
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