JP2014153610A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus configured to properly adjust a condition of collecting toner from a toner carrier to a toner supply member according to the amount of fine powder toner on the toner carrier.SOLUTION: An image forming apparatus comprises: a developing apparatus having a toner carrier for supplying toner to an electrostatic latent image formed on an image carrier, and a toner supply member for forming a toner layer on the toner carrier by use of a magnetic brush; voltage application means which applies a developing bias to the toner supply member and the toner carrier; layer thickness detection means which detects a thickness of the toner layer remaining on the toner carrier; and control means which changes at least one of a potential difference ΔV of a DC voltage to be applied to the toner carrier and the toner supply member during collecting the remaining toner and an AC voltage to be applied to the toner supply member, so that the thickness of the remaining toner layer falls within a predetermined range, when the remaining toner layer thickness detected by the layer thickness detection means is beyond the predetermined range.

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用い、トナー担持体上にトナーのみを担持させて感光体上の静電潜像を現像する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 printer, a facsimile, or a composite machine thereof, and in particular, a two-component developer containing toner and a magnetic carrier is used, and only a toner is carried on a toner carrying member. The present invention relates to an image forming apparatus for developing the above electrostatic latent image.

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリア(以下、単にキャリアともいう)を用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。   Conventionally, as a developing method using dry toner in an image forming apparatus using an electrophotographic process, a one-component developing method using no carrier and a non-magnetic toner using a magnetic carrier (hereinafter also simply referred to as a carrier) are used. There is known a two-component developing system that uses a two-component developer to be charged and develops an electrostatic latent image on a photosensitive member by a magnetic brush composed of toner and carrier formed on a developing roller.

一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。   The one-component development method is suitable for high image quality because the electrostatic latent image on the image carrier is not disturbed by the magnetic brush, but toner adheres to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation. It sometimes caused image defects.

また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシによる影響のため画質の面で不利であった。   In the case of color printing in which color superposition is performed, since the color toner is required to be transparent, it needs to be a non-magnetic toner. Therefore, in a full-color image forming apparatus, a two-component development system in which toner is charged and conveyed using a carrier is often employed. However, the two-component development method can maintain a stable charge amount for a long time and is suitable for extending the life of the toner, but is disadvantageous in terms of image quality due to the influence of the magnetic brush described above.

これらの問題を解決する手段の一つとして、磁気ローラー(トナー供給部材)を用いて現像剤を感光体(像担持体)に対して非接触に設置した現像ローラー(トナー担持体)上に移行させる際に、磁気ローラー上に磁性キャリアを残したまま現像ローラー上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が提案されている。   As one of the means for solving these problems, a magnetic roller (toner supply member) is used to transfer the developer onto a developing roller (toner carrier) installed in a non-contact manner with respect to the photoreceptor (image carrier). In this process, a non-magnetic toner is transferred onto the developing roller while leaving the magnetic carrier on the magnetic roller to form a thin toner layer, and the toner is attached to the electrostatic latent image on the photosensitive member by an AC electric field. A scheme has been proposed.

上記の現像方式においては、現像ローラー上のトナーのうち帯電量が低く現像性の高い粗粉(大径)トナーが選択的に像担持体に現像されやすく、帯電量の高い微粉(小径)トナーが消費されずに残存する、いわゆる選択現像が発生する。そのため、連続印刷(耐刷)を行うと、画像濃度の低下や現像ローラー表面へのトナー付着等の不具合が生じる。   In the above developing system, among the toner on the developing roller, a coarse powder (large diameter) toner having a low charge amount and a high developability is easily selectively developed on the image carrier, and a fine powder (small diameter) toner having a high charge amount. The so-called selective development occurs in which the toner remains without being consumed. Therefore, when continuous printing (printing durability) is performed, problems such as a decrease in image density and toner adhesion to the surface of the developing roller occur.

そこで、このような選択現像による現像ローラー上の微粉トナーの増加を防止する方法として、例えば特許文献1、2には、非画像形成時の所定のタイミングで磁気ローラーと現像ローラー間のバイアスを画像形成時と異なるように制御することで、現像ローラー上のトナーを磁気ローラー上に回収する技術が開示されている。また、特許文献2には、所定のタイミングで形成されるテストパターン像の濃度を検出し、検出値に基づいて現像ローラーから磁気ローラーへのトナー回収の要否を判断することも記載されている。   Therefore, as a method for preventing an increase in fine toner on the developing roller due to such selective development, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose that the bias between the magnetic roller and the developing roller is imaged at a predetermined timing during non-image formation. A technique is disclosed in which the toner on the developing roller is collected on the magnetic roller by performing control differently from the formation. Patent Document 2 also describes that the density of a test pattern image formed at a predetermined timing is detected and whether or not toner collection from the developing roller to the magnetic roller is necessary is determined based on the detected value. .

また、特許文献3には、トナー担持体上のトナー層厚を検知するためのセンサーを有し、最終イメージ終了後でトナー剥ぎ取り動作(トナー回収動作)後における非画像形成(非印字)時にトナー担持体上のトナー層厚をセンサーにより検知し、検知結果に基づいて次回印字時のトナー担持体の交流電圧のデューティ比および/または周波数を制御する現像方法または現像装置が開示されている   Further, Patent Document 3 has a sensor for detecting the thickness of the toner layer on the toner carrier, and at the time of non-image formation (non-printing) after toner removal operation (toner recovery operation) after completion of the final image. A developing method or a developing device that detects a toner layer thickness on a toner carrier by a sensor and controls the duty ratio and / or frequency of the AC voltage of the toner carrier at the next printing based on the detection result is disclosed.

特開平7−72733号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-72733 特開2009−8979号公報JP 2009-8979 A 特開2008−20640号公報JP 2008-20640 A

ところで、現像ローラー上に残存する微粉トナー量は常に一定ではなく、二成分現像剤の帯電状態や、現像装置の使用環境によって変化する。しかしながら、上記特許文献1〜3のいずれも、現像ローラー上の微粉トナー量に応じて磁現像ローラーから磁気ローラーへのトナー回収条件を適正にするものではなかった。   By the way, the amount of fine powder toner remaining on the developing roller is not always constant, and varies depending on the charged state of the two-component developer and the usage environment of the developing device. However, none of the above Patent Documents 1 to 3 make the toner recovery condition from the magnetic developing roller to the magnetic roller appropriate according to the amount of fine powder toner on the developing roller.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、トナー担持体上にトナーのみを担持させて像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置において、トナー担持体上の微粉トナー量に応じてトナー担持体からトナー供給部材へのトナー回収条件を適正化する画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In an image forming apparatus for developing an electrostatic latent image on an image carrier by carrying only the toner on the toner carrier, the toner carrier is provided. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that optimizes the conditions for collecting toner from a toner carrier to a toner supply member according to the amount of fine powder toner on the body.

上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、現像装置と、電圧印加手段と、層厚検出手段と、制御手段と、を備え、非画像形成時に前記トナー担持体上の残トナーを前記トナー供給部材上に回収する残トナー回収動作を実行する画像形成装置である。像担持体は静電潜像を担持する。現像装置は、像担持体に非接触で対向配置され像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するトナー担持体と、トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、を有する。電圧印加手段は、トナー供給部材及びトナー担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する。層厚検出手段は、トナー担持体上の残トナー層厚を検出する。制御手段は、層厚検出手段により検出された残トナー層厚が所定範囲外である場合は、残トナー回収動作の実行時にトナー担持体とトナー供給部材とに印加される直流電圧の電位差ΔV、またはトナー供給部材に印加される交流電圧の少なくとも一方を残トナー層厚が所定範囲となるように変更する。   In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention includes an image carrier, a developing device, a voltage application unit, a layer thickness detection unit, and a control unit. The image forming apparatus executes a residual toner collecting operation for collecting the residual toner on the body on the toner supply member. The image carrier carries an electrostatic latent image. The developing device forms a toner layer using a magnetic brush on the toner carrier, and a toner carrier for supplying toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier that is disposed in contact with and non-contact with the image carrier. A toner supply member. The voltage applying means applies a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to the toner supply member and the toner carrier. The layer thickness detecting means detects the remaining toner layer thickness on the toner carrier. When the residual toner layer thickness detected by the layer thickness detection unit is outside the predetermined range, the control unit is configured to perform a residual toner collecting operation, and a potential difference ΔV between the DC voltages applied to the toner carrier and the toner supply member. Alternatively, at least one of the AC voltages applied to the toner supply member is changed so that the remaining toner layer thickness falls within a predetermined range.

本発明の第1の構成によれば、トナー担持体上の回収残トナーの層厚に基づいて残トナー回収動作の実行時にトナー担持体とトナー供給部材とに印加される直流電圧の電位差ΔV、またはトナー供給部材に印加される交流電圧の少なくとも一方を変更する制御を行うことにより、回収残トナーの層厚が目標範囲よりも大きい場合は回収残トナーの回収性を向上させることができる。その結果、トナー消費量の少ない低印字率画像を連続して印字する場合であっても安定した画像濃度で印字を行うことができる。また、回収残トナーの層厚が目標範囲よりも小さい場合はトナー担持体上のトナーが必要以上に回収されないようにすることで、トナー担持体の表面へのトナー外添剤の付着に起因する電荷溜まりやカブリ画像の発生を抑制することができる。   According to the first configuration of the present invention, the potential difference ΔV of the DC voltage applied to the toner carrier and the toner supply member when the residual toner collecting operation is executed based on the layer thickness of the collected residual toner on the toner carrier. Alternatively, by performing control to change at least one of the AC voltages applied to the toner supply member, the recoverability of the recovered residual toner can be improved when the layer thickness of the recovered residual toner is larger than the target range. As a result, it is possible to perform printing with a stable image density even when continuously printing low-print-rate images with low toner consumption. Further, when the layer thickness of the collected residual toner is smaller than the target range, the toner on the toner carrier is prevented from being collected more than necessary, thereby causing the toner external additive to adhere to the surface of the toner carrier. Charge accumulation and fogging can be suppressed.

本発明の画像形成装置の一例であるカラープリンター100の内部構造を示す概略図1 is a schematic diagram showing an internal structure of a color printer 100 as an example of an image forming apparatus of the present invention. カラープリンター100に搭載される現像装置3aの側面断面図Side sectional view of the developing device 3a mounted on the color printer 100 現像ローラー23及び磁気ローラー22に印加されるバイアス波形の一例を示す図The figure which shows an example of the bias waveform applied to the developing roller 23 and the magnetic roller 22 本発明のカラープリンター100の制御経路を示すブロック図1 is a block diagram showing a control path of a color printer 100 of the present invention. 本発明のカラープリンター100における連続印字時の動作を示すタイミングチャートTiming chart showing operation during continuous printing in the color printer 100 of the present invention 本発明のカラープリンター100における連続印字の実行手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the execution procedure of the continuous printing in the color printer 100 of this invention 面積中心電圧を一定にしてDuty比を変化させたときの現像ローラー23に印加される交流波形の変化を示すグラフThe graph which shows the change of the alternating current waveform applied to the developing roller 23 when changing the duty ratio while making the area center voltage constant. 実施例において、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行った場合の印字枚数と残トナー層厚及び電位差ΔVとの関係を示すグラフIn the embodiment, a graph showing the relationship between the number of printed sheets, the remaining toner layer thickness, and the potential difference ΔV when developing bias control is performed during the remaining toner collecting operation. 実施例において、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行った場合の印字枚数と画像濃度との関係を示すグラフIn the embodiment, a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the image density when developing bias control is performed during the residual toner collecting operation. 実施例において、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行わなかった場合の印字枚数と残トナー層厚及び電位差ΔVとの関係を示すグラフIn the embodiment, a graph showing the relationship between the number of printed sheets, the residual toner layer thickness, and the potential difference ΔV when the development bias control is not performed during the residual toner collecting operation. 実施例において、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行わなかった場合の印字枚数と画像濃度との関係を示すグラフIn the embodiment, a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the image density when the developing bias control is not performed during the residual toner collecting operation.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to the present invention. Here, a tandem type color printer is shown. In the main body of the color printer 100, four image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are sequentially arranged from the upstream side in the transport direction (the right side in FIG. 1). These image forming portions Pa to Pd are provided corresponding to images of four different colors (cyan, magenta, yellow, and black), and cyan, magenta, and yellow are respectively performed by charging, exposure, development, and transfer processes. And a black image are sequentially formed.

これらの画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、さらに駆動手段(図示せず)により図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a〜1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、二次転写ローラー9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。   These image forming portions Pa to Pd are provided with photosensitive drums 1a, 1b, 1c and 1d which carry visible images (toner images) of the respective colors, and are further illustrated by a driving means (not shown). 1, an intermediate transfer belt 8 that rotates in the clockwise direction is provided adjacent to each of the image forming portions Pa to Pd. The toner images formed on the photosensitive drums 1 a to 1 d are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 8 that moves while contacting the photosensitive drums 1 a to 1 d, and then transferred onto the transfer paper at the secondary transfer roller 9. The image is transferred onto P at a time, and further fixed on the transfer paper P in the fixing unit 7 and then discharged from the apparatus main body. An image forming process for each of the photosensitive drums 1a to 1d is executed while rotating the photosensitive drums 1a to 1d in the counterclockwise direction in FIG.

トナー像が転写される転写紙Pは、カラープリンター100本体下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12a及びレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナー19が配置されている。   The transfer paper P to which the toner image is transferred is accommodated in a paper cassette 16 at the lower part of the color printer 100 main body, and is conveyed to the secondary transfer roller 9 via the paper feed roller 12a and the registration roller pair 12b. A sheet made of dielectric resin is used for the intermediate transfer belt 8, and a (seamless) belt having no seam is mainly used. A blade-shaped belt cleaner 19 for removing toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 is disposed downstream of the secondary transfer roller 9.

次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光装置4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。   Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are chargers 2a, 2b, 2c, and 2d for charging the photosensitive drums 1a to 1d and image information on the photosensitive drums 1a to 1d around and below the photosensitive drums 1a to 1d that are rotatably arranged. The exposure device 4 for exposing the toner, the developing devices 3a, 3b, 3c and 3d for forming toner images on the photosensitive drums 1a to 1d, and the developer (toner) remaining on the photosensitive drums 1a to 1d are removed. Cleaning units 5a, 5b, 5c and 5d are provided.

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。   When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d are uniformly charged by the chargers 2a to 2d, and then light is irradiated by the exposure device 4 to each photosensitive drum. Electrostatic latent images corresponding to image signals are formed on 1a to 1d. Each of the developing devices 3a to 3d is filled with a predetermined amount of cyan, magenta, yellow, and black toner by a replenishing device (not shown). The toner is supplied onto the photosensitive drums 1a to 1d by the developing devices 3a to 3d and electrostatically attached to form a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed by the exposure from the exposure device 4. It is formed.

そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラー6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。   After an electric field is applied to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined transfer voltage, the cyan, magenta, yellow, and black toner images on the photosensitive drums 1a to 1d are transferred to the intermediate transfer belt 8 by the primary transfer rollers 6a to 6d. Transcribed above. These four color images are formed with a predetermined positional relationship predetermined for forming a predetermined full-color image. Thereafter, the toner remaining on the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d is removed by the cleaning units 5a to 5d in preparation for the subsequent formation of a new electrostatic latent image.

中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とを含む複数の張架ローラーに掛け渡されており、駆動モーター(図示せず)による駆動ローラー11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラー対12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。   The intermediate transfer belt 8 is stretched around a plurality of stretching rollers including an upstream conveying roller 10 and a downstream driving roller 11, and the rotation of the driving roller 11 by a driving motor (not shown) is performed. When the intermediate transfer belt 8 starts to rotate in the clockwise direction, the transfer paper P is conveyed from the registration roller pair 12b to the secondary transfer roller 9 provided adjacent to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined timing, and a full color image is formed. Transcribed. The transfer paper P onto which the toner image is transferred is conveyed to the fixing unit 7.

定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。   The transfer paper P conveyed to the fixing unit 7 is heated and pressurized by the fixing roller pair 13 so that the toner image is fixed on the surface of the transfer paper P, and a predetermined full color image is formed. The transfer paper P on which the full-color image is formed is distributed in the transport direction by the branching portion 14 that branches in a plurality of directions. When an image is formed on only one side of the transfer paper P, it is discharged as it is onto the discharge tray 17 by the discharge roller pair 15.

一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pの一部を一旦排出ローラー対15から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Pは排出ローラー対15を逆回転させることにより分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態でレジストローラー対12bに再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次の画像が二次転写ローラー9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対15を介して排出トレイ17に排出される。   On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer paper P, a part of the transfer paper P that has passed through the fixing unit 7 is once protruded from the discharge roller pair 15 to the outside of the apparatus. Thereafter, the transfer paper P is redistributed to the registration roller pair 12b in a state where the image surface is reversed by rotating the discharge roller pair 15 in the reverse direction to be distributed to the paper conveyance path 18 by the branching section 14. Then, after the next image formed on the intermediate transfer belt 8 is transferred by the secondary transfer roller 9 to the surface of the transfer paper P where the image is not formed, and conveyed to the fixing unit 7 to fix the toner image. The paper is discharged to the discharge tray 17 through the discharge roller pair 15.

さらに、中間転写ベルト8を挟んで駆動ローラー11と対向する位置には画像濃度センサー40が配置されている。画像濃度センサー40としては、一般にLED等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト8上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト8上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。   Further, an image density sensor 40 is disposed at a position facing the driving roller 11 with the intermediate transfer belt 8 interposed therebetween. As the image density sensor 40, an optical sensor provided with a light emitting element composed of an LED or the like and a light receiving element composed of a photodiode or the like is used. When measuring the toner adhesion amount on the intermediate transfer belt 8, if the measurement light is irradiated from the light emitting element to each reference image formed on the intermediate transfer belt 8, the measurement light is reflected by the toner, and the belt surface. Is incident on the light receiving element as light reflected by the light.

トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色の基準画像の濃度を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。   When the toner adhesion amount is large, the reflected light from the belt surface is blocked by the toner, so that the light reception amount of the light receiving element is reduced. On the other hand, when the adhesion amount of toner is small, conversely, the amount of reflected light from the belt surface increases, resulting in an increase in the amount of light received by the light receiving element. Therefore, the density of each color is corrected by detecting the density of the reference image of each color based on the output value of the received light signal based on the amount of reflected light received and adjusting the characteristic value of the developing bias in comparison with the predetermined reference density. Is done.

図2は、カラープリンター100に搭載される現像装置3aの構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。   FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the configuration of the developing device 3 a mounted on the color printer 100. Here, the developing device 3a disposed in the image forming unit Pa of FIG. 1 will be described, but the configuration of the developing devices 3b to 3d disposed in the image forming units Pb to Pd is basically the same, and thus described. Is omitted.

図2に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画され、第1及び第2攪拌室20b、20cには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bが回転可能に配設されている。   As shown in FIG. 2, the developing device 3a includes a developing container 20 in which a two-component developer (hereinafter also simply referred to as a developer) is accommodated. The developing container 20 is divided into a first wall and a second wall by a partition wall 20a. The first and second agitating chambers 20b and 20c are divided into agitating chambers 20b and 20c, and a toner (positively charged toner) supplied from a toner container (not shown) is mixed with a carrier and agitated and charged. The stirring screw 21a and the second stirring screw 21b are rotatably arranged.

そして、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁20aの両端に形成された現像剤通過路(図示せず)を介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。図示の例では、現像容器20は左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第2攪拌スクリュー21bの上方には磁気ローラー22が配置され、磁気ローラー22の左斜め上方には現像ローラー23が対向配置されている。そして、現像ローラー23は現像容器20の開口側(図3の左側)において感光体ドラム1aに対向しており、磁気ローラー22及び現像ローラー23は図中時計回り方向に回転する。   Then, the developer is agitated by the first agitating screw 21a and the second agitating screw 21b while being conveyed in the axial direction, and passes through the developer passages (not shown) formed at both ends of the partition wall 20a. It circulates between the second stirring chambers 20b and 20c. In the illustrated example, the developing container 20 extends obliquely upward to the left, and a magnetic roller 22 is disposed above the second stirring screw 21b in the developing container 20, and the developing is performed obliquely upward to the left of the magnetic roller 22. Rollers 23 are arranged opposite to each other. The developing roller 23 faces the photosensitive drum 1a on the opening side (left side in FIG. 3) of the developing container 20, and the magnetic roller 22 and the developing roller 23 rotate in the clockwise direction in the drawing.

なお、現像容器20には、第1攪拌スクリュー21aと対面してトナー濃度センサー(図示せず)が配置されており、トナー濃度センサーで検知されるトナー濃度に応じて補給装置(図示せず)からトナー補給口20dを介して現像容器20内にトナーが補給される。   The developing container 20 is provided with a toner concentration sensor (not shown) facing the first stirring screw 21a, and a replenishing device (not shown) according to the toner concentration detected by the toner concentration sensor. Then, toner is supplied into the developing container 20 through the toner supply port 20d.

磁気ローラー22は、非磁性の回転スリーブ22aと、回転スリーブ22aに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体22bで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体22bの磁極は、主極35、規制極(穂切り用磁極)36、搬送極37、剥離極38、及び汲上極39の5極構成である。磁気ローラー22と現像ローラー23とはその対面位置(対向位置)において所定のギャップをもって対向している。   The magnetic roller 22 includes a non-magnetic rotating sleeve 22a and a fixed magnet body 22b having a plurality of magnetic poles enclosed in the rotating sleeve 22a. In the present embodiment, the magnetic poles of the fixed magnet body 22 b have a five-pole configuration including a main pole 35, a regulation pole (head cutting pole) 36, a transport pole 37, a separation pole 38, and a pumping pole 39. The magnetic roller 22 and the developing roller 23 face each other with a predetermined gap at the facing position (opposing position).

また、現像容器20には穂切りブレード25が磁気ローラー22の長手方向(図2の紙面と垂直な方向)に沿って取り付けられており、穂切りブレード25は、磁気ローラー22の回転方向(図2の時計回り方向)において、現像ローラー23と磁気ローラー22との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード25の先端部と磁気ローラー22表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。   Further, a spike cutting blade 25 is attached to the developing container 20 along the longitudinal direction of the magnetic roller 22 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2), and the spike cutting blade 25 is rotated in the direction of rotation of the magnetic roller 22 (see FIG. 2 (clockwise direction) 2, it is positioned upstream of the position where the developing roller 23 and the magnetic roller 22 face each other. A slight gap (gap) is formed between the tip of the ear cutting blade 25 and the surface of the magnetic roller 22.

現像ローラー23は、非磁性の現像スリーブ23aと、現像スリーブ23a内に固定された現像ローラー側磁極23bで構成されている。現像ローラー側磁極23bは、固定マグネット体22bの対向する磁極(主極)35と異極性である。   The developing roller 23 includes a nonmagnetic developing sleeve 23a and a developing roller side magnetic pole 23b fixed in the developing sleeve 23a. The developing roller side magnetic pole 23b is different in polarity from the opposing magnetic pole (main pole) 35 of the fixed magnet body 22b.

現像ローラー23及び磁気ローラー22には、バイアス制御回路41を介して現像バイアス電源43(いずれも図5参照)が接続されている。現像ローラー23には、直流電圧(以下、Vslv(DC)という)及び交流電圧(以下、Vslv(AC)という)が印加され、磁気ローラー22には、直流電圧(以下、Vmag(DC)という)及び交流電圧(以下、Vmag(AC)という)が印加される。   A developing bias power supply 43 (see FIG. 5 for both) is connected to the developing roller 23 and the magnetic roller 22 via a bias control circuit 41. A DC voltage (hereinafter referred to as Vslv (DC)) and an AC voltage (hereinafter referred to as Vslv (AC)) are applied to the developing roller 23, and a DC voltage (hereinafter referred to as Vmag (DC)) is applied to the magnetic roller 22. And an AC voltage (hereinafter referred to as Vmag (AC)) is applied.

前述のように、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内を循環してトナーを帯電させ、第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が磁気ローラー22に搬送される。穂切りブレード25には固定マグネット体22bの規制極36が対向するため、穂切りブレード25として非磁性体或いは規制極36と異なる極性の磁性体を用いることにより、穂切りブレード25の先端と回転スリーブ22aとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。   As described above, the first stirring screw 21a and the second stirring screw 21b circulate in the developing container 20 while the developer is being stirred to charge the toner, and the second stirring screw 21b causes the developer to move to the magnetic roller 22. Be transported. Since the regulation pole 36 of the fixed magnet body 22 b faces the ear cutting blade 25, a nonmagnetic material or a magnetic body having a polarity different from that of the regulation pole 36 is used as the ear cutting blade 25. A magnetic field is generated in a direction attracting the gap with the sleeve 22a.

この磁界により、穂切りブレード25と回転スリーブ22aとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー22上の磁気ブラシは穂切りブレード25によって層厚規制された後、現像ローラー23に対向する位置に移動すると、固定マグネット体22bの主極35及び現像ローラー側磁極23bにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー23表面に接触する。そして、磁気ローラー22に印加されるVmag(DC)と現像ローラー23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラー23上にトナー薄層を形成する。   Due to this magnetic field, a magnetic brush is formed between the ear cutting blade 25 and the rotating sleeve 22a. When the magnetic brush on the magnetic roller 22 is regulated by the cutting blade 25 and then moved to a position facing the developing roller 23, the magnetic field attracted by the main pole 35 of the fixed magnet body 22b and the developing roller side magnetic pole 23b. Therefore, the magnetic brush contacts the surface of the developing roller 23. Then, a toner thin layer is formed on the developing roller 23 by a potential difference ΔV between Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and Vslv (DC) applied to the developing roller 23 and a magnetic field.

現像ローラー23上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー22と現像ローラー23との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。ΔVを大きくすると現像ローラー23上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔVの範囲は一般的に100V〜350V程度が適切である。   The thickness of the toner layer on the developing roller 23 varies depending on the resistance of the developer and the rotational speed difference between the magnetic roller 22 and the developing roller 23, but can be controlled by ΔV. When ΔV is increased, the toner layer on the developing roller 23 is thickened, and when ΔV is decreased, the toner layer is thinned. The range of ΔV at the time of development is generally about 100V to 350V.

図3は、現像ローラー23及び磁気ローラー22に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図3(a)に示すように、現像ローラー23には、Vslv(DC)にピークツーピーク値がVpp1である矩形波のVslv(AC)を重畳した合成波形Vslv(実線)が現像バイアス電源43から印加される。また、磁気ローラー22には、Vmag(DC)にピークツーピーク値がVpp2であり、且つVslv(AC)と位相が異なる矩形波のVmag(AC)を重畳した合成波形Vmag(破線)が現像バイアス電源43から印加される。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a bias waveform applied to the developing roller 23 and the magnetic roller 22. As shown in FIG. 3A, the developing roller 23 has a developing bias power supply 43 with a combined waveform Vslv (solid line) obtained by superimposing a rectangular wave Vslv (AC) having a peak-to-peak value of Vpp1 on Vslv (DC). Applied. Also, the magnetic roller 22 has a composite bias Vmag (broken line) in which a square wave Vmag (AC) having a peak-to-peak value of Vpp2 and a phase different from Vslv (AC) superimposed on Vmag (DC) is developed bias. Applied from the power source 43.

従って、磁気ローラー22及び現像ローラー23間(以下、MS間という)に印加される電圧は、図3(b)に示すようなVpp(max)とVpp(min)を有する合成波形Vmag−Vslvとなる。なお、Vmag(AC)はVslv(AC)よりもDuty比が大きくなるように設定される。実際には図3で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。   Therefore, the voltage applied between the magnetic roller 22 and the developing roller 23 (hereinafter referred to as between the MSs) is a composite waveform Vmag-Vslv having Vpp (max) and Vpp (min) as shown in FIG. Become. Note that Vmag (AC) is set so that the duty ratio is larger than Vslv (AC). Actually, an AC voltage having a partially distorted shape is applied instead of a complete rectangular wave as shown in FIG.

磁気ブラシによって現像ローラー23上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー23の回転によって感光体ドラム1aと現像ローラー23との対向部分に搬送される。現像ローラー23にはVslv(DC)及びVslv(AC)が印加されているため、感光体ドラム1aとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム1a上の静電潜像が現像される。   The toner thin layer formed on the developing roller 23 by the magnetic brush is conveyed to the opposite portion between the photosensitive drum 1 a and the developing roller 23 by the rotation of the developing roller 23. Since Vslv (DC) and Vslv (AC) are applied to the developing roller 23, the toner flies due to a potential difference with the photosensitive drum 1a, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1a is developed. .

さらに回転スリーブ22aが時計回り方向に回転すると、今度は主極35に隣接する異極性の剥離極38により発生する水平方向(ローラー周方向)の磁界により磁気ブラシは現像ローラー23表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー23から回転スリーブ22a上に回収される。さらに回転スリーブ22aが回転すると、固定マグネット体22bの剥離極38及びこれと同極性の汲上極39により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器20内で回転スリーブ22aから離脱する。そして、第2攪拌スクリュー21bにより攪拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として汲上極39により再び回転スリーブ22a上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード25へ搬送される。   When the rotating sleeve 22a further rotates in the clockwise direction, the magnetic brush is now separated from the surface of the developing roller 23 by a horizontal (roller circumferential direction) magnetic field generated by a different polarity separation pole 38 adjacent to the main pole 35. Toner remaining without being used for development is collected from the developing roller 23 onto the rotating sleeve 22a. When the rotating sleeve 22a further rotates, a repulsive magnetic field is applied by the peeling pole 38 of the fixed magnet body 22b and the scooping pole 39 having the same polarity, so that the toner is detached from the rotating sleeve 22a in the developing container 20. Then, after being stirred and conveyed by the second agitating screw 21b, a magnetic brush is again formed on the rotating sleeve 22a by the scooping pole 39 as a two-component developer uniformly charged with an appropriate toner concentration, It is conveyed to 25.

上述したように、現像ローラー23上に残存したトナーは磁気ブラシによって磁気ローラー22(回転スリーブ22a)上に回収される。しかし、印字中は磁気ローラー22側から現像ローラー23側へトナーが移動するような現像バイアスが印加されているため、現像ローラー23上の残トナーは完全に引き剥がされず、一部が現像ローラー23上に残存する。現像ローラー23上に残存したトナーは主として帯電量の高い微粉トナーであり、感光体ドラム1a〜1d側へ飛翔し難いため、後続の印字において画像濃度低下が発生するおそれがある。   As described above, the toner remaining on the developing roller 23 is collected on the magnetic roller 22 (rotating sleeve 22a) by the magnetic brush. However, since a developing bias is applied so that the toner moves from the magnetic roller 22 side to the developing roller 23 side during printing, the remaining toner on the developing roller 23 is not completely peeled off, and a part of the developing roller 23 is removed. Remain on top. The toner remaining on the developing roller 23 is mainly fine powder toner having a high charge amount, and it is difficult for the toner to fly to the photosensitive drums 1a to 1d, which may cause a decrease in image density in subsequent printing.

本発明のカラープリンター100では、現像ローラー23上に残存したトナー薄層を引き剥がして磁気ローラー22側に回収する残トナー回収動作を実行可能としている。残トナー回収動作は、画像形成(印字)が行われていない紙間において、所定の印字枚数毎に実行される。また、残トナー回収動作の実行時には、現像ローラー23から磁気ローラー22へのトナーの移動が円滑となるように、磁気ローラー22に印加されるVmag(DC)と現像ローラー23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔVを印字時よりも小さくする。   In the color printer 100 of the present invention, it is possible to perform a residual toner collecting operation in which the toner thin layer remaining on the developing roller 23 is peeled off and collected on the magnetic roller 22 side. The residual toner collecting operation is executed every predetermined number of printed sheets between sheets on which image formation (printing) is not performed. Further, when executing the residual toner collecting operation, Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and Vslv (applied to the developing roller 23) so that the toner moves smoothly from the developing roller 23 to the magnetic roller 22. DC) is made smaller than that during printing.

ところで、特にトナー消費量が少ない低印字率の画像を連続して印字した場合、現像装置内のトナーの帯電量が増加し、帯電量の高い微粉トナーが現像ローラー23上に残存し易くなるため、残トナー回収動作時における現像ローラー上の残トナー量が経時的に増加していく。そこで、本発明のカラープリンター100では、現像ローラー23上の回収残トナーの層厚を検出し、検出結果に基づいてΔVを変化させることで、現像ローラー23からの残トナーの回収性を向上させている。残トナー回収動作の具体的な実行手順については後述する。   By the way, particularly when a low printing rate image with a low toner consumption is continuously printed, the charge amount of the toner in the developing device increases, and fine powder toner with a high charge amount tends to remain on the developing roller 23. The residual toner amount on the developing roller during the residual toner collecting operation increases with time. Accordingly, in the color printer 100 of the present invention, the layer thickness of the collected residual toner on the developing roller 23 is detected, and ΔV is changed based on the detection result, thereby improving the recoverability of the residual toner from the developing roller 23. ing. A specific execution procedure of the remaining toner collecting operation will be described later.

図4は、本発明のカラープリンター100に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a control path used in the color printer 100 of the present invention. In addition, since various controls of each part of the apparatus are performed when the color printer 100 is used, the control path of the entire color printer 100 becomes complicated. Therefore, here, a portion of the control path that is necessary for the implementation of the present invention will be mainly described.

バイアス制御回路41は、帯電バイアス電源42、現像バイアス電源43、及び転写バイアス電源44と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路41からの制御信号によって、帯電バイアス電源42は帯電装置2a〜2d内の帯電ローラーに、現像バイアス電源43は現像装置3a〜3d内の磁気ローラー22及び現像ローラー23に、転写バイアス電源44は一次転写ローラー6a〜6d及び二次転写ローラー9に、それぞれ所定のバイアスを印加する。   The bias control circuit 41 is connected to the charging bias power source 42, the developing bias power source 43, and the transfer bias power source 44, and operates each of these power sources in accordance with an output signal from the control unit 90. In accordance with a control signal from the control circuit 41, the charging bias power source 42 is applied to the charging rollers in the charging devices 2a to 2d, the developing bias power source 43 is applied to the magnetic roller 22 and the developing roller 23 in the developing devices 3a to 3d, and the transfer bias power source 44 is supplied. Applies a predetermined bias to the primary transfer rollers 6a to 6d and the secondary transfer roller 9, respectively.

機内温湿度センサー45は、カラープリンター100内部の温度及び湿度を常に検知している。検知結果は後述するI/F96を介して制御部90に送信される。   The in-machine temperature / humidity sensor 45 constantly detects the temperature and humidity inside the color printer 100. The detection result is transmitted to the control unit 90 via an I / F 96 described later.

操作部50には、液晶表示部51、各種の状態を示すLED52が設けられており、カラープリンター100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター100の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。   The operation unit 50 is provided with a liquid crystal display unit 51 and LEDs 52 that indicate various states, and displays the state of the color printer 100 and displays the image forming status and the number of copies to be printed. Various settings of the color printer 100 are performed from a printer driver of a personal computer.

その他、操作部50には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ/クリアボタン、カラープリンター100の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。   In addition, the operation unit 50 includes a start button for instructing the user to start image formation, a stop / clear button used for stopping image formation, and various settings of the color printer 100 when making the default settings. A reset button or the like to be used is provided.

制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き自在の記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、カラープリンター100内の各装置に制御信号を送信したり操作部50からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。また、制御部90は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。   The control unit 90 includes a central processing unit (CPU) 91 as a central processing unit, a read only memory (ROM) 92 that is a read-only storage unit, a random access memory (RAM) 93 that is a read / write storage unit, A plurality of (two in this case) that transmit control signals to and receive input signals from the operation unit 50, such as a temporary storage unit 94 for storing image data and the like, a counter 95, and each device in the color printer 100. At least an I / F (interface) 96 is provided. Further, the control unit 90 can be arranged at an arbitrary location inside the apparatus main body.

ROM92には、カラープリンター100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、カラープリンター100の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、RAM93(或いはROM92)には、後述する現像ローラー23上の残トナー回収動作における磁気ローラー22及び現像ローラー23に印加する現像バイアスを補正する際に用いる、画像濃度センサー40によって検出される回収残トナーパッチ濃度の閾値や回収残トナーパッチ濃度と現像バイアスとの相関関係を示すバイアス補正テーブル等も保管される。一時記憶部94は、パーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する画像入力部(図示せず)より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター95は、印字枚数を累積してカウントする。   The ROM 92 stores a program for controlling the color printer 100, numerical values necessary for control, and the like that are not changed during use of the color printer 100. The RAM 93 stores necessary data generated during control of the color printer 100, data temporarily required for control of the color printer 100, and the like. Further, the RAM 93 (or ROM 92) collects the magnetic roller 22 and the recovery detected by the image density sensor 40 used to correct the developing bias applied to the developing roller 23 in the residual toner recovery operation on the developing roller 23 described later. A threshold value of the residual toner patch density, a bias correction table indicating the correlation between the collected residual toner patch density and the developing bias are also stored. The temporary storage unit 94 temporarily stores an image signal input from an image input unit (not shown) that receives image data transmitted from a personal computer or the like and converted into a digital signal. The counter 95 counts the accumulated number of printed sheets.

また、制御部90は、カラープリンター100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Pa〜Pd、露光装置4、定着部7、中間転写ベルト8、二次転写ローラー9、画像濃度センサー40、バイアス制御回路41、操作部50等が挙げられる。   The control unit 90 transmits a control signal from the CPU 91 to the respective units and devices in the color printer 100 through the I / F 96. In addition, a signal indicating the state and an input signal are transmitted from each part or device to the CPU 91 through the I / F 96. Examples of the parts and devices controlled by the control unit 90 include the image forming units Pa to Pd, the exposure device 4, the fixing unit 7, the intermediate transfer belt 8, the secondary transfer roller 9, the image density sensor 40, and the bias control circuit 41. And the operation unit 50.

さらに制御部90は、現像ローラー23上の残トナー回収動作における現像バイアスの補正モードが設定されると、中間転写ベルト8上に形成された各色の回収残トナーパッチ濃度を画像濃度センサー40によって読み取り、画像濃度センサー40の出力値に基づいて現像ローラー23上の回収残トナー層厚を検出する機能、検出結果に応じて残トナー回収動作における磁気ローラー22及び現像ローラー23に印加する現像バイアスを補正する機能を有している。磁気ローラー22及び現像ローラー23に印加する現像バイアスは、現像バイアス電源43及びバイアス制御回路41によって調整することができる。   Further, when the developing bias correction mode in the residual toner collecting operation on the developing roller 23 is set, the control unit 90 reads the collected residual toner patch density of each color formed on the intermediate transfer belt 8 by the image density sensor 40. The function of detecting the collected residual toner layer thickness on the developing roller 23 based on the output value of the image density sensor 40, and correcting the developing bias applied to the magnetic roller 22 and the developing roller 23 in the residual toner collecting operation according to the detection result It has a function to do. The developing bias applied to the magnetic roller 22 and the developing roller 23 can be adjusted by the developing bias power supply 43 and the bias control circuit 41.

図5は、本発明のカラープリンター100における連続印字時の動作を示すタイミングチャートであり、図6は、本発明のカラープリンター100における連続印字の実行手順を示すフローチャートである。必要に応じて図1〜図4、及び図5を参照しながら、図6のステップに沿って、現像ローラー23上の残トナー回収動作において回収残トナー層厚に応じた現像バイアスを調整する手順について説明する。   FIG. 5 is a timing chart showing an operation at the time of continuous printing in the color printer 100 of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing an execution procedure of continuous printing in the color printer 100 of the present invention. A procedure for adjusting the developing bias according to the collected residual toner layer thickness in the residual toner collecting operation on the developing roller 23 along the steps of FIG. 6, referring to FIGS. 1 to 4 and 5 as necessary. Will be described.

パソコン等から印字開始命令が入力されると(ステップS1)、現像バイアス電源43及びバイアス制御回路41により現像装置3a〜3dに所定の現像バイアスが印加される。例えば、現像ローラー23のVslv(AC)はピークツーピーク値が1500V、プラス側Duty比37%、Vslv(DC)を+50Vに固定する。また、磁気ローラー22のVmag(AC)はピークツーピーク値が2500V、プラス側Duty比63%に固定し、Vmag(DC)は画像濃度センサー40の濃度検出値に応じて、画像濃度を合わせるように設定される。通常は+300〜400V程度の範囲である。   When a print start command is input from a personal computer or the like (step S1), a predetermined developing bias is applied to the developing devices 3a to 3d by the developing bias power source 43 and the bias control circuit 41. For example, Vslv (AC) of the developing roller 23 has a peak-to-peak value of 1500 V, a positive duty ratio of 37%, and Vslv (DC) is fixed to +50 V. Further, the Vmag (AC) of the magnetic roller 22 is fixed at a peak-to-peak value of 2500 V and a positive duty ratio of 63%, and Vmag (DC) is adapted to adjust the image density according to the density detection value of the image density sensor 40. Set to Usually, it is in the range of about +300 to 400V.

その後、露光装置4により感光体ドラム1a〜1d上に静電潜像が書き込まれ、現像装置3a〜3dによりトナー像に現像された後、中間転写ベルト8上への一次転写、転写紙P上への二次転写を経て定着部7により転写紙P上に定着処理される。   Thereafter, electrostatic latent images are written on the photosensitive drums 1a to 1d by the exposure device 4, developed into toner images by the developing devices 3a to 3d, and then subjected to primary transfer onto the intermediate transfer belt 8 and onto the transfer paper P. After the secondary transfer, the fixing unit 7 fixes the transfer paper P.

一方、カウンター95により印字枚数nがカウントされる(ステップS2)。制御部90は、印字枚数nが残トナー回収動作の実行枚数(ここでは4枚)に到達したか否かを判断する(ステップS3)。残トナー回収動作の実行枚数に到達した場合は(ステップS3でYES)、次に制御部90は印字枚数nが回収残トナー測定枚数(ここでは100枚)に到達したか否かを判断する(ステップS4)。印字枚数nが回収残トナー測定枚数に到達していない場合は(ステップS4でNO)、残トナー回収動作のみを実行する(ステップS5)。残トナー回収動作では、図5に示すように、Vmag(DC)を+130Vに下げ、ΔVを80Vとしている。   On the other hand, the counter 95 counts the number of printed sheets n (step S2). The control unit 90 determines whether or not the number of printed sheets n has reached the number of remaining toner collection operations to be performed (here, 4 sheets) (step S3). If the number of remaining toner collection operations has been reached (YES in step S3), then the control unit 90 determines whether or not the number n of printed sheets has reached the measured number of remaining collected toner (here, 100) (in this case, 100). Step S4). When the number of printed sheets n has not reached the collected remaining toner measured number (NO in step S4), only the remaining toner collecting operation is executed (step S5). In the remaining toner collecting operation, as shown in FIG. 5, Vmag (DC) is lowered to + 130V and ΔV is set to 80V.

一方、印字枚数nが回収残トナー測定枚数に到達している場合は(ステップS4でYES)、先ず残トナー回収動作を実行する(ステップS6)。その後、現像ローラー23上の回収残トナーを用いて感光体ドラム1a〜1d上にパッチ画像(回収残トナーパッチ画像)を形成する。そして、形成された回収残トナーパッチ画像を中間転写ベルト8上に転写し、画像濃度センサー40でパッチ画像濃度Cを検出する(ステップS7)。   On the other hand, if the number of printed sheets n has reached the measured number of collected remaining toner (YES in step S4), first, a remaining toner collecting operation is executed (step S6). Thereafter, patch images (recovered residual toner patch images) are formed on the photosensitive drums 1 a to 1 d using the recovered residual toner on the developing roller 23. The formed residual toner patch image is transferred onto the intermediate transfer belt 8, and the patch image density C is detected by the image density sensor 40 (step S7).

なお、回収残トナーは帯電量が高く感光体ドラム1a〜1d側へ現像され難いため、図5に示すように、Vslv(DC)を通常の残トナー回収時の+50Vから+100Vにシフトさせ、これに合わせてVmag(DC)も+130Vから+180Vにシフトさせている。これにより、ΔVは80Vとしたままで現像ローラー23上の回収残トナーを確実に感光体ドラム1a〜1d側へ現像させて、パッチ画像濃度Cを精度良く検出できるようにしている。   Since the collected residual toner has a high charge amount and is difficult to be developed to the photosensitive drums 1a to 1d, as shown in FIG. 5, Vslv (DC) is shifted from + 50V at the time of normal residual toner collection to + 100V. Accordingly, Vmag (DC) is also shifted from + 130V to + 180V. As a result, while the ΔV is kept at 80V, the residual toner on the developing roller 23 is reliably developed toward the photosensitive drums 1a to 1d so that the patch image density C can be accurately detected.

次に、検出されたパッチ画像濃度Cから算出される回収残トナーの層厚が目標範囲内にあるか否かを判断する。具体的には、予め測定された画像濃度センサー40の検出値と回収残トナーの層厚との関係を用いて、回収残トナーの層厚が目標範囲の下限値であるときの画像濃度センサー40の閾値C1、上限値であるときの画像濃度センサー40の閾値C2を定め、C1≦C≦C2であるか否かを判断する(ステップS8)。   Next, it is determined whether or not the layer thickness of the collected residual toner calculated from the detected patch image density C is within the target range. Specifically, the image density sensor 40 when the layer thickness of the collected residual toner is the lower limit value of the target range using the relationship between the detection value of the image density sensor 40 measured in advance and the layer thickness of the collected residual toner. The threshold value C1 of the image density sensor 40 when the threshold value C1 is the upper limit value is determined, and it is determined whether or not C1 ≦ C ≦ C2 is satisfied (step S8).

回収残トナーの層厚が目標範囲内にないとき、即ち、パッチ画像濃度Cの検出値がC1≦C≦C2を満たさないときは(ステップS8でNO)、次にC>C2であるか否かを判断する(ステップS9)。C>C2であるときは(ステップS9でYES)、回収残トナーの層厚が目標範囲よりも大きいため、ΔVを減少させるように現像バイアスの制御を行う(ステップS10)。具体的には、図5に示すように、Vmag(DC)を+130Vから+100VにすることでΔVを80Vから50Vに減少させ、現像ローラー23から磁気ローラー22への残トナーの回収性を向上させる。そして、次の回収残トナー測定タイミングを決定するために印字枚数nをリセットする(ステップS11)。   If the layer thickness of the collected residual toner is not within the target range, that is, if the detected value of the patch image density C does not satisfy C1 ≦ C ≦ C2 (NO in step S8), then whether C> C2 or not Is determined (step S9). If C> C2 (YES in step S9), the layer thickness of the collected residual toner is larger than the target range, so the development bias is controlled so as to decrease ΔV (step S10). Specifically, as shown in FIG. 5, by changing Vmag (DC) from +130 V to +100 V, ΔV is reduced from 80 V to 50 V, and the recoverability of residual toner from the developing roller 23 to the magnetic roller 22 is improved. . Then, the number of printed sheets n is reset in order to determine the next collected residual toner measurement timing (step S11).

一方、C>C2でないときは(ステップS9でNO)、回収残トナーの層厚が目標範囲よりも小さい(C<C1)ため、ΔVを増加させるように現像バイアスの制御を行い(ステップS12)、印字枚数nをリセットする(ステップS11)。なお、回収残トナーの層厚が目標範囲内(C1≦C≦C2)であるときは(ステップS8でYES)、残トナー回収動作時のΔVを変更せずに印字枚数nをリセットする(ステップS11)。   On the other hand, when C> C2 is not satisfied (NO in step S9), the layer thickness of the collected residual toner is smaller than the target range (C <C1), so that the developing bias is controlled to increase ΔV (step S12). The number n of prints is reset (step S11). When the layer thickness of the collected residual toner is within the target range (C1 ≦ C ≦ C2) (YES in step S8), the number n of printed sheets is reset without changing ΔV during the remaining toner collecting operation (step S8). S11).

その後、印字が終了したか否かが判断され(ステップS13)、印字が終了している場合は処理を終了する。印字が継続している場合はステップS2に戻り、以下同様の処理を繰り返す(ステップS2〜S13)。   Thereafter, it is determined whether or not printing has been completed (step S13). If printing has been completed, the process is terminated. If printing continues, the process returns to step S2, and the same processing is repeated thereafter (steps S2 to S13).

上記のように、現像ローラー23上の回収残トナーの層厚に基づいて現像バイアスを変更する制御を行うことにより、回収残トナーの層厚が目標範囲よりも大きい場合はΔVを減少させる方向に現像バイアスを変更して現像ローラー23上の回収残トナーの回収性を向上させることができる。その結果、トナー消費量の少ない低印字率画像を連続して印字する場合であっても安定した画像濃度で印字を行うことができる。   As described above, by performing the control to change the developing bias based on the layer thickness of the collected residual toner on the developing roller 23, when the layer thickness of the collected residual toner is larger than the target range, ΔV is decreased. By changing the developing bias, it is possible to improve the recoverability of the residual toner collected on the developing roller 23. As a result, it is possible to perform printing with a stable image density even when continuously printing low-print-rate images with low toner consumption.

また、現像ローラー23上の回収残トナーの層厚が小さすぎると、現像ローラー23に新しいトナーが接触する機会が増えることになる。その結果、トナーに含まれる樹脂ビーズ等のトナー外添剤が現像ローラー23の表面に付着する。付着したトナー外添剤は現像ローラー23の抵抗を上昇させるため、現像ローラー23に印加されるVslv(DC)の見掛け上のバイアス値が上昇する(電荷溜まり)。この状態で画像形成を行うと、感光体ドラム1a〜1dの白ベタ部分にトナーが付着する、いわゆるカブリ画像が発生する。   In addition, if the layer thickness of the collected residual toner on the developing roller 23 is too small, the chance of new toner coming into contact with the developing roller 23 increases. As a result, toner external additives such as resin beads contained in the toner adhere to the surface of the developing roller 23. Since the adhered toner external additive increases the resistance of the developing roller 23, the apparent bias value of Vslv (DC) applied to the developing roller 23 increases (charge accumulation). When image formation is performed in this state, a so-called fog image in which toner adheres to the white solid portions of the photosensitive drums 1a to 1d is generated.

上記の制御では、回収残トナーの層厚が目標範囲よりも小さい場合はΔVを増加させる方向に現像バイアスを変更して現像ローラー23上のトナーが必要以上に回収されないようにすることができる。   In the above control, when the layer thickness of the residual toner is smaller than the target range, the developing bias is changed in the direction of increasing ΔV so that the toner on the developing roller 23 is not collected more than necessary.

なお、図5及び図6に示した制御では、現像ローラー23上の回収残トナー層厚に基づいて磁気ローラー22に印加されるVmag(DC)と現像ローラー23に印加されるVslv(DC)の電位差ΔVを変更するようにしたが、これに限らず、電位差ΔVの変更に代えて、或いは電位差ΔVの変更と共に、現像ローラー23に印加されるVslv(AC)のパラメーター(Duty比、Vpp、周波数f)を変更するようにしても良い。   In the control shown in FIGS. 5 and 6, Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and Vslv (DC) applied to the developing roller 23 based on the collected residual toner layer thickness on the developing roller 23. Although the potential difference ΔV is changed, the present invention is not limited to this, and parameters (Duty ratio, Vpp, frequency) of Vslv (AC) applied to the developing roller 23 instead of changing the potential difference ΔV or with the change of the potential difference ΔV. f) may be changed.

図7を用いて各パラメーターを説明すると、Vslv(AC)の交流波形1周期(A+B)に対するプラス側波形の時間(A)の割合(=A/A+B)がDuty比であり、プラス側電位とマイナス側電位の差(ピークツーピーク値)がVppであり、Vslv(DC)を面積S1とS2が等しくなる面積中心電圧に設定している。ここでは、Vslv(DC)(=面積中心電圧)を一定に保持するように他のパラメーターを変化させる。   Each parameter will be described with reference to FIG. 7. The ratio (= A / A + B) of the time (A) of the positive waveform with respect to one cycle (A + B) of the alternating waveform of Vslv (AC) is the duty ratio, and the positive potential and The negative potential difference (peak-to-peak value) is Vpp, and Vslv (DC) is set to the area center voltage at which the areas S1 and S2 are equal. Here, other parameters are changed so as to keep Vslv (DC) (= area center voltage) constant.

正帯電トナーを用いる場合、Vslv(AC)のDuty比は、例えばプラス側70%、マイナス側30%(A:B=7:3)のように、プラス側が大きくなるように設定されている。そのため、Vslv(DC)を一定に保持してVslv(AC)のVppを大きくすると、図7に破線で示すようにVslv(AC)のマイナス側電位(ボトム値)が大きく下がり、Vslv(AC)とVmag(DC)との電位差が小さくなる。従って、現像ローラー23から磁気ローラー22へトナーが移動し易くなり、磁気ローラー22への残トナー回収性が向上する。なお、現像ローラー23上のトナーが必要以上に回収されないようにする場合は、Vppを小さくすれば良い。   When positively charged toner is used, the duty ratio of Vslv (AC) is set so that the positive side becomes larger, for example, 70% on the positive side and 30% on the negative side (A: B = 7: 3). Therefore, when Vslv (DC) is kept constant and Vpp of Vslv (AC) is increased, the negative potential (bottom value) of Vslv (AC) is greatly lowered as shown by the broken line in FIG. 7, and Vslv (AC) And the potential difference between Vmag (DC) becomes smaller. Therefore, the toner easily moves from the developing roller 23 to the magnetic roller 22, and the residual toner recoverability to the magnetic roller 22 is improved. In order to prevent the toner on the developing roller 23 from being collected more than necessary, Vpp may be reduced.

また、Duty比を変化させる場合は、例えばプラス側80%、マイナス側20%(A:B=8:2)にすると、図7に一点鎖線で示すようにマイナス側波形が高くなり、面積中心電圧V1を下回る部分(マイナス側ピーク電圧)の割合が波形全体(ピークツーピーク値)の80%となる。即ち、磁気ローラー22へのトナー移動に寄与する電界は、Duty比に比例して高くなる。従って、Duty比を大きくすることにより、帯電量の高い微粉トナーを磁気ローラー22側へ移動可能となり、Vppを大きくすることと同等の効果を得ることができる。なお、現像ローラー23上のトナーが必要以上に回収されないようにする場合は、Duty比を小さくすれば良い。   When the duty ratio is changed, for example, if the positive side is set to 80% and the negative side is set to 20% (A: B = 8: 2), the negative waveform increases as shown by the one-dot chain line in FIG. The ratio of the portion below the voltage V1 (minus side peak voltage) is 80% of the entire waveform (peak to peak value). That is, the electric field that contributes to toner movement to the magnetic roller 22 increases in proportion to the duty ratio. Therefore, by increasing the duty ratio, fine powder toner having a high charge amount can be moved to the magnetic roller 22 side, and an effect equivalent to increasing Vpp can be obtained. In order to prevent the toner on the developing roller 23 from being collected more than necessary, the duty ratio may be reduced.

また、周波数を上げるとVppが高く、且つ現像時間は短くなり、周波数を下げるとVppが低く、且つ現像時間は長くなる。従って、周波数を上げることで、VppまたはDuty比を大きくすることと同等の効果を得ることができる。また、周波数を下げることで、VppまたはDuty比を小さくすることと同等の効果を得ることができる。   When the frequency is increased, Vpp is high and the development time is shortened, and when the frequency is decreased, Vpp is low and the development time is long. Therefore, by increasing the frequency, the same effect as increasing the Vpp or Duty ratio can be obtained. Further, by reducing the frequency, an effect equivalent to reducing the Vpp or Duty ratio can be obtained.

このようにVslv(AC)のパラメーターを変化させた場合、現像ローラー23と磁気ローラー22との間に作用する振動電界を変化させることができ、Vslv(DC)を変化させる場合に比べて帯電量の高い微粉トナーの移動に有利となる。   When the parameter of Vslv (AC) is changed in this way, the oscillating electric field acting between the developing roller 23 and the magnetic roller 22 can be changed, and the charge amount compared to the case where Vslv (DC) is changed. This is advantageous for the movement of high-powder fine toner.

また、図5に示した残トナー回収動作や回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出の実行枚数(実行間隔)は現像装置3a〜3d等の仕様や使用環境、平均印字率等に応じて適宜変更すれば良い。例えば、機内温湿度センサー45により検知されたカラープリンター100内部の温度または湿度の少なくとも一方に基づいて、回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出の実行間隔を変更するようにしても良い。具体的には、低温低湿環境下においてはトナーの帯電量が高くなり、高温高湿環境下においてはトナーの帯電量が低くなるため、回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出の実行枚数を100枚よりも少なく(例えば80枚)変更すれば良い。   Further, the number of executions (execution interval) of the remaining toner collecting operation, the collected remaining toner patch image, and the density detection shown in FIG. 5 is appropriately determined according to the specifications of the developing devices 3a to 3d, the use environment, the average printing rate, and the like. Change it. For example, based on at least one of the temperature and humidity inside the color printer 100 detected by the in-machine temperature / humidity sensor 45, the execution interval of the formation of the remaining toner patch image and the density detection may be changed. Specifically, the toner charge amount is high in a low temperature and low humidity environment, and the toner charge amount is low in a high temperature and high humidity environment. The number may be changed to less than 80 (for example, 80).

また、所定印字枚数当たりのトナー消費量に基づいて、回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出の実行間隔を変更するようにしても良い。具体的には、トナー消費量が少ないほどトナーの帯電量が高くなるため、回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出の実行枚数を100枚よりも少なく(例えば80枚)変更すれば良い。トナー消費量は、一時記憶部94内のデジタル信号に基づいて算出された画像毎の印字率を積算した積算印字率から求められる。   Further, based on the toner consumption per predetermined number of printed sheets, the execution interval of the formation of the remaining toner patch image and the density detection may be changed. Specifically, since the toner charge amount increases as the toner consumption amount decreases, the number of executions of the formation of the remaining toner patch image and the density detection may be changed to less than 100 sheets (for example, 80 sheets). The toner consumption amount is obtained from an integrated print rate obtained by adding up the print rates for each image calculated based on the digital signal in the temporary storage unit 94.

これにより、回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出の実行間隔が適切なものとなり、現像ローラー23上の回収残トナーの回収性を向上させつつ、回収残トナーパッチ画像の形成及び濃度検出が頻繁に実行されることによるユーザーの待ち時間の増加も抑制することができる。   As a result, the interval between the formation of the collected residual toner patch image and the density detection becomes appropriate, and the collection of the collected residual toner patch image and the density detection are frequently performed while improving the recoverability of the collected residual toner on the developing roller 23. It is also possible to suppress an increase in the waiting time of the user due to the execution.

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態に示したパッチ画像濃度の閾値C1、C2、印字時及び残トナー回収動作時の現像バイアスの基準値等は、現像装置3a〜3d等の仕様や使用環境、平均印字率等に応じて適宜変更すれば良い。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the threshold values C1 and C2 of the patch image density shown in the above embodiment, the reference value of the developing bias at the time of printing and the remaining toner collecting operation, the specifications, the usage environment, the average printing rate, etc. of the developing devices 3a to 3d, etc. It may be changed appropriately according to the situation.

また、上記実施形態では、感光体ドラム1a〜1d上に形成された回収残トナーパッチ画像を中間転写ベルト8上に転写し、画像濃度センサー40でパッチ画像濃度Cを検出する構成としたが、これに限らず、各感光体ドラム1a〜1d上のトナー像の濃度を検出可能な画像濃度センサーを感光体ドラム1a〜1d毎に設けておき、感光体ドラム1a〜1d上に形成された回収残トナーパッチ画像濃度を直接検出するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the recovery residual toner patch image formed on the photosensitive drums 1 a to 1 d is transferred onto the intermediate transfer belt 8, and the patch image density C is detected by the image density sensor 40. Not limited to this, an image density sensor capable of detecting the density of the toner image on each of the photosensitive drums 1a to 1d is provided for each of the photosensitive drums 1a to 1d, and the recovery formed on the photosensitive drums 1a to 1d. The remaining toner patch image density may be directly detected.

また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置として図1に示したような中間転写方式のカラープリンター100を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、モノクロ複合機、モノクロプリンター、直接転写方式のカラープリンター等、磁気ローラー(トナー供給部材)を用いて二成分現像剤を感光体(像担持体)に対して非接触に設置した現像ローラー(トナー担持体)上に移行させる際に、磁気ローラー上に磁性キャリアを残したまま現像ローラー上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成する現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。   In the above-described embodiment, the intermediate transfer type color printer 100 as shown in FIG. 1 has been described as an example of the image forming apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to this. Development roller (toner carrier) in which a two-component developer is placed in non-contact with a photoreceptor (image carrier) using a magnetic roller (toner supply member), such as a color machine, a monochrome printer, or a direct transfer type color printer When moving up, it is applicable to various image forming apparatuses using a developing system in which only a non-magnetic toner is transferred onto the developing roller while leaving the magnetic carrier on the magnetic roller to form a thin toner layer. . Hereinafter, the effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples.

図1に示したようなカラープリンター100を用い、現像ローラー23上の残トナー層厚及び画像濃度の関係について調査した。試験方法は、図5及び図6に示したように、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行う場合(本発明)と、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行わない場合(比較例)とで、印字率1%のテスト画像を連続印字したときの残トナー層厚及び画像濃度(ID;イメージデンシティ)を測定した。なお、試験は感光体ドラム1a及び現像装置3aを含むシアンの画像形成部Paにおいて行った。結果を図8〜図11に示す。   Using the color printer 100 as shown in FIG. 1, the relationship between the residual toner layer thickness on the developing roller 23 and the image density was investigated. As shown in FIGS. 5 and 6, the test method includes a case where the development bias control is performed during the residual toner collection operation (the present invention) and a case where the development bias control is not performed during the residual toner collection operation (comparative example). The residual toner layer thickness and the image density (ID; image density) when a test image having a printing rate of 1% was continuously printed were measured. The test was performed in a cyan image forming portion Pa including the photosensitive drum 1a and the developing device 3a. The results are shown in FIGS.

図8は、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行った場合の印字枚数と残トナー層厚及び電位差ΔVとの関係を示すグラフであり、図9は、印字枚数と画像濃度との関係を示すグラフである。図8及び図9から明らかなように、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行った場合は、印字枚数が1,500枚を超えたあたりから残トナー層厚(図8に◆印で表示)が初期値(0.11mg/cm2)から増加し始めたが、2,000枚印字後に残トナー回収動作時の電位差ΔV(図8に□印で表示)を初期値80Vから50V後に減少させ、さらに2,500枚印字後に20Vに減少させることにより、3,000枚印字後においても残トナー層厚は0.135mg/cm2までしか増加せず、適正範囲内(0.10〜0.15mg/cm2)に維持されていた。また、ID値(図9に■で表示)は3,000枚印字後においても1.25であり、初期値(1.3)から殆ど低下しなかった。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets, the remaining toner layer thickness, and the potential difference ΔV when developing bias control is performed during the residual toner collecting operation, and FIG. 9 shows the relationship between the number of printed sheets and the image density. It is a graph to show. As is apparent from FIGS. 8 and 9, when developing bias control is performed during the remaining toner collecting operation, the remaining toner layer thickness (displayed with a ♦ mark in FIG. 8) starts when the number of printed sheets exceeds 1,500. ) Began to increase from the initial value (0.11 mg / cm 2 ), but the potential difference ΔV (represented by □ in FIG. 8) during the residual toner collection operation after 2,000 sheets was printed decreased after 50 V from the initial value 80 V. Further, by reducing the voltage to 20 V after printing 2,500 sheets, the residual toner layer thickness increases only to 0.135 mg / cm 2 even after printing 3,000 sheets, and is within an appropriate range (0.10 to 0). .15 mg / cm 2 ). Further, the ID value (indicated by ■ in FIG. 9) was 1.25 even after printing 3,000 sheets, and was hardly lowered from the initial value (1.3).

図10は、残トナー回収動作時の現像バイアス制御を行わなかった場合の印字枚数と残トナー層厚及び電位差ΔVとの関係を示すグラフであり、図11は、印字枚数と画像濃度との関係を示すグラフである。図10及び図11から明らかなように、残トナー回収動作時の電位差ΔV(図10に□印で表示)を80Vに維持した場合は、2,000枚印字後に残トナー層厚(図10に◆印で表示)が適正範囲の上限値(0.15mg/cm2)に到達し、3,000枚印字後には0.18mg/cm2にまで増加した。また、ID値(図11に■で表示)は3,000枚印字後において1.1であり、初期値(1.3)から大きく低下した。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets, the remaining toner layer thickness, and the potential difference ΔV when developing bias control is not performed during the residual toner collecting operation, and FIG. 11 is the relationship between the number of printed sheets and the image density. It is a graph which shows. As is apparent from FIGS. 10 and 11, when the potential difference ΔV (represented by □ in FIG. 10) during the residual toner collecting operation is maintained at 80 V, the residual toner layer thickness (see FIG. 10) after printing 2,000 sheets. (Indicated by a mark) reached the upper limit (0.15 mg / cm 2 ) of the proper range, and increased to 0.18 mg / cm 2 after printing 3,000 sheets. Further, the ID value (indicated by ■ in FIG. 11) was 1.1 after printing 3,000 sheets, which was greatly reduced from the initial value (1.3).

以上の結果より、本発明の制御を実行することで、低印字率の画像を連続印字した場合でも安定した画像濃度を維持可能であることが確認された。なお、ここではシアンの画像形成部Paにおいて試験を行ったが、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像形成部Pb〜Pdにおいても同様の結果が得られることが確認されている。さらに、電位差ΔVに代えて、現像ローラー23に印加されるVslv(AC)のVpp、Duty比、周波数の少なくとも一つを変化させた場合にも同様の結果が得られることが確認されている。   From the above results, it was confirmed that by executing the control of the present invention, it is possible to maintain a stable image density even when an image with a low printing rate is continuously printed. Here, the test was performed in the cyan image forming portion Pa, but it has been confirmed that similar results can be obtained in the magenta, yellow, and black image forming portions Pb to Pd. Further, it has been confirmed that similar results can be obtained when at least one of Vpp, Duty ratio, and frequency of Vslv (AC) applied to the developing roller 23 is changed instead of the potential difference ΔV.

本発明は、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、トナー担持体上に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナー担持体上の回収残トナー量に応じてトナー担持体とトナー供給部材との間の電位差ΔVを変更することで、トナー担持体からトナー供給部材への残トナー回収条件を適正化することができ、トナー消費量の少ない低印字率画像を連続して印字する場合でも画像濃度の低下を防止できる画像形成装置となる。   The present invention uses a two-component developer comprising a magnetic carrier and a toner, and an image provided with a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier while holding only the charged toner on the toner carrier. It can be used for a forming apparatus. By utilizing the present invention, the residual toner collection condition from the toner carrier to the toner supply member is changed by changing the potential difference ΔV between the toner carrier and the toner supply member according to the amount of residual toner collected on the toner carrier. Therefore, an image forming apparatus capable of preventing a decrease in image density even when a low printing rate image with low toner consumption is continuously printed.

1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
2a〜2d 帯電装置
3a〜3d 現像装置
4 露光装置
8 中間転写ベルト
22 磁気ローラー(トナー供給部材)
23 現像ローラー(トナー担持体)
40 画像濃度センサー(層厚検出手段)
41 バイアス制御回路
42 帯電バイアス電源
43 現像バイアス電源
45 機内温湿度センサー(機内温湿度検知手段)
90 制御部(制御手段)
94 一時記憶部
95 カウンター
100 カラープリンター
Pa〜Pd 画像形成部
1a to 1d Photosensitive drum (image carrier)
2a to 2d Charging device 3a to 3d Developing device 4 Exposure device 8 Intermediate transfer belt 22 Magnetic roller (toner supply member)
23 Developing roller (toner carrier)
40 Image density sensor (layer thickness detection means)
41 Bias Control Circuit 42 Charging Bias Power Supply 43 Development Bias Power Supply 45 Internal Temperature Humidity Sensor (Internal Temperature Humidity Detection Means)
90 Control unit (control means)
94 Temporary storage unit 95 Counter 100 Color printer Pa to Pd Image forming unit

Claims (8)

静電潜像が担持される像担持体と、
該像担持体に非接触で対向配置され前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給するトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー層を形成するトナー供給部材と、を有する現像装置と、
前記トナー供給部材及び前記トナー担持体に直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する電圧印加手段と、を備え、
非画像形成時に前記トナー担持体上の残トナーを前記トナー供給部材上に回収する残トナー回収動作を実行する画像形成装置において、
前記トナー担持体上の残トナー層厚を検出する層厚検出手段と、
該層厚検出手段により検出された残トナー層厚が所定範囲外である場合は、残トナー回収動作の実行時に前記トナー担持体と前記トナー供給部材とに印加される直流電圧の電位差ΔV、または前記トナー供給部材に印加される交流電圧の少なくとも一方を前記残トナー層厚が所定範囲となるように変更する制御手段と、を設けたことを特徴とする画像形成装置。
An image carrier on which an electrostatic latent image is carried;
A toner carrier for supplying toner to an electrostatic latent image formed on the image carrier that is disposed in contact with the image carrier in a non-contact manner, and a toner that forms a toner layer on the toner carrier using a magnetic brush A developing device having a supply member;
Voltage application means for applying a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to the toner supply member and the toner carrier,
In an image forming apparatus that performs a residual toner collecting operation of collecting the residual toner on the toner carrier on the toner supply member during non-image formation,
A layer thickness detecting means for detecting a residual toner layer thickness on the toner carrier;
If the residual toner layer thickness detected by the layer thickness detecting means is outside the predetermined range, the potential difference ΔV of the DC voltage applied to the toner carrier and the toner supply member when the residual toner collecting operation is executed, or An image forming apparatus comprising: a control unit configured to change at least one of the AC voltage applied to the toner supply member so that the remaining toner layer thickness falls within a predetermined range.
前記制御手段は、前記層厚検出手段により検出された残トナー層厚が所定範囲よりも大きい場合は残トナー回収動作の実行時に前記ΔVを基準値よりも減少させ、前記残トナー層厚が所定範囲よりも小さい場合は前記ΔVを基準値よりも増加させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   When the remaining toner layer thickness detected by the layer thickness detecting unit is larger than a predetermined range, the control unit decreases the ΔV from a reference value when executing the remaining toner collecting operation, and the remaining toner layer thickness is set to a predetermined value. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the ΔV is increased from a reference value when the value is smaller than the range. 前記制御手段は、前記層厚検出手段により検出された残トナー層厚が所定範囲よりも大きい場合は残トナー回収動作の実行時に前記トナー供給部材に印加される交流電圧のピークツーピーク値、Duty比、周波数の少なくとも一つを基準値よりも大きくし、前記残トナー層厚が所定範囲よりも小さい場合は前記ピークツーピーク値、Duty比、周波数の少なくとも一つを基準値よりも小さくすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The control means, when the residual toner layer thickness detected by the layer thickness detection means is larger than a predetermined range, a peak-to-peak value of the AC voltage applied to the toner supply member when the residual toner collecting operation is executed, At least one of the ratio and frequency is made larger than a reference value, and when the residual toner layer thickness is smaller than a predetermined range, at least one of the peak-to-peak value, duty ratio, and frequency is made smaller than the reference value. The image forming apparatus according to claim 1. 前記層厚検出手段による前記トナー担持体上の残トナー層厚の検出は、非画像形成時に前記残トナー回収動作の実行間隔よりも広い所定のタイミングで実行されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。   2. The detection of the residual toner layer thickness on the toner carrier by the layer thickness detection means is executed at a predetermined timing wider than the execution interval of the residual toner collection operation during non-image formation. The image forming apparatus according to claim 3. 前記層厚検出手段は、前記トナー担持体上の残トナーを用いて前記像担持体上に形成された回収残トナーパッチ画像の濃度を検出する画像濃度センサーであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。   2. The image density sensor according to claim 1, wherein the layer thickness detecting means is an image density sensor that detects a density of a collected residual toner patch image formed on the image carrier using residual toner on the toner carrier. The image forming apparatus according to claim 4. 前記電圧印加手段は、前記回収残トナーパッチ画像の形成時に前記トナー担持体に印加される直流電圧を画像形成時と同等若しくはそれ以上とすることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 5, wherein the voltage applying unit sets a direct current voltage applied to the toner carrier when forming the collected residual toner patch image to be equal to or higher than that during image formation. . 装置内部の温湿度を検知する機内温湿度検知手段が設けられており、
前記制御手段は、前記機内温湿度検知手段の検知結果に基づいて前記層厚検出手段による前記トナー担持体上の残トナー層厚の検出の実行間隔を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
In-machine temperature / humidity detection means is provided to detect the temperature and humidity inside the device.
The control unit changes an execution interval of detection of a residual toner layer thickness on the toner carrier by the layer thickness detection unit based on a detection result of the in-machine temperature / humidity detection unit. The image forming apparatus according to claim 6.
前記制御手段は、所定印字枚数当たりのトナー消費量に基づいて前記層厚検出手段による前記トナー担持体上の残トナー層厚の検出の実行間隔を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。   The control unit changes an execution interval of detection of a residual toner layer thickness on the toner carrier by the layer thickness detection unit based on a toner consumption amount per predetermined number of printed sheets. Item 8. The image forming apparatus according to Item 7.
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