JP2023079281A - Image-forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体を備えた複写機、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、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and multi-function machines equipped with an image carrier, and more particularly to an image forming apparatus using a two-component developer containing toner and carrier.
従来、二成分現像式の現像装置としては、現像ローラー(現像剤担持体)にトナーを含む現像剤を供給する供給搬送室と、新たなトナーが補給される攪拌搬送室と、供給搬送室および攪拌搬送室内の現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送部材とを有している。このような現像装置において、現像によりトナーが消費されると、新たなトナーが攪拌搬送室内における現像剤に補給され、現像装置内のトナー濃度を一定に保持することで画像形成を安定させることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a two-component development type developing device includes a supply transfer chamber for supplying developer containing toner to a developing roller (developer carrier), a stirring transfer chamber for supplying new toner, a supply transfer chamber, and a feed transfer chamber. and an agitating/conveying member for agitating and conveying the developer in the agitating/conveying chamber. In such a developing device, when the toner is consumed for development, new toner is replenished to the developer in the agitating/conveying chamber to maintain a constant toner concentration in the developing device, thereby stabilizing image formation. can.
しかし、印字率(用紙上の印刷可能領域に対する印刷領域の割合、以下同じ)の高い画像を連続して印刷した場合、短時間で多量のトナーが消費されるため、一度に多量のトナーが補給される。そのため、新たに補給されたトナーの帯電量が十分に上昇せず、低帯電トナーが画像の白地部に付着する画像かぶりや、画像形成装置内部に飛散するトナー飛散が発生しやすい。また、高温高湿環境下や画像形成終了から長時間放置後においても同様の現象が発生している。 However, when continuously printing images with a high coverage rate (the ratio of the printable area to the printable area on the paper, the same shall apply hereinafter), a large amount of toner is consumed in a short period of time, so a large amount of toner must be supplied at once. be done. As a result, the charge amount of the newly supplied toner does not increase sufficiently, and image fogging in which the low-charge toner adheres to the white background portion of the image and toner scattering in the image forming apparatus tend to occur. Further, the same phenomenon occurs even in a high-temperature and high-humidity environment or after leaving for a long time after completion of image formation.
そこで、トナー飛散や画像かぶりを低減する方法が種々提案されており、例えば特許文献1には、記録材担持体若しくは中間転写体上に形成されるパッチ画像の潜像を現像するときの現像バイアスと、パッチ画像以外の画像を現像するときの現像バイアスとが異なるようにした画像形成装置が開示されている。現像バイアスをこのように制御することで、例えばパッチ画像の形成時にはトナーとキャリアとの混合比である現像剤濃度に対してトナー量を大きく変化させ、パッチ画像以外の画像の形成時には、現像剤濃度に対してトナー量の変化を小さくすることができる。その結果、現像剤濃度の制御を確実に行うとともに、画像形成時の画質を向上させることができる。 Various methods have been proposed to reduce toner scattering and image fogging. and a developing bias for developing an image other than a patch image are disclosed. By controlling the developing bias in this way, for example, when forming a patch image, the amount of toner is greatly changed with respect to the developer concentration, which is the mixing ratio of toner and carrier. It is possible to reduce the change in the amount of toner with respect to the density. As a result, it is possible to reliably control the developer concentration and improve the image quality during image formation.
しかしながら、特許文献1の方法を用いて現像剤濃度を制御したとしても、印字率の高い画像を連続して印刷した場合、或いは高温高湿環境下や画像形成終了から長時間放置後に印刷を行った場合の、トナー帯電量の低下に起因する画像かぶりやトナー飛散を効果的に抑制することは困難であった。 However, even if the developer concentration is controlled using the method of Patent Document 1, when images with a high coverage rate are printed continuously, or when printing is performed in a high-temperature and high-humidity environment or after leaving for a long time after the completion of image formation, printing is performed. In this case, it has been difficult to effectively suppress image fogging and toner scattering caused by a decrease in toner charge amount.
本発明は、上記問題点に鑑み、二成分現像方式において、トナー飛散の発生し易い環境においても画像かぶりやトナー飛散を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of effectively suppressing image fogging and toner scattering even in an environment where toner scattering easily occurs in a two-component developing method.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、複数の画像形成部と、中間転写体と、一次転写部材と、二次転写部材と、クリーニング機構と、現像電圧電源と、転写電圧電源と、帯電電圧電源と、転写電圧電源と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成された像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電装置により帯電された像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、現像容器に回転可能に支持され、現像剤を攪拌しながら搬送する搬送部材と、像担持体に対向配置され、現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、を含む。中間転写体は、画像形成部で形成されたトナー像が一次転写される。一次転写部材は、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する。二次転写部材は、中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する。クリーニング機構は、中間転写体に付着したトナーを除去する。現像電圧電源は、現像剤担持体に現像電圧を印加する。帯電電圧電源は、帯電装置に帯電電圧を印加する。転写電圧電源は、一次転写部材および二次転写部材に転写電圧を印加する。制御部は、画像形成部、現像電圧電源、転写電圧電源、および帯電電圧電源を制御する。制御部は、現像容器に収容されたトナーの帯電量の低下を予測し、トナーの帯電量が低下していると予測されるときは、非画像形成時に、一次転写部材に印加する転写電圧または転写電圧の印加により一次転写部材に流れる転写電流を画像形成時よりも高くした状態で、像担持体、現像剤担持体および中間転写体を所定時間回転させて飛散トナーを中間転写体に吸着し、中間転写体に吸着された飛散トナーをクリーニング機構により回収する飛散トナー回収モードを実行する。 To achieve the above object, a first configuration of the present invention comprises a plurality of image forming units, an intermediate transfer member, a primary transfer member, a secondary transfer member, a cleaning mechanism, a developing voltage power source, and a transfer voltage. An image forming apparatus includes a power supply, a charging voltage power supply, a transfer voltage power supply, and a control section. The image forming unit includes an image carrier having a photosensitive layer formed on its surface, a charging device that charges the image carrier, and an exposure that forms an electrostatic latent image by exposing the image carrier charged by the charging device. a developing container containing a two-component developer containing a device, a magnetic carrier and a toner; a conveying member rotatably supported by the developing container and conveying the developer while agitating it; and a developing device for forming a toner image by attaching toner to an electrostatic latent image formed on the image carrier. A toner image formed in the image forming section is primarily transferred onto the intermediate transfer member. The primary transfer member primarily transfers the toner image formed on the image carrier onto the intermediate transfer member. The secondary transfer member secondarily transfers the toner image transferred to the intermediate transfer member onto the recording medium. A cleaning mechanism removes toner adhering to the intermediate transfer body. A development voltage power supply applies a development voltage to the developer carrier. A charging voltage power supply applies a charging voltage to the charging device. A transfer voltage power supply applies a transfer voltage to the primary transfer member and the secondary transfer member. The control section controls the image forming section, the developing voltage power supply, the transfer voltage power supply, and the charging voltage power supply. The control unit predicts a decrease in the charge amount of the toner accommodated in the developing container, and when it is predicted that the charge amount of the toner has decreased, the transfer voltage applied to the primary transfer member during non-image formation or The image carrier, the developer carrier, and the intermediate transfer member are rotated for a predetermined time in a state in which the transfer current flowing through the primary transfer member due to the application of the transfer voltage is higher than that during image formation, and the scattered toner is attracted to the intermediate transfer member. , a scattering toner recovery mode is executed in which the cleaning mechanism recovers the scattering toner attracted to the intermediate transfer member.
本発明の第1の構成によれば、現像容器に収容されたトナーの帯電量が低下し、トナーが飛散し易いと予測されるとき、飛散トナー回収モードを実行することにより、像担持体と現像装置の現像剤担持体との対向部分周辺に浮遊する飛散トナーを中間転写体に吸着させ、中間転写体に吸着した飛散トナーをクリーニング機構によって除去して回収する。これにより、低帯電量のトナーによる画像かぶりやトナー飛散による画像形成装置内部の汚染等を効果的に抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, when the charge amount of the toner accommodated in the developing container is reduced and it is predicted that the toner is likely to scatter, the scattered toner recovery mode is executed to recover the image carrier and the image carrier. Scattered toner floating around a portion of the developing device facing the developer carrier is attracted to the intermediate transfer body, and the scattered toner attracted to the intermediate transfer body is removed and collected by a cleaning mechanism. As a result, it is possible to effectively suppress image fogging due to toner having a low charge amount, contamination of the inside of the image forming apparatus due to toner scattering, and the like.
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、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の内部構造を示す断面図である。画像形成装置100(ここではカラープリンター)本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、PcおよびPdが、搬送方向上流側(図1では左側)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(イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、シアン、マゼンタおよ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 cross-sectional view showing the internal structure of an
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(像担持体)1a、1b、1cおよび1dが配設されており、さらにベルト駆動モーター(図示せず)により図1において反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上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト8上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー9によって記録媒体の一例としての転写紙P上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Pは、定着部13においてトナー像が定着された後、画像形成装置100本体より排出される。感光体ドラム1a~1dを図1において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。
Photoreceptor drums (image bearing members) 1a, 1b, 1c and 1d for carrying visible images (toner images) of respective colors are arranged in these image forming portions Pa to Pd, and belt drive motors ( (not shown), an
トナー像が二次転写される転写紙Pは、画像形成装置100の本体下部に配置された用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12aおよびレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9と中間転写ベルト8の駆動ローラー11とのニップ部へと搬送される。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等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 onto which the toner image is to be secondarily transferred is accommodated in a
次に、画像形成部Pa~Pdについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム1a~1dの周囲および下方には、感光体ドラム1a~1dを帯電させる帯電装置2a、2b、2cおよび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5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および3dと、感光体ドラム1a~1d上に残留した現像剤(トナー)等を除去するクリーニング装置7a、7b、7cおよび7dが設けられている。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described.
パソコン等の上位機器から画像データが入力されると、先ず、帯電装置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る。次いで露光装置5によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a~1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a~3dには、それぞれイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置3a~3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ4a~4dから各現像装置3a~3dにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、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5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
そして、一次転写ローラー6a~6dにより一次転写ローラー6a~6dと感光体ドラム1a~1dとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム1a~1d上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。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、一次転写後に感光体ドラム1a~1dの表面に残留したトナー等がクリーニング装置7a~7dにより除去される。
Then, an electric field is applied between the
中間転写ベルト8は、上流側の従動ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とに掛け渡されている。ベルト駆動モーター(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が反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駆動ローラー11と、これに隣接して設けられた二次転写ローラー9とのニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送され、中間転写ベルト8上のトナー像が転写紙P上に二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト8の表面に残留したトナー等はベルトクリーナー19により除去される。トナー像が二次転写された転写紙Pは定着部13へと搬送される。
The
定着部13に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13aにより加熱およ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、そのまま(或いは、両面搬送路18に送られて両面に画像が形成された後に)、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
さらに、画像形成部Pdの下流側において中間転写ベルト8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、およ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
トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して主制御部80(図3参照)に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像電圧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(キャリブレーション)が行われる。 Reflected light from the toner and the belt surface includes regular reflected light and irregularly reflected light. The specularly reflected light and the irregularly reflected light are separated by the polarizing splitting prism and then enter separate light receiving elements. Each light-receiving element photoelectrically converts the received specularly reflected light and irregularly reflected light and outputs an output signal to the main control section 80 (see FIG. 3). Then, the amount of toner is detected from changes in the characteristics of the output signals of specularly reflected light and irregularly reflected light, and compared with a predetermined reference density. ) is performed.
図2は、画像形成装置100に搭載される現像装置3aの側面断面図である。なお、以下の説明では図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aを例示するが、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 sectional view of the developing
図2に示すように、現像装置3aは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤(以下、単に現像剤という)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によって攪拌搬送室21、供給搬送室22に区画されている。攪拌搬送室21および供給搬送室22には、トナーコンテナ4a(図1参照)から供給される新たなトナーを現像容器20内の現像剤と混合して攪拌し、トナーを帯電させるための攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26がそれぞれ回転可能に配設されている。
As shown in FIG. 2, the developing
そして、攪拌搬送スクリュー25および供給搬送スクリュー26によって現像剤が攪拌されつつ軸方向(図2の紙面と垂直な方向)に搬送され、仕切壁20aの両端部に形成された現像剤通過路(図示せず)を介して攪拌搬送室21、供給搬送室22間を循環する。即ち、攪拌搬送室21、供給搬送室22、現像剤通過路によって現像容器20内に現像剤の循環経路が形成されている。
Then, the developer is conveyed in the axial direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 2) while being stirred by the
現像容器20は図2の右斜め上方に延在しており、現像容器20内において供給搬送スクリュー26の右斜め上方には現像ローラー30が配置されている。そして、現像ローラー30の外周面の一部が現像容器20の開口部から露出し、感光体ドラム1aに対向して現像領域Dを形成している。現像ローラー30は、図2において反時計回り方向に回転する。
The
現像ローラー30は、図2において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有するマグネット(図示せず)とで構成されている。なお、ここでは表面がローレット加工された現像スリーブを用いているが、表面に多数の凹形状(ディンプル)を形成したものや、表面がブラスト加工された現像スリーブ、更には、ローレット加工や凹形状の形成に加えてブラスト加工を施したものや、メッキ処理を施したものを用いることもできる。
The developing
現像ローラー30には、現像電圧電源43(図3参照)により直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。
A development voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to the
また、現像容器20には規制ブレード27が現像ローラー30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いる。規制ブレード27の先端部と現像ローラー30の表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。
A regulating
攪拌搬送室21の側面には、攪拌搬送スクリュー25と対向してトナー濃度センサー29が配置されている。トナー濃度センサー29は、現像容器20内の現像剤中のトナー濃度(現像剤中のキャリアに対するトナーの混合比率;T/C)を検知する。トナー濃度センサー29としては、例えば、現像容器20内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。トナー濃度センサー29で検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナ4a(図1参照)内のトナーが現像容器20の攪拌搬送室21内に補給される。
A
図3は、画像形成装置100の制御経路を含む画像形成部Pa周辺の部分拡大図である。以下の説明では画像形成部Paの構成および制御経路について説明するが、画像形成部Pb~Pdの構成および制御経路についても同様であるため説明を省略する。
FIG. 3 is a partially enlarged view of the image forming unit Pa and its surroundings including the control path of the
現像ローラー30は、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する現像電圧電源43に接続されている。現像電圧電源43は、交流定電圧電源43aと、直流定電圧電源43bとを備える。交流定電圧電源43aは、昇圧トランス(図示せず)を用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を出力する。直流定電圧電源43bは、昇圧トランスを用いてパルス状に変調した低圧直流電圧から発生させた正弦波の交流電圧を整流した直流電圧を出力する。
The developing
現像電圧電源43は、画像形成時には交流定電圧電源43aおよび直流定電圧電源43bから直流電圧に交流電圧を重畳させた現像電圧を出力する。帯電電圧電源45は、帯電装置2aの帯電ローラー34に直流電圧に交流電圧が重畳された帯電電圧を印加する。帯電電圧電源45の構成は現像電圧電源43と同様である。
The development
転写電圧電源47は、一次転写ローラー6a~6d、二次転写ローラー9(図1参照)に、それぞれトナーと逆極性(負極性)の一次転写電圧、二次転写電圧を印加する。本実施形態では、一次転写ローラー6a~6dおよび二次転写ローラー9にトナーと逆極性(負極性)の一定電流(転写電流)が流れるような転写電圧を一次転写ローラー6a~6dおよび二次転写ローラー9に印加する定電流制御である。
A transfer
クリーニング装置7aは、感光体ドラム1a表面の残留トナーを除去するクリーニングブレード32と、感光体ドラム1a表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム1a表面を摺擦して研磨する摺擦ローラー33と、クリーニングブレード32および摺擦ローラー33によって感光体ドラム1aから除去された残留トナーをクリーニング装置7aの外部に排出する搬送スパイラル35と、を含む。
The
次に、画像形成装置100の制御システムについて図3を参照して説明する。画像形成装置100には、CPU等で構成される主制御部80が設けられている。主制御部80は、ROMやRAM等からなる記憶部70に接続される。主制御部80は、記憶部70に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて画像形成装置100の各部(帯電装置2a~2d、現像装置3a~3d、露光装置5、一次転写ローラー6a~6d、クリーニング装置7a~7d、二次転写ローラー9、定着部13、現像電圧電源43、帯電電圧電源45、転写電圧電源47、電圧制御部50等)を制御する。
Next, a control system of
電圧制御部50は、主制御部80から送信される制御信号に基づいて、現像ローラー30に現像電圧を印加する現像電圧電源43、帯電ローラー34に帯電電圧を印加する帯電電圧電源45、一次転写ローラー6a~6dおよび二次転写ローラー9に転写電圧を印加する転写電圧電源47を制御する。なお、電圧制御部50は、記憶部70に記憶される制御プログラムで構成されていてもよい。
Based on control signals transmitted from the
機内温湿度センサー60は、画像形成装置100の内部、具体的には現像装置3a~3d近傍の温度および相対湿度を常に検出している。検出された温湿度は主制御部80に送信される。
The internal temperature/
主制御部80には液晶表示部90、送受信部91が接続されている。液晶表示部90は、ユーザーが画像形成装置100の各種設定を行うためのタッチパネルとして機能するとともに、画像形成装置100の状態、画像形成状況や印字枚数等を表示する。送受信部91は、電話回線やインターネット回線を用いて外部との通信を行う。送受信部91は、パソコン等の上位機器から印刷コマンドや画像データを受信する入力部として機能する。
A liquid
前述したように、高印字率の画像を連続して印刷した場合、トナーコンテナ4a~4dから多量のトナーが現像装置3a~3d内に一度に補給される。そのため、現像容器20内でのキャリアとの攪拌によるトナーの帯電が間に合わず、現像剤中のトナーの帯電量が低下する。また、高温高湿環境下や直前の画像形成動作から一定時間以上経過している場合においても、現像剤中のトナーの帯電量が低下する。その結果、画像かぶりやトナー飛散等の問題が発生する。
As described above, when images with a high coverage rate are printed continuously, a large amount of toner is replenished from the
本実施形態の画像形成装置100では、画像形成装置100の使用状況から現像装置3a~3d内のトナーの帯電量の低下を予測する。そして、トナー帯電量の低下が予測される場合、非画像形成時に飛散トナー回収モードを実行する。以下、本発明の特徴部分であるトナーの帯電量低下の予測方法、およびそれに基づく飛散トナー回収モードの実行手順について説明する。
In the
(帯電量低下の予測方法)
現像装置3a~3d内のトナーの帯電量は、高印字率の画像を連続して印刷した場合に低下する。そこで、直近の所定枚数における平均印字率を算出し、平均印字率が所定値を超えるとき、現像装置3a~3d内のトナーの帯電量が低下していることを予測することができる。
(Method for Predicting Decrease in Charge Amount)
The charge amount of the toner in the developing
平均印字率の算出は、先ず送受信部91において受信した画像データに基づいて画像毎の印字率Pを算出する。算出された印字率Pは記憶部70に記憶される。そして、画像毎の印字率を加算した累積印字率ΣPを印刷枚数で除算して平均印字率を算出する。
For the calculation of the average print rate, first, the print rate P for each image is calculated based on the image data received by the transmitting/receiving
また、現像装置3a~3d内のトナーの帯電量は、絶対湿度が高くなるほど低下する。そこで、絶対湿度が所定値を超えるとき、現像装置3a~3d内のトナーの帯電量が低下していることを予測することができる。
Also, the charge amount of the toner in the developing
絶対湿度は、機内温湿度センサー60によって検知された機内温度T[℃]および相対湿度RH[%]から以下の式(1)~(3)を用いて算出することができる。先ず、機内温度Tから式(1)により飽和水蒸気圧Eを求める。
E=6.11*10(7.5*T/(237.3+T))・・・(1)
The absolute humidity can be calculated from the internal temperature T [° C.] detected by the internal temperature and
E=6.11*10 (7.5*T/(237.3+T)) (1)
次に、得られた飽和水蒸気圧Eから式(2)により水蒸気分圧Epを算出する。
Ep=E*RH/100・・・(2)
Next, from the obtained saturated water vapor pressure E, the water vapor partial pressure Ep is calculated by Equation (2).
Ep=E*RH/100 (2)
そして、得られた水蒸気分圧Epから式(3)により絶対湿度H[g/m3]を求めることができる。
H=217*Ep/T・・・(3)
Then, the absolute humidity H [g/m 3 ] can be obtained from the obtained water vapor partial pressure Ep by Equation (3).
H=217*Ep/T (3)
また、現像装置3a~3d内のトナーの帯電量は、直前の印刷終了時からの経過時間が長くなるほど低下する。そこで、直前の印刷終了時からの経過時間が所定時間を超えるとき、現像装置3a~3d内のトナーの帯電量が低下していることを予測することができる。
Also, the charge amount of the toner in the developing
(飛散トナー回収モード)
飛散トナー回収モードでは、一次転写ローラー6a~6dに流れる一次転写電流を画像形成時よりも高くした状態で、感光体ドラム1a~1d、現像装置3a~3d内の現像ローラー30、中間転写ベルト8を一定時間回転駆動する。
(Scattered toner collection mode)
In the scattered toner collection mode, the primary transfer current flowing through the
一次転写ローラー6a~6dに流れる一次転写電流を高くすることで、トナーを中間転写ベルト8に引き付ける力が強くなる。そのため、帯電量の低下した飛散トナーを効率よく中間転写ベルト8に吸着させることができる。
By increasing the primary transfer current flowing through the
また、現像ローラー30と感光体ドラム1a~1dとが現像領域D(図2参照)において上向きに回転するため、現像ローラー30と感光体ドラム1a~1dとの間に上昇気流が発生する。現像ローラー30からランダムに飛散したトナーは、この上昇気流によって中間転写ベルト8に向かって集中して飛翔する。
Further, since the developing
また、中間転写ベルト8の回転に伴い感光体ドラム1a~1dも回転させることにより、中間転写ベルト8との摺擦による感光体ドラム1a~1dの膜削れを抑制することができる。このとき、感光体ドラム1a~1dの表面にトナーを付着させることで、感光体ドラム1a~1dと中間転写ベルト8との摩擦を低減して膜削れをより効果的に抑制することができる。
Further, by rotating the
そこで、帯電装置2a~2dにより感光体ドラム1a~1dの表面を帯電させるとともに現像ローラー30に現像電圧を印加して感光体ドラム1a~1d上にトナーを付着させることが好ましい。このとき、感光体ドラム1a~1dを画像形成時よりも低い表面電位に帯電させた状態で、現像ローラー30に画像形成時よりも低い現像電圧を印加する。これにより、中間転写ベルト8との摺擦による感光体ドラム1a~1dの膜削れを効果的に抑制するとともに、飛散トナー回収モードにおける消費電力を低減することができる。
Therefore, it is preferable to electrify the surfaces of the
トナーの帯電量の低下が予測されるとき、上述した飛散トナー回収モードを実行することにより、現像装置3a~3dの現像ローラーと感光体ドラム1a~1dとの対向部分(現像領域D)周辺に浮遊する飛散トナーを中間転写ベルト8に吸着させる。そして、中間転写ベルト8に吸着した飛散トナーをベルトクリーナー19によって除去して回収する。これにより、低帯電量のトナーによる画像かぶりやトナー飛散による画像形成装置100内部の汚染等を効果的に抑制することができる。飛散トナー回収モードの実行条件の一例を表1に示す。
When the charge amount of the toner is expected to decrease, by executing the above-described scattered toner collection mode, the areas (development areas D) facing the developing rollers of the developing
表1に示す例では、絶対湿度が10.3[g/m3]を超えるとき、印字率20%を超える画像を、20枚を超えて連続印刷したとき、直前の印字からの経過時間が12時間を超えるときに飛散トナー回収モードを実行することとしている。 In the example shown in Table 1, when the absolute humidity exceeds 10.3 [g/m 3 ], when an image with a coverage rate exceeding 20% is continuously printed on more than 20 sheets, the elapsed time from the previous printing is The scattered toner collection mode is executed when 12 hours are exceeded.
実際の制御においては、表1に示した3つの条件の全てを満たすとき飛散トナー回収モードを実行することが好ましい。これにより、飛散トナー回収モードの実行頻度を必要最小限とすることができ、画像形成効率(生産性)を極力低下させることなく、画像かぶりや飛散トナーによる汚染を効果的に抑制することができる。なお、表1の3つの条件のうちいずれか1つを満たすとき飛散トナー回収モードを実行してもよい。 In actual control, it is preferable to execute the scattered toner collection mode when all three conditions shown in Table 1 are satisfied. As a result, the execution frequency of the scattered toner recovery mode can be minimized, and image fogging and contamination due to scattered toner can be effectively suppressed without reducing image forming efficiency (productivity) as much as possible. . The scattered toner collection mode may be executed when any one of the three conditions in Table 1 is satisfied.
飛散トナー回収モードの実行時間(継続時間)は特に制限はないが、実行時間が短すぎると飛散トナーを十分に回収することができない。一方、実行時間が長すぎると画像形成効率が低下する。飛散トナー回収モードの実行時間は10~30秒程度が好ましい。 The execution time (duration) of the scattered toner collection mode is not particularly limited, but if the execution time is too short, the scattered toner cannot be sufficiently collected. On the other hand, if the execution time is too long, the image forming efficiency will decrease. The execution time of the scattered toner collection mode is preferably about 10 to 30 seconds.
図4は、本発明の画像形成装置100における飛散トナー回収モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図1~図3を参照しながら、図4のステップに沿って飛散トナー回収モードの実行手順について説明する。
FIG. 4 is a flow chart showing a control example of the scattered toner recovery mode in the
先ず、主制御部80は印刷命令を受信したか否かを判定する(ステップS1)。印刷命令が送信されない場合は(ステップS1でNo)印刷待機状態を継続する。印字命令を受信した場合は(ステップS1でYes)、直近のn枚(例えば20枚)の平均印字率Pnを算出する(ステップS2)。その後、通常の画像形成動作によって印刷を実行する(ステップS3)。
First, the
次に、主制御部80は印刷が終了したか否かを判定する(ステップS4)。印刷が継続終了した場合は(ステップS4でYes)、ステップS2で算出した平均印字率Pnが所定値A(例えば20%)を超えているか否かを判定する(ステップS5)。Pn>Aである場合は(ステップS5でYes)、トナーの帯電量が低下していると予測されるため、飛散トナー回収モードを実行する(ステップS6)。
Next, the
具体的には、感光体ドラム1a~1dの表面を画像形成時よりも低い表面電位に帯電させて現像ローラー30に画像形成時よりも低い現像電圧を印加し、一次転写ローラー6a~6dに流れる一次転写電流を画像形成時よりも高くした状態で、現像ローラー30、感光体ドラム1a~1d、中間転写ベルト8を所定時間回転させる、その後、処理を終了する。
Specifically, the surfaces of the
一方、Pn≦Aである場合は(ステップS5でNo)、トナーの帯電量が低下していないと予測されるため、飛散トナー回収モードを実行せずに処理を終了する。 On the other hand, if Pn≦A (No in step S5), it is predicted that the charge amount of the toner has not decreased, so the process ends without executing the scattered toner recovery mode.
図4に示した制御例によれば、直近のn枚(ここでは20枚)の平均印字率Pnが所定値A(ここでは20%)を超えている場合は、トナーの帯電量が不足していると判定して飛散トナー回収モードを実行し、現像領域D周辺の飛散トナーを回収する。これにより、トナー帯電量の低下に起因する画像かぶり、トナー飛散等の不具合を効果的に抑制することができる。 According to the control example shown in FIG. 4, when the average print rate Pn of the last n sheets (here, 20 sheets) exceeds the predetermined value A (here, 20%), the toner charge amount is insufficient. Then, the scattered toner collection mode is executed to collect the scattered toner around the development area D. FIG. As a result, it is possible to effectively suppress problems such as image fogging and toner scattering caused by a decrease in the toner charge amount.
なお、図4に示した制御例では、直近のn枚の平均印字率Pnが所定値Aを超える場合に飛散トナー回収モードを実行しているが、平均印字率Pnに代えて、絶対湿度Hが所定値を超える場合、或いは直前の印刷終了時からの経過時間が所定時間を超える場合に飛散トナー回収モードを実行してもよい。さらに、平均印字率Pn、絶対湿度H、直前の印刷終了時からの経過時間の2つ以上が所定値を超える場合に飛散トナー回収モードを実行するようにしてもよい。 In the control example shown in FIG. 4, the scattered toner collection mode is executed when the average print rate Pn of the last n sheets exceeds the predetermined value A. However, instead of the average print rate Pn, absolute humidity H exceeds a predetermined value, or when the elapsed time from the last printing end exceeds a predetermined time, the scattered toner collection mode may be executed. Furthermore, the scattered toner collection mode may be executed when two or more of the average print rate Pn, the absolute humidity H, and the elapsed time from the end of the previous printing exceed predetermined values.
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、本発明は図2に示したような現像ローラー30を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。例えば、外周面に現像剤を担持する磁気ローラー(トナー供給ローラー)を備え、磁気ローラーに担持された現像剤中のトナーのみを現像ローラー30に供給することにより現像ローラー30の外周面にトナー層を形成して感光体ドラム1a~1dの静電潜像を現像する現像装置にも全く同様に適用可能である。
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the present invention is not limited to the developing device having the developing
また、本実施形態では一次転写ローラー6a~6dにトナーと逆極性(負極性)の一定電流が流れるような転写電圧を一次転写ローラー6a~6dに印加する定電流制御としたが、一次転写ローラー6a~6dにトナーと逆極性(負極性)の一定電圧を印加する定電圧制御としてもよい。定電圧制御の場合、飛散トナー回収モードの実行時には画像形成時よりも低い転写電圧を一次転写ローラー6a~6dに印加すればよい。
Further, in the present embodiment, constant current control is performed by applying a transfer voltage to the
また、上記実施形態では、画像形成装置100として図1に示したようなカラープリンターを例に挙げて説明したが、カラープリンターに限らず、カラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、中間転写方式の他の画像形成装置であってもよい。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。
Further, in the above embodiment, the
[飛散トナー回収モードを実行した場合の画像かぶりの抑制効果]
飛散トナー回収モードを実行した場合と実行しなかった場合とで、画像かぶりの発生状況の評価を行った。試験方法は、図2に示したような現像装置3a~3dに二成分現像剤を充填し、図1に示したような試験機(京セラドキュメントソリューションズ社製)に搭載した。
[Effect of Suppressing Image Fogging When Scattered Toner Collection Mode is Executed]
The occurrence of image fogging was evaluated in cases where the scattered toner collection mode was executed and where it was not executed. In the test method, developing
この試験機を用いて、常温常湿環境(25℃、50%RH)で印字率50%のテスト画像を印字速度(プロセス速度)45枚/分で耐久印刷を行った。そして、20枚印刷する毎に飛散トナー回収モードを実行した場合(本発明)と、飛散トナー回収モードを実行しなかった場合(比較例)とで、画像かぶりの発生状況を比較した。
Using this tester, a test image with a printing rate of 50% was printed at a printing speed (process speed) of 45 sheets/minute in a normal temperature and normal humidity environment (25° C., 50% RH). Then, the occurrence of image fogging was compared between the case where the scattered toner collection mode was executed every
現像条件は、外周面に80列の凹部が形成(ローレット加工)された外径20mmの現像ローラー30を使用し、規制ブレード27として厚さ1.5mmのステンレス(SUS430)製の磁性ブレードを用いた。現像ローラー30による現像剤搬送量は300g/m2であり、感光体ドラム1a~1dに対する現像ローラー30の周速比を1.8(対向位置でトレール回転)、感光体ドラム1a~1dと現像ローラー30との隙間(現像ギャップ)を0.3mmとした。現像ローラー30には、直流電圧に、ピークツーピーク値(Vpp)1200V、周波数6kHz、duty=50%の交流電圧を重畳した現像電圧を印加した。
The development conditions were as follows: a developing
現像ローラー30に印加する直流電圧は、画像形成時はキャリブレーション結果に応じて一定範囲(例えば150~250V)で変化させ、飛散トナー回収モード中は直流電圧を画像形成時よりも低電圧である100Vとした。
The DC voltage applied to the developing
一次転写ローラー6a~6dに印加する転写電圧は、一次転写ローラー6a~6dにトナーと逆極性(負極性)の一定電流が流れるような転写電圧を一次転写ローラー6a~6dに印加する定電流制御であり、画像形成時はキャリブレーション結果に応じて一次転写ローラー6a~6dに流れる転写電流を一定範囲で変化させ、飛散トナー回収モード中は一次転写ローラー6a~6dに流れる転写電流を画像形成時よりも高電流である1μAとした。
The transfer voltage to be applied to the
感光体ドラム1a~1dは、表面に有機感光層が形成された有機感光体(OPC)を用いた。トナーは、平均粒子径6.8μmの正帯電トナーを用い、現像剤中の初期トナー濃度(キャリアに対するトナーの重量比)を6%とした。
As
評価方法は、印刷30枚毎に白地部の画像濃度(ID;イメージデンシティ)を画像濃度計(ID測定器)により測定した。結果を図5に示す。図5において、飛散トナー回収モードを実行した場合(本発明)を○のデータ系列、飛散トナー回収モードを実行しなかった場合(比較例)を●のデータ系列で示す。 As an evaluation method, the image density (ID; image density) of the white background portion was measured with an image densitometer (ID measuring instrument) every 30 printed sheets. The results are shown in FIG. In FIG. 5, the data series indicated by ◯ indicates the case where the scattered toner collection mode was executed (the present invention), and the data series indicated by indicates the case when the scattered toner collection mode was not executed (comparative example).
図5に示すように、飛散トナー回収モードを実行しなかった場合(比較例)は、耐久印刷が進むにつれて、高印字率の印字後における白地部の画像濃度が上昇し、画像かぶりが悪化していることが確認された。一方、飛散トナー回収モードを実行した場合(本発明)は、白地部の画像濃度が上昇せず、画像かぶりが大幅に改善されることが確認された。 As shown in FIG. 5, when the scattered toner recovery mode was not executed (comparative example), as the endurance printing progressed, the image density of the white background area after printing with a high coverage rate increased, and image fogging worsened. It was confirmed that On the other hand, it was confirmed that when the scattered toner recovery mode was executed (this invention), the image density of the white background portion did not increase, and the image fogging was greatly reduced.
以上の結果より、飛散トナー回収モードを実行することで、白地部での画像かぶりを効果的に抑制することができることが確認された。 From the above results, it was confirmed that image fogging in the white background portion can be effectively suppressed by executing the scattered toner recovery mode.
本発明は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式において、トナー飛散の発生し易い環境においても画像かぶりやトナー飛散を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to image forming apparatuses using two-component developer containing toner and carrier. By utilizing the present invention, an image forming apparatus capable of effectively suppressing image fogging and toner scattering even in an environment where toner scattering easily occurs in a two-component developing system using a two-component developer containing toner and carrier is provided. can do.
1a~1d 感光体ドラム(像担持体)
2a~2d 帯電装置
3a~3d 現像装置
5 露光装置
6a~6d 一次転写ローラー(一次転写部材)
8 中間転写ベルト(中間転写体)
9 二次転写ローラー(二次転写部材)
19 ベルトクリーナー(クリーニング機構)
20 現像容器
25 攪拌搬送スクリュー(搬送部材)
26 供給搬送スクリュー(搬送部材)
30 現像ローラー(現像剤担持体)
43 現像電圧電源
45 帯電電圧電源
47 転写電圧電源
50 電圧制御部
60 機内温湿度センサー(温湿度検知センサー)
70 記憶部
80 主制御部(制御部)
91 送受信部(入力部)
100 画像形成装置
1a to 1d photoreceptor drum (image carrier)
2a to
8 intermediate transfer belt (intermediate transfer body)
9 secondary transfer roller (secondary transfer member)
19 belt cleaner (cleaning mechanism)
20
26 supply conveying screw (conveying member)
30 development roller (developer carrier)
43 Developing
70
91 Transmitting/receiving unit (input unit)
100 image forming apparatus
Claims (5)
前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置により帯電された前記像担持体を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に回転可能に支持され、前記現像剤を攪拌しながら搬送する搬送部材と、前記像担持体に対向配置され、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体に形成された前記静電潜像に前記トナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
を含む複数の画像形成部と、
前記画像形成部で形成された前記トナー像が一次転写される中間転写体と、
前記像担持体に形成された前記トナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写部材と、
前記中間転写体に転写された前記トナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部材と、
前記中間転写体に付着した前記トナーを除去するクリーニング機構と、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧電源と、
前記帯電装置に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
前記一次転写部材および前記二次転写部材に転写電圧を印加する転写電圧電源と、
前記画像形成部、前記現像電圧電源、前記転写電圧電源、および前記帯電電圧電源を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
前記現像容器に収容された前記トナーの帯電量の低下を予測し、前記トナーの帯電量が低下していると予測されるときは、非画像形成時に、前記一次転写部材に印加する前記転写電圧または前記転写電圧の印加により前記一次転写部材に流れる転写電流を画像形成時よりも高くした状態で、前記像担持体、前記現像剤担持体および前記中間転写体を所定時間回転させて飛散トナーを前記中間転写体に吸着し、前記中間転写体に吸着された前記飛散トナーを前記クリーニング機構により回収する飛散トナー回収モードを実行することを特徴とする画像形成装置。 an image carrier having a photosensitive layer formed on its surface;
a charging device that charges the image carrier;
an exposure device that forms an electrostatic latent image by exposing the image carrier charged by the charging device;
a developing container containing a two-component developer containing a magnetic carrier and a toner; a conveying member rotatably supported by the developing container and conveying the developer while agitating it; a developing device for forming a toner image by adhering the toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier;
a plurality of image forming units including
an intermediate transfer member onto which the toner image formed by the image forming unit is primarily transferred;
a primary transfer member that primarily transfers the toner image formed on the image carrier onto the intermediate transfer member;
a secondary transfer member that secondarily transfers the toner image transferred onto the intermediate transfer member onto a recording medium;
a cleaning mechanism for removing the toner adhering to the intermediate transfer member;
a development voltage power supply that applies a development voltage to the developer carrier;
a charging voltage power supply that applies a charging voltage to the charging device;
a transfer voltage power supply that applies a transfer voltage to the primary transfer member and the secondary transfer member;
a control unit that controls the image forming unit, the developing voltage power supply, the transfer voltage power supply, and the charging voltage power supply;
In an image forming apparatus comprising
The control unit
predicting a decrease in the charge amount of the toner contained in the developing container, and applying the transfer voltage to the primary transfer member during non-image formation when the decrease in the charge amount of the toner is predicted; Alternatively, the image carrier, the developer carrier, and the intermediate transfer member are rotated for a predetermined time while the transfer current flowing through the primary transfer member due to the application of the transfer voltage is set to be higher than that during image formation, thereby removing scattered toner. An image forming apparatus characterized by executing a scattered toner collection mode in which the scattered toner attracted to the intermediate transfer body is collected by the cleaning mechanism.
前記制御部は、前記画像データに基づいて直近の所定枚数の平均印字率を算出し、算出された前記平均印字率が所定値を超えるとき、前記トナーの帯電量が低下していると予測して前記飛散トナー回収モードを実行することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。 an input unit into which image data of the toner image formed in the image forming unit is input;
The control unit calculates an average print rate of the most recent predetermined number of sheets based on the image data, and predicts that the charge amount of the toner has decreased when the calculated average print rate exceeds a predetermined value. 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the scattered toner collection mode is executed by pressing a button.
前記制御部は、前記温湿度検知センサーにより検知された前記温度および前記相対湿度に基づいて絶対湿度を算出し、算出された前記絶対湿度が所定値を超えるとき、前記トナーの帯電量が低下していると予測して前記飛散トナー回収モードを実行す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。 A temperature and humidity detection sensor that detects the temperature and relative humidity inside the image forming apparatus,
The controller calculates absolute humidity based on the temperature and the relative humidity detected by the temperature/humidity detection sensor, and when the calculated absolute humidity exceeds a predetermined value, the charge amount of the toner decreases. 4. The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the scattered toner collection mode is executed by predicting that the toner is scattered.
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