JP4480066B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、最適な画質を維持するために作像条件の調整をおこなう画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置において、出力画像における画質を安定化することを目的として、現像工程時の現像電流を検知してその検知結果に基いて作像条件を制御(プロセスコントロール)する技術が知られている。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, in order to stabilize the image quality in an output image, a development current during a development process is detected, and an image forming condition is controlled based on the detection result (process) Technology for controlling) is known.
具体的に、例えば、特許文献1には、現像工程にて印字チェックパターンを感光体ドラム上に形成するときに現像ローラに流れ込む現像電流を検知して、その検知結果に基いて帯電電位及び現像バイアスを制御する技術が開示されている。この技術は、感光体ドラムに膜削れが生じて感光体ドラムの静電容量が変化しても、一定の現像特性が得られることを目的としている。
Specifically, for example, in
また、特許文献2には、現像ローラに流れる現像電流を検知して、その検知結果が一定になるように現像バイアスを制御する技術が開示されている。この技術は、現像領域における感光体ドラムと現像ローラとの間隙(現像ギャップ)が変動しても、現像電界が安定して画像濃度が一定になることを目的としている。
上述した従来の画像形成装置は、現像部内のトナーの帯電量が環境によって変動したり経時で変動したときに、感光体ドラム上に形成するトナー像のトナー付着量がばらついて、出力画像の画像濃度が安定しなかったり、地肌汚れが発生するという問題があった。 In the conventional image forming apparatus described above, when the charge amount of the toner in the developing unit varies depending on the environment or varies with time, the toner adhesion amount of the toner image formed on the photosensitive drum varies, and the image of the output image There was a problem that the concentration was not stable or background stains were generated.
詳しくは以下の通りである。
低温低湿の環境において、トナーの単位重量当りの帯電量(単位重量当りの電荷量であって、以降適宜に「Q/M」と呼ぶ。)は上昇して、感光体ドラム上のトナー付着量は小さくなる。これに対して、高温高湿の環境において、Q/Mは低下して、感光体ドラム上のトナー付着量は大きくなる。また、経時において現像部内に残留する劣化トナーは、フレッシュなトナーに比べてQ/Mが低くなる。
Details are as follows.
In a low-temperature and low-humidity environment, the charge amount per unit weight of toner (the charge amount per unit weight, hereinafter referred to as “Q / M” as appropriate) increases, and the toner adhesion amount on the photosensitive drum. Becomes smaller. In contrast, in a high-temperature and high-humidity environment, Q / M decreases and the toner adhesion amount on the photosensitive drum increases. Further, the deteriorated toner remaining in the developing portion over time has a lower Q / M than the fresh toner.
ここで、現像電流とは、現像ローラ上に担持されたトナーが感光体ドラム上に移動することによる電荷の移動であって、Q/Mと現像量(トナー付着量)とにより定まるものである。換言すると、現像電流とは、現像工程時に現像領域にて移動する電荷の総量(総電荷量)であって、Q/Mと単位面積当りのトナー付着量との積に比例する。したがって、上述のようにQ/Mが安定しない状態で、現像工程時の現像電流を検知してその検知結果に基いて作像条件を制御しても、感光体ドラム上のトナー付着量は安定しないことになる。また、Q/Mが低下したときには、地肌汚れ(トナー付着を予定していない非画像部にトナーが付着する現象である。)が発生しやすくなる。 Here, the developing current is a movement of electric charges caused by the toner carried on the developing roller moving on the photosensitive drum, and is determined by Q / M and the developing amount (toner adhesion amount). . In other words, the development current is the total amount of charge that moves in the development region during the development process (total charge amount), and is proportional to the product of Q / M and the toner adhesion amount per unit area. Therefore, even when the development current during the development process is detected and the image forming conditions are controlled based on the detection result when the Q / M is not stable as described above, the toner adhesion amount on the photosensitive drum is stable. Will not. Further, when Q / M decreases, background stains (a phenomenon in which toner adheres to a non-image portion where toner adhesion is not planned) are likely to occur.
したがって、上述の特許文献1の技術では、現像工程にて印字チェックパターンを感光体ドラム上に形成するときの現像電流に基いて帯電電位及び現像バイアスを制御しているが、Q/Mが環境等によって変動したときに感光体ドラム上のトナー付着量がばらついて、出力画像の画像濃度が安定しないことになる。また、Q/Mが低下したときに地肌汚れが発生する。
Therefore, in the technique of the above-mentioned
同様に、上述の特許文献2の技術では、現像電流が一定になるように現像バイアスを制御しているが、Q/Mが環境等によって変動したときに感光体ドラム上のトナー付着量がばらついて、出力画像の画像濃度が安定しないことになる。また、Q/Mが低下したときに地肌汚れが発生する。
Similarly, in the technique of
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナーの帯電量が環境変動したり経時変動した場合であっても、感光体ドラム上のトナー付着量のばらつきが少なくて、出力画像における画像濃度が安定して、地肌汚れが発生しない画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the charge amount of the toner changes in the environment or changes with time, the variation in the toner adhesion amount on the photosensitive drum is small. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which the image density in the output image is stable and the background stain is not generated.
この発明の請求項1記載の発明にかかる画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に対向するとともに現像剤を担持する現像剤担持体を具備した現像部と、前記現像部にトナーを補給するトナー補給部と、前記像担持体上の未転写トナーを回収するクリーニング部と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する電圧印加手段と、前記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を作像するときに前記電圧印加手段から出力される電流を検知する電流検知手段と、前記像担持体上に形成された前記トナー像のトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段と、前記像担持体上の帯電電位と、前記像担持体上の潜像電位と、前記現像バイアスと、のうち少なくとも1つを調整する調整手段と、前記電流検知手段の検知結果と前記トナー付着量検知手段の検知結果とに基いて前記トナー像の単位重量当りの電荷量を算出する制御部と、を備え、前記調整手段は、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定値よりも小さい場合には前記像担持体上の地肌ポテンシャルが大きくなるように調整し、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定値よりも大きい場合には前記像担持体上の現像ポテンシャルが大きくなるように調整し、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定の閾値よりも小さい場合には前記トナー補給部から前記現像部に補給するトナーの量が少なくなるように調整して、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定の閾値よりも大きい場合には前記トナー補給部から前記現像部に補給するトナーの量が多くなるように調整して、前記電荷量が所定の範囲内に収まるように制御する第1制御手段と、前記第1制御手段による制御をおこなっても前記電荷量が低下して前記所定の範囲内に収まらない場合に、前記像担持体上の地肌ポテンシャルが小さくなるように前記調整手段を制御する第2制御手段と、をさらに備え、前記第2制御手段による制御によって前記現像部内のトナーを前記像担持体に付着させて、その付着したトナーを前記クリーニング部によって回収するものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an image carrier on which an electrostatic latent image is formed; and a developer carrier that faces the image carrier and carries a developer. and parts, and a toner supply section for supplying toner to the developing unit, a cleaning unit for collecting the untransferred toner on the image carrier, voltage applying means for applying a developing bias to the developer carrier, the image Current detecting means for detecting a current output from the voltage applying means when a latent image formed on the carrier is developed to form a toner image; and the toner image formed on the image carrier. Adjusting means for adjusting at least one of a toner adhesion amount detecting means for detecting the toner adhesion amount , a charging potential on the image carrier, a latent image potential on the image carrier, and the developing bias. If, detection of the current sensing means Results and and a control unit for calculating the charge amount per unit weight of the toner image on the basis of the detection result of the toner adhesion amount detection means, said adjustment means, said charge amount calculated by the control unit Is smaller than a predetermined value, the background potential on the image carrier is adjusted to be large, and when the charge amount calculated by the control unit is larger than a predetermined value, Adjustment is made so that the development potential is increased, and adjustment is made so that the amount of toner replenished from the toner replenishment unit to the development unit decreases when the amount of charge calculated by the control unit is smaller than a predetermined threshold. Then, when the amount of charge calculated by the control unit is larger than a predetermined threshold, the amount of toner replenished from the toner replenishing unit to the developing unit is increased. And a first control unit that controls the charge amount to be within a predetermined range, and a case in which the charge amount is reduced and does not fall within the predetermined range even if the control by the first control unit is performed. And a second control means for controlling the adjusting means so that the background potential on the image carrier becomes small, and the toner in the developing unit is attached to the image carrier by the control by the second control means. Then, the adhered toner is collected by the cleaning unit .
また、請求項2記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1記載の発明において、前記第2制御手段は、前記像担持体上の地肌ポテンシャルが小さくなるように前記調整手段を制御することにより前記現像部内のトナーを前記像担持体に付着させるとともに、前記現像部に新たにトナーを補給するように前記トナー補給部を制御するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the second control unit controls the adjusting unit so that a ground potential on the image carrier is reduced. As a result, the toner in the developing unit adheres to the image carrier, and the toner replenishing unit is controlled so that toner is newly replenished to the developing unit.
また、請求項3記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記トナー像を、出力画像とは別に形成されるパッチパターンとしたものである。 An image forming apparatus according to a third aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first or second aspect , wherein the toner image is a patch pattern formed separately from the output image.
また、請求項4記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上に形成されるトナー像を被転写材上又は第2の像担持体上に転写する転写部を備え、前記調整手段は、前記転写部に供給される転写バイアスをも調整できるように構成されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the toner image formed on the image carrier is transferred onto the transfer material or the second. The image forming apparatus includes a transfer unit that transfers the image onto a second image carrier, and the adjusting unit is configured to adjust a transfer bias supplied to the transfer unit.
また、請求項5記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記現像部を複数具備したものである。 An image forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects, comprising a plurality of the developing sections.
また、請求項6記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項5に記載の発明において、前記複数の現像部にそれぞれ対向する複数の前記像担持体と、前記複数の像担持体上にそれぞれ形成されるトナー像を被転写材上又は第2の像担持体上に転写する複数の転写部と、を具備したものである。 An image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the fifth aspect, wherein the plurality of image carriers that respectively face the plurality of developing units, and the plurality of image carriers. And a plurality of transfer portions that transfer the toner images formed on the transfer material or the second image carrier.
本発明は、現像工程時に形成されるトナー像に係わるトナーの帯電量を求めてそれに基いて作像条件を調整しているので、トナーの帯電量が環境変動したり経時変動した場合であっても、感光体ドラム上のトナー付着量のばらつきが少なくて、出力画像における画像濃度が安定して、地肌汚れ等の不具合が発生しない画像形成装置を提供することができる。 In the present invention, the charge amount of the toner related to the toner image formed during the development process is obtained and the image forming conditions are adjusted based on the obtained charge amount. In addition, it is possible to provide an image forming apparatus in which there is little variation in the toner adhesion amount on the photosensitive drum, the image density in the output image is stable, and problems such as background stains do not occur.
実施の形態1.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部としてのプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収納された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23は感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像部、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写部としての転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is a main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing unit that emits laser light based on image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta, cyan, and black). A process cartridge as an image forming unit corresponding to the above, 21 is a photosensitive drum as an image carrier housed in each of the
また、27は各色のトナー像が重ねて転写される第2の像担持体としての中間転写ベルト、29は中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を被転写材Pに転写する転写部としての第2転写バイアスローラ、30は4色のトナー像が重ねて転写された被転写材Pを搬送する転写ベルト、32Y、32M、32C、32BKは各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの現像部23に各色のトナーを補給するトナー補給部、61は転写紙等の被転写材Pが収納される給紙部、66は被転写材P上の未定着画像を定着する定着部、120は載置された原稿を光学的に読み取るスキャナを示す。
ここで、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、現像部23、クリーニング部25が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上で、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
Here, each of the
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の反時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
Each of the four
一方、スキャナ120の原稿載置部にカラー原稿が載置されると、不図示の読取部にて原稿の画像情報が光学的に読み取られる。すなわち、原稿に対して照明光源の走査をおこない、不図示のカラーCCDに原稿像を結像する。そして、原稿像を、カラーCCDで光電変換してR、G、Bの画像信号を生成する。これらの画像信号は、書込み部2に送信される。その後、書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, when a color original is placed on the original placement portion of the
イエロー成分のレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面右側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分の静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分のレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面右から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分の静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面右から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム12表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面右から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
The yellow component laser light is reflected by the
Similarly, the magenta component laser light is reflected by the mirrors 9 to 11 and then irradiated to the surface of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、さらに回転して、現像部23との対向位置に達する。そして、現像部23から感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像(トナー像)が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ29の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ29の位置で、被転写材P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト27表面は、不図示の中間転写ベルトクリーニング部の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、第2転写バイアスローラ29位置の被転写材Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、被転写材Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した被転写材Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ29の位置に向けて搬送される。
Here, the transfer material P at the position of the second
Specifically, the transfer paper P fed by the
その後、フルカラー画像が転写された被転写材Pは、転写ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が被転写材P上に定着される。
そして、定着工程後の被転写材Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the transfer material P onto which the full color image has been transferred is guided to the fixing
Then, the transfer material P after the fixing process is discharged as an output image outside the apparatus
次に、図2及び図3にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図2は作像部を示す断面図であり、図3はその現像部23を示すA−A断面図である。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、収納されるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を除して図示する。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the image forming unit, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA showing the developing
The four image forming units installed in the apparatus
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、現像部23と、クリーニング部25とが、ケース26に一体的に収納されている。
現像部23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像剤担持体としての現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向する規制部材としてのドクターブレード23dと、で構成される。現像部23内には、キャリアCとトナーTとからなる2成分現像剤が収容されている。現像ローラ23aは、内部に固設されてローラ周面に磁界を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。現像ローラ23aと感光体ドラム21との間には、所定の現像ギャップが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
The developing
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像部23内の現像剤T、Cは、図3に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの回転駆動によって、トナー補給部32からトナー補給口26aを介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の矢印方向の循環である。)。そして、摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTが、第1搬送スクリュ23bによってキャリアCとともに現像ローラ23aに供給され、その現像剤T、Cが現像ローラ23a上に担持される。
The above-described image forming process will be described in more detail with a focus on the developing process.
The developing
その後、現像ローラ23aに担持された現像剤T、Cは、ドクターブレード23dの位置で適量化された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。そして、その対向位置で、現像剤中のトナーTが、感光体ドラム21表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界(現像電界)によって、トナーTが潜像に付着する。
その後、感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存したトナーTが、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bによってクリーニング部25内に回収される。
Thereafter, the developers T and C carried on the developing
Thereafter, most of the toner T adhering to the
ここで、装置本体に設けられたトナー補給部32は、交換自在に構成されたトナーボトル33と、トナーボトル33を保持・回転駆動するとともに現像部23にフレッシュトナーTを補給するボトル保持部34と、で構成されている。また、トナーボトル33内には、トナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収納されている。
Here, the
なお、トナーボトル33内のトナーTは、現像部23内のトナーTの消費にともない、トナー補給口26aから現像部23内に適宜に補給されるものである。トナー補給口26aは、第2搬送スクリュ23cの長手方向(図3の上下方向である。)の一端であって、第2搬送スクリュ23cの上方に設けられている。
The toner T in the
ここで、現像部23内のトナーTの消費は、感光体ドラム21に対向するトナー付着量検知手段としての反射型フォトセンサ28によって間接的に検知される。詳しくは、まず、上述の帯電工程、露光工程、現像工程を経て、感光体ドラム21上にパッチパターン(約30mm角の矩形パターンであって、ベタのトナー像である。)を形成する。このパッチパターンに向けて、フォトセンサ28の発光素子(LED)から光を照射する。そして、パッチパターンで反射した光を、フォトセンサ28の受光素子(フォトダイオード)で受光する。このとき、受光素子が受光した光量の大きさ(出力電圧の大きさである。)に係わる情報は制御部40に送信されて、制御部40にてパッチパターンにおけるトナー付着量(mg/cm2)を判定する。そして、トナー付着量が小さいと判定された場合には、現像部23内のトナーTの消費が多いものとして、制御部40からの指令に基いてトナー補給部32から現像部23内にフレッシュトナーを補給する。これに対して、トナー付着量が大きいと判定された場合には、現像部23内のトナーTの消費が少ないものとして、現像部23内へのトナー補給を休止又は減量する。
Here, the consumption of the toner T in the developing
また、現像ローラ23aに現像バイアスを印加する電圧印加手段としての現像電源41は、調整手段としての制御部40によって、印加する現像バイアスの大きさを可変できる。なお、現像バイアスは、直流電圧であっても、交流電圧であっても、その双方であってもよい。
さらに、現像電源41には、電源回路中に接続された抵抗器を備えた電流検知手段が設けられている。そして、抵抗器両端にかかる電圧を検出して、現像電源41から出力される電流を検知する。この現像電源41の電流検知手段にて検知された出力電流(現像電流)の情報は、制御部40に送信される。
Further, the developing
Further, the developing
また、帯電部22(帯電ローラ)に帯電電圧を印加する帯電電源42は、調整手段としての制御部40によって、印加する帯電電圧の大きさを可変できる。これによって、帯電工程にて感光体ドラム21上に形成される帯電電位が調整される。
また、感光体ドラム21上に露光光Lを照射する書込み部2は、調整手段としての制御部40によって、露光光Lの露光量の大きさを可変できる。これによって、露光工程にて感光体ドラム21上に形成される潜像電位が調整される。
なお、制御部40は、上述の現像バイアス、帯電電位、潜像電位の他にも、転写工程に係わる転写電圧等の作像プロセスに係わる作像条件のすべてを調整可能に構成されている。
In addition, the charging
Further, the
The
次に、本実施の形態1における特徴的な制御について説明する。
本実施の形態1では、電流検知手段の検知結果と、フォトセンサ28の検知結果と、に基いて、作像条件が調整される。具体的な制御は、以下の通りである。
Next, characteristic control in the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the image forming condition is adjusted based on the detection result of the current detection unit and the detection result of the
まず、出力画像の画像形成とは別に、上述の帯電工程、露光工程、現像工程を経て、感光体ドラム21上にパッチパターンを形成する。このとき、パッチパターンの現像工程において、すなわち、パッチパターンの潜像に向けて現像ローラ23a上のトナーTが移動する工程において、現像電源41の電流検知手段によって、現像ローラ23aに流れる現像電流が検知される。
First, apart from the image formation of the output image, a patch pattern is formed on the
例えば、現像工程時に、図4に示すような、時間(現像時間)に対する現像電流の変動が検知されたものとする。このとき、現像時間に対する現像電流変動の積分値(図4中の斜線領域である。)が、現像工程時に現像ギャップを移動するトナーTに係わる総電荷量Qとなる。したがって、パッチパターンの現像に係わる、単位面積当りの電荷量(Q/A)は、(現像工程時の総電荷量Q)/(パッチパターンの面積)となる。
このように、電流検知手段によって検知された現像電流に基いて、制御部40の演算部にて単位面積当りの電荷量(Q/A)が求められる。
For example, assume that a change in development current with respect to time (development time) as shown in FIG. 4 is detected during the development process. At this time, the integrated value of the development current fluctuation with respect to the development time (the hatched area in FIG. 4) is the total charge amount Q related to the toner T moving through the development gap during the development process. Therefore, the charge amount (Q / A) per unit area related to the development of the patch pattern is (total charge amount Q during the development step) / (area of the patch pattern).
Thus, based on the developing current detected by the current detection means, the calculation unit of the
その後、感光体ドラム21上に形成されたトナー像としてのパッチパターンは、トナー付着量検知手段としてのフォトセンサ28との対向位置に達して、フォトセンサ28によってそのトナー付着量が検知される。
詳しくは、フォトセンサ28の受光素子が受光したパッチパターンからの反射光量に対応した出力電圧が、制御部40に送信される。制御部40の演算部には、フォトセンサ28の出力電圧に対応したトナー付着量(M)に係わる情報と、パッチパターンの面積(A)に係わる情報と、が予め保持されている。そして、フォトセンサ28から送信された出力値に基いて、制御部40の演算部にて、感光体ドラム21上における単位面積当りのトナー付着量(M/A)が求められる。
Thereafter, the patch pattern as a toner image formed on the
Specifically, an output voltage corresponding to the amount of light reflected from the patch pattern received by the light receiving element of the
さらに、制御部40では、現像電流値に基く単位面積当りの電荷量(Q/A)と、反射光量に基く単位面積当りのトナー付着量(M/A)と、によって、単位重量当りの電荷量Q/Mが求められる。ここで、Q/Mは、次式で求められる。
Q/M=(Q/A)/(M/A)
Furthermore, the
Q / M = (Q / A) / (M / A)
その後、制御部40にて算出されたQ/Mに基いて、作像部における作像条件が調整される。
具体的には、Q/Mが所定値よりも小さいときには、感光体ドラム21上の地肌ポテンシャル(帯電電位と現像バイアスとの電位差である。)が、通常の値よりも大きくなるように、現像バイアス及び帯電電位の少なくとも1つを調整する。これにより、非画像部にトナーを吸引する力が弱まるので、環境変動等によりトナーのQ/Mが低下しても地肌汚れが発生しにくくなる。
Thereafter, the image forming conditions in the image forming unit are adjusted based on the Q / M calculated by the
Specifically, when Q / M is smaller than a predetermined value, the development is performed so that the background potential (the potential difference between the charging potential and the developing bias) on the
これに対して、Q/Mが所定値よりも大きいときには、感光体ドラム21上の現像ポテンシャル(潜像電位と現像バイアスとの電位差である。)が、通常の値よりも大きくなるように、現像バイアス及び潜像電位の少なくとも1つを調整する。これにより、画像部にトナーを吸引する力が強まるので、環境変動等によりトナーのQ/Mが増加してもトナー付着量が安定して画像濃度低下が発生しにくくなる。 On the other hand, when Q / M is larger than a predetermined value, the developing potential on the photosensitive drum 21 (the potential difference between the latent image potential and the developing bias) is larger than the normal value. At least one of the developing bias and the latent image potential is adjusted. As a result, the force for attracting the toner to the image portion is increased, so that even if the Q / M of the toner increases due to environmental fluctuations or the like, the toner adhesion amount is stable, and the image density is less likely to decrease.
ここで、本実施の形態1の画像形成装置は、上述の制御に加えて、Q/Mが一定になって所定の範囲内に収まるような制御手段を備えている。Q/Mを一定にする具体的な制御は、以下の通りである。
第1の制御手段は、制御部40にて算出されたQ/Mに基いて、トナー補給部32から現像部23に補給されるトナー量を調整するものである。詳しくは、Q/Mが所定の閾値よりも小さいときには、トナー補給部32からのトナー補給量が通常のトナー補給量よりも小さくなるように設定する。すなわち、Q/Mが小さいときには、現像部23内における現像剤のトナー濃度(現像剤中のトナーTの割合であって、TCと呼ばれる。)が小さくなるように制御して、Q/Mが大きくなるように調整する。これにより、Q/Mの低下が制限されて、地肌汚れが発生しにくくなる。さらに、Q/Mの低下にともないトナーTとキャリアCとの静電的な吸着力が低下することによる、トナー飛散も軽減される。
Here, in addition to the above-described control, the image forming apparatus according to the first embodiment includes a control unit that keeps Q / M within a predetermined range. Specific control for keeping Q / M constant is as follows.
The first control means adjusts the amount of toner replenished from the
これに対して、Q/Mが所定の閾値よりも大きいときには、トナー補給部32からのトナー補給量が通常のトナー補給量よりも大きくなるように設定する。すなわち、Q/Mが大きいときには、現像剤のトナー濃度が大きくなるように制御して、Q/Mが小さくなるように調整する。これにより、Q/Mの上昇が制限されて、感光体ドラム21上へのキャリア付着が発生しにくくなる。
ここで、キャリア付着は、Q/Mの高いトナーによってキャリアの帯電状態が弱まり、感光体ドラム21上のトナー像エッジ部(画像部と非画像部との境界部である。)近傍にキャリアが付着する現象である。キャリア付着が発生すると、出力画像にそれに対応した白抜けが生じる。
On the other hand, when Q / M is larger than a predetermined threshold, the toner supply amount from the
Here, in the carrier adhesion, the charged state of the carrier is weakened by the toner having a high Q / M, and the carrier is in the vicinity of the toner image edge portion (the boundary portion between the image portion and the non-image portion) on the
さらに、第2の制御手段は、制御部40にて算出されたQ/Mに基いて、現像部23内に長期にわたり残存する劣化トナーを排出して、その替わりにフレッシュトナーを補給するものである。
詳しくは、上述の作像条件の制御やトナー補給量の制御をおこなっても、所定のトナー濃度(TC)の範囲で、Q/Mが低下して所定値に復帰しないときには、一時的に地肌ポテンシャルが小さくなるように作像条件を調整する。これにより、Q/Mが低い劣化トナーは、感光体ドラム21上に地肌汚れとして付着して、現像部23内から積極的に排出される。現像部23内には、排出された劣化トナーに替わって、フレッシュなトナーを補給することで、現像部23内のトナーの帯電分布はほぼ初期状態に復帰する。なお、以上述べた第2の制御手段は、通常の出力画像の画像形成とは別におこなうことになる。
Further, the second control means discharges the deteriorated toner remaining in the developing
Specifically, if the above-described image forming condition control or toner replenishment amount control is performed, if the Q / M does not return to the predetermined value within a predetermined toner density (TC) range, the background is temporarily removed. Adjust the imaging conditions to reduce the potential. As a result, the deteriorated toner having a low Q / M adheres as background dirt on the
以上説明したように、本実施の形態1のように構成された画像形成装置においては、現像工程時に形成されるトナー像(パッチパターン)に係わるトナーTの帯電量Q/Mを求めて、そのQ/Mに基いて作像条件を調整している。さらには、トナーTの帯電量Q/Mが所定の範囲内に収まるように制御している。これによって、トナーTの帯電量Q/Mが環境変動したり経時変動した場合であっても、感光体ドラム21上のトナー付着量のばらつきが少なくて、出力画像における画像濃度が安定して、地肌汚れやトナー飛散やキャリア付着等の不具合を抑止することができる。
As described above, in the image forming apparatus configured as in the first embodiment, the charge amount Q / M of the toner T related to the toner image (patch pattern) formed during the development process is obtained and The image forming conditions are adjusted based on Q / M. Further, the charge amount Q / M of the toner T is controlled so as to be within a predetermined range. As a result, even when the charge amount Q / M of the toner T varies with the environment or changes over time, the variation in the toner adhesion amount on the
実施の形態2.
図5及び図6にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図5は、実施の形態2における作像部を示す断面図であって、前記実施の形態1の図2に相当する図である。本実施の形態2は、調整手段によって転写バイアスをも調整される点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
5 and 6, the second embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an image forming unit in the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in that the transfer bias is also adjusted by the adjusting means.
図5を参照して、感光体ドラム21上のトナー像(画像)を第2の像担持体としての中間転写ベルト27上に転写する転写部としての転写バイアスローラ24と、中間転写ベルト27上のトナー像をさらに被転写材Pに転写する転写部としての第2転写バイアスローラ29とには、転写電源43から転写バイアスが供給されるように構成されている。転写バイアスローラ24及び第2転写バイアスローラ29に転写バイアス(転写電流及び転写電圧である。)を供給する転写電源43は、調整手段としての制御部40によって、供給する転写バイアスの大きさを可変できる。これによって、前記実施の形態1の図1及び図2で説明した第1転写工程及び2次転写工程における転写バイアスが調整される。
Referring to FIG. 5, a
ここで、転写バイアスローラ24及び第2転写バイアスローラ29は、ステンレス等の芯金上にNBR、EPDM、ウレタン、シリコン等からなる弾性層を形成したものである。
Here, the
そして、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、現像工程時に形成されるトナー像(パッチパターン)に係わるトナーTの帯電量Q/Mを求めて、そのQ/Mに基いて作像条件を調整する。
このとき、調整される作像条件は、前記実施の形態1で調整した作像条件(帯電電位、潜像電位、現像バイアス)に加えて、転写バイアスローラ24及び第2転写バイアスローラ29に供給される転写バイアスである。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the charge amount Q / M of the toner T related to the toner image (patch pattern) formed during the development process is obtained, and the Q / M is obtained. Adjust the imaging conditions based on this.
At this time, the image forming conditions to be adjusted are supplied to the
図6は、転写部24、29における、転写バイアス電流と転写率との関係を示すグラフである。図6において、横軸は転写電源43から供給される転写バイアスを示し、縦軸は転写率を示す。ここで、転写率とは、中間転写ベルト27上又は感光体ドラム21上のトナー像が、被転写材P上又は中間転写ベルト27上に転写される比率である。また、実線R1はトナーTの帯電量Q/Mが高いときの転写率変動を示し、実線R2はトナーTの帯電量Q/Mが低いときの転写率変動を示す。
図6に示すように、トナーTの帯電量Q/Mの大きさによって、転写率が最大となる最適な転写バイアスの大きさが変動する。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the transfer bias current and the transfer rate in the
As shown in FIG. 6, the optimum transfer bias size that maximizes the transfer rate varies depending on the charge amount Q / M of the toner T.
装置本体1の制御部40には、トナーTの帯電量Q/Mに応じた最適な転写バイアスに係わる情報が保持されている。そして、電流検知手段41及びフォトセンサ28にて検知した検知結果から算出したトナーTの帯電量Q/Mに基いて、転写部24、29における転写率が最大となるように、それぞれの転写部24、29に供給される転写バイアスが最適化される。
The
具体的に、Q/Mが高いときには、転写バイアスが高めに設定される。これに対して、Q/Mが低いときには、転写バイアスが低めに設定される。これにより、環境変動、TC変動等によりトナーのQ/Mが変動しても、常に最適な転写性を維持することができる。したがって、転写性の安定にともない、出力画像における画像濃度も安定するとともに、感光体ドラム21上又は中間転写ベルト27上のトナー付着量も安定してトナーイールドが向上し、さらに、クリーニング部25や中間転写クリーニング部のメンテナンスサイクルも長期化できる。
Specifically, when Q / M is high, the transfer bias is set high. On the other hand, when Q / M is low, the transfer bias is set low. As a result, even when the Q / M of the toner fluctuates due to environmental fluctuations, TC fluctuations, etc., it is possible to always maintain the optimum transferability. Therefore, as the transferability is stabilized, the image density in the output image is also stabilized, the toner adhesion amount on the
ここで、本実施の形態2の画像形成装置は、タンデム型のカラー画像形成装置であって、4色の作像プロセスに対応して、4つの感光体ドラム21と、それぞれに対向する4つの現像部20と4つの転写バイアスローラ24とを備えている。これらのすべての作像プロセスについて、個々に、上述の調整制御がおこなわれる。これによって、各色ごとに最適な作像条件が異なる場合であっても、それぞれ、トナーTの帯電量Q/Mの変動に応じて作像条件を調整することができる。
Here, the image forming apparatus according to the second embodiment is a tandem type color image forming apparatus, and corresponds to the four
以上説明したように、本実施の形態2のように構成された画像形成装置においては、トナーTの帯電量Q/Mが環境変動したり経時変動した場合であっても、高い転写率を維持できるとともに、感光体ドラム21上のトナー付着量のばらつきが少なくて、出力画像における画像濃度が安定して、地肌汚れやトナー飛散やキャリア付着等の不具合を抑止することができる。
As described above, in the image forming apparatus configured as in the second embodiment, a high transfer rate is maintained even when the charge amount Q / M of the toner T changes in the environment or changes over time. In addition, the variation in the toner adhesion amount on the
なお、本発明が上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that the embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the embodiment. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for implementing the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、 2 書込み部、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ(作像部)、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23 現像部、 23a 現像ローラ(現像剤担持体)、
23b 第1搬送スクリュ、 23c 第2搬送スクリュ、
23d ドクターブレード、 23e 仕切部材、
24 転写バイアスローラ(転写部)、 25 クリーニング部、
27 中間転写ベルト(第2の像担持体)、
28 フォトセンサ(トナー付着量検知手段)、
29 第2転写バイアスローラ(転写部)、
32、32Y、32M、32C、32BK トナー補給部、 40 制御部、
41 現像電源(電圧印加手段、電流検知手段)、 42 帯電電源、
43 転写電源。
1 image forming apparatus body (apparatus body), 2 writing unit,
20, 20Y, 20M, 20C, 20BK Process cartridge (imaging part),
21 photosensitive drum (image carrier), 22 charging unit,
23 developing section, 23a developing roller (developer carrier),
23b 1st conveyance screw, 23c 2nd conveyance screw,
23d doctor blade, 23e partition member,
24 transfer bias roller (transfer section), 25 cleaning section,
27 Intermediate transfer belt (second image carrier),
28 Photosensor (toner adhesion amount detection means),
29 Second transfer bias roller (transfer section),
32, 32Y, 32M, 32C, 32BK toner supply unit, 40 control unit,
41 Development power supply (voltage application means, current detection means), 42 Charging power supply,
43 Transfer power supply.
Claims (6)
前記像担持体に対向するとともに現像剤を担持する現像剤担持体を具備した現像部と、
前記現像部にトナーを補給するトナー補給部と、
前記像担持体上の未転写トナーを回収するクリーニング部と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する電圧印加手段と、
前記像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像を作像するときに前記電圧印加手段から出力される電流を検知する電流検知手段と、
前記像担持体上に形成された前記トナー像のトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段と、
前記像担持体上の帯電電位と、前記像担持体上の潜像電位と、前記現像バイアスと、のうち少なくとも1つを調整する調整手段と、
前記電流検知手段の検知結果と前記トナー付着量検知手段の検知結果とに基いて前記トナー像の単位重量当りの電荷量を算出する制御部と、
を備え、
前記調整手段は、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定値よりも小さい場合には前記像担持体上の地肌ポテンシャルが大きくなるように調整し、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定値よりも大きい場合には前記像担持体上の現像ポテンシャルが大きくなるように調整し、
前記制御部によって算出された前記電荷量が所定の閾値よりも小さい場合には前記トナー補給部から前記現像部に補給するトナーの量が少なくなるように調整して、前記制御部によって算出された前記電荷量が所定の閾値よりも大きい場合には前記トナー補給部から前記現像部に補給するトナーの量が多くなるように調整して、前記電荷量が所定の範囲内に収まるように制御する第1制御手段と、
前記第1制御手段による制御をおこなっても前記電荷量が低下して前記所定の範囲内に収まらない場合に、前記像担持体上の地肌ポテンシャルが小さくなるように前記調整手段を制御する第2制御手段と、
をさらに備え、
前記第2制御手段による制御によって前記現像部内のトナーを前記像担持体に付着させて、その付着したトナーを前記クリーニング部によって回収することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is formed;
A developing unit provided with the developer carrying member for carrying a developer as well as opposed to the image bearing member,
A toner replenishing unit for replenishing toner to the developing unit;
A cleaning unit for collecting untransferred toner on the image carrier;
Voltage applying means for applying a developing bias to the developer carrying member;
Current detection means for detecting a current output from the voltage application means when developing a latent image formed on the image carrier to form a toner image;
Toner adhesion amount detection means for detecting the toner adhesion amount of the toner image formed on the image carrier;
Adjusting means for adjusting at least one of a charging potential on the image carrier, a latent image potential on the image carrier, and the developing bias ;
A control unit that calculates a charge amount per unit weight of the toner image based on a detection result of the current detection unit and a detection result of the toner adhesion amount detection unit ;
With
The adjusting unit adjusts the background potential on the image carrier to be large when the charge amount calculated by the control unit is smaller than a predetermined value, and the charge amount calculated by the control unit. Is adjusted so that the development potential on the image carrier increases when
When the charge amount calculated by the control unit is smaller than a predetermined threshold, the amount of toner supplied from the toner replenishing unit to the developing unit is adjusted to be small and calculated by the control unit. When the charge amount is larger than a predetermined threshold value, the amount of toner replenished from the toner replenishing unit to the developing unit is adjusted to be controlled so that the charge amount falls within a predetermined range. First control means;
A second control unit configured to control the adjustment unit to reduce a background potential on the image carrier when the charge amount decreases and does not fall within the predetermined range even when the control by the first control unit is performed; Control means;
Further comprising
An image forming apparatus , wherein the toner in the developing unit is attached to the image carrier under the control of the second control unit, and the attached toner is collected by the cleaning unit .
前記調整手段は、前記転写部に供給される転写バイアスをも調整できるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit is configured to adjust a transfer bias supplied to the transfer unit.
前記複数の像担持体上にそれぞれ形成されるトナー像を被転写材上又は第2の像担持体上に転写する複数の転写部と、を具備したことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。6. The apparatus according to claim 5, further comprising: a plurality of transfer units that transfer toner images respectively formed on the plurality of image carriers onto a transfer material or a second image carrier. Image forming apparatus.
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