JP4622420B2 - Color image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、作像条件の変更過程にて生じる不具合画像を検出し、その検出結果に基づき画像形成条件の変更を制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a defective image generated in a process of changing an image forming condition in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and controlling the change of the image forming condition based on the detection result.
現在、画像形成装置による出力画像の画質は目覚ましく向上しており、これにより、ユーザの画質変動に対する要求は一段と厳しくなってきている。そのため、出力画像へ何ら影響を与えずに画質を調整することが必要とされている。 At present, the image quality of the output image by the image forming apparatus has improved remarkably, and as a result, the user's demand for image quality fluctuations has become more severe. Therefore, it is necessary to adjust the image quality without affecting the output image.
画質を調整する際に、感光体に帯電バイアスを印加させるタイミング及び現像器に現像バイアスを印加させるタイミングを変化させる場合、或いは、帯電電位及び現像電位を変更する場合、感光体の主走査方向に平行な帯状のトナー像(以下「トナーバンド」という)が発生することがある。そして、トナーとキャリアを用いる二成分現像が適用されている画像形成装置において同様に変化や変更を行った場合、キャリアにトナーが混じった現像剤帯(以下「キャリアバンド」という)が発生することがある。 When adjusting the image quality, when changing the timing of applying the charging bias to the photosensitive member and the timing of applying the developing bias to the developing unit, or when changing the charging potential and the developing potential, the main scanning direction of the photosensitive member is changed. A parallel belt-like toner image (hereinafter referred to as “toner band”) may be generated. When an image forming apparatus to which two-component development using toner and carrier is applied is changed or changed in the same manner, a developer band in which toner is mixed in the carrier (hereinafter referred to as “carrier band”) is generated. There is.
このトナーバンドやキャリアバンドは、正規な画像とは異なるため、様々な問題を引き起こす。例えば、中間転写体ベルトや用紙搬送ベルト等の像担持体の周辺を汚し、また、転写器に転移された結果、記録用紙を汚し、更に、汚れた記録用紙を介して定着器を汚すなど画像形成装置内部だけではなく、記録用紙も汚すことになる。また、現像器からのトナー及びキャリアを不必要に消費してしまうことになる。 Since the toner band and the carrier band are different from regular images, various problems are caused. For example, the periphery of the image carrier such as an intermediate transfer belt or a paper transport belt is soiled, the recording paper is soiled as a result of being transferred to the transfer device, and the fixing device is soiled via the dirty recording paper. Not only the inside of the forming apparatus but also the recording paper is soiled. Further, the toner and carrier from the developing unit are unnecessarily consumed.
ところで、トナーバンドやキャリアバンドは、帯電バイアス又は現像バイアスを印加させるタイミングを変化させた結果、或いは、帯電電位又は現像電位を変更した結果、感光体の帯電電位と現像器の現像電位の差が一定範囲を超えることによって生じる。例えば、ある極性に帯電されたトナーは相対的に反対の極性を持った部分に転移し、また、電位差が大きければ多量のトナーが転移する。つまり、現像器から感光体へのトナーの転移はトナーとキャリアの付着力に比べ、引き離す力の方が大きい場合に起こる。そのため、トナーバンドは感光体の帯電電位と現像器の現像電位が等しい場合、若しくは帯電電位が現像電位より相対的にトナー極性側であれば、現像器から感光体にトナーが転移することは無く、トナーと逆極性側であっても電位の差が小さければトナーバンドは生じない。 By the way, in the toner band and the carrier band, as a result of changing the timing of applying the charging bias or the developing bias, or as a result of changing the charging potential or the developing potential, the difference between the charging potential of the photosensitive member and the developing potential of the developing device is different. It is caused by exceeding a certain range. For example, a toner charged to a certain polarity is transferred to a portion having a relatively opposite polarity, and a large amount of toner is transferred if the potential difference is large. That is, toner transfer from the developing device to the photosensitive member occurs when the pulling force is larger than the adhesion force between the toner and the carrier. Therefore, in the toner band, if the charging potential of the photosensitive member is equal to the developing potential of the developing device, or if the charging potential is relatively on the toner polarity side from the developing potential, the toner does not transfer from the developing device to the photosensitive member. Even if it is on the opposite polarity side of the toner, if the potential difference is small, no toner band will be generated.
一方、キャリアバンドは、トナーの転移同様、現像器から感光体へのキャリアの転移もキャリアと現像ロールとの付着力に比べ引き離す力が大きい場合に起こる。そのため、キャリアバンドは帯電電位と現像電位が等しい場合、若しくは、帯電電位が現像電位より相対的にキャリア(反トナー)極性側であれば現像器から感光体に転移することは無く、キャリアと逆極性側であっても電位の差が小さければキャリアバンドは生じない。 On the other hand, the carrier band occurs when the carrier transfer from the developing device to the photoconductor is larger than the adhesion force between the carrier and the developing roll as well as the toner transfer. Therefore, the carrier band is not transferred from the developing device to the photosensitive member when the charged potential is equal to the developing potential, or when the charged potential is on the carrier (anti-toner) polarity side relative to the developing potential. Even on the polar side, if the potential difference is small, no carrier band is generated.
ここで、帯電電位或いは現像電位を印加させるタイミングを変化させた結果、像担持体上にトナーバンド又はキャリアバンドが形成される様子を示しているのが図7である。分図(a)において、帯電電位E(直線にて図示)は、現像電位D(点線にて図示)よりも遅く立ち上がっている。その結果、現像電位Dが所定の電位に達しても帯電バイアスが印加されていない領域においては、現像電位Dと、帯電電位Eとの間に電位差V1が生じる。この時、電位差V1が一定範囲を超える場合には、像担持体100の表面にトナーバンドBが形成される。
Here, FIG. 7 shows a state in which a toner band or a carrier band is formed on the image carrier as a result of changing the timing of applying the charging potential or the developing potential. In the partial diagram (a), the charging potential E (shown by a straight line) rises later than the developing potential D (shown by a dotted line). As a result, a potential difference V 1 is generated between the developing potential D and the charging potential E in a region where no charging bias is applied even when the developing potential D reaches a predetermined potential. At this time, if the potential difference V 1 exceeds a certain range, a toner band B is formed on the surface of the
これに対し、分図(b)において、帯電電位E(直線にて図示)は、現像電位D(点線にて図示)よりも早く立ち上がっている。その結果、帯電電位Eが所定の電位に達しても現像バイアスが印加されていない領域においては、帯電電位Eと、現像電位Dとの間に電位差V2が生じる。この時、電位差V2が一定範囲を超える場合には、像担持体100の表面にキャリアバンドCが形成される。
On the other hand, in the partial diagram (b), the charging potential E (shown by a straight line) rises earlier than the developing potential D (shown by a dotted line). As a result, a potential difference V 2 occurs between the charging potential E and the developing potential D in a region where the developing bias is not applied even when the charging potential E reaches a predetermined potential. At this time, when the potential difference V 2 exceeds a certain range, a carrier band C is formed on the surface of the
従って、図7に示したように、画像形成開始時など帯電電位或いは現像電位を印加させるタイミングを変化させる、或いは、帯電電位又は現像電位を変更させる場合、変化や変更の過渡期において帯電電位と、現像電位との差が一定範囲を短時間ではあるが超えるため、トナーバンドやキャリアバンドが発生するのである。 Therefore, as shown in FIG. 7, when changing the timing for applying the charging potential or the developing potential, such as at the start of image formation, or changing the charging potential or the developing potential, Since the difference from the development potential exceeds a certain range for a short time, a toner band and a carrier band are generated.
このトナーバンドやキャリアバンドを防ぐ方法として、感光体回転開始及び停止時に感光体の表面電位と、現像バイアス電圧との相対的電位差をキャリア飛び発生限界最大電位差とトナー付着量最小電位差の範囲内で段階的に制御する方法(特開平7−253693号公報)が提案されている。しかし、感光体の表面電位と、現像バイアス電圧との電位差を、キャリア飛び発生限界最大電位差とトナー付着量最小電位差の範囲内で段階的に制御することは複雑であり、制御装置に負荷が掛かってしまうという問題があった。また、感光体回転開始及び停止時に毎回バイアスを段階的に変化させるため、画像形成に時間が掛かってしまうという問題もあった。 As a method for preventing this toner band or carrier band, the relative potential difference between the surface potential of the photosensitive member and the developing bias voltage at the start and stop of the photosensitive member rotation is within the range of the maximum potential difference between the carrier jump generation limit and the minimum potential difference of the toner adhesion amount. A method of controlling in stages (JP-A-7-253893) has been proposed. However, it is complicated to control the potential difference between the surface potential of the photoconductor and the developing bias voltage stepwise within the range of the maximum potential difference of carrier jump generation and the minimum potential difference of toner adhesion amount, which places a load on the control device. There was a problem that. In addition, since the bias is changed stepwise every time the photosensitive member starts and stops rotating, there is a problem that it takes time to form an image.
また、画像形成を開始するにあたり、表面電位検出手段により検出された感光体の表面電位が所定の電位に達したときの時刻を制御手段により認識させ、この時刻から一定の時間が経過した時刻に制御手段からの信号により現像剤担持体に現像バイアスを印加させる方法(特開2002−108163号公報)が提案されている。しかし、表面電位検出手段の表面電位に対する感度は、取付状態に左右されやすい。また、帯電器に帯電バイアスを印加させる電源と、現像器に現像バイアスを印加させる電源とが、それぞれ異なる表面電位の立ち上がり特性や変化特性を有する。そのため、表面電位検出手段の取付状態や電源装置の特性のバラツキ等の影響により、制御が困難であるといった問題があった。 Further, when starting image formation, the control means recognizes the time when the surface potential of the photoconductor detected by the surface potential detection means reaches a predetermined potential, and at a time when a certain time has elapsed from this time. A method (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-108163) is proposed in which a developing bias is applied to a developer carrying member by a signal from a control means. However, the sensitivity of the surface potential detection means to the surface potential is easily affected by the mounting state. Further, a power source for applying a charging bias to the charger and a power source for applying a developing bias to the developing device have different surface potential rising characteristics and changing characteristics, respectively. For this reason, there is a problem that control is difficult due to the influence of the mounting state of the surface potential detecting means and the variation in the characteristics of the power supply device.
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、所定の条件下において発生したトナーバンドやキャリアバンドを防止することができる画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing toner bands and carrier bands generated under predetermined conditions. .
前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回動する感光体と、前記感光体の表面を均一に帯電させる帯電手段と、前記帯電手段へ帯電バイアスを印加させる帯電電源と、前記静電潜像に応じトナー像が前記感光体へ形成される現像手段と、前記現像手段へ現像バイアスを印加させる現像電源と、前記感光体からトナー像が転写される像担持体と、発光素子及び受光素子を有し、前記像担持体の表面に形成されるトナー像を光学的に読み込む検出手段と、前記帯電電源及び前記現像電源へ帯電バイアス印加信号及び現像バイアス印加信号をそれぞれ発信する制御部とから構成される画像形成装置において、前記検出手段は、前記帯電バイアス及び前記現像バイアスの少なくとも何れか一方を変化或いは変更する際、過渡的に前記像担持体の表面に形成される主走査方向に平行な帯状現像剤を検出し、前記制御部は、前記検出手段の検出信号から算出された前記帯状現像剤の副走査方向の幅に基づき前記帯電バイアス印加信号及び前記現像バイアス印加信号の少なくとも何れか一方の発信時期を補正することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention includes a rotating photoreceptor, a charging unit that uniformly charges the surface of the photoreceptor, a charging power source that applies a charging bias to the charging unit, A developing unit that forms a toner image on the photoconductor according to the electrostatic latent image, a developing power source that applies a developing bias to the developing unit, an image carrier that transfers the toner image from the photoconductor, and light emission A detecting means for optically reading a toner image formed on the surface of the image carrier, and a charging bias applying signal and a developing bias applying signal to the charging power source and the developing power source, respectively. In the image forming apparatus including the control unit, the detection unit transiently changes the image when changing or changing at least one of the charging bias and the developing bias. A belt-like developer parallel to the main scanning direction formed on the surface of the holder is detected, and the controller is configured to perform the charging based on the width of the belt-like developer in the sub-scanning direction calculated from the detection signal of the detection unit. The transmission timing of at least one of the bias application signal and the development bias application signal is corrected.
このような本発明の画像形成装置において、前記帯電手段は前記感光体の主走査方向幅全域に亘り当接し、前記感光体の表面を所定の電位に帯電させられるものでなければならない。そして、前記帯電電源は、前記感光体を所定の電位に帯電させる帯電バイアス電圧を前記帯電手段へ印加できるものでなければならない。これにより、前記感光体の表面を均一の電位で帯電することが可能となる。 In such an image forming apparatus of the present invention, the charging means must be in contact with the entire width of the photoconductor in the main scanning direction and charge the surface of the photoconductor to a predetermined potential. The charging power source must be capable of applying a charging bias voltage for charging the photosensitive member to a predetermined potential to the charging means. As a result, the surface of the photoreceptor can be charged with a uniform potential.
前記現像手段は、前記感光体の主走査方向幅全域に亘り当接していなければならない。そして、前記現像電源は、現像に要する所定の現像バイアス電圧を前記現像手段へ印加できるものでなければならない。これにより、前記感光体の表面に形成された静電潜像に応じ、前記現像手段のトナーを前記感光体の表面に転移させ、トナー像を形成することができる。また、前記現像手段はトナー及びキャリアから成る二成分現像剤を使用するものでもよい。尚、前記現像手段については、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの4色以外にもコーポレートカラーなどの特色を加え、それぞれに前記現像電源を備える構成とすることもできる。 The developing means must be in contact with the entire width of the photoconductor in the main scanning direction. The developing power source must be capable of applying a predetermined developing bias voltage required for developing to the developing means. Accordingly, the toner of the developing unit can be transferred to the surface of the photoconductor according to the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor to form a toner image. The developing means may use a two-component developer composed of toner and carrier. The developing means may be configured to add a special color such as a corporate color in addition to the four colors of cyan, yellow, magenta, and black, and to include each of the developing power sources.
前記像担持体としては、タンデム方式のカラー画像形成装置において各色の感光体表面に形成される記録画像が多重転写される中間転写体ベルトを適用することができる。または、記録シートを静電吸着し搬送する搬送ベルトの対向位置に各色の感光体を配設し、記録シートの搬送と共に順次各色の記録画像が記録シートへ静電転写される搬送ベルトを適用することも可能である。 As the image carrier, an intermediate transfer body belt on which a recording image formed on the surface of each color photoreceptor is transferred in a tandem color image forming apparatus can be applied. Alternatively, a photosensitive belt of each color is disposed at a position opposite to the conveyance belt that electrostatically attracts and conveys the recording sheet, and a conveyance belt that sequentially electrostatically transfers the recording image of each color to the recording sheet is applied along with the conveyance of the recording sheet. It is also possible.
前記検出手段は、画質調整において、前記像担持体の表面に形成される画質調整用のトナー像を検出することができるものであればよく、発光素子と受光素子とを組み合わせ、前記トナー像を発光素子により照射した際に、受光素子へトナー像からの反射光またはトナー像を透過した透過光を入射できる位置に配置されているものであれば差し支えない。この時、前記発光素子により、イエロー、マゼンタ、シアン3色のトナー像が照射された場合には拡散反射光が、そして、ブラックのトナー像が照射された場合には正反射光が反射されるので、拡散反射光及び正反射光専用の計2つの発光素子を備え、各発光素子をそれぞれの反射光が入射し得る位置に配置するのがよい。また、拡散反射光を前記受光素子の受光面で受光する際には、この反射光を前記受光面へ結像させる、つまり焦点を合わせ映し出すため、前記像担持体と前記受光素子との間にレンズを配置し、結像光学系を構成することが好ましい。この結像光学系を構成することにより、焦点を合わせた状態でトナー像を前記受光面へ映し出すことができ、精度の高い検出が可能となる。更に、前記受光素子の前面には、当該受光素子の視野領域を制限するマスクを設けるとよい。これにより、前記像担持体の表面に形成されているトナー像が小さい場合であっても、当該トナー像からの反射光で光力が強い光のみを前記受光素子へ入射させることができる。 The detection means may be any means as long as it can detect an image quality adjustment toner image formed on the surface of the image carrier in image quality adjustment. The detection means combines a light emitting element and a light receiving element to obtain the toner image. There is no problem as long as it is arranged at a position where the light reflected from the toner image or the transmitted light transmitted through the toner image can enter the light receiving element when irradiated by the light emitting element. At this time, the light emitting element reflects diffuse reflected light when a yellow, magenta, and cyan toner image is irradiated, and specularly reflected light when a black toner image is irradiated. Therefore, it is preferable to provide a total of two light emitting elements dedicated to diffuse reflected light and regular reflected light, and to arrange each light emitting element at a position where each reflected light can enter. In addition, when the diffuse reflected light is received by the light receiving surface of the light receiving element, the reflected light is imaged on the light receiving surface, that is, in order to focus and project the light, between the image carrier and the light receiving element. It is preferable that a lens is disposed to constitute the imaging optical system. By configuring this imaging optical system, a toner image can be projected onto the light receiving surface in a focused state, and detection with high accuracy is possible. Furthermore, it is preferable to provide a mask for limiting the field of view of the light receiving element on the front surface of the light receiving element. As a result, even when the toner image formed on the surface of the image carrier is small, only light with strong light power reflected from the toner image can be incident on the light receiving element.
前記制御部は、前記帯電電源及び前記現像電源へ所定のタイミングで帯電バイアス印加信号及び現像バイアス印加信号をそれぞれ発信することができなければならない。これにより、前記像担持体の表面に前記帯状現像剤が形成された場合において、前記帯状現像剤を減少させることが可能となる。尚、前記帯状現像剤は、トナーにより前記像担持体の表面に形成されるトナーバンド、或いは、前記現像手段として、二成分現像剤が適用されている場合には、キャリアにトナーが混ざることにより前記像担持体の表面に形成されるキャリアバンドの両方が該当する。 The control unit must be able to transmit a charging bias application signal and a developing bias application signal to the charging power source and the developing power source at a predetermined timing, respectively. As a result, when the belt-like developer is formed on the surface of the image carrier, the belt-like developer can be reduced. The belt-like developer is a toner band formed on the surface of the image carrier with toner, or when a two-component developer is used as the developing means, the toner is mixed into the carrier. Both of the carrier bands formed on the surface of the image carrier are applicable.
画像形成装置において、前記帯電電源により前記帯電手段へ帯電バイアスが印加され、前記感光体の表面が帯電電位に達するまでの電位の立ち上がり特性は、前記帯電電源自体の特性と、画像形成装置内の温度や湿度とが影響される。そのため、温度や湿度等の環境が変化する前後において同じタイミングで前記制御部から前記帯電バイアス印加信号及び前記現像バイアス印加信号をそれぞれ発信した場合、トナーバンドやキャリアバンドが発生することがある。 In the image forming apparatus, a charging bias is applied to the charging unit by the charging power source, and the rising characteristics of the potential until the surface of the photoconductor reaches the charging potential are the characteristics of the charging power source itself and the characteristics of the image forming apparatus. Temperature and humidity are affected. Therefore, when the charging bias application signal and the development bias application signal are transmitted from the control unit at the same timing before and after the environment such as temperature and humidity changes, a toner band and a carrier band may be generated.
トナーバンドやキャリアバンド(以下、単に「バンド」という)が発生した場合には、前記検出手段によりバンドを検出するとよい。ここで、前記検出手段は、画質調整用のトナー像を検出できる構成となっているため、各色について発生し得るバンドを検出することができる。従って、バンドを検出するために専用の検出手段を新たに備える必要がなく、前記制御部において前記検出手段で検出されたバンドの検出信号から当該バンドの幅を算出可能な構成とすることにより、前記検出手段を増やすことなく画質調整用のトナー像及びバンドを検出することが可能となる。 When a toner band or a carrier band (hereinafter simply referred to as “band”) occurs, the band may be detected by the detection means. Here, since the detection means is configured to detect a toner image for image quality adjustment, it is possible to detect a band that can occur for each color. Therefore, it is not necessary to newly provide a dedicated detection means for detecting a band, and by configuring the control section so that the width of the band can be calculated from the detection signal of the band detected by the detection means, It is possible to detect a toner image and band for image quality adjustment without increasing the number of detection means.
画像形成装置においては、前記帯電電源が有する特性の他、前記現像電源が有する特性がある。また、生産過程における生産能力のバラツキにより、画像形成装置はそれぞれ固有の特性を有する。ここで、バンドの発生が画像形成装置固有の特性が原因となっている場合には、工場出荷時や画像形成装置の調整直後等に予めバンドを前記検出手段により検出し、その検出信号から算出されたバンドの幅を記憶させる記憶部を前記制御部に備えるとよい。これにより、画像形成装置固有の特性が起因となっているバンドについては、前記記憶部にバンドの幅を記憶させることにより、画像形成装置固有の特性を無視することができ、所定の条件下のみにおいてバンド検出を行い、必要に応じ前記帯電バイアス印加信号或いは前記現像バイアス印加信号の発信時期を調整する構成とすることが可能となる。ここでの所定の条件下とは、画像形成装置内の環境変化が確認された場合や、帯電バイアスと、現像バイアスとの少なくても何れか一方のバイアスを変化或いは変更させた結果、帯電電位及び現像電位の立ち上がり特性の変化が見込まれる場合に該当し、これは画質調整を行う条件と重なる場合があり、バンド検出のためだけに画像形成動作を中断させることを減らすことができる。 In the image forming apparatus, in addition to the characteristics of the charging power source, there are characteristics of the developing power source. In addition, the image forming apparatuses have unique characteristics due to variations in production capacity in the production process. Here, when the generation of the band is caused by the characteristic unique to the image forming apparatus, the band is detected in advance by the detection means at the time of factory shipment or immediately after adjustment of the image forming apparatus, and is calculated from the detection signal. The control unit may be provided with a storage unit that stores the width of the obtained band. As a result, for the band caused by the characteristic unique to the image forming apparatus, the characteristic unique to the image forming apparatus can be ignored by storing the band width in the storage unit, and only under a predetermined condition. In this case, it is possible to perform band detection and adjust the transmission timing of the charging bias application signal or the development bias application signal as necessary. Here, the predetermined condition means that the charged potential is determined when an environmental change in the image forming apparatus is confirmed or when at least one of the charging bias and the developing bias is changed or changed. This corresponds to the case where a change in the rising characteristic of the development potential is expected. This may overlap with the condition for adjusting the image quality, and the interruption of the image forming operation only for band detection can be reduced.
また、バンドの補正が必要な場合においては、予めトナーバンドが発生し得るようなタイミングで帯電バイアス或いは現像バイアスを印加させて画像形成プロセスを実行するのがよい。これにより、トナーバンドを予め設定した幅で発生させるようにすることでキャリアバンドの発生を抑えることが可能となり、予め設定した幅のトナーバンド幅のずれを検出及び算出することができる。尚、予めトナーバンドを発生させるのは、仮にキャリアバンドを発生させた場合には、前記現像手段のキャリアが不足したり、通常であればトナーが現像、転写されるべきところにキャリアが含まれることで前記感光体や前記像担持体を傷付ける恐れがあるからである。 When band correction is necessary, it is preferable to execute the image forming process by applying a charging bias or a developing bias at a timing at which a toner band can be generated in advance. Accordingly, the generation of the carrier band can be suppressed by generating the toner band with a preset width, and the deviation of the toner band width of the preset width can be detected and calculated. Note that the toner band is generated in advance if the carrier band is generated, the carrier of the developing means is insufficient, or the carrier is included where the toner should normally be developed and transferred. This is because the photoconductor and the image carrier may be damaged.
以上のように構成される本発明の画像形成装置によれば、所定の条件下において発生したトナーバンドやキャリアバンドを防止することが可能となる。 According to the image forming apparatus of the present invention configured as described above, it is possible to prevent a toner band or a carrier band generated under a predetermined condition.
以下添付図面に基づいて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。 Hereinafter, an image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。本構成図は、接触帯電器で感光体表面を帯電した後、レーザ光線の照射により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像するゼログラフィエンジンをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について備えたタンデム型のカラー電子写真方式の画像形成装置のIOT(イメージアウトプットターミナル:画像出力部)の概要が示されている。尚、図中では画像形成装置の画像読取部や画像処理部などは省略している。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus using an electrophotographic system to which the present invention is applied. In this configuration diagram, after charging the surface of the photoreceptor with a contact charger, an electrostatic latent image is formed by irradiation with a laser beam, and the xerographic engine that develops the electrostatic latent image with toner is yellow, magenta, cyan, An outline of an IOT (image output terminal: image output unit) of a tandem type color electrophotographic image forming apparatus provided for each color of black is shown. In the drawing, the image reading unit and the image processing unit of the image forming apparatus are omitted.
この画像形成装置のIOTは、図中矢印Aの方向にて回転する4つの感光体1Y、1M、1C、1Kと、この各感光体の表面を帯電する接触帯電器2Y、2M、2C、2Kと、帯電された各感光体表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、各感光体上に静電潜像を形成するROS(レーザ出力部)3Y、3M、3C、3Kと、各感光体上の静電潜像を各色現像剤で現像して感光体上にトナー像を形成する現像器4Y、4M、4C、4Kと、感光体上の各色トナー像を中間転写体ベルト6に転写する一次転写器5Y、5M、5C、5Kと、中間転写体ベルト6上のトナー像を用紙Pに転写する二次転写器7と、用紙Pに転写されたトナー像を定着する定着器9と、用紙Pを収納する用紙トレイTと、各感光体の表面をクリーニングするクリーナ(図示せず)と、各感光体表面の残留電荷を除去する除電器(図示せず)と、中間転写体ベルト6表面に転写された画質調整用のトナー像を検出するフォトセンサ10と、中間転写体ベルト6表面をクリーニングするベルトクリーナ8とから構成されている。
The IOT of this image forming apparatus includes four photoconductors 1Y, 1M, 1C, and 1K that rotate in the direction of arrow A in the figure, and
本構成図に示されている画像形成装置における画像形成動作としては、先ず、画像読取部(図示せず)で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータ(図示せず)などで作成された原画像信号は画像処理部(図示せず)に入力される。この入力画像信号は、各色の画像情報に分解された後、ROS(レーザ出力部)3Y、3M、3C、3Kに入力され、レーザ光線Lが変調される。そして、この変調されたレーザ光線Lは、接触帯電器2Y、2M、2C、2Kにより一様帯電された感光体1Y、1M、1C、1Kの表面に照射される。この各感光体表面にレーザ光線Lがラスタ照射されると、各感光体上にはそれぞれ入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。続いて、各色現像器4Y、4M、4C、4Kにより各感光体上の静電潜像がトナーにより現像され、各感光体上にトナー像が形成される。各感光体上に形成されたトナー像は、各一次転写器5Y、5M、5C、5Kにより中間転写体ベルト6に転写される。この中間転写体ベルト6へトナー像の転写が終了した各感光体は、クリーナにより表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、除電器により残留電荷が除去される。
As an image forming operation in the image forming apparatus shown in the configuration diagram, first, an original image signal read from an original by an image reading unit (not shown) or an external computer (not shown) is used. The original image signal is input to an image processing unit (not shown). The input image signal is decomposed into image information of each color and then input to ROS (laser output units) 3Y, 3M, 3C, and 3K, and the laser beam L is modulated. The modulated laser beam L is applied to the surfaces of the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K that are uniformly charged by the
次に、中間転写体ベルト6上のトナー像は、二次転写器7により、用紙トレイTから送られてくる用紙P上に転写された後、定着器9により用紙P上に転写されたトナー像が定着され所望の画像が得られる。用紙P上へのトナー像の転写が終了した中間転写体ベルトは6、ベルトクリーナ8により表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。
Next, the toner image on the
カラー画像形成装置内の温度・湿度などの環境変化や接触帯電器2Y、2M、2C、2K及び各色現像器4Y、4M、4C、4Kへのバイアスを変化或いは変更させた場合においては、トナーバンドやキャリアバンドが発生する。この場合には、これらバンドをフォトセンサ10により検出するものとなっている。そして、バンドを検出した際の出力信号から算出されたバンドの幅に応じ、制御部(図示せず)が接触帯電器2Y、2M、2C、2K及び各色現像器4Y、4M、4C、4Kへバイアスを印加するタイミングの補正を行っている。
Toner bands when the environmental changes such as temperature and humidity in the color image forming apparatus and the bias to the
図2は、図1に示されているカラー画像形成装置における、バンドの補正の流れを示しているブロック図である。記録画像を形成する場合おいては、まず、感光体1を接触帯電器2で帯電し、画像情報に応じてROS3で感光体1を露光することで感光体1の表面に静電潜像が形成される。次に、現像器4により現像した後、中間転写体ベルト6の表面に記録画像が転写される。本発明を最適に実施するためには、バンドの補正が必要な場合において、予めトナーバンドが副走査方向に数mmの幅で発生するようなタイミングでバイアスを印加させて画像形成プロセスを実行するとよい。これは、キャリアバンドを発生させた場合、現像器4中のキャリアが不足したり、通常トナーが現像、転写されるべきところにキャリアが含まれることで感光体1や中間転写体ベルト6等を傷付けるからである。即ち、トナーバンドを予め設定した幅で発生させるようにすることでキャリアバンドの発生が抑えられ、予め設定した幅のトナーバンド幅のずれを検出及び算出することが可能となる。このようにして、トナーバンドが発生した場合には、トナーバンドはフォトセンサ10により読み込まれる。
FIG. 2 is a block diagram showing a flow of band correction in the color image forming apparatus shown in FIG. In the case of forming a recorded image, first, the photosensitive member 1 is charged by the contact charger 2, and the photosensitive member 1 is exposed by the
制御部11は、フォトセンサ10から出力される信号より、トナーバンド及びキャリアバンドの幅を算出する。そして、帯電電源13及び現像電源14が有する電位の立ち上がり特性や、カラー画像形成装置の生産過程における生産能力のバラツキなどが原因でこれらバンドが発生している場合には、記憶部12にバンドの幅を記憶させる。更に、制御部11は、バンドの幅に応じ、帯電電源13及び現像電源14へバイアスを印加するタイミングの補正を行う。
The control unit 11 calculates the width of the toner band and the carrier band from the signal output from the
本発明が適用されているカラー画像形成装置におけるフォトセンサ10の概略構成図を示しているのが図3である。このフォトセンサ10は、照明手段と、受光光学系と、受光素子とから構成されている。この照明手段は、2つのLED10a、10bから成る。そして、受光光学系は、レンズ10cと、マスク10eとから構成されている。本図において、左右方向が主走査方向である。
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the photosensor 10 in the color image forming apparatus to which the present invention is applied. The
フォトセンサ10でバンドを検知するためには、バンドを照明手段により照射し、バンドから反射される反射光を検知する必要がある。バンドはシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの何れの色についても発生し、しかも、シアン、イエロー、マゼンタのマーク像からの反射光と、ブラックのマーク像からの反射光とは、反射光の種類が異なる。そのため、これら2種類の反射光をひとつの受光素子(フォトダイオード10d)で検知するには、この受光素子へそれぞれの反射光が入射し得る位置からバンドを照射しなければならず、照射するバンドに応じ、2つの照明手段を使い分けている。ちなみに、シアン、イエロー、マゼンタのバンドは、拡散反射するため、LED10bにより照射し、ブラックのバンドは、正反射するため、中間転写体6の垂線に対し、左右対称となる位置関係に配置されているLED10aにより照射されるものとなっている。
In order to detect a band with the
受光光学系のレンズ10cは、2種類の反射光のうち、拡散反射光については、フォトダイオード10dの受光面上に、反射光を結像させられるような配置となっている。しかし、反射光をフォトダイオード10dへ入射させる際には、その受光面上に反射光を結像させるか結像させないかに限らず、バンドの検出に不要な反射光も入射してしまう。そのため、この不要な反射光を遮り、それぞれの検出に有効な反射光の成分だけをフォトダイオード10d受光面上へ導く必要がある。そこで、フォトダイオード10dの直前には、フォトダイオード10d受光面の視野領域を規制するマスク10eが設けられている。そして、このマスク10eは、迷光防止のため、黒色としている。この受光光学系を構成するレンズ10cとマスク10eにより、何れの反射光を入射させる場合であっても、フォトダイオード10d受光面の視野領域をほぼ等しくすることが可能となっている。
The
トナーバンド或いはキャリアバンドからの反射光がフォトダイオード10dの受光面上に投影されると、フォトダイオード10dはこれらバンドの濃淡に応じた電流を出力する。図4に示されているように、フォトダイオード10dから出力された電流は、制御部11に備えられているAMP20で電流電圧変換/増幅された後、センサ出力信号として比較器21、更にはカウンタ22に供給される。
When reflected light from the toner band or carrier band is projected onto the light receiving surface of the
比較器21は、センサ出力信号の出力値が予め設定されている閾値を超えている間だけ、カウンタ22へ信号を出力するものとなっている。そして、カウンタ22では、比較器21から信号が出力された時間が計測される。更に、このカウンタ22で計測された時間からトナーバンド或いはキャリアバンドの副走査方向幅が算出される。尚、比較器21において設定する閾値については、適宜設定することができる。
The
トナーバンドをフォトセンサにより検出した結果に基づき現像バイアスを印加するタイミングを補正しているのを示しているのが図5である。分図(a)は、中間転写体ベルト6上に形成されたトナーバンドBとフォトセンサ10の中間転写体ベルト6上における視野領域Rとの位置関係を時経過に沿って示しているものであり、下方のグラフはフォトセンサ10の視野領域Rの位置に応じたセンサ出力信号の波形を示すものである。そして、センサ出力信号の波形において閾値Sを越えている時間Tが示されている。分図(b)は、制御部11において時間TからトナーバンドBの幅を算出し、その結果に基づき現像バイアスを印加するタイミングの補正前後における現像電位D1、D2と、帯電電位Eとが示されている。
FIG. 5 shows that the timing for applying the developing bias is corrected based on the result of detecting the toner band by the photo sensor. FIG. 2A shows the positional relationship between the toner band B formed on the
中間転写体ベルト6上に一次転写されたトナーバンドBは、かかる中間転写体ベルト6の回転に伴ってフォトセンサ10の前面を通過し、フォトセンサ10の視野領域Rを横切ることになる。トナーバンドBが中間転写体ベルト6と共に移動し、フォトセンサ10の視野領域Rが分図(a)に示される中間転写体ベルト6上のX点に差し掛かると、かかる視野領域R内にトナーバンドBが進入してくることになるので、センサ出力信号が変化を開始する。更にトナーバンドBが移動すると、視野領域Rに含まれるトナーバンドBの面積、すなわち視野領域RとトナーバンドBとの重複面積が拡大するので、センサ出力信号は徐々に上昇し、視野領域RがトナーバンドBによって略覆われるY点においてセンサ出力信号は最大となる。
The toner band B primarily transferred onto the
更に、トナーバンドBがY点を過ぎると、今度は視野領域Rに含まれるトナーバンドBの面積、すなわち視野領域RとトナーバンドBとの重複面積が減少していくので、センサ出力信号は徐々に下降し、トナーバンドBがフォトセンサ10の視野領域Rから完全に脱した時点でセンサ出力信号は最小となる(Z点)。
Further, when the toner band B passes the Y point, the area of the toner band B included in the visual field region R, that is, the overlapping area of the visual field region R and the toner band B decreases, so that the sensor output signal gradually increases. When the toner band B is completely removed from the visual field region R of the
分図(a)に示されているように、トナーバンドBがフォトセンサ10の視野領域Rを通過する際に(X点からY点の間)、かかる視野領域RとトナーバンドBとの重複面積が中間転写体ベルト6の進行に伴って連続的に変化しており、同じ強度のセンサ出力信号が継続してフォトセンサ10から出力されることがないように構成されている。すなわち、フォトセンサ10の視野領域Rを円形状に形成しているため、トナーバンドBの幅wの中心位置(重心位置)がフォトセンサ10の視野領域Rの中心位置に合致した時にセンサ出力信号は瞬間的に最大値が発生することになる。この時、閾値Sを超える時間Tを計測することにより、トナーバンドBの幅wを算出することが可能となる。
As shown in the partial diagram (a), when the toner band B passes through the visual field region R of the photosensor 10 (between the X point and the Y point), the visual field region R overlaps with the toner band B. The area continuously changes as the
そして、トナーバンドBの出力信号が閾値Sを超える時間Tから算出されたトナーバンドBの幅wより、現像バイアスを印加するタイミングが補正される。ここでいうタイミングとは、現像バイアスと帯電バイアスとの電位差がトナーバンドBを発生し得る一定範囲を超えないように現像バイアスを印加する時期のことである。また、視野領域Rの直径dは小さい方が信号レベルは大きくなり、出力信号の裾広がりを少なくすることができることから、補正したいタイミングと時間Tとの関係を精度よく求めることができる。 The timing for applying the developing bias is corrected based on the width w of the toner band B calculated from the time T when the output signal of the toner band B exceeds the threshold S. The term “timing” as used herein refers to a timing when the developing bias is applied so that the potential difference between the developing bias and the charging bias does not exceed a certain range in which the toner band B can be generated. In addition, the smaller the diameter d of the visual field region R, the larger the signal level, and the skirt spread of the output signal can be reduced. Therefore, the relationship between the timing to be corrected and the time T can be obtained with high accuracy.
分図(b)に示されているように、帯電電位Eに対し、現像電位D1は早く立ち上がっているため、現像バイアスを印加するタイミングを補正する前においては、現像電位D1と、帯電電位Eとの電位差が一定範囲を超えていたため、トナーバンド(図示せず)が中間転写体ベルト6上に発生していた。ここで、トナーバンドBの幅wに相当する時間だけ現像電位D1を現像電位D2まで図中矢印方向にシフトさせる(遅らせる)ことにより、現像電位D2と、帯電電位Eとの電位差はトナーバンドBが発生しない範囲に止まり、トナーバンドBの発生を防止することが可能となる。また、分図(b)の例では、現像バイアスを印加するタイミングを補正しているが、帯電バイアスを印加するタイミングを図中矢印とは逆方向へシフトさせて(早めて)、現像電位D1と、帯電電位Eとの電位差をトナーバンドBが発生しない範囲に止め、トナーバンドBの発生を防止することもできる。更に、現像バイアス或いは帯電バイアスを印加するタイミングを補正する他にプロセススピード、つまり、感光体の回動速度を調整することにより、現像電位D1と、帯電電位Eとの電位差をトナーバンドBが発生しない範囲に止め、トナーバンドBの発生を防止することも可能である。
As shown in the partial diagram (b), the developing potential D 1 rises earlier than the charging potential E. Therefore, before correcting the timing of applying the developing bias, the developing potential D 1 and the charging potential Since the potential difference from the potential E exceeded a certain range, a toner band (not shown) was generated on the
尚、キャリアバンドについてもフォトセンサ10で検出されたキャリアバンドの出力信号からキャリアバンドの幅を算出し、その幅に基づき現像バイアス或いは帯電バイアスを印加するタイミングを早める或いは遅らせることにより、同様にしてキャリアバンドの発生を防止することが可能である。更に、フォトセンサ10によるトナーバンド或いはキャリアバンドの検出は、画質調整時や予め設定された所定の時期に行えばよく、適宜検出時期を設定することができる。
For the carrier band, the carrier band width is calculated from the output signal of the carrier band detected by the
一般的に、生産過程における生産能力のバラツキ等により、画像形成装置はそれぞれ固有の特性を有する。ここで、画像形成装置固有の特性が原因となってトナーバンド或いはキャリアバンドが発生している場合には、工場出荷時や画像形成装置の調整直後に予めフォトセンサで検出されたバンドの出力信号から算出されたバンドの幅を制御部に備えられている記憶部に記憶させるとよい。これにより、画像形成装置内の環境変化が確認された場合や画質調整のため帯電バイアス或いは現像バイアスを変化・変更させた場合等、バンドが発生し得る条件下だけにおいてバンドを検出する制御方法を適用することが可能となり、この時には、画像形成装置固有の特性を無視してもよい。 Generally, image forming apparatuses have their own characteristics due to variations in production capacity in the production process. Here, when a toner band or a carrier band is generated due to characteristics unique to the image forming apparatus, an output signal of a band detected in advance by a photosensor at the time of factory shipment or immediately after adjustment of the image forming apparatus The band width calculated from the above may be stored in a storage unit provided in the control unit. As a result, there is a control method for detecting a band only under conditions where the band can be generated, such as when an environmental change in the image forming apparatus is confirmed or when a charging bias or a developing bias is changed or changed for image quality adjustment. In this case, characteristics unique to the image forming apparatus may be ignored.
更に、工場出荷時や画像形成装置の調整直後において、予めトナーバンド或いはキャリアバンドが発生するように帯電バイアス或いは現像バイアスを印加させ、フォトセンサにより検出されたバンドの出力信号から算出されたバンドの幅を制御部に備えられている記憶部に記憶させてもよい。この場合においても、画像形成装置固有の特性を無視することが可能となる。 Further, at the time of shipment from the factory or immediately after adjustment of the image forming apparatus, a charging bias or a developing bias is applied in advance so that a toner band or a carrier band is generated, and the band of the band calculated from the output signal of the band detected by the photo sensor is used. The width may be stored in a storage unit provided in the control unit. Even in this case, the characteristics unique to the image forming apparatus can be ignored.
予めトナーバンドを発生させる場合の動作について図6のフローチャートを用いて説明する。先ず、ステップS1で帯電バイアスを印加させるタイミングをt0遅らせる。この時、帯電バイアスを印加させるタイミングは、現像電位と、帯電電位との電位差が一定範囲を超えるものとなっているため、中間転写体ベルト6上にトナーバンドが発生する(ステップS2)。そして、このトナーバンドをフォトセンサ10で検出した際の出力信号からトナーバンドの幅を算出し、この幅に対応した時間tbを測定する(ステップS3)。ここで、帯電バイアスを印加させる最適なタイミングは、帯電バイアスを印加させるタイミングを遅らせた時間t0をトナーバンドの幅に対応した時間tbだけ早めたものとなるため、帯電バイアスを印加させるタイミングは、(t0−tb)に設定される(ステップS4)。これにより、トナーバンドの幅に応じて帯電バイアスを印加させるタイミングを設定することができる。また、予めトナーバンドを発生させる時期については、温度や湿度等の環境変化があった時、画質調整時や予め設定された所定の時期に行えばよく、適宜発生させる時期を設定することができる。
The operation when the toner band is generated in advance will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1, the timing for applying the charging bias is delayed by t 0 . At this time, the timing at which the charging bias is applied is such that the potential difference between the developing potential and the charging potential exceeds a certain range, and thus a toner band is generated on the intermediate transfer belt 6 (step S2). Then, the width of the toner band is calculated from the output signal when the
B・・・トナーバンド、R・・・視野領域、w・・・トナーバンド幅、d・・・視野領域直径、S・・・閾値、T・・・(閾値を越えている)時間、E・・・帯電電位、D1、D2・・・現像電位、6・・・中間転写体ベルト B: Toner band, R: Field area, w: Toner band width, d: Field area diameter, S: Threshold value, T ... (Over threshold value) time, E ... charge potential, D 1, D 2 ... development potential, 6 ... intermediate transfer belt
Claims (5)
予め設定された所定の時期に、前記制御部は、前記帯電バイアス及び前記現像バイアスの少なくとも何れか一方の発信時期を変更することにより、像担持体表面の一部に帯電バイアスと現像バイアスとの電位差が大きくかかる箇所を設けて、前記像担持体の表面に主走査方向に平行な帯状現像剤を形成すると共に、前記検出手段は、前記帯状現像剤を検出し、その後、
前記制御部は、前記検出手段の検出信号から算出された前記帯状現像剤の副走査方向の幅に相当する時間に基づき、前記帯状現像剤が形成されないように、前記帯電バイアス及び前記現像バイアスの少なくとも何れか一方の発信時期を前記時間分だけシフトして補正することを特徴とする画像形成装置。 A rotating photoreceptor, charging means for uniformly charging the surface of the photoreceptor, a charging power source for applying a charging bias to the charging means, and a toner image corresponding to the electrostatic latent image are formed on the photoreceptor. A developing unit, a developing power source for applying a developing bias to the developing unit, an image carrier to which a toner image is transferred from the photoconductor, a light emitting element and a light receiving element, are formed on the surface of the image carrier. An image forming apparatus comprising: a detection unit that optically reads a toner image to be read; and a controller that transmits a charging bias application signal and a developing bias application signal to the charging power source and the developing power source
At a predetermined time set in advance, the control unit changes the transmission timing of at least one of the charging bias and the developing bias to thereby apply a charging bias and a developing bias to a part of the surface of the image carrier. A location where a large potential difference is provided to form a strip-shaped developer parallel to the main scanning direction on the surface of the image carrier, and the detection means detects the strip-shaped developer, and then
The controller controls the charging bias and the development bias so that the belt-like developer is not formed based on a time corresponding to the width of the belt-like developer in the sub-scanning direction calculated from the detection signal of the detection unit . An image forming apparatus , wherein at least one of the transmission times is shifted and corrected by the time .
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