JP4750307B2 - Development device - Google Patents

Development device Download PDF

Info

Publication number
JP4750307B2
JP4750307B2 JP2001128409A JP2001128409A JP4750307B2 JP 4750307 B2 JP4750307 B2 JP 4750307B2 JP 2001128409 A JP2001128409 A JP 2001128409A JP 2001128409 A JP2001128409 A JP 2001128409A JP 4750307 B2 JP4750307 B2 JP 4750307B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
developing
toner
developer
photosensitive drum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001128409A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002023436A (en
Inventor
隆雄 尾形
一生 鈴木
暢彦 財間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001128409A priority Critical patent/JP4750307B2/en
Publication of JP2002023436A publication Critical patent/JP2002023436A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4750307B2 publication Critical patent/JP4750307B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Developing For Electrophotography (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置に関し、特に、複写機、プリンタ、FAX等の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11に従来のカラー画像形成装置の概略断面図を示す。
【0003】
本例の画像形成装置は、上部にデジタルデジタルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プリンタ部を有する。
【0004】
リーダ部において、原稿30を原稿台ガラス31上に載せ、露光ランプ32より露光走査した原稿30からの反射光像を、レンズ33によりフルカラーセンサ34に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号に、図示しない増幅回路を経て図示しないビデオ処理ユニットにより処理を施し、プリンタ部に送出する。
【0005】
プリンタ部において、像担持体である感光ドラム1を矢印R1方向に回転自在に担持し、感光ドラム1の周りに前露光ランプ11、コロナ帯電器2、露光光学系3、電位センサ12、4個の現像器4(4y、4c、4m、4k)、ドラム上トナー検知手段13、転写装置5、クリーニング器6等を配置する。
【0006】
レーザービーム露光光学系3には、リーダ部からの画像信号を入力し、図示しないレーザー出力部で光信号に変換した後、レーザー光をポリゴンミラー3aで反射し、レンズ3b及びミラー3cを通って、感光ドラム1の面を潜像に走査(ラスタスキャン)する光像Eに変換する。
【0007】
プリンタ部では、画像形成時、まず、感光ドラム1を矢印方向R1に回転させ、前露光ランプ11で除電し、帯電器2により一様に帯電した後、各分解色ごとに光像Eを照射し、感光ドラム1の表面に各色の静電潜像を形成する。
【0008】
つぎに各分解色ごとに所定の現像器4を動作させて、感光ドラム1上の潜像を現像し、感光ドラム1上に樹脂を基本としたトナーによる画像を形成する。現像器4y、4m、4c、4kは、偏心カム24y、24c、24m、24kの動作により、かく分解色の潜像に応じて択一的に感光ドラム1に接近するようにしている。
【0009】
記録材カセット7から記録材が搬送系により転写装置5に搬送され、次いで、転写装置5により感光ドラム1と対向した転写位置に供給される。感光ドラム1上に形成されたトナー像は、転写位置に供給された記録材に転写される。転写装置5は、本例では、転写ドラム5a、転写帯電器5b、吸着帯電器5c及び対向する吸着ローラ5g、内側帯電器5d、外側帯電器5eを有し、回転駆動されるように軸支された転写ドラム5aの周面開口域には、記録材担持シート5fを円筒状に一体的に調節している。記録材担持シート5fは、ポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使用している。
【0010】
転写装置5に搬送された記録材は、吸着帯電器5c及び吸着ローラ5gにより記録材担持シート5fに吸着され、転写ドラム5aの回転にしたがって転写位置を通って搬送され、感光ドラム1上のトナー像が転写帯電器5bにより記録材上に転写される。
【0011】
このように記録材担持シート5fに吸着して搬送される記録材には、所望回数回転する間に、感光ドラム1から所望数の色トナー像が重ね合わせて転写され、フルカラーの画像が形成される。
【0012】
4色モードの場合、このようにして4色のトナー像の転写を終了すると、記録材を転写ドラム5aから分離爪8a、分離押上げコロ8b及び分離帯電器5hの作用によって分離し、熱定着ローラ定着器9を介してトレイ1に排紙する。
【0013】
他方、転写後の感光ドラム1は、表面の残留トナーをクリーニング器6で清掃した後、再度画像形成工程に供する。
【0014】
記録材の両面に画像を形成する場合には、記録材が定着器9を出た後、すぐに搬送パス切換えガイド19を駆動し、排紙縦パス20を経て一旦反転パス21aに導いた後、記録材を一旦停止させ、反転ローラ21bの逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして送り込まれた方向と反対方向に退出させ、記録材を裏返して中間トレイ22にストックする。その後、再び転写ドラム5aに送って、上述した画像形成工程により、記録材の他方の面に画像を形成し、定着器19を経て排紙トレイ10に排紙する。
【0015】
記録材を分離した後の転写ドラム5aの記録材担持シート5f上は、感光ドラム1、現像器4、クリーニング器6等からの粉体の飛散付着、また記録材のジャム(紙詰まり)時にトナーが付着すること、両面画像形成時に記録材上のオイルが付着する場合があることにより汚染されるが、記録材担持シート5fを介して対向するファーブラシ14とバックアップブラシ15、及びオイル除去ローラ16とバックアップブラシ17によって清掃された後、再度画像形成プロセスに供される。このような清掃は、前回転時、後回転時に行い、またジャム(紙つまり)発生時には随時行う。
【0016】
又、本例においては、転写ドラム偏心カム25を作動させ、転写ドラム5aと一体化しているカムフォロワ5iを作動させることにより、記録材担持シート5fと感光ドラム1とのギャップを所定タイミングで所定間隔に設定可能な構成としている。例えば、スタンバイ中または電源オフ時には、転写ドラムと感光ドラムの間隔を離し、感光ドラムの回転駆動からの転写ドラムの回転を独立させることが可能な構成である。
【0017】
又、現像器4(4y、4c、4m、4k)は、この一連の画像形成動作において、つぎのように現像動作を行う。感光ドラム1の回転により静電潜像が、現像器4の現像スリーブ41と対向した現像位置に達するときに、現像バイアス電源(図示せず)により現像スリーブ41にAC、DCを重畳した現像バイアスを印加し、現像スリーブ駆動装置(図示せず)により現像スリーブ41をB方向に回転し、現像加圧カム24(24y、24c、24m、24k)により加圧して、この状態で潜像を現像する。
【0018】
更に、感光ドラム上に形成されるトナー画像(結果的には記録材に形成されるトナー画像)の階調を制御する場合(ハーフトーン画像を形成する場合)、感光ドラム1上に濃度検知用のパッチ潜像を形成し、現像バイアスを現像スリーブ41に印加してパッチ潜像をトナーで現像し、得られたパッチ画像の濃度をパッチセンサ13によって読み取る。読み取った画像濃度が基準値に達していなければ、画像信号レベルを調整する。この調整により、画像信号に対する、露光光学系により露光された感光ドラム上の露光部電位が調整され、そのときの現像されたパッチ画像濃度値を改めて初期基準値としてCPU300にフィードバックする。この動作を各色について行うことで、感光ドラム上に形成される各色のトナー画像の階調を適正化することができ、良好にハーフトーン画像を形成することができる。
【0019】
更に、現像器4内に収容されているトナーの濃度がほぼ一定に保たれるように現像器4に補給するトナーの量を制御する場合、感光ドラム1上に(例えば、画像形成中であれば、通常の画像が形成されている領域と領域の間)所定濃度のパッチ画像を形成して、センサ13の出力値が常に一定になるように、即ち、現像器4内に収容されているトナーの濃度がほぼ一定に保たれるように、現像器4に補給するトナーの量を制御することにより、トナーとキャリアの重量比(T/C比)が適正化され、適正濃度の画像を得ることができる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、感光ドラム上に形成されるトナー画像の階調を制御する場合と、現像器4内に収容されているトナーの濃度がほぼ一定に保たれるように現像器4に補給するトナーの量を制御する場合において、両者のパッチ潜像を現像する際の現像電界(現像スリーブに印加する現像バイアス)を同じにすると、現像電界により現像剤(トナー)に負荷がかかり、現像剤の寿命が短くなってしまうということがあった。
【0023】
本発明の目的は、画像の階調制御や現像剤の補給制御を良好に行いつつ、現像剤にかかる負荷を軽減して現像剤の寿命を向上することができる現像装置を提供することである。
【0024】
本発明の他の目的は、画像の階調制御と現像剤の補給制御との双方を良好に行うことができる現像装置を提供することである。
【0025】
本発明の更なる目的は、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される
【0029】
本発明によれば、トナーとキャリアを備える現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤を担持する現像剤担持体と、を有する現像装置において、
前記現像剤収容部への現像剤の補給量を制御するための第1の潜像が現像される場合は、交流成分を含む電圧が繰り返し印加される第1の現像バイアスが前記現像剤担持体に印加され、画像の階調を制御するための第2の潜像が現像される場合には、交流成分を含む電圧が印加される期間と、交流成分を含む電圧が印加されない期間と、を交互に備える第2の現像バイアスが前記現像剤担持体に印加されることを特徴とする現像装置が提供される。
【0033】
本発明にて、他の実施態様によれば、通常画像形成時は、交流成分を含む電圧が印加される期間と、交流成分を含む電圧が印加されない期間と、を交互に備えるバイアス前記現像剤担持体に印加される。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置の実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【0035】
実施例1
図1は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の一実施例を示す概略図で、像担持体としての感光ドラム128上の静電潜像を現像する現像器101Y〜101C(現像スリーブ)に印加する現像バイアスを切換えることが可能な構成となっている。
【0036】
本画像形成装置は、図1に示すように、電子写真感光体である感光ドラム128の周囲に、帯電手段としての一次帯電器121、露光手段としてのレーザー122、現像手段としての3つの現像器101Y、101M、101C、記録材担持体としての転写ドラム127及びクリーニング手段としてのクリーナ126を備え、さらに定着手段としての定着器125等を備えて構成されている。感光ドラム128の転写ドラム127と現像器101との間の位置(感光ドラムの移動方向において現像部よりも下流側であって転写部よりも上流側の位置)において、感光ドラムと対向するように、感光ドラム128上に形成された画像濃度制御用のパッチ画像、即ち、検知用のトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段としての画像濃度センサ108が設置されている。
【0037】
3つの現像器101(101Y〜101C)は、現像回転体106に周方向に等間隔で搭載され、現像部に選択的に移動可能な構成となっている。これら現像器101は、現像剤収容部としての現像容器102(102Y、102M、102C)を備え、これらの内部にそれぞれ非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した2成分現像剤が収容されている。各現像器101の感光ドラム128に対向する現像部位には開口部が設けられており、この開口部に現像剤担持体としての現像スリーブ105(105Y、105M、105C)が一部露出するようにして回転可能に配置され、現像スリーブ105の内部には、磁界発生手段としてのマグネット(磁極)が非回転に固定配置されている。また、現像時、現像スリーブと感光ドラム表面と所定距離だけ離間するように構成されているが、現像スリーブ上に形成された磁気ブラシは感光ドラム表面に接触するように構成されている。
【0038】
現像時、現像スリーブ105は、現像器101内の2成分現像剤を表面に保持して(現像時、現像スリーブ表面に磁気ブラシが形成、保持される)、感光ドラム128と対向した現像域に搬送する。このとき、現像スリーブに以下で詳述する現像バイアスが印加され、感光ドラム128上に形成されている静電潜像に現像スリーブから現像剤が静電的に付着し、感光ドラム上に可視像が形成される。潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ105の回転にしたがって現像器101に戻され回収される。
【0039】
各現像器101の内部には、収容した現像剤のトナー濃度を検知する現像剤濃度検知手段としての濃度センサ107(107Y、107M、107C)が設置され、また現像器101の近傍には、トナーを補給するためのトナー補給容器(画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジ方式を採用している)103(103Y、103M、103C)、及びトナー搬送スクリュー104(104Y、104M、104C)が配置されている。センサ107は発光部と受光部とを有し、発光部から発光された光が現像剤により反射された反射光を受光部で受光することにより現像器101内に収容されているトナー濃度に対応する情報を検知し、CPUにて検知結果と基準値とを比較する。そして、CPUにてトナー濃度が薄いと判断されれば、これに基づいてトナーカートリッジ103からスクリュー104により現像器101に補給するトナー量を演算、制御する構成となっている。このような構成とすることで、画像形成によって消費した不足分のトナーを補給し、現像器内のトナーの量(トナーとキャリアの比)をほぼ一定に維持することができるようになっている。
【0040】
3色フルカラーの画像形成はつぎのようにして行われる。感光ドラム128を回転し、その感光ドラム128の表面を帯電器121によって一様帯電した後、レーザー122によって原稿の画像情報(画像信号)に応じて露光を行うことにより、感光ドラム128の表面に1色目の、例えば、イエロー色成分の静電潜像を形成し、この潜像をイエロー現像器101Yで現像して、感光ドラム128上にイエロートナー像を形成し、そのイエロートナー像を、転写帯電器123による転写バイアスによって転写ドラム127上の用紙や光透過性樹脂シート(OHP用)等の記録材124に転写する。転写後に感光ドラム128上に残ったトナーは、クリーナ126により除去される。
【0041】
次いで、感光ドラム128を再び帯電し、レーザー122によって露光し、つぎの色のたとえばマゼンタ色成分の静電潜像を形成する。この間に回転体106が矢印方向に120°回転して、感光ドラム128にマゼンタ現像器101Mが対向し、形成された潜像を現像器101Mで現像して、感光ドラム128上にマゼンタトナー像を得る。このマゼンタトナー像を、既にイエロートナー像が転写されている記録材124上に重ねて転写する。以下同様にして、シアントナー像を形成し、記録材124に重ね合わせて転写する。
【0042】
このようにして記録材124上に3色のトナー像が重畳転写されたら、記録材124を転写ドラム127から剥離して定着器125へ送り、そこで加圧・加熱することにより、3色のトナー像を定着してフルカラーの永久像に形成し、プリント画像(出力画像)として画像形成装置の機外に排出する。
【0043】
図2は感光ドラムの電位を示す図である。
【0044】
感光ドラム128上に一次帯電器121により帯電したときの値をVd、レーザー122により0レベル発光したときの感光ドラムの帯電電位をV00、ffhex発光したときの感光ドラム電位をVff、現像バイアスのdc成分をVdcとすると、かぶり取り電位Vbackは|Vdc−V00|、現像コントラストVcontは|Vff−Vdc|で表せる。パッチ画像の潜像を形成するためのレーザー出力をphexとしたときの感光ドラム電位はVpであり、パッチ潜像のコントラスト電位Vcont,dpは|Vp−Vdc|である。
【0045】
画像形成装置の初期設置時やトナー補給容器を交換した直後のとき、記憶手段としてのROMに記憶され、予め決められた環境テーブル(温度、湿度情報に応じたプロセス条件(露光強度や現像バイアスや転写バイアスなどのプロセス条件の設定値が予め記憶されたもの)によって、感光ドラム128上にパッチ潜像をVcont,dpのように形成し、トナー補給用のパッチ潜像や画像の階調制御用のパッチ潜像を現像してパッチ画像とする(これをデジタルパッチ画像と呼ぶ)。
【0046】
トナー補給量を制御する場合、上述したように、パッチ画像の濃度を画像濃度検知センサ108で検知して、その検知出力値を初期値としてCPUに取り込む。その取り込んだ初期値と、その後に行われる濃度制御時において検知されたトナー補給用のパッチ画像の濃度、即ち、センサ出力値とが同じとなるように、トナーカートリッジ103から現像器101に補給するトナーの量を制御する。
【0047】
又、感光ドラム128に対しレーザー露光を行わずに、現像バイアスVdc1と感光ドラム電位Vd(帯電器121により帯電され露光されていない領域の電位)との間の電位差により、パッチ潜像のコントラスト電位Vcont,apを形成し、これを現像してトナー補給用のパッチ画像を形成しても良い(これをアナログパッチ画像と呼ぶ)。この場合においても、上述と同様に初期値設定を行い、コピーシーケンス(複数の画像を感光ドラム上に(記録材に)連続して形成する間)中にアナログパッチの作像、トナー補給量制御を行うことができる。
【0048】
なお、本発明では、デジタル露光により潜像を形成し、これを現像した画像をデジタル画像、その潜像をデジタル潜像と呼び、これと区別するために、上記の露光を行わずにパッチ画像を形成する場合、この潜像をアナログ潜像、これを現像した画像をアナログ画像と呼ぶことにする。以下、必要に応じ、この呼称を用いる。
【0049】
しかし、感光ドラムの使用による劣化、環境による変動等により、感光ドラムの特性、特に光感度特性が初期設置時と変化することがある。このためレーザー出力Pで感光ドラムを露光して得られた電位と、本来得られるべき初期設置時の電位との間に差が生じ、感光ドラム上に形成される画像濃度がこの電位差により所望の値から外れてしまい、この誤差を含んだ画像濃度値によってトナー補給制御を行うと、現像器内のトナー濃度が所望の範囲外となってしまい、形成画像の濃度が過剰に薄くなったり、トナーのかぶりが発生して画像不良となる可能性があった。
【0050】
特に低コスト化や小型化にともない高機能・高額部品である感光体電位測定センサを取り除いた状態で、トナー補給用のパッチトナー像を介してトナー補給量を制御するため、現像器内における現像剤の濃度のバラツキが大きくなり、現像剤にかかる負荷が増し、かぶり等の異常画像の増加や、現像剤の寿命低下といった弊害が発生することが懸念される。
【0051】
そこで、本実施例では、感光ドラムの光感度特性の変化による、感光ドラム上におけるレーザー照射部の電位のバラツキをなくすために、レーザー露光無しでトナー補給用のパッチ潜像を安定した電位で形成し、これを現像してパッチ画像を形成するアナログパッチ形成方法を採用している。
【0052】
これにより、トナー補給用のパッチ画像の濃度を安定化させ、パッチ画像の検知精度を向上することにより、現像剤にかかる負荷を軽減し、かぶりのない濃度の安定した出力画像を得るものである。以下のように制御する。
【0053】
図1の画像形成装置は、制御手段としてのCPU300に接続された現像バイアス用の高圧電源として高圧電源100A、100Bの2つを有し、各現像器101に現像バイアスA、現像バイアスBを切換えて印加可能な構成となっている。図3に、画像形成中の現像バイアスの切換えタイミングチャートを示す(「潜像」は潜像を形成している期間、「現像」は現像スリーブが回転している期間、「現像バイアスA、B」は現像バイアスA、Bがそれぞれ現像スリーブに印加されている期間を示している)。図4に、現像スリーブに印加する交番電圧である現像バイアスA、Bの時間波形(横軸は時間、縦軸は現像スリーブに印加する電圧)を示す。図5に、現像バイアスA、Bの現像特性を示す(横軸は、現像コントラスト電位(絶対値)、縦軸はセンサー108により検知されたパッチ画像濃度)。図6に、複数の記録材に連続して画像を形成する時の感光ドラム上の画像域、非画像域を示す(矢印は感光ドラムの移動方向を表している)。
【0054】
連続画像形成中の動作の一部分を図3を用いて説明すると、感光ドラム128上の画像域Cに形成すべき通常の画像の静電潜像がデジタル潜像で形成され、その潜像が現像器101と対向した現像位置に達したとき、現像器101の現像スリーブ105に高圧電源100Aから図4(a)に示す現像バイアスAが印加され、潜像が現像される。そして、次の通常の画像の静電潜像を形成するまでの間に感光ドラム101上に非画像域Eがあり、その非画像域Eを利用してこれにトナー補給用のパッチ画像を形成し、トナー補給制御を行う。
【0055】
その非画像域Eにおいて、感光ドラムに対しレーザー露光を行わずに、Vdのみの帯電を行って、現像バイアス電位Vdc1との間の電位差のアナログ潜像を形成し、そのパッチ潜像が現像位置に達したとき、現像バイアスを図4(a)のAから図4(b)のBへと切換え、切換えた現像バイアスBにより現像して、アナログパッチ画像を形成する。そしてつぎの画像域Dが現像位置に達したときに、現像バイアスを再びBからAに切り替えて、画像域D上の出力画像の潜像を現像する。
【0056】
図4(a)の現像バイアスAは、矩形波の所定数のパルス部(交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を現像スリーブに印加することにより交番電界が形成される交番部)と、ブランク部(直流電圧のみを現像スリーブに印加することにより一定電界が形成される休止部)と、を交互に有する波形を持つバイアス(ブランクパルスバイアス)である。このような現像バイアスAを用いると、図5(a)に示すように、現像器内のトナー濃度が変動しても感光ドラム上に形成される画像(トナー像)濃度には反映されにくく(図中、理想的な実線に対し、現像器内のトナー濃度を変動させたときの画像濃度を点線で示す)、画像濃度を安定化させることができる現像特性を持っている。この現像バイアスAは、現像剤濃度変動が形成されるトナー画像濃度に反映されにくいという特性上、この現像バイアスにおいてトナー画像濃度変動から現像剤濃度を制御させると現像剤にかかる負荷が大きくなる傾向があり、現像剤の劣化を早めてしまうという特性がある。
【0057】
図4(b)の現像バイアスBは、矩形波パルスバイアスであり、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を現像スリーブに印加することにより交番電界が形成される交番部を繰り返し有する。このような現像バイアスBを用いると、図5(b)に示すように、現像器内のトナー濃度に対して、形成(現像)される画像(トナー像)の濃度が忠実に反映、再現される現像特性を持ち(図中、理想的な実線に対し、現像器内のトナー濃度を変動させたときの画像濃度を点線で示す)、現像剤濃度の変動量が画像濃度の変動量に敏感に反映するものである。この現像バイアスBは、現像剤濃度変動に対して形成されるトナー画像濃度が敏感に変動するため、現像剤濃度を制御させる場合に適しており、現像剤にかかる負荷が小さくなる傾向があり、現像剤の劣化を抑制することができるという特性がある。
【0058】
このように、連続コピーシーケンス中の非画像域でのトナー補給制御用のパッチ潜像の現像に用いる現像バイアスを、現像剤濃度の変動量に対しトナー像濃度の変動量が追随せずにトナー像の濃度を安定させる現像バイアスAから現像剤濃度の変動量を敏感に画像濃度の変動量に反映させる現像バイアスBに切換える。
【0059】
更に、トナー補給用のパッチ画像を、画像域にデジタル画像で形成する出力画像とは切換えてアナログ画像で形成するようにしたので、非画像域においてパッチ画像を良好に形成することができるので、センサーによる検知出力値の信頼性を高めることができ、このため現像剤の負荷も軽減することができ、また画像域での出力画像の濃度を安定化でき、かぶりもなくせる。
【0060】
更に、本実施例では、通常の画像形成終了後の後回転処理動作中(感光体や転写ドラムのクリーニング等を行う)や、機械本体立ち上げ中の前多回転、特殊タイミングで動作する割り込みシーケンス等、通常の画像形成時以外の特殊制御用シーケンスで、さらなる画像濃度の安定化を図っている。
【0061】
図7は、通常の画像形成時以外の特殊制御用シーケンスにおける画像の階調制御用のパッチ画像の形成を示す図であり、画像域の展開図である。矢印は、感光ドラムの移動方向を示している。これは、感光ドラム上に形成する(結果的に記録材に形成する)ハーフトーン画像が適正に表現されているかどうかを検知するためのモードであり、この検知結果に応じて、露光光学系に入力する画像信号を補正することで露光光学系により露光される感光ドラム上の露光部電位を補正するものである。ただし、図1の画像形成装置に、イエロー、マゼンタ、シアンの現像器の他に、ブラックの現像器も搭載されているものとする。
【0062】
この特殊制御用シーケンスにおいて、感光ドラム128上の画像域で、図7のごとく、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各色ごとに、複数個の画像の階調制御用のパッチM1〜Mn、C1〜Cn、Y1〜Yn、K1〜Kn(M1〜Mnは段階的に濃度が異なるように形成された潜像を現像したものである(C1〜Cn、Y1〜Yn、K1〜Knについても同様である))をデジタル画像で形成する。このパッチ潜像の現像は、上述の複数の記録材に連続して画像を形成する間の非画像領域に形成するトナー補給用のパッチ潜像の現像とは異なり、現像器内のトナー濃度の変動量に対して形成される画像の濃度が追随せずに安定させる特性の現像バイアスAにより行う。
【0063】
そして、画像の階調制御用のパッチ画像を検知センサ108で読み取り、図8のごとく、露光光学系に入力する入力画像濃度信号に対する出力画像濃度をプロットしたもの、即ち、特性曲線を得ることができる。そして、特性曲線が、点線で示すようにリニアな出力特性となるように、CPUはルックアップテーブルを作成し、その後に形成する画像の階調補正や、感光ドラムの帯電電位に補正をかけることで、より安定した出力画像を得ることができる。なお、図8は、横軸は露光光学系に入力する画像濃度信号(右方に行くにしたがって濃度が濃くなるような信号となっている)を表し、縦軸は上記画像信号により形成された潜像を現像して得られたトナー像のセンサ108による検知濃度を表している。
【0064】
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成中の画像域、非画像域での現像バイアスを切換えることにより、画像域での通常の出力画像の安定化、非画像域での現像剤補給制御用の画像の濃度検知出力の信頼性の向上を図り、上述の特殊シーケンスにおいて、画像の階調制御用のパッチ潜像の現像に、上記の非画像域での現像剤補給制御用の潜像の現像時とは異なる現像バイアスを用いることにより、画像の階調制御用のパッチ画像濃度の検知出力の信頼性を高め、現像剤にかかる負荷を軽減し、かぶりのない安定した出力画像を得ることができるようにすることができる。
【0065】
実施例2
実施例1では、複数の記録材に連続して画像を形成する間において感光ドラム上の非画像域に形成するパッチ画像をアナログ画像としていたが、本実施例では、レーザー露光によりパッチ潜像を形成するデジタル画像のパッチ画像を形成しており、これによっても実施例1と同様な効果を得ることができる。
【0066】
本実施例でも、実施例1と同様、さらに、通常の画像形成時以外の特殊制御用シーケンスで、感光ドラム上にパッチ画像を形成するが、本実施例では、これをアナログパッチ画像とし、トナー補給量制御に使用する。
【0067】
なお、実施例1では、現像バイアス用の高圧電源を、図1に示すように、電源100A、100Bの2つ設置して、これをハード的に切換えたが、本実施例では、1つの高圧電源で、図9に示すように、2つの現像バイアスを発生できる構成となっている。すなわち、矩形波状のACバイアス(現像バイアスB)に対して、例えば、2周期分を発振したら2周期分(2周期分は位相がずれない整数倍である)を発振しないという、4周期分を1周期に見立てたAC現像バイアス波形(現像バイアスA)を発生可能にしておけば、1つの高圧電源で現像バイアスA、現像バイアスBを切換えて発生させることができる。
【0068】
本実施例における画像の階調制御を説明すると、図3に示すように、感光ドラム101上の画像域Cに出力画像の静電潜像がデジタル潜像で形成され、その潜像が現像位置に達したとき、現像バイアスAにより現像される。そして、次の出力画像の静電潜像までの間の感光ドラム101上に非画像域Eに、レーザー出力phexの露光を行って、図2に示すように、電位Vpの階調制御用のパッチ潜像をデジタル潜像で形成し、これを現像し、さらに、これをセンサー108で検知し、画像の階調制御を行う。
【0069】
この階調制御用のパッチ潜像が現像位置に達したとき、現像バイアスを通常の画像を形成するときの現像バイアスAのまま維持して現像し、デジタルパッチ画像を形成する。そして、次の画像域Dが現像位置に達したときに、現像バイアスをAのままさらに維持して、画像域D上の出力画像の潜像を現像する。
【0070】
このように、コピーシーケンス中の非画像域での画像の階調制御用のパッチ画像の現像に用いる現像バイアスを、現像器内の現像剤濃度の変動量に対しトナー画像濃度の変動量が少ない、即ち、出力画像の濃度を安定させる現像バイアスAのままで維持することにより、非画像域での階調制御用のパッチ画像のセンサー108による検知出力の信頼性を高めることができ、その後に形成する画像の階調を良好に補正することができる。さらに、現像剤の負荷も軽減することができ、また画像域での出力画像を、濃度が安定し、かぶりもない画像にすることができる。
【0071】
更に、通常の画像形成時以外の特殊制御用シーケンスで、感光ドラム上にトナー補給制御用のパッチ画像を形成し、このパッチ画像を画像形成中のパッチ画像と異なるアナログ画像とし、現像バイアスを現像バイアスBに切り替える。これにより、トナー補給制御用のパッチ画像のセンサー108による検知出力の信頼性を向上することができ、現像器内に補給するトナーの量を適正化することができる。さらに、現像剤にかかる負荷を軽減し、かぶりのない安定した出力画像を得ることができる。
【0072】
以上の実施例では、いずれも、1つの感光ドラムを用いてカラー画像を形成する画像形成装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、搬送ベルト等の記録材を担持搬送する記録材担持体に沿って感光ドラムを複数、例えば4個備え、4個の感光ドラム上の4色(Y、M、C,K)のトナー像を搬送ベルト上に記録材に順次重ね合わせて転写して記録材にフルカラー画像を得る、タンデム型の画像形成装置にも適用でき、同様に制御して同様な効果を得ることができる。
【0073】
又、図10のように、中間転写体としての中間転写ベルト130に沿って複数、例えば4個の感光ドラムを設け、4個の感光ドラム上の4色(Y、M、C、K)のトナー像を中間転写ベルト130上に順次重ね合わせて1次転写し、次いで搬送ベルト127により搬送される記録材上に4色のトナー像を一括して2次転写して、記録材上にフルカラー画像を得る、中間転写方式の画像形成装置にも適用することができる。図10において図1に付した符号と同一の符号は同一の部材を示し、詳細な説明は省略する。
【0074】
この場合、各感光ドラム128(128Y〜128K)上でトナー補給制御用のパッチ画像や画像の階調制御用のパッチ画像の濃度を検知することができるが、画像濃度検知センサ108を4色目の画像形成部の下流側に設置し、各色のトナー補給制御用のパッチ画像や画像の階調制御用のパッチ画像を各感光ドラム128Y〜Kから中間転写ベルト130上に互いに重なり合わないように順次転写して、検知センサ108により中間転写ベルト130上で各色のトナー補給制御用のパッチ画像や画像の階調制御用のパッチ画像の濃度検知を行うようにしてもよい。これによれば各感光ドラム128Y〜Kのそれぞれに検知センサ108を設置しなくてもよいのでコストを大幅に削減できる。
【0075】
勿論、上記の記録材担持体上の記録材に画像を形成する画像形成装置においても、各色のトナー補給制御用のパッチ画像や画像の階調制御用のパッチ画像を各感光ドラム128Y〜Kから記録材担持部材に互いに重なり合わないように直接転写して、単一のセンサー108により記録材担持体上で各色のトナー補給制御用のパッチ画像や画像の階調制御用のパッチ画像の濃度を検知するようにしてもよい。
【0076】
また、以上で説明した実施の形態の詳細な構成を本発明の思想の範囲内において種々変形しても上記実施例1、2と同様な効果を得ることができるのは言うまでもない。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤収容部への現像剤の補給量を制御するための第1の潜像を現像する第1の現像電界と、画像の階調を制御するための第2の潜像を現像する第2の現像電界とは異なるものとされるので、画像の諧調制御と現像剤の補給制御との双方を良好に行なうことができ、しかも、現像剤にかかる負荷を軽減して現像剤の寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像装置を備えた画像形成装置の一実施例を示す概略図である。
【図2】図1の画像形成装置の感光ドラム上の電位を示す模式図である。
【図3】図1の実施例で行う濃度制御におけるシーケンスを示す図である。
【図4】図1の実施例で使用する2つの現像バイアスA、Bの波形を示す図である。
【図5】図4の現像バイアスA、Bの現像特性を示す図である。
【図6】図1の実施例で感光ドラム上における出力画像、パッチ画像を形成する画像域、非画像域を示す図である。
【図7】図1の実施例で非画像形成中に形成する階調補正用のパッチ画像の形成法を示す模式図である。
【図8】図7のパッチ画像の濃度検知による階調補正用のルックアップテーブルの補正法を示す説明図である。
【図9】本発明の他の実施例での現像バイアスA、Bの波形の形成法を示す図である。
【図10】本発明が適用可能な画像形成装置の他の一例を示す概略図である。
【図11】従来の画像形成装置を示す詳細図である。
【符号の説明】
101Y〜101C、101K 現像器
102Y〜102C トナー濃度センサ
103Y〜103C トナーカートリッジ
108 画像濃度センサ
122 レーザー
127 転写ドラム
128、128Y〜128K 感光ドラム
130 中間転写ベルト
100A、100B 現像バイアス用高圧電源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device that develops, for example, an electrostatic latent image formed on an image carrier, and more particularly, to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a FAX.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a schematic sectional view of a conventional color image forming apparatus.
[0003]
The image forming apparatus of this example has a digital digital color image reader unit at the top and a digital color image printer unit at the bottom.
[0004]
In the reader unit, the original 30 is placed on the original platen glass 31, and the reflected light image from the original 30 exposed and scanned by the exposure lamp 32 is condensed on the full color sensor 34 by the lens 33 to obtain a color color separation image signal. The color-separated image signal is processed by a video processing unit (not shown) through an amplifier circuit (not shown) and sent to the printer unit.
[0005]
In the printer unit, a photosensitive drum 1 that is an image carrier is rotatably supported in the direction of arrow R1, and a pre-exposure lamp 11, a corona charger 2, an exposure optical system 3, and potential sensors 12 are provided around the photosensitive drum 1. Development unit 4 (4y, 4c, 4m, 4k), toner detection means 13 on drum, transfer device 5, cleaning device 6 and the like are arranged.
[0006]
The laser beam exposure optical system 3 receives an image signal from the reader unit, converts it to an optical signal by a laser output unit (not shown), reflects the laser beam by the polygon mirror 3a, passes through the lens 3b and the mirror 3c. Then, the surface of the photosensitive drum 1 is converted into an optical image E that is scanned into a latent image (raster scan).
[0007]
In the printer unit, at the time of image formation, first, the photosensitive drum 1 is rotated in the arrow direction R1, neutralized by the pre-exposure lamp 11, uniformly charged by the charger 2, and then irradiated with the light image E for each separated color. Then, an electrostatic latent image of each color is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
[0008]
Next, a predetermined developing device 4 is operated for each separation color to develop the latent image on the photosensitive drum 1, and an image of toner based on resin is formed on the photosensitive drum 1. The developing units 4y, 4m, 4c, and 4k are made to approach the photosensitive drum 1 alternatively according to the latent image of the separated color by the operation of the eccentric cams 24y, 24c, 24m, and 24k.
[0009]
The recording material is transported from the recording material cassette 7 to the transfer device 5 by the transport system, and then supplied to the transfer position facing the photosensitive drum 1 by the transfer device 5. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred to the recording material supplied to the transfer position. In this example, the transfer device 5 includes a transfer drum 5a, a transfer charger 5b, an adsorption charger 5c, an opposing adsorption roller 5g, an inner charger 5d, and an outer charger 5e, and is pivotally supported so as to be rotationally driven. The recording material carrying sheet 5f is integrally adjusted in a cylindrical shape in the peripheral opening area of the transfer drum 5a. The recording material carrying sheet 5f uses a dielectric sheet such as a polycarbonate film.
[0010]
The recording material conveyed to the transfer device 5 is adsorbed to the recording material carrying sheet 5f by the adsorption charger 5c and the adsorption roller 5g, conveyed through the transfer position according to the rotation of the transfer drum 5a, and the toner on the photosensitive drum 1 The image is transferred onto the recording material by the transfer charger 5b.
[0011]
In this way, a desired number of color toner images are superimposed and transferred from the photosensitive drum 1 while rotating a desired number of times on the recording material that is attracted to and conveyed by the recording material carrying sheet 5f, thereby forming a full-color image. The
[0012]
In the case of the four-color mode, when the transfer of the four-color toner image is completed in this way, the recording material is separated from the transfer drum 5a by the action of the separation claw 8a, the separation push-up roller 8b, and the separation charger 5h, and heat fixing The paper is discharged to the tray 1 through the roller fixing device 9.
[0013]
On the other hand, after the transfer, the photosensitive drum 1 is subjected to the image forming process again after the residual toner on the surface is cleaned by the cleaning device 6.
[0014]
In the case of forming images on both sides of the recording material, after the recording material exits the fixing device 9, the conveyance path switching guide 19 is driven immediately, and after being guided to the reverse path 21 a through the discharge vertical path 20. Then, the recording material is temporarily stopped, and by reverse rotation of the reversing roller 21b, the recording material is withdrawn in the direction opposite to the feeding direction starting from the rear end when fed, and the recording material is turned over and stocked in the intermediate tray 22. Thereafter, the image is again sent to the transfer drum 5a, and an image is formed on the other surface of the recording material by the above-described image forming process, and the image is discharged to the discharge tray 10 through the fixing device 19.
[0015]
The toner on the recording material carrying sheet 5f of the transfer drum 5a after separating the recording material is scattered when powder is scattered and adhered from the photosensitive drum 1, the developing device 4, the cleaning device 6 or the like, or when the recording material is jammed (paper jam). And the oil on the recording material may adhere when the double-sided image is formed, but the fur brush 14, the backup brush 15, and the oil removing roller 16 that face each other through the recording material carrying sheet 5f. And cleaned by the backup brush 17 and then again subjected to the image forming process. Such cleaning is performed at the time of pre-rotation and post-rotation, and at any time when a jam (paper clogging) occurs.
[0016]
In this example, the transfer drum eccentric cam 25 is operated, and the cam follower 5i integrated with the transfer drum 5a is operated, whereby the gap between the recording material carrying sheet 5f and the photosensitive drum 1 is set at a predetermined interval. The configuration can be set to. For example, during standby or when the power is turned off, the distance between the transfer drum and the photosensitive drum can be increased so that the rotation of the transfer drum from the rotational drive of the photosensitive drum can be made independent.
[0017]
Further, the developing device 4 (4y, 4c, 4m, 4k) performs the developing operation in the series of image forming operations as follows. When the electrostatic latent image reaches a developing position facing the developing sleeve 41 of the developing device 4 by the rotation of the photosensitive drum 1, a developing bias in which AC and DC are superimposed on the developing sleeve 41 by a developing bias power source (not shown). , And the developing sleeve 41 is rotated in the B direction by a developing sleeve driving device (not shown) and pressurized by the developing pressurizing cam 24 (24y, 24c, 24m, 24k), and the latent image is developed in this state. To do.
[0018]
Further, when controlling the gradation of the toner image formed on the photosensitive drum (resulting in the toner image formed on the recording material) (when forming a halftone image), the density detection is performed on the photosensitive drum 1. The patch latent image is formed, the developing bias is applied to the developing sleeve 41 to develop the patch latent image with toner, and the density of the obtained patch image is read by the patch sensor 13. If the read image density does not reach the reference value, the image signal level is adjusted. By this adjustment, the exposure portion potential on the photosensitive drum exposed by the exposure optical system with respect to the image signal is adjusted, and the developed patch image density value at that time is fed back to the CPU 300 as an initial reference value. By performing this operation for each color, the gradation of the toner image of each color formed on the photosensitive drum can be optimized, and a halftone image can be formed satisfactorily.
[0019]
Further, when controlling the amount of toner to be replenished to the developing device 4 so that the concentration of the toner accommodated in the developing device 4 is kept almost constant, the toner is stored on the photosensitive drum 1 (for example, during image formation). For example, a patch image having a predetermined density is formed (between areas where a normal image is formed), and the output value of the sensor 13 is always constant, that is, accommodated in the developing device 4. By controlling the amount of toner to be replenished to the developing device 4 so that the toner density is kept substantially constant, the weight ratio (T / C ratio) between the toner and the carrier is optimized, and an image with the appropriate density is obtained. Obtainable.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, when controlling the gradation of the toner image formed on the photosensitive drum, and the amount of toner replenished to the developing device 4 so that the density of the toner stored in the developing device 4 is kept substantially constant. If the development electric field (development bias applied to the development sleeve) for developing both patch latent images is the same, the developer (toner) is loaded by the development electric field, and the life of the developer is reduced. Sometimes it would be shorter.
[0023]
  The present inventionEyesThe object is to provide a developing device capable of reducing the load applied to the developer and improving the lifetime of the developer while favorably performing image gradation control and developer replenishment control.
[0024]
Another object of the present invention is to provide a developing device capable of satisfactorily performing both image gradation control and developer replenishment control.
[0025]
Further objects of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  The above object is related to the present invention.PresentAchieved with imaging devices.
[0029]
  According to the present invention, in a developing device having a developer containing portion that contains a developer including toner and a carrier, and a developer carrying member that carries the developer,
  When the first latent image for controlling the amount of developer supplied to the developer accommodating portion is developed, a first developing bias to which a voltage containing an AC component is repeatedly applied is the developer carrier. When the second latent image for controlling the gradation of the image is developed, a period in which a voltage including an AC component is applied and a period in which a voltage including an AC component is not applied are A second developing bias provided alternately is applied to the developer carrier.A developing device is provided.
[0033]
  In the present invention, according to another embodiment,, ThroughDuring normal image formation, a bias that alternately includes a period in which a voltage including an AC component is applied and a period in which a voltage including an AC component is not applied.ButApplied to the developer carrierIs done.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention relates toPresentAn embodiment of the image apparatus will be described in more detail with reference to the drawings.
[0035]
Example 1
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an image forming apparatus provided with a developing device of the present invention. Developers 101Y to 101C (developing sleeves) for developing an electrostatic latent image on a photosensitive drum 128 as an image carrier. The developing bias applied to () can be switched.
[0036]
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes a primary charger 121 as a charging unit, a laser 122 as an exposure unit, and three developing units as a developing unit around a photosensitive drum 128 that is an electrophotographic photosensitive member. 101Y, 101M, 101C, a transfer drum 127 as a recording material carrier, a cleaner 126 as a cleaning unit, and a fixing device 125 as a fixing unit. At a position between the transfer drum 127 of the photosensitive drum 128 and the developing device 101 (a position downstream of the developing unit and upstream of the transfer unit in the moving direction of the photosensitive drum) so as to face the photosensitive drum. An image density sensor 108 is installed as an image density detection means for detecting the density of the image density control patch image formed on the photosensitive drum 128, that is, the density of the detection toner image.
[0037]
The three developing devices 101 (101Y to 101C) are mounted on the developing rotator 106 at equal intervals in the circumferential direction, and can be selectively moved to the developing unit. These developing units 101 include a developing container 102 (102Y, 102M, 102C) as a developer containing portion, and a two-component developer in which a nonmagnetic toner and a magnetic carrier are mixed is accommodated therein. An opening is provided at a developing portion of each developing device 101 facing the photosensitive drum 128, and a developing sleeve 105 (105Y, 105M, 105C) as a developer carrying member is partially exposed to the opening. Inside the developing sleeve 105, a magnet (magnetic pole) as a magnetic field generating means is fixedly arranged in a non-rotating manner. Further, at the time of development, the developing sleeve and the photosensitive drum surface are configured to be separated from each other by a predetermined distance, but the magnetic brush formed on the developing sleeve is configured to contact the photosensitive drum surface.
[0038]
At the time of development, the developing sleeve 105 holds the two-component developer in the developing device 101 on the surface (a magnetic brush is formed and held on the surface of the developing sleeve at the time of development), and in the developing area facing the photosensitive drum 128. Transport. At this time, a developing bias, which will be described in detail below, is applied to the developing sleeve, and developer is electrostatically attached to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 128 from the developing sleeve, and is visible on the photosensitive drum. An image is formed. The developer after developing the latent image is returned to the developing device 101 and collected according to the rotation of the developing sleeve 105.
[0039]
Inside each developing device 101, density sensors 107 (107Y, 107M, 107C) are installed as developer concentration detecting means for detecting the toner concentration of the housed developer. 103 (103Y, 103M, 103C) and a toner conveying screw 104 (104Y, 104M, 104C) are disposed (a cartridge system that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body) and a toner supply screw 104 (104Y, 104M, 104C). Has been. The sensor 107 has a light emitting portion and a light receiving portion, and the light emitted from the light emitting portion receives reflected light reflected by the developer by the light receiving portion, thereby corresponding to the toner density accommodated in the developing device 101. The information to be detected is detected, and the CPU compares the detection result with the reference value. If the CPU determines that the toner density is low, the toner amount supplied from the toner cartridge 103 to the developing device 101 by the screw 104 is calculated and controlled based on this. With such a configuration, a shortage of toner consumed by image formation can be replenished, and the amount of toner (ratio of toner and carrier) in the developing device can be maintained substantially constant. .
[0040]
Three-color full-color image formation is performed as follows. The photosensitive drum 128 is rotated, and the surface of the photosensitive drum 128 is uniformly charged by the charger 121. Then, the surface of the photosensitive drum 128 is exposed by the laser 122 in accordance with the image information (image signal) of the document. An electrostatic latent image of the first color, for example, a yellow color component is formed, this latent image is developed by the yellow developing device 101Y, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 128, and the yellow toner image is transferred. The image is transferred to a recording material 124 such as a sheet on a transfer drum 127 or a light transmissive resin sheet (for OHP) by a transfer bias by a charger 123. The toner remaining on the photosensitive drum 128 after the transfer is removed by the cleaner 126.
[0041]
Next, the photosensitive drum 128 is charged again and exposed by the laser 122 to form an electrostatic latent image of the next color, for example, a magenta color component. During this time, the rotator 106 rotates 120 ° in the direction of the arrow, the magenta developing device 101M faces the photosensitive drum 128, and the formed latent image is developed by the developing device 101M, and a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 128. obtain. This magenta toner image is transferred onto the recording material 124 on which the yellow toner image has already been transferred. In the same manner, a cyan toner image is formed and transferred onto the recording material 124 in a superimposed manner.
[0042]
When the three color toner images are superimposed and transferred on the recording material 124 in this way, the recording material 124 is peeled off from the transfer drum 127 and sent to the fixing device 125, where it is pressurized and heated, whereby the three color toners are transferred. The image is fixed to form a full-color permanent image, and the printed image (output image) is discharged out of the image forming apparatus.
[0043]
FIG. 2 is a diagram showing the potential of the photosensitive drum.
[0044]
The value when charged by the primary charger 121 on the photosensitive drum 128 is Vd, the charged potential of the photosensitive drum when the laser 122 emits 0 level light is V00, the photosensitive drum potential when ffhex light is emitted is Vff, and the developing bias dc When the component is Vdc, the fog removal potential Vback can be expressed by | Vdc−V00 |, and the development contrast Vcont can be expressed by | Vff−Vdc |. The photosensitive drum potential is Vp when the laser output for forming the latent image of the patch image is phex, and the contrast potentials Vcont and dp of the patch latent image are | Vp−Vdc |.
[0045]
When the image forming apparatus is initially installed or immediately after the toner supply container is replaced, it is stored in the ROM as a storage unit and is stored in a predetermined environment table (process conditions (exposure intensity, development bias, For example, a patch latent image is formed on the photosensitive drum 128 like Vcont and dp according to a process condition setting value such as a transfer bias stored in advance, and is used for controlling the toner latent patch latent image and image gradation. The patch latent image is developed into a patch image (this is called a digital patch image).
[0046]
When controlling the toner replenishment amount, as described above, the density of the patch image is detected by the image density detection sensor 108, and the detected output value is taken into the CPU as an initial value. The toner cartridge 103 is replenished to the developing device 101 so that the taken-in initial value and the density of the patch image for toner replenishment detected during the subsequent density control, that is, the sensor output value are the same. Control the amount of toner.
[0047]
In addition, without performing laser exposure on the photosensitive drum 128, the potential difference between the developing bias Vdc1 and the photosensitive drum potential Vd (the potential of the region that is charged by the charger 121 and not exposed) is used as the contrast potential of the patch latent image. Vcont, ap may be formed and developed to form a patch image for toner supply (this is referred to as an analog patch image). Even in this case, the initial value is set in the same manner as described above, and analog patch image formation and toner replenishment amount control are performed during the copy sequence (while a plurality of images are continuously formed on the photosensitive drum (on the recording material)). It can be performed.
[0048]
In the present invention, a latent image is formed by digital exposure, and the developed image is referred to as a digital image, and the latent image is referred to as a digital latent image. In this case, the latent image is referred to as an analog latent image, and the developed image is referred to as an analog image. Hereinafter, this designation is used as necessary.
[0049]
However, the characteristics of the photosensitive drum, particularly the photosensitivity characteristics, may change from those at the initial installation due to deterioration due to use of the photosensitive drum, fluctuation due to environment, and the like. For this reason, a difference is generated between the potential obtained by exposing the photosensitive drum with the laser output P and the initial potential to be originally obtained, and the image density formed on the photosensitive drum is desired by this potential difference. If toner replenishment control is performed with an image density value that includes this error, the toner density in the developing device falls outside the desired range, and the density of the formed image becomes excessively thin, There was a possibility that fogging occurred and an image was defective.
[0050]
Development in the developing unit to control the toner replenishment amount via the patch toner image for toner replenishment, with the removal of the photoconductor potential measurement sensor, which is a highly functional and expensive component, especially as cost and size are reduced There is a concern that variations in the concentration of the developer increase, the load applied to the developer increases, and adverse effects such as an increase in abnormal images such as fogging and a decrease in the life of the developer occur.
[0051]
Therefore, in this embodiment, in order to eliminate the variation in the potential of the laser irradiation portion on the photosensitive drum due to the change in the photosensitivity characteristic of the photosensitive drum, a patch latent image for toner replenishment is formed at a stable potential without laser exposure. Then, an analog patch forming method for developing this to form a patch image is adopted.
[0052]
This stabilizes the density of the patch image for toner replenishment and improves the detection accuracy of the patch image, thereby reducing the load applied to the developer and obtaining a stable output image with no fog. . Control as follows.
[0053]
The image forming apparatus in FIG. 1 has two high-voltage power supplies 100A and 100B as high-voltage power supplies for development bias connected to a CPU 300 as control means, and switches between development bias A and development bias B for each developing device 101. Can be applied. FIG. 3 shows a timing chart for switching the developing bias during image formation (“latent image” is the period during which the latent image is formed, “development” is the period during which the developing sleeve is rotating, and “developing bias A, B "Denotes the period during which the developing biases A and B are applied to the developing sleeve). FIG. 4 shows time waveforms of the developing biases A and B, which are alternating voltages applied to the developing sleeve (the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage applied to the developing sleeve). FIG. 5 shows the development characteristics of the development biases A and B (the horizontal axis is the development contrast potential (absolute value), and the vertical axis is the patch image density detected by the sensor 108). FIG. 6 shows an image area and a non-image area on the photosensitive drum when images are continuously formed on a plurality of recording materials (arrows indicate the moving direction of the photosensitive drum).
[0054]
A part of the operation during the continuous image formation will be described with reference to FIG. 3. An electrostatic latent image of a normal image to be formed in the image area C on the photosensitive drum 128 is formed as a digital latent image, and the latent image is developed. When the developing position facing the developing device 101 is reached, a developing bias A shown in FIG. 4A is applied to the developing sleeve 105 of the developing device 101 from the high voltage power source 100A, and the latent image is developed. There is a non-image area E on the photosensitive drum 101 until an electrostatic latent image of the next normal image is formed, and a patch image for toner supply is formed on the non-image area E using the non-image area E. Then, toner replenishment control is performed.
[0055]
In the non-image area E, the photosensitive drum is not subjected to laser exposure, but only Vd is charged to form an analog latent image having a potential difference from the developing bias potential Vdc1, and the patch latent image is at the developing position. 4, the developing bias is switched from A in FIG. 4A to B in FIG. 4B, and development is performed with the switched developing bias B to form an analog patch image. When the next image area D reaches the developing position, the developing bias is switched from B to A again to develop the latent image of the output image on the image area D.
[0056]
The developing bias A in FIG. 4A includes a predetermined number of pulse portions of rectangular waves (alternating portions where an alternating electric field is formed by applying a voltage obtained by superimposing an alternating voltage and a direct current voltage to the developing sleeve), and a blank (A blank pulse bias) having a waveform having alternating portions (rest portions where a constant electric field is formed by applying only a DC voltage to the developing sleeve). When such a developing bias A is used, as shown in FIG. 5A, even if the toner density in the developing device fluctuates, it is difficult to reflect on the density of the image (toner image) formed on the photosensitive drum ( In the figure, with respect to the ideal solid line, the image density when the toner density in the developing device is varied is indicated by a dotted line), and the development characteristic can stabilize the image density. Due to the characteristic that the development bias A is less likely to be reflected in the toner image density in which the developer density is formed, if the developer density is controlled from the toner image density fluctuation in this development bias, the load on the developer tends to increase. There is a characteristic that the deterioration of the developer is accelerated.
[0057]
The developing bias B in FIG. 4B is a rectangular wave pulse bias, and repeatedly includes an alternating portion where an alternating electric field is formed by applying a voltage obtained by superimposing an alternating voltage and a direct current voltage to the developing sleeve. When such a developing bias B is used, as shown in FIG. 5B, the density of the image (toner image) to be formed (developed) is accurately reflected and reproduced with respect to the toner density in the developing device. (In the figure, the image density when the toner density in the developer is changed is indicated by a dotted line with respect to the ideal solid line, the developer density fluctuation amount is sensitive to the image density fluctuation amount.) Is reflected. This developing bias B is suitable for controlling the developer density because the toner image density formed with respect to the developer density fluctuation is sensitively changed, and the load on the developer tends to be small. There is a characteristic that deterioration of the developer can be suppressed.
[0058]
As described above, the development bias used for developing the patch latent image for toner replenishment control in the non-image area in the continuous copy sequence is set such that the toner image density fluctuation amount does not follow the developer density fluctuation amount. The developing bias A that stabilizes the image density is switched to the developing bias B that sensitively reflects the variation amount of the developer density in the variation amount of the image density.
[0059]
Further, since the patch image for toner replenishment is formed as an analog image by switching from the output image formed as a digital image in the image area, the patch image can be favorably formed in the non-image area. The reliability of the output value detected by the sensor can be increased, so that the load on the developer can be reduced, the density of the output image in the image area can be stabilized, and fogging can be eliminated.
[0060]
Further, in this embodiment, an interrupt sequence that operates at the post-rotation processing operation (cleaning of the photoconductor and transfer drum, etc.) after completion of normal image formation, pre-multi-rotation during the start-up of the machine body, and special timing. The image density is further stabilized by a special control sequence other than normal image formation.
[0061]
FIG. 7 is a development view of an image area, showing the formation of a patch image for gradation control of an image in a special control sequence other than during normal image formation. The arrow indicates the moving direction of the photosensitive drum. This is a mode for detecting whether or not the halftone image formed on the photosensitive drum (and consequently formed on the recording material) is properly expressed, and in accordance with the detection result, the exposure optical system By correcting the input image signal, the exposure portion potential on the photosensitive drum exposed by the exposure optical system is corrected. However, in addition to the yellow, magenta and cyan developing devices, the black developing device is mounted on the image forming apparatus of FIG.
[0062]
In this special control sequence, in the image area on the photosensitive drum 128, as shown in FIG. 7, a plurality of images are formed for each color of magenta (M), cyan (C), yellow (Y), and black (K). Tone control patches M1 to Mn, C1 to Cn, Y1 to Yn, K1 to Kn (M1 to Mn are developed latent images formed so as to have different densities in stages (C1 to Cn, The same applies to Y1 to Yn and K1 to Kn))). This development of the patch latent image is different from the development of the patch latent image for toner replenishment formed in the non-image area during continuous image formation on the plurality of recording materials described above. The developing bias A has such a characteristic that the density of the image formed with respect to the fluctuation amount does not follow and stabilizes.
[0063]
Then, the patch image for gradation control of the image is read by the detection sensor 108, and as shown in FIG. 8, a plot of the output image density with respect to the input image density signal input to the exposure optical system, that is, a characteristic curve can be obtained. it can. Then, the CPU creates a look-up table so that the characteristic curve becomes a linear output characteristic as shown by the dotted line, and then corrects the gradation of the image to be formed and the charged potential of the photosensitive drum. Thus, a more stable output image can be obtained. In FIG. 8, the horizontal axis represents an image density signal input to the exposure optical system (the signal is such that the density increases toward the right), and the vertical axis is formed by the image signal. This represents the density detected by the sensor 108 of the toner image obtained by developing the latent image.
[0064]
As described above, according to this embodiment, the normal output image in the image area is stabilized and the development in the non-image area is performed by switching the developing bias in the image area and the non-image area during image formation. In order to improve the reliability of the density detection output of the image for developer replenishment control, in the special sequence described above, for developing the latent image patch for image gradation control, for developer replenishment control in the non-image area described above By using a development bias that is different from that used for developing latent images, the patch image density detection output reliability for image tone control is improved, the load on the developer is reduced, and stable output without fogging. An image can be obtained.
[0065]
Example 2
In the first embodiment, the patch image formed in the non-image area on the photosensitive drum during the continuous image formation on a plurality of recording materials is an analog image. However, in this embodiment, the patch latent image is formed by laser exposure. A patch image of the digital image to be formed is formed, and the same effect as in the first embodiment can be obtained by this.
[0066]
In this embodiment as well, as in the first embodiment, a patch image is formed on the photosensitive drum in a special control sequence other than the normal image formation. In this embodiment, this is used as an analog patch image, and toner is used. Used for replenishment amount control.
[0067]
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, two high-voltage power sources for developing bias are installed, ie, power sources 100A and 100B, and these are switched by hardware. In this embodiment, one high-voltage power source is used. As shown in FIG. 9, the power supply can generate two development biases. That is, with respect to the rectangular wave AC bias (development bias B), for example, if two cycles are oscillated, two cycles (two cycles are integer multiples that do not shift in phase) are not oscillated. If it is possible to generate an AC development bias waveform (development bias A) based on one cycle, the development bias A and the development bias B can be switched and generated by a single high-voltage power supply.
[0068]
The gradation control of the image in this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, an electrostatic latent image of the output image is formed as a digital latent image in the image area C on the photosensitive drum 101, and the latent image is developed at the development position. When the value reaches, development is performed with the development bias A. Then, the laser output phex is exposed on the non-image area E on the photosensitive drum 101 until the electrostatic latent image of the next output image, and as shown in FIG. A patch latent image is formed as a digital latent image, developed, and further detected by the sensor 108 to control the gradation of the image.
[0069]
When the gradation control patch latent image reaches the development position, the development bias is maintained at the development bias A used for forming a normal image, and development is performed to form a digital patch image. When the next image area D reaches the developing position, the developing bias is further maintained at A, and the latent image of the output image on the image area D is developed.
[0070]
As described above, the development bias used for developing the patch image for controlling the gradation of the image in the non-image area in the copy sequence has a small fluctuation amount of the toner image density with respect to the fluctuation amount of the developer density in the developing device. That is, by maintaining the development bias A that stabilizes the density of the output image, the reliability of the detection output by the sensor 108 of the patch image for gradation control in the non-image area can be increased, and thereafter The gradation of the image to be formed can be corrected satisfactorily. Further, the load on the developer can be reduced, and the output image in the image area can be an image having a stable density and no fogging.
[0071]
Furthermore, a patch image for toner replenishment control is formed on the photosensitive drum in a special control sequence other than normal image formation, and this patch image is changed to an analog image different from the patch image being formed, and the development bias is developed. Switch to bias B. Thereby, the reliability of the detection output by the sensor 108 of the patch image for toner replenishment control can be improved, and the amount of toner replenished in the developing device can be optimized. Furthermore, the load applied to the developer can be reduced, and a stable output image without fogging can be obtained.
[0072]
In the above-described embodiments, the image forming apparatus that forms a color image using one photosensitive drum has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and recording that carries and conveys a recording material such as a conveyance belt is performed. A plurality of, for example, four, photosensitive drums are provided along the material carrier, and four color (Y, M, C, K) toner images on the four photosensitive drums are sequentially superimposed on the recording material and transferred onto the conveyance belt. Thus, the present invention can be applied to a tandem type image forming apparatus that obtains a full-color image on a recording material, and the same effect can be obtained by controlling the same.
[0073]
Also, as shown in FIG. 10, a plurality of, for example, four photosensitive drums are provided along an intermediate transfer belt 130 as an intermediate transfer member, and four colors (Y, M, C, K) on the four photosensitive drums are provided. The toner images are sequentially superposed on the intermediate transfer belt 130 for primary transfer, and then the four color toner images are collectively transferred onto the recording material conveyed by the conveying belt 127, so that full color is formed on the recording material. The present invention can also be applied to an intermediate transfer type image forming apparatus for obtaining an image. 10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members, and a detailed description thereof will be omitted.
[0074]
In this case, the density of the patch image for toner replenishment control and the patch image for gradation control of the image can be detected on each photosensitive drum 128 (128Y to 128K). Installed on the downstream side of the image forming unit, the patch images for toner replenishment control for each color and the patch images for image gradation control are sequentially applied from the photosensitive drums 128Y to 128K onto the intermediate transfer belt 130 so as not to overlap each other. After the transfer, the density of the patch image for toner replenishment control of each color and the patch image for gradation control of the image may be detected on the intermediate transfer belt 130 by the detection sensor 108. According to this, since it is not necessary to install the detection sensor 108 in each of the photosensitive drums 128Y to 128K, the cost can be greatly reduced.
[0075]
Of course, also in the image forming apparatus for forming an image on the recording material on the recording material carrier described above, a patch image for controlling toner replenishment of each color and a patch image for controlling gradation of the image are obtained from the respective photosensitive drums 128Y to 128K. Transfer directly to the recording material carrying member so as not to overlap each other, and the density of the patch image for toner replenishment control of each color and the patch image for gradation control of the image on the recording material carrier by the single sensor 108. You may make it detect.
[0076]
It goes without saying that the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained even if the detailed configuration of the embodiment described above is variously modified within the scope of the idea of the present invention.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first developing electric field for developing the first latent image for controlling the amount of developer replenished to the developer accommodating portion and the gradation of the image are controlled. Therefore, both the gradation control of the image and the replenishment control of the developer can be performed satisfactorily, and the developer can be applied to the developer. Such a load can be reduced and the life of the developer can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an image forming apparatus provided with a developing device of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a potential on a photosensitive drum of the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a sequence in density control performed in the embodiment of FIG. 1;
4 is a diagram showing waveforms of two development biases A and B used in the embodiment of FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating development characteristics of development biases A and B in FIG. 4;
6 is a diagram illustrating an image area and a non-image area for forming an output image and a patch image on the photosensitive drum in the embodiment of FIG. 1;
7 is a schematic diagram showing a method of forming a patch image for gradation correction formed during non-image formation in the embodiment of FIG. 1. FIG.
8 is an explanatory diagram showing a correction method of a lookup table for tone correction based on density detection of the patch image of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing a method of forming waveforms of development biases A and B in another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating another example of an image forming apparatus to which the present invention is applicable.
FIG. 11 is a detailed view showing a conventional image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
101Y-101C, 101K Developer
102Y to 102C toner density sensor
103Y to 103C toner cartridge
108 Image density sensor
122 laser
127 Transfer drum
128, 128Y-128K photosensitive drum
130 Intermediate transfer belt
100A, 100B High-voltage power supply for developing bias

Claims (2)

トナーとキャリアを備える現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤を担持する現像剤担持体と、を有する現像装置において、
前記現像剤収容部への現像剤の補給量を制御するための第1の潜像が現像される場合は、交流成分を含む電圧が繰り返し印加される第1の現像バイアスが前記現像剤担持体に印加され、画像の階調を制御するための第2の潜像が現像される場合には、交流成分を含む電圧が印加される期間と、交流成分を含む電圧が印加されない期間と、を交互に備える第2の現像バイアスが前記現像剤担持体に印加されることを特徴とする現像装置。
In a developing device having a developer container that contains a developer including toner and a carrier, and a developer carrier that carries the developer,
When the first latent image for controlling the amount of developer supplied to the developer accommodating portion is developed, a first developing bias to which a voltage containing an AC component is repeatedly applied is the developer carrier. When the second latent image for controlling the gradation of the image is developed, a period in which a voltage including an AC component is applied and a period in which a voltage including an AC component is not applied are A developing device, wherein a second developing bias provided alternately is applied to the developer carrying member .
通常画像形成時は、交流成分を含む電圧が印加される期間と、交流成分を含む電圧が印加されない期間と、を交互に備えるバイアス前記現像剤担持体に印加されることを特徴とする請求項に記載の現像装置。Normal image formation, claims and duration of voltage including an AC component is applied, a period in which no voltage is applied, including an AC component, the bias provided alternately, characterized in that it is applied to the developer carrying member Item 2. The developing device according to Item 1 .
JP2001128409A 2000-05-02 2001-04-25 Development device Expired - Fee Related JP4750307B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001128409A JP4750307B2 (en) 2000-05-02 2001-04-25 Development device

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000133699 2000-05-02
JP2000-133699 2000-05-02
JP2000133699 2000-05-02
JP2001128409A JP4750307B2 (en) 2000-05-02 2001-04-25 Development device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002023436A JP2002023436A (en) 2002-01-23
JP4750307B2 true JP4750307B2 (en) 2011-08-17

Family

ID=26591440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001128409A Expired - Fee Related JP4750307B2 (en) 2000-05-02 2001-04-25 Development device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4750307B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004240226A (en) 2003-02-07 2004-08-26 Hitachi Printing Solutions Ltd Image forming apparatus
JP4590929B2 (en) * 2004-05-13 2010-12-01 富士ゼロックス株式会社 Image forming apparatus
JP5006641B2 (en) 2006-12-22 2012-08-22 キヤノン株式会社 Image forming apparatus
JP5206181B2 (en) * 2008-07-10 2013-06-12 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 Image forming apparatus
WO2015083260A1 (en) 2013-12-05 2015-06-11 キヤノン株式会社 Image forming device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3542361B2 (en) * 1993-03-19 2004-07-14 キヤノン株式会社 Developer concentration control device
JP3471941B2 (en) * 1993-12-29 2003-12-02 キヤノン株式会社 Image forming device
JPH09311539A (en) * 1996-05-20 1997-12-02 Canon Inc Developing device
JP2000122389A (en) * 1998-10-12 2000-04-28 Canon Inc Image forming device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002023436A (en) 2002-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110305468A1 (en) Image forming apparatus
US9436135B2 (en) Toner pattern density correction in an image forming apparatus
US8774649B2 (en) Image forming apparatus
JP2957859B2 (en) Image forming device
US6954285B2 (en) Developing method and developing apparatus featuring two latent image developing operations using two electrical fields
US8301047B2 (en) Image forming apparatus and method of controlling development electric field strength therein
US20120002985A1 (en) Image Forming Apparatus and Method
JP4750307B2 (en) Development device
JP3247812B2 (en) Developer concentration detection method and developer concentration control method
CA2076838C (en) Dark decay control system utilizing two electrostatic voltmeters
CA2076791C (en) Charged area (cad) image loss control in a tri-level imaging apparatus
US5208632A (en) Cycle up convergence of electrostatics in a tri-level imaging apparatus
JP2003307885A (en) Method for deciding supply amount of developer and image forming apparatus
JP2004184583A (en) Image forming method and image forming apparatus
JP2001117297A (en) Image forming device
JP2006078889A (en) Image forming apparatus
JP3714263B2 (en) Image forming apparatus
CA2076768C (en) A tri-level imaging apparatus using different electrostatic targets for cycle up and runtime
JP2005275119A (en) Image forming apparatus
JPH1165237A (en) Image forming device
US12038710B2 (en) Image forming apparatus capable of accurately acquiring electrical resistance value of transfer member, electrical resistance value acquisition method
US20230137796A1 (en) Image forming apparatus capable of acquiring temperature value of image-carrying member, temperature value acquisition method
US10496006B2 (en) Image forming apparatus having variable exposure start timing depending on image information
JP2009251304A (en) Image forming apparatus
JP4227511B2 (en) Image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080421

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100701

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100713

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101221

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110517

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110519

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140527

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees