JP5292269B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置に搭載され、像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置の駆動制御方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and more particularly to a drive control method of a developing device that is mounted on an image forming apparatus and develops an electrostatic latent image on an image carrier into a toner image. is there.
コピー機、プリンタ、FAX等の電子写真方式を用いる従来の画像形成装置では、主に粉末の現像剤(以下、トナーという)が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。 In a conventional image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a FAX, a powder developer (hereinafter referred to as toner) is mainly used, and a static image formed on an image carrier such as a photosensitive drum. In general, a process is performed in which an electrostatic latent image is visualized with toner in a developing device, the toner image is transferred onto a recording medium, and then a fixing process is performed.
上記のような画像形成装置においては、特に記録媒体の厚みが厚い場合に十分な定着性を確保して画質を改善するために、トナー像が転写された記録媒体が定着装置を通過する速度を低速にする方法が知られている。例えば特許文献1には、少なくとも像担持体と、現像装置と、定着装置と、記録媒体搬送装置とを駆動する駆動手段の駆動速度を2速に切り換え可能として、画像形成時と定着時とで速度を変更し、定着時には低速で記録媒体を搬送することで画質を改善するようにしたカラー画像形成装置が開示されている。
In the image forming apparatus as described above, particularly when the thickness of the recording medium is large, the speed at which the recording medium on which the toner image is transferred passes through the fixing apparatus in order to ensure sufficient fixability and improve image quality. There are known ways to slow down. For example,
しかしながら、特許文献1の方法では、定着時に駆動速度を低速にすると現像装置も同時に低速駆動に切り換えられるため、現像装置内で現像剤を循環搬送する二成分現像方式の場合、現像装置内の現像剤の搬送速度が急激に低下し、現像装置内で現像剤の偏りが生じてしまう。その結果、現像剤の帯電レベルが安定するまでの間、現像装置内のトナー濃度にばらつきが生じ、その状態で画像を出力すると濃度むらが発生してしまうという不具合があった。特に、高速機においては一定の割合で減速させると通常時と減速時とで速度差が大きくなるため、濃度むらの発生は顕著となる。濃度むらを防ぐためには現像剤の帯電レベルが安定するまで現像装置を予備駆動させることが考えられるが、この方法では画像形成効率が低下してしまう。
However, in the method of
また、特許文献1のカラー画像形成装置は1個の駆動手段で少なくとも像担持体、現像装置、定着装置、記録紙搬送装置を駆動する構成であるが、例えば現像装置を別駆動とした場合であっても、少なくとも像担持体と搬送装置は定着装置に合わせて低速にする必要がある。そのため、現像装置の駆動速度だけをそのままにしておくと像担持体へのトナーの供給状態が変化してしまい、現像剤担持体へのバイアス印加条件等の現像条件を制御する必要が生じてしまう。従って、現像装置の駆動も低速にすることが望ましいため、1個の駆動手段で駆動する場合と同様の問題が発生する。
The color image forming apparatus disclosed in
本発明は、上記問題点に鑑み、現像速度の減速時における現像装置内の現像剤の偏りを防止して濃度むらの発生を効果的に抑制可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a developing device capable of preventing unevenness of developer in the developing device when the developing speed is decelerated and effectively suppressing density unevenness, and an image forming apparatus including the developing device. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、キャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に像担持体と対向するように配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配設され、前記現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、を有し、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、該現像装置を含む装置各部を駆動する1つ以上の駆動手段と、該駆動手段を制御して装置各部の駆動速度を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、所定のプロセス速度で画像形成処理を行う全速モードと、該全速モードよりも遅いプロセス速度で画像形成処理を行う減速モードのいずれかを選択するとともに、全速モードの実行中に減速モードが選択されたときは前記駆動手段の駆動速度を段階的に減速する画像形成装置である。 To achieve the above object, the present invention provides an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing container containing a two-component developer containing a carrier and toner, and an image carrier facing the image carrier. A developer carrying member arranged in parallel with the developer carrying member, and a stirring and conveying member arranged in parallel with the developer carrying member for stirring and conveying the developer in the developer container. A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the toner image into toner images, one or more driving means for driving each part of the device including the developing device, and controlling the driving means to control the driving speed of each part of the device An image forming apparatus comprising: a control unit configured to perform the image forming process at a predetermined process speed and a deceleration mode in which the image forming process is performed at a process speed slower than the full speed mode. And select the actual speed mode. When the deceleration mode is selected in is an image forming apparatus for stepwise decelerating the driving speed of said driving means.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像容器には、キャリアとトナーを含む新しい二成分現像剤が補給される現像剤補給部と、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部とが設けられることを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, a developer replenishing unit that replenishes a new two-component developer including a carrier and toner and a developer discharge that discharges excess developer are provided in the developer container. It is characterized by being provided with a part.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記全速モードにおけるプロセス速度が330mm/sec以上であることを特徴としている。 In the image forming apparatus having the above-described configuration, the process speed in the full speed mode is 330 mm / sec or more.
本発明の第1の構成によれば、例えば記録媒体の種類に応じてプロセス速度を全速モードから減速モードへ切り換えたとき、現像容器内の現像剤搬送速度が徐々に低下するため現像剤の偏りが生じず、減速モードへの切り換え直後における画像濃度むらの発生を効果的に抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, for example, when the process speed is switched from the full speed mode to the deceleration mode in accordance with the type of the recording medium, the developer transport speed in the developer container gradually decreases, so that the developer bias The occurrence of uneven image density immediately after switching to the deceleration mode can be effectively suppressed.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の画像形成装置において、現像容器に現像剤補給部と現像剤排出部とを設け、トナーと共に新たなキャリアを供給するとともに劣化したキャリアを余剰分として排出可能な現像装置とすることにより、全速モードから減速モードへの切り換え時に現像剤の偏りが生じず、現像剤排出部からの現像剤排出量を適正に維持することができる。 According to the second configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first configuration, the developer container is provided with the developer replenishing unit and the developer discharging unit, and a new carrier is supplied together with the toner and deteriorated. By making the developing device capable of discharging the excess carrier as a surplus, the developer is not biased when switching from the full speed mode to the deceleration mode, and the developer discharge amount from the developer discharge portion can be maintained appropriately. it can.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の画像形成装置において、全速モードにおけるプロセス速度を330mm/sec以上とすることにより、全速モードと減速モードの速度差が大きく、現像剤の偏りが生じやすいプロセス速度が330mm/sec以上の高速機において、減速モードへの切り換え直後の画像濃度むらや現像剤の排出量のばらつきを効果的に抑制することができる。 Further, according to the third configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first or second configuration, the process speed in the full speed mode is set to 330 mm / sec or more, so that the speed difference between the full speed mode and the deceleration mode is achieved. In a high-speed machine having a large process speed and 330 mm / sec or more in which developer bias is likely to occur, it is possible to effectively suppress unevenness in image density and variation in developer discharge amount immediately after switching to the deceleration mode.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラープリンタ100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus equipped with the developing device of the present invention. Here, a tandem color image forming apparatus is shown. In the main body of the
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、さらに駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a〜1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラ9の作用によって記録媒体の一例としての転写紙P上に二次転写され、さらに、定着部13において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
The image forming portions Pa to Pd are provided with
トナー像が転写される転写紙Pは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ対12bを介して二次転写ローラ9と後述する中間転写ベルト8の駆動ローラ11とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、中間転写ベルト8の回転方向において二次転写ローラ9の下流側には、中間転写ベルト8表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナ19が配置されている。
The transfer paper P onto which the toner image is transferred is accommodated in a
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光装置5と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)等を除去するクリーニング部7a、7b、7c及び7dが設けられている。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置5によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置3a〜3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ4a〜4dから各現像装置3a〜3dにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置5からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the surfaces of the
そして、一次転写ローラ6a〜6dに所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム1a〜1d上のイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナー等がクリーニング部7a〜7dにより除去される。
Then, by applying a predetermined transfer voltage to the
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラ10と、下流側の駆動ローラ11とに掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラ12bから所定のタイミングで駆動ローラ11とこれに隣接して設けられた二次転写ローラ9とのニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送され、中間転写ベルト8上のフルカラー画像が転写紙P上に転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部13へと搬送される。
The
定着部13に搬送された転写紙Pは、定着ローラ対13aにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。
The transfer paper P conveyed to the fixing
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部13を通過した転写紙Pは分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次の画像が二次転写ローラ9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部13に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer paper P, the transfer paper P that has passed through the fixing
図2は、本発明の一実施形態に係る現像装置の構成を示す側面断面図であり、図3は、現像装置の平面断面図(図2におけるAA′矢視断面図)である。なお、ここでは図1におけるシアンの画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the developing device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a plan sectional view of the developing device (a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2). Here, the developing
図2及び図3に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤と呼ぶ)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画されている。第1及び第2攪拌室20b、20cにはトナーコンテナ4a(図1参照)から供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bが回転可能に配設されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the developing
そして、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向(図3の矢印B、C方向)に搬送され、仕切壁20aの両端部に形成された現像剤通過路30a、30bを介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。即ち、第1及び第2攪拌室20b、20c、現像剤通過路30a、30bによって現像容器20内に現像剤の循環経路が形成されている。
Then, the developer is agitated by the first agitating
現像容器20は図2の左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第1攪拌スクリュー21aの上方には磁気ローラ22が配置され、磁気ローラ22の左斜め上方には現像ローラ23が対向配置されている。そして、現像ローラ23は現像容器20の開口側(図2の左側)において感光体ドラム1aに対向しており、磁気ローラ22及び現像ローラ23はそれぞれの回転軸周りに関して図中時計回りに回転する。
The developing
第2攪拌室20cには第2攪拌スクリュー21bと対面してトナー濃度センサ31が配置されており、トナー補給口20dの近傍にはトナーコンテナ4a(図1参照)からトナーを所定の速度で補給するためのトナー補給モータ27が配設されている。図3に示すように、トナー補給口20dは平面的に見て第2攪拌室20cの端部に配置されている。
A
トナー濃度センサ31としては、現像容器20内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサが用いられる。ここで、トナー濃度とは現像剤中の磁性キャリアに対するトナーの比率(T/C)のことであり、本実施形態においては、トナー濃度センサ31により現像剤の透磁率を検出し、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部90(図5参照)に出力するよう構成されており、制御部90によってトナー濃度センサ31の出力値からトナー濃度が決定されるようになっている。制御部90は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モータ27に制御信号を送信し、トナー補給口20dから現像容器20内に所定量のトナーを補給する。
As the
センサ出力値はトナー濃度に応じて変化し、トナー濃度が高くなるほど磁性キャリアに対するトナーの比率が高くなり、磁気を通さないトナーの割合が増加するため出力値が低くなる。一方、トナー濃度が低くなるほどキャリアに対するトナーの比率が低くなり、磁気を通すキャリアの割合が増加するため出力値が高くなる。 The sensor output value changes according to the toner concentration. The higher the toner concentration, the higher the ratio of toner to the magnetic carrier, and the higher the ratio of toner that does not pass magnetism, the lower the output value. On the other hand, the lower the toner concentration, the lower the ratio of toner to carrier, and the higher the ratio of carrier that passes magnetism, the higher the output value.
磁気ローラ22は、非磁性の回転スリーブ22aと、回転スリーブに内包される複数の磁極(ここでは5極)を有する固定マグネットローラ体22bで構成されている。本実施形態では、固定マグネットローラ体22bの磁極は、主極35、規制極(穂切り用磁極)36、搬送極37、剥離極38、及び汲上極39の5極構成である。
The
現像ローラ23は、円筒状の現像スリーブ23aと、現像スリーブ23a内に固定された現像ローラ側磁極23bで構成されており、磁気ローラ22と現像ローラ23とはその対面位置(対向位置)において所定のギャップをもって対向している。現像ローラ側磁極23bは、固定マグネットローラ体22bの対向する磁極(主極)35と異極性である。
The developing
また、現像容器20には穂切りブレード25が磁気ローラ22の長手方向(図2の紙面表裏方向)に沿って取り付けられており、穂切りブレード25は、磁気ローラ22の回転方向(図中時計回り)において、現像ローラ23と磁気ローラ22との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード25の先端部と磁気ローラ22表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。
Further, a
現像ローラ23には、直流電圧(以下、Vslv(DC)という)及び交流電圧(以下、Vslv(AC)という)が印加され、磁気ローラ22には、直流電圧(以下、Vmag(DC)という)及び交流電圧(以下、Vmag(AC)という)が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源43からバイアス制御回路41(いずれも図5参照)を経由して現像ローラ23及び磁気ローラ22に印加される。制御部90は、バイアス制御回路41に制御信号を送信して現像バイアス電源43から印加されるVslv(DC)、Vslv(AC)及びVmag(DC)、Vmag(AC)を制御する。
A DC voltage (hereinafter referred to as Vslv (DC)) and an AC voltage (hereinafter referred to as Vslv (AC)) are applied to the developing
前述のように、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内を循環してトナーを帯電させ、第1攪拌スクリュー21aによって現像剤が磁気ローラ22に搬送される。そして、磁気ローラ22上に磁気ブラシ(図示せず)を形成し、磁気ローラ22上の磁気ブラシは穂切りブレード25によって層厚規制された後、磁気ローラ22と現像ローラ23との対向部分に搬送され、磁気ローラ22に印加されるVmag(DC)と現像ローラ23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラ23上にトナー薄層を形成する。
As described above, the first stirring
現像ローラ23上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラ22と現像ローラ23との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。ΔVを大きくすると現像ローラ23上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔVの範囲は一般的に100V〜350V程度が適切である。
The thickness of the toner layer on the developing
図4は、現像ローラ23及び磁気ローラ22に印加されるバイアス波形の一例を示す図である。図4(a)に示すように、現像ローラ23には、Vslv(DC)にピークツーピーク値がVpp1である矩形波のVslv(AC)を重畳した合成波形Vslv(実線)が印加される。また、磁気ローラ22には、Vmag(DC)にピークツーピーク値がVpp2であり、且つVslv(AC)と位相の異なる矩形波のVmag(AC)を重畳した合成波形Vmag(破線)が印加される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a bias waveform applied to the developing
従って、磁気ローラ22及び現像ローラ23間に印加される電圧は、図4(b)に示すようなVpp(max)とVpp(min)を有する合成波形Vmag−Vslvとなる。なお、Vmag(AC)はVslv(AC)よりもDuty比が大きくなるように設定される。実際には図4で示すような完全な矩形波ではなく、一部が歪んだ形状の交流電圧が印加される。
Therefore, the voltage applied between the
磁気ブラシによって現像ローラ23上に形成されたトナー薄層は、現像ローラ23の回転によって感光体ドラム1a現像ローラ23との対向部分に搬送される。現像ローラ23にはVslv(DC)及びVslv(AC)が印加されているため、感光体ドラム1aとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム1a上の静電潜像が現像される。
The toner thin layer formed on the developing
現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラ23と磁気ローラ22との対向部分に搬送され、磁気ローラ22上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネットローラ体22bの同極部分で磁気ローラ22から引き剥がされた後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤として磁気ローラ22上に磁気ブラシを形成し、穂切りブレード25へ搬送される。
The remaining toner that is not used for development is conveyed again to the opposite portion between the developing
次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図5は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンタ100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンタ100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
Next, the control path of the image forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing an example of a control path used in the image forming apparatus of the present invention. In addition, since various controls of each part of the apparatus are performed when the
画像入力部40は、カラープリンタ100にパーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部40より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。
The
バイアス制御回路41は、帯電バイアス電源42、現像バイアス電源43、及び転写バイアス電源44と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路41からの制御信号によって、帯電器2a〜2d、磁気ローラ22、現像ローラ23、一次転写ローラ6a〜6d、二次転写ローラ9に所定のバイアスを印加する。
The
メインモータ45はギヤ列を介して感光体ドラム1a〜1d、現像装置3a〜3d、一次転写ローラ6a〜6d、定着部13、二次転写ローラ9、駆動ローラ11、及び装置各部の搬送ローラ等に連結されており、制御部90からの制御信号に基づいて装置各部を駆動させる。また、本発明においては、記録媒体の厚みや種類に応じて現像装置3a〜3d及び定着部13を含む装置各部の駆動速度を二段階に切り換え可能となっている。
The
操作部50には、液晶表示部51、LED52が設けられており、液晶表示部51及びLED52は、カラープリンタ100の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。カラープリンタ100の各種設定はパーソナルコンピュータのプリンタドライバから行われる。
The
その他、操作部50には、画像形成を中止する際等に使用するストップ/クリアボタン、カラープリンタ100の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
In addition, the
制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き自在の記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンタ95、カラープリンタ100内の各装置に制御信号を送信したり操作部50からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部97を少なくとも備えている。また、制御部90は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
The
また、制御部90は、カラープリンタ100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Pa〜Pd、露光装置5、中間転写ベルト8、二次転写ローラ9、定着部13、トナー補給モータ27、画像入力部40、バイアス制御回路41、メインモータ45、操作部50等が挙げられる。
The
ROM92には、カラープリンタ100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンタ100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、カラープリンタ100の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンタ100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、RAM93(或いはROM92)には、トナー濃度センサ31の出力値やメインモータ45の駆動速度等のデータも格納されている。カウンタ95は、印字枚数を積算してカウントする。
The
演算部97は、トナー濃度センサ31の出力値から現像装置3a〜3d内のトナー濃度を算出して現像装置3a〜3dへのトナー補給量(トナー補給モータ27の駆動時間)を決定する。決定されたトナー補給量はCPU91に送信され、CPU91はトナー補給モータ27に制御信号を送信して所定時間(或いは所定回転数)だけ駆動させる。また、CPU91はトナー補給後のトナー濃度センサ31の出力値に基づいてトナーコンテナ4a〜4dの交換の要否を判定する。即ち、トナー補給後にトナー濃度センサ31の出力値が低下しない場合はトナーコンテナ4a〜4dが空であると判断してコンテナの交換を促す通知を行う。
The
機外温度センサ60は、装置外部の温度を常に検出するものであり、例えば図1に示すように、発熱部分の影響を受けにくいトナーコンテナ4a側方の吸気ダクト(図示せず)近辺に設置されるが、装置外部の温度を正確に検出可能な他の場所に設置することもできる。
The
本発明の画像形成装置では、上述したように、搬送される記録媒体の厚みや種類に応じて装置の駆動速度が二段階に切り換えられる。即ち、記録媒体が普通紙である場合は通常の駆動速度(以下、全速モードという)で画像形成処理が行われ、記録媒体が厚紙である場合は通常よりも低速(以下、減速モードという)で画像形成処理が行われる。これにより、厚紙を用いる場合に十分な定着時間を確保して画質を向上させることができる。 In the image forming apparatus of the present invention, as described above, the driving speed of the apparatus is switched in two stages according to the thickness and type of the recording medium being conveyed. That is, when the recording medium is plain paper, the image forming process is performed at a normal driving speed (hereinafter referred to as a full speed mode), and when the recording medium is a thick paper, it is performed at a lower speed (hereinafter referred to as a deceleration mode). An image forming process is performed. Thereby, when using thick paper, it is possible to secure a sufficient fixing time and improve the image quality.
一方、上述したようにメインモータ45を用いて定着部13と共に現像装置3a〜3dの駆動を行う場合、全速モードから減速モードに切り換えられると攪拌スクリュー21a、21bの回転速度も低下するため、現像容器20内の現像剤搬送速度が急激に変化する。その結果、現像容器20内で現像剤の偏りが生じる。この現像剤の偏りは減速モードが所定時間継続すると解消されるが、全速モードから減速モードへの切り換え直後には現像剤の偏りによって画像濃度むらが発生する。
On the other hand, when the developing
そこで、本発明においては、全速モードから減速モードへの切り換え時に、メインモータ45を段階的に減速することとした。具体的には、全速モードにおける画像処理速度が240mm/sec、減速モードにおける画像処理速度が全速モード時の1/2速である120mm/secであるとき、240mm/secから120mm/secまで一気に減速せずに、240mm/secから180mm/secに、180mm/secから120mm/secへと、段階的に減速する。
Therefore, in the present invention, the
このようにすれば、現像容器20内の現像剤搬送速度が徐々に低下するため現像剤の偏りが生じず、画像濃度むらの発生を効果的に抑制することができる。
In this way, the developer conveyance speed in the developing
図6は、本発明の画像形成装置における現像装置の駆動制御手順の一例を示すフローチャートである。図1〜図5を参照しながら、図6のステップに沿って全速モードから減速モードへの切り換え手順について説明する。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of a drive control procedure of the developing device in the image forming apparatus of the present invention. The procedure for switching from the full speed mode to the deceleration mode will be described along the steps of FIG. 6 with reference to FIGS.
パソコン等から制御部90に印字命令が入力されると、CPU91からメインモータ45に制御信号を送信し、感光体ドラム1a〜1d、現像装置3a〜3d、クリーニング部7a〜7d、中間転写ベルト8等を駆動して全速モード(例えば240mm/sec)で印字動作を開始する(ステップS1)。
When a print command is input to the
そして、全速モードでの印字中に記録紙が普通紙から厚紙に切り替わり、減速モード(全速モードの1/2速)が設定されたか否かを判断する(ステップS2)。減速モードが設定された場合は、CPU91からメインモータ45に制御信号を送信して処理速度を全速モードの3/4速(ここでは180mm/sec)に減速し(ステップS3)、3/4速で所定時間駆動させる(ステップS4)。そして、所定時間経過後に処理速度を全速モードの1/2速(ここでは120mm/sec)に減速(ステップS5)して画像出力を行う(ステップS6)。
Then, during printing in the full speed mode, the recording paper is switched from plain paper to thick paper, and it is determined whether or not the deceleration mode (1/2 speed of the full speed mode) has been set (step S2). When the deceleration mode is set, the
一方、ステップS2において記録紙の切り換えがなく、減速モードが設定されない場合は全速モードのまま画像出力を継続する(ステップS6)。そして、印字が終了したか否かが判断され(ステップS7)、印字が終了している場合は処理を終了する。印字が継続している場合はステップS2に戻り、以下同様の制御を行う(ステップS3〜S6)。 On the other hand, if the recording paper is not switched in step S2 and the deceleration mode is not set, image output is continued in the full speed mode (step S6). Then, it is determined whether or not printing has been completed (step S7). If printing has been completed, the process is terminated. If printing continues, the process returns to step S2, and the same control is performed thereafter (steps S3 to S6).
上記の制御により、全速モードから減速モードへの切り換え時に現像装置内の現像剤搬送速度が段階的に減速されるため、現像容器内の現像剤の偏りが抑制され、減速モードへの切り換え直後に濃度むらのない高画質な画像を形成することができる。 By the above control, the developer transport speed in the developing device is gradually reduced when switching from the full speed mode to the deceleration mode, so that the bias of the developer in the developer container is suppressed and immediately after switching to the deceleration mode. A high-quality image without uneven density can be formed.
なお、図6の制御では、全速モードと減速モード(1/2速)に、中間速度(3/4速)を加えた3段階の減速制御としたが、4段階以上で減速しても良い。また、中間速度での駆動時間が長いほど現像剤の偏りは小さくなるが、減速モードに設定されるまでに長時間を要するため、画像濃度むらの発生と印字待ち時間とを考慮して適切な駆動時間を設定すれば良い。 In the control of FIG. 6, the three-stage deceleration control is performed by adding the intermediate speed (3/4 speed) to the full speed mode and the deceleration mode (1/2 speed). . In addition, the developer bias becomes smaller as the driving time at the intermediate speed is longer, but it takes a long time to set the deceleration mode. Therefore, it is appropriate to consider the occurrence of uneven image density and the printing waiting time. What is necessary is just to set drive time.
図7は、本発明の画像形成装置に搭載される現像装置の他の構成例を示す平面断面図(図2におけるAA′矢視断面図)である。図7の構成は、トナーと共に新たなキャリアが補給され、劣化したキャリアを含む余剰の現像剤を排出する方式の現像装置である。 FIG. 7 is a plan cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2) showing another configuration example of the developing device mounted in the image forming apparatus of the present invention. The configuration of FIG. 7 is a developing device of a type in which a new carrier is replenished together with toner, and excess developer containing a deteriorated carrier is discharged.
現像容器20には、トナーコンテナ4a〜4d(図1参照)及びキャリアコンテナ(図示せず)からトナーと新たなキャリアとが補給される現像剤補給口20eと、余剰の現像剤が排出される現像剤排出部20fとが設けられている。また、現像容器20内の現像剤の循環経路は図3と逆方向(矢印B′、C′方向)になっている。他の構成は図3と同様であるため説明を省略する。
The
現像剤補給口20eから補給されたトナー及びキャリアは第2攪拌スクリュー21bにより現像容器20内の現像剤と攪拌、混合されながら第2攪拌室20c内を矢印B′方向に進み、現像剤通過路30bを通過して第1攪拌室20b内に進入する。そして、第1攪拌スクリュー21aにより攪拌、混合されながら第1攪拌室20b内を矢印C′方向に進み、現像剤通過路30aを通過して再び第2攪拌室20b内に戻る循環経路を形成する。
The toner and carrier replenished from the
また、現像剤の循環中に、余剰の現像剤(現像剤補給口20eから補給された現像剤量に相当)が現像剤排出部20fから現像容器20の外部に排出される。この方式によれば、新たなキャリアがトナーと共に供給され、劣化したキャリアが余剰の現像剤として徐々に排出されるため、現像容器20内のキャリアを入れ替えることができ、現像装置の長寿命化を図ることができる。
Further, during the circulation of the developer, excess developer (corresponding to the amount of developer replenished from the
そして、図7に示した現像装置に図6の制御を組み合わせることで、現像容器20内の現像剤の偏りを抑制できる。従って、濃度むらの発生を防止するとともに、現像剤排出部20fからの排出量を一定量に規制して現像容器内の現像剤の帯電レベルを一定に維持することができる。
Then, by combining the developing device shown in FIG. 7 with the control shown in FIG. 6, the bias of the developer in the developing
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明は図2に示したような磁気ローラ22と現像ローラ23を備えた現像装置に限定されるものではなく、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を用いる種々の現像装置に適用可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the present invention is not limited to the developing device including the
また、上記実施形態ではメインモータ45を用いて感光体ドラム1a〜1d、一次転写ローラ6a〜6d、二次転写ローラ9、駆動ローラ11、定着部13、及び装置各部の搬送ローラ等と共に現像装置3a〜3dの駆動を行う構成としたが、現像装置3a〜3dを独立して駆動するための専用モータを設けても良い。
In the above embodiment, the
また、本発明は図1に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、モノクロプリンタ、カラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像方式を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。 The present invention is not limited to the tandem color printer shown in FIG. 1, and various image forming apparatuses using a two-component development system such as a digital or analog monochrome copying machine, monochrome printer, color copying machine, facsimile, etc. It is applicable to.
図2に示した現像装置が搭載された図1に示すような試験機において、図6のように全速モードから中間速度(全速モードの3/4速)を経て減速モード(全速モードの1/2速)へ切り換えた場合(本発明)と、全速モードから直接減速モードへ切り換えた場合(比較例)とで、濃度むらの発生について調査した。なお、試験は感光体ドラム1a及び現像装置3aを含むシアンの画像形成部Paにおいて、全速モード時のシステム速度(感光体ドラム周速)を240mm/sec、300mm/sec、330mm/sec、400mm/sec、及び450mm/secの5段階に設定して行った。
In the test machine as shown in FIG. 1 equipped with the developing device shown in FIG. 2, as shown in FIG. 6, the speed is reduced from the full speed mode to the intermediate speed (3/4 speed of the full speed mode) through the deceleration mode (1/0 of the full speed mode). The occurrence of density unevenness was investigated in the case of switching to the second speed (invention) and in the case of switching from the full speed mode to the direct deceleration mode (comparative example). In the test, in the cyan image forming portion Pa including the
試験機の条件としては、ドラム表面電位は白地部電位(V0)を300V、画像部電位(VL)を20Vとした。また、現像ローラ及び磁気ローラの直径は20mmとし、現像ローラの周速比を感光体ドラムに対し1.5(感光体との対向面において順回転)、磁気ローラの周速比を現像ローラに対し1.5(現像ローラとの対向面においてカウンタ回転)とした。また、感光体ドラム−現像ローラ間ギャップを0.15mm、磁気ローラ−現像ローラ間ギャップを0.3mmとした。さらに、磁気ローラ内には磁気ローラと現像ローラとの最近接部から下流側に10°の位置に主極が配置されるように固定マグネット体を固定し、主極の磁力をシステム速度35枚/分のとき70mT、55枚/分のとき90mTとした。 The test machine conditions were such that the drum surface potential was 300 V for the white background potential (V0) and 20 V for the image portion potential (VL). The developing roller and magnetic roller have a diameter of 20 mm, the developing roller has a peripheral speed ratio of 1.5 with respect to the photosensitive drum (forward rotation on the surface facing the photosensitive member), and the magnetic roller has a peripheral speed ratio of the developing roller. On the other hand, it was 1.5 (counter rotation on the surface facing the developing roller). The gap between the photosensitive drum and the developing roller was 0.15 mm, and the gap between the magnetic roller and the developing roller was 0.3 mm. Furthermore, a fixed magnet body is fixed in the magnetic roller so that the main pole is disposed at a position of 10 ° downstream from the closest portion between the magnetic roller and the developing roller, and the magnetic force of the main pole is set to 35 system speeds. 70 mT at / min and 90 mT at 55 sheets / min.
現像剤としては、平均粒径6.8μm、比重1.2の正帯電トナーと、平均粒径35μm、比重4.5のコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率(T/C)を9重量%とした。 As the developer, a two-component developer comprising a positively charged toner having an average particle diameter of 6.8 μm and a specific gravity of 1.2 and a coated ferrite carrier having an average particle diameter of 35 μm and a specific gravity of 4.5 is used. The ratio (T / C) was 9% by weight.
現像ローラへの電圧印加条件は、システム速度35枚/分のときVslv(DC)=50V、Vslv(AC)のVppを1.5kV、周波数を3kHz、Duty=35%とした。また、磁気ローラへの電圧印加条件は、Vmag(DC)=250V、Vmag(AC)のVppを1.4kV、周波数を3kHz、Duty=65%とした。
The voltage application conditions to the developing roller were as follows: Vslv (DC) = 50 V, Vslv (AC) Vpp 1.5 kV,
また、システム速度55枚/分のときVslv(DC)=70V、Vslv(AC)のVppを1.5kV、周波数を3kHz、Duty=37%とした。また、磁気ローラへの電圧印加条件は、Vmag(DC)=300V、Vmag(AC)のVppを1.4kV、周波数を3kHz、Duty=65%とした。
Further, when the system speed was 55 sheets / min, Vslv (DC) = 70 V, Vslv (AC) Vpp was 1.5 kV, frequency was 3 kHz, and Duty = 37%. The voltage application conditions to the magnetic roller were Vmag (DC) = 300 V, Vmag (AC) Vpp 1.4 kV,
評価方法としては、減速モードへ切り換えた直後に印字率25%の全面ハーフトーン画像を印字し、濃度むらの発生を目視により観察し、濃度むらが確認できない場合を○、やや濃度むらがあるが実用上問題のない場合を△、濃度むらがあり、実用上問題のある場合を×とした。結果を表1に示す。 As an evaluation method, a full-tone halftone image with a printing rate of 25% is printed immediately after switching to the deceleration mode, and the occurrence of density unevenness is visually observed. The case where there was no problem in practical use was indicated by Δ, the case where there was uneven density, and the case where there was a problem in practical use was indicated by ×. The results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、全速モードから中間速度を経て減速モードへ切り換えた本発明では、全速モード時のプロセス速度が240mm/sec、300mm/sec、330mm/sec、400mm/sec、及び450mm/secの全てにおいて濃度むらの発生は確認できなかった。これに対し、全速モードから直接減速モードへ切り換えた比較例では、240mm/sec、300mm/secにおいては実用上問題のない範囲であったが濃度むらが発生した。また、330mm/sec、400mm/sec、450mm/secにおいては濃度むらが顕著に発生した。 As is apparent from Table 1, in the present invention in which the mode is switched from the full speed mode to the deceleration mode through the intermediate speed, the process speed in the full speed mode is 240 mm / sec, 300 mm / sec, 330 mm / sec, 400 mm / sec, and 450 mm / The occurrence of uneven density could not be confirmed in all sec. On the other hand, in the comparative example in which the full speed mode was switched to the direct deceleration mode, the density unevenness occurred in the 240 mm / sec and 300 mm / sec, although there was no practical problem. In addition, uneven density occurred remarkably at 330 mm / sec, 400 mm / sec, and 450 mm / sec.
この結果より、全速モードから段階的に減速モードへ切り換える本発明では濃度むらが解消され、特に、全速モード時のプロセス速度が330mm/sec以上の高速機での濃度むらの抑制効果が高いことがわかった。なお、ここではシアンの画像形成部Paを用いて試験を行ったが、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像形成部Pb〜Pdにおいても同様の結果が得られることが確認されている。 As a result, the present invention for switching from the full speed mode to the deceleration mode step by step eliminates the density unevenness, and in particular, the effect of suppressing the density unevenness is high in a high speed machine having a process speed of 330 mm / sec or more in the full speed mode. all right. Here, the test was performed using the cyan image forming portion Pa, but it has been confirmed that similar results can be obtained in the magenta, yellow, and black image forming portions Pb to Pd.
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。 The above embodiment is merely an example of the present invention, and the drum surface potential, conditions for applying voltage to the developing roller and the magnetic roller, and the like can be appropriately set according to the specifications of the apparatus and the usage environment.
本発明は、二成分現像剤を用いる現像装置の駆動制御に利用可能である。本発明の利用により、記録媒体の種類に応じてプロセス速度を全速モードから減速モードへ切り換えたとき、現像容器内の現像剤の偏りが生じず、減速モードへの切り換え直後における画像濃度むらの発生を効果的に抑制可能な画像形成装置を簡便且つ低コストで提供することができる。 The present invention can be used for drive control of a developing device using a two-component developer. By using the present invention, when the process speed is switched from the full speed mode to the deceleration mode in accordance with the type of the recording medium, the developer in the developer container is not biased, and uneven image density occurs immediately after switching to the deceleration mode. It is possible to provide an image forming apparatus capable of effectively suppressing the above in a simple and low-cost manner.
また、現像装置として、トナーと共に新たなキャリアを供給し、劣化したキャリアを余剰分として排出する方式を採用した場合、全速モードから減速モードへ切り換え時に現像容器内の現像剤の偏りが生じず、現像剤排出部からの現像剤排出量を適正に維持することができる。 Also, as a developing device, when a new carrier is supplied together with the toner and a deteriorated carrier is discharged as a surplus, the developer in the developing container is not biased when switching from the full speed mode to the deceleration mode, The amount of developer discharged from the developer discharge portion can be maintained appropriately.
Pa〜Pd 画像形成部
1a〜1d 感光体ドラム
3a〜3d 現像装置
4a〜4d トナーコンテナ
13 定着部
20 現像容器
20e 現像剤補給口
20f 現像剤排出部
21a 第1攪拌スクリュー(攪拌搬送部材)
21b 第2攪拌スクリュー(攪拌搬送部材)
22 磁気ローラ(現像剤担持体)
23 現像ローラ
25 穂切りブレード
31 トナー濃度センサ
45 メインモータ(駆動手段)
90 制御部(制御手段)
100 カラープリンタ
Pa to Pd
21b Second stirring screw (stirring conveyance member)
22 Magnetic roller (developer carrier)
23 Developing
90 Control unit (control means)
100 color printer
Claims (3)
キャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器内に像担持体と対向するように配設された現像剤担持体と、該現像剤担持体と平行に配設され、前記現像容器内の現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材と、を有し、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
該現像装置を含む装置各部を駆動する1つ以上の駆動手段と、
該駆動手段を制御して装置各部の駆動速度を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、所定のプロセス速度で画像形成処理を行う全速モードと、該全速モードよりも遅いプロセス速度で画像形成処理を行う減速モードのいずれかを選択するとともに、全速モードの実行中に減速モードが選択されたときは前記駆動手段を前記全速モードと前記減速モードの間の一つ以上の中間速度で所定時間駆動させた後、前記減速モードに減速することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is formed;
A developer container containing a two-component developer containing a carrier and toner, a developer carrier disposed in the developer container so as to face the image carrier, and disposed in parallel with the developer carrier. A developing and conveying device that stirs and conveys the developer in the developing container, and develops an electrostatic latent image formed on the image carrier into a toner image;
One or more driving means for driving each part of the apparatus including the developing device;
Control means for controlling the drive means to control the drive speed of each part of the apparatus;
In an image forming apparatus comprising:
The control means selects either a full speed mode in which image forming processing is performed at a predetermined process speed or a deceleration mode in which image forming processing is performed at a process speed slower than the full speed mode, and the speed is reduced during execution of the full speed mode. When the mode is selected, the drive unit is driven for a predetermined time at one or more intermediate speeds between the full speed mode and the deceleration mode, and then decelerated to the deceleration mode .
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