JP2014081458A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、トナー担持体に帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置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 in particular, uses a two-component developer composed of a magnetic carrier and a toner, and holds only the charged toner on the toner carrying member. The present invention relates to an image forming apparatus including a developing device that develops the electrostatic latent image.
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリア(以下、単にキャリアともいう)を用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより感光体上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。 Conventionally, as a developing method using dry toner in an image forming apparatus using an electrophotographic process, a one-component developing method using no carrier and a non-magnetic toner using a magnetic carrier (hereinafter also simply referred to as a carrier) are used. There is known a two-component developing system that uses a two-component developer to be charged and develops an electrostatic latent image on a photosensitive member by a magnetic brush composed of toner and carrier formed on a developing roller.
一成分現像方式は、磁気ブラシによって像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。 The one-component development method is suitable for high image quality because the electrostatic latent image on the image carrier is not disturbed by the magnetic brush, but toner adheres to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation. It sometimes caused image defects.
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、カラートナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリアを用いてトナーを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。 In the case of color printing in which color superposition is performed, since the color toner is required to be transparent, it needs to be a non-magnetic toner. Therefore, in a full-color image forming apparatus, a two-component development system in which toner is charged and conveyed using a carrier is often employed.
ところで、画像形成装置の使用環境や使用条件、感光体の表面状態等によって、出力画像の余白部にトナーが飛翔して付着する、いわゆる「カブリ画像」が発生するという不具合がある。カブリ画像の発生する原因としては、感光体の表面電位のばらつきやトナーの帯電量不足等が挙げられる。 By the way, there is a problem that a so-called “fogging image” in which the toner flies and adheres to the blank portion of the output image due to the use environment and use conditions of the image forming apparatus, the surface state of the photoreceptor, and the like. Causes of the fogged image include variations in the surface potential of the photosensitive member and insufficient toner charge amount.
そこで、カブリの発生レベルを検出するとともに、検出結果に基づいてカブリを抑制する方向にプロセスパラメーターを制御する方法が種々提案されており、例えば特許文献1には、感光体素地のカブリレベルを検出する光学センサーの検出結果に基づいて現像バイアス電圧の制御を行う画像形成装置が開示されている。 Therefore, various methods have been proposed for detecting the fog generation level and controlling the process parameters in a direction to suppress the fog based on the detection result. For example, Patent Document 1 detects the fog level of the photoreceptor substrate. An image forming apparatus that controls a developing bias voltage based on a detection result of an optical sensor is disclosed.
一方、近年の高画質化の要求に伴い、感光体と現像ローラーとの間隔(D−S間ギャップ)を狭くする傾向にある。D−S間ギャップは、現像ローラーの回転軸の両端に設けられたギャップコロを感光体の非画像領域に当接させることで一定に保持されるが、現像ローラー自体が部品公差により偏芯している場合は現像ローラーの回転によってD−S間ギャップに周期的なバラツキが生じる。その結果、D−S間ギャップが狭くなった部分でトナーが飛翔し易くなり、感光体上に部分的なカブリ画像が発生する。 On the other hand, with the recent demand for higher image quality, the distance between the photosensitive member and the developing roller (DS gap) tends to be narrowed. The gap between D and S is held constant by abutting gap rollers provided at both ends of the rotating shaft of the developing roller against the non-image area of the photoreceptor, but the developing roller itself is eccentric due to component tolerances. In this case, periodic variation occurs in the gap between DS due to the rotation of the developing roller. As a result, the toner easily flies at the portion where the DS gap is narrow, and a partial fog image is generated on the photosensitive member.
そこで、特許文献2には、非画像形成時に基準画像を作成して基準画像の周期的な濃度変化を検知し、検知結果に基づいて現像バイアスの交流成分の周波数やピークツーピーク値を変化させることで、現像間隔フレに起因する周期的な現像濃淡むらを防止する画像形成装置が開示されている。 Therefore, in Patent Document 2, a reference image is created at the time of non-image formation, a periodic density change of the reference image is detected, and the frequency and peak-to-peak value of the AC component of the developing bias are changed based on the detection result. Thus, an image forming apparatus is disclosed that prevents periodic uneven development density due to development interval fluctuation.
しかしながら、特許文献1の方法では、感光体表面に形成されたトナーパッチの濃度と、感光体素地の濃度との比からカブリレベルを検出するため、カブリが画像領域内で部分的に発生している場合はカブリレベルを正確に検出できない。また、カブリレベルの検出結果に基づいて現像バイアス電圧を制御することでカブリを抑制することが提案されているが、現像バイアス電圧を変化させると現像性も変化するため、カブリの発生しない領域における画像濃度等が変化してしまい、良好な画像を得ることができなかった。 However, in the method of Patent Document 1, since the fog level is detected from the ratio between the density of the toner patch formed on the surface of the photoconductor and the density of the photoconductor substrate, the fog is partially generated in the image area. The fog level cannot be detected accurately. Further, although it has been proposed to suppress the fog by controlling the development bias voltage based on the detection result of the fog level, the developability also changes when the development bias voltage is changed. The image density and the like changed and a good image could not be obtained.
また、特許文献2の方法では、基準画像の周期的な濃淡むらを検知することで、画像領域内で部分的に発生しているカブリも検知可能であるが、特許文献1と同様に現像バイアスを変化させてカブリを抑制するため、カブリの発生しない領域において画像濃度不良が発生するおそれがあった。 Further, in the method of Patent Document 2, it is possible to detect fog partially generated in the image area by detecting periodic shading unevenness of the reference image. Since the fog is suppressed by changing the image quality, there is a possibility that an image density defect may occur in an area where fog does not occur.
本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体の周方向における部分的なカブリ画像の発生を抑制するとともに、カブリ画像の発生していない部分の画像濃度も維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an image forming apparatus capable of suppressing the occurrence of a partial fog image in the circumferential direction of an image carrier and maintaining the image density of a portion where no fog image is generated. For the purpose.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて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、前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、該濃度検知手段の検知結果に基づいて前記帯電装置に印加する帯電バイアスを制御する制御手段と、を備え、前記像担持体上にカブリの発生し易い印字条件で基準画像を前記像担持体の1周分以上の範囲に形成し、前記濃度検知手段により検知された基準画像の濃度に基づいて前記像担持体の周方向におけるカブリ濃度分布を検出する工程と、検出されたカブリ濃度分布に基づいて、前記像担持体の周方向における濃度分布を均一化する前記像担持体の表面電位パターンを作成する工程と、前記像担持体の表面電位が作成された表面電位パターンとなるように、前記帯電装置に印加する帯電バイアスを調整する工程と、を有するカブリ補正モードを実行可能とした画像形成装置である。 In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention includes an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a charging device for charging the surface of the image carrier, a magnetic carrier, and toner. A developing device that develops an electrostatic latent image formed on the image carrier using a component developer into a toner image; a density detector that detects the density of the toner image formed on the image carrier; Control means for controlling a charging bias applied to the charging device based on a detection result of the density detecting means, and a reference image is printed on the image carrier under printing conditions that are likely to cause fogging. A step of detecting the fog density distribution in the circumferential direction of the image carrier based on the density of the reference image formed in a range of one round or more and detected by the density detection means, and based on the detected fog density distribution In the circumferential direction of the image carrier. Adjusting the charging bias applied to the charging device so that the surface potential pattern of the image carrier is made uniform and the surface potential pattern of the image carrier is the created surface potential pattern. And an image forming apparatus capable of executing a fog correction mode.
本発明の第1の構成によれば、カブリの発生し易い印字条件で基準画像を像担持体の1周分以上の範囲に形成し、濃度検知手段により検知された基準画像の濃度に基づいて像担持体の周方向におけるカブリ濃度分布を検出する工程と、検出されたカブリ濃度分布に基づいて像担持体の周方向における濃度分布を均一化する像担持体の表面電位パターンを作成する工程と、像担持体の表面電位が作成された表面電位パターンとなるように、帯電装置に印加する帯電バイアスを調整する工程と、を有するカブリ補正モードを実行することで、像担持体上のカブリの発生し易い領域では像担持体へのトナーの飛翔を抑制してカブリの発生を抑制するとともに、カブリの発生し難い領域における画像濃度も維持できるため、カブリ画像及び画像濃度不良の両方を効果的に抑制できる画像形成装置となる。 According to the first configuration of the present invention, the reference image is formed in a range equal to or more than one turn of the image carrier under the printing condition in which fogging is likely to occur, and based on the density of the reference image detected by the density detection unit. A step of detecting a fog density distribution in the circumferential direction of the image carrier, and a step of creating a surface potential pattern of the image carrier that equalizes the density distribution in the circumferential direction of the image carrier based on the detected fog density distribution Adjusting the charging bias applied to the charging device so that the surface potential of the image carrier becomes the created surface potential pattern, and performing a fog correction mode. In areas that are prone to occur, the occurrence of fog is suppressed by suppressing the flying of toner to the image carrier, and the image density in areas where fog is difficult to occur can be maintained. Both the image forming apparatus can be effectively suppressed in.
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プリンターについて示している。カラープリンター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 according to the present invention. Here, a tandem type color printer is shown. In the main body of the color printer 100, four image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are sequentially arranged from the upstream side in the transport direction (the right side in FIG. 1). These image forming portions Pa to Pd are provided corresponding to images of four different colors (cyan, magenta, yellow, and black), and cyan, magenta, and yellow are respectively performed by charging, exposure, development, and transfer processes. And a black image are sequentially formed.
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上に順次転写された後、二次転写ローラー9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7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 photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d that carry visible images (toner images) of the respective colors, and are further driven by a driving unit (not shown). The intermediate transfer belt 8 that rotates clockwise is provided adjacent to the image forming portions Pa to Pd. The toner images formed on the photosensitive drums 1 a to 1 d are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 8 that moves while contacting the photosensitive drums 1 a to 1 d, and then transferred onto the transfer paper at the secondary transfer roller 9. The image is transferred onto P at a time, and further fixed on the transfer paper P in the fixing unit 7 and then discharged from the apparatus main body. An image forming process for each of the photosensitive drums 1a to 1d is executed while rotating the photosensitive drums 1a to 1d counterclockwise in FIG.
トナー像が転写される転写紙Pは、カラープリンター100本体下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12a及びレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9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、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。また、二次転写ローラー9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナー19が配置されている。 The transfer paper P to which the toner image is transferred is accommodated in a paper cassette 16 at the lower part of the color printer 100 main body, and is conveyed to the secondary transfer roller 9 via the paper feed roller 12a and the registration roller pair 12b. A sheet made of a dielectric resin is used for the intermediate transfer belt 8, and a belt in which both ends thereof are overlapped and joined to form an endless shape, or a belt without a seam (seamless) is used. A blade-shaped belt cleaner 19 for removing toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8 is disposed downstream of the secondary transfer roller 9.
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ユニット4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)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。 Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are chargers 2a, 2b, 2c, and 2d for charging the photosensitive drums 1a to 1d and image information on the photosensitive drums 1a to 1d around and below the photosensitive drums 1a to 1d that are rotatably arranged. The exposure unit 4 for exposing the toner, the developing devices 3a, 3b, 3c and 3d for forming toner images on the photosensitive drums 1a to 1d, and the developer (toner) remaining on the photosensitive drums 1a to 1d are removed. Cleaning units 5a, 5b, 5c and 5d are provided.
ユーザーにより画像形成開始が入力されると、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、次いで露光ユニット4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号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が補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、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、露光ユニット4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 the start of image formation is input by the user, first, the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d are uniformly charged by the chargers 2a to 2d, and then light is irradiated by the exposure unit 4, and the photosensitive drums 1a to 1d are charged. An electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the top. Each of the developing devices 3a to 3d is filled with a predetermined amount of cyan, magenta, yellow, and black toner by a replenishing device (not shown). The toner is supplied onto the photosensitive drums 1a to 1d by the developing devices 3a to 3d and electrostatically attached, whereby a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed by exposure from the exposure unit 4 is formed. It is formed.
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラー6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。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がクリーニング部5a〜5dにより除去される。 After an electric field is applied to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined transfer voltage, the cyan, magenta, yellow, and black toner images on the photosensitive drums 1a to 1d are transferred to the intermediate transfer belt 8 by the primary transfer rollers 6a to 6d. Transcribed above. These four color images are formed with a predetermined positional relationship predetermined for forming a predetermined full-color image. Thereafter, the toner remaining on the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d is removed by the cleaning units 5a to 5d in preparation for the subsequent formation of a new electrostatic latent image.
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とを含む複数の張架ローラーに掛け渡されており、駆動モーター(図示せず)による駆動ローラー11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラー対12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。 The intermediate transfer belt 8 is stretched around a plurality of stretching rollers including an upstream conveying roller 10 and a downstream driving roller 11, and the rotation of the driving roller 11 by a driving motor (not shown) is performed. When the intermediate transfer belt 8 starts to rotate clockwise, the transfer sheet P is conveyed from the registration roller pair 12b to the secondary transfer roller 9 provided adjacent to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined timing, and the full color image is transferred. Is done. The transfer paper P onto which the toner image is transferred is conveyed to the fixing unit 7.
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13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ー対15によって排出トレイ17に排出される。 The transfer paper P conveyed to the fixing unit 7 is heated and pressurized by the fixing roller pair 13 so that the toner image is fixed on the surface of the transfer paper P, and a predetermined full color image is formed. The transfer paper P on which the full-color image is formed is distributed in the transport direction by the branching portion 14 that branches in a plurality of directions. When an image is formed on only one side of the transfer paper P, it is discharged as it is onto the discharge tray 17 by the discharge roller pair 15.
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pの一部を一旦排出ローラー対15から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Pは排出ローラー対15を逆回転させることにより分岐部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レジストローラー対12b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ー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7に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対15を介して排出トレイ17に排出される。 On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer paper P, a part of the transfer paper P that has passed through the fixing unit 7 is once protruded from the discharge roller pair 15 to the outside of the apparatus. Thereafter, the transfer paper P is redistributed to the registration roller pair 12b in a state where the image surface is reversed by rotating the discharge roller pair 15 in the reverse direction to be distributed to the paper conveyance path 18 by the branching section 14. Then, after the next image formed on the intermediate transfer belt 8 is transferred by the secondary transfer roller 9 to the surface of the transfer paper P where the image is not formed, and conveyed to the fixing unit 7 to fix the toner image. The paper is discharged to the discharge tray 17 through the discharge roller pair 15.
図2は、図1に示すカラープリンター100の中間転写ベルト8周辺の構成を示す側面断面図である。図1と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図2では帯電器2a〜2d、クリーニング部5a〜5dは記載を省略している。 FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration around the intermediate transfer belt 8 of the color printer 100 shown in FIG. Portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 2, the chargers 2a to 2d and the cleaning units 5a to 5d are not shown.
各感光体ドラム1a〜1dの回転方向において現像ユニット3a〜3dの下流側且つ転写ローラー6a〜6dの上流側には濃度検知センサー40a〜40dが配置されている。濃度検知センサー40としては、一般にLED等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。感光体ドラム1a〜1d上のトナー付着量を測定する際、発光素子から感光体ドラム1a〜1d上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びドラム表面によって反射される光として受光素子に入射する。 Density detection sensors 40a to 40d are arranged on the downstream side of the developing units 3a to 3d and the upstream side of the transfer rollers 6a to 6d in the rotation direction of the photosensitive drums 1a to 1d. As the density detection sensor 40, an optical sensor provided with a light emitting element composed of an LED or the like and a light receiving element composed of a photodiode or the like is generally used. When measuring the toner adhesion amount on the photosensitive drums 1a to 1d, if the reference light formed on the photosensitive drums 1a to 1d is irradiated with measurement light from the light emitting elements, the measurement light is reflected by the toner. And incident on the light receiving element as light reflected by the drum surface.
トナーの付着量が多い場合には、ドラム表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にドラム表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色の基準画像の濃度を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。 When the toner adhesion amount is large, the reflected light from the drum surface is shielded by the toner, so that the light reception amount of the light receiving element decreases. On the other hand, when the toner adhesion amount is small, the amount of reflected light from the drum surface increases, resulting in an increase in the amount of light received by the light receiving element. Therefore, the density of each color is corrected by detecting the density of the reference image of each color based on the output value of the received light signal based on the amount of reflected light received and adjusting the characteristic value of the developing bias in comparison with the predetermined reference density. Is done.
なお、濃度検知センサー40a〜40dは感光体ドラム1a〜1d上の基準画像を検知可能な他の位置に配置しても良いが、例えば転写ローラー6a〜6dよりも下流側に配置した場合、現像装置3a〜3dにより基準画像が形成されてから濃度検知が行われるまでの時間が長くなり、さらに基準画像が中間転写ベルト8と接触することにより基準画像の表面状態が変化するおそれもある。そのため、図2のように現像装置3a〜3dよりも下流側且つ中間転写ベルト8の接触位置よりも上流側に配置することが好ましい。 The density detection sensors 40a to 40d may be arranged at other positions where the reference images on the photosensitive drums 1a to 1d can be detected. For example, when the density detection sensors 40a to 40d are arranged downstream of the transfer rollers 6a to 6d, development is performed. The time from when the reference image is formed by the devices 3a to 3d to when the density detection is performed becomes longer, and the surface state of the reference image may change due to the reference image coming into contact with the intermediate transfer belt 8. Therefore, as shown in FIG. 2, it is preferable to dispose them downstream of the developing devices 3a to 3d and upstream of the contact position of the intermediate transfer belt 8.
図3は、カラープリンター100に搭載される現像装置3aの構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図1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. 3 is a side cross-sectional view showing the configuration of the developing device 3 a mounted on the color printer 100. Here, the developing device 3a disposed in the image forming unit Pa of FIG. 1 will be described, but the configuration of the developing devices 3b to 3d disposed in the image forming units Pb to Pd is basically the same, and thus described. Is omitted.
図3に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画され、第1及び第2攪拌室20b、20cには図示しないトナーコンテナ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 FIG. 3, the developing device 3a includes a developing container 20 in which a two-component developer (hereinafter also simply referred to as a developer) is accommodated. The developing container 20 is divided into a first wall and a second wall by a partition wall 20a. The first and second agitating chambers 20b and 20c are divided into agitating chambers 20b and 20c, and a toner (positively charged toner) supplied from a toner container (not shown) is mixed with a carrier and agitated and charged. The stirring screw 21a and the second stirring screw 21b are rotatably arranged.
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に搬送され、仕切壁20aの両端に形成された現像剤通過路(図示せず)を介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。図示の例では、現像容器20は左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第2攪拌スクリュー21bの上方には磁気ローラー22が配置され、磁気ローラー22の左斜め上方には現像ローラー23が対向配置されている。そして、現像ローラー23は現像容器20の開口側(図3の左側)において感光体ドラム1aに対向しており、磁気ローラー22及び現像ローラー23は図中時計回り方向に回転する。 Then, the developer is agitated by the first agitating screw 21a and the second agitating screw 21b while being conveyed in the axial direction, and passes through the developer passages (not shown) formed at both ends of the partition wall 20a. It circulates between the second stirring chambers 20b and 20c. In the illustrated example, the developing container 20 extends obliquely upward to the left, and a magnetic roller 22 is disposed above the second stirring screw 21b in the developing container 20, and the developing is performed obliquely upward to the left of the magnetic roller 22. Rollers 23 are arranged opposite to each other. The developing roller 23 faces the photosensitive drum 1a on the opening side (left side in FIG. 3) of the developing container 20, and the magnetic roller 22 and the developing roller 23 rotate in the clockwise direction in the drawing.
なお、現像容器20には、第1攪拌スクリュー21aと対面してトナー濃度センサー(図示せず)が配置されており、トナー濃度センサーで検知されるトナー濃度に応じて補給装置(図示せず)からトナー補給口20dを介して現像容器20内にトナーが補給される。 The developing container 20 is provided with a toner concentration sensor (not shown) facing the first stirring screw 21a, and a replenishing device (not shown) according to the toner concentration detected by the toner concentration sensor. Then, toner is supplied into the developing container 20 through the toner supply port 20d.
磁気ローラー22は、非磁性の回転スリーブ22aと、回転スリーブ22aに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体22bで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体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。磁気ローラー22と現像ローラー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。 The magnetic roller 22 includes a non-magnetic rotating sleeve 22a and a fixed magnet body 22b having a plurality of magnetic poles enclosed in the rotating sleeve 22a. In the present embodiment, the magnetic poles of the fixed magnet body 22 b have a five-pole configuration including a main pole 35, a regulation pole (head cutting pole) 36, a transport pole 37, a separation pole 38, and a pumping pole 39. The magnetic roller 22 and the developing roller 23 face each other with a predetermined gap at the facing position (opposing position).
また、現像容器20には穂切りブレード25が磁気ローラー22の長手方向(図3の紙面と垂直な方向)に沿って取り付けられており、穂切りブレード25は、磁気ローラー22の回転方向(図3の時計回り方向)において、現像ローラー23と磁気ローラー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ー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 spike cutting blade 25 is attached to the developing container 20 along the longitudinal direction of the magnetic roller 22 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3), and the spike cutting blade 25 is rotated in the direction of rotation of the magnetic roller 22 (see FIG. 3 (clockwise direction 3), it is positioned upstream of the position where the developing roller 23 and the magnetic roller 22 face each other. A slight gap (gap) is formed between the tip of the ear cutting blade 25 and the surface of the magnetic roller 22.
現像ローラー23は、非磁性の現像スリーブ23aと、現像スリーブ23a内に固定された現像ローラー側磁極23bで構成されている。現像ローラー側磁極23bは、固定マグネット体22bの対向する磁極(主極)35と異極性である。 The developing roller 23 includes a nonmagnetic developing sleeve 23a and a developing roller side magnetic pole 23b fixed in the developing sleeve 23a. The developing roller side magnetic pole 23b is different in polarity from the opposing magnetic pole (main pole) 35 of the fixed magnet body 22b.
現像ローラー23及び磁気ローラー22には、バイアス制御回路41を介して現像バイアス電源43(いずれも図5参照)が接続されている。現像ローラー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、磁気ローラー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)が印加される。 A developing bias power supply 43 (see FIG. 5 for both) is connected to the developing roller 23 and the magnetic roller 22 via a bias control circuit 41. A DC voltage (hereinafter referred to as Vslv (DC)) and an AC voltage (hereinafter referred to as Vslv (AC)) are applied to the developing roller 23, and a DC voltage (hereinafter referred to as Vmag (DC)) is applied to the magnetic roller 22. And an AC voltage (hereinafter referred to as Vmag (AC)) is applied.
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2攪拌スクリュー21bによって現像剤が磁気ローラー22に搬送される。穂切りブレード25には固定マグネット体22bの規制極36が対向するため、穂切りブレード25として非磁性体或いは規制極36と異なる極性の磁性体を用いることにより、穂切りブレード25の先端と回転スリーブ22aとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。 As described above, the first stirring screw 21a and the second stirring screw 21b circulate in the developing container 20 while the developer is being stirred to charge the toner, and the second stirring screw 21b causes the developer to move to the magnetic roller 22. Be transported. Since the regulation pole 36 of the fixed magnet body 22 b faces the ear cutting blade 25, a nonmagnetic material or a magnetic body having a polarity different from that of the regulation pole 36 is used as the ear cutting blade 25. A magnetic field is generated in a direction attracting the gap with the sleeve 22a.
この磁界により、穂切りブレード25と回転スリーブ22aとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー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、現像ローラー23に対向する位置に移動すると、固定マグネット体22bの主極35及び現像ローラー側磁極23bにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー23表面に接触する。そして、磁気ローラー22に印加されるVmag(DC)と現像ローラー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ー23上にトナー薄層を形成する。 Due to this magnetic field, a magnetic brush is formed between the ear cutting blade 25 and the rotating sleeve 22a. When the magnetic brush on the magnetic roller 22 is regulated by the cutting blade 25 and then moved to a position facing the developing roller 23, the magnetic field attracted by the main pole 35 of the fixed magnet body 22b and the developing roller side magnetic pole 23b. Therefore, the magnetic brush contacts the surface of the developing roller 23. Then, a toner thin layer is formed on the developing roller 23 by a potential difference ΔV between Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and Vslv (DC) applied to the developing roller 23 and a magnetic field.
現像ローラー23上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー22と現像ローラー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ー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 roller 23 varies depending on the resistance of the developer and the rotational speed difference between the magnetic roller 22 and the developing roller 23, but can be controlled by ΔV. When ΔV is increased, the toner layer on the developing roller 23 is thickened, and when ΔV is decreased, the toner layer is thinned. The range of ΔV at the time of development is generally about 100V to 350V.
図4は、現像ローラー23及び磁気ローラー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、現像ローラー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)が現像バイアス電源43から印加される。また、磁気ローラー22には、Vmag(DC)にピークツーピーク値がVpp2であり、且つVslv(AC)と位相が異なる矩形波のVmag(AC)を重畳した合成波形Vmag(破線)が現像バイアス電源43から印加される。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a bias waveform applied to the developing roller 23 and the magnetic roller 22. As shown in FIG. 4A, the developing roller 23 has a combined waveform Vslv (solid line) obtained by superimposing a rectangular wave Vslv (AC) having a peak-to-peak value of Vpp1 on Vslv (DC). Applied. Also, the magnetic roller 22 has a composite bias Vmag (broken line) in which a square wave Vmag (AC) having a peak-to-peak value of Vpp2 and a phase different from Vslv (AC) superimposed on Vmag (DC) is developed bias. Applied from the power source 43.
従って、磁気ローラー22及び現像ローラー23間(以下、MS間という)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 magnetic roller 22 and the developing roller 23 (hereinafter referred to as between the MSs) is a composite waveform Vmag-Vslv having Vpp (max) and Vpp (min) as shown in FIG. Become. Note that Vmag (AC) is set so that the duty ratio is larger than Vslv (AC). Actually, an AC voltage having a partially distorted shape is applied instead of a complete rectangular wave as shown in FIG.
磁気ブラシによって現像ローラー23上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー23の回転によって感光体ドラム1aと現像ローラー23との対向部分に搬送される。現像ローラー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 roller 23 by the magnetic brush is conveyed to the opposite portion between the photosensitive drum 1 a and the developing roller 23 by the rotation of the developing roller 23. Since Vslv (DC) and Vslv (AC) are applied to the developing roller 23, the toner flies due to a potential difference with the photosensitive drum 1a, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1a is developed. .
さらに回転スリーブ22aが時計回り方向に回転すると、今度は主極35に隣接する異極性の剥離極38により発生する水平方向(ローラー周方向)の磁界により磁気ブラシは現像ローラー23表面から引き離され、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー23から回転スリーブ22a上に回収される。さらに回転スリーブ22aが回転すると、固定マグネット体22bの剥離極38及びこれと同極性の汲上極39により反発する磁界が付与されるため、トナーは現像容器20内で回転スリーブ22aから離脱する。そして、第2攪拌スクリュー21bにより攪拌、搬送された後、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汲上極39により再び回転スリーブ22a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。 When the rotating sleeve 22a further rotates in the clockwise direction, the magnetic brush is now separated from the surface of the developing roller 23 by a horizontal (roller circumferential direction) magnetic field generated by a different polarity separation pole 38 adjacent to the main pole 35. Toner remaining without being used for development is collected from the developing roller 23 onto the rotating sleeve 22a. When the rotating sleeve 22a further rotates, a repulsive magnetic field is applied by the peeling pole 38 of the fixed magnet body 22b and the scooping pole 39 having the same polarity, so that the toner is detached from the rotating sleeve 22a in the developing container 20. Then, after being stirred and conveyed by the second agitating screw 21b, a magnetic brush is again formed on the rotating sleeve 22a by the scooping pole 39 as a two-component developer uniformly charged with an appropriate toner concentration, It is conveyed to 25.
図5は、本発明のカラープリンター100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、カラープリンター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、カラープリンター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。 FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a control path used in the color printer 100 of the present invention. In addition, since various controls of each part of the apparatus are performed when the color printer 100 is used, the control path of the entire color printer 100 becomes complicated. Therefore, here, a portion of the control path that is necessary for the implementation of the present invention will be mainly described.
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、帯電バイアス電源42は帯電装置2a〜2d内の帯電ローラーに、現像バイアス電源43は現像装置3a〜3d内の磁気ローラー22及び現像ローラー23に、転写バイアス電源44は一次転写ローラー6a〜6d及び二次転写ローラー9に、それぞれ所定のバイアスを印加する。 The bias control circuit 41 is connected to the charging bias power source 42, the developing bias power source 43, and the transfer bias power source 44, and operates each of these power sources in accordance with an output signal from the control unit 90. In accordance with a control signal from the control circuit 41, the charging bias power source 42 is applied to the charging rollers in the charging devices 2a to 2d, the developing bias power source 43 is applied to the magnetic roller 22 and the developing roller 23 in the developing devices 3a to 3d, and the transfer bias power source 44 is supplied. Applies a predetermined bias to the primary transfer rollers 6a to 6d and the secondary transfer roller 9, respectively.
機内温湿度センサー45は、カラープリンター100内部の温度及び湿度を常に検知している。検知結果は後述するI/F96を介して制御部90に送信される。 The in-machine temperature / humidity sensor 45 constantly detects the temperature and humidity inside the color printer 100. The detection result is transmitted to the control unit 90 via an I / F 96 described later.
操作部50には、液晶表示部51、各種の状態を示すLED52が設けられており、カラープリンター100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター100の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。 The operation unit 50 is provided with a liquid crystal display unit 51 and LEDs 52 that indicate various states, and displays the state of the color printer 100 and displays the image forming status and the number of copies to be printed. Various settings of the color printer 100 are performed from a printer driver of a personal computer.
その他、操作部50には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、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、カラープリンター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 operation unit 50 includes a start button for instructing the user to start image formation, a stop / clear button used for stopping image formation, and various settings of the color printer 100 when making the default settings. A reset button or the like to be used is provided.
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、カウンター95、カラープリンター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 control unit 90 includes a central processing unit (CPU) 91 as a central processing unit, a read only memory (ROM) 92 that is a read-only storage unit, a random access memory (RAM) 93 that is a read / write storage unit, A plurality of (two in this case) that transmit control signals to and receive input signals from the operation unit 50, such as a temporary storage unit 94 for storing image data and the like, a counter 95, and each device in the color printer 100. At least an I / F (interface) 96 is provided. Further, the control unit 90 can be arranged at an arbitrary location inside the apparatus main body.
ROM92には、カラープリンター100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター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、カラープリンター100の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター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、濃度検知センサー40a〜40dによって検出され、後述する帯電バイアスの補正に用いられる感光体ドラム1a〜1d上のカブリ濃度分布データも保管される。一時記憶部94は、パーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する画像入力部(図示せず)より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター95は、印字枚数を累積してカウントする。 The ROM 92 stores a program for controlling the color printer 100, numerical values necessary for control, and the like that are not changed during use of the color printer 100. The RAM 93 stores necessary data generated during control of the color printer 100, data temporarily required for control of the color printer 100, and the like. The RAM 93 (or ROM 92) also stores fog density distribution data on the photosensitive drums 1a to 1d, which are detected by the density detection sensors 40a to 40d and used to correct the charging bias described later. The temporary storage unit 94 temporarily stores an image signal input from an image input unit (not shown) that receives image data transmitted from a personal computer or the like and converted into a digital signal. The counter 95 counts the accumulated number of printed sheets.
また、制御部90は、カラープリンター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4、定着部7、中間転写ベルト8、二次転写ローラー9、濃度検知センサー40a〜40d、バイアス制御回路41、操作部50等が挙げられる。 The control unit 90 transmits a control signal from the CPU 91 to the respective units and devices in the color printer 100 through the I / F 96. In addition, a signal indicating the state and an input signal are transmitted from each part or device to the CPU 91 through the I / F 96. For example, the image forming units Pa to Pd, the exposure device 4, the fixing unit 7, the intermediate transfer belt 8, the secondary transfer roller 9, the density detection sensors 40a to 40d, and the bias control are included in each part and device controlled by the control unit 90. Examples include the circuit 41, the operation unit 50, and the like.
さらに制御部90は、操作部50のキー操作等によりカブリ補正モードが設定されると、感光体ドラム1a〜1d上に形成された各色の基準画像の濃度を濃度検知センサー40a〜40dによって読み取り、濃度検知センサー40a〜40dの出力値に基づいて感光体ドラム1a〜1d表面のカブリ濃度分布を検出する機能、検出結果に応じて感光体ドラム1a〜1dの周方向における表面電位を部分的に変化させた表面電位パターンを作成する機能を有している。感光体ドラム1a〜1dの表面電位は、帯電バイアス電源42から帯電装置2a〜2dへ印加する帯電バイアスを調整することによって変化させることができる。 Further, when the fog correction mode is set by the key operation of the operation unit 50 or the like, the control unit 90 reads the density of the reference image of each color formed on the photosensitive drums 1a to 1d by the density detection sensors 40a to 40d, The function of detecting the fog density distribution on the surface of the photosensitive drums 1a to 1d based on the output values of the density detection sensors 40a to 40d, and the surface potential in the circumferential direction of the photosensitive drums 1a to 1d are partially changed according to the detection result. It has a function of creating a surface potential pattern. The surface potential of the photosensitive drums 1a to 1d can be changed by adjusting the charging bias applied from the charging bias power source 42 to the charging devices 2a to 2d.
図6は、本発明のカラープリンター100におけるカブリ補正モードの実行手順を示すフローチャートである。図1〜図5、及び後述する図7を参照しながら、図6のステップに沿ってカブリ濃度分布に応じた表面電位パターンを作成し、帯電バイアスを調整する手順について説明する。 FIG. 6 is a flowchart showing the execution procedure of the fog correction mode in the color printer 100 of the present invention. A procedure for adjusting the charging bias by creating a surface potential pattern corresponding to the fog density distribution along the steps of FIG. 6 will be described with reference to FIGS.
ユーザーの操作により、若しくは所定枚数印字後にカブリ補正モードが設定されると、先ず、カブリ画像が顕著に発生するような印字条件に設定する(ステップS1)。印字条件は、感光体ドラム1a〜1dの表面電位をカブリ画像が顕著に発生する条件に設定しても良いし、現像ローラー23に印加する現像バイアスをカブリ画像が顕著に発生する条件に設定しても良い。例えば、感光体ドラム1a〜1dの表面電位を設定する場合、印字時の表面電位よりも100V低い値に設定する。 When the fog correction mode is set by the user's operation or after printing a predetermined number of sheets, first, the printing condition is set such that fog images are remarkably generated (step S1). The printing conditions may be set such that the surface potential of the photosensitive drums 1a to 1d is such that a fog image is remarkably generated, and the developing bias applied to the developing roller 23 is set to a condition that the fog image is remarkably generated. May be. For example, when setting the surface potential of the photosensitive drums 1a to 1d, the surface potential is set to a value 100V lower than the surface potential during printing.
次に、ステップS1で設定された条件で、各感光体ドラム1a〜1d表面に、ドラム1周分以上の基準画像を形成する(ステップS2)。 Next, a reference image of one or more rounds of the drum is formed on the surface of each of the photosensitive drums 1a to 1d under the conditions set in step S1 (step S2).
図7(a)は、カブリ濃度分布の検出に用いられる基準画像Tの一例を示す図であり、図7(b)は、図7(a)の基準画像Tに基づいて検出されたカブリ濃度分布及び表面電位パターンを示すグラフである。図7(a)に示すように、各感光体ドラム1a〜1d表面にはマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色について、濃度検知センサー40a〜40d(図2参照)に対向する位置にハーフトーン画像から成る基準画像Tが形成される。基準画像Tの濃度は、カブリが顕著に出現する任意の濃度に設定すれば良いが、カブリ画像を精度良く検出できる5%以下のハーフトーン画像、或いは白ベタ画像が好ましい。 FIG. 7A is a diagram showing an example of the reference image T used for detection of the fog density distribution, and FIG. 7B shows the fog density detected based on the reference image T in FIG. It is a graph which shows distribution and a surface potential pattern. As shown in FIG. 7A, on the surface of each of the photosensitive drums 1a to 1d, halftone images of magenta, cyan, yellow, and black are located at positions facing the density detection sensors 40a to 40d (see FIG. 2). A reference image T is formed. The density of the reference image T may be set to an arbitrary density at which fog appears remarkably, but a halftone image of 5% or less or a white solid image that can detect the fog image with high accuracy is preferable.
図7(a)に示した基準画像Tでは、カブリによってやや濃度が高くなった2箇所の領域C1と、カブリによって濃度が顕著に高くなった1箇所の領域C2が出現している。この基準画像Tを濃度検知センサー40で読み取ることで、図7(b)の実線で示したような、領域C1に対応する箇所で濃度がやや高く、領域C2に対応する箇所で濃度が顕著に高くなったカブリ濃度分布が得られる(ステップS3)。例えば、基準画像Tがシアンの感光体ドラム1a上に形成されたとすると、感光体ドラム1a表面にはカブリ画像がやや発生し易い領域C1と、カブリ画像が顕著に発生し易い領域C2とが存在していることがわかる。得られたカブリ濃度分布はRAM93(図5参照)に記憶される。 In the reference image T shown in FIG. 7A, two regions C1 whose density is slightly increased due to fogging and one region C2 whose density is significantly increased due to fogging appear. By reading this reference image T with the density detection sensor 40, the density is slightly higher at the position corresponding to the area C1, as shown by the solid line in FIG. 7B, and the density is marked at the position corresponding to the area C2. An increased fog density distribution is obtained (step S3). For example, if the reference image T is formed on the cyan photosensitive drum 1a, a surface C1 in which a fog image is slightly generated and a region C2 in which a fog image is easily generated exist on the surface of the photosensitive drum 1a. You can see that The obtained fog density distribution is stored in the RAM 93 (see FIG. 5).
次に、ステップS3で得られたカブリ濃度分布に基づいて、感光体ドラム1a〜1dの周方向における濃度分布を均一化するような感光体ドラム1a〜1dの表面電位パターンを形成する(ステップS4)。前述したように、現像ローラー23上のトナーは、現像ローラー23と感光体ドラム1a〜1dとの間の電位差が大きくなるほど感光体ドラム1a〜1d側に移動し易くなるため、カブリを抑制するためには、現像ローラー23に印加される現像バイアスを低くするか、或いは感光体ドラム1a〜1dの表面電位を高くすれば良い。 Next, based on the fog density distribution obtained in step S3, surface potential patterns of the photosensitive drums 1a to 1d are formed so as to uniformize the density distribution in the circumferential direction of the photosensitive drums 1a to 1d (step S4). ). As described above, the toner on the developing roller 23 is more likely to move toward the photosensitive drums 1a to 1d as the potential difference between the developing roller 23 and the photosensitive drums 1a to 1d becomes larger. For this purpose, the developing bias applied to the developing roller 23 may be lowered or the surface potentials of the photosensitive drums 1a to 1d may be raised.
しかし、現像バイアスを低くした場合、カブリの発生していない領域(図7(a)の領域C1、C2以外の部分)で濃度低下が発生する可能性がある。そこで、本発明では、カブリ濃度が高い領域に対応する感光体ドラム1a〜1dの表面電位を部分的に高くすることにより、カブリの発生している領域では現像ローラー23からのトナーの飛翔を抑制してカブリの発生を抑制するとともに、カブリの発生していない領域における画像濃度も維持することとした。このようにして、図7(b)に破線で示すような表面電位パターンが作成される。そして、ステップS4で作成された表面電位パターンとなるように、帯電装置2a〜2dに印加する帯電バイアスを調整する(ステップS5)。 However, when the developing bias is lowered, there is a possibility that density reduction occurs in a region where fog does not occur (portion other than the regions C1 and C2 in FIG. 7A). Therefore, in the present invention, the surface potential of the photosensitive drums 1a to 1d corresponding to the area where the fog density is high is partially increased, so that the toner flying from the developing roller 23 is suppressed in the area where the fog occurs. Thus, the generation of fog is suppressed, and the image density in an area where fog does not occur is also maintained. In this way, a surface potential pattern as shown by a broken line in FIG. 7B is created. Then, the charging bias to be applied to the charging devices 2a to 2d is adjusted so that the surface potential pattern created in step S4 is obtained (step S5).
上記の制御によれば、感光体ドラム1a〜1d表面の周方向においてカブリ画像の発生し易い領域を予め検知しておき、検知結果に応じてカブリの発生し易い領域ほどドラム表面電位を高く設定することで、カブリ画像の発生を効果的に抑制することができる。また、カブリ画像の発生し難い領域では通常の条件で画像形成が行われるため、カブリの発生しない領域での画像濃度の低下も抑制することができる。 According to the above control, an area where fog images are likely to occur in the circumferential direction of the surface of the photosensitive drums 1a to 1d is detected in advance, and the drum surface potential is set higher in an area where fog is likely to occur according to the detection result. By doing so, generation of fog images can be effectively suppressed. In addition, since image formation is performed under normal conditions in a region where fogging images are unlikely to occur, a decrease in image density in regions where fogging does not occur can be suppressed.
特に、図3に示したような、磁気ローラー22上に磁性キャリアを残したまま現像ローラー23上に非磁性トナーのみを移動させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体ドラム1a〜1d上の潜像にトナーを付着させる現像装置3a〜3dにおいては、前述したように、現像ローラー23上に均一なトナー薄層を形成するために、磁気ローラー22に印加されるVmag(DC)と現像ローラー23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔVが重要となる。 In particular, as shown in FIG. 3, the non-magnetic toner is moved on the developing roller 23 while leaving the magnetic carrier on the magnetic roller 22 to form a thin toner layer, and the photosensitive drums 1a to 1d are formed by an alternating electric field. In the developing devices 3a to 3d for attaching toner to the upper latent image, as described above, in order to form a uniform toner thin layer on the developing roller 23, Vmag (DC) applied to the magnetic roller 22 and The potential difference ΔV from Vslv (DC) applied to the developing roller 23 is important.
そのため、従来のように現像ローラー23に印加されるVslv(DC)を可変してカブリ画像を抑制しようとする場合、Vslv(DC)とVmag(DC)との関係を一定に維持するために、Vslv(DC)に合わせてVmag(DC)も可変させる必要が生じる。しかし、Vmag(DC)を可変させると、磁気ローラー22への現像剤の汲み上げ性も変化してしまう。また、Vslv(DC)を可変させることで、トナーの飛翔性を感光体ドラム表面1a〜1dのカブリ濃度分布に精度良く追従させることは非常に困難である。 For this reason, when the fog image is suppressed by changing the Vslv (DC) applied to the developing roller 23 as in the prior art, in order to maintain the relationship between Vslv (DC) and Vmag (DC) constant, It is necessary to vary Vmag (DC) in accordance with Vslv (DC). However, when Vmag (DC) is varied, the developer pumping property to the magnetic roller 22 also changes. Further, it is very difficult to make the toner flying property accurately follow the fog density distribution on the photosensitive drum surfaces 1a to 1d by changing Vslv (DC).
従って、図3に示したような磁気ローラー22と現像ローラー23とを用いた現像方式においては、本発明のように感光体ドラム1a〜1dのカブリ濃度分布に基づいて表面電位を可変することが特に好ましい。 Therefore, in the developing method using the magnetic roller 22 and the developing roller 23 as shown in FIG. 3, the surface potential can be varied based on the fog density distribution of the photosensitive drums 1a to 1d as in the present invention. Particularly preferred.
なお、図6では、ユーザーによるマニュアル操作でカブリ補正モードを実行する例について説明したが、その他、カラープリンター100の電源ON時やスリープモード(省電力モード)からの復帰時にも自動的に実行されるようにしてもよい。 In FIG. 6, the example in which the fog correction mode is executed by a manual operation by the user has been described. However, the fog correction mode is automatically executed when the color printer 100 is turned on or returned from the sleep mode (power saving mode). You may make it do.
また、カブリ画像はトナーの帯電量が低下したときに発生し易くなるため、トナーの帯電量が低下し易い高温高湿環境下で顕著となる。そのため、機内温度センサー45により検知された温度または湿度のうち、少なくとも一方が所定値以上となったときに制御部90がカブリ補正モードを自動的に実行することが好ましい。 Further, a fogged image is likely to occur when the charge amount of the toner is decreased, and thus becomes prominent in a high temperature and high humidity environment where the charge amount of the toner is easily decreased. Therefore, it is preferable that the control unit 90 automatically executes the fog correction mode when at least one of the temperature and humidity detected by the in-machine temperature sensor 45 becomes a predetermined value or more.
さらに、トナーの帯電量の低下は現像ローラー23上のトナーの入れ替わりが激しい場合や、現像装置3a〜3dの長時間の駆動によりキャリアが劣化して帯電性能が低下した場合にも発生し易くなる。そのため、一時記憶部94に記憶された画像データから算出された印字率が所定値以上である画像を所定枚数以上連続して印字したとき、或いは、カウンター95でカウントされる前回のカブリ補正モードの実行からの累積印字枚数が所定枚数に到達したときに制御部90がカブリ補正モードを自動的に実行することが好ましい。 Further, a decrease in toner charge amount is likely to occur even when the toner on the developing roller 23 is heavily replaced, or when the carrier performance deteriorates due to long-time driving of the developing devices 3a to 3d and the charging performance decreases. . For this reason, when a predetermined number or more of images having a printing rate calculated from the image data stored in the temporary storage unit 94 are continuously printed, or the previous fog correction mode counted by the counter 95 is used. It is preferable that the control unit 90 automatically executes the fog correction mode when the cumulative number of printed sheets from the execution reaches a predetermined number.
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、上記実施形態では帯電方向が正(プラス側)である正帯電トナーを用いる現像装置を例に挙げて説明したが、帯電方向が負(マイナス側)である負帯電トナーを用いる現像装置にも全く同様に適用可能である。また、本発明は図3に示したような磁気ローラー22と現像ローラー23を備えた現像装置に限らず、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も適用可能である。 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, in the above embodiment, the developing device using positively charged toner whose charging direction is positive (plus side) has been described as an example. However, the developing device using negatively charged toner whose charging direction is negative (minus side) is described. Is equally applicable. Further, the present invention is not limited to the developing device including the magnetic roller 22 and the developing roller 23 as shown in FIG. 3, but can be applied to various developing devices using a two-component developer including toner and carrier. .
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ー100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、モノクロプリンター及びロータリー現像式のカラープリンター及びカラー複写機、ファクシミリ等、二成分現像式の現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。 The present invention is not limited to the tandem type color printer 100 shown in FIG. 1, but a two-component development type such as a digital or analog type monochrome copying machine, a monochrome printer, a rotary developing type color printer, a color copying machine, a facsimile, or the like. The present invention can be applied to various image forming apparatuses including the developing device. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
図1に示したカラープリンター100において、図7(b)に実線で示したようなカブリ濃度分布を有する感光体ドラムを用いて画像形成を行った場合のカブリ濃度値と画像濃度を比較した。なお、試験はシアンの画像形成を行う画像形成部Paを用いた。 In the color printer 100 shown in FIG. 1, the fog density value and the image density when image formation was performed using a photosensitive drum having a fog density distribution as shown by a solid line in FIG. 7B were compared. In the test, an image forming portion Pa for forming a cyan image was used.
試験方法としては、現像バイアスを通常の印字時(300V)の−50V(250V)とした場合(比較例1)、感光体ドラム1aの表面電位を一律に通常の印字時の+50V(350V)とした場合(比較例2)、図7(b)に破線で示したような表面電位パターンとなるように帯電バイアスを調整した場合(本発明)において、それぞれテスト画像を出力したときの画像濃度(ID;イメージデンシティ)を、反射濃度計(マクベスRD912)により測定した。また、白ベタ画像を出力したときのカブリ値を、反射濃度計(TC−6D、東京電色社製)により測定した。 As a test method, when the developing bias is set to −50 V (250 V) at the time of normal printing (300 V) (Comparative Example 1), the surface potential of the photosensitive drum 1 a is uniformly +50 V (350 V) at the time of normal printing. In this case (Comparative Example 2), when the charging bias is adjusted so that the surface potential pattern as shown by the broken line in FIG. ID; image density was measured with a reflection densitometer (Macbeth RD912). Further, the fog value when a white solid image was output was measured with a reflection densitometer (TC-6D, manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.).
画像濃度(ID)は目標値を1.4とし、1.4以上の場合を○と判定した。カブリ値は0.005以上になるとカブリ画像として認識されるため、0.005未満を○と判定した。結果を表1に示す。 For the image density (ID), the target value was set to 1.4, and when it was 1.4 or more, it was determined as ◯. When the fog value is 0.005 or more, it is recognized as a fog image. The results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、感光体ドラム1a表面のカブリ濃度分布に対応した表面電位パターンとなるように帯電バイアスを調整した本発明では、カブリ値が0.001に抑えられるとともに、画像濃度も1.41であり、画像濃度の低下も抑制された。 As is apparent from Table 1, in the present invention in which the charging bias is adjusted so as to obtain a surface potential pattern corresponding to the fog density distribution on the surface of the photosensitive drum 1a, the fog value is suppressed to 0.001 and the image density is also reduced. It was 1.41, and a decrease in image density was also suppressed.
これに対し、現像バイアスを通常の印字時の−50Vに設定した比較例1では、現像バイアスが低くなり過ぎて画像濃度が1.24に低下した。また、カブリ値も0.005であり、部分的にカブリ画像が残っていた。また、現像バイアスに代えて感光体ドラム1aの表面電位を通常の印字時の+50Vに設定した比較例2では、画像濃度が1.36となり、比較例1に比べて画像濃度の低下は小さかったが、カブリ値は0.005であり、部分的にカブリ画像が残っていた。 In contrast, in Comparative Example 1 in which the developing bias was set to -50 V during normal printing, the developing bias became too low and the image density decreased to 1.24. Further, the fog value was 0.005, and a fog image remained partially. Further, in Comparative Example 2 in which the surface potential of the photosensitive drum 1a was set to +50 V during normal printing instead of the developing bias, the image density was 1.36, and the decrease in image density was smaller than that in Comparative Example 1. However, the fog value was 0.005, and a fog image partially remained.
本発明は、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用して像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に利用可能である。本発明の利用により、カブリの発生し易い領域では像担持体へのトナーの飛翔を抑制してカブリの発生を抑制するとともに、カブリの発生し難い領域における画像濃度の低下も抑制するため、カブリ画像及び画像濃度不良の両方を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 The present invention is applicable to a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier using a two-component developer composed of a magnetic carrier and toner. The use of the present invention suppresses the occurrence of fog by suppressing the toner from flying to the image carrier in an area where fog is likely to occur, and also suppresses a decrease in image density in an area where fog is difficult to occur. An image forming apparatus capable of effectively suppressing both an image and an image density defect can be provided.
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
2a〜2d 帯電装置
3a〜3d 現像装置
22 磁気ローラー
23 現像ローラー
40a〜40d 濃度検知センサー(濃度検知手段)
41 バイアス制御回路
42 帯電バイアス電源
43 現像バイアス電源
45 機内温湿度センサー(機内温湿度検知手段)
90 制御部(制御手段)
94 一時記憶部(印字率算出手段)
95 カウンター(印字枚数カウント手段)
100 カラープリンター
Pa〜Pd 画像形成部
T 基準画像
1a to 1d Photosensitive drum (image carrier)
2a to 2d Charging device 3a to 3d Developing device 22 Magnetic roller 23 Developing roller 40a to 40d Density detection sensor (density detection means)
41 Bias Control Circuit 42 Charging Bias Power Supply 43 Development Bias Power Supply 45 Internal Temperature Humidity Sensor (Internal Temperature Humidity Detection Means)
90 Control unit (control means)
94 Temporary storage (print rate calculation means)
95 counter (number of printed pages)
100 color printer Pa to Pd image forming unit T reference image
Claims (5)
該像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて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、
前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
該濃度検知手段の検知結果に基づいて前記帯電装置に印加する帯電バイアスを制御する制御手段と、を備え、
前記像担持体上にカブリの発生し易い印字条件で基準画像を前記像担持体の1周分以上の範囲に形成し、前記濃度検知手段により検知された基準画像の濃度に基づいて前記像担持体の周方向におけるカブリ濃度分布を検出する工程と、
検出されたカブリ濃度分布に基づいて、前記像担持体の周方向における濃度分布を均一化する前記像担持体の表面電位パターンを作成する工程と、
前記像担持体の表面電位が作成された表面電位パターンとなるように、前記帯電装置に印加する帯電バイアスを調整する工程と、
を有するカブリ補正モードを実行可能とした画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is formed;
A charging device for charging the surface of the image carrier;
A developing device that develops an electrostatic latent image formed on the image carrier into a toner image using a two-component developer containing a magnetic carrier and toner;
Density detecting means for detecting the density of the toner image formed on the image carrier;
Control means for controlling a charging bias applied to the charging device based on the detection result of the density detecting means,
A reference image is formed in a range of one or more rounds of the image carrier under printing conditions where fogging is likely to occur on the image carrier, and the image carrier is based on the density of the reference image detected by the density detector. Detecting fog density distribution in the circumferential direction of the body;
Creating a surface potential pattern of the image carrier that makes the density distribution in the circumferential direction of the image carrier uniform based on the detected fog density distribution;
Adjusting a charging bias to be applied to the charging device so that the surface potential of the image carrier is a created surface potential pattern;
An image forming apparatus capable of executing a fog correction mode.
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