JP2010250051A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、像担時体の膜厚が変動した場合においても、画像濃度の変動、階調性の低下を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光体ドラム1と、現像剤を担持するスリーブ20を備え、前記感光体ドラム1に形成された静電潜像を現像剤にて現像する現像装置4と、スリーブ20に現像バイアスを印加するバイアス印加装置19と、
前記感光体ドラム1の膜厚に関する情報を検知する膜厚検知回路31と、
前記膜厚検知回路31の検知結果により、前記感光体ドラム1の膜厚の減少に伴って、現像されるトナー濃度が低くなるように前記スリーブ20に印加される現像バイアスの交流バイアスを制御する制御回路33と、を有することを特徴とする。
【選択図】図6An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing a change in image density and a reduction in gradation even when the film thickness of an image carrier changes.
A typical configuration of an image forming apparatus according to the present invention includes a photosensitive drum 1 and a sleeve 20 that carries a developer, and the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed as a developer. A developing device 4 for developing the toner image, a bias applying device 19 for applying a developing bias to the sleeve 20,
A film thickness detection circuit 31 for detecting information on the film thickness of the photosensitive drum 1;
The AC bias of the developing bias applied to the sleeve 20 is controlled based on the detection result of the film thickness detecting circuit 31 so that the toner density to be developed decreases as the film thickness of the photosensitive drum 1 decreases. And a control circuit 33.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を用いた、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a recorded image display apparatus, and a facsimile using an electrophotographic system, an electrostatic recording system, and the like.
電子写真方式の画像形成装置に用いられる有機感光体ドラム(像担時体)は、一般に、クリーニングブレードにより表面が積極的に研磨され、表面をリフレッシュすることによって良好な画像を維持している。その結果、感光体ドラムの表層膜厚が画像形成に伴い減少する。このように感光体ドラムが削れ、膜厚が減少すると、それに伴い、感光体ドラムの静電容量が大きくなるといった現象が引き起こされる。 In general, the surface of an organic photoreceptor drum (image bearing member) used in an electrophotographic image forming apparatus is actively polished by a cleaning blade, and a good image is maintained by refreshing the surface. As a result, the surface layer thickness of the photosensitive drum decreases with image formation. Thus, when the photosensitive drum is scraped and the film thickness is reduced, a phenomenon in which the capacitance of the photosensitive drum increases is caused.
つまり、感光体ドラムの静電容量C、誘電率ε、帯電に寄与する面積S、膜厚dとした場合に、C=ε・(S/d)(1)における膜厚dが小さくなるので、静電容量Cが大きくなる。式(1)中の静電容量Cが大きくなることによって、感光体ドラム上に保持できる電荷量は増加する。 That is, when the electrostatic capacity C of the photosensitive drum, the dielectric constant ε, the area S contributing to charging, and the film thickness d are set, the film thickness d in C = ε · (S / d) (1) is reduced. The capacitance C increases. As the electrostatic capacitance C in the formula (1) increases, the amount of charge that can be held on the photosensitive drum increases.
つまり、感光体ドラム上に保持できる電荷量Q、静電容量C、現像スリーブと感光体ドラム間の電位差Vとした場合に、Q=CV(2)の関係式における静電容量Cが大きくなるので、それに伴い電荷量Qの値が大きくなる。式(2)中の感光体ドラム上に保持できる電荷量Qが大きくなると、感光体ドラム上に載せることができるトナー量が増加するので、画像濃度が上昇する。すなわち、感光体ドラムの表層膜厚dが減少していくと、感光体ドラム1が担時するトナー量が増加し、画像濃度が上昇していく。
That is, when the charge amount Q that can be held on the photosensitive drum, the electrostatic capacitance C, and the potential difference V between the developing sleeve and the photosensitive drum, the electrostatic capacitance C in the relational expression of Q = CV (2) increases. Therefore, the value of the charge amount Q increases accordingly. When the amount of charge Q that can be held on the photosensitive drum in Formula (2) increases, the amount of toner that can be placed on the photosensitive drum increases, so that the image density increases. That is, as the surface layer thickness d of the photosensitive drum decreases, the amount of toner carried by the
一方、感光体ドラムの表層の削れ以外にも、環境変動や現像剤の劣化などが原因となり、画像形成中に画像濃度が変動する場合がある。これらの画像濃度変動に対して、濃度を一定に保つための制御が画像形成中に実施されている。画像濃度を一定に保つための制御としては、現像コントラストを制御する方法とトナーとキャリアの混合比(トナー濃度)を制御する方法がある。前者は、周知の通り、現像コントラストを変えることで感光体ドラム上に載るトナーの載り量を制御している。後者は、トナーとキャリアの混合比を補正することでトナーに付与する帯電量を適正化させ、感光体ドラム上に載るトナーの載り量を制御している。 On the other hand, there are cases where the image density fluctuates during image formation due to environmental fluctuations, deterioration of the developer, and the like, in addition to the surface layer of the photosensitive drum. With respect to these image density fluctuations, control for keeping the density constant is performed during image formation. As control for keeping the image density constant, there are a method for controlling the development contrast and a method for controlling the mixing ratio (toner density) of the toner and the carrier. As is well known, the former controls the amount of toner loaded on the photosensitive drum by changing the development contrast. In the latter, the charge amount applied to the toner is optimized by correcting the mixing ratio of the toner and the carrier, and the loading amount of the toner placed on the photosensitive drum is controlled.
(現像コントラストを制御する方法)
上述した画像濃度制御は、感光体ドラムの削れに対しても提案されている。特許文献1(特開平10−232523)においては、感光体ドラムの使用状況に応じて、現像コントラストの補正を行い、画像濃度を制御している。
(Method for controlling development contrast)
The above-described image density control is also proposed for the photoconductor drum scraping. In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-232523), development contrast is corrected according to the usage state of the photosensitive drum, and the image density is controlled.
(現像コントラストを制御する方法)
しかしながら、特許文献1は、ドラムの膜厚の減少に伴う濃度上昇を、最大現像コントラスト(ドラム電位と現像電位の電位差の最大値)を小さくすることで行っている。ここで、最大現像コントラストを小さくしてしまうと、以下の課題がある。通常、画像濃度の階調は、最大現像コントラストに対して、コントラストを段階的に変更させることで、異なる濃度を実現している。このとき、最大現像コントラストを小さくしてしまうと、1つの階調に割り当てることができる現像コントラストの電位幅Vwが小さくなってしまう。このため、ドラム表面電位が何らかの理由によって振れてしまったときに、現像コントラストが変動してしまい、画像の濃度が変動しやすくなってしまう。
(Method for controlling development contrast)
However, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 performs the density increase accompanying the decrease in the drum film thickness by reducing the maximum development contrast (the maximum value of the potential difference between the drum potential and the development potential). Here, if the maximum development contrast is reduced, there are the following problems. Normally, the gradation of the image density is realized by changing the contrast stepwise with respect to the maximum development contrast. At this time, if the maximum development contrast is reduced, the potential width Vw of the development contrast that can be assigned to one gradation is reduced. For this reason, when the drum surface potential fluctuates for some reason, the development contrast fluctuates, and the image density tends to fluctuate.
そこで、画像濃度の変動を抑制するために、一つの階調に割り当てる現像コントラストの電位幅Vwを、初期の状態のまま維持することも考えられる。しかし、階調数が減少してしまう(以下、階調性の低下と呼ぶ)。 Therefore, in order to suppress fluctuations in image density, it is conceivable to maintain the development contrast potential width Vw assigned to one gradation as it is in the initial state. However, the number of gradations decreases (hereinafter referred to as a decrease in gradation).
そこで本発明は、像担時体の膜厚が変動した場合においても、画像濃度の変動、階調性の低下を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus capable of suppressing a change in image density and a reduction in gradation even when the film thickness of an image carrier changes.
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、
現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤にて現像する現像装置と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス印加装置と、
前記像担持体の膜厚に関する情報を検知するセンサと、前記膜厚の減少に応じて、所定の現像コントラスト電位に対する現像されたトナー濃度が低くなるように前記現像剤担持体に印加される現像バイアスの交流バイアスを制御するコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。
In order to solve the above problems, a typical configuration of an image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier,
A developing device that includes a developer carrying member carrying the developer, and that develops the electrostatic latent image formed on the image carrier with the developer; and a bias applying device that applies a developing bias to the developer carrying member. ,
A sensor for detecting information relating to the film thickness of the image carrier, and development applied to the developer carrier so that the developed toner density with respect to a predetermined development contrast potential decreases as the film thickness decreases. And a controller for controlling an AC bias of the bias.
本発明によれば、像担時体の膜厚が変動した場合においても、画像濃度の変動、階調性の低下を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing a change in image density and a reduction in gradation even when the film thickness of the image carrier changes.
[第一実施形態]
本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(画像形成装置)
図1は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図1に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、中間転写体としての中間転写ベルト17の回転方向(矢印R17方向)に沿って上流側から下流側にかけて4個の画像形成部(画像形成ステーション)Pa、Pb、Pc、Pdが配設されている。各画像形成部Pa〜Pdは、この順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する画像形成部であり、それぞれ像担持体としてドラム形の電子写真感光体(以下「感光体ドラム」という。)1Y、1M、1C、1Kを備えている。
(Image forming device)
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
感光体ドラム1Y〜1Kは、それぞれ矢印R1方向に回転駆動される。各感光体ドラム1Y〜1Kの周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ2Y〜2K、露光装置3Y〜3K、現像装置4Y〜4K、一次転写ローラ5Y〜5K、ドラムクリーナ6Y〜6Kが配設されている。
The photosensitive drums 1Y to 1K are each driven to rotate in the direction of arrow R1. Around each of the photosensitive drums 1Y to 1K, the
中間転写体としての中間転写ベルト17の下方には、転写搬送ベルト18が配設されて、転写材Sの搬送方向(図1中の矢印R18方向)の下流側に定着装置(定着手段)16が配設されている。
A
感光体ドラム1として、直径が30mmのものを用いている。感光体ドラム1は、接地されたアルミニウムなどの導電材製ドラム基体1aの外周面に、通常の有機光導電体層(OPC)からなる感光体層を形成塗布されたものである。この感光体層は、下引層(UCL)1b、電荷キャリア生成層(CGL)1c、電荷キャリア移動層(CTL)1dが積層されている。感光体層は、通常は絶縁層であり、特定の波長の光を照射することにより、導電体になるという性質を有している。これは、光を照射することによって、電荷キャリア生成層1c内に正孔が生成し、それらが電荷の流れの担い手となるからである。電荷キャリア生成層1cは厚さ0.2μmのフタロシニアン化合物で、電荷キャリア移動層1dは厚さ25μm程度のヒドラゾン化合物を分散させたポリカーボネートで構成されている。
A
帯電ローラ(帯電部材)2は感光体ドラム1表面に接触するように配置されている。帯電ローラ2は、中心に導電性の芯金2aを有し、芯金2aの外周に導電性弾性層2b、中抵抗導電層2c、低抵抗導電層2dが形成されている。帯電ローラ2は、その両端部を軸受け(図示略)によって回転自在に軸支され、感光体ドラム1の回転軸線に平行に配置されている。帯電ローラ2の両端部の軸受けは、ばねなどの弾性部材(図示略)によって、感光体ドラム1に適度な押圧力で圧接されている。その圧接力によって帯電ローラ2は感光体ドラム1の回転に従動して回転する。
The charging roller (charging member) 2 is disposed so as to contact the surface of the
(現像装置4)
次に、図2を参照して、各色毎の現像装置4について説明する。現像装置(現像手段)4は現像容器30を備え、現像容器30内に現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されている。また、現像容器30内に、現像剤担持体としての現像スリーブ(現像部材)20と、現像スリーブ20上に担持された現像剤の穂を規制する穂切り部材(現像剤規制ブレード)22を有している。規制ブレード22によって、現像スリーブ20上の現像剤の層厚が規制される。
(Developing device 4)
Next, the developing
現像容器30の内部は、区画された現像室25と攪拌室26が設けられ、現像剤攪拌・搬送手段としての搬送スクリュー23、24が各々の区画室に配置されている。
Inside the developing
現像容器30の感光体ドラム1に対向した現像領域に相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ20が感光体ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。現像スリーブ20はアルミニウムやステンレスなどの非磁性材料で構成され、その内部には、磁界発生手段である固定されたマグネットローラ21が内包されている。現像動作時における現像スリーブ20は、図2に示す矢印R20方向(反時計方向)に回転し、現像バイアス印加手段としてのバイアス印加装置19により現像バイアスを印加され、二成分現像剤を担持する。現像スリーブ20は、規制ブレード22による磁気ブラシの穂切りによって二成分現像剤の層厚を規制され、二成分現像剤を感光体ドラム1と対向した現像領域に搬送し、感光体ドラム1上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。現像スリーブ20の回転によって現像領域に搬送された現像剤は、現像終了後はそのまま現像スリーブ20によって搬送され、現像容器30に回収される。
There is an opening at a position corresponding to the developing region of the developing
一方、現像装置4の上方には、補給用のトナーを収容した着脱自在なトナー容器27が設けられている。現像によって消費されたトナーはトナー容器27に設けられた補給口(図示略)から補給搬送路28を通って、現像容器30に設けられた補給口(図示略)から現像容器30内に補給される。補給搬送路28には、補給スクリュー(トナー補給手段)29が設けられており、補給スクリュー29の回転時間を制御することによって、現像容器30内に補給されるトナー量が調整されるようになっている。
On the other hand, a
(二成分現像剤)
次に、本実施形態で使用される二成分現像剤について説明する。二成分現像剤は、非磁性トナーと低磁化高抵抗キャリアとを主成分として構成されている。
(Two-component developer)
Next, the two-component developer used in this embodiment will be described. The two-component developer is composed mainly of a nonmagnetic toner and a low magnetization high resistance carrier.
非磁性トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。このような非磁性トナーは、粉砕法や重合法などの方法により製造することができる。 The non-magnetic toner is configured by using an appropriate amount of a binder resin such as a styrene resin or a polyester resin, a colorant such as carbon black, a dye or a pigment, a release agent such as wax, a charge control agent, or the like. Such a non-magnetic toner can be produced by a method such as a pulverization method or a polymerization method.
尚、非磁性トナー(負帯電特性)は、摩擦帯電量が−1×10−2〜−5.0×10−2C/kg程度のものであることが好ましい。非磁性トナーの摩擦帯電量が上記範囲を外れると、磁性キャリアに発生するカウンターチャージ量が大きくなり白抜けレベルが悪化することとなり、画像不良を生じることがある。非磁性トナーの摩擦帯電量は、用いられる材料の種類等により調整しても良いし、外添剤の添加によって調整しても良い。 The non-magnetic toner (negative charging characteristics) preferably has a triboelectric charge amount of about −1 × 10 −2 to −5.0 × 10 −2 C / kg. If the triboelectric charge amount of the non-magnetic toner is out of the above range, the counter charge amount generated in the magnetic carrier becomes large and the white level is deteriorated, which may cause image defects. The triboelectric charge amount of the non-magnetic toner may be adjusted depending on the type of material used, or may be adjusted by adding an external additive.
非磁性トナーの摩擦帯電量は、一般的なブローオフ法を用い、現像剤量を約0.5〜1.5gとして現像剤からトナーをエアー吸引することで吸引し、測定容器に誘起される電荷量を測定することにより測定することができる。 The triboelectric charge amount of the non-magnetic toner is the charge induced in the measuring container by using a general blow-off method, with the developer amount being about 0.5 to 1.5 g, and sucking the toner from the developer by air suction. It can be measured by measuring the amount.
また、磁性キャリアとしては、従来公知のものを使用することができる。例えば、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリアも用いられる。また、フェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったものも用いられる。また、フェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったものなども用いられる。これら磁性キャリアの製造方法は特に制限されない。 Moreover, a conventionally well-known thing can be used as a magnetic carrier. For example, a resin carrier formed by dispersing magnetite as a magnetic material in a resin and dispersing carbon black for conductivity and resistance adjustment is also used. Moreover, what adjusted resistance by oxidizing and reducing the surface of magnetite simple substance, such as a ferrite, is also used. Moreover, what coated with the magnetite single-piece | unit surface resin, such as a ferrite, and adjusted resistance, etc. are used. The method for producing these magnetic carriers is not particularly limited.
尚、磁性キャリアは、0.1Tの磁界において3.0×104A/m〜2.0×105A/mの磁化を有することが好ましい。磁性キャリアの磁化量を小さくすると、磁気ブラシによるスキャベジングを抑制する効果があるが、磁界発生手段による非磁性円筒体への付着が困難となり、感光体ドラムへの磁性キャリア付着等の画像不良やはき寄せ等の画像不良を生じることがある。また、磁性キャリアの磁化が上記範囲よりも大きいと、上述したように磁気ブラシの圧力により画像不良を生じることがある。 The magnetic carrier preferably has a magnetization of 3.0 × 10 4 A / m to 2.0 × 10 5 A / m in a magnetic field of 0.1T. Reducing the amount of magnetization of the magnetic carrier has the effect of suppressing the scavenging by the magnetic brush, but it becomes difficult to adhere to the non-magnetic cylinder by the magnetic field generating means, and image defects such as adhesion of the magnetic carrier to the photosensitive drum An image defect such as a close-up may occur. If the magnetization of the magnetic carrier is larger than the above range, an image defect may occur due to the pressure of the magnetic brush as described above.
更に、磁性キャリアの体積抵抗率は、リークや現像性を考慮して107〜1014Ωcmのものを用いるのが好ましい。 Further, the volume resistivity of the magnetic carrier is preferably 10 7 to 10 14 Ωcm in consideration of leakage and developability.
キャリアの磁化は、理研電子(株)製の振動磁場型磁気特性自動記録装置であるBHV−30を用いて測定した。キャリア粉体の磁気特性値は、0.1Tの外部磁場を作り、そのときの磁化の強さを求める。キャリアは円筒状のプラスチック容器に十分密になるようにパッキングした状態にする。この状態で磁化モーメントを測定し、試料を入れた時の実際の重量を測定し、磁化の強さを求める(Am2/kg)。次いで、キャリア粒子の真比重を乾式自動密度形アキュピック1330(島津製作所(株)社製)により求め、磁化の強さ(Am2/kg)に真比重を掛けることで、本実施形態に用いられる単位体積当たりの磁化の強さ(A/m)を求めることができる。 The magnetization of the carrier was measured using BHV-30, which is an oscillating magnetic field type automatic magnetic recording device manufactured by Riken Denshi Co., Ltd. As the magnetic characteristic value of the carrier powder, an external magnetic field of 0.1 T is created, and the strength of magnetization at that time is obtained. The carrier is packed in a cylindrical plastic container so as to be sufficiently dense. In this state, the magnetization moment is measured, the actual weight when the sample is put is measured, and the strength of magnetization is obtained (Am 2 / kg). Next, the true specific gravity of the carrier particles is obtained by a dry automatic density Accupick 1330 (manufactured by Shimadzu Corporation), and the true specific gravity is applied to the strength of magnetization (Am 2 / kg) to be used in this embodiment. The intensity of magnetization (A / m) per unit volume can be determined.
(画像形成装置の動作)
次に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。図1において、帯電ローラ2によって、均一に帯電した感光体ドラム1表面を、露光装置(潜像形成手段)3によって、走査露光することで感光体ドラム1上に静電潜像を形成する。感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置4によってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として現像される。これら4色のトナー像は、一次転写ニップにおいて、一次転写ローラ(一次転写手段)5に一次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト17上に順次一次転写される。こうして、4色のトナー像が中間転写ベルト17上で重ね合わされる。一次転写時に、中間転写ベルト17に転写されないで感光体ドラム1上に残ったトナー(残留トナー)は、ドラムクリーナ(クリーニング手段)6によって除去される。残留トナーが除去された感光体ドラム1は、次の画像形成に供される。
(Operation of image forming apparatus)
Next, the operation of the image forming apparatus having the above configuration will be described. In FIG. 1, the surface of the
上述のようにして中間転写ベルト17上で重ね合わされた4色のトナー像は、転写材Sに二次転写される。給送カセット(図示略)から給送搬送装置によって搬送された転写材Sは、レジストローラによって中間転写ベルト17上のトナー像にタイミングを合わせるようにして二次転写ニップに供給される。供給された転写材Sには、二次転写ニップにおいて、二次転写ローラ11に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト17上の4色のトナー像が一括で二次転写される。
The four color toner images superimposed on the
未定着のトナー像が二次転写された転写材Sは、定着装置16の定着ローラ14及び加圧ローラ15によって、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Sは、排出トレイ上に排出される。以上で、1枚の転写材Sの片面(表面)に対する4色フルカラーの画像形成が終了する。二次転写後に、転写されないで中間転写ベルト17上に残ったトナー(転写残トナー)は、ベルトクリーナ10によって除去される。
The transfer material S on which the unfixed toner image is secondarily transferred is heated and pressed by the fixing
(現像バイアス)
ここで、現像スリーブ20に印加される現像バイアスについて説明する。図3(a)は現像スリーブ20に印加する現像バイアスの交流成分の時間波形を示す図である。図3(a)において、横軸は時間、縦軸は電圧を示す。
(Development bias)
Here, the developing bias applied to the developing
図3(a)に示すように、本実施形態においては、交流電圧と直流電圧を重畳した波形を使用している。交流電圧と直流電圧を重畳して印加する区間(振動部)Aと、これに続いて、直流電圧のみを印加する区間(ブランク時間)Bの全体を1サイクルとして、このサイクルを繰り返すバイアスである(以下、ブランクパルスバイアスと呼ぶ)。振幅部Aは、周波数15kHzであり、1周期に要する時間は100msとなり、それが2周期繰り返されるので200ms間印加される。ブランク時間Bも200ms間印加される。交流電圧の振幅値幅Vppは初期の状態で2.0kVに設定されている。 As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, a waveform in which an AC voltage and a DC voltage are superimposed is used. This is a bias that repeats this cycle, with the entire period of the AC voltage and DC voltage (vibration unit) A and the subsequent period of only DC voltage (blank time) B applied as one cycle. (Hereinafter referred to as blank pulse bias). The amplitude part A has a frequency of 15 kHz, and the time required for one cycle is 100 ms. Since this is repeated two cycles, it is applied for 200 ms. Blank time B is also applied for 200 ms. The amplitude value width Vpp of the AC voltage is set to 2.0 kV in the initial state.
画像形成装置100は、現像スリーブ20に印加される現像バイアスを制御する制御回路(コントローラ、制御手段)33を有している。制御回路33は、膜厚検知回路(センサ、膜厚検知手段)31に接続されており、バックアップメモリ32を有している(図4参照)。
The
(膜厚検知手段)
次に、感光体ドラム1の膜厚検知手段について説明する。図4は検知手段、制御手段の説明図である。図4に示すように、膜厚検知回路(膜厚検知手段)31は、画像形成装置本体(以下単に「装置本体」という。)に配設され、感光体ドラム1の膜厚に関する情報を検知する。膜厚検知回路31は、電流検知手段である。
(Thickness detection means)
Next, the film thickness detection means of the
帯電ローラ2は、感光体ドラム1の膜厚検知用の電極部材として兼用されている。膜厚検知回路31は、帯電ローラ2に印加する帯電電圧とそのときに流れる帯電電流を測定し、感光体ドラム1の膜厚を検知する。帯電ローラ2に印加する帯電電圧は、DC電圧にAC電圧を重畳した振動電圧であり、DC電圧は−800V、AC電圧は1800Vの定電圧を用いた。
The charging
膜厚検知回路31は、感光体ドラム1の電荷を除去した状態から帯電したとき(逆に、帯電した状態からその電荷を除去したとき)に、感光体ドラム1を流れる電流から感光体ドラム1の膜厚を検出する方式(電流検知方式)になっている。電荷を除去する手段として前露光器7Y〜7K(図1参照)を使用し、感光体ドラム1の電位をゼロに設定した状態で電流検知を行った。
The film thickness detection circuit 31 is charged from the current flowing through the
感光体ドラム1の膜厚検知方式について簡単に原理を説明する。感光体ドラム1の表面電位を0→Vd(V)に上昇させるとき、あるいはVd→0(V)に下降させるときに、感光体ドラム1に流れるDC電流IDCは、IDC=ε・ε0・L・vp・Vd/d(3)の関係式で表される。感光体ドラム1の膜厚をd、比誘電率をε、真空中の誘電率をε0、一次帯電ローラの有効帯電幅をL、プロセススピードをvpとする。
The principle of the film thickness detection method of the
ここで、ε、ε0、L、vp、Vdは定数とみなすことができるので、DC電流IDCは、感光体ドラム1の膜厚dに反比例する。したがって、DC電流IDCを測定することにより感光体ドラム1の膜厚dを検知することができる。
Here, epsilon, .epsilon.0, L, vp, since Vd can be regarded as a constant, DC current I DC is inversely proportional to the thickness d of the
本実施形態では、ε=3、ε0=8.85×10‐12、L=300mm、vp=120[mm/sec]、Vd=−800[V]であるため、例えば、DC電流がIDC=25.5μAの時、感光体ドラム1の膜厚は30μmとなる。上記、電流検知方式に関しては、特開平05−223513号公報に詳しく述べられている。
In this embodiment, since ε = 3, ε0 = 8.85 × 10 −12 , L = 300 mm, vp = 120 [mm / sec], and Vd = −800 [V], for example, the DC current is I DC When 25.5 μA, the film thickness of the
図5は本実施形態における、感光体ドラム1の表層膜厚と、検知電流量(DC電流量)との関係(電流量−表層膜厚テーブル)を示している。表1は感光体ドラム1の表層膜厚とDC電流値IDCの関係(図5を数値化したもの)を示しており、合わせて、一定の画像濃度を出力するのに必要とされる各膜厚でのVppの値を示している。なお、表層膜厚と検知電流量の関係は環境に依存しない。画像形成装置100は、図5の電流量−表層膜厚テーブル、表1の電流値−Vppテーブルをバックアップメモリ32(図4参照)に保持している。
FIG. 5 shows the relationship (current amount-surface layer thickness table) between the surface layer thickness of the
(現像バイアスのVppの補正)
以下に、本実施形態におけるVppの補正についての説明をする。図6(a)は本実施形態におけるVppの補正手順のフローチャートである。本発明は、感光体ドラム1の膜厚の減少に応じて、現像されるトナー画像の濃度が低くなるように現像スリーブに印加される現像バイアスの交流バイアスを制御する。本実施例では、図6(a)に示すように、感光体ドラム1に流れるDC電流量に応じて、現像バイアスの交流電圧のピークトゥピークVpp(交流バイアスの振幅の2倍の値)の補正を行うこととした。具体的には、感光体ドラム1に流れるDC電流量の増加に応じて、現像バイアスの交流電圧のピークトゥピークVppを小さくするように制御する。即ち、本実施例では、上述したように、感光体ドラム1に流れるDC電流量が増加すると、感光体ドラム1の膜厚は小さくなる。
(Development bias Vpp correction)
Hereinafter, correction of Vpp in the present embodiment will be described. FIG. 6A is a flowchart of the Vpp correction procedure in this embodiment. The present invention controls the AC bias of the developing bias applied to the developing sleeve so that the density of the toner image to be developed decreases as the film thickness of the
画像形成装置の初期設置時、または感光体ドラム1の交換時に、感光体ドラム1に流れるDC電流の検知を行い、初期電流値に対応したVppに決定する。
When the image forming apparatus is initially installed or when the
また、画像形成装置の使用時において、画像形成装置の電源オン時に、図7の制御シーケンスに示すように感光体ドラム1を回転させながら、ある一定期間(本実施形態では感光体ドラム1の一回転間)のDC電流IDCを検知する。検知した電流値に対応したVppを補正する。
Further, when the image forming apparatus is used, when the power of the image forming apparatus is turned on, the
Vppの決定、補正は、以下のように行う。まず、前露光器7により感光体ドラム1の表面電位を0Vにする(S1)。そして、帯電電圧Vdを帯電ローラ2に印加し、感光体ドラム1の表面電位を0→Vd(V)に上昇させる(S2)。
ノイズの影響等を除去するために感光体ドラム1の一回転間に測定された電流を平均し、平均値(平均電流値)IDCを求める(S3)。平均電流値IDCを感光体ドラム1の初期電流値、補正電流値とし、表1に示したDC電流値I(μA)とVpp(kV)のテーブルから、初期電流値、補正電流値に対応したVppに決定する(S4)。
The determination and correction of Vpp are performed as follows. First, the surface potential of the
Averaged current measured during one rotation of the
これにより、感光体ドラム1の膜厚dが小さくなり、検知されたDC電流値Iが上昇すると、制御回路(制御手段)33により、現像スリーブ20に印加される現像バイアスの交流成分の振幅値幅Vppを下げる制御を行う。これにより、現像スリーブ20が感光体ドラム1へ運ぶ現像剤の量が減少し、感光体ドラム1の膜厚dが小さくなることによる画像濃度が大きくなることを抑えることができる。
As a result, when the film thickness d of the
なお、本実施形態においては、振幅値幅Vppの閾値の数は6点としているが、閾値の点数はこれに限ったものではなく、表1中の数値も一例であり、この数値に限ったものではない。制御回路33が閾値を1つ又は複数有していればよい。
In this embodiment, the number of threshold values of the amplitude value width Vpp is six, but the number of threshold values is not limited to this, and the numerical values in Table 1 are also examples, and are limited to these numerical values. is not. The
本実施形態では、平均電流値IDCが閾値以上になったときに、振幅値幅Vppを補正している。膜厚検知回路31により検知された電流値の過去最新の複数回による検知結果の平均値が、定められた閾値以上になったときに、振幅値幅Vppを補正してもよい。 In the present embodiment, the amplitude value width Vpp is corrected when the average current value IDC is equal to or greater than the threshold value. The amplitude value width Vpp may be corrected when the average value of the detection results obtained by the latest multiple times of the current value detected by the film thickness detection circuit 31 is equal to or greater than a predetermined threshold value.
以上のように、検知された感光体ドラム1に流れる電流値に応じて、現像バイアスの交流成分の振幅値幅Vppを補正する。これにより、感光体ドラムの膜厚が変動した場合においても、現像コントラストを補正することなく、また、トナー濃度を大きく変化させることなく、長期にわたって安定した画像を出力できる。すなわち、現像コントラストを補正する場合に生じる画像濃度の変動、階調性の低下を抑制できる。また、トナー濃度を大きく変化させた場合に生じる感光体ドラムの寿命末期における画像不良を抑制し、長期にわたって安定した画像を出力できる。
As described above, the amplitude value width Vpp of the AC component of the developing bias is corrected according to the detected current value flowing through the
なお、本実施形態においては、1回の電流検知結果に基づいてVppの制御を行っているが、少なくとも2回以上連続して定められた閾値以上になったときに、Vppの制御を行ってもよい。これにより、誤検知を防止することができる。 In this embodiment, the Vpp is controlled based on the current detection result once. However, the Vpp is controlled when the threshold value is continuously determined at least twice or more. Also good. Thereby, erroneous detection can be prevented.
また、上記電流検知の動作は、前記画像形成装置の電源投入後における立ち上げ動作中、又は立ち上げ動作開始前、又は立ち上げ動作終了後に行うことができる。 The current detection operation can be performed during the start-up operation after the image forming apparatus is turned on, before the start-up operation is started, or after the start-up operation is completed.
[第二実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図6(b)は本実施形態におけるブランク時間の補正手順のフローチャートである。表2は感光体ドラム1の表層膜厚d(μm)とDC電流値IDC(μA)の関係(図5を数値化したもの)を示しており、合わせて、一定の画像濃度を出力するのに必要とされる各膜厚d(μm)での必要なブランク時間B(ms)の値を示している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. About the part which overlaps with said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. FIG. 6B is a flowchart of the blank time correction procedure in the present embodiment. Table 2 shows the relationship between the surface layer thickness d (μm) of the
図6(b)に示すように、本実施形態の画像形成装置は、現像バイアスの交流成分の振幅値幅Vppに変えて、現像バイアスの交流成分のブランク時間Bを補正する。すなわち、感光体ドラム1に流れる電流量に応じて、現像バイアスのブランク時間Bを補正する。本実施形態における画像形成装置は、表2の電流値−ブランク時間のテーブルをバックアップメモリ32に保持している。
As shown in FIG. 6B, the image forming apparatus of the present embodiment corrects the blank time B of the AC component of the developing bias in place of the amplitude value width Vpp of the AC component of the developing bias. That is, the developing bias blank time B is corrected according to the amount of current flowing through the
画像形成装置の初期設置時、または感光体ドラム1の交換時に、感光体ドラム1に流れるDC電流の検知を行い、表2の電流値とブランク時間のテーブルから、初期電流値に対応したブランク時間Bに決定する。
When the image forming apparatus is initially installed or when the
また、画像形成装置の使用時において、画像形成装置の電源オン時に、図7の制御シーケンスに示すように感光体ドラム1を回転させながら、ある一定期間(本実施形態では感光体ドラム1の一回転間)のDC電流IDCを検知する。表2の電流値とブランク時間のテーブルから、電流値に対応してブランク時間Bを補正する。
Further, when the image forming apparatus is used, when the power of the image forming apparatus is turned on, the
Vppの決定、補正は、以下のように行う。まず、上記第一実施形態と同様にして平均電流値IDCを求める(S1〜S3)。そして、平均電流値IDCを感光体ドラム1の初期電流値、補正電流値とし、表2に示したDC電流値I(μA)とブランク時間B(ms)のテーブルから、初期電流値、補正電流値に対応したブランク時間Bに決定する(S5)。
The determination and correction of Vpp are performed as follows. First, the average current value I DC in the same manner as in the first embodiment (S1 to S3). Then, the average current value I DC is used as the initial current value and the correction current value of the
これにより、感光体ドラム1の膜厚dが小さくなり、検知されたDC電流値Iが上昇すると、制御回路(制御手段)33により、現像スリーブ20に印加される現像バイアスの交流成分のブランク時間Bを長くする制御を行う。これにより、現像スリーブ20が感光体ドラム1へ運ぶ現像剤の量が減少し、感光体ドラム1の膜厚dが小さくなることによる画像濃度が大きくなることを抑えることができる。
As a result, when the film thickness d of the
図3(b)、図3(c)は本実施形態におけるブランクパルスバイアスのブランク時間Bを制御した後の現像バイアス波形を示す図である。図3(b)はブランク時間が300msの波形である。図3(c)はブランク時間が400msの波形である。 FIG. 3B and FIG. 3C are diagrams showing the development bias waveform after controlling the blank time B of the blank pulse bias in the present embodiment. FIG. 3B shows a waveform with a blank time of 300 ms. FIG. 3C shows a waveform with a blank time of 400 ms.
なお、本実施形態においては、ブランク時間の閾値の数は3点としているが、閾値の点数はこれに限ったものではなく、表2中の数値も一例であり、この数値に限ったものではない。制御回路33が閾値を1つ又は複数有していればよい。
In the present embodiment, the number of threshold values for the blank time is three points, but the threshold score is not limited to this, and the numerical values in Table 2 are also examples, and are not limited to these numerical values. Absent. The
以上のように、検知された感光体ドラム1に流れる電流値に応じて、現像バイアスの交流成分のブランク時間Bを補正する。これにより、感光体ドラムの膜厚が変動した場合においても、現像コントラストを補正することなく、また、トナー濃度を大きく変化させることなく、長期にわたって安定した画像を出力できる。すなわち、現像コントラストを補正する場合に生じる画像濃度の変動、階調性の低下を抑制できる。また、トナー濃度を大きく変化させた場合に生じる感光体ドラムの寿命末期における画像不良を抑制し、長期にわたって安定した画像を出力できる。
As described above, the blank time B of the AC component of the developing bias is corrected in accordance with the detected current value flowing through the
なお、本実施形態においては、1回の電流検知結果に基づいてブランク時間Bの制御を行っているが、少なくとも2回以上連続して定められた閾値以上になったときに、ブランク時間Bの制御を行ってもよい。これにより、誤検知を防止することができる。 In the present embodiment, the blank time B is controlled based on the current detection result of one time. However, when the value exceeds the threshold value determined continuously at least twice or more, the blank time B is controlled. Control may be performed. Thereby, erroneous detection can be prevented.
即ち、膜厚検知回路31により検知された電流値の過去最新の複数回による検知結果の平均値が、定められた閾値以上になったときに、ブランク時間Bを補正してもよい。 That is, the blank time B may be corrected when the average value of the detection results obtained by the latest multiple times of the current value detected by the film thickness detection circuit 31 is equal to or greater than a predetermined threshold value.
また、制御回路33は、感光体ドラム1に流れる電流量を検知し、その検知結果に応じて、現像バイアスの交流成分の振幅値幅Vpp、現像バイアスの交流成分のブランク時間Bのうちの少なくとも一つを制御するようにしてもよい。
Further, the
また、上記電流検知の動作は、前記画像形成装置の電源投入後における立ち上げ動作中、又は立ち上げ動作開始前、又は立ち上げ動作終了後に行うことができる。 The current detection operation can be performed during the start-up operation after the image forming apparatus is turned on, before the start-up operation is started, or after the start-up operation is completed.
A …振動部
B …ブランク時間
P …画像形成部
S …転写材
Vpp …振幅値幅
d …膜厚
1 …感光体ドラム(像担時体)
2 …帯電ローラ
3 …露光装置
4 …現像装置
5 …一次転写ローラ
6 …ドラムクリーナ
7 …前露光器
11 …二次転写対向ローラ
14 …定着ローラ
15 …加圧ローラ
16 …定着装置
17 …中間転写ベルト
18 …転写搬送ベルト
19 …現像バイアス印加手段
20 …現像スリーブ(現像部材)
21 …マグネットローラ
22 …現像剤規制ブレード
23、24 …搬送スクリュー
25、26 …攪拌室
27 …トナー容器
28 …補給搬送路
29 …補給スクリュー
30 …現像容器
31 …膜厚検知回路(検知手段)
32 …バックアップメモリ
33 …制御回路(制御手段)
100 …画像形成装置
A ... Vibrating part B ... Blank time P ... Image forming part S ... Transfer material Vpp ... Amplitude value width d ...
2 ... Charging roller 3 ...
DESCRIPTION OF
32 ...
100: Image forming apparatus
Claims (4)
現像剤を担持する現像剤担持体を備え、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤にて現像する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加するバイアス印加装置と、
前記像担持体の膜厚に関する情報を検知するセンサと、
前記センサの検知結果により、前記像担持体の膜厚の減少に伴って、現像されるトナー濃度が低くなるように前記現像剤担持体に印加される現像バイアスの交流バイアスを制御するコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
A developing device that includes a developer carrying member for carrying the developer, and that develops the electrostatic latent image formed on the image carrier with the developer;
A bias applying device for applying a developing bias to the developer carrying member;
A sensor for detecting information on the film thickness of the image carrier;
A controller for controlling the AC bias of the developing bias applied to the developer carrier so that the toner density to be developed decreases as the film thickness of the image carrier decreases according to the detection result of the sensor; An image forming apparatus comprising:
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